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高中物理高考 专题20 安培力及其应用（练习）（教师版）
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这是一份高中物理高考 专题20 安培力及其应用（练习）（教师版），共24页。
专题20 安培力及其应用（教师版）
基础部分：
1．（2020·广东高三专题练习）关于电场线和磁感线的概念，以下说法中正确的是（ ）
A．电场线和磁感线都是实际存在的曲线
B．沿着磁感线的方向，磁场越来越弱
C．任何两条磁感线或电场线可以相交
D．电场线和磁感线的疏密都表示场的强弱
2．（2020·广东高三专题练习）关于磁感应强度下列说法正确的是（ ）
A．通电导线所受磁场力大的地方磁感应强度一定大
B．垂直磁场放置的通电导线受力的方向就是磁感应强度的方向
C．放在同一磁场中两根通电导线中电流相等时受力大小一定相等
D．磁场中某点磁感应强度的大小和方向跟放在该点的通电导线受力的大小和方向无关
3．（2020·邢台市第二中学高三月考）下列关于磁场的说法正确的是（ ）
A．磁通量的大小等于磁感应强度与面积的乘积
B．通电导线在磁感应强度大的地方受力一定大
C．放在匀强磁场中各处的通电导线，受力大小和方向处处相同
D．磁感应强度的大小和方向跟放在磁场中的通电导线受力的大小和方向无关
4．（2017·江西抚州市·金溪一中高三单元测试）如下左图所示，足够长的直线ab靠近通电螺线管，与螺线管平行．用磁传感器测量ab上各点的磁感应强度B，在计算机屏幕上显示的大致图象是( )
A． B．
C． D．
5．（2020·平潭第一中学高三月考）（多选）磁场的磁感应强度大小在100μT（1μT=10－6T）之内，对人体是安全的。赤道上有一用于轻轨电车引电的载流长直导线，沿东西方向水平延伸，导线中通有大小为150A，方向由东向西的电流。已知通电长直导线周围的磁感应强度大小的计算公式为B=k，式中I为导线上的电流大小，r为某点距导线的距离，k≈1.3×10-6T·mA，赤道表面附近的地磁场的磁感应强度大小为5×10－5T。下列说法正确的是（ ）
A．在导线的正下方，电流产生的磁场方向自南向北
B．在导线的正上方，电流产生的磁场方向自南向北
C．若考虑地磁场的影响，在导线的正上方1.5m处，磁场对人体是安全的
D．若考虑地磁场的影响，在导线的正下方1.5m处，磁场对人体是安全的
6．（2020·黑龙江哈尔滨市第六中学校高三月考）如图所示，两根互相平行的长直导线过纸面上的M、N两点，且与纸面垂直，导线中通有大小相等、方向相同的电流。a、O、b在MN的连线上，O为MN的中点，c、d位于MN的中垂线上，且a、b、c、d到O点的距离均相等。关于以上几点处的磁场，下列说法正确的是（ ）
A．O点处的磁感应强度最大
B．a、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相反
C．c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同
D．a、c两点处的磁感应强度的方向相同
7．（2020·浙江高三专题练习）如图所示，是一条形磁铁周围部分磁感线分布示意图，线OO'是条形磁铁的中轴线。在磁场中取两个圆环S1、S2位置进行研究，圆环S1、S2面积相等，P、Q两点位于圆环S1上下对称点上，P、P＇两点位于两圆环S1、S2相同位置的点上。下列说法正确的是（ ）
A．P点场强的大小比Q点大
B．P点场强的大小比P＇点小
C．穿过S1的磁通量比穿过S2的大
D．穿过S1的磁通量与穿过S2的一样大
8．（2020·全国高三专题练习）如图所示，条形磁铁静止放在桌面上，当在其左上方放一电流方向垂直纸面向里的通电直导线后，则磁铁受到的摩擦力和弹力
A．摩擦力为零
B．摩擦力方向向左
C．弹力保持不变
D．摩擦力方向向右
9．（2019·辽宁高三三模）某匀强磁场垂直穿过一个线圈平面，磁感应强度B随时间t变化的规律如图所示。若在某1s内穿过线圈的磁通量的变化量为零，则该1s开始的时刻是（ ）
A．第1.51s B．第1.69s C．第s D．第s
10．（2020·新平彝族傣自治县第一中学高三开学考试）如图所示，a、b、c三个环水平套在条形磁铁外面，其中a和b两环大小相同，c环最大，a环位于N极处，b和c两环位于条形磁铁中部，则穿过三个环的磁通量的大小是( )
A．c环最大，a与b环相同
B．三个环相同
C．b环比c环大
D．a环一定比c环大
11．（2021·全国高三专题练习）如图所示，质量为m，长为的铜棒，用长度也为的两根轻导线水平悬吊在竖直向上的匀强磁场中，未通电时，轻导线静止在竖直方向，通入大小为I的恒定电流后，棒向外偏转的最大角度为θ，则（ ）
A．棒中电流的方向为
B．磁感应强度的大小为
C．磁感应强度的大小为
D．若只增大轻导线的长度，则θ角度增大
12．（2020·广西北海市·）如图所示，空间有方向垂直桌面向下的匀强磁场（图中未画出），两根平行通电金属直导线和恰好静止在光滑绝缘的水平桌面上，图中为垂直导线的截面图，和中电流大小分别为、。则下列判断可能正确的是（ ）
A．电流方向相同，
B．电流方向相同，
C．电流方向相反，
D．电流方向相反，
13．（2020·哈尔滨市·黑龙江实验中学高三月考）如图，等边三角形线框LMN由三根相同的导体棒连接而成，固定于匀强磁场中，线框平面与磁感应强度方向垂直，线框顶点M、N与不计内阻的直流电源两端相接，ML和LN组成的部分受到的安培力大小为F，则导体棒MN受到的安培力的大小为（ ）
A．2F B．1.5F C．0.5F D．0
14．（2020·广东高三月考）（多选）如图所示，两平行直导线cd和ef竖直放置，通以方向相反、大小相等的电流，A、B、C三点位于同一条直线上，两导线分别为AB、BC连线的中垂线。现在该空间施加一匀强磁场，发现A点的磁感应强度为零，则（ ）
A．施加的匀强磁场方向垂直纸面向里
B．C点的磁感应强度垂直纸面向外
C．ef导线受到cd导线的作用力方向向右
D．cd导线受到的安培力方向向左
15．（2020·江苏南京市·高三月考）如图所示为电流天平，可以用来测量匀强磁场的磁感应强度．它的右臂挂着矩形线圈，匝数为n，线圈的水平边长为l，处于匀强磁场内，磁感应强度B的方向与线圈平面垂直．当线圈中通过顺时针电流I时，调节砝码使两臂达到平衡．然后使电流反向，大小不变．这时需要在右盘中增加质量为m的砝码，才能使两臂再达到新的平衡．下列说法中正确的是（ ）
A．磁场方向垂直于纸面向里，大小为
B．磁场方向垂直于纸面向外，大小为
C．磁场方向垂直于纸面向里，大小为
D．磁场方向垂直于纸面向外，大小为
提高部分：
16．（2021·全国高三专题练习）如图所示，同在一个平面内的彼此绝缘的两个圆环、，大圆环中通有方向如图所示的电流I，小圆环的一半面积在环内、一半面积在环外，则下列说法正确的是（ ）
A．穿过小圆环B的磁通量为0
B．穿过小圆环B的磁通量不为0，且磁通量指向纸面内
C．穿过小圆环B的磁通量不为0，且磁通量指向纸面外
D．以上判断均错误
17．（2020·上海高三一模）如图为一由干电池、铜线圈和钕磁铁组成的简易电动机，此装置中的铜线圈能从静止开始绕虚线轴转动起来，那么（ ）
A．若磁铁上方为极，从上往下看，线圈将顺时针旋转
B．若磁铁上方为极，从上往下看，线圈将顺时针旋转
C．线圈匀速转动过程电池的化学能全部转化为线圈的动能
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
18．（2019·全国高三专题练习）如图所示，条形磁铁放在光滑斜面上，用平行于斜面的轻弹簧拉住而平衡，A为水平放置的直导线的截面，导线中无电流时磁铁对斜面的压力为；当导线中有垂直纸面向外的电流时，磁铁对斜面的压力为，则下列关于磁铁对斜面的压力和弹簧的伸长量的说法中正确的是（ ）
A．，弹簧的伸长量减小 B．，弹簧的伸长量减小
C．，弹簧的伸长量减小 D．，弹簧的伸长量增大
19．（2019·浙江高三月考）（多选）有两根长直导线、互相平行放置，如图所示为垂直于导线的截面图．在如图所示的平面内，点为两根导线连线的中点，为两导线连线的中垂线上两点，与点的距离相等，与夹角为．若两导线中通入大小相等、方向相同的恒定电流，单根导线中的电流在处产生的磁感应强度，则下列说法中正确的是
A．点和点的磁感应强度方向一定相同
B．点和点的磁感应强度大小均为
C．点和点的磁感应强度大小均为
D．在线段上各点的磁感应强度都不可能为零
20．（2021·全国高三专题练习（多选））航母上飞机弹射起飞是利用电磁驱动来实现的，电磁驱动原理如图所示，在固定线圈左右两侧对称位置放置两个闭合金属圆环，铝环和铜环的形状、大小相同，已知铜的电阻率较小，则合上开关S的瞬间（ ）
A．铝环向左运动，铜环向右运动
B．两个金属环都向右运动
C．铜环受到的安培力小于铝环受到的安培力
D．从左侧向右看，铝环中感应电流沿顺时针方向
21．（2015·山东高三其他模拟）（多选）如图所示，在倾角为θ的光滑斜面上，垂直纸面水平放置一根长为L、质量为m的通电直导线，电流方向垂直纸面向里．欲使导线静止于斜面上，则外加磁场的磁感应强度的大小和方向可以是（ ）
A．B=，方向水平向右
B．B=，方向垂直斜面向下
C．B=，方向竖直向下
D．B=，方向水平向左
22．（2020·广东高三月考）（多选）如图所示，足够长的平行金属导轨水平放置宽度为l，左端连接阻值为R的定值电阻。导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B。导体棒MN放在导轨上，其长度恰好等于导轨间距，且与导轨接触良好。导轨和导体棒间的动摩擦因数为，不计导轨的电阻，导体棒的质量为m、电阻为R，重力加速度为g。在平行于导轨的拉力作用下，导体棒沿导轨方向以速度v匀速运动。撤去拉力后，导体棒运动时间为t，则（ ）
A．撤去拉力前，导体棒两端的电压为
B．撤去拉力前，电阻R的热功率为
C．拉力的大小为
D．撤去拉力后，导体棒运动的距离为
23．（2020·江苏南通市·高三期中）一硬质金属圆环固定在纸面内，圆心O在有界匀强磁场的边界MN上，磁场与纸面垂直时磁场的方向如图甲所示，磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示，则圆环所受安培力F与时间t的关系图像可能正确的是（ ）
A． B．
C． D．
24．（2020·沙坪坝区·重庆八中高三月考）电磁轨道炮利用电流和磁场的作用使炮弹获得超高速度，其原理可用来研制新型武器和航天运载器。如图是电磁轨道炮的原理结构示意图。光滑水平导轨，宽为L。在导轨间有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小始终为B。炮体可视为质量为m，电阻为R的金属棒MN，其余部分电阻不计，电源的电压能自行调节，以保证炮体匀加速发射。在某次试验发射时，电源为加速弹体提供的电流恒为I，弹体从静止加速到v，不计空气阻力。求：
（1）轨道至少需多长；
（2）该过程中电源对外输出的总能量。
25．（2020·浙江高三期中）磁场相对于导体运动，在导体中会产生感应电流，感应电流使导体受到安培力的作用，安培力使导体运动起来，这种作用就是电磁驱动。目前，磁悬浮列车多转电机展开成直线电机。它的基本构成和作用原理与普通旋转电机类似，展开以后，其传动方式也就由旋转运动变为直线运动。简化模型为如图所示，水平放置两条相距为的平行金属导轨位于同一水平面内，其右端接一阻值为R的电阻。质量为m、电阻为r的金属杆静置在导轨上，导轨的电阻不计，其左侧的矩形匀强磁场区域MNPQ的磁感应强度大小为B、宽度为L、方向竖直向下。当该磁场区域以速度匀速地向石扫过金属杆，导轨光滑且足够长，杆在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触，求：
(1)MN刚扫过金属杆时，杆中感应电流的大小I；杆的加速度大小a；
(2)磁场区域MNPQ向右扫过金属杆后金属杆的速度；
(3)若磁场宽度足够宽，以速度匀速向右运动，金属杆与导轨摩擦阻力恒为f，求金属杆的最终速度。
【参考答案】
1． D
【解析】
A．电场线和磁感线是为了形象的研究电场和磁场而人为假设的曲线，故A错误；
B．磁场的强弱是通过磁感线的疏密程度来反映的，故B错误；
C．任何两条磁感线或电场线都是不可以相交的，故C错误；
D．磁感线和电场线的疏密程度分别反映磁场的强弱和电场的强弱，故D正确。故选D。
2．D
【解析】A．磁场的强弱由磁场本身的性质决定，与放入磁场中的电流元无关。通电导线所受磁场力大小与磁场强弱、电流强弱和导线与磁场方向有关。故A错误；
B．垂直磁场放置的通电导线受力的方向与磁感应强度的垂直，故B错误；
C．放在同一磁场中两根通电导线中电流相等时受力大小不一定相等，通电导线所受磁场力大小与磁场强弱、电流强弱和导线与磁场方向有关，故C错误；
D．磁场中某点磁感应强度的大小和方向跟放在该点的通电导线受力的大小和方向无关，磁场的强弱由磁场本身的性质决定，故D正确。故选D。
3．D
【解析】A．磁通量的大小等于磁感应强度与线圈的面积在垂直于磁场方向的投影的面积的乘积，选项A错误；
B．通电导线在磁感应强度大的地方受力不一定大，还与导线的放置方式有关，选项B错误；
C．放在匀强磁场中各处的通电导线，安培力还会与电流元的摆放方向有关，故C错误；
D．磁感应强度的大小和方向只由磁场本身决定，跟放在磁场中的通电导线受力的大小和方向无关，选项D正确。故选D。
4．C
【解析】通电螺线管的磁场分布相当于条形磁铁，根据磁感线的疏密程度来确定磁感应强度的大小．
解：通电螺线管的磁场分布相当于条形磁铁，因此根据磁感线的分布，再由磁感线的疏密程度来确定磁感应强度的大小可知，
因为ab线段的长度大于通电螺线管的长度，由条形磁铁磁感线的分布，可知应该选C，如果ab线段的长度小于通电螺线管的长度，则应该选B．
由于足够长的直线ab，故C选项正确，ABD错误；故选C
5．BD
【解析】AB．由安培定则，可判断出在导线的正下方，电流产生的磁场方向自北向南，在导线的正上方，电流产生的磁场方向自南向北，故A错误，B正确；
C．由通电长直导线周围的磁感应强度大小的计算公式，可得通电长直导线在距离直导线1.5m处产生磁场的磁感应强度为B1=k=1.3×10－6×T=1.3×10－4T
若考虑地磁场的影响，在导线的正上方1.5m处，磁场的磁感应强度
B=B1+B地=1.3×10－4T+5×10－5T=1.8×10－4T
大于100μT，磁场对人体是不安全的，故C错误；
D．若考虑地磁场的影响，在导线的正下方1.5m处，在导线的正下方1.5m处，磁场的磁感应强度B=B1－B地=1.3×10－4T－5×10－5T=0.8×10－4T
小于100μT，磁场对人体是安全的，故D正确。故选BD。
6．B
【解析】A．根据右手螺旋定则，M处导线在O点产生的磁场方向竖直向下，N处导线在O点产生的磁场方向竖直向上，合成后磁感应强度等于0，A错误；
B．M在a处产生的磁场方向垂直于MN向下，N在a处产生的磁场方向垂直于MN向上，因a距离导线M较近，可知a点的合磁场方向向下；同理可知b点的合磁场方向向上；由对称可知ab两点的磁场大小相等，方向相反，B正确；
C．M在d点的磁场方向垂直于Md斜向左下方，N在d点的磁场方向垂直于Nd斜向左上方，则d点的合磁场方向水平向左；同理可知c点的合磁场方向水平向右,C错误；
D．由以上分析可知，a点的合磁场方向向下，c点的合磁场方向水平向右，两点磁场方向不同，D错误。故选B。
7．C
【解析】A．由图可知、两点疏密程度相同，故两点的磁感应强度的大小相等，故A错误；
B．由图可知点的磁感线比点的磁感线密，故点处的磁感应强度比大，故B错误；
CD．根据磁通量的定义可知，穿过的磁通量比穿过的大，故C正确，D错误；
故选C。
8．B
【解析】磁铁的磁感线从N到S，故通电导线所处位置的磁场方向为斜向左下，根据左手定则可知导线受到斜向左上的安培力，根据牛顿第三定律可得磁铁受到导线给的斜向右下的作用力，该作用力可分解为水平向右和竖直向下，故磁铁受到的摩擦力水平向左，弹力增大，B正确．
9．C
【解析】
在0~2s时间内图象的斜率
在2~4s时间内图象的斜率
设该时刻为t，在这1s内初始时刻的磁感强度等于末时刻的磁感强度
,解得,C正确，ABD错误。故选C。
10．C
【解析】所有磁感线都从条形磁铁内部通过，且与外部磁感线方向相反，所以外部磁感线越多，磁通量越小，C正确ABD错误。故选：C。
11．C
【解析】A．由左手定则知，棒中电流方向为，选项A错误；
BC．棒由静止到偏转到最大角度的过程中，根据动能定理得
解得磁感应强度的大小为,选项B错误，C正确；
D．设轻导线的长度为，铜棒的长度为，根据动能定理得
则
由此可知，θ与轻导线的长度无关，选项D错误。故选C。
12．C
【解析】AB．对和受力分析可知，和两通电直导线，在水平方向各自所受合外力为零，若通电方向相同，则所受匀强磁场安培力方向相同，而两通电直导线相互产生的安培力方向相反，合外力不可能都为零，AB错误；
CD．若通电方向相反，则所受匀强磁场安培力方向相反，又因为两通电直导线之间的安培力为排斥力，方向相反，且两者大小相等，根据安培力公式
可知，只有和中电流大小相等时，所受匀强磁场安培力打下才相同，每根导线受到的合力可能为零，C正确，D错误。故选C。
13．A
【解析】设每一根导体棒的电阻为R，长度为L，则电路中，上下两路电阻之比为
根据并联电路两端各电压相等的特点可知，上下两路电流之比
由于上路通电的导体受安培力的有效长度为L，根据安培力计算公式，可知
得,故选A。
14．CD
【解析】A．A点靠近ef导线，由安培定则可知，在施加匀强磁场前， A点磁感应强度方向垂直纸面向里。要使A点的磁感应强度为零，则施加的匀强磁场方向应垂直纸面向外，故A错误；
B．因为两导线电流相等且分别为AB、BC连线的中垂线，则由安培定则可知，A、C两点的磁感应强度应该相等，因此C点的磁感应强度也为零，故B错误；
C．由安培定则可知，ef导线处在cd导线产生的垂直纸面向外的磁场中，此时由左手定则可知，ef导线受到cd导线的作用力方向向右，故C正确；
D．由牛顿第三定律可知，cd导线受到ef导线反作用力（安培力）方向向左，又由左手定则可知，cd导线受到外加匀强磁场的安培力方向也是向左，故cd导线受到的安培力方向向左，故D正确。故选CD。
15．C
【解析】AC．当B方向垂直纸面向里，开始线圈所受安培力方向向下，电流方向相反，依据左手定则，则安培力方向反向，变为竖直向上，相当于右边少了两倍的安培力大小，所以右盘中应增加砝码，有mg =2nBIl
所以,A错误，C正确；
BD．当B的方向垂直纸面向外，开始线圈所受安培力的方向向上，电流方向相反，安培力力方向反向，变为竖直向下，相当于右边多了两倍的安培力大小，需要在左盘中增加砝码，有mg =2nBIl,,BD错误。故选C。
16．B
【解析】小圆环在环内外部分的磁场强弱不同。根据安培定则可知整个环上的电流在其内部的磁场均向里，磁场在环内左半圆环向里、右半圆环向外，则小圆环在环内部分的磁场比外部强，应用磁通量概念可知小圆环在环内部分的磁通量（向里）大于环外部分的磁通量（向外），总体表现环内的磁通量，故ACD错误，B正确。故选B。
17．A
【解析】A．若磁铁上方为极,线圈左边的电流是向下的，磁场是向左的，根据左手定则可知安培力是向内的。同理，线圈右边的电流也是向下的，磁场是向右的，根据左手定则可知安培力是向外的，故从上往下看，线圈将顺时针旋转。故A正确；
B．若磁铁上方为极，根据A项的分析，易知，从上往下看，线圈将逆时针旋转。故B错误；
C．线圈匀速转动过程电池的化学能全部转化为线圈的动能和电路的焦耳热。故C错误；
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和电路的焦耳热。故D错误。
故选A。
18．D
【解析】磁铁的磁感线在它的外部是从N极到S极，因为长直导线在磁铁的中心偏右位置，所以此处的磁感线是斜向左下的，电流的方向垂直与纸面向外，根据左手定则，导线受磁铁给的安培力方向是斜向右下方。长直导线是固定不动的，根据物体间力的作用是相互的，导线给磁铁的反作用力方向就是斜向左上的；将这个力分解为垂直于斜面与平行于斜面的分力，因此光滑平板对磁铁支持力减小，由于在电流对磁铁作用力沿斜面方向的分力向下，所以弹簧拉力变大，弹簧长度将变长，故D正确，ABC错误。故选D。
19．ACD
【解析】A.根据安培定则判断得知，两根通电导线产生的磁场方向均沿逆时针方向，由于对称，两根通电导线在MN两点产生的磁感应强度大小相等，根据平行四边形进行合成得到，M点和N点的磁感应强度大小相等，M点磁场向右，N点磁场向右，方向相同，故A正确；
BC.两根导线在M点产生的磁感应强度的方向如图所示，根据平行四边形定则进行合成，得到M点和N点的磁感应强度大小为．同理，N点的磁感应强度大小也为，故B错误，C正确．
D.只有当两根通电导线在同一点产生的磁感应强度大小相等、方向相反时，合磁感应强度才为零，根据矢量的合成可知，线段MN上的磁感应强度不可能为零，故D正确；
20．AD
【解析】AB．合上开关S的瞬间，穿过两个金属环的磁通量变大，根据楞次定律，为阻碍磁通量的增大，铝环向左运动，铜环向右运动，故A正确，B错误；
C．由于铜环和铝环的形状、大小相同，铜的电阻率较小，故铜环的电阻较小，两环对称地放在固定线圈两侧，闭合S瞬间，穿过两环的磁通量的变化率相同，两环产生的感应电动势大小相同，铜环电阻较小，根据闭合电路欧姆定律可知，铜环中产生的感应电流较大，再根据安培力公式可知，铜环受到的安培力较大，故C错误；
D．闭合S瞬间，由右手螺旋定则可知，穿过铝环的磁通量向左且增大，根据楞次定律可知，从左侧向右看，铝环中感应电流沿顺时针方向，故D正确。故选AD。
21．BCD
【解析】A．磁场方向水平向右时，安培力竖直向下，无法平衡，A错误；
B．外加匀强磁场的磁感应强度B的方向垂直斜面向下，则沿斜面向上的安培力、支持力与重力，处于平衡状态，则有
解得,B正确；
C．磁场竖直向下时，安培力水平向左，导体棒还受到重力和支持力，根据平衡条件和安培力公式，有
解得,C正确；
D．磁感应强度的方向水平向左，则安培的方向竖直向上，根据
解得,D正确。故选BCD。
22．CD
【解析】A．定值电阻的阻值为，导体棒切割磁感线产生的感应电动势为
导体棒两端的电压
故A错误；
B．电阻两端的电压
热功率,故B错误；
C．导体棒匀速运动时，导体棒受到的安培力
因为导体棒处于平衡状态，有,故C正确；
D．设撤去拉力后，导体棒运动的距离为，在撤去拉力后导体棒运动的整个过程中，导体棒产生的平均电动势为
导体棒中的平均电流
安培力的平均值为
规定初速度方向为正，从撤去拉力到停止，根据动量定理有
联立解得,故D正确。故选CD。
23．C
【解析】由于通过圆环的磁通量变化率为定值，故圆环中的电动势、电流的大小和方向不变，圆环在磁场中的有效长度不变，根据可知
故的图象与图象类似。故选C。
24．（1）；（2）
【解析】（1）在导轨通有电流I时，炮弹作为导体受到磁场施加的安培力为
根据牛顿第二定律
根据
解得轨道长
（2）炮体的动能
根据牛顿第二定律
发射过程产生的热量
该过程中电源对外输出的总能量
25．(1)；；(2)；(3)
【详解】
(1)由题意可得，感应电动势为
由闭合回路欧姆定律得，感应电流为
安培力为
由牛顿第二定律得
联立解得
(2)根据动量定理得
整个过程中的电荷量为
代入解得
(3)金属杆切割磁感线的速度为
则此时感应电动势为
电流为
安培力等于摩擦阻力，即
联立解得
专题20 安培力及其应用（教师版）
基础部分：
1．（2020·广东高三专题练习）关于电场线和磁感线的概念，以下说法中正确的是（ ）
A．电场线和磁感线都是实际存在的曲线
B．沿着磁感线的方向，磁场越来越弱
C．任何两条磁感线或电场线可以相交
D．电场线和磁感线的疏密都表示场的强弱
2．（2020·广东高三专题练习）关于磁感应强度下列说法正确的是（ ）
A．通电导线所受磁场力大的地方磁感应强度一定大
B．垂直磁场放置的通电导线受力的方向就是磁感应强度的方向
C．放在同一磁场中两根通电导线中电流相等时受力大小一定相等
D．磁场中某点磁感应强度的大小和方向跟放在该点的通电导线受力的大小和方向无关
3．（2020·邢台市第二中学高三月考）下列关于磁场的说法正确的是（ ）
A．磁通量的大小等于磁感应强度与面积的乘积
B．通电导线在磁感应强度大的地方受力一定大
C．放在匀强磁场中各处的通电导线，受力大小和方向处处相同
D．磁感应强度的大小和方向跟放在磁场中的通电导线受力的大小和方向无关
4．（2017·江西抚州市·金溪一中高三单元测试）如下左图所示，足够长的直线ab靠近通电螺线管，与螺线管平行．用磁传感器测量ab上各点的磁感应强度B，在计算机屏幕上显示的大致图象是( )
A． B．
C． D．
5．（2020·平潭第一中学高三月考）（多选）磁场的磁感应强度大小在100μT（1μT=10－6T）之内，对人体是安全的。赤道上有一用于轻轨电车引电的载流长直导线，沿东西方向水平延伸，导线中通有大小为150A，方向由东向西的电流。已知通电长直导线周围的磁感应强度大小的计算公式为B=k，式中I为导线上的电流大小，r为某点距导线的距离，k≈1.3×10-6T·mA，赤道表面附近的地磁场的磁感应强度大小为5×10－5T。下列说法正确的是（ ）
A．在导线的正下方，电流产生的磁场方向自南向北
B．在导线的正上方，电流产生的磁场方向自南向北
C．若考虑地磁场的影响，在导线的正上方1.5m处，磁场对人体是安全的
D．若考虑地磁场的影响，在导线的正下方1.5m处，磁场对人体是安全的
6．（2020·黑龙江哈尔滨市第六中学校高三月考）如图所示，两根互相平行的长直导线过纸面上的M、N两点，且与纸面垂直，导线中通有大小相等、方向相同的电流。a、O、b在MN的连线上，O为MN的中点，c、d位于MN的中垂线上，且a、b、c、d到O点的距离均相等。关于以上几点处的磁场，下列说法正确的是（ ）
A．O点处的磁感应强度最大
B．a、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相反
C．c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同
D．a、c两点处的磁感应强度的方向相同
7．（2020·浙江高三专题练习）如图所示，是一条形磁铁周围部分磁感线分布示意图，线OO'是条形磁铁的中轴线。在磁场中取两个圆环S1、S2位置进行研究，圆环S1、S2面积相等，P、Q两点位于圆环S1上下对称点上，P、P＇两点位于两圆环S1、S2相同位置的点上。下列说法正确的是（ ）
A．P点场强的大小比Q点大
B．P点场强的大小比P＇点小
C．穿过S1的磁通量比穿过S2的大
D．穿过S1的磁通量与穿过S2的一样大
8．（2020·全国高三专题练习）如图所示，条形磁铁静止放在桌面上，当在其左上方放一电流方向垂直纸面向里的通电直导线后，则磁铁受到的摩擦力和弹力
A．摩擦力为零
B．摩擦力方向向左
C．弹力保持不变
D．摩擦力方向向右
9．（2019·辽宁高三三模）某匀强磁场垂直穿过一个线圈平面，磁感应强度B随时间t变化的规律如图所示。若在某1s内穿过线圈的磁通量的变化量为零，则该1s开始的时刻是（ ）
A．第1.51s B．第1.69s C．第s D．第s
10．（2020·新平彝族傣自治县第一中学高三开学考试）如图所示，a、b、c三个环水平套在条形磁铁外面，其中a和b两环大小相同，c环最大，a环位于N极处，b和c两环位于条形磁铁中部，则穿过三个环的磁通量的大小是( )
A．c环最大，a与b环相同
B．三个环相同
C．b环比c环大
D．a环一定比c环大
11．（2021·全国高三专题练习）如图所示，质量为m，长为的铜棒，用长度也为的两根轻导线水平悬吊在竖直向上的匀强磁场中，未通电时，轻导线静止在竖直方向，通入大小为I的恒定电流后，棒向外偏转的最大角度为θ，则（ ）
A．棒中电流的方向为
B．磁感应强度的大小为
C．磁感应强度的大小为
D．若只增大轻导线的长度，则θ角度增大
12．（2020·广西北海市·）如图所示，空间有方向垂直桌面向下的匀强磁场（图中未画出），两根平行通电金属直导线和恰好静止在光滑绝缘的水平桌面上，图中为垂直导线的截面图，和中电流大小分别为、。则下列判断可能正确的是（ ）
A．电流方向相同，
B．电流方向相同，
C．电流方向相反，
D．电流方向相反，
13．（2020·哈尔滨市·黑龙江实验中学高三月考）如图，等边三角形线框LMN由三根相同的导体棒连接而成，固定于匀强磁场中，线框平面与磁感应强度方向垂直，线框顶点M、N与不计内阻的直流电源两端相接，ML和LN组成的部分受到的安培力大小为F，则导体棒MN受到的安培力的大小为（ ）
A．2F B．1.5F C．0.5F D．0
14．（2020·广东高三月考）（多选）如图所示，两平行直导线cd和ef竖直放置，通以方向相反、大小相等的电流，A、B、C三点位于同一条直线上，两导线分别为AB、BC连线的中垂线。现在该空间施加一匀强磁场，发现A点的磁感应强度为零，则（ ）
A．施加的匀强磁场方向垂直纸面向里
B．C点的磁感应强度垂直纸面向外
C．ef导线受到cd导线的作用力方向向右
D．cd导线受到的安培力方向向左
15．（2020·江苏南京市·高三月考）如图所示为电流天平，可以用来测量匀强磁场的磁感应强度．它的右臂挂着矩形线圈，匝数为n，线圈的水平边长为l，处于匀强磁场内，磁感应强度B的方向与线圈平面垂直．当线圈中通过顺时针电流I时，调节砝码使两臂达到平衡．然后使电流反向，大小不变．这时需要在右盘中增加质量为m的砝码，才能使两臂再达到新的平衡．下列说法中正确的是（ ）
A．磁场方向垂直于纸面向里，大小为
B．磁场方向垂直于纸面向外，大小为
C．磁场方向垂直于纸面向里，大小为
D．磁场方向垂直于纸面向外，大小为
提高部分：
16．（2021·全国高三专题练习）如图所示，同在一个平面内的彼此绝缘的两个圆环、，大圆环中通有方向如图所示的电流I，小圆环的一半面积在环内、一半面积在环外，则下列说法正确的是（ ）
A．穿过小圆环B的磁通量为0
B．穿过小圆环B的磁通量不为0，且磁通量指向纸面内
C．穿过小圆环B的磁通量不为0，且磁通量指向纸面外
D．以上判断均错误
17．（2020·上海高三一模）如图为一由干电池、铜线圈和钕磁铁组成的简易电动机，此装置中的铜线圈能从静止开始绕虚线轴转动起来，那么（ ）
A．若磁铁上方为极，从上往下看，线圈将顺时针旋转
B．若磁铁上方为极，从上往下看，线圈将顺时针旋转
C．线圈匀速转动过程电池的化学能全部转化为线圈的动能
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
18．（2019·全国高三专题练习）如图所示，条形磁铁放在光滑斜面上，用平行于斜面的轻弹簧拉住而平衡，A为水平放置的直导线的截面，导线中无电流时磁铁对斜面的压力为；当导线中有垂直纸面向外的电流时，磁铁对斜面的压力为，则下列关于磁铁对斜面的压力和弹簧的伸长量的说法中正确的是（ ）
A．，弹簧的伸长量减小 B．，弹簧的伸长量减小
C．，弹簧的伸长量减小 D．，弹簧的伸长量增大
19．（2019·浙江高三月考）（多选）有两根长直导线、互相平行放置，如图所示为垂直于导线的截面图．在如图所示的平面内，点为两根导线连线的中点，为两导线连线的中垂线上两点，与点的距离相等，与夹角为．若两导线中通入大小相等、方向相同的恒定电流，单根导线中的电流在处产生的磁感应强度，则下列说法中正确的是
A．点和点的磁感应强度方向一定相同
B．点和点的磁感应强度大小均为
C．点和点的磁感应强度大小均为
D．在线段上各点的磁感应强度都不可能为零
20．（2021·全国高三专题练习（多选））航母上飞机弹射起飞是利用电磁驱动来实现的，电磁驱动原理如图所示，在固定线圈左右两侧对称位置放置两个闭合金属圆环，铝环和铜环的形状、大小相同，已知铜的电阻率较小，则合上开关S的瞬间（ ）
A．铝环向左运动，铜环向右运动
B．两个金属环都向右运动
C．铜环受到的安培力小于铝环受到的安培力
D．从左侧向右看，铝环中感应电流沿顺时针方向
21．（2015·山东高三其他模拟）（多选）如图所示，在倾角为θ的光滑斜面上，垂直纸面水平放置一根长为L、质量为m的通电直导线，电流方向垂直纸面向里．欲使导线静止于斜面上，则外加磁场的磁感应强度的大小和方向可以是（ ）
A．B=，方向水平向右
B．B=，方向垂直斜面向下
C．B=，方向竖直向下
D．B=，方向水平向左
22．（2020·广东高三月考）（多选）如图所示，足够长的平行金属导轨水平放置宽度为l，左端连接阻值为R的定值电阻。导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B。导体棒MN放在导轨上，其长度恰好等于导轨间距，且与导轨接触良好。导轨和导体棒间的动摩擦因数为，不计导轨的电阻，导体棒的质量为m、电阻为R，重力加速度为g。在平行于导轨的拉力作用下，导体棒沿导轨方向以速度v匀速运动。撤去拉力后，导体棒运动时间为t，则（ ）
A．撤去拉力前，导体棒两端的电压为
B．撤去拉力前，电阻R的热功率为
C．拉力的大小为
D．撤去拉力后，导体棒运动的距离为
23．（2020·江苏南通市·高三期中）一硬质金属圆环固定在纸面内，圆心O在有界匀强磁场的边界MN上，磁场与纸面垂直时磁场的方向如图甲所示，磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示，则圆环所受安培力F与时间t的关系图像可能正确的是（ ）
A． B．
C． D．
24．（2020·沙坪坝区·重庆八中高三月考）电磁轨道炮利用电流和磁场的作用使炮弹获得超高速度，其原理可用来研制新型武器和航天运载器。如图是电磁轨道炮的原理结构示意图。光滑水平导轨，宽为L。在导轨间有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小始终为B。炮体可视为质量为m，电阻为R的金属棒MN，其余部分电阻不计，电源的电压能自行调节，以保证炮体匀加速发射。在某次试验发射时，电源为加速弹体提供的电流恒为I，弹体从静止加速到v，不计空气阻力。求：
（1）轨道至少需多长；
（2）该过程中电源对外输出的总能量。
25．（2020·浙江高三期中）磁场相对于导体运动，在导体中会产生感应电流，感应电流使导体受到安培力的作用，安培力使导体运动起来，这种作用就是电磁驱动。目前，磁悬浮列车多转电机展开成直线电机。它的基本构成和作用原理与普通旋转电机类似，展开以后，其传动方式也就由旋转运动变为直线运动。简化模型为如图所示，水平放置两条相距为的平行金属导轨位于同一水平面内，其右端接一阻值为R的电阻。质量为m、电阻为r的金属杆静置在导轨上，导轨的电阻不计，其左侧的矩形匀强磁场区域MNPQ的磁感应强度大小为B、宽度为L、方向竖直向下。当该磁场区域以速度匀速地向石扫过金属杆，导轨光滑且足够长，杆在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触，求：
(1)MN刚扫过金属杆时，杆中感应电流的大小I；杆的加速度大小a；
(2)磁场区域MNPQ向右扫过金属杆后金属杆的速度；
(3)若磁场宽度足够宽，以速度匀速向右运动，金属杆与导轨摩擦阻力恒为f，求金属杆的最终速度。
【参考答案】
1． D
【解析】
A．电场线和磁感线是为了形象的研究电场和磁场而人为假设的曲线，故A错误；
B．磁场的强弱是通过磁感线的疏密程度来反映的，故B错误；
C．任何两条磁感线或电场线都是不可以相交的，故C错误；
D．磁感线和电场线的疏密程度分别反映磁场的强弱和电场的强弱，故D正确。故选D。
2．D
【解析】A．磁场的强弱由磁场本身的性质决定，与放入磁场中的电流元无关。通电导线所受磁场力大小与磁场强弱、电流强弱和导线与磁场方向有关。故A错误；
B．垂直磁场放置的通电导线受力的方向与磁感应强度的垂直，故B错误；
C．放在同一磁场中两根通电导线中电流相等时受力大小不一定相等，通电导线所受磁场力大小与磁场强弱、电流强弱和导线与磁场方向有关，故C错误；
D．磁场中某点磁感应强度的大小和方向跟放在该点的通电导线受力的大小和方向无关，磁场的强弱由磁场本身的性质决定，故D正确。故选D。
3．D
【解析】A．磁通量的大小等于磁感应强度与线圈的面积在垂直于磁场方向的投影的面积的乘积，选项A错误；
B．通电导线在磁感应强度大的地方受力不一定大，还与导线的放置方式有关，选项B错误；
C．放在匀强磁场中各处的通电导线，安培力还会与电流元的摆放方向有关，故C错误；
D．磁感应强度的大小和方向只由磁场本身决定，跟放在磁场中的通电导线受力的大小和方向无关，选项D正确。故选D。
4．C
【解析】通电螺线管的磁场分布相当于条形磁铁，根据磁感线的疏密程度来确定磁感应强度的大小．
解：通电螺线管的磁场分布相当于条形磁铁，因此根据磁感线的分布，再由磁感线的疏密程度来确定磁感应强度的大小可知，
因为ab线段的长度大于通电螺线管的长度，由条形磁铁磁感线的分布，可知应该选C，如果ab线段的长度小于通电螺线管的长度，则应该选B．
由于足够长的直线ab，故C选项正确，ABD错误；故选C
5．BD
【解析】AB．由安培定则，可判断出在导线的正下方，电流产生的磁场方向自北向南，在导线的正上方，电流产生的磁场方向自南向北，故A错误，B正确；
C．由通电长直导线周围的磁感应强度大小的计算公式，可得通电长直导线在距离直导线1.5m处产生磁场的磁感应强度为B1=k=1.3×10－6×T=1.3×10－4T
若考虑地磁场的影响，在导线的正上方1.5m处，磁场的磁感应强度
B=B1+B地=1.3×10－4T+5×10－5T=1.8×10－4T
大于100μT，磁场对人体是不安全的，故C错误；
D．若考虑地磁场的影响，在导线的正下方1.5m处，在导线的正下方1.5m处，磁场的磁感应强度B=B1－B地=1.3×10－4T－5×10－5T=0.8×10－4T
小于100μT，磁场对人体是安全的，故D正确。故选BD。
6．B
【解析】A．根据右手螺旋定则，M处导线在O点产生的磁场方向竖直向下，N处导线在O点产生的磁场方向竖直向上，合成后磁感应强度等于0，A错误；
B．M在a处产生的磁场方向垂直于MN向下，N在a处产生的磁场方向垂直于MN向上，因a距离导线M较近，可知a点的合磁场方向向下；同理可知b点的合磁场方向向上；由对称可知ab两点的磁场大小相等，方向相反，B正确；
C．M在d点的磁场方向垂直于Md斜向左下方，N在d点的磁场方向垂直于Nd斜向左上方，则d点的合磁场方向水平向左；同理可知c点的合磁场方向水平向右,C错误；
D．由以上分析可知，a点的合磁场方向向下，c点的合磁场方向水平向右，两点磁场方向不同，D错误。故选B。
7．C
【解析】A．由图可知、两点疏密程度相同，故两点的磁感应强度的大小相等，故A错误；
B．由图可知点的磁感线比点的磁感线密，故点处的磁感应强度比大，故B错误；
CD．根据磁通量的定义可知，穿过的磁通量比穿过的大，故C正确，D错误；
故选C。
8．B
【解析】磁铁的磁感线从N到S，故通电导线所处位置的磁场方向为斜向左下，根据左手定则可知导线受到斜向左上的安培力，根据牛顿第三定律可得磁铁受到导线给的斜向右下的作用力，该作用力可分解为水平向右和竖直向下，故磁铁受到的摩擦力水平向左，弹力增大，B正确．
9．C
【解析】
在0~2s时间内图象的斜率
在2~4s时间内图象的斜率
设该时刻为t，在这1s内初始时刻的磁感强度等于末时刻的磁感强度
,解得,C正确，ABD错误。故选C。
10．C
【解析】所有磁感线都从条形磁铁内部通过，且与外部磁感线方向相反，所以外部磁感线越多，磁通量越小，C正确ABD错误。故选：C。
11．C
【解析】A．由左手定则知，棒中电流方向为，选项A错误；
BC．棒由静止到偏转到最大角度的过程中，根据动能定理得
解得磁感应强度的大小为,选项B错误，C正确；
D．设轻导线的长度为，铜棒的长度为，根据动能定理得
则
由此可知，θ与轻导线的长度无关，选项D错误。故选C。
12．C
【解析】AB．对和受力分析可知，和两通电直导线，在水平方向各自所受合外力为零，若通电方向相同，则所受匀强磁场安培力方向相同，而两通电直导线相互产生的安培力方向相反，合外力不可能都为零，AB错误；
CD．若通电方向相反，则所受匀强磁场安培力方向相反，又因为两通电直导线之间的安培力为排斥力，方向相反，且两者大小相等，根据安培力公式
可知，只有和中电流大小相等时，所受匀强磁场安培力打下才相同，每根导线受到的合力可能为零，C正确，D错误。故选C。
13．A
【解析】设每一根导体棒的电阻为R，长度为L，则电路中，上下两路电阻之比为
根据并联电路两端各电压相等的特点可知，上下两路电流之比
由于上路通电的导体受安培力的有效长度为L，根据安培力计算公式，可知
得,故选A。
14．CD
【解析】A．A点靠近ef导线，由安培定则可知，在施加匀强磁场前， A点磁感应强度方向垂直纸面向里。要使A点的磁感应强度为零，则施加的匀强磁场方向应垂直纸面向外，故A错误；
B．因为两导线电流相等且分别为AB、BC连线的中垂线，则由安培定则可知，A、C两点的磁感应强度应该相等，因此C点的磁感应强度也为零，故B错误；
C．由安培定则可知，ef导线处在cd导线产生的垂直纸面向外的磁场中，此时由左手定则可知，ef导线受到cd导线的作用力方向向右，故C正确；
D．由牛顿第三定律可知，cd导线受到ef导线反作用力（安培力）方向向左，又由左手定则可知，cd导线受到外加匀强磁场的安培力方向也是向左，故cd导线受到的安培力方向向左，故D正确。故选CD。
15．C
【解析】AC．当B方向垂直纸面向里，开始线圈所受安培力方向向下，电流方向相反，依据左手定则，则安培力方向反向，变为竖直向上，相当于右边少了两倍的安培力大小，所以右盘中应增加砝码，有mg =2nBIl
所以,A错误，C正确；
BD．当B的方向垂直纸面向外，开始线圈所受安培力的方向向上，电流方向相反，安培力力方向反向，变为竖直向下，相当于右边多了两倍的安培力大小，需要在左盘中增加砝码，有mg =2nBIl,,BD错误。故选C。
16．B
【解析】小圆环在环内外部分的磁场强弱不同。根据安培定则可知整个环上的电流在其内部的磁场均向里，磁场在环内左半圆环向里、右半圆环向外，则小圆环在环内部分的磁场比外部强，应用磁通量概念可知小圆环在环内部分的磁通量（向里）大于环外部分的磁通量（向外），总体表现环内的磁通量，故ACD错误，B正确。故选B。
17．A
【解析】A．若磁铁上方为极,线圈左边的电流是向下的，磁场是向左的，根据左手定则可知安培力是向内的。同理，线圈右边的电流也是向下的，磁场是向右的，根据左手定则可知安培力是向外的，故从上往下看，线圈将顺时针旋转。故A正确；
B．若磁铁上方为极，根据A项的分析，易知，从上往下看，线圈将逆时针旋转。故B错误；
C．线圈匀速转动过程电池的化学能全部转化为线圈的动能和电路的焦耳热。故C错误；
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和电路的焦耳热。故D错误。
故选A。
18．D
【解析】磁铁的磁感线在它的外部是从N极到S极，因为长直导线在磁铁的中心偏右位置，所以此处的磁感线是斜向左下的，电流的方向垂直与纸面向外，根据左手定则，导线受磁铁给的安培力方向是斜向右下方。长直导线是固定不动的，根据物体间力的作用是相互的，导线给磁铁的反作用力方向就是斜向左上的；将这个力分解为垂直于斜面与平行于斜面的分力，因此光滑平板对磁铁支持力减小，由于在电流对磁铁作用力沿斜面方向的分力向下，所以弹簧拉力变大，弹簧长度将变长，故D正确，ABC错误。故选D。
19．ACD
【解析】A.根据安培定则判断得知，两根通电导线产生的磁场方向均沿逆时针方向，由于对称，两根通电导线在MN两点产生的磁感应强度大小相等，根据平行四边形进行合成得到，M点和N点的磁感应强度大小相等，M点磁场向右，N点磁场向右，方向相同，故A正确；
BC.两根导线在M点产生的磁感应强度的方向如图所示，根据平行四边形定则进行合成，得到M点和N点的磁感应强度大小为．同理，N点的磁感应强度大小也为，故B错误，C正确．
D.只有当两根通电导线在同一点产生的磁感应强度大小相等、方向相反时，合磁感应强度才为零，根据矢量的合成可知，线段MN上的磁感应强度不可能为零，故D正确；
20．AD
【解析】AB．合上开关S的瞬间，穿过两个金属环的磁通量变大，根据楞次定律，为阻碍磁通量的增大，铝环向左运动，铜环向右运动，故A正确，B错误；
C．由于铜环和铝环的形状、大小相同，铜的电阻率较小，故铜环的电阻较小，两环对称地放在固定线圈两侧，闭合S瞬间，穿过两环的磁通量的变化率相同，两环产生的感应电动势大小相同，铜环电阻较小，根据闭合电路欧姆定律可知，铜环中产生的感应电流较大，再根据安培力公式可知，铜环受到的安培力较大，故C错误；
D．闭合S瞬间，由右手螺旋定则可知，穿过铝环的磁通量向左且增大，根据楞次定律可知，从左侧向右看，铝环中感应电流沿顺时针方向，故D正确。故选AD。
21．BCD
【解析】A．磁场方向水平向右时，安培力竖直向下，无法平衡，A错误；
B．外加匀强磁场的磁感应强度B的方向垂直斜面向下，则沿斜面向上的安培力、支持力与重力，处于平衡状态，则有
解得,B正确；
C．磁场竖直向下时，安培力水平向左，导体棒还受到重力和支持力，根据平衡条件和安培力公式，有
解得,C正确；
D．磁感应强度的方向水平向左，则安培的方向竖直向上，根据
解得,D正确。故选BCD。
22．CD
【解析】A．定值电阻的阻值为，导体棒切割磁感线产生的感应电动势为
导体棒两端的电压
故A错误；
B．电阻两端的电压
热功率,故B错误；
C．导体棒匀速运动时，导体棒受到的安培力
因为导体棒处于平衡状态，有,故C正确；
D．设撤去拉力后，导体棒运动的距离为，在撤去拉力后导体棒运动的整个过程中，导体棒产生的平均电动势为
导体棒中的平均电流
安培力的平均值为
规定初速度方向为正，从撤去拉力到停止，根据动量定理有
联立解得,故D正确。故选CD。
23．C
【解析】由于通过圆环的磁通量变化率为定值，故圆环中的电动势、电流的大小和方向不变，圆环在磁场中的有效长度不变，根据可知
故的图象与图象类似。故选C。
24．（1）；（2）
【解析】（1）在导轨通有电流I时，炮弹作为导体受到磁场施加的安培力为
根据牛顿第二定律
根据
解得轨道长
（2）炮体的动能
根据牛顿第二定律
发射过程产生的热量
该过程中电源对外输出的总能量
25．(1)；；(2)；(3)
【详解】
(1)由题意可得，感应电动势为
由闭合回路欧姆定律得，感应电流为
安培力为
由牛顿第二定律得
联立解得
(2)根据动量定理得
整个过程中的电荷量为
代入解得
(3)金属杆切割磁感线的速度为
则此时感应电动势为
电流为
安培力等于摩擦阻力，即
联立解得
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