北京市2027届高三物理一轮复习小专题拓展训练二十九 安培力

**基本信息** 聚焦安培力专题，通过基础计算、受力分析及实际应用题型，系统构建从概念到综合问题的解决能力，培养科学思维与物理观念。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |基础应用|3题|安培力大小计算、方向判断|从公式F=BIL出发，结合左手定则建立直观认知| |综合分析|7题|平衡条件、动态变化、磁场叠加|通过多情境受力分析，深化运动与相互作用观念| |实际情境|5题|电磁炮、电流表、弹射器|联系科技应用，体现科学态度与责任，强化模型建构能力|

· 2027届北京市高三物理一轮复习小专题拓展训练 安培力 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B．L形导线通以恒定电流I，放置在磁场中．已知ab边长为2l，与磁场方向垂直，bc边长为l，与磁场方向平行．该导线受到的安培力为（    ）    A．0 B．BIl C．2BIl D． 【答案】C 【详解】因bc段与磁场方向平行，则不受安培力；ab段与磁场方向垂直，则受安培力为 Fab=BI∙2l=2BIl 则该导线受到的安培力为2BIl。 故选C。 2．如图所示，在匀强磁场中，质量为、长为的导体棒用两等长绝缘细线悬挂于同一水平线上的、两点，两细线均与导体棒垂直。图中直角坐标系的轴与导体棒及平行，轴竖直向上。若导体棒中通以沿轴正方向、大小为的电流，导体棒静止时细线与竖直方向的夹角为。则磁感应强度可能（　　） A．沿轴负方向，大小为 B．沿轴正方向，大小为 C．沿轴负方向，大小为 D．沿细线向斜上方，大小为 【答案】C 【详解】A．若磁感应强度沿x轴负方向，与电流方向平行，导体棒不受安培力，导体棒不可能在图示位置保持静止，故A错误； B．若磁感应强度沿y轴正方向，由左手定则可知，导体棒受到的安培力竖直向上，导体棒可能在图示位置保持静止，此时细线拉力为0，根据平衡条件可得 解得，故B错误； C．若磁感应强度沿z轴负方向，由左手定则可知，导体棒受到的安培力水平向右，导体棒可能在图示位置保持静止，根据平衡条件可得 解得，故C正确； D．若磁感应强度沿细线向斜上方，由左手定则可知，导体棒受到的安培力垂直细线向下，导体棒不可能在图示位置保持静止，故D错误。 故选C。 3．如图所示，两根长直平行导线、，分别通以大小为和的同向电流，两导线所在的平面内有一点到两导线的距离相等。下列说法正确的是（　　） A．导线受到导线的作用力为斥力 B．若仅使导线电流加倍，则其受到的安培力也加倍 C．移走导线前后，点的磁感应强度方向不会改变 D．在两导线所在平面外的有限空间内，存在磁感应强度为零的位置 【答案】B 【详解】A．两根长直平行导线、通以同向电流时，根据安培定则和左手定则判断可知，两导线表现为相互吸引的作用，故A错误； B．若仅使导线电流加倍，而导线b在导线a处产生的磁感应强度不变，导线长度也不变，由可得，其受到的安培力也加倍，故B正确； C．根据安培定则，a、b中的电流在P点产生的磁感应强度方向相反，移走导线b前，b的电流较大，则P点磁场方向与b产生磁场方向相同，垂直纸面向里，移走b后，导线a在P点产生的磁场方向垂直纸面向外，所以移走导线前后，点的磁感应强度方向会改变，故C错误； D．因直线电流产生的磁场的磁感线是以直线电流为圆心的同心圆，故在离两导线所在的平面有一定距离的有限空间内，两导线在任意点产生的磁场方向均不在同一条直线上，故不存在磁感应强度为零的位置，故D错误。 故选B。 4．如图所示平面内，在通有图示方向电流I的长直导线左侧，固定一矩形金属线框，边与导线平行。调节电流I使得空间各点的磁感应强度随时间均匀增加，则（　　） A．线框中产生的感应电流方向为 B．线框中产生的感应电流逐渐增大 C．线框边所受的安培力大小恒定 D．线框整体受到的安培力方向水平向左 【答案】D 【详解】A．直线电流在线圈处产生的磁场方向垂直于纸面向外且在均匀增加，根据楞次定律，感应电流的磁场需阻碍磁通量增加，因此感应磁场方向为垂直纸面向里。由安培定则可知，线框感应电流为顺时针方向（），A错误； B． 根据法拉第电磁感应定律，感应电动势，由于均匀增加，恒定，因此恒定，线框电阻不变，感应电流大小恒定，B错误； C．安培力，感应电流恒定，但随时间均匀增大，因此边的安培力大小随均匀增大，C错误； D．根据左手定则：边安培力向左，边安培力向右，向左的安培力大于向右的安培力，上下边、的安培力相互抵消，因此线框整体安培力方向向左，D正确。 故选D 。 5．在如图所示的狭长区域内存在有界的匀强磁场，磁场方向竖直向下。一段轻质软导线的P端固定，M端可以自由移动。当导线中通过电流强度I时，在M端施加沿导线的水平恒力F，软导线静止并形成一段圆弧。现撤去软导线，通过点P沿着原来导线方向射入一束质量为m、电荷量为q的粒子，发现粒子在磁场中的轨迹半径与导线形成的圆弧半径相同。磁场的磁感应强度大小为B，不计粒子的重力。下列说法正确的是（　　） A．粒子带正电 B．若导线长度减小，仍保持圆弧半径不变，需减小水平恒力F C．粒子的动量大小为 D．粒子的轨道半径为 【答案】C 【详解】A．根据左手定则，粒子带负电，A错误； B．设PM弦长为L，弦切角为α，则圆心角为2α，圆弧导线受到的安培力等效直导线受到的安培力，，  ，解得 恒力F与导线长度无关，若导线长度减小，仍保持圆弧半径不变，水平恒力F不变，B错误； C．根据牛顿第二定律得 ，解得粒子的动量大小为，C正确； D．根据，解得粒子的轨道半径为，D错误。 故选C。 6．如图所示，导体棒置于倾角为的粗糙导轨上且与导轨垂直，整个装置处于匀强磁场中，磁场方向垂直于导体棒。闭合开关S，导体棒处于静止状态。下列磁场方向中，使导体棒与导轨之间一定存在静摩擦力的是（　　） A．竖直向上 B．水平向左 C．垂直于导轨平面向上 D．垂直于导轨平面向下 【答案】D 【详解】A．分析导体棒受力如图（a端截面，安培力需要判定未画出）。磁场方向竖直向上时，由左手定则可得导体棒所受磁场安培力水平向右，此时，水平向右安培力有可能与重力、弹力的合力平衡，不一定存在静摩擦力，故A错误； B．磁场方向水平向左时，由左手定则可得导体棒所受磁场安培力竖直向上，此时，若安培力恰好等于重力时，则弹力为零，不需要静摩擦力作用导体棒即可处于平衡状态，故B错误； C．磁场方向垂直于导轨平面向上时，由左手定则可得导体棒所受磁场安培力沿斜面向上，此时，安培力有可能与重力、弹力的合力平衡，不一定存在静摩擦力，故C错误； D．磁场方向垂直于导轨平面向下时，由左手定则可得导体棒所受磁场安培力水平沿斜面向下，此时，必须存在静摩擦力以平衡安培力、重力、弹力的合力，故D正确； 故选D。 7．如图所示，两条平行的金属轨道所构成的平面与水平地面的夹角为，在两轨道的顶端之间接有电源和一滑动变阻器，滑动变阻器的滑片处于中点位置，一根金属杆ab垂直放在两导轨上，与导轨构成闭合电路，ab杆处于静止状态。现垂直轨道平面向上加一匀强磁场，待电路稳定后ab杆仍能保持静止状态。下列说法中正确的是（　　） A．金属杆ab所受的静摩擦力一定减小 B．调节滑动变阻器的阻值，当滑片向N端移动的过程中，金属杆ab受到的静摩擦力可能减小 C．如图所示的磁场方向，若金属杆的质量为m，电路中的电流此时为I且保持不变，金属杆ab的有效长度为L，则该方向的磁场有最小值 D．滑动变阻器的滑片向N端调到某一位置后，金属杆ab可能会向下做变加速运动 【答案】B 【详解】A．加磁场之前金属棒受静摩擦力向上且大小为，加入磁场后，受平行斜面向上的安培力，因安培力大小不确定，可知金属杆ab所受的静摩擦力大小可能减小，也可能增大或不变，故A错误； B．由A选项分析可知，由于开始时安培力大小不确定，故移动滑片过程，金属杆ab所受的静摩擦力大小可能减小，也可能增大或不变，故B正确； C．要使金属棒静止在斜面上安培力最小值为零，则磁感应强度的最小值也为零，故C错误； D．滑动变阻器的滑片向N端调到某一位置后，因电阻变大，电流减小，但因为即使电流为零金属棒仍可静止，则金属杆ab不可能会向下做变加速运动，故D错误。 故选B。 8．电磁炮是通过给导轨回路通以很大的电流，在两导轨平面间产生强磁场（可视为匀强磁场），磁感应强度大小与电流成正比。使抛射体在导轨电流产生磁场的安培力作用下沿导轨加速运动，最终以很高的速度将抛射体发射出去。如图为电磁炮的原理示意图，电流方向如图所示，磁场垂直于轨道平面，则（   ） A．若只将电流增大2倍，炮弹射出的动能也会增大2倍 B．若只将导轨长度增大2倍，炮弹射出的动能会增大4倍 C．改变电流的方向不影响抛射体的发射方向 D．抛射体的发射速度与抛射体的质量无关 【答案】C 【详解】AB．根据动能定理 其中F=BId，B=kI 可得 可知若只将电流增大2倍，炮弹射出的动能也会增大到原来的4倍；若只将导轨长度增大2倍，炮弹射出的动能会增大2倍，选项AB错误； C．改变电流的方向，则磁场方向和电流方向都改变，则安培力方向不变，即不影响抛射体的发射方向，选项C正确； D．根据 抛射体的发射速度与抛射体的质量有关，质量越大速度越小，选项D错误。 故选C。 9．磁电式电流表依据的原理是通电线圈因受安培力而转动，其结构如图1所示。极靴和铁芯间的磁场都沿半径方向，线圈无论转到什么位置，其平面都与磁感线平行，如图2所示，线圈左、右两边所在处的磁感应强度的大小都相等。当电流通过线圈时，线圈在安培力的作用下转动，螺旋弹簧发生形变，以反抗线圈的转动。当线圈停止转动时满足NBIS=kθ，式中N为线圈匝数，B为磁感应强度的大小，I为线圈中的电流，S为线圈围成的面积，k为与螺旋弹簧有关的常量，θ为线圈（指针）的偏角。用表示电流表的灵敏度。下列说法正确的是（　　） A．电流表刻度盘上各刻度对应的电流的值是不均匀的 B．仅更换k值更大的螺旋弹簧，可以增大电流表的灵敏度 C．若磁极磁性减弱，则电流表的测量值偏小 D．仅增加线圈匝数N，电流表的量程将变大 【答案】C 【详解】A．由变形得 由于上式中N、B、S、k为常数，则与I成正比，故电流表的刻度是均匀的，故A错误； B．电流表的灵敏度为 所以仅更换k值更大的螺旋弹簧，可以使电流表的灵敏度减小，故B错误； C．若磁极磁性减弱，会减小。由变形得 对于相同的真实电流，由于减小，导致减小，即指针偏转角度变小，所以电流表的测量值偏小，故C正确； D．电流表量程是指满偏电流，当取最大值时有 所以仅增加线圈匝数N，会变小，即电流表的量程将变小，故D错误。 故选C。 10．如图所示，一质量为m、边长为L的U形金属杆，其下端浸没在导电液体中，深度为h。导电液体与电源相连，金属杆所在空间有垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场。闭合开关后，金属杆向上飞起，其下端离液面最大高度为H，已知从闭合开关到金属杆下端离开液面的通电时间为t。下列说法正确的是（　　） A．闭合开关后，回路中的电流为逆时针方向 B．金属杆离开液面时的速度为 C．飞起至最大高度的过程中，金属杆所受安培力做功为mgH D．飞起至最大高度的过程中，通过金属杆的电荷量为 【答案】D 【详解】A．闭合开关后，金属杆向上飞起，金属杆受到的安培力方向向上，磁场方向垂直于纸面向里，根据左手定则可知，通过回路中的电流为顺时针方向，A错误； B．设金属杆离开液面时的速度为，从液面处到最高点过程中为竖直上抛运动 可得，B错误； C．对金属杆从开始运动到上升至最大高度的整个过程，设安培力做功为，应用动能定理 可得，C错误； D．对金属杆在液体中加速上升的过程（时间为t），应用动量定理 其中 解得，D正确。 故选D。 二、多选题 11．如图所示的装置是用来测量匀强磁场磁感应强度的等臂电流天平，其右臂挂着匝数为的矩形线圈，线圈的水平边长为，磁场的方向与线圈平面垂直。当线圈没有通电时，天平处于平衡状态，当线圈通入图示电流时，则须在一个托盘中加质量为的小砝码才能使天平重新平衡。已知重力加速度为，下列说法正确的是（　　） A．应在左盘中加入小砝码 B．由以上测量数据可求出匀强磁场的磁感应强度 C．若只改变电流的方向，线圈仍保持平衡状态 D．若改变托盘砝码质量后，发现右盘向上翘起，可通过增大线圈电流使天平重新平衡 【答案】AD 【详解】A．根据左手定则判断出安培力方向向下，应该在左盘中加入小砝码，故A正确； B．根据平衡条件可得，故B错误； C．改变电流方向，安培力方向改变，线圈失去平衡，右盘向上翘起，线圈不能保持平衡状态，故C错误； D．若改变托盘砝码质量后，发现右盘向上翘起，可以通过增大线圈电流增大安培力，从而使天平重新平衡，故D正确。 故选AD。 12．已知无限长通电直导线在其周围空间产生的磁场磁感应强度大小的表达式是，其中k为一个常数，I表示导线中的电流大小，r表示与导线的距离。如图所示，AB、CD为两条平行的无限长固定的通电直导线，导线AB中电流大小为，方向由A流向B。O点与导线AB、CD的距离分别为r、2r，其磁感应强度为零。下列分析正确的是（　　） A．两导线之间相互吸引 B．导线CD中的电流大小是 C．AB右侧的磁场方向是垂直于纸面向里 D．导线AB受到的磁场力小于导线CD受到的磁场力 【答案】AB 【详解】A．由安培定则可知在O点的磁感应强度方向垂直纸面向里，由于O点的磁感应强度为零，所以导线CD的电流在O点的磁感应强度方向垂直纸面向外，所以导线CD中电流方向由C指向D，由左手定则可知导线CD所受安培力向右，两导线之间相互吸引，故A正确； B．由O点的磁感应强度为零，可知两电流在O点磁感应强度大小相等、方向相反，则 解得，故B正确； C．由安培定则可知两电流在AB右侧的磁感应强度方向都垂直纸面向外，所以AB右侧的磁场方向是垂直于纸面向外，故C错误； D．导线AB受到的磁场力与导线CD受到的磁场力是一对作用力与反作用力，大小相等、方向相反，故D错误。 故选AB。 13．如图所示，在探究“影响通电导线受力的因素”的实验中，三块相同的蹄形磁铁并列一排放在桌上，可以认为磁极间的磁场是均匀的。将一根直细导线水平悬挂在磁铁的两极间，导线的方向与磁场方向垂直，磁铁的、极性图中已标注。若导线质量为，导线中的电流为，电流从细导线4流入、细导线1流出，处于磁场中通电部分的长度为，导线最终静止后悬线与竖直方向的夹角为，设导线所处空间磁场的磁感应强度大小为，下列说法正确的是（　　） A．细导线通电时向外摆动 B．仅改变磁场方向，细导线摆动方向也会改变 C．仅增大导线中电流，导线静止后悬线与竖直方向的夹角大于 D．仅拿掉中间的磁铁，导线静止后悬线与竖直方向的夹角小于 【答案】BCD 【详解】A．根据左手定则，导体棒将向里摆动，故A错误； B．根据左手定则可知，仅改变磁场方向，导体棒受到的安培力方向与原来相反，摆动方向将改变，故B正确； C．根据可知，仅增大导线中电流，导体棒受到的安培力增大，摆动幅度增大，静止后悬线与竖直方向的夹角大于θ，故C正确； D．根据可知，仅拿掉中间的磁铁，磁场区域的有效长度L减小，导体棒受到的安培力减小，导体棒摆动幅度一定减小，故D正确。 故选BCD。 14．如图所示，平行导轨与水平面成角，垂直导轨放置一根可自由移动的金属杆。匀强磁场的方向垂直导轨平面向下，磁感应强度大小B。已知接在导轨中的电源电动势E，内阻r。ab杆长L，质量m，杆与滑轨间的动摩擦因数，杆受到的最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力，导轨与ab杆的电阻忽略不计。现调节滑动变阻器接入电路的阻值R，要使杆始终在导轨上保持静止，以下说法正确的是（　　） A．ab棒受到的安培力沿斜面向上 B．调节滑动变阻器，使ab棒受到的安培力最大时，静摩擦力达到最大值且方向沿斜面向上 C．滑动变阻器阻值变大时，导轨对金属棒的支持力保持不变 D．滑动变阻器阻值变大时，金属棒受到的摩擦力一定减小 【答案】AC 【详解】A．根据左手定则可知，ab棒受到的安培力沿斜面向上，A正确； B．因导体棒一直静止在斜面上，则当向上的安培力达到最大时，静摩擦力不可能向上达到最大，B错误； C．因安培力的方向平行斜面向上，则安培力大小不影响导体棒对斜面的压力，即滑动变阻器阻值变大时，导轨对金属棒的支持力保持不变，C正确； D．滑动变阻器阻值变大时，电流减小，向上的安培力减小，若摩擦力沿斜面向上，则由可知，金属棒受到的摩擦力变大，D错误。 故选AC。 15．如图所示，两根平行且粗糙的金属导轨所在平面的倾角固定，在两导轨的顶端接有电源和滑动变阻器Rp。整个装置处于方向未知的匀强磁场中。下列匀强磁场的方向中，可能使导轨上的金属杆ab保持静止的是（　　） A．磁场方向竖直向下 B．磁场方向垂直导轨平面向上 C．磁场方向垂直导轨平面向下 D．磁场方向水平向右 【答案】ABCD 【详解】A．若磁场方向竖直向下，对金属杆受力分析，如图所示 杆受三个力可以处于平衡，可能还有斜面对杆的静摩擦力也能使杆平衡，故A正确； B．磁场方向垂直导轨平面向上，受力分析如图所示 杆受到沿着斜面向上的静摩擦力是可以处于平衡状态的，故B正确； C．磁场方向垂直导轨平面向下，受力分析如图所示 杆受三个力可以处于平衡，可能还有斜面对杆的静摩擦力也能使杆平衡，故C正确； D．磁场方向水平向右，安培力竖直向上，如图所示 杆受到沿着斜面向上的静摩擦力可以保持平衡状态，故D正确。 故选ABCD。 三、解答题 16．2025年9月22日福建舰上首次完成了多种型号舰载机的弹射起飞和着舰训练。这是我国航母发展历程中取得的又一次突破，标志着福建舰具备了电磁弹射和回收能力。电磁弹射有多种类型，请利用所学知识解决以下问题。 (1)一种导轨型电磁弹射器的原理如图所示。两平行长直金属导轨固定在水平面上，导轨间垂直安放金属棒。金属棒与导轨接触良好，可沿导轨滑行。恒流源与导轨、金属棒组成闭合回路。导轨电流在两导轨间产生的磁场可视为匀强磁场，磁感应强度B与导轨电流i的关系式为B=ki（k为已知常量）。已知回路中的电流为I，两个导轨的间距为d，金属棒的质量为m，电阻为r，从静止开始经过长为L的发射距离，金属棒被弹射飞出。不计导轨电阻及金属棒与导轨间的摩擦，求： a.弹射过程中，金属棒受到的安培力的大小F； b.一次弹射任务消耗的电能E。 (2)线圈型电磁弹射器的原理如图1所示。铝制弹丸在通电线圈的作用下，被加速射出。为了研究其加速原理，查阅资料得知：对于有限长的通电螺线管，其内部磁场分布剖面图如图2所示。为了简化问题，暂不考虑弹丸的重力和环境阻力的影响，且认为弹丸在某级线圈附近时仅受该级线圈磁场的影响。 a.为使弹丸在图1所示的位置时由静止开始向右加速，第一级线圈中应该通入下列哪种电流？请建立恰当的模型，判断并分析说明理由_____。 A．恒定电流                B．增大的电流                    C．减小的电流 b.若要使弹丸沿多级线圈的轴线持续加速，在a问分析的基础上，设计一个给各级线圈通入电流的方案_____。 【答案】(1)a. ；b. (2) C 由a的分析可知要想使弹丸由静止开始向右加速接近一级线圈，则需要一级线圈中电流减小；同理要想使弹丸出离一级线圈后向右加速，则一级线圈中的电流应该增加，即要想使弹丸通过各级线圈中都一直加速，则通入各级线圈的电流都应该先减小后增加。 【详解】（1）a.恒流源产生的磁场的磁感应强度为 则弹射过程中，金属棒受到的安培力的大小 b.根据牛顿第二定律 由于 解得 由能量关系可知一次弹射任务消耗的电能 解得 （2）a.建构如答图2所示的模型，将弹丸看作一个环形导体，若第一级线圈的电流产生的磁场方向向右，电流减小会使弹丸中磁通量减小，产生从左向右看顺时针方向的感应电流。将线圈电流的磁场沿轴向和径向进行分解，由左手定则可知感应电流受到线圈电流轴向磁场的作用力沿线圈径向，使弹丸在径向保持平衡，感应电流受到线圈电流径向磁场的作用力方向向右，可以使弹丸向右加速。  故选C。 b.略。 试卷第14页，共15页 试卷第1页，共15页 学科网（北京）股份有限公司 $ · 2027届北京市高三物理一轮复习小专题拓展训练 安培力 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B．L形导线通以恒定电流I，放置在磁场中．已知ab边长为2l，与磁场方向垂直，bc边长为l，与磁场方向平行．该导线受到的安培力为（    ）    A．0 B．BIl C．2BIl D． 2．如图所示，在匀强磁场中，质量为、长为的导体棒用两等长绝缘细线悬挂于同一水平线上的、两点，两细线均与导体棒垂直。图中直角坐标系的轴与导体棒及平行，轴竖直向上。若导体棒中通以沿轴正方向、大小为的电流，导体棒静止时细线与竖直方向的夹角为。则磁感应强度可能（　　） A．沿轴负方向，大小为 B．沿轴正方向，大小为 C．沿轴负方向，大小为 D．沿细线向斜上方，大小为 3．如图所示，两根长直平行导线、，分别通以大小为和的同向电流，两导线所在的平面内有一点到两导线的距离相等。下列说法正确的是（　　） A．导线受到导线的作用力为斥力 B．若仅使导线电流加倍，则其受到的安培力也加倍 C．移走导线前后，点的磁感应强度方向不会改变 D．在两导线所在平面外的有限空间内，存在磁感应强度为零的位置 4．如图所示平面内，在通有图示方向电流I的长直导线左侧，固定一矩形金属线框，边与导线平行。调节电流I使得空间各点的磁感应强度随时间均匀增加，则（　　） A．线框中产生的感应电流方向为 B．线框中产生的感应电流逐渐增大 C．线框边所受的安培力大小恒定 D．线框整体受到的安培力方向水平向左 5．在如图所示的狭长区域内存在有界的匀强磁场，磁场方向竖直向下。一段轻质软导线的P端固定，M端可以自由移动。当导线中通过电流强度I时，在M端施加沿导线的水平恒力F，软导线静止并形成一段圆弧。现撤去软导线，通过点P沿着原来导线方向射入一束质量为m、电荷量为q的粒子，发现粒子在磁场中的轨迹半径与导线形成的圆弧半径相同。磁场的磁感应强度大小为B，不计粒子的重力。下列说法正确的是（　　） A．粒子带正电 B．若导线长度减小，仍保持圆弧半径不变，需减小水平恒力F C．粒子的动量大小为 D．粒子的轨道半径为 6．如图所示，导体棒置于倾角为的粗糙导轨上且与导轨垂直，整个装置处于匀强磁场中，磁场方向垂直于导体棒。闭合开关S，导体棒处于静止状态。下列磁场方向中，使导体棒与导轨之间一定存在静摩擦力的是（　　） A．竖直向上 B．水平向左 C．垂直于导轨平面向上 D．垂直于导轨平面向下 7．如图所示，两条平行的金属轨道所构成的平面与水平地面的夹角为，在两轨道的顶端之间接有电源和一滑动变阻器，滑动变阻器的滑片处于中点位置，一根金属杆ab垂直放在两导轨上，与导轨构成闭合电路，ab杆处于静止状态。现垂直轨道平面向上加一匀强磁场，待电路稳定后ab杆仍能保持静止状态。下列说法中正确的是（　　） A．金属杆ab所受的静摩擦力一定减小 B．调节滑动变阻器的阻值，当滑片向N端移动的过程中，金属杆ab受到的静摩擦力可能减小 C．如图所示的磁场方向，若金属杆的质量为m，电路中的电流此时为I且保持不变，金属杆ab的有效长度为L，则该方向的磁场有最小值 D．滑动变阻器的滑片向N端调到某一位置后，金属杆ab可能会向下做变加速运动 8．电磁炮是通过给导轨回路通以很大的电流，在两导轨平面间产生强磁场（可视为匀强磁场），磁感应强度大小与电流成正比。使抛射体在导轨电流产生磁场的安培力作用下沿导轨加速运动，最终以很高的速度将抛射体发射出去。如图为电磁炮的原理示意图，电流方向如图所示，磁场垂直于轨道平面，则（   ） A．若只将电流增大2倍，炮弹射出的动能也会增大2倍 B．若只将导轨长度增大2倍，炮弹射出的动能会增大4倍 C．改变电流的方向不影响抛射体的发射方向 D．抛射体的发射速度与抛射体的质量无关 9．磁电式电流表依据的原理是通电线圈因受安培力而转动，其结构如图1所示。极靴和铁芯间的磁场都沿半径方向，线圈无论转到什么位置，其平面都与磁感线平行，如图2所示，线圈左、右两边所在处的磁感应强度的大小都相等。当电流通过线圈时，线圈在安培力的作用下转动，螺旋弹簧发生形变，以反抗线圈的转动。当线圈停止转动时满足NBIS=kθ，式中N为线圈匝数，B为磁感应强度的大小，I为线圈中的电流，S为线圈围成的面积，k为与螺旋弹簧有关的常量，θ为线圈（指针）的偏角。用表示电流表的灵敏度。下列说法正确的是（　　） A．电流表刻度盘上各刻度对应的电流的值是不均匀的 B．仅更换k值更大的螺旋弹簧，可以增大电流表的灵敏度 C．若磁极磁性减弱，则电流表的测量值偏小 D．仅增加线圈匝数N，电流表的量程将变大 10．如图所示，一质量为m、边长为L的U形金属杆，其下端浸没在导电液体中，深度为h。导电液体与电源相连，金属杆所在空间有垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场。闭合开关后，金属杆向上飞起，其下端离液面最大高度为H，已知从闭合开关到金属杆下端离开液面的通电时间为t。下列说法正确的是（　　） A．闭合开关后，回路中的电流为逆时针方向 B．金属杆离开液面时的速度为 C．飞起至最大高度的过程中，金属杆所受安培力做功为mgH D．飞起至最大高度的过程中，通过金属杆的电荷量为 二、多选题 11．如图所示的装置是用来测量匀强磁场磁感应强度的等臂电流天平，其右臂挂着匝数为的矩形线圈，线圈的水平边长为，磁场的方向与线圈平面垂直。当线圈没有通电时，天平处于平衡状态，当线圈通入图示电流时，则须在一个托盘中加质量为的小砝码才能使天平重新平衡。已知重力加速度为，下列说法正确的是（　　） A．应在左盘中加入小砝码 B．由以上测量数据可求出匀强磁场的磁感应强度 C．若只改变电流的方向，线圈仍保持平衡状态 D．若改变托盘砝码质量后，发现右盘向上翘起，可通过增大线圈电流使天平重新平衡 12．已知无限长通电直导线在其周围空间产生的磁场磁感应强度大小的表达式是，其中k为一个常数，I表示导线中的电流大小，r表示与导线的距离。如图所示，AB、CD为两条平行的无限长固定的通电直导线，导线AB中电流大小为，方向由A流向B。O点与导线AB、CD的距离分别为r、2r，其磁感应强度为零。下列分析正确的是（　　） A．两导线之间相互吸引 B．导线CD中的电流大小是 C．AB右侧的磁场方向是垂直于纸面向里 D．导线AB受到的磁场力小于导线CD受到的磁场力 13．如图所示，在探究“影响通电导线受力的因素”的实验中，三块相同的蹄形磁铁并列一排放在桌上，可以认为磁极间的磁场是均匀的。将一根直细导线水平悬挂在磁铁的两极间，导线的方向与磁场方向垂直，磁铁的、极性图中已标注。若导线质量为，导线中的电流为，电流从细导线4流入、细导线1流出，处于磁场中通电部分的长度为，导线最终静止后悬线与竖直方向的夹角为，设导线所处空间磁场的磁感应强度大小为，下列说法正确的是（　　） A．细导线通电时向外摆动 B．仅改变磁场方向，细导线摆动方向也会改变 C．仅增大导线中电流，导线静止后悬线与竖直方向的夹角大于 D．仅拿掉中间的磁铁，导线静止后悬线与竖直方向的夹角小于 14．如图所示，平行导轨与水平面成角，垂直导轨放置一根可自由移动的金属杆。匀强磁场的方向垂直导轨平面向下，磁感应强度大小B。已知接在导轨中的电源电动势E，内阻r。ab杆长L，质量m，杆与滑轨间的动摩擦因数，杆受到的最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力，导轨与ab杆的电阻忽略不计。现调节滑动变阻器接入电路的阻值R，要使杆始终在导轨上保持静止，以下说法正确的是（　　） A．ab棒受到的安培力沿斜面向上 B．调节滑动变阻器，使ab棒受到的安培力最大时，静摩擦力达到最大值且方向沿斜面向上 C．滑动变阻器阻值变大时，导轨对金属棒的支持力保持不变 D．滑动变阻器阻值变大时，金属棒受到的摩擦力一定减小 15．如图所示，两根平行且粗糙的金属导轨所在平面的倾角固定，在两导轨的顶端接有电源和滑动变阻器Rp。整个装置处于方向未知的匀强磁场中。下列匀强磁场的方向中，可能使导轨上的金属杆ab保持静止的是（　　） A．磁场方向竖直向下 B．磁场方向垂直导轨平面向上 C．磁场方向垂直导轨平面向下 D．磁场方向水平向右 三、解答题 16．2025年9月22日福建舰上首次完成了多种型号舰载机的弹射起飞和着舰训练。这是我国航母发展历程中取得的又一次突破，标志着福建舰具备了电磁弹射和回收能力。电磁弹射有多种类型，请利用所学知识解决以下问题。 (1)一种导轨型电磁弹射器的原理如图所示。两平行长直金属导轨固定在水平面上，导轨间垂直安放金属棒。金属棒与导轨接触良好，可沿导轨滑行。恒流源与导轨、金属棒组成闭合回路。导轨电流在两导轨间产生的磁场可视为匀强磁场，磁感应强度B与导轨电流i的关系式为B=ki（k为已知常量）。已知回路中的电流为I，两个导轨的间距为d，金属棒的质量为m，电阻为r，从静止开始经过长为L的发射距离，金属棒被弹射飞出。不计导轨电阻及金属棒与导轨间的摩擦，求： a.弹射过程中，金属棒受到的安培力的大小F； b.一次弹射任务消耗的电能E。 (2)线圈型电磁弹射器的原理如图1所示。铝制弹丸在通电线圈的作用下，被加速射出。为了研究其加速原理，查阅资料得知：对于有限长的通电螺线管，其内部磁场分布剖面图如图2所示。为了简化问题，暂不考虑弹丸的重力和环境阻力的影响，且认为弹丸在某级线圈附近时仅受该级线圈磁场的影响。 a.为使弹丸在图1所示的位置时由静止开始向右加速，第一级线圈中应该通入下列哪种电流？请建立恰当的模型，判断并分析说明理由_____。 A．恒定电流                B．增大的电流                    C．减小的电流 b.若要使弹丸沿多级线圈的轴线持续加速，在a问分析的基础上，设计一个给各级线圈通入电流的方案_____。 试卷第14页，共15页 试卷第1页，共15页 学科网（北京）股份有限公司 $