粤教版 (2019)选择性必修 第二册第二节 安培力的应用当堂达标检测题

1.2安培力的应用同步练习2021—2022学年高中物理粤教版（2019）选择性必修第二册

一、选择题（共15题）

1．直流电动机工作时，通电线圈在磁场中能连续转动是由于

A．靠换向器不断改变线圈中的电流方向

B．全靠线圈转动的惯性

C．靠磁场方向不断改变

D．通电线圈在磁场中任何时候都受力

2．如图，是磁电式电流表的结构，蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐向分布，线圈中a、b两导线通以图示方向的电流，则下列说法正确的是

A．该磁场是匀强磁场

B．线圈平面总与磁场方向垂直

C．线圈将顺时针方向转动

D．磁电式电流表的优点是灵敏度很高，而且可以通过很大的电流

3．1873年奥地利维也纳世博会上，比利时出生的法国工程师格拉姆在布展中偶然接错了导线，把另一直流发电机发出的电接到了他自己送展的直流发电机的电流输出端．由此而观察到的现象导致了他的一项重要发明，从而突破了人类在电能利用方面的一个瓶颈．此项发明是

A．新型直流发电机 B．直流电动机

C．交流电动机 D．交流发电机

4．物理学的基本原理在生产生活中有着广泛应用．下面列举的四种器件中，在工作时利用安培力的是

A．电动机 B．回旋加速器 C．电磁炉 D．质谱仪

5．关于磁电式电流表内的磁铁和铁芯之间的均匀辐向分布的磁场，下列说法中正确的是（　　）

A．该磁场的磁感应强度大小处处相等，方向相同

B．使线圈平面始终与磁感线平行

C．使线圈上与轴平行的导线所受的安培力始终与线圈平面平行

D．线圈上各点的磁感应强度大小都相等

6．电磁炮是一种新式兵器，炮弹的出射速度可达当前海军舰炮的3倍以上，其原理是利用磁场产生的安培力来对金属炮弹进行加速。图为电磁炮的示意图，两根间距为的光滑平行金属导轨、固定在水平面内，质量为的金属炮弹垂直于、放在轨道上，距轨道右端的距离为，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为，闭合开关后，恒流源输出的电流恒为，炮弹由静止开始加速距离后脱离导轨高速射出，不计导轨及导体棒的电阻，不计空气阻力，则此过程中恒流源输出的最大功率为（　　）

A． B． C． D．

7．实验室经常使用的电流表是磁电式仪表。这种电流表的构造如图甲所示。蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐向分布的。当线圈通以如图乙所示的电流，下列说法不正确的是（　　）

A．线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感线平行

B．线圈转动时，螺旋弹簧被扭动，阻碍线圈转动

C．当线圈转到如图乙所示的位置，b端受到的安培力方向向上

D．当线圈转到如图乙所示的位置，安培力的作用使线圈沿顺时针方向转动

8．如图所示，某学习兴趣小组制作了一简易电动机，此装置中的铜线圈能在竖直平面内在磁场作用下从静止开始以虚线OO′为中心轴转动起来，那么（　　）

A．若磁铁上方为N极，从上往下看，铜线框将顺时针旋转

B．若磁铁上方为S极，从上往下看，铜线框将顺时针旋转

C．不管磁铁上方为N级还是S极，从上往下看，铜线框都将逆时针旋转

D．线圈加速转动过程电池的化学能全部转化为线圈的动能

9．电磁轨道炮工作原理如图4所示。待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动，并与轨道保持良好接触。电流I从一条轨道流入，通过导电弹体后从另一条轨道流回。轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道面的磁场（可视为匀强磁场），磁感应强度的大小与I成正比。通电的弹体在轨道上受到安培力的作用而高速射出。现欲使弹体的出射速度增加至原来的2倍，理论上可采用的办法是（　　）

A．只将轨道长度L变为原来的2倍

B．只将电流I减为原来的一半

C．只将弹体质量减至原来的一半

D．将弹体质量减至原来的一半，轨道长度L变为原来的2倍，其他量不变

10．如图甲是磁电式电流表的结构示意图，蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布，如图乙所示，边长为l的正方形线圈中通以电流I，线圈中的某一条a导线电流方向垂直纸面向外，b导线电流方向垂直纸面向内，a、b两条导线所在处的磁感应强度大小均为B.则(　　)

A．该磁场是匀强磁场

B．该线圈的磁通量为Bl2

C．a导线受到的安培力方向向下

D．b导线受到的安培力大小为BIl

11．如图甲所示，电磁炮是一种新型的兵器，其射程甚至可达数百公里，远远超过常规炮弹．它的主要原理如图乙所示，当弹体中通以强电流时，弹体在强大的磁场力作用下加速前进，最后从炮口高速射出．设两轨道间距离为0.10m，匀强磁场的磁感应强度为40T，电流2000A，轨道长度为20m，不考虑电流产生的磁场对匀强磁场强度的影响，则

A．若不计任何阻力，质量为20g的炮弹最终获得的速度为400m/s

B．若不计任何阻力，磁场的磁感应强度加倍，则炮弹获得的速度也加倍

C．若阻力大小一定，轨道长度加倍，速度变为倍

D．若阻力大小一定，电流加倍，速度变为倍

12．如图甲为磁电式电流表的结构，图乙为极靴和铁质圆柱间的磁场分布，线圈、两边通以图示方向的电流，线圈两边所在处的磁感应强度大小相等。则（       ）

A．该磁场为匀强磁场

B．线圈将逆时针转动

C．线圈平面总与磁场方向垂直

D．线圈转动过程中两边、受安培力大小不变

13．如图所示，电磁炮是一种新型的发射炮弹的装置．把待发射的炮弹放在匀强磁场中的两平行导电导轨上，给导轨通以大电流，炮弹作为一个载流导体在磁场作用下沿导轨加速，使炮弹获得极大的发射速度．下列各俯视图中正确表示磁场B方向的是(   )

A． B．

C． D．

14．电磁炮是利用电磁发射技术制成的一种先进的杀伤武器．如图为电磁轨道炮的原理示意图，图中虚线表示电流方向，磁场垂直于轨道平面．下列说法正确的有

A．磁场的方向可能垂直于轨道向上

B．改变电流的方向不影响炮弹的发射方向

C．磁场的强弱与炮弹的速度无关

D．电流越大，炮弹的最大速度越大

15．一新型电磁船的船体上安装了用于产生强磁场的超导线圈，在两船舷之间装有电池，导电的海水在磁场力作用下即可推动该船前进。如图是电磁船的简化原理图，其中MN和PQ是与电池相连的导体，MN、PQ、电池与海水构成闭合回路，且与船体绝缘，要使该船水平向左运动，则超导线圈在MNPQ所在区域产生的磁场方向是（       ）

A．竖直向上 B．竖直向下 C．水平向左 D．水平向右

二、填空题（共4题）

16．磁电式电流表

（1）原理：安培力与电流的关系，通电线圈在磁场中受到______而偏转，线圈偏转的角度越大，被测电流就______根据指针的______，可以知道被测电流的方向．

（2）构造：______、______、螺旋弹簧、指针、极靴．

（3）特点：极靴与铁质圆柱间的磁场沿______方向，线圈无论转到什么位置，它的平面都跟磁感线______，且线圈左右两边所在处的磁感应强度大小______。

（4）优点：灵敏度高，可以测出______的电流。缺点：线圈的导线很细，允许通过的电流______。

17．甲图是直流电动机的原理图，乙图是其平面图，若此时线圈所在位置的磁感应强度为B，，其长度为，，其长度为，通入线圈的电流强度为I。

(1)请在乙图中画出该磁铁产生的磁感线的分布情况_______；

(2)在乙图中标出线圈的受力方向并写出受力的大小______；

(3)线圈的转动方向是___________（选填“顺时针”或“逆时针”）。

18．如图所示，为一种磁电式仪表的原理图，可用它来测定电流的大小。无电流时，指针指在左边。当有电流时指针偏向右边，则电流从__________接线柱进入。

19．小明学了有关电磁方面的知识后，设计了如图所示的甲、乙两个装置

(1)为了探究电磁感应现象，小华应选用_____装置进行实验。

(2)小明选用甲装置探究有关知识时，进行了如下的操作，其中不能使电流表指针发生偏转的是___（填序号）

①让导线ab在磁场中斜向上运动；

②让导线ab在磁场中沿水平方向左右运动

③让导线ab沿竖直方向上下运动

(3)如果在乙装置的实验中，当开关闭合时，发现直导线ab向左运动，若要使导线ab向右运动，你采取的措施是____________；

(4)甲、乙两图的原理分别用于制造____和____。（选填“电动机”或“发电机”）。

三、综合题（共4题）

20．电磁炮是一种理想的兵器，它的主要原理如图所示。1982年澳大利亚国立大学制成了能把m=2.2g的弹体（包括金属杆CD的质量）加速到v=10km/s的电磁炮。若轨道宽l=2m，长s=100m，通过的电流为I=10A，（轨道摩擦不计）。则

(1)轨道间所加的匀强磁场的磁感应强度B是多少？

(2)磁场力的最大功率多大？

21．电磁炮是一种理想的兵器，其原理如图，若轨道宽2m，通以恒定电流100A，弹体质量为（包括金属杆EF的质量）10g。该电磁炮能把弹体在t=0.1s的时间内从0加速到1000m/s。不计轨道摩擦。

(1)弹体加速时的加速度和轨道的长度？

(2)轨道间所加匀强磁场的磁感应强度为多大？

(3)磁场力的最大功率为多大？

22．两个相同的全长电阻为36Ω的均匀光滑圆环，固定于一个绝缘的水平台面上，两环分别在两个互相平行的，相距为20cm的竖直面内，两环的圆心连线恰好与环面垂直，两环面间有方向竖直向下的磁感应强度的匀强磁场（未画出），两环的最高点A和C间接有一内阻为0.5Ω的电源，连接导线的电阻不计。今有一根质量为10g，电阻为1.5Ω的棒置于两环内侧且可沿环滑动，而棒恰好静止于如图所示的水平位置，它与圆弧的两接触点P、Q和圆弧最低点间所夹的弧对应的圆心角均为，取重力加速度。试求此电源电动势E的大小。

23．磁轨炮是利用电磁发射技术制成的一种先进的动能杀伤武器。它利用电磁系统中电磁场的作用力，可大大提高弹丸的速度和射程。其加速原理如图所示，炮弹在导轨的一端，通过电流后炮弹会被安培力加速，而高速射出。某磁轨炮导轨长，两导轨之间的距离。轨道间磁场可认为是磁感应强度，方向垂直于纸面的匀强磁场。质量的炮弹受安培力而在轨道内匀加速运动，若其从右侧出口射出的速度为，忽略一切摩擦力。求：

（1）磁场的方向；

（2）通过导轨的电流大小；

（3）若炮弹所在电路的总电阻为，求发射炮弹时装置所消耗的总能量。

参考答案：

1．A

2．C

3．B

4．A

5．B

6．C

7．C

8．A

9．D

10．D

11．C

12．D

13．B

14．D

15．B

16．     安培力     越大     偏转方向     磁体     线圈     半径     平行     相等     很弱     很弱

17．          、     顺时针

18．a

19．     甲     ③     将磁铁N、S极对调（或将连接电源两极的导线对调）     发电机     电动机

20．(1)55T；(2) 1.1×10 7 W

21．(1)，50m；(2)；(3)

22．

23．（1）垂直纸面向里；（2）；（3）