1.2 安培力的应用 同步提升作业（含解析） 一、选择题 1．直流电动机通电后，使线圈发生转动的力是（　　） A．重力 B．电场力 C．磁场力 D．摩擦力 2．电磁炮利用电磁力沿导轨将弹头加速到很高的速度发射出去，据悉，国产电磁炮的发射 速度达到了 7 马赫以上，射程达到 200 公里，其工作原理如图所示。当两平行导轨接入电 源时，强电流从一导轨流入，经滑块（炮弹）从另一导轨流回时，在两导轨平面间产生强 磁场，磁感应强度大小与电流大小成正比，即 B = kI。忽略轨道的摩擦，关于电磁炮，下 列说法正确的是（ ） A．若只将电流 I 增大为原来的 2 倍，则滑块 （炮弹）受到的电磁力增大为原来的 4 倍 B．若只将电流 I 增大为原来的 2 倍，则滑块（炮弹）受到的电磁力也增大为原来的 2 倍 C．若只将电流 I 增大为原来的 2 倍，则滑块（炮弹）射出的动能也增大为原来的 2 倍 D．若只将导轨长度增大为原来的 2 倍，则炮弹射出的速度也增大为原来的 2 倍 3．磁电式电流表中通以相同电流时，指针偏转角度越大，表示电流表灵敏度越高，若其余 条件都相同，则灵敏度高的电流表具有（ ） A．比较小的通电线圈的横截面积 B．比较强的辐向分布的磁场 C．比较少的通电线圈匝数 D．劲度系数比较大的两个螺旋弹簧 4．电动机通电之后电动机的转子就转动起来，其实质是因为电动机内线圈通电之后在磁场 中受到了安培力的作用，如图所示为电动机内的矩形线圈，其只能绕 Ox 轴转动，线圈的 四个边分别与 x、y 轴平行，线圈中电流方向如图所示，当空间加上如下所述的哪种磁场 时，线圈会转动起来( ) A．方向沿 x 轴的恒定磁场 B．方向沿 y 轴的恒定磁场 C．方向沿 z 轴的恒定磁场 D．方向沿 z 轴的变化磁场 5．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 NBIS=kθ，式中 N 为线圈的匝数，S 为线圈的面积，I 为通过线圈 的电流，B 为磁感应强度，θ 为线圈（指针）偏角，k 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（　　） A．蹄形磁铁外部和铁芯内部的磁场是如图所示（丁）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）所示的电流时，此时线圈将沿顺时针方向转动 D．更换 k 值更大的螺旋弹簧，可以增大电流表的灵敏度（灵敏度即  ） I 6．如图所示，电磁炮是一种新型的发射炮弹的装置．把待发射的炮弹放在匀强磁场中的两 平行导电导轨上，给导轨通以大电流，炮弹作为一个载流导体在磁场作用下沿导轨加速， 使炮弹获得极大的发射速度．下列各俯视图中正确表示磁场 B 方向的是( ) A． B． C． D． 7．如图，一条形磁铁放在水平桌面上，在它的正中央上方固定一直导线，导线与磁铁垂 直，若给导线通以垂直于纸面向里的电流，则下列说法错误的是 A．磁铁对桌面的压力减少 B．磁铁对桌面的压力增大 C．桌面对磁铁没有摩擦力 D．磁铁所受的合力不变 8．如图甲是磁电式电流表的结构示意图，蹄形磁体和铁芯间的磁场均匀辐向分布，如图乙 所示，边长为 L 的 N 匝正方形线圈中通以电 I 流，线圈中的某一条 a 导线电流方向垂直纸 面向外，b 导线电流方向垂直纸面向里，a、b 两条导线所在处的磁感应强度大小均为 B， 则（　　） BL2 A．该磁场是匀强磁场 B．该线圈的磁通量为 C．a 导线受到的安培力方向向下 D．b 导线受到的安培力大小为 NBIL 9．据报道，实验室已研制出一种电磁轨道炮，其实验装置俯视如下图．炮弹（图中阴影部 分）置于两固定的平行导轨之间，并与轨道壁接触良好．开始时炮弹在导轨的一端，通以 电流后炮弹会被磁场力加速，最后从位于导轨另一端的出口高速射出．设两导轨之间的距 离 d=0.10m，导轨长 L=5.0m，炮弹质量 m=10g，导轨上电流 I 的方向如图中箭头所示．可 以认为，炮弹在轨道内运动时，它所在处磁场的磁感应强度始终为 B=50.0T．若炮弹出口 速度为 v=2.0×103m/s，下列选项正确的是 A．磁场的方向为垂直于纸面向里，通过导轨的电流为 1600A B．磁场的方向为垂直于纸面向外，通过导轨的电流为 1600A C．磁场的方向为垂直于纸面向里，通过导轨的电流为 800A D．磁场的方向为垂直于纸面向外，通过导轨的电流为 800A 10．如图所示为电磁轨道炮的工作原理图。质量为 m 的待发射弹体与轨道保持良好接触， 并可在宽为 d、长 L 的两平行水平轨道之间无摩擦滑动。电流 I 从一条轨道流入，通过弹体 流回另一条轨道，用这种装置可以把弹体加速到 vm 。不计空气阻力，则轨道间匀强磁场的 磁感应强度大小是（　　） A． B  mvm IdL B． B  mvm 2 IdL C． B mvm2 IdL D． B mvm2 2 IdL 11．如图所示，某学习兴趣小组制作了一简易电动机，此装置中的铜线圈能在竖直平面内 在磁场作用下从静止开始以虚线 OO′为中心轴转动起来，那么（　　） A．若磁铁上方为 N 极，从上往下看，铜线框将顺时针旋转 B．若磁铁上方为 S 极，从上往下看，铜线框将顺时针旋转 C．不管磁铁上方为 N 级还是 S 极，从上往下看，铜线框都将逆时针旋转 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 12．电磁炮的基本原理如图所示，一质量为 M 的弹体（包括金属杆 EF 的质量）静置于水 平平行金属导轨最左端，金属杆与导轨垂直并接触良好，导轨宽为 d，长为 L，处于竖直向 上的匀强磁场中，磁感应强度大小为 B。现使金属杆通过的电流恒为 I，把弹体从静止释 放，金属杆与轨道摩擦及空气阻力不计，则弹体能获得的最大速度为（　　） BIdL A． 2M BIdL B． M 2BIdL C． M 2 D． BIdL M 13．实验室经常使用的电流表是磁电式电流表，这种电流表的构造如图甲所示。蹄形磁体 和铁芯间的磁场是均匀辐向分布的，如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A．磁电式电流表内部的蹄形磁体和铁芯间的磁场是匀强磁场 B．磁电式电流表的指针偏转角度的大小与被测电流的大小成反比 C．磁电式电流表的优点是灵敏度高，缺点是允许通过的电流很弱 D．磁电式电流表的工作原理是安培力对通电线圈的转动作用 14．我军自主研发的强力武器轨道电磁炮在试射中将炮弹以 5 倍音速射向 200 千米外的目 标，射程为常规武器的 10 倍，且破坏力惊人。电磁炮原理可简化如图所示，若炮弹质量为 m，水平轨道长 L，宽为 d，轨道摩擦不计，假设炮弹在轨道上做匀加速运动，要使炮弹达 到 5 倍音速（设音速为 v），则（　　） A．炮弹在轨道上加速的时间为 B．磁场力做的功为 2L 5v 25 2 mv 2 125mv 3 C．磁场力做功的最大功率为 4 L 25mv 2 D．磁场力的大小为 2 L 15．下列关于磁电式电流表（结构如图所示）的说法正确的是（　　） A．磁电式电流表最基本的组成部分是磁铁和放在磁铁两极之间的线圈 B．表盘的刻度是不均匀的 C．根据指针的偏转方向，可以知道被测电流的方向 D．优点是灵敏度高，缺点是允许通过的电流很弱 二、解答题 16．电磁炮是一种新型武器，下图为简化后的原理图，恒流源的电流通过金属杆 EF（装有 弹头），两平行金属导轨处于竖直向上的匀强磁场中，金属杆受磁场力推动向右加速。设 弹头质量（含金属杆 EF 的质量） m  2 �10 2 kg ，轨道宽度 L  0.5m ，长度 s  200m ，通 过的电流大小恒为 I  20A ，弹头从导轨最左端开始由静止匀加速至最右端，达到 v  2km/s 的发射速度，重力加速度 g  10m/s2 ，（轨道摩擦不计），求： （1）弹头在导轨上运动的时间； （2）导轨间匀强磁场的磁感应强度的大小； （3）采取哪些措施能提高弹头的发射速度。（至少提两条） 17．导轨式电磁炮是利用磁场对电流的作用力,把电能转变成机械能的发射装置．如图为一 电磁炮模型,把两根长为 S0=100m,互相平行的铜制轨道放在垂直于轨道平面的磁场中,磁感应 强度 B=2.0×10−2T;质量 m=2.0kg 的弹体(包括金属杆 PQ 的质量)静止在轨道之间的宽 L=2m 的金属架上,通电后通过弹体的电流 I=10A,弹体在运动过程中所受的阻力 f 恒为 4.0×10−2N，求： (1) 弹体受到的安培力多大？ (2)弹体最终以多大的速度 V 离开轨道? (3)求弹体在 S=25m 处安培力的瞬时功率 P?参考答案 1．C 【解析】 【详解】 直流电动机通电后，线圈中有电流通过，通电线圈在磁场中受到磁场力的作用开始转 动，ABD 错误，C 正确。 故选 C。 2．A 【解析】 【详解】 AB．滑块 （炮弹）受到的电磁力 F  BIL  kI 2 L 若只将电流 I 增大为原来的 2 倍，则滑块 （炮弹）受到的电磁力增大为原来的 4 倍，故 A 正确，B 错误； C．若只将电流 I 增大为原来的 2 倍，受到的电磁力增大为原来的 4 倍，根据动能定理 Fx  Ek 则滑块（炮弹）射出的动能增大为原来的 4 倍，故 C 错误； D．根据 Fx  Ek  1 2 mv 2 若只将导轨长度 x 增大为原来的 2 倍，则动能变为原来的 2 倍，射出速度变为原来的 2 倍，故 D 错误。 故选 A。 3．B 【解析】 【详解】 试题分析：横截面积比较小的通电线圈受的安培力较小，故灵敏度较小，选项 A 错误；比 较强的辐向分布的磁场，通电线圈在磁场中受的安培力较大，故灵敏度较大，选项 B 正 确；线圈匝数越少，受到的安培力合力越小，越不容易转动，则电流表的灵敏度较小，选 项 C 错误；劲度系数比较大的两个螺旋弹簧，扭转阻力矩较大，则灵敏度小，选项 D 错 误；故选 B. 考点：磁电式电流表 【名师点睛】此题是对磁电式电表的考查，关键是搞清电表内部结构；在学过的测量工具 或设备中，每个工具或设备都有自己的制成原理；对不同测量工具的制成原理，是一个热 点题型，需要重点掌握． 4．B 【解析】 【详解】 试题分析：加方向沿 x 轴的恒定磁场，ab、cd 边不受力，ad 受力向上，bc 受力向下，无法 转动，A 错误；加方向沿 y 轴的恒定磁场，a