专题01 安培力及其应用（压轴24题9大考点）（考题猜想）-2024-2025学年高二物理下学期期中考点大串讲（教科版2019）

专题01安培力及其应用（压轴24题9大考点） 训练范围：教科版（2019）： 选择性必修第二册 第1章。 一．通电导线在磁场中的作用力方向（共2小题） 二．判断通电直导线在磁场中的运动趋势（共2小题） 三．安培力的计算式及简单应用（共4小题） 四．计算非直导线的安培力大小（共4小题） 五．斜轨道上的导体棒受力分析（共2小题） 六．计算安培力的冲量（共2小题） 七．磁电式电流表（共2小题） 八．磁力矩（共2小题） 九．电磁炮（共4小题） 一．通电导线在磁场中的作用力方向（共2小题） 1．如图所示，圆形槽中盛有水银，将一根金属制成的弹簧悬挂在圆形槽中心上方，弹簧下端始终和槽中的水银接触，现给弹簧通入恒定电流，稳定后，下列说法正确的是（　　） A．弹簧内部的磁场方向竖直向下 B．弹簧内的电流相互作用，使得弹簧变长 C．弹簧内的电流相互作用，使得弹簧上下振动 D．自上向下看水银面顺时针转动 【答案】D 【解析】A．根据安培定则可知，弹簧内部的磁场方向竖直向上，A错误； BC．弹簧中各匝电流方向相同，同向电流相互吸引，稳定后弹簧变短，BC错误； D．圆形槽水银中的电流从圆心向外流动，根据左手定则可知，自上向下看水银面顺时针转动，D正确。 故选D。 2．如图所示，两通电长直导线垂直纸面放置，它们的电流大小相等、方向均垂直于纸面向里，菱形的对角线与两导线垂直相交，菱形的中心点到两导线的距离相等.只考虑通电导线产生的磁场，则下列说法正确的是（    ） A．点的磁感应强度大小为右边通电导线在点产生的磁感应强度大小的2倍 B．左右两根通电导线相互排斥 C．连线上各点的磁感应强度方向相同 D．若只增大左边导线中的电流大小，则左边导线受到的安培力大于右边导线受到的安培力 【答案】C 【解析】A．根据右手螺旋定则，右边通电导线在产生的磁感应强度为，方向向上，左边通电导线在产生的磁感应强度为，方向向下，故点的磁感应强度大小为零，故A错误； B．同向电流相互吸引，故B错误； C．根据右手螺旋定则和磁场的叠加可知，上各点的磁感应强度方向均由指向，故C正确； D．根据作用力与反作用力的知识，两根导线受到的安培力大小相等，方向相反，故D错误。 故选C。 二．判断通电直导线在磁场中的运动趋势（共2小题） 3．如图所示，一根可以自由转动的直导线ab平行于通电螺线管的轴线，放置在螺线管的正上方，则直导线ab通以由a到b的电流后，运动情况为（　　） A．从上向下看顺时针转动并远离螺线管 B．从上向下看顺时针转动并靠近螺线管 C．从上向下看逆时针转动并远离螺线管 D．从上向下看逆时针转动并靠近螺线管 【答案】D 【解析】 把直线电流等效为 aO、OO' 、O'b三段其中OO` 段极短，由于 OO' 段电流方向与该处的磁场方向相同，所以不受安培力作用；aO段电流所在处的磁场方向斜向上，由左手定则可知其所受安培力方向垂直纸面向外；O'b段电流所在处的磁场方向斜向下，同理可知其所受安培力方向垂直纸面向里。再用特殊位置法分析：当导线转过与纸面垂直时，判断导线所受安培力方向向下，综上可知导线将以 OO'段为轴逆时针转动（从上向下看）并靠近通电螺线管 。 故选D。 4．如图所示，放置在水平面上的条形磁铁上方，以O点所在竖直线为轴可以水平自由旋转的轻弹簧悬挂了一直导线，某一时刻给该导线通以由a向b方向的电流。磁铁始终保持静止，下列说法正确的是（　　） A．a端向里转动，b向外转动 B．当导体棒最终达到稳定时，条形磁铁受到地面的支持力不变 C．当导体棒最终达到稳定时，弹簧的弹力变大 D．当导体棒最终达到稳定时，弹簧可能被压缩 【答案】C 【解析】A．在a端选一小段长度，用左手定则可知，这一小段所受安培力垂直纸面向外，同理在b端选一小段长度，由左手定则可知，这一小段所受安培力垂直纸面向里，故a端向外转动，b向里转动，故A错误； BCD．当导体棒稳定时，a端在外，b端在里，即电流方向垂直纸面向里，由左手定则可知，导线所受安培力竖直向下，通电前，弹簧弹力等于导线重力，通电后，弹簧弹力等于导线重力加安培力，即弹簧的弹力变大，故C正确，BD错误。 故选C。 三．安培力的计算式及简单应用（共4小题） 5．如图所示，两个相同的弹簧测力计下方竖直悬挂通电线框，线框放在以虚线为边界的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里。已知的长度为L，通过的电流大小为I，电流方向为，两弹簧测力计的示数均为。仅将电流反向，两弹簧测力计的示数均为。电流产生的磁场忽略不计，重力加速度为g，下列说法正确的是（    ） A．和不受安培力 B．两次弹簧测力计示数 C．通电线框的质量 D．匀强磁场的磁感应强度大小 【答案】C 【解析】A．和都受安培力，它们受到的安培力大小相等、方向相反，选项A错误； BCD．电流反向前，根据左手定则，可知边的安培力方向竖直向上，根据线框的平衡有 电流反向后，根据左手定则，可知边的安培力方向竖直向下，根据线框的平衡有 解得， 选项C正确，BD错误。 故选C。 6．如图甲所示，在正方体空间的四条棱、、、处分别放置着相互平行的等长的通电长直导线，电流大小和方向如图乙（俯视图）所示。已知通电直导线周围的磁场大小满足，其中k为比例常数，r为该点到直导线的垂直距离，通电直导线A和通电直导线D间的安培力的大小为F，则通电直导线D受到的安培力大小为（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【解析】设正方体的边长为，由题知，通电直导线A和通电直导线D间的安培力的大小为F，两导线的距离为，则通电直导线A在D处产生的磁感应强度为 则有 由几何关系，可知通电直导线B与通电直导线D之间的距离为 通电直导线B在D处产生的磁感应强度为 通电直导线B和通电直导线D间的安培力的大小为 由几何关系，可知通电直导线C与通电直导线D之间的距离为 通电直导线C在D处产生的磁感应强度为 通电直导线C和通电直导线D间的安培力的大小为 根据安培定则，可知A、B、C三根导线对导线D产生的安培力方向如图所示 则根据平行四边形定则进行合成可知，导线D受到的安培力大小为 故选C。 7．如图所示，质量为m、长为l的铜棒ab，用长度相同的轻质绝缘导线水平悬吊在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B，未通电时，铜棒静止，通入恒定电流后，棒向外偏转的最大角度为，重力加速度为g，不计空气阻力。则（　　） A．棒中电流的方向为b→a B．棒中电流的大小为 C．棒中电流的大小为 D．若只增大轻导线的长度，则角变大 【答案】C 【解析】A．根据图示可知，安培力方向水平向外，根据左手定则可知，棒中电流的方向为a→b，故A错误； BC．对铜棒进行分析，根据平衡条件有 解得 故B错误，C正确； D．结合上述解得 可知，角大小与轻导线的长度无关，即若只增大轻导线的长度，则角不变，故D错误。 故选C。 8．如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B。V形导线通以恒定电流I，放置在磁场中。已知ab与磁场方向垂直，ab与bc夹角为，边长均为l，该导线受到的安培力为（    ） A．0 B．大小为BIl，方向垂直纸面向外 C．大小为2BIl，方向垂直纸面向里 D．大小为BIl，方向垂直纸面向里 【答案】D 【解析】有效长度 该导线受到的安培力为 根据左手定则可知方向垂直纸面向里。 故选D。 四．计算非直导线的安培力大小（共4小题） 9．如图甲所示，一段长为L的直导线放在匀强磁场中，导线与磁感线的夹角为30°，直导线中通入大小为的恒定电流，直导线受到的安培力大小为F；若将直导线由中点处弯折成60°角，通的电流大小不变，将此弯折导线再放入该磁场中如图乙所示，则弯折导线受到的安培力大小为（　　） A． B． C．F D． 【答案】C 【解析】根据题意可知，题图甲，乙中，导线在磁场中的有效长度均为，所以题图乙中弯折导线受到的安培力大小为也。 故选C。 10．如图所示，水平桌面内固定一金属导线做成的心形摆件，该摆件由两个半圆形导线和一个V形导线组成，其中为边长为L的等边三角形，M、N为两部分导线连接点，空间存在磁感应强度大小为B、竖直向下的匀强磁场，从M、N点引出导线，向摆件中通以恒定电流I，摆件受到的安培力大小为（　　） A． B． C． D．不知上下两部分的电阻大小关系，无法求解 【答案】B 【解析】电流从M点流到N点，有效长度为L，根据安培力公式可知 故选B。 11．如图所示，正六边形线框的六条边和对角线均用完全相同材质和粗细的金属棒，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、与直流电源两端相接，已如导体棒受到的安培力大小为，则线框受到的安培力的大小为（　　） A． B． C．7F D． 【答案】C 【解析】设导体棒的电阻为，长度为，通过导体棒的电流为，导体棒受到的安培力大小为 由左手定则可知安培力垂直向上，导体棒等效长度为 导体棒受到的安培力大小为 由左手定则可知安培力垂直向上，通过导体棒的电流为 导体棒受到的安培力大小为 由左手定则可知安培力垂直向上，根据对称性可知，通过导体棒的电流为，导体棒等效长度为 导体棒受到的安培力大小为 由左手定则可知安培力垂直向上，线框受到的安培力的大小为 故选C。 12．电阻为的均质导线，做成如图所示的圆形线框，其直径的长度为，置于磁感应强度大小为的匀强磁场中，磁场方向与线框平面垂直，处与电动势为、内阻为的电源相连，则线框受到的安培力大小为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【解析】电路总电阻为 则电路总电流为 通过线框上下两部分的电流均为，则线框受到的安培力大小为 解得 故选A。 五．斜轨道上的导体棒受力分析（共2小题） 13．如图所示，两倾角为θ的光滑平行导轨，质量为m的导体棒ab垂直放在导轨上，整个空间存在与导体棒ab垂直的匀强磁场，导体棒中通有由a到b且大小为Ⅰ的恒定电流，使导体棒恰好保持静止，平行导轨间距为L，重力加速度大小为g，则下列说法正确的是（　　） A．若磁场方向为竖直向上，则磁感应强度为 B．若磁场为垂直斜面方向，则磁场只能垂直斜面向下 C．磁感应强度最小值为 D．若仅使电流反向（其他条件不变），导体棒仍能保持静止 【答案】C 【解析】A．若磁场方向为竖直向上，受力分析如图1所示 则 磁感应强度为，故A错误； B．若磁场为垂直斜面方向，则安培力只能沿斜面向上，根据左手定则得磁场方向为垂直斜面向上，故B错误； C．根据三角形定则，当安培力和支持力垂直时安培力最小（如图2所示） 此时磁感应强度最小为，故C正确； D．电流反向则安培力反向，导体棒不能保持静止，故D错误。 故选C。 14．如图所示，有两根长为、质量为的细导体棒、，被水平放置在倾角为的光滑斜面上，被水平固定在与在同一水平面的另一位置，且、平行。当两导体棒中均通有电流为的同向电流时，恰能在斜面上保持静止，重力加速度大小为，则下列说法正确的是（    ） A．两导体棒相互排斥 B．的电流在处产生的磁场的磁感应强度大小为 C．若使下移，则可能保持静止 D．若使上移，则可能保持静止 【答案】D 【解析】A．两导体棒中通有同向电流，相互吸引，选项A错误； B．导体棒受支持力、重力和水平向右的安培力（同向电流相互吸引），处于平衡状态，根据平衡条件可得 解得磁感应强度 选项B错误； CD．导体棒受重力、支持力和安培力，根据平衡条件可知，三个力可以构成首尾相连的矢量三角形，如图所示，假设下移后保持静止，根据平衡条件可知，安培力需要增大，而两导体棒间距增大会导致安培力减小，假设不成立，故下移后导体棒一定不能平衡；同理可得若使上移，有可能依然保持静止，选项C错误，D正确。 故选D。 六．计算安培力的冲量（共2小题） 15．据报道，我国福建号航母舰载机弹射起飞的电磁弹射技术与他国不同，采用的储能方式是超级电容。某科学探究小组制作了一个简易的电容式电磁弹射装置，如图所示，间距为l的水平平行金属导轨左端连接充好电的电容器，电容为C，电压为U，导轨右端放置质量为m的光滑金属棒，匀强磁场沿竖直方向（图中未画出），磁感应强度大小为B，开关闭合后金属棒向右离开导轨后水平射出，若某次试验金属棒弹射出去后电容器两端的电压减为，不计一切阻力，则金属棒离开导轨的速度为（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【解析】根据电容器的定义式，有 可知金属棒在导轨上运动过程中通过它的电荷量为 由动量定理，可得 又 联立，解得 故选C。 16．如图所示，长为d、质量为m的细金属杆ab用长为L的两根细线悬挂后，恰好与水平光滑的平行金属导轨接触，平行金属导轨间距也为d，导轨平面处于竖直向下的磁感应强度大小为B的匀强磁场中。闭合开关S后，细金属杆ab向右摆起，悬线的最大偏角为θ。重力加速度为g，则闭合开关的短时间内通过细金属杆ab的电荷量为（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【解析】金属杆摆起的过程中，由动能定理得 合上开关的瞬间，由动量定理得 其中 联立解得 故选C。 七．磁电式电流表（共2小题） 17．图1为磁电式电流表的结构图，其由磁体和放在磁体两级之间的线圈构成，线圈缠绕在铝框上。极靴和中间圆柱形软铁间成辐向磁场（磁场总沿半径方向），如图2所示。当线圈中有恒定电流时，安培力带动线圈偏转，在螺旋弹簧的共同作用下最终稳定。下列说法正确的是（　　） A．穿过线圈的磁通量始终为0 B．线圈转动过程中受到的安培力方向不变 C．用塑料框代替铝框，更容易使指针迅速稳定在示数位置上 D．增加线圈匝数，可增加测量的灵敏度 【答案】D 【解析】A．辐向磁场分布如图所示，由图可知线圈的磁通量不是始终为0，故A错误； B．由左手定则可知，线圈转动过程中受到的安培力方向改变，故B错误； C．常用铝框做骨架，把线圈缠绕的铝框上，当线圈在磁场中转动时，导致铝框的磁通量变化，从而产生感应电流，出现安培阻力，使其很快停止摆动，而塑料做骨架达不到此作用，故C错误； D．增加线圈匝数，相同电流的情况下，线圈受到的安培力更大，偏转角度更大，灵敏度更高，故D正确。 故选D。 18．磁电式电流表的灵敏度很高，可以测出很小的电流，其主要利用通电线圈在磁场中受到的安培力进行设计。如图所示，极靴和铁质圆柱间的磁感线以及导线a、b中的电流方向均已画出，在图示位置时，a、b所处位置处的磁场方向均水平向右，下列说法正确的是（    ） A．在图示位置时，a与b所受安培力方向相同 B．在图示位置时，a所受安培力方向向左 C．在图示位置时，a所受安培力方向向上 D．在图示位置时，a所受安培力方向向下 【答案】C 【解析】根据左手定则可知，在题中图示位置时，a所受安培力方向向上，b所受安培力方向向下。 故选C。 八．磁力矩（共2小题） 19．两个同心圆线圈，大圆半径为R，通有电流I1；小圆半径为r，通有电流I2，如图。若r<<R（大线圈在小线圈处产生的磁场近似为均匀磁场），当它们处在同一平面内时小线圈所受磁力矩的大小为（　　） A． B． C． D．0 【答案】D 【解析】大圆线圈圆心处磁场大小 方向垂直于环向内，大线圈磁矩大小 方向垂直于环向内，与B的方向相同，故小线圈所受磁力矩 其大小为0。 故选D。 20．（多选）通电长直导线中电流大小为，方向如图所示。边长为的正方形通电线圈中的电流大小也为，方向如图所示。图中长直导线与线圈平行，边与导线的距离，，是线圈的中轴。已知长直导线在其周围某点产生的磁感应强度满足，是已知的常数，是该点到导线的距离。关于线圈受到的磁力距（以中轴为参考轴）的判断正确的有（　　） A．沿方向 B．沿方向 C．大小为 D．大小为 【答案】BC 【解析】边所处位置磁感应强度大小为 则边所受的安培力大小为 代入数据解得 产生的力矩为 边所处位置磁感应强度大小为 则边所受的安培力大小为 代入数据解得 产生的力矩为 故线框所受的磁力矩为 根据右手螺旋可知方向为沿方向。 故选BC。 九．电磁炮（共4小题） 21．我国电磁炮发射技术世界领先，如图是“电磁炮”的原理结构示意图。已知水平轨道宽，长，轨道间匀强磁场的磁感应强度大小，炮弹的质量，弹体在轨道间的电阻；可控电源的内阻，电源的电压能自行调节，以保证“电磁炮”匀加速发射，不计电磁感应带来的影响。在某次试验发射时，电源为加速弹体提供的电流是。若不计轨道摩擦和空气阻力，求： (1)电磁炮弹离开轨道时的速度大小； (2)磁场力对弹体的最大功率； (3)发射过程系统消耗的总能量。 【答案】(1) (2) (3) 【解析】（1）电磁炮所受安培力 根据动能定理可知 解得 （2）磁场力对弹体的最大功率 （3）由动量定理 解得 发射过程产生的焦耳热 发射过程系统消耗的总能量 22．电磁炮是一种新式兵器，某科技小组设计了一个电磁炮模型，其主要原理如图所示：水平面内有宽为d=5cm、长为L=80cm的水平金属轨道，内部有大小为1T、方向竖直向上的匀强磁场，现将质量为m=5g、电阻为R=0.01Ω的金属炮弹垂直放置在水平轨道上。某次发射测试中，通I=100A的恒定电流后，电磁炮由静止做匀加速直线运动L长的距离，离开轨道发射成功。忽略一切阻力、不计轨道电阻，求： (1)电磁炮刚发射时的加速度大小； (2)电磁炮匀加速直线运动的时间； (3)该次发射消耗的电能。 【答案】(1)1000m/s2 (2)0.04s (3)8J 【解析】（1）电磁炮刚发射时，根据牛顿第二定律有 BId = ma 解得 a=1000m/s2 （2） 根据位移公式有 解得 t=0.04s （3） 该次发射消耗的电能为 E=BIdL + I2Rt 解得 E= 8J 23．我国第三艘航母——福建舰最大的亮点是采用了由我国自主研发的电磁弹射技术。电磁弹射的基本原理可简化为如图所示，两平行金属导轨固定在同一水平面内，质量为m的金属弹射体可以沿导轨运动并与两导轨接触良好，两导轨的左端与供电设备连接。电路接通后，导轨与弹射体中有图示方向的恒定电流I，导轨和弹射体处在磁感应强度大小为B、方向垂直导轨平面向下的匀强磁场中。若导轨长度为L，导轨间距为d，不计摩擦及空气阻力。求： (1)弹射体离开导轨时的速度； (2)弹射体在导轨上运动的时间。 【答案】(1) (2) 【解析】（1）弹射体受到的安培力 根据动能定理得 整理得 （2）根据牛顿第二定律 根据匀变速直线运动规律 整理得 24．电磁炮是利用电磁发射技术制成的一种武器，它的工作原理示意图如图所示。在一次实验中，利用这种装置可以把处于轨道初端的质量为的金属杆（包括弹体）由静止一直加速到（运动到轨道末端）。若这种装置的水平金属轨道宽为，长为，通过金属杆的电流恒为，金属杆与轨道间的摩擦可忽略不计，求： (1)轨道间所加垂直于轨道平面的匀强磁场的磁感应强度的大小； (2)金属杆加速过程中所受安培力的最大功率。 【答案】(1)50T (2) 【解析】（1）金属杆所受的安培力 由牛顿第二定律可得金属杆的加速度 又 联立解得磁感应强度大小 （2）金属杆加速过程中所受安培力的最大功率 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题01安培力及其应用（压轴24题9大考点） 训练范围：教科版（2019）： 选择性必修第二册 第1章。 一．通电导线在磁场中的作用力方向（共2小题） 二．判断通电直导线在磁场中的运动趋势（共2小题） 三．安培力的计算式及简单应用（共4小题） 四．计算非直导线的安培力大小（共4小题） 五．斜轨道上的导体棒受力分析（共2小题） 六．计算安培力的冲量（共2小题） 七．磁电式电流表（共2小题） 八．磁力矩（共2小题） 九．电磁炮（共4小题） 一．通电导线在磁场中的作用力方向（共2小题） 1．如图所示，圆形槽中盛有水银，将一根金属制成的弹簧悬挂在圆形槽中心上方，弹簧下端始终和槽中的水银接触，现给弹簧通入恒定电流，稳定后，下列说法正确的是（　　） A．弹簧内部的磁场方向竖直向下 B．弹簧内的电流相互作用，使得弹簧变长 C．弹簧内的电流相互作用，使得弹簧上下振动 D．自上向下看水银面顺时针转动 2．如图所示，两通电长直导线垂直纸面放置，它们的电流大小相等、方向均垂直于纸面向里，菱形的对角线与两导线垂直相交，菱形的中心点到两导线的距离相等.只考虑通电导线产生的磁场，则下列说法正确的是（    ） A．点的磁感应强度大小为右边通电导线在点产生的磁感应强度大小的2倍 B．左右两根通电导线相互排斥 C．连线上各点的磁感应强度方向相同 D．若只增大左边导线中的电流大小，则左边导线受到的安培力大于右边导线受到的安培力 二．判断通电直导线在磁场中的运动趋势（共2小题） 3．如图所示，一根可以自由转动的直导线ab平行于通电螺线管的轴线，放置在螺线管的正上方，则直导线ab通以由a到b的电流后，运动情况为（　　） A．从上向下看顺时针转动并远离螺线管 B．从上向下看顺时针转动并靠近螺线管 C．从上向下看逆时针转动并远离螺线管 D．从上向下看逆时针转动并靠近螺线管 4．如图所示，放置在水平面上的条形磁铁上方，以O点所在竖直线为轴可以水平自由旋转的轻弹簧悬挂了一直导线，某一时刻给该导线通以由a向b方向的电流。磁铁始终保持静止，下列说法正确的是（　　） A．a端向里转动，b向外转动 B．当导体棒最终达到稳定时，条形磁铁受到地面的支持力不变 C．当导体棒最终达到稳定时，弹簧的弹力变大 D．当导体棒最终达到稳定时，弹簧可能被压缩 三．安培力的计算式及简单应用（共4小题） 5．如图所示，两个相同的弹簧测力计下方竖直悬挂通电线框，线框放在以虚线为边界的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里。已知的长度为L，通过的电流大小为I，电流方向为，两弹簧测力计的示数均为。仅将电流反向，两弹簧测力计的示数均为。电流产生的磁场忽略不计，重力加速度为g，下列说法正确的是（    ） A．和不受安培力 B．两次弹簧测力计示数 C．通电线框的质量 D．匀强磁场的磁感应强度大小 6．如图甲所示，在正方体空间的四条棱、、、处分别放置着相互平行的等长的通电长直导线，电流大小和方向如图乙（俯视图）所示。已知通电直导线周围的磁场大小满足，其中k为比例常数，r为该点到直导线的垂直距离，通电直导线A和通电直导线D间的安培力的大小为F，则通电直导线D受到的安培力大小为（　　） A． B． C． D． 7．如图所示，质量为m、长为l的铜棒ab，用长度相同的轻质绝缘导线水平悬吊在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B，未通电时，铜棒静止，通入恒定电流后，棒向外偏转的最大角度为，重力加速度为g，不计空气阻力。则（　　） A．棒中电流的方向为b→a B．棒中电流的大小为 C．棒中电流的大小为 D．若只增大轻导线的长度，则角变大 8．如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B。V形导线通以恒定电流I，放置在磁场中。已知ab与磁场方向垂直，ab与bc夹角为，边长均为l，该导线受到的安培力为（    ） A．0 B．大小为BIl，方向垂直纸面向外 C．大小为2BIl，方向垂直纸面向里 D．大小为BIl，方向垂直纸面向里 四．计算非直导线的安培力大小（共4小题） 9．如图甲所示，一段长为L的直导线放在匀强磁场中，导线与磁感线的夹角为30°，直导线中通入大小为的恒定电流，直导线受到的安培力大小为F；若将直导线由中点处弯折成60°角，通的电流大小不变，将此弯折导线再放入该磁场中如图乙所示，则弯折导线受到的安培力大小为（　　） A． B． C．F D． 10．如图所示，水平桌面内固定一金属导线做成的心形摆件，该摆件由两个半圆形导线和一个V形导线组成，其中为边长为L的等边三角形，M、N为两部分导线连接点，空间存在磁感应强度大小为B、竖直向下的匀强磁场，从M、N点引出导线，向摆件中通以恒定电流I，摆件受到的安培力大小为（　　） A． B． C． D．不知上下两部分的电阻大小关系，无法求解 11．如图所示，正六边形线框的六条边和对角线均用完全相同材质和粗细的金属棒，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、与直流电源两端相接，已如导体棒受到的安培力大小为，则线框受到的安培力的大小为（　　） A． B． C．7F D． 12．电阻为的均质导线，做成如图所示的圆形线框，其直径的长度为，置于磁感应强度大小为的匀强磁场中，磁场方向与线框平面垂直，处与电动势为、内阻为的电源相连，则线框受到的安培力大小为（　　） A． B． C． D． 五．斜轨道上的导体棒受力分析（共2小题） 13．如图所示，两倾角为θ的光滑平行导轨，质量为m的导体棒ab垂直放在导轨上，整个空间存在与导体棒ab垂直的匀强磁场，导体棒中通有由a到b且大小为Ⅰ的恒定电流，使导体棒恰好保持静止，平行导轨间距为L，重力加速度大小为g，则下列说法正确的是（　　） A．若磁场方向为竖直向上，则磁感应强度为 B．若磁场为垂直斜面方向，则磁场只能垂直斜面向下 C．磁感应强度最小值为 D．若仅使电流反向（其他条件不变），导体棒仍能保持静止 14．如图所示，有两根长为、质量为的细导体棒、，被水平放置在倾角为的光滑斜面上，被水平固定在与在同一水平面的另一位置，且、平行。当两导体棒中均通有电流为的同向电流时，恰能在斜面上保持静止，重力加速度大小为，则下列说法正确的是（    ） A．两导体棒相互排斥 B．的电流在处产生的磁场的磁感应强度大小为 C．若使下移，则可能保持静止 D．若使上移，则可能保持静止 六．计算安培力的冲量（共2小题） 15．据报道，我国福建号航母舰载机弹射起飞的电磁弹射技术与他国不同，采用的储能方式是超级电容。某科学探究小组制作了一个简易的电容式电磁弹射装置，如图所示，间距为l的水平平行金属导轨左端连接充好电的电容器，电容为C，电压为U，导轨右端放置质量为m的光滑金属棒，匀强磁场沿竖直方向（图中未画出），磁感应强度大小为B，开关闭合后金属棒向右离开导轨后水平射出，若某次试验金属棒弹射出去后电容器两端的电压减为，不计一切阻力，则金属棒离开导轨的速度为（　　） A． B． C． D． 16．如图所示，长为d、质量为m的细金属杆ab用长为L的两根细线悬挂后，恰好与水平光滑的平行金属导轨接触，平行金属导轨间距也为d，导轨平面处于竖直向下的磁感应强度大小为B的匀强磁场中。闭合开关S后，细金属杆ab向右摆起，悬线的最大偏角为θ。重力加速度为g，则闭合开关的短时间内通过细金属杆ab的电荷量为（　　） A． B． C． D． 七．磁电式电流表（共2小题） 17．图1为磁电式电流表的结构图，其由磁体和放在磁体两级之间的线圈构成，线圈缠绕在铝框上。极靴和中间圆柱形软铁间成辐向磁场（磁场总沿半径方向），如图2所示。当线圈中有恒定电流时，安培力带动线圈偏转，在螺旋弹簧的共同作用下最终稳定。下列说法正确的是（　　） A．穿过线圈的磁通量始终为0 B．线圈转动过程中受到的安培力方向不变 C．用塑料框代替铝框，更容易使指针迅速稳定在示数位置上 D．增加线圈匝数，可增加测量的灵敏度 18．磁电式电流表的灵敏度很高，可以测出很小的电流，其主要利用通电线圈在磁场中受到的安培力进行设计。如图所示，极靴和铁质圆柱间的磁感线以及导线a、b中的电流方向均已画出，在图示位置时，a、b所处位置处的磁场方向均水平向右，下列说法正确的是（    ） A．在图示位置时，a与b所受安培力方向相同 B．在图示位置时，a所受安培力方向向左 C．在图示位置时，a所受安培力方向向上 D．在图示位置时，a所受安培力方向向下 八．磁力矩（共2小题） 19．两个同心圆线圈，大圆半径为R，通有电流I1；小圆半径为r，通有电流I2，如图。若r<<R（大线圈在小线圈处产生的磁场近似为均匀磁场），当它们处在同一平面内时小线圈所受磁力矩的大小为（　　） A． B． C． D．0 20．（多选）通电长直导线中电流大小为，方向如图所示。边长为的正方形通电线圈中的电流大小也为，方向如图所示。图中长直导线与线圈平行，边与导线的距离，，是线圈的中轴。已知长直导线在其周围某点产生的磁感应强度满足，是已知的常数，是该点到导线的距离。关于线圈受到的磁力距（以中轴为参考轴）的判断正确的有（　　） A．沿方向 B．沿方向 C．大小为 D．大小为 九．电磁炮（共4小题） 21．我国电磁炮发射技术世界领先，如图是“电磁炮”的原理结构示意图。已知水平轨道宽，长，轨道间匀强磁场的磁感应强度大小，炮弹的质量，弹体在轨道间的电阻；可控电源的内阻，电源的电压能自行调节，以保证“电磁炮”匀加速发射，不计电磁感应带来的影响。在某次试验发射时，电源为加速弹体提供的电流是。若不计轨道摩擦和空气阻力，求： (1)电磁炮弹离开轨道时的速度大小； (2)磁场力对弹体的最大功率； (3)发射过程系统消耗的总能量。 22．电磁炮是一种新式兵器，某科技小组设计了一个电磁炮模型，其主要原理如图所示：水平面内有宽为d=5cm、长为L=80cm的水平金属轨道，内部有大小为1T、方向竖直向上的匀强磁场，现将质量为m=5g、电阻为R=0.01Ω的金属炮弹垂直放置在水平轨道上。某次发射测试中，通I=100A的恒定电流后，电磁炮由静止做匀加速直线运动L长的距离，离开轨道发射成功。忽略一切阻力、不计轨道电阻，求： (1)电磁炮刚发射时的加速度大小； (2)电磁炮匀加速直线运动的时间； (3)该次发射消耗的电能。 23．我国第三艘航母——福建舰最大的亮点是采用了由我国自主研发的电磁弹射技术。电磁弹射的基本原理可简化为如图所示，两平行金属导轨固定在同一水平面内，质量为m的金属弹射体可以沿导轨运动并与两导轨接触良好，两导轨的左端与供电设备连接。电路接通后，导轨与弹射体中有图示方向的恒定电流I，导轨和弹射体处在磁感应强度大小为B、方向垂直导轨平面向下的匀强磁场中。若导轨长度为L，导轨间距为d，不计摩擦及空气阻力。求： (1)弹射体离开导轨时的速度； (2)弹射体在导轨上运动的时间。 24．电磁炮是利用电磁发射技术制成的一种武器，它的工作原理示意图如图所示。在一次实验中，利用这种装置可以把处于轨道初端的质量为的金属杆（包括弹体）由静止一直加速到（运动到轨道末端）。若这种装置的水平金属轨道宽为，长为，通过金属杆的电流恒为，金属杆与轨道间的摩擦可忽略不计，求： (1)轨道间所加垂直于轨道平面的匀强磁场的磁感应强度的大小； (2)金属杆加速过程中所受安培力的最大功率。 3 学科网（北京）股份有限公司 $$