1.2 安培力的应用 自主提升过关练（含解析） 一、选择题 1．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 2．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． 3．发电机和电动机的发明使人类步入电气化时代．其中电动机工作依据的物理原理是 （ ） A．磁场对电流的作用 B．磁铁间的相互作用 C．电磁感应原理 D．库仑定律 4．下列说法中正确的是（ ） A．安培发现电流的周围存在磁场 B．试探电荷在某处受到的电场力为零，则该处的电场强度为零 C．电流元在某处受到的安培力为零，则该处磁感应强度为零 D．磁电式电流表指针偏转的角度与通入的电流成反比 5．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． 2 M BIdL B． M 2BIdL C． M 2 D． BIdL M 6．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（　　） A．该磁场是匀强磁场 B．该线圈的磁通量为 BL2 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 7．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 8．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 B mvm2 IdL B mvm2 2 IdL C． D． 9．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 10．某人发明了一个让飞机在航母上短距离起飞的装置，原理如图所示，ac 和 bd 是相 距为 L 的两根光滑的金属导轨，MN 是相当于飞机的金属杆(质量为 m，电阻为 R)，匀 强磁场方向如图，磁感应强度为 B，a 和 b 端接恒流源的正负两极(恒流源输出的电流 恒为 I)，MN 杆将从 dc 端水平飞出．那么以下说法正确的是( ) A．a 接电源的正极，b 接电源的负极 B．不考虑电流的磁场，MN 杆将做加速度逐渐减小的加速运动，最大加速度为 a＝ BLI m C．不考虑电流的磁场，MN 杆将做匀加速运动，加速度为 a＝ BLI m D．恒流源的输出电压不变 11．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 ） 12．实验室常用的电流表是磁电式仪表，其结构示意图如图甲所示，蹄形磁铁和铁芯 间的磁场均匀地辐向分布，如图乙所示．当线圈通以如图乙所示的电流时（a 端电流 方向为垂直纸面向外），下列说法不正确（ ） A．根据指针偏转角度的大小，可以知道被测电流的大小 B．线圈在转动过程中，它的磁通量在发生变化 C．线圈中电流增大时，螺旋弹簧被扭紧，阻碍线圈转动 D．当线圈转到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 13．2021 年 11 月 1 日，央视实地报道了一种新型消防用电磁炮发射的新闻。电磁发射 是一种全新的发射技术，通过电磁发射远程投送无动力的炮弹，可以实现比较高的出 口速度，且它的能量是可调控的。电磁轨道炮工作原理如图所示。待发射弹体可在两 平行轨道之间自由移动，并与轨道保持良好接触。电流 I 从一条轨道流入，通过导电 弹体后从另一条轨道流回。轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道面的磁场（可视为匀 强磁场），磁感应强度的大小与 I 成正比。通电的弹体在轨道上受到安培力的作用而 高速射出。现欲使弹体的出射速度增加至原来的 2 倍，理论上可采用的办法是（　 　） A．只将弹体质量减至原来的二分之一 B．只将轨道长度 L 变为原来的 2 倍 C．只将电流 I 增加至原来的 2 倍 D．将弹体质量减至原来的一半，轨道长度 L 变为原来的 2 倍，其它量不变 14．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 二、解答题 15．直流电动机是由电源输入电能，并把电能转变为机械能的装置。简单介绍直流电 动机的工作机制（介绍反电动势的特点）。 参考答案 1．A 【详解】 磁铁的磁感线在它的外部是从 N 极到 S 极，因为长直导线在磁铁的中央上方，所以此处的 磁感线是水平的，电流的方向垂直与纸面向里，根据左手定则，导线受磁铁给的“安培力” 方向竖直向上，如下图所示： 长直导线是固定不动的，根据物体间力的作用是相互的，导线给磁铁的反作用力方向就是 竖直向下的；因此磁铁对水平桌面的压力除了重力之外还有通电导线的作用力，压力是增 大的；因为这两个力的方向都是竖直向下的，所以磁铁不会发生相对运动，也就不会产生 摩擦力，磁铁处于静止状态，则所受的合力为零，不变，故 BCD 正确，A 错误． 点睛：本题的关键是判断正中央磁场的方向，知道磁场对电流的作用的方向可以通过左手 定则判断，然后根据作用力和反作用力的知识进行推理分析． 2．B 【详解】 试题分析：根据左手定则可知，A 图中安培力方向向左；CD 中不受安培力，故选项 ACD 错误；B 中炮弹所受安培力向右，使炮弹加速，故选项 B 正确． 考点：左手定则. 3．A 【详解】 试题分析：电动机依据的原理是磁场对电流的作用．故 A 正确，B、C、D 错误． 考点：安培力 【名师点睛】电动机中的线圈通电后，在磁场中受到安培力，然后转动．所以电动机依据 的原理是磁场对电流的作用；解决本题的关键知道电动机中的线圈通电后，在磁场中受到 安培力，然后转动． 4．B 【详解】 A. 奥斯特发现了电流的周围存在磁场，即电流的磁效应，故 A 错误； B. 由 F=qE 知试探电荷在某处不受电场力，该处电场强度一定为零，故 B 正确； C. 一小段通电导线在某处不受磁场力，可能是由于导线与磁场平行，而该处磁感应强度不 为零，故 C 错误； D. 电流越大，通电线圈受到的安培力越大，指针偏转的角度越大，故 D 错误． 故选 B 5．C 【详解】 设弹体能获得的最大速度为 v，根据动能定理有 1 Mv 2  BIdL 2 解得 v 2BIdL M 故选 C。 6．D 【详解】 A．该磁场不是匀强磁场，匀强磁场应该是一系列平行的磁感线，方向相同，故 A 错误； B．线圈与磁感线平行，故磁通量为零，故 B 错误； C．a 导线电流向外，磁场向右，根据左手定则，安培力向上，故 C 错误； D．导线 b 始终与磁感线垂直，故受到的安培力大小一直为 F 安=NILB 故 D 正确。 故选 D。 7．C 【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。 8．D 【详解】 通电弹体在磁场中受安培力的作用而加速，由功能关系得 BIdL  1 2 mvm 2 解得 B mvm2 2 IdL 故选 D。 9．A 【详解】 ABC.若磁铁上方为 N 极，线圈左边的边电流是向下的，磁场是向左的，故根据左手定则可 知安培力是向内的；线圈右边的边电流也是向下的，磁场是向右的，根据左手定则安培力 是向外的，故从上向下附视，线圈顺时针转动；若磁铁上方为 S 极，线圈左边的边电流是 向下的，磁场是向右的，故根据左手定则可知安培力是向外的；线圈右边的边电流也是向 下的，磁场是向左的，根据左手定则安培力是向内的，故从上向下附视，线圈逆时针转动； 故 A 正确，BC 错误； 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和电路的焦耳热，故 D 错误． 10．C 【分析】 根据左手定则判断电流方向，从而判断电源的正负极；根据牛顿第二定律确定导体棒的运 动情况；由于电流恒定，但 MN 会产生感应电动势，所以恒流源的输出电压会增大. 【详解】 根据左手定则，MN 受力向左，则电流应该从 N 流向 M，即 a 接电源的负极，b 接电源的正 极，所以 A 错；由于电流恒定为 I，所以安培力恒为 F＝BLI，所以，MN 杆