第1章 第2节 安培力的应用-【高中必刷题】2024-2025学年新教材高中物理选择性必修第二册同步课件（教科版2019）

物理 选择性必修 第二册 JK 1 2 第2节 安培力的应用 刷基础 2 1.[湖北武汉2023高二上联考] 如图甲所示是一个“简易电动机”，一节5号干电池的正极向上， 一块圆柱形强磁铁吸附在电池的负极，将一段裸铜导线弯成图甲中所示形状的线框，线框上端的 弯折位置与正极良好接触，下面弯曲的两端与磁铁表面保持良好接触，放手后线框就会转动起来. 该“简易电动机”的原理图如图乙所示.关于该“简易电动机”，下列说法正确的是( ) A 甲 乙 A.从上往下看，该“简易电动机”顺时针旋转 B.电池的输出功率等于线框转动的机械功率 C.线框①②两部分导线电阻在电路中是串联关系 D.磁铁失去磁性后，该电动机仍然持续转动 题型1 直流电动机 3 解析 由题图乙所示磁感线方向可知，根据左手定则线框的左、右两条边受到的安培力分别是向 里和向外的，可以判断从上往下看，线框将做顺时针转动，故A正确；电池的输出功率一部分提 供线框的发热功率，一部分提供线框转动的机械功率，所以电池的输出功率大于线框转动的机械 功率，故B错误；线框①、②两部分导线电阻在电路中是并联关系，故C错误；磁铁失去磁性后， 线框不再受到安培力，不能持续转动，故D错误. 题型1 直流电动机 4 2. [四川广安二中2024高二上月考] （多选）电磁炮的主要原理如图所示，两根平行长直 金属导轨沿水平方向固定，炮弹可沿导轨无摩擦滑行且始终与导轨保持良好接触.可控电源提供强 电流经导轨流入炮弹再流回电源，炮弹在磁场作用下发射.在发射过程中，炮弹所在位置的磁场可 以简化为磁感应强度大小为、方向垂直导轨平面的匀强磁场.已知两导轨内侧间距为 ，炮弹的 质量为，炮弹在导轨间的电阻为，炮弹滑行距离后获得的发射速度为 .不计空气阻力、导轨 电阻、电源内阻，不考虑电磁感应现象.下列说法正确的是( ) BC A.匀强磁场的方向竖直向下 B.炮弹所受安培力大小为 C.通过炮弹的电流为 D.通过炮弹的电流为 题型2 电磁炮 5 解析 由题图可知，炮弹发射时受向右的安培力，通过炮弹的电流方向垂直纸面向里，根据左手 定则可知，匀强磁场方向竖直向上，A错误.根据题意，由 可得，炮弹发射过程中的加速 度为 ，对炮弹，水平方向上所受合力为安培力，由牛顿第二定律可得，炮弹所受安培力大 小为，B正确.根据题意，由安培力公式 可得，通过炮弹的电流为 ，C正确，D错误. 题型2 电磁炮 6 【教材变式】本题目由教材P11第3题演变而来，教材是根据弹体的运动参量求磁感应强度的大 小，本题则已知磁感应强度大小考查通过炮弹的电流. 题型2 电磁炮 7 3.[四川宜宾2023高二下月考改编] 磁电式电流表的构造如图甲所示.极靴与软铁芯间的磁场都沿 半径方向.若线圈中通以如图乙所示的电流，则下列说法正确的是( ) B 甲 乙 A.在量程内指针转至任一角度，线圈平面都跟磁感线垂直 B.线圈转动时，螺旋弹簧被扭动，阻碍线圈转动 C.当线圈在如图乙所示的位置时， 端受到的安培力方向向上 D.当线圈在如图乙所示的位置时，安培力的作用使线圈沿逆时针方向转动 题型3 磁电式电流表 8 解析 磁场是辐向分布的，由于线圈与软铁芯共轴，线圈平面总是与磁感线平行，故A错误；无 论线圈向哪一方向转动都会使螺旋弹簧产生阻碍线圈转动的力，故B正确；由左手定则知， 端受 到的安培力方向向下， 端受到的安培力方向向上，安培力将使线圈沿顺时针方向转动，故C、D 错误. 题型3 磁电式电流表 9 4.[安徽合肥六校联盟2024高二上联考] 磁电式电流表的外部构造如图甲所示.在蹄形磁铁的两极 间有一个可以绕轴转动的线圈，转轴上装有螺旋弹簧和指针，如图乙所示.蹄形磁铁和铁芯间的磁 场均匀辐向分布.当电流通过线圈时，线圈在安培力的作用下转动，如图丙所示，螺旋弹簧被扭动， 线圈停止转动时满足 ，式中为线圈匝数，为线圈面积，为通过线圈的电流， 为 磁感应强度， 为线圈（指针）偏角， 是与螺旋弹簧有关的常量.不考虑电磁感应现象，下列说 法错误的是( ) 题型3 磁电式电流表 10 甲 乙 丙 丁 A.蹄形磁铁和铁芯间的磁场是如图丁所示的磁场 B.线圈转动过程中受到的安培力的大小始终不变 C.若线圈中通以如图丙所示的电流，线圈将沿顺时针方向转动（从前往后看） D.更换值更大的螺旋弹簧，可以增大电流表的灵敏度 √ 题型3 磁电式电流表 11 解析 蹄形磁铁和铁芯间的磁场是如题图丁所示的磁场，A正确；蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀 辐向分布，则线圈转动过程中磁感应强度的大小始终不变，故线圈受到的安培力的大小始终不变， B正确；若线圈中通以如题图丙所示的电流，根据左手定则可知，线圈将沿顺时针方向转动 （从前往后看），C正确；根据题意可知 ，则，更换 值更大的螺旋弹簧，电 流表的灵敏度 减小，D错误. 题型3 磁电式电流表 12 【注意说明】磁电式电流表内部磁场辐向分布，可保证线圈无论转到哪个位置，线圈平面总和磁 场方向平行，线圈左右两边所在之处的磁感应强度大小不变，故线圈受到的安培力大小不变. 题型3 磁电式电流表 13 5.[山东烟台2023高二下期末] （多选）利用如图所示的实验装置可以 测量磁感应强度，其中2为力敏传感器，3为数字电压表，5为底部长 为 的线框.当外界拉力作用于力敏传感器的弹性梁上时，数字电压表 上的读数与所加外力的大小成正比，即，式中 为比例系数. 用绝缘悬丝把线框固定在力敏传感器的挂钩上，并用软细铜丝连接线 框与电源，当线框中电流为零时，数字电压表的读数为 ；当线框中 电流为时，数字电压表的读数为 .则下列说法中正确的是( ) BD A.线框受到的安培力为 B.线框受到的安培力为 C.磁感应强度的大小为 D.磁感应强度的大小为 题型4 安培力的其他应用 14 解析 设线框质量为 ，当线框中电流为零时，线框受到重力和拉力处于平衡状态，则有 ，，当线框中电流为 时，线框受到重力、拉力和安培力处于平衡状态，有 ，，又，解得， ，B、D正确，A、C错误. 题型4 安培力的其他应用 15 6.[河北部分重点高中2024联考] 某同学在学习了磁场对电流的作用后产生想法，设计了一个简易 的“电磁秤”.如图甲所示，两平行金属导轨、的间距为，与电动势为 且 内阻不计的电源、电流表（量程）、开关、滑动变阻器（阻值范围为 ）相连， 质量为、电阻为的金属棒 垂直于导轨放置构成闭合回路，回路平面与水 平面成 角，垂直接在金属棒中点的轻绳与导轨平面平行，跨过定滑轮后另一端接有秤盘， 空间施加垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度为 ，在秤盘中放入待测物体，闭 合开关，调节滑动变阻器，当金属棒 平衡时，通过读取电流表的读数就可以知道待测物体的 质量.已知秤盘中不放物体时，使金属棒静止时电流表读数为 .其余电阻及摩擦不 计， 题型4 安培力的其他应用 16 甲 乙 （1）求秤盘的质量 ； [答案] 解析 对金属棒进行受力分析，由平衡条件得 ，对秤盘进行受力分析，由 平衡条件得，解得 . 题型4 安培力的其他应用 17 （2）求此“电磁秤”称量物体的最大质量及此时滑动变阻器接入电路的阻值； [答案] ; 解析 当电路中电流最大时，此“电磁秤”称得最大质量，电路中最大电流即为电流表的最大值， 即，解得 ；对金属棒及秤盘有 ，解 得 . 题型4 安培力的其他应用 18 （3）为了便于知道秤盘上物体质量 的大小，请在图乙中作出物体质量与电流表读数关系的 图像. [答案] 见解析 解析 电流与所称物体质量的关系式为 ，代入数据整理得 图像如图所示. 题型4 安培力的其他应用 19 $$