資源簡(jiǎn)介

2　安培力的應(yīng)用
(分值：60分）
1~4、6、7題每題5分，5題12分，共42分
考點(diǎn)一　直流電動(dòng)機(jī)
1.如圖所示為直流電動(dòng)機(jī)的示意圖，當(dāng)它接通不計(jì)內(nèi)阻的直流電源后，從上往下看去，線圈沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。則電源的極性為（　　）
A.A為正極，B為負(fù)極
B.B為正極，A為負(fù)極
C.沒有要求
D.無法判斷
2.（多選）下列關(guān)于直流電動(dòng)機(jī)的說法正確的是（　　）
A.安培力使直流電動(dòng)機(jī)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)
B.直流電動(dòng)機(jī)是一種將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置
C.直流電動(dòng)機(jī)的換向器的作用是不斷改變磁場(chǎng)的方向
D.直流電動(dòng)機(jī)的換向器的作用是不斷改變線圈中電流的方向
考點(diǎn)二　電磁炮
3.電磁彈射就是采用電磁的能量來推動(dòng)被彈射的物體向外運(yùn)動(dòng)，電磁炮就是利用電磁彈射的原理工作的。電磁炮的原理示意圖如圖所示，則炮彈導(dǎo)體滑塊受到的安培力的方向是（　　）
A.豎直向上 B.豎直向下
C.水平向左 D.水平向右
4.（2023·四川廣安二中高二月考）如圖所示，電磁炮是由電源、金屬軌道、炮彈和電磁鐵組成。當(dāng)接通電源后，炮彈中的電流方向?yàn)橛烧龢O導(dǎo)軌流向負(fù)極導(dǎo)軌的方向，磁場(chǎng)對(duì)流過炮彈的電流產(chǎn)生力的作用，使炮彈獲得極大的發(fā)射速度。下列各俯視圖中磁場(chǎng)B方向正確的是（　　）
A.　　　　　　　 B.
C.　　　　　　　 D.
5.（12分）（2023·四川涼山中學(xué)高二期末）福建艦是我國(guó)完全自主設(shè)計(jì)建造的第一艘彈射型航空母艦，采用平直通長(zhǎng)飛行甲板，配置電磁彈射和阻攔裝置，滿載排水量8萬余噸。艦載作戰(zhàn)飛機(jī)沿平直跑道起飛過程分為兩個(gè)階段：第一階段是電磁彈射，電磁彈射區(qū)的長(zhǎng)度為80 m，彈射原理如圖所示，飛機(jī)鉤在滑桿上，儲(chǔ)能裝置通過導(dǎo)軌和滑桿放電，產(chǎn)生強(qiáng)電流恒為4 000 A，導(dǎo)軌激發(fā)的磁場(chǎng)在兩導(dǎo)軌間近似為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=10 T，在磁場(chǎng)力和飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)推力作用下，滑桿和飛機(jī)從靜止開始向右加速，在導(dǎo)軌末端飛機(jī)與滑桿脫離，導(dǎo)軌間距為3 m；第二階段在飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)推力的作用下勻加速直線運(yùn)動(dòng)達(dá)到起飛速度。已知飛機(jī)離艦起飛速度為100 m/s，航空母艦的跑道總長(zhǎng)為180 m，艦載機(jī)總質(zhì)量為3.0×104 kg，起飛過程中發(fā)動(dòng)機(jī)的推力恒定，彈射過程中及飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)推力下的加速過程，艦載機(jī)所受阻力恒為飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)推力的20%，求：
（1）（4分）電磁彈射過程電磁推力做的功；
（2）（4分）飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)推力的大小；
（3）（4分）電磁彈射過程，飛機(jī)獲得的加速度。
考點(diǎn)三　磁電式電流表
6.（多選）（2024·江蘇省高二月考）實(shí)驗(yàn)室經(jīng)常使用的電流表是磁電式電流表。這種電流表的構(gòu)造如圖甲所示。蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場(chǎng)是均勻輻向分布的。當(dāng)線圈通以如圖乙所示的恒定電流時(shí)（a端電流方向垂直紙面向外，b端電流方向垂直紙面向內(nèi)），下列說法正確的是（　　）
A.當(dāng)線圈在如圖乙所示的位置時(shí)，b端受到的安培力方向向上
B.線圈轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，螺旋彈簧被扭動(dòng)，阻礙線圈轉(zhuǎn)動(dòng)
C.線圈通過的電流越大，指針偏轉(zhuǎn)角度越小
D.若改變電流的方向，則指針的偏轉(zhuǎn)方向也改變
7.（2024·福建省聯(lián)考）磁電式電流表的構(gòu)造如圖甲所示，在蹄形磁鐵的兩極間有一個(gè)可以繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的線圈，轉(zhuǎn)軸上裝有螺旋彈簧和指針。蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場(chǎng)均勻輻向分布，如圖乙所示。當(dāng)電流通過線圈時(shí)，線圈在安培力的作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，螺旋彈簧被扭動(dòng)，線圈停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)滿足NBIS=kθ，式中N為線圈的匝數(shù)，S為線圈的面積，I為通過線圈的電流，B為磁感應(yīng)強(qiáng)度，θ為線圈（指針）偏轉(zhuǎn)角，k是與螺旋彈簧有關(guān)的常量。不考慮電磁感應(yīng)現(xiàn)象，由題中的信息可知（　　）
A.線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過程中受到的安培力逐漸變大
B.若線圈中通以如圖乙所示的電流時(shí)，線圈將沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)
C.線圈（指針）偏角θ與通過線圈的電流I成正比
D.電流表的靈敏度定義為，更換k值更大的螺旋彈簧，可以增大電流表的靈敏度
8~10題每題6分，共18分
8.（多選）將一段裸銅導(dǎo)線彎成如圖甲所示形狀的線框，使線框上端的彎折位置與一節(jié)五號(hào)干電池的正極良好接觸，一塊圓柱形強(qiáng)磁鐵（N極在上，S極在下）N極吸附在電池的負(fù)極，線框下面的兩端P、Q與磁鐵表面及電池的負(fù)極均保持良好接觸，放手后線框就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而制成了一個(gè)“簡(jiǎn)易電動(dòng)機(jī)”，如圖乙所示。關(guān)于該“簡(jiǎn)易電動(dòng)機(jī)”，下列說法正確的是（　　）
A.線框轉(zhuǎn)動(dòng)是由于受到電場(chǎng)力的作用
B.從上向下看，線框沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)
C.若其他條件不變，僅將磁鐵的磁極調(diào)換，則線框轉(zhuǎn)動(dòng)的方向?qū)⒎聪?br/>D.若其他條件不變，僅將磁鐵的磁極調(diào)換，則線框轉(zhuǎn)動(dòng)的方向?qū)⒉蛔?br/>9.航空母艦的艦載機(jī)在起飛的過程中，僅靠自身發(fā)動(dòng)機(jī)噴氣不足以在飛行甲板上達(dá)到起飛速度，如果安裝輔助起飛的電磁彈射系統(tǒng)（如圖甲所示）就能達(dá)到起飛速度。電磁彈射系統(tǒng)的一種設(shè)計(jì)可簡(jiǎn)化為乙圖所示，圖中MN、PQ是光滑平行金屬直導(dǎo)軌（電阻忽略不計(jì)），AB是電磁彈射車，回路PBAM中電流恒定，該電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)彈射車施加力的作用，從而帶動(dòng)艦載機(jī)由靜止開始向右加速起飛，不計(jì)空氣阻力，關(guān)于該系統(tǒng)，下列說法正確的是（　　）
A.MN、PQ間的磁場(chǎng)是勻強(qiáng)磁場(chǎng)
B.彈射車的速度與運(yùn)動(dòng)的時(shí)間成正比
C.彈射車所受的安培力與電流的大小成正比
D.回路PBAM中通以大小不變方向周期性變化的電流，彈射車不能正常加速
10.（多選）如圖所示，某同學(xué)在玻璃皿中心放一個(gè)圓柱形電極接電源的負(fù)極，沿邊緣放一個(gè)圓環(huán)形電極接電源的正極，做“旋轉(zhuǎn)的液體”實(shí)驗(yàn)，若蹄形磁鐵兩極間正對(duì)部分的磁場(chǎng)可視為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=0.1 T，玻璃皿橫截面的半徑為a=0.05 m，電源的電動(dòng)勢(shì)為E=3 V，內(nèi)阻為r=0.1 Ω，限流電阻R0=4.9 Ω，玻璃皿中兩電極間液體的等效電阻為R=0.9 Ω，閉合開關(guān)后，若液體旋轉(zhuǎn)時(shí)電壓表的示數(shù)為1.5 V，則（　　）
A.由上往下看，液體做順時(shí)針旋轉(zhuǎn)
B.液體所受的安培力大小為1.5×10-3 N
C.液體熱功率為0.081 W
D.閉合開關(guān)10 s，液體具有的動(dòng)能是3.69 J
答案精析
1.A　［磁場(chǎng)方向向右，線圈順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，根據(jù)左手定則可知，線圈中電流方向?yàn)橛葾經(jīng)線圈流到B，故A為電源正極，B為負(fù)極，選項(xiàng)A正確。］
2.ABD　［安培力使直流電動(dòng)機(jī)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)，A正確；直流電動(dòng)機(jī)通過安培力做功將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，B正確；直流電動(dòng)機(jī)的換向器使線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)半圈，線圈中電流的方向改變一次，從而實(shí)現(xiàn)線圈的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，C錯(cuò)誤，D正確。］
3.C　［根據(jù)左手定則可知，炮彈導(dǎo)體滑塊受到的安培力方向水平向左，C正確。］
4.B　［根據(jù)左手定則可知A中炮彈所受安培力方向向左，故A錯(cuò)誤；根據(jù)左手定則可知B中安培力方向向右，使炮彈做加速運(yùn)動(dòng)，故B正確；C、D中電流方向和磁場(chǎng)方向平行，炮彈不受安培力，故C、D錯(cuò)誤。］
5.（1）9.6×106 J　（2）9.75×105 N　（3）30 m/s2
解析　（1）由題意可知，電磁推力大小
F1=BIL=10×4 000×3 N=1.2×105 N
電磁推力做的功W1=F1x1=1.2×105×80 J=9.6×106 J
（2）設(shè)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)推力的大小為F2，對(duì)整個(gè)過程根據(jù)動(dòng)能定理有
W1+F2（x1+x2）-0.2F2（x1+x2）=mv2
解得F2=9.75×105 N
（3）彈射過程，根據(jù)牛頓第二定律
F1+0.8F2=ma
解得a=30 m/s2。
6.BD　［由左手定則可判定：當(dāng)線圈在題圖乙所示的位置時(shí)，b端受到的安培力方向向下，故A錯(cuò)誤；當(dāng)通電后，處于磁場(chǎng)中的線圈受到安培力作用，使其轉(zhuǎn)動(dòng)，螺旋彈簧被扭動(dòng)，則線圈受到彈簧的阻力，從而阻礙線圈轉(zhuǎn)動(dòng)，故B正確；線圈中通過的電流越大，線圈受到的安培力越大，指針偏轉(zhuǎn)的角度越大，故C錯(cuò)誤；若改變通入線圈的電流方向，安培力的方向隨之改變，指針的偏轉(zhuǎn)方向也隨之改變，故D正確。］
7.C　［磁場(chǎng)均勻輻向分布，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過程中各個(gè)位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小不變，電流大小不變，故線圈受到的安培力大小不變，故A錯(cuò)誤；
若線圈中通以題圖乙所示的電流時(shí)，根據(jù)左手定則，左側(cè)所受安培力向上，右側(cè)所受安培力向下，線圈將沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，故B錯(cuò)誤；
根據(jù)題意線圈停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)滿足
NBIS=kθ
解得θ=I，可知線圈（指針）偏角θ與通過線圈的電流I成正比，故C正確；
電流表的靈敏度定義為，根據(jù)題意NBIS=kθ
解得=，可知更換k值更大的螺旋彈簧，電流表的靈敏度減小，故D錯(cuò)誤。］
8.BC　［線框轉(zhuǎn)動(dòng)是由于受到安培力的作用，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；在題圖乙所示位置，線框左半部分所受安培力的合力方向向里，右半部分所受安培力的合力方向向外，從上向下看，線框沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，選項(xiàng)B正確；將磁鐵的磁極調(diào)換后，磁場(chǎng)方向反向，根據(jù)左手定則，安培力方向也反向，故線框轉(zhuǎn)動(dòng)的方向?qū)⒎聪颍x項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。］
9.B　［通電直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)為環(huán)形磁場(chǎng)，離導(dǎo)線越遠(yuǎn)磁場(chǎng)越弱，故不是勻強(qiáng)磁場(chǎng)，故A錯(cuò)誤；
沿導(dǎo)軌方向磁場(chǎng)不變，且回路PBAM中電流恒定，導(dǎo)軌間距不變，由F=BIL可知，安培力大小不變，由牛頓第二定律F=ma可知，加速度不變，由v=at，可知彈射車的速度與運(yùn)動(dòng)的時(shí)間成正比，故B正確；
安培力F=BIL，當(dāng)電流增大時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度也增大，故彈射車所受的安培力與電流的大小不是正比關(guān)系，故C錯(cuò)誤；
根據(jù)右手螺旋定則可知電流方向沿回路PBAM時(shí)，導(dǎo)軌之間產(chǎn)生豎直向上的磁場(chǎng)，結(jié)合左手定則可知電磁彈射車所受安培力方向向右；當(dāng)電流方向沿回路MABP時(shí)，根據(jù)右手螺旋定則可知導(dǎo)軌之間產(chǎn)生豎直向下的磁場(chǎng)，結(jié)合左手定則可知電磁彈射車所受安培力方向依然向右，故電流的變化不改變電磁彈射車所受安培力的方向，即電磁彈射系統(tǒng)能夠正常工作，故D錯(cuò)誤。］
10.BCD　［通過液體的電流由邊緣流向中心，器皿所在處的磁場(chǎng)方向豎直向上，由左手定則可知，從上向下看，液體受到的安培力沿逆時(shí)針方向，因此液體沿逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，故A錯(cuò)誤；電壓表的示數(shù)為1.5 V，則根據(jù)閉合電路的歐姆定律得E=U+IR0+Ir，所以電路中的電流為I== A=0.3 A，液體所受的安培力大小為F=ILB=IaB=0.1×0.3×0.05 N=1.5×10-3 N，故B正確；玻璃皿中兩電極間液體的等效電阻為R=0.9 Ω，則液體熱功率為P熱=I2R=0.32×0.9 W=0.081 W，故C正確；10 s末液體的動(dòng)能等于安培力對(duì)液體做的功，通過液體的電流的功率P=UI=1.5×0.3 W=0.45 W，所以閉合開關(guān)10 s，液體具有的動(dòng)能是Ek=W-W熱=（P-P熱）t=（0.45-0.081）×10 J=3.69 J，故D正確。］2　安培力的應(yīng)用
［學(xué)習(xí)目標(biāo)］　1.能用安培力解釋一些物理現(xiàn)象，了解安培力在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用（難點(diǎn)）。2.了解直流電動(dòng)機(jī)、電磁炮、磁電式電流表的工作原理（重點(diǎn)）。
一、直流電動(dòng)機(jī)
1.直流電動(dòng)機(jī)的組成
直流電動(dòng)機(jī)由磁場(chǎng)（磁體）、轉(zhuǎn)動(dòng)　　　　、滑環(huán)、　　　　等組成，由直流電源供電，工作模型如圖所示。
2.直流電動(dòng)機(jī)的工作原理
當(dāng)線圈通電后，由于受到安培力的作用，線圈在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)起來，并且每轉(zhuǎn)半圈，線圈內(nèi)　　　　方向就變換一次，從而可以連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。
3.電動(dòng)機(jī)的能量轉(zhuǎn)化
電動(dòng)機(jī)是利用　　　　力做功把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。
直流電動(dòng)機(jī)滑環(huán)的作用是什么？
　　 　
　　 　
例1　（多選）某同學(xué)自制的簡(jiǎn)易電動(dòng)機(jī)示意圖如圖所示。矩形線圈由一根漆包線繞制而成，漆包線的兩端分別從線圈的一組對(duì)邊的中間位置引出，并作為線圈的轉(zhuǎn)軸。將線圈架在兩個(gè)金屬支架之間，線圈平面位于豎直面內(nèi)，永磁體置于線圈下方。為了使電池與兩金屬支架連接后線圈能連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)起來，該同學(xué)應(yīng)將（　　）
A.左、右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆都刮掉
B.左、右轉(zhuǎn)軸上、下兩側(cè)的絕緣漆都刮掉
C.左轉(zhuǎn)軸上側(cè)的絕緣漆刮掉，右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆刮掉
D.左轉(zhuǎn)軸上、下兩側(cè)的絕緣漆都刮掉，右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆刮掉
二、電磁炮
1.電磁炮
也叫作軌道炮，是利用電磁系統(tǒng)中的　　　力發(fā)射彈丸的一種先進(jìn)的動(dòng)能殺傷性武器。
2.電磁炮的原理
如圖所示是電磁軌道炮發(fā)射的基本原理圖，其中兩條平行的金屬導(dǎo)軌A和B充當(dāng)傳統(tǒng)火炮的炮管，彈丸放置在兩導(dǎo)軌間，它與兩導(dǎo)軌間接觸良好且摩擦很小，當(dāng)兩導(dǎo)軌接入電源時(shí)，強(qiáng)大的電流I從導(dǎo)軌A流入，經(jīng)彈丸從導(dǎo)軌B流回，兩導(dǎo)軌中的強(qiáng)電流在兩導(dǎo)軌間產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)，彈丸在安培力作用下以很大的加速度做加速運(yùn)動(dòng)，最終高速發(fā)射出去。
3.電磁炮的優(yōu)點(diǎn)
（1）彈丸體積小，重量輕，方便攜帶。
（2）飛行時(shí)的空氣阻力小，發(fā)射穩(wěn)定性好，初速度大，射程　　　　，射擊精度　　　　。
（3）安全性高。
例2　（多選）根據(jù)磁場(chǎng)對(duì)電流有安培力作用的原理，人們研制出一種新型的發(fā)射炮彈的裝置——電磁炮，其原理如圖所示：把待發(fā)炮彈（導(dǎo)體）放置在強(qiáng)磁場(chǎng)中的兩平行導(dǎo)軌上，給導(dǎo)軌通以大電流，使炮彈作為一個(gè)通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)作用下沿導(dǎo)軌加速運(yùn)動(dòng)，并以某一速度向右發(fā)射出去，若電流方向如圖所示，則下列說法正確的是（　　）
A.磁場(chǎng)方向應(yīng)豎直向上
B.磁場(chǎng)方向應(yīng)豎直向下
C.增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B的值，炮彈受到的安培力變大
D.若同時(shí)將電流方向和磁場(chǎng)方向反向，安培力方向也會(huì)反向
例3　電磁彈射技術(shù)原理簡(jiǎn)化圖如圖甲，飛機(jī)鉤在滑桿上，儲(chǔ)能裝置通過導(dǎo)軌和滑桿放電，產(chǎn)生的強(qiáng)電流恒為4 000 A，導(dǎo)軌激發(fā)的磁場(chǎng)在兩導(dǎo)軌間近似為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=10 T，在磁場(chǎng)力和飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)推力作用下，滑桿和飛機(jī)由靜止開始向右加速，在導(dǎo)軌末端飛機(jī)與滑桿脫離。導(dǎo)軌長(zhǎng)120 m、間距為3 m。飛機(jī)質(zhì)量為2.0×104 kg，在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)時(shí)所受阻力恒為飛機(jī)重力的0.1倍，假設(shè)剛開始時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)已達(dá)額定功率，為4×106 W。飛機(jī)在導(dǎo)軌末端所受豎直升力與水平速度的關(guān)系為F=kv（k=4 000 kg/s）。圖乙是在一次彈射過程中，記錄的飛機(jī)在導(dǎo)軌各個(gè)位置上的速度。滑桿的質(zhì)量忽略，g取10 m/s2。
（1）求飛機(jī)在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)到30 m處的加速度大小；
　　 　
　　 　
（2）如果飛機(jī)在導(dǎo)軌末端剛好達(dá)到起飛條件，求飛機(jī)在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。
　　 　
　　 　
三、磁電式電流表
1.磁電式電流表的結(jié)構(gòu)如圖甲所示。
2.輻向磁場(chǎng)：磁場(chǎng)內(nèi)同一圓周上的任何位置，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小都　　　　，方向總是沿　　　　方向，如圖乙所示。
3.工作原理
（1）在未通入電流時(shí)，線圈靜止在平衡位置，這時(shí)指針應(yīng)停在刻度盤的零刻度線處。（如果有偏差，可以通過機(jī)械調(diào)零螺旋來調(diào)節(jié)）
（2）當(dāng)有待測(cè)電流通過線圈時(shí)，磁場(chǎng)就對(duì)線圈產(chǎn)生安培力，使它偏轉(zhuǎn)。線圈偏轉(zhuǎn)時(shí)，游絲發(fā)生形變，產(chǎn)生彈力，阻止線圈繼續(xù)偏轉(zhuǎn)，線圈偏轉(zhuǎn)的角度越大，游絲的形變?cè)絽柡Γ瑥椓驮酱螅?dāng)彈力和安培力的作用使線圈達(dá)到平衡時(shí)，指針?biāo)傅奈恢镁头从吵龃郎y(cè)電流的大小。
線圈中的電流方向改變時(shí)，安培力的方向隨著改變，指針的偏轉(zhuǎn)方向也隨著改變。所以，根據(jù)指針的偏轉(zhuǎn)方向，可以知道被測(cè)電流的方向。
4.優(yōu)缺點(diǎn)
（1）優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高，可以測(cè)出很弱的電流。
（2）缺點(diǎn)：線圈的導(dǎo)線很細(xì)，允許通過的電流很弱（幾十微安到幾毫安），如果通過的電流超過允許值，則很容易燒壞電流表。
如果要用它測(cè)量較大的電流，需根據(jù)電表改裝方法擴(kuò)大其量程。
例4　（多選）以下關(guān)于磁電式電流表的說法正確的是（　　）
A.線圈平面跟磁感線平行
B.通電線圈中的電流越大，指針偏轉(zhuǎn)角度也越大
C.在線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的范圍內(nèi)，各處的磁場(chǎng)都是勻強(qiáng)磁場(chǎng)
D.在線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的范圍內(nèi)，線圈所受安培力大小與電流有關(guān)，而與所處位置無關(guān)
例5　（2023·宿遷市高二期中）磁電式電流表的結(jié)構(gòu)示意圖如圖甲所示，蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場(chǎng)均勻輻向分布。如圖乙所示，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形線圈中通以電流I，線圈中的某一條a導(dǎo)線電流方向垂直紙面向外，b導(dǎo)線電流方向垂直紙面向里，a、b兩條導(dǎo)線所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B。則（　　）
A.該磁場(chǎng)是勻強(qiáng)磁場(chǎng)
B.穿過該線圈的磁通量為BL2
C.a導(dǎo)線受到的安培力方向向下
D.b導(dǎo)線受到的安培力大小為BIL
答案精析
一、
1.線圈　電刷
2.電流　
3.安培
討論交流
滑環(huán)分成兩個(gè)相互絕緣的半圓環(huán)A與B，當(dāng)電流由A流入時(shí)，則從B流出；當(dāng)電流由B流入時(shí)，則從A流出。因此，滑環(huán)在其中起到了一個(gè)換向器的作用。
例1　AD　［為了使電池與兩金屬支架連接后線圈能連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)起來，若將左、右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆都刮掉，這樣當(dāng)線圈在題圖所示位置時(shí)，線圈的上、下邊受水平方向的安培力而轉(zhuǎn)動(dòng)，由于慣性，轉(zhuǎn)過一周后再次受到同樣的安培力而使其轉(zhuǎn)動(dòng)，選項(xiàng)A正確；若將左、右轉(zhuǎn)軸上、下兩側(cè)的絕緣漆都刮掉，則當(dāng)線圈在題圖所示位置時(shí)，線圈的上、下邊受水平方向的安培力而轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)過半周后仍受到安培力而使其來回?cái)[動(dòng)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；若將左轉(zhuǎn)軸上側(cè)的絕緣漆刮掉，右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆刮掉，電路不能接通，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；若將左轉(zhuǎn)軸上、下兩側(cè)的絕緣漆都刮掉，右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆刮掉，這樣當(dāng)線圈在題圖所示位置時(shí)，線圈的上、下邊受水平方向的安培力而轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)過半周后電路不導(dǎo)通，由于慣性，線圈回到豎直平面，此時(shí)線圈再次受到同樣的安培力而使其轉(zhuǎn)動(dòng)，選項(xiàng)D正確。］
二、
1.安培　
3.（2）遠(yuǎn)　高
例2　AC　［炮彈所受安培力向右，根據(jù)左手定則可知，磁場(chǎng)方向應(yīng)豎直向上，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；
根據(jù)F=BIL可知，增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B的值，炮彈受到的安培力變大，選項(xiàng)C正確；
根據(jù)左手定則，若同時(shí)將電流方向和磁場(chǎng)方向反向，安培力方向不變，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。］
例3　（1）10 m/s2　（2）3.25 s
解析　（1）飛機(jī)運(yùn)動(dòng)到30 m處水平方向的受力有
發(fā)動(dòng)機(jī)的推力F1=
滑桿受到的安培力F2=BIl，
阻力f=0.1mg，
F1+F2-f=ma，
聯(lián)立解得a=10 m/s2。
（2）飛機(jī)在導(dǎo)軌末端剛好達(dá)到起飛條件，此時(shí)F=kvm=mg，
由功能關(guān)系得Pt+F2x-fx=m，
聯(lián)立解得t=3.25 s。
三、
2.相等　半徑　
例4　ABD　［磁電式電流表內(nèi)磁場(chǎng)是輻向磁場(chǎng)，不管線圈轉(zhuǎn)到什么位置，它的平面都跟磁感線平行，線圈所在各處磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向不同，所以安培力大小與電流大小有關(guān)而與所處位置無關(guān)，電流越大，安培力越大，指針轉(zhuǎn)過的角度越大，選項(xiàng)A、B、D正確。］
例5　D　［勻強(qiáng)磁場(chǎng)應(yīng)該是一系列平行且間距相等的磁感線，方向相同，A錯(cuò)誤；線圈平面與磁感線平行，故穿過線圈的磁通量為零，B錯(cuò)誤；a導(dǎo)線中電流方向垂直紙面向外，該處磁場(chǎng)方向向右，根據(jù)左手定則，知安培力方向向上，C錯(cuò)誤；b導(dǎo)線始終與磁感線垂直，故受到的安培力大小一直為BIL，D正確。］(共54張PPT)
DIYIZHANG
第一章
2　安培力的應(yīng)用
1.能用安培力解釋一些物理現(xiàn)象，了解安培力在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用(難點(diǎn))。
2.了解直流電動(dòng)機(jī)、電磁炮、磁電式電流表的工作原理(重點(diǎn))。
學(xué)習(xí)目標(biāo)
一、直流電動(dòng)機(jī)
二、電磁炮
課時(shí)對(duì)點(diǎn)練
內(nèi)容索引
三、磁電式電流表
直流電動(dòng)機(jī)
一
1.直流電動(dòng)機(jī)的組成
直流電動(dòng)機(jī)由磁場(chǎng)(磁體)、轉(zhuǎn)動(dòng) 、滑環(huán)、 等組成，由直流電源供電，工作模型如圖所示。
線圈
電刷
2.直流電動(dòng)機(jī)的工作原理
當(dāng)線圈通電后，由于受到安培力的作用，線圈在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)起來，并且每轉(zhuǎn)半圈，線圈內(nèi) 方向就變換一次，從而可以連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。
3.電動(dòng)機(jī)的能量轉(zhuǎn)化
電動(dòng)機(jī)是利用 力做功把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。
電流
安培
直流電動(dòng)機(jī)滑環(huán)的作用是什么？
答案　滑環(huán)分成兩個(gè)相互絕緣的半圓環(huán)A與B，當(dāng)電流由A流入時(shí)，則從B流出；當(dāng)電流由B流入時(shí)，則從A流出。因此，滑環(huán)在其中起到了一個(gè)換向器的作用。
討論交流
(多選)某同學(xué)自制的簡(jiǎn)易電動(dòng)機(jī)示意圖如圖所示。矩形線圈由一根漆包線繞制而成，漆包線的兩端分別從線圈的一組對(duì)邊的中間位置引出，并作為線圈的轉(zhuǎn)軸。將線圈架在兩個(gè)金屬支架之間，線圈平面位于豎直面內(nèi)，永磁體置于線圈下方。為了使電池與兩金屬支架連接后線圈能連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)起來，該同學(xué)應(yīng)將
A.左、右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆都刮掉
B.左、右轉(zhuǎn)軸上、下兩側(cè)的絕緣漆都刮掉
C.左轉(zhuǎn)軸上側(cè)的絕緣漆刮掉，右轉(zhuǎn)軸下側(cè)
的絕緣漆刮掉
D.左轉(zhuǎn)軸上、下兩側(cè)的絕緣漆都刮掉，右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆刮掉
例1
√
√
為了使電池與兩金屬支架連接后線圈能連
續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)起來，若將左、右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣
漆都刮掉，這樣當(dāng)線圈在題圖所示位置時(shí)，
線圈的上、下邊受水平方向的安培力而轉(zhuǎn)
動(dòng)，由于慣性，轉(zhuǎn)過一周后再次受到同樣的安培力而使其轉(zhuǎn)動(dòng)，選項(xiàng)A正確；
若將左、右轉(zhuǎn)軸上、下兩側(cè)的絕緣漆都刮掉，則當(dāng)線圈在題圖所示位置時(shí)，線圈的上、下邊受水平方向的安培力而轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)過半周后仍受到安培力而使其來回?cái)[動(dòng)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；
若將左轉(zhuǎn)軸上側(cè)的絕緣漆刮掉，右轉(zhuǎn)軸
下側(cè)的絕緣漆刮掉，電路不能接通，選
項(xiàng)C錯(cuò)誤；
若將左轉(zhuǎn)軸上、下兩側(cè)的絕緣漆都刮掉，
右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆刮掉，這樣當(dāng)線圈在題圖所示位置時(shí)，線圈的上、下邊受水平方向的安培力而轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)過半周后電路不導(dǎo)通，由于慣性，線圈回到豎直平面，此時(shí)線圈再次受到同樣的安培力而使其轉(zhuǎn)動(dòng)，選項(xiàng)D正確。
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電磁炮
二
1.電磁炮
也叫作軌道炮，是利用電磁系統(tǒng)中的 力發(fā)射彈丸的一種先進(jìn)的動(dòng)能殺傷性武器。
2.電磁炮的原理
如圖所示是電磁軌道炮發(fā)射的基本原理圖，其中兩條
平行的金屬導(dǎo)軌A和B充當(dāng)傳統(tǒng)火炮的炮管，彈丸放置
在兩導(dǎo)軌間，它與兩導(dǎo)軌間接觸良好且摩擦很小，當(dāng)
兩導(dǎo)軌接入電源時(shí)，強(qiáng)大的電流I從導(dǎo)軌A流入，經(jīng)彈
丸從導(dǎo)軌B流回，兩導(dǎo)軌中的強(qiáng)電流在兩導(dǎo)軌間產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)，彈丸在安培力作用下以很大的加速度做加速運(yùn)動(dòng)，最終高速發(fā)射出去。
安培
3.電磁炮的優(yōu)點(diǎn)
(1)彈丸體積小，重量輕，方便攜帶。
(2)飛行時(shí)的空氣阻力小，發(fā)射穩(wěn)定性好，初速度大，射程 ，射擊精度 。
(3)安全性高。
遠(yuǎn)
高
　(多選)根據(jù)磁場(chǎng)對(duì)電流有安培力作用的原理，人們研制出一種新型的發(fā)射炮彈的裝置——電磁炮，其原理如圖所示：把待發(fā)炮彈(導(dǎo)體)放置在強(qiáng)磁場(chǎng)中的兩平行導(dǎo)軌上，給導(dǎo)軌通以大電流，使炮彈作為一個(gè)通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)作用下沿導(dǎo)軌加速運(yùn)動(dòng)，并以某一速度向右發(fā)射出去，若電流方向如圖所示，則下列說法正確的是
A.磁場(chǎng)方向應(yīng)豎直向上
B.磁場(chǎng)方向應(yīng)豎直向下
C.增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B的值，炮彈受到的安培力變大
D.若同時(shí)將電流方向和磁場(chǎng)方向反向，安培力方向也會(huì)反向
例2
√
√
炮彈所受安培力向右，根據(jù)左手定則可知，磁
場(chǎng)方向應(yīng)豎直向上，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；
根據(jù)F=BIL可知，增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B的值，炮彈
受到的安培力變大，選項(xiàng)C正確；
根據(jù)左手定則，若同時(shí)將電流方向和磁場(chǎng)方向反向，安培力方向不變，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。
　 電磁彈射技術(shù)原理簡(jiǎn)化圖如圖甲，
飛機(jī)鉤在滑桿上，儲(chǔ)能裝置通過導(dǎo)軌
和滑桿放電，產(chǎn)生的強(qiáng)電流恒為4 000 A，
導(dǎo)軌激發(fā)的磁場(chǎng)在兩導(dǎo)軌間近似為勻
強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=10 T，在磁場(chǎng)力和飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)推力作用下，滑桿和飛機(jī)由靜止開始向右加速，在導(dǎo)軌末端飛機(jī)與滑桿脫離。導(dǎo)軌長(zhǎng)120 m、間距為3 m。飛機(jī)質(zhì)量為2.0×104 kg，在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)時(shí)所受阻力恒為飛機(jī)重力的0.1倍，假設(shè)剛開始時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)已達(dá)額定功率，為4×106 W。飛機(jī)在導(dǎo)軌末端所受豎直升力與水平速度的關(guān)系為F=kv(k=4 000 kg/s)。圖乙是在一次彈射過程中，記錄的飛機(jī)在導(dǎo)軌各個(gè)位置上的速度。滑桿的質(zhì)量忽略，g取10 m/s2。
例3
(1)求飛機(jī)在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)到30 m處的加速度大小；
答案　10 m/s2　
飛機(jī)運(yùn)動(dòng)到30 m處水平方向的受力有
發(fā)動(dòng)機(jī)的推力F1=
滑桿受到的安培力F2=BIl，
阻力f=0.1mg，
F1+F2-f=ma，
聯(lián)立解得a=10 m/s2。
(2)如果飛機(jī)在導(dǎo)軌末端剛好達(dá)到起飛條件，求飛機(jī)在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。
答案　3.25 s
飛機(jī)在導(dǎo)軌末端剛好達(dá)到起飛條件，此時(shí)F=kvm=mg，
由功能關(guān)系得Pt+F2x-fx=m，
聯(lián)立解得t=3.25 s。
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磁電式電流表
三
1.磁電式電流表的結(jié)構(gòu)如圖甲所示。
2.輻向磁場(chǎng)：磁場(chǎng)內(nèi)同一圓周上的任何
位置，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小都 ，方
向總是沿 方向，如圖乙所示。
相等
半徑
3.工作原理
(1)在未通入電流時(shí)，線圈靜止在平衡位置，這時(shí)指針應(yīng)停在刻度盤的零刻度線處。(如果有偏差，可以通過機(jī)械調(diào)零螺旋來調(diào)節(jié))
(2)當(dāng)有待測(cè)電流通過線圈時(shí)，磁場(chǎng)就對(duì)線圈產(chǎn)生安培力，使它偏轉(zhuǎn)。線圈偏轉(zhuǎn)時(shí)，游絲發(fā)生形變，產(chǎn)生彈力，阻止線圈繼續(xù)偏轉(zhuǎn)，線圈偏轉(zhuǎn)的角度越大，游絲的形變?cè)絽柡Γ瑥椓驮酱螅?dāng)彈力和安培力的作用使線圈達(dá)到平衡時(shí)，指針?biāo)傅奈恢镁头从吵龃郎y(cè)電流的大小。
線圈中的電流方向改變時(shí)，安培力的方向隨著改變，指針的偏轉(zhuǎn)方向也隨著改變。所以，根據(jù)指針的偏轉(zhuǎn)方向，可以知道被測(cè)電流的方向。
4.優(yōu)缺點(diǎn)
(1)優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高，可以測(cè)出很弱的電流。
(2)缺點(diǎn)：線圈的導(dǎo)線很細(xì)，允許通過的電流很弱(幾十微安到幾毫安)，如果通過的電流超過允許值，則很容易燒壞電流表。
如果要用它測(cè)量較大的電流，需根據(jù)電表改裝方法擴(kuò)大其量程。
　(多選)以下關(guān)于磁電式電流表的說法正確的是
A.線圈平面跟磁感線平行
B.通電線圈中的電流越大，指針偏轉(zhuǎn)角度也越大
C.在線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的范圍內(nèi)，各處的磁場(chǎng)都是勻強(qiáng)磁場(chǎng)
D.在線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的范圍內(nèi)，線圈所受安培力大小與電流有關(guān)，而與所處位
置無關(guān)
例4
√
√
√
磁電式電流表內(nèi)磁場(chǎng)是輻向磁場(chǎng)，不管線圈轉(zhuǎn)到什么位置，它的平面都跟磁感線平行，線圈所在各處磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向不同，所以安培力大小與電流大小有關(guān)而與所處位置無關(guān)，電流越大，安培力越大，指針轉(zhuǎn)過的角度越大，選項(xiàng)A、B、D正確。
　(2023·宿遷市高二期中)磁電式電流表的結(jié)構(gòu)示意圖如圖甲所示，蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場(chǎng)均勻輻向分布。如圖乙所示，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形線圈中通以電流I，線圈中的某一條a導(dǎo)線電流方向垂直紙面向外，b導(dǎo)線電流方向垂直紙面向里，a、b兩條導(dǎo)線所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B。則
A.該磁場(chǎng)是勻強(qiáng)磁場(chǎng)
B.穿過該線圈的磁通量為BL2
C.a導(dǎo)線受到的安培力方向向下
D.b導(dǎo)線受到的安培力大小為BIL
例5
√
勻強(qiáng)磁場(chǎng)應(yīng)該是一系列平行且間距相等的
磁感線，方向相同，A錯(cuò)誤；
線圈平面與磁感線平行，故穿過線圈的磁
通量為零，B錯(cuò)誤；
a導(dǎo)線中電流方向垂直紙面向外，該處磁
場(chǎng)方向向右，根據(jù)左手定則，知安培力方向向上，C錯(cuò)誤；
b導(dǎo)線始終與磁感線垂直，故受到的安培力大小一直為BIL，D正確。
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四
課時(shí)對(duì)點(diǎn)練
考點(diǎn)一　直流電動(dòng)機(jī)
1.如圖所示為直流電動(dòng)機(jī)的示意圖，當(dāng)它接通不計(jì)內(nèi)阻的直流電源后，從上往下看去，線圈沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。則電源的極性為
A.A為正極，B為負(fù)極 B.B為正極，A為負(fù)極
C.沒有要求 D.無法判斷
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
基礎(chǔ)對(duì)點(diǎn)練
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
磁場(chǎng)方向向右，線圈順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，根據(jù)左手定則可知，線圈中電流方向?yàn)橛葾經(jīng)線圈流到B，故A為電源正極，B為負(fù)極，選項(xiàng)A正確。
2.(多選)下列關(guān)于直流電動(dòng)機(jī)的說法正確的是
A.安培力使直流電動(dòng)機(jī)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)
B.直流電動(dòng)機(jī)是一種將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置
C.直流電動(dòng)機(jī)的換向器的作用是不斷改變磁場(chǎng)的方向
D.直流電動(dòng)機(jī)的換向器的作用是不斷改變線圈中電流的方向
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
√
√
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
安培力使直流電動(dòng)機(jī)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)，A正確；
直流電動(dòng)機(jī)通過安培力做功將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，B正確；
直流電動(dòng)機(jī)的換向器使線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)半圈，線圈中電流的方向改變一次，從而實(shí)現(xiàn)線圈的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，C錯(cuò)誤，D正確。
考點(diǎn)二　電磁炮
3.電磁彈射就是采用電磁的能量來推動(dòng)被彈射的物體向外運(yùn)動(dòng)，電磁炮就是利用電磁彈射的原理工作的。電磁炮的原理示意圖如圖所示，則炮彈導(dǎo)體滑塊受到的安培力的方向是
A.豎直向上 B.豎直向下
C.水平向左 D.水平向右
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
√
根據(jù)左手定則可知，炮彈導(dǎo)體滑塊受到的安培力方向水平向左，C正確。
4.(2023·四川廣安二中高二月考)如圖所示，電磁炮是由電源、金屬軌道、炮彈和電磁鐵組成。當(dāng)接通電源后，炮彈中的電流方向?yàn)橛烧龢O導(dǎo)軌流向負(fù)極導(dǎo)軌的方向，磁場(chǎng)對(duì)流過炮彈的電流產(chǎn)生力的作用，使炮彈獲得極大的發(fā)射速度。下列各俯視圖中磁場(chǎng)B方向正確的是
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
根據(jù)左手定則可知A中炮彈所受安培力方向向
左，故A錯(cuò)誤；
根據(jù)左手定則可知B中安培力方向向右，使炮
彈做加速運(yùn)動(dòng)，故B正確；
C、D中電流方向和磁場(chǎng)方向平行，炮彈不受安培力，故C、D錯(cuò)誤。
5.(2023·四川涼山中學(xué)高二期末)福建艦是我國(guó)完全
自主設(shè)計(jì)建造的第一艘彈射型航空母艦，采用平直
通長(zhǎng)飛行甲板，配置電磁彈射和阻攔裝置，滿載排
水量8萬余噸。艦載作戰(zhàn)飛機(jī)沿平直跑道起飛過程分
為兩個(gè)階段：第一階段是電磁彈射，電磁彈射區(qū)的長(zhǎng)度為80 m，彈射原理如圖所示，飛機(jī)鉤在滑桿上，儲(chǔ)能裝置通過導(dǎo)軌和滑桿放電，產(chǎn)生強(qiáng)電流恒為4 000 A，導(dǎo)軌激發(fā)的磁場(chǎng)在兩導(dǎo)軌間近似為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=10 T，在磁場(chǎng)力和飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)推力作用下，滑桿和飛機(jī)從靜止開始向右加速，在導(dǎo)軌末端飛機(jī)與滑桿脫離，導(dǎo)軌間距為3 m；第二階段在
1
2
3
4
5
6
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飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)推力的作用下勻加速直線運(yùn)動(dòng)達(dá)到起飛速度。已知飛機(jī)離艦起飛速度為100 m/s，航空母艦的跑道總長(zhǎng)為180 m，艦載機(jī)總質(zhì)量為3.0×104 kg，起飛過程中發(fā)動(dòng)機(jī)的推力恒定，彈射過程中及飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)推力下的加速過程，艦載機(jī)所受阻力恒為飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)推力的20%，求：
(1)電磁彈射過程電磁推力做的功；
答案　9.6×106 J　
由題意可知，電磁推力大小F1=BIL=10×4 000×3 N=1.2×105 N
電磁推力做的功W1=F1x1=1.2×105×80 J=9.6×106 J
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(2)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)推力的大小；
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答案　9.75×105 N
設(shè)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)推力的大小為F2，對(duì)整個(gè)過程根據(jù)動(dòng)能定理有
W1+F2(x1+x2)-0.2F2(x1+x2)=mv2
解得F2=9.75×105 N
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彈射過程，根據(jù)牛頓第二定律
F1+0.8F2=ma
解得a=30 m/s2。
(3)電磁彈射過程，飛機(jī)獲得的加速度。
答案　30 m/s2
考點(diǎn)三　磁電式電流表
6.(多選)(2024·江蘇省高二月考)實(shí)驗(yàn)室經(jīng)常使用的電流表是磁電式電流表。這種電流表的構(gòu)造如圖甲所示。蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場(chǎng)是均勻輻向分布的。當(dāng)線圈通以如圖乙所示的恒定電流時(shí)(a端電流方向垂直紙面向外，b端電流方向垂直紙面向內(nèi))，下列說法正確的是
A.當(dāng)線圈在如圖乙所示的位置時(shí)，b端受到的安培
力方向向上
B.線圈轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，螺旋彈簧被扭動(dòng)，阻礙線圈轉(zhuǎn)動(dòng)
C.線圈通過的電流越大，指針偏轉(zhuǎn)角度越小
D.若改變電流的方向，則指針的偏轉(zhuǎn)方向也改變
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√
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由左手定則可判定：當(dāng)線圈在題圖乙所示的位
置時(shí)，b端受到的安培力方向向下，故A錯(cuò)誤；
當(dāng)通電后，處于磁場(chǎng)中的線圈受到安培力作用，
使其轉(zhuǎn)動(dòng)，螺旋彈簧被扭動(dòng)，則線圈受到彈簧
的阻力，從而阻礙線圈轉(zhuǎn)動(dòng)，故B正確；
線圈中通過的電流越大，線圈受到的安培力越大，指針偏轉(zhuǎn)的角度越大，故C錯(cuò)誤；
若改變通入線圈的電流方向，安培力的方向隨之改變，指針的偏轉(zhuǎn)方向也隨之改變，故D正確。
7.(2024·福建省聯(lián)考)磁電式電流表的構(gòu)造
如圖甲所示，在蹄形磁鐵的兩極間有一個(gè)
可以繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的線圈，轉(zhuǎn)軸上裝有螺旋彈
簧和指針。蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場(chǎng)均勻
輻向分布，如圖乙所示。當(dāng)電流通過線圈
時(shí)，線圈在安培力的作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，螺旋彈簧被扭動(dòng)，線圈停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)滿足NBIS=kθ，式中N為線圈的匝數(shù)，S為線圈的面積，I為通過線圈的電流，B為磁感應(yīng)強(qiáng)度，θ為線圈(指針)偏轉(zhuǎn)角，k是與螺旋彈簧有關(guān)的常量。不考慮電磁感應(yīng)現(xiàn)象，由題中的信息可知
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A.線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過程中受到的安培力逐漸變大
B.若線圈中通以如圖乙所示的電流時(shí)，線
圈將沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)
C.線圈(指針)偏角θ與通過線圈的電流I成
正比
D.電流表的靈敏度定義為，更換k值更大的螺旋彈簧，可以增大電流表
的靈敏度
√
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磁場(chǎng)均勻輻向分布，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過程中各
個(gè)位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小不變，電流大
小不變，故線圈受到的安培力大小不變，
故A錯(cuò)誤；
若線圈中通以題圖乙所示的電流時(shí)，根據(jù)左手定則，左側(cè)所受安培力向上，右側(cè)所受安培力向下，線圈將沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，故B錯(cuò)誤；
根據(jù)題意線圈停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)滿足NBIS=kθ
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解得θ=I，可知線圈(指針)偏角θ與
通過線圈的電流I成正比，故C正確；
電流表的靈敏度定義為，根據(jù)題意
NBIS=kθ
解得=，可知更換k值更大的螺旋彈簧，電流表的靈敏度減小，
故D錯(cuò)誤。
8.(多選)將一段裸銅導(dǎo)線彎成如圖甲所示形狀的線框，使線框上端的彎折位置與一節(jié)五號(hào)干電池的正極良好接觸，一塊圓柱形強(qiáng)磁鐵(N極在上，S極在下)N極吸附在電池的負(fù)極，線框下面的兩端P、Q與磁鐵表面及電池的負(fù)極均保持良好接觸，放手后線框就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而制成了一個(gè)“簡(jiǎn)易電動(dòng)機(jī)”，如圖乙所示。關(guān)于該“簡(jiǎn)易電動(dòng)機(jī)”，下列說法正確的是
A.線框轉(zhuǎn)動(dòng)是由于受到電場(chǎng)力的作用
B.從上向下看，線框沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)
C.若其他條件不變，僅將磁鐵的磁極調(diào)換，則線框轉(zhuǎn)動(dòng)的方向?qū)⒎聪?br/>D.若其他條件不變，僅將磁鐵的磁極調(diào)換，則線框轉(zhuǎn)動(dòng)的方向?qū)⒉蛔?br/>1
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√
能力綜合練
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線框轉(zhuǎn)動(dòng)是由于受到安培力的作用，選項(xiàng)
A錯(cuò)誤；
在題圖乙所示位置，線框左半部分所受安
培力的合力方向向里，右半部分所受安培力的合力方向向外，從上向下看，線框沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，選項(xiàng)B正確；
將磁鐵的磁極調(diào)換后，磁場(chǎng)方向反向，根據(jù)左手定則，安培力方向也反向，故線框轉(zhuǎn)動(dòng)的方向?qū)⒎聪颍x項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。
9.航空母艦的艦載機(jī)在起飛的過程中，僅靠自身發(fā)動(dòng)機(jī)噴氣不足以在飛行甲板上達(dá)到起飛速度，如果安裝輔助起飛的電磁彈射系統(tǒng)(如圖甲所示)就能達(dá)到起飛速度。電磁彈射系統(tǒng)的一種設(shè)計(jì)可簡(jiǎn)化為乙圖所示，圖中MN、PQ是光滑平行金屬直導(dǎo)軌(電阻忽略不計(jì))，AB是電磁彈射車，回路PBAM中電流恒定，該電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)彈射車施加力的作用，從而帶動(dòng)艦載機(jī)由靜止開始向右加速起飛，不計(jì)空氣阻力，關(guān)于該系統(tǒng)，下列說法正確的是
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A.MN、PQ間的磁場(chǎng)是勻強(qiáng)磁場(chǎng)
B.彈射車的速度與運(yùn)動(dòng)的時(shí)間成正比
C.彈射車所受的安培力與電流的大小成正比
D.回路PBAM中通以大小不變方向周期性變化的電流，彈射車不能正常
加速
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通電直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)為環(huán)
形磁場(chǎng)，離導(dǎo)線越遠(yuǎn)磁場(chǎng)越
弱，故不是勻強(qiáng)磁場(chǎng)，故A
錯(cuò)誤；
沿導(dǎo)軌方向磁場(chǎng)不變，且回路PBAM中電流恒定，導(dǎo)軌間距不變，由F=BIL可知，安培力大小不變，由牛頓第二定律F=ma可知，加速度不變，由v=at，可知彈射車的速度與運(yùn)動(dòng)的時(shí)間成正比，故B正確；
安培力F=BIL，當(dāng)電流增大時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度也增大，故彈射車所受的安培力與電流的大小不是正比關(guān)系，故C錯(cuò)誤；
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根據(jù)右手螺旋定則可知電流方
向沿回路PBAM時(shí)，導(dǎo)軌之間產(chǎn)
生豎直向上的磁場(chǎng)，結(jié)合左手定
則可知電磁彈射車所受安培力方
向向右；當(dāng)電流方向沿回路MABP時(shí)，根據(jù)右手螺旋定則可知導(dǎo)軌之間產(chǎn)生豎直向下的磁場(chǎng)，結(jié)合左手定則可知電磁彈射車所受安培力方向依然向右，故電流的變化不改變電磁彈射車所受安培力的方向，即電磁彈射系統(tǒng)能夠正常工作，故D錯(cuò)誤。
10.(多選)如圖所示，某同學(xué)在玻璃皿中心放一個(gè)圓柱形電極接電源的負(fù)極，沿邊緣放一個(gè)圓環(huán)形電極接電源的正極，做“旋轉(zhuǎn)的液體”實(shí)驗(yàn)，若蹄形磁鐵兩極間正對(duì)部分的磁場(chǎng)可視為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=0.1 T，玻璃皿橫截面的半徑為a=0.05 m，電源的電動(dòng)勢(shì)為E=3 V，內(nèi)阻為r=0.1 Ω，限流電阻R0=4.9 Ω，玻璃皿中兩電極間液體的等效電阻為R=0.9 Ω，閉合開關(guān)后，若液體旋轉(zhuǎn)時(shí)電壓表的示數(shù)為1.5 V，則
A.由上往下看，液體做順時(shí)針旋轉(zhuǎn)
B.液體所受的安培力大小為1.5×10-3 N
C.液體熱功率為0.081 W
D.閉合開關(guān)10 s，液體具有的動(dòng)能是3.69 J
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通過液體的電流由邊緣流向中心，器皿所在處的
磁場(chǎng)方向豎直向上，由左手定則可知，從上向下
看，液體受到的安培力沿逆時(shí)針方向，因此液體
沿逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，故A錯(cuò)誤；
電壓表的示數(shù)為1.5 V，則根據(jù)閉合電路的歐姆定律得E=U+IR0+Ir，
所以電路中的電流為I== A=0.3 A，液體所受的安培力大小
為F=ILB=IaB=0.1×0.3×0.05 N=1.5×10-3 N，故B正確；
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玻璃皿中兩電極間液體的等效電阻為R=0.9 Ω，
則液體熱功率為P熱=I2R=0.32×0.9 W=0.081 W，
故C正確；
10 s末液體的動(dòng)能等于安培力對(duì)液體做的功，通過液體的電流的功率P=UI=1.5×0.3 W=0.45 W，所以閉合開關(guān)10 s，液體具有的動(dòng)能是Ek=W-W熱=(P-P熱)t =(0.45-0.081)×10 J=3.69 J，故D正確。
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