1.2安培力的應(yīng)用基礎(chǔ)鞏固2021—2022學(xué)年高中物理教科版（2019）選擇性必修第二冊(cè)一、選擇題（共15題）1．發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)的發(fā)明使人類(lèi)步入電氣化時(shí)代．其中電動(dòng)機(jī)工作依據(jù)的物理原理是（  ）A．磁場(chǎng)對(duì)電流的作用 B．磁鐵間的相互作用C．電磁感應(yīng)原理 D．庫(kù)侖定律2．如圖所示為電磁軌道炮的工作原理圖。質(zhì)量為m的待發(fā)射彈體與軌道保持良好接觸，并可在寬為d、長(zhǎng)L的兩平行水平軌道之間無(wú)摩擦滑動(dòng)。電流I從一條軌道流入，通過(guò)彈體流回另一條軌道，用這種裝置可以把彈體加速到。不計(jì)空氣阻力，則軌道間勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小是（　　）A． B．C． D．3．如圖所示，某學(xué)習(xí)興趣小組制作了一簡(jiǎn)易電動(dòng)機(jī)，此裝置中的銅線圈能在豎直平面內(nèi)在磁場(chǎng)作用下從靜止開(kāi)始以虛線OO′為中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，那么（　?。?/span>A．若磁鐵上方為N極，從上往下看，銅線框?qū)㈨槙r(shí)針旋轉(zhuǎn)B．若磁鐵上方為S極，從上往下看，銅線框?qū)㈨槙r(shí)針旋轉(zhuǎn)C．不管磁鐵上方為N級(jí)還是S極，從上往下看，銅線框都將逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)D．線圈加速轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程電池的化學(xué)能全部轉(zhuǎn)化為線圈的動(dòng)能4．電動(dòng)機(jī)通電之后電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，其實(shí)質(zhì)是因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)內(nèi)線圈通電之后在磁場(chǎng)中受到了安培力的作用，如圖所示為電動(dòng)機(jī)內(nèi)的矩形線圈，其只能繞Ox軸轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈的四個(gè)邊分別與x、y軸平行，線圈中電流方向如圖所示，當(dāng)空間加上如下所述的哪種磁場(chǎng)時(shí)，線圈會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)( )A．方向沿x軸的恒定磁場(chǎng) B．方向沿y軸的恒定磁場(chǎng)C．方向沿z軸的恒定磁場(chǎng) D．方向沿z軸的變化磁場(chǎng)5．下列說(shuō)法中正確的是（  ）A．安培發(fā)現(xiàn)電流的周?chē)嬖诖艌?chǎng)B．試探電荷在某處受到的電場(chǎng)力為零，則該處的電場(chǎng)強(qiáng)度為零C．電流元在某處受到的安培力為零，則該處磁感應(yīng)強(qiáng)度為零D．磁電式電流表指針偏轉(zhuǎn)的角度與通入的電流成反比6．電磁炮是一種新式兵器，炮彈的出射速度可達(dá)當(dāng)前海軍艦炮的3倍以上，其原理是利用磁場(chǎng)產(chǎn)生的安培力來(lái)對(duì)金屬炮彈進(jìn)行加速。圖為電磁炮的示意圖，兩根間距為的光滑平行金屬導(dǎo)軌、固定在水平面內(nèi)，質(zhì)量為的金屬炮彈垂直于、放在軌道上，距軌道右端的距離為，整個(gè)裝置處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為，閉合開(kāi)關(guān)后，恒流源輸出的電流恒為，炮彈由靜止開(kāi)始加速距離后脫離導(dǎo)軌高速射出，不計(jì)導(dǎo)軌及導(dǎo)體棒的電阻，不計(jì)空氣阻力，則此過(guò)程中恒流源輸出的最大功率為（　　）A． B． C． D．7．如圖甲為市面上常見(jiàn)的一種電動(dòng)車(chē)，圖乙為這種電動(dòng)車(chē)的電動(dòng)機(jī)的工作示意圖。電動(dòng)機(jī)電路兩端電壓為10V，額定功率為200W，A、B為線圈上的兩點(diǎn)。下列選項(xiàng)中不正確的是（　?。?/span>A．在額定功率下運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)電路中的電流大小為20AB．電刷a接入電路正極，電刷b接入電路負(fù)極C．A點(diǎn)與B點(diǎn)間電流方向在不斷變化D．直流電源可以驅(qū)動(dòng)該電動(dòng)機(jī)正常工作8．如圖甲為磁電式電流表的結(jié)構(gòu)，圖乙為極靴和鐵質(zhì)圓柱間的磁場(chǎng)分布，線圈、兩邊通以圖示方向的電流，線圈兩邊所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等。則（    ）A．該磁場(chǎng)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)B．線圈將逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)C．線圈平面總與磁場(chǎng)方向垂直D．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中兩邊、受安培力大小不變9．電磁炮是一種先進(jìn)的動(dòng)能殺傷武器，它是利用磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)體作用的原理，對(duì)金屬炮彈進(jìn)行加速，具有速度快、命中率高等待點(diǎn)．下圖中與此工作原理相同的是（　?。?/span>A． B．C． D．10．物理學(xué)的基本原理在生產(chǎn)生活中有著廣泛應(yīng)用．下面列舉的四種器件中，在工作時(shí)利用安培力的是A．電動(dòng)機(jī) B．回旋加速器 C．電磁爐 D．質(zhì)譜儀11．磁電式電流表中通以相同電流時(shí)，指針偏轉(zhuǎn)角度越大，表示電流表靈敏度越高，若其余條件都相同，則靈敏度高的電流表具有（   ）A．比較小的通電線圈的橫截面積B．比較強(qiáng)的輻向分布的磁場(chǎng)C．比較少的通電線圈匝數(shù)D．勁度系數(shù)比較大的兩個(gè)螺旋彈簧12．直流電動(dòng)機(jī)通電后，使線圈發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)的力是（　?。?/span>A．重力 B．電場(chǎng)力 C．磁場(chǎng)力 D．摩擦力13．據(jù)報(bào)道，實(shí)驗(yàn)室已研制出一種電磁軌道炮，其實(shí)驗(yàn)裝置俯視如下圖．炮彈（圖中陰影部分）置于兩固定的平行導(dǎo)軌之間，并與軌道壁接觸良好．開(kāi)始時(shí)炮彈在導(dǎo)軌的一端，通以電流后炮彈會(huì)被磁場(chǎng)力加速，最后從位于導(dǎo)軌另一端的出口高速射出．設(shè)兩導(dǎo)軌之間的距離d=0.10m，導(dǎo)軌長(zhǎng)L=5.0m，炮彈質(zhì)量m=10g，導(dǎo)軌上電流I的方向如圖中箭頭所示．可以認(rèn)為，炮彈在軌道內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)，它所在處磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度始終為B=50.0T．若炮彈出口速度為v=2.0×103m/s，下列選項(xiàng)正確的是A．磁場(chǎng)的方向?yàn)榇怪庇诩埫嫦蚶?，通過(guò)導(dǎo)軌的電流為1600AB．磁場(chǎng)的方向?yàn)榇怪庇诩埫嫦蛲?，通過(guò)導(dǎo)軌的電流為1600AC．磁場(chǎng)的方向?yàn)榇怪庇诩埫嫦蚶铮ㄟ^(guò)導(dǎo)軌的電流為800AD．磁場(chǎng)的方向?yàn)榇怪庇诩埫嫦蛲?，通過(guò)導(dǎo)軌的電流為800A14．如圖甲是磁電式電流表的結(jié)構(gòu)示意圖，蹄形磁體和鐵芯間的磁場(chǎng)均勻輻向分布，如圖乙所示，邊長(zhǎng)為L的N匝正方形線圈中通以電I流，線圈中的某一條a導(dǎo)線電流方向垂直紙面向外，b導(dǎo)線電流方向垂直紙面向里，a、b兩條導(dǎo)線所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B，則（　　）A．該磁場(chǎng)是勻強(qiáng)磁場(chǎng) B．該線圈的磁通量為C．a導(dǎo)線受到的安培力方向向下 D．b導(dǎo)線受到的安培力大小為15．電磁炮利用電磁力沿導(dǎo)軌將彈頭加速到很高的速度發(fā)射出去，據(jù)悉，國(guó)產(chǎn)電磁炮的發(fā)射速度達(dá)到了7馬赫以上，射程達(dá)到200公里，其工作原理如圖所示。當(dāng)兩平行導(dǎo)軌接入電源時(shí)，強(qiáng)電流從一導(dǎo)軌流入，經(jīng)滑塊（炮彈）從另一導(dǎo)軌流回時(shí)，在兩導(dǎo)軌平面間產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小與電流大小成正比，即B = kI。忽略軌道的摩擦，關(guān)于電磁炮，下列說(shuō)法正確的是（   ）A．若只將電流I增大為原來(lái)的2倍，則滑塊 （炮彈）受到的電磁力增大為原來(lái)的4倍B．若只將電流I增大為原來(lái)的2倍，則滑塊（炮彈）受到的電磁力也增大為原來(lái)的2倍C．若只將電流I增大為原來(lái)的2倍，則滑塊（炮彈）射出的動(dòng)能也增大為原來(lái)的2倍D．若只將導(dǎo)軌長(zhǎng)度增大為原來(lái)的2倍，則炮彈射出的速度也增大為原來(lái)的2倍二、填空題（共3題）16．判斷下列說(shuō)法的正誤。（1）安培力的方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向相同。（____）（2）應(yīng)用左手定則時(shí)，四指指向電流方向，拇指指向安培力方向。（____）（3）對(duì)于磁電式電流表，指針?lè)€(wěn)定后，線圈受到的螺旋彈簧的阻力與線圈受到的安培力方向是相反的。（____）（4）對(duì)于磁電式電流表，通電線圈中的電流越大，電流表指針偏轉(zhuǎn)角度也越大。（____）（5）對(duì)于磁電式電流表，在線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的范圍內(nèi)，線圈所受安培力與電流有關(guān)，而與所處位置無(wú)關(guān)。（____）17．磁電式電流表（1）原理：安培力與電流的關(guān)系，通電線圈在磁場(chǎng)中受到______而偏轉(zhuǎn)，線圈偏轉(zhuǎn)的角度越大，被測(cè)電流就______根據(jù)指針的______，可以知道被測(cè)電流的方向．（2）構(gòu)造：______、______、螺旋彈簧、指針、極靴．（3）特點(diǎn)：極靴與鐵質(zhì)圓柱間的磁場(chǎng)沿______方向，線圈無(wú)論轉(zhuǎn)到什么位置，它的平面都跟磁感線______，且線圈左右兩邊所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小______。（4）優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高，可以測(cè)出______的電流。缺點(diǎn)：線圈的導(dǎo)線很細(xì)，允許通過(guò)的電流______。18．電磁炮通過(guò)安培力做功把電能轉(zhuǎn)化成動(dòng)能，將炮彈發(fā)射出去．如圖所示，間距為L的兩根相互平行的水平光滑導(dǎo)軌MM′和NN′，固定在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，炮彈置于金屬架PQ上，PQ與導(dǎo)軌垂直且接觸良好．當(dāng)PQ中通以大小為I，方向由P指向Q的電流時(shí)，金屬架和炮彈一起水平向右運(yùn)動(dòng)，則金屬架與炮彈所受安培力方向水平________（填“向左”或“向右”），大小為______ ；勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向豎直________（填“向上”或“向下”）． 三、綜合題（共4題）19．電磁炮是利用電磁發(fā)射技術(shù)制成的一種先進(jìn)的高能殺傷武器，具有速度快命中率高，發(fā)射成本低，減少污染等特點(diǎn)，是21世紀(jì)的理想兵器，它的主要原理如圖所示，1982年澳大利亞大學(xué)制成的能把2.2g的彈體加速到10km/s的電磁炮（常規(guī)炮彈約為20km/s），若軌道寬為2m，長(zhǎng)為100m，通過(guò)的電流為10A，求：（1）軌道間所加的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B（2）磁場(chǎng)力的最大功率20．直流電動(dòng)機(jī)是由電源輸入電能，并把電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的裝置。簡(jiǎn)單介紹直流電動(dòng)機(jī)的工作機(jī)制（介紹反電動(dòng)勢(shì)的特點(diǎn)）。21．電磁炮是一種理想的新型武器，它的主要原理如圖所示．2016年12月博羅中學(xué)創(chuàng)新節(jié)活動(dòng)上，我校黃同學(xué)等人制成了簡(jiǎn)易的“電磁炮”模型并在東山公園作了展示，良好效果，并得到老師和同學(xué)們的贊揚(yáng)．黃同學(xué)等人把m=200g的彈體模型（包括金屬桿CD的質(zhì)量）通過(guò)導(dǎo)軌加速，并最終從O點(diǎn)水平拋出，繼續(xù)飛行擊中目標(biāo)P(如圖所示)．若軌道寬L=1m，電磁炮在導(dǎo)軌上加速距離s=2.5m，通過(guò)的電流為I=5A，方向如圖所示．OA豎直高度為4.9m，AP水平距離為50m．已知?jiǎng)驈?qiáng)磁場(chǎng)的方向?yàn)樨Q直方向且垂直于水平導(dǎo)軌．（導(dǎo)軌間摩擦及空氣阻力不計(jì)，P視為質(zhì)點(diǎn)）g取9.8 m/s2．求：(1)判斷磁場(chǎng)方向(2)軌道間所加的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為多大？22．電磁炮是一種理想的兵器，它的主要原理如圖所示，利用這種裝置可以把質(zhì)量為2.0g的彈體（包括金屬桿EF的質(zhì)量）加速到6km/s。若這種裝置的軌道寬2m，長(zhǎng)為100m，通過(guò)的電流為10A，求軌道間所加勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小和磁場(chǎng)力的最大功率。（軌道摩擦不計(jì)）
 
參考答案1．A2．D3．A4．B5．B6．C7．B8．D9．D10．A11．B12．C13．C14．D15．A16．錯(cuò)誤    正確    正確    正確    正確    17．安培力    越大    偏轉(zhuǎn)方向    磁體    線圈    半徑    平行    相等    很弱    很弱    18．向右    BIL    向上    19．（1）55（T）（2）1.1×107W20．電動(dòng)機(jī)是根據(jù)通電線圈受到磁場(chǎng)力的力矩作用而轉(zhuǎn)動(dòng)的；為了使得線圈在磁場(chǎng)中不斷的轉(zhuǎn)動(dòng)下去，需要在線圈平面每經(jīng)過(guò)平衡位置時(shí)要及時(shí)的改變電流方向，這個(gè)功能由換向器來(lái)完成，據(jù)電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造知，電動(dòng)機(jī)的換向器是由兩個(gè)彼此絕緣的半圓金屬環(huán)制成的，為了使線圈持續(xù)的轉(zhuǎn)動(dòng)下去，故當(dāng)直流電動(dòng)機(jī)的線圈剛過(guò)平衡位置時(shí)換向器能立即改變線圈中的電流方向，從而實(shí)現(xiàn)上述目的；在線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，同時(shí)要產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)阻礙電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，則在直流電動(dòng)機(jī)中，電源提供的電能（功率為EI），一部分轉(zhuǎn)化為了電路中產(chǎn)生的焦耳熱（熱功率為I2R），另一部分即為克服反電動(dòng)勢(shì)做功（功率為E'I）消耗的電能，這部分能量通過(guò)電磁感應(yīng)轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。21．（1）豎直向上   （2）20T22．18T；2.16×106W 

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