课时测评2 安培力的应用-【金版新学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册同步课堂高效讲义配套练习（教科版）

课时测评2　安培力的应用 (时间：30分钟　满分：60分) (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) (选择题1－8题，每题5分，共40分) 1.(多选)当给磁电式电流表通入电流I时，通电线圈就在磁力矩nBIS作用下转动，同时游丝即螺旋弹簧就产生一个反抗力矩kθ(其中θ为指针的偏转角度；k为与游丝有关的常量，游丝弹性越强，k越大)，两个力矩平衡时，电流表的指针就停在某一位置。要想提高磁电式电流表的灵敏度，可采用的办法有(　　) A．增加线圈匝数 B．增加永久磁铁的磁感应强度 C．换用弹性较强的游丝，增大反抗力矩 D．增大线圈面积 答案：ABD 解析：由题可知，磁电式电流表的灵敏度＝将随着线圈匝数n、线圈面积S及磁感应强度B的增大而提高，游丝的弹性越强，k越大，灵敏度越低，故选A、B、D。 2. (2025·福建厦门外国语学校期中)如图所示，两条导线互相垂直，但两条导线之间相隔一段很小的距离，其中导线AB是固定的，导线CD能自由活动，当电流按图中所示方向通入两条导线时，导线CD将 (　　) A．顺时针转动，同时靠近AB B．逆时针转动，不平动 C．顺时针转动，同时离开AB D．逆时针转动，同时靠近AB 答案：D 解析：由安培定则知，导线AB中电流产生的磁场在右边垂直纸面向里，在左边垂直纸面向外，在CD左右两边各取一段电流元，根据左手定则知，左边的电流元所受安培力方向向下，右边的电流元所受安培力方向向上，则CD导线将沿逆时针方向转动。当CD导线转过90°后，两电流为同向电流，相互吸引。所以导线CD将逆时针转动，同时靠近导线AB，D正确，A、B、C错误。 3．(2025·山东菏泽模拟)如图所示，两个相同的圆形线圈均能在光滑绝缘的圆柱体上自由滑动，某时刻将大小不同的电流按图示方向分别通入两个线圈，则两线圈的运动情况是 (　　) A．彼此相向运动，且电流大的加速度较大 B．彼此背向运动，且电流大的加速度较大 C．彼此相向运动，且加速度大小相等 D．彼此背向运动，且加速度大小相等 答案：C 解析：根据“同向电流相互吸引，反向电流相互排斥”的结论可知，两线圈应相互吸引，即彼此相向运动；再根据牛顿第二定律和牛顿第三定律可知，两线圈的加速度大小相等。故C正确，A、B、D错误。 4．(2025·山西忻州期末)如图所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其左上方固定一根长直导线，导线与磁铁垂直，给导线通以垂直于纸面向里的电流I。用N表示磁铁对桌面的压力，用f表示桌面对磁铁的摩擦力，则导线通电后与通电前相比较(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A．N减小，f＝0 B．N减小，f≠0 C．N增大，f＝0 D．N增大，f≠0 答案：D 解析：根据条形磁铁的磁场分布可知，通电导线所在处的磁感应强度的方向为斜向左下，再根据左手定则可确定通电导线所受安培力指向左上方，所以通电导线对条形磁铁的反作用力指向右下方。由于磁铁处于静止状态，所以安培力的反作用力在水平方向上向右的分力等于磁铁所受桌面的摩擦力，所以摩擦力不为零，方向向左。同时，安培力的反作用力在竖直方向有向下的分力，其与重力之和等于桌面对磁铁的支持力，所以支持力增大。故选D。 5．(多选)超导电磁船是一种不需要螺旋桨推进的低噪声船。如图是电磁船的简化原理图，MN和CD是与电源相连的两个电极，MN与CD之间的部分区域有垂直纸面向里的匀强磁场(磁场由超导线圈产生，其独立电路部分未画出)，通电的海水会受到安培力的作用，船体就在海水的反作用力推动下运动。以下说法正确的是 (　　) A．电磁船将电能转化为船的机械能，效率可高达100% B．仅改变电流的方向，就能控制船前进或者后退 C．仅将磁场方向改变90°，就能控制船前进或者后退 D．仅将磁场方向改变180°，就能控制船前进或者后退 答案：BD 解析：电磁船的工作原理是：通电的海水受到向后的安培力作用，获得一定的速度，根据牛顿第三定律可知，船体同时受到相反方向的作用力，故使船体向前运动。由于有一部分电能转化为海水的动能，电磁船将电能转化为船的机械能的效率不可能达到100%，故A错误；仅改变电流的方向，根据左手定则，会改变海水的受力方向，也改变船体的受力方向，故能控制船体的前进或后退，故B正确；仅将磁场方向改变90°，根据左手定则，海水将不受安培力或受到的安培力方向向上或向下，无法控制船前进或者后退，故C错误；仅将磁场方向改变180°，根据左手定则，会使海水的受力方向相反，进而使船体的受力方向相反，可以控制船前进或者后退，故D正确。 6．(多选)如果直流电动机转子线圈按如图所示方式连接，则闭合电键后(　　) A．转子线圈能持续转动 B．应该使用换向器，转子线圈才会持续转动 C．电动机的线圈在图甲所示位置时不会转动 D．电动机的线圈在图乙所示位置时最终会停止转动 答案：BD 解析：直流电动机转子线圈想要持续转动，必须使用换向器，否则最终将停止在题图乙所示位置，A错误，B、D正确；电动机的线圈在题图甲所示位置时，ab边受到向上的安培力，cd边受到向下的安培力，所以将会顺时针转动，C错误。故选BD。 7．如图所示，将通电直导线AB用绝缘悬线悬挂在电磁铁的正上方，直导线可自由转动，则接通开关S后(　　) A．A端向上运动，B端向下运动，悬线张力不变 B．A端向下运动，B端向上运动，悬线张力不变 C．A端向纸外运动，B端向纸内运动，悬线张力变小 D．A端向纸内运动，B端向纸外运动，悬线张力变大 答案：D 解析： 当开关S接通时，根据安培定则知电磁铁附近磁感线的分布如图中虚线所示，由左手定则知通电直导线此时A端受力指向纸内，B端受力指向纸外，故导线将转动，由特殊位置法知，当导线转到与磁感线垂直(由图示位置转过90°)时，整个直导线受到的安培力方向竖直向下，故悬线张力变大，D正确。 8．航空母舰的舰载机在起飞的过程中，仅靠自身发动机喷气不足以在飞行甲板上达到起飞速度，如果安装辅助起飞的电磁弹射系统(如图甲所示)就能达到起飞速度。电磁弹射系统的一种设计可简化为乙图所示，图中MN、PQ是光滑平行金属直导轨(电阻忽略不计)，AB是电磁弹射车，回路PBAM中电流恒定，该电流产生的磁场对弹射车施加力的作用，从而带动舰载机由静止开始向右加速起飞。不计空气阻力，关于该系统，下列说法正确的是(　　) A．MN、PQ间的磁场是匀强磁场 B．弹射车的速度与运动的时间成正比 C．弹射车所受的安培力与电流的大小成正比 D．回路PBAM中通以大小不变方向周期性变化的电流，弹射车不能正常加速 答案：B 解析：根据左手定则可知，MN、PQ间有竖直向上的磁场，且通电直导线产生的磁场为环形磁场，离导线越远磁场越弱，故不是匀强磁场，故A错误。沿导轨方向磁场不变，且回路PBAM中电流恒定，导轨间距不变，由F＝ILB可知，安培力大小不变，由牛顿第二定律F＝ma可知，加速度不变，由v＝at，可知弹射车的速度与运动的时间成正比，故B正确。安培力F＝ILB，当电流增大时，磁感应强度也增大，故弹射车所受的安培力与电流的大小不是正比关系，故C错误。由A项分析可知电流方向沿回路PBAM时，导轨之间产生竖直向上的磁场，结合左手定则可知电磁弹射车所受安培力方向向右；当电流方向沿回路MABP时，根据右手螺旋定则可知导轨之间产生竖直向下的磁场，结合左手定则可知电磁弹射车所受安培力方向依然向右，故电流的变化不改变电磁弹射车所受安培力的方向，即电磁弹射系统能够正常工作，故D错误。 9．(20分)如图所示，在倾角θ＝30°的斜面上固定一间距L＝0.5 m的两平行金属导轨，在导轨上端接入电源和滑动变阻器R，电源电动势E＝12 V，内阻r＝1 Ω，一质量m＝20 g 的金属棒ab与两导轨垂直并接触良好。整个装置处于磁感应强度B＝0.10 T，垂直于斜面向上的匀强磁场中(导轨与金属棒的电阻不计)。最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取g＝10 m/s2。 (1)若导轨光滑，要保持金属棒在导轨上静止，求金属棒受到的安培力大小； (2)若金属棒ab与导轨间的动摩擦因数μ＝，金属棒要在导轨上保持静止，求滑动变阻器R接入电路中的阻值的范围； (3)若导轨光滑，当滑动变阻器的电阻突然调节为23 Ω时，求金属棒的加速度a的大小。 答案：(1)0.1 N　(2)3～11 Ω　(3)3.75 m/s2 解析：(1)对金属棒受力分析可得 F安＝mg sin θ＝0.1 N。 (2)若金属棒ab与导轨间的动摩擦因数μ＝，受到的最大静摩擦力f＝μmg cos θ ①当摩擦力沿斜面向上时，有mg sin θ＝F1＋f 此时I1＝＝ 解得R1＝11 Ω ②当摩擦力沿斜面向下时，有mg sin θ＋f＝F2 此时I2＝＝ 解得R2＝3 Ω 故滑动变阻器R接入电路中的阻值在范围为3～11 Ω。 (3)当滑动变阻器的电阻突然调节为23 Ω即R＝23 Ω时，I＝＝0.5 A 根据牛顿第二定律得a＝＝3.75 m/s2，方向沿斜面向下。 学科网（北京）股份有限公司 $