資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
期末押題預測 安倍力的應用
一．選擇題（共5小題）
1．（2024秋 龍華區期末）法拉第電動機原理如圖，圓形水銀槽正下方豎直固定一強條形磁鐵，金屬桿斜插在水銀中，桿的上端與固定在水銀槽圓心正上方的鉸鏈相連。連接如圖的電源后，從上往下看，金屬桿逆時針轉動，下列說法正確的是（　　）
A．條形磁鐵的上端為N極
B．金屬桿上端改接電源正極，不會改變轉動方向
C．改變電源電動勢的大小，不會影響金屬桿轉動的快慢
D．此過程電能轉化為機械能的效率為100%
2．（2024秋 溫州期末）圖甲為磁電式電流表的結構圖，極靴和鐵質圓柱間的磁場分布如圖乙所示，磁感應強度大小只與到轉軸的距離有關。測量某恒定電流時，線圈a、b兩邊的電流方向如圖乙所示，則下列說法正確的是（　　）
A．線圈將逆時針轉動
B．線圈轉動過程中，a邊所受安培力方向不變
C．線圈轉動過程中，a邊所受安培力大小不變
D．線圈轉動過程中，a邊與b邊所受安培力方向始終相同
3．（2024秋 東城區期末）如圖甲所示是磁電式電流表的結構示意圖，蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場是均勻輻向分布的，線圈中a、b兩條導線長均為L，分別通以圖乙所示方向的電流I，兩條導線處的磁感應強度大小均為B，則（　　）
A．該磁場是勻強磁場
B．在輻向磁場中磁感線總是與線圈平面垂直
C．線圈將逆時針方向轉動
D．a、b導線各自受到的安培力大小總為ILB
4．（2023秋 鄂爾多斯期末）如圖所示，某單量程磁電式電表的基本組成部分是磁鐵（極靴）、線圈、鐵芯等，下列關于該磁電式電表的說法中正確的是（　　）
A．磁鐵極靴與鐵芯間的磁場是勻強磁場
B．電表中通的電流越大，指針偏轉角度越大
C．電表里面的鐵芯是為了減小線圈與磁場間的作用
D．改變電流方向，指針偏轉方向不變
5．（2023秋 普寧市期末）電磁軌道炮發射的基本原理圖如圖所示，兩條平行的金屬導軌充當傳統火炮的炮管，彈丸放置在兩導軌之間，并與導軌保持良好接觸，當電磁炮中通過如圖虛線所示的強電流時，軌道電流在彈丸處形成垂直于軌道平面的磁場，彈丸獲得很大的加速度，最終高速發射出去，下列說法正確的是（　　）
A．電磁炮的本質是一種大功率的發電機
B．若通入與圖示方向相反的電流，彈丸不能發射出去
C．其他條件不變的情況下，彈丸的質量越小，發射速度越大
D．兩導軌中的強電流（如圖示）在導軌之間產生的磁場，方向豎直向下
二．多選題（共4小題）
（多選）6．（2024秋 吉林期末）實驗室經常使用的電流表是磁電式儀表，其原理示意圖如圖所示，兩磁極裝有極靴，極靴中間還有一個用軟鐵制成的圓柱形鐵芯，兩者之間有可轉動的線圈。極靴與圓柱形鐵芯間的磁感線（部分）己畫出，a、b、c和d為磁場中的四個點，左、右兩側通電導線中的電流方向已標出，下列說法正確的是（　　）
A．極靴與圓柱形鐵芯間的磁場是勻強磁場
B．c、d兩點的磁感應強度方向相同
C．圖示左側通電導線受到的安培力向上
D．因為磁感線是閉合的，所以有大量磁感線通過圓柱形鐵芯
（多選）7．（2023秋 十堰期末）電磁軌道炮彈體發射的工作原理如圖所示，待發射彈體可在兩平行軌道之間自由移動，并與軌道保持良好接觸，恒定電流從一條軌道流入，通過導電彈體后從另一條軌道流回，軌道電流在彈體處可形成垂直于軌道面的磁場（可視為勻強磁場），磁感應強度的大小與I成正比，靜止的通電彈體在軌道上受到安培力的作用而高速射出。現欲使彈體的出射速度增加至原來的2倍，理論上可采用的辦法是（　　）
A．將彈體質量減至原來的一半，有效軌道長度變為原來的2倍，其他量不變
B．只將電流增加至原來的2倍
C．只將彈體質量減至原來的一半
D．只將軌道長度變為原來的2倍
（多選）8．（2023秋 鹽田區校級期末）如圖甲所示是電磁炮發射過程的情境圖，在發射過程中，可以簡化為炮彈始終處于磁感應強度為B的豎直方向勻強磁場中。不計一切阻力、不考慮炮彈切割磁感線產生的感應電動勢。下列說法中正確的有（　　）
A．勻強磁場方向為豎直向下
B．發射過程中安培力對炮彈做負功
C．若只增大電流，炮彈飛出速度將增大
D．若調換電源正負極并同時將磁場方向變為反向，則炮彈所受磁場力方向也會反向
（多選）9．（2024 荔灣區校級三模）“電磁炮”是利用電磁力對彈體加速的新型武器，具有速度快效率高等優點。如圖是“電磁炮”的原理結構示意圖。光滑水平導軌電阻不計，寬為L．在導軌間有豎直向上的勻強磁場，磁感應強度大小為B．“電磁炮”彈體總質量為m，其中彈體在軌道間的電阻為R．可控電源的內阻為r，電源的電壓能自行調節，以保證“電磁炮”勻加速發射。在某次試驗發射時，電源為加速彈體提供的電流是I，不計空氣阻力。則（　　）
A．彈體所受安培力大小為BIL
B．彈體從靜止加速到v，軌道長度至少為
C．彈體從靜止加速到v的過程中電源提供的總能量為
D．可控電源的電壓應隨時間均勻增加，才能保證“電磁炮”勻加速發射
三．填空題（共3小題）
10．（2024秋 松江區校級月考）如圖所示是一種磁電式儀表的原理圖。P是帶指針繞在鐵芯上可轉動的線圈，線圈置于磁場中，A、B為兩個接線柱。線圈所在的是磁場是 　 　（選填“勻強磁場”或“非勻強磁場”）；如指針向右偏轉，電流從哪個接線柱流入電表？　 　。（選填“A”或“B”）
11．（2024 松江區校級三模）圖是磁電式電表內部結構示意圖，該電表利用的物理原理是 　 　，寫出一條能提高該電表的靈敏度措施是：　 　。
12．（2023秋 黃浦區校級月考）某同學搬運如圖所示的磁電式電流表時，發現表針晃動劇烈。按照老師建議，該同學在兩接線柱間接一根導線后再次搬運，發現表針晃動明顯減弱。接上導線后，表內線圈 　 　（選填“受到”或“不受”）安培力的作用；未接導線時，表內線圈 　 　（選填“產生”或“不產生”）感應電動勢。
四．解答題（共3小題）
13．（2024秋 河東區期末）甲圖所示電磁炮是一種先進的武器，乙圖為某同學模擬電磁炮的原理圖。為了研究方便，將炮彈視為一個與導軌間距等長的導體棒，其質量m＝0.1kg、電阻R＝1Ω，固定在電阻不計、間距L＝0.5m的兩根平行傾斜導軌上。已知導軌平面與水平地面的夾角θ＝37°，導軌下端電源電動勢E＝18V、內阻r＝1Ω，整個裝置處于磁感應強度大小為B＝0.2T、方向垂直于導軌平面向下的勻強磁場中。將導體棒由靜止釋放，它最終從導軌上端發射出去。若導體棒的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，導體棒與導軌間的動摩擦因數μ＝0.25，重力加速度大小g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，求：
（1）導體棒釋放時所受安培力F的大小和方向；
（2）導體棒釋放時加速度a的大小和方向。
14．（2023秋 安徽期末）某公園的游樂場中引進了電磁彈射兒童車項目，其裝置簡化示意圖如圖所示。AA′BB′與CC′EE′是兩個寬度均為L＝1.0m的水平平行金屬軌道，兩部分導軌之間用絕緣材料連接，AA′BB′軌道間存在著方向豎直向下的勻強磁場，磁感應強度大小為B1，且其大小可調。CC′EE′軌道的DD′EE′部分存在磁感應強度大小B2＝5T、方向豎直向下的勻強磁場。在AA′BB′金屬軌道的左側接有電容大小C＝8.0F的電容器，在CC′EE′金屬軌道的右側接有R＝0.6Ω的定值電阻。一個用木制橫梁連接的兩金屬棒ab、cd固定在兒童車的底部，并將其放在如圖示位置。用電動勢E＝15V的電源（圖中未畫出）為電容器充電完畢后斷開電源，電容器的帶電情況如圖所示，然后閉合開關S，兒童車開始從AA′位置向右加速彈射。已知乘坐一名幼兒時，幼兒和兒童車的總質量；m＝50.0kg，兩金屬棒ab、cd及木制橫梁的長度均為L＝1.0mm，兩金屬棒的電阻均為r＝0.3Ω，CC′DD′部分的金屬軌道長度（d1＞L，整個軌道之間各處均光滑且平滑連接，AA′BB′金屬軌道足夠長，重力加速度g取10m/s2，不計空氣阻力。求：
（1）電容器充電完畢后所帶的電荷量Q；
（2）要使兒童車在AA′BB′軌道上能獲得最大的速度，B1應設置為多大？最大速度為多少？
（3）兒童車在AA′BB′軌道上獲得最大速度后，離開B1磁場區域，要使金屬棒cd恰好停在EE′處，DD′EE′部分金屬軌道長度d2為多長。
15．（2023秋 通州區期末）“電磁炮”是現代軍事研究中的一項尖端科技研究課題。其工作原理是將炮架放入強磁場中，并給炮架通入高強度電流，炮架相當于放入磁場的通電直導線，在安培力的作用下加速運動，在較短的軌道上短時間內獲得一個非常大的速度射出。如圖所示，已知加速軌道長度為L，軌道間距為d，炮架及炮彈的質量為m，足夠大勻強磁場垂直于軌道所在平面，磁感應強度大小為B。炮架與水平軌道垂直。當給炮架通以大小恒為I的電流后，炮架與炮彈一起向右加速運動，不計一切阻力。求：
（1）通電時，炮架受到的安培力F的大小；
（2）離開軌道時，炮彈的速度v的大小；
（3）采取哪些措施能提高炮彈的發射速度。（至少提三條）
期末押題預測 安倍力的應用
參考答案與試題解析
一．選擇題（共5小題）
1．（2024秋 龍華區期末）法拉第電動機原理如圖，圓形水銀槽正下方豎直固定一強條形磁鐵，金屬桿斜插在水銀中，桿的上端與固定在水銀槽圓心正上方的鉸鏈相連。連接如圖的電源后，從上往下看，金屬桿逆時針轉動，下列說法正確的是（　　）
A．條形磁鐵的上端為N極
B．金屬桿上端改接電源正極，不會改變轉動方向
C．改變電源電動勢的大小，不會影響金屬桿轉動的快慢
D．此過程電能轉化為機械能的效率為100%
【考點】直流電動機．
【專題】定性思想；推理法；磁場 磁場對電流的作用；理解能力．
【答案】A
【分析】根據金屬桿中產生的電流方向和金屬桿運動的方向判斷磁場方向；
轉動方向與受力方向有關，改變電流方向會改變受力方向；
改變電動勢的大小會改變電路中電流大小，安培力會發生變化，故速度會變化；
電能轉化成機械能的效率永遠不會達到100%。
【解答】解：A、由題意可知，金屬桿中電流方向由下至上，根據左手定則，金屬桿逆時針轉動，磁鐵的上端應該是N極，故A正確；
B、根據左手定則，安培力的方向將與之前相反，即從逆時針變為順時針。因此，金屬桿的轉動方向將改變，故B錯誤；
C、安培力的大小與電流的大小成正比，因此，改變電源電動勢的大小會直接影響金屬桿轉動的快慢，故C錯誤；
D、在實際應用中，電能轉化為機械能的過程中，由于存在各種能量損失（如電阻發熱、摩擦等），轉化效率不可能達到100%，故D錯誤。
故選：A。
【點評】本題的關鍵在于理解法拉第電動機的工作原理，即電磁感應和安培力的應用。通過分析金屬桿的轉動方向，可以判斷磁鐵的極性和電源的極性。同時，理解電源電動勢的大小對金屬桿轉動快慢的影響，以及電能轉化為機械能的效率問題，也是解答本題的關鍵。
2．（2024秋 溫州期末）圖甲為磁電式電流表的結構圖，極靴和鐵質圓柱間的磁場分布如圖乙所示，磁感應強度大小只與到轉軸的距離有關。測量某恒定電流時，線圈a、b兩邊的電流方向如圖乙所示，則下列說法正確的是（　　）
A．線圈將逆時針轉動
B．線圈轉動過程中，a邊所受安培力方向不變
C．線圈轉動過程中，a邊所受安培力大小不變
D．線圈轉動過程中，a邊與b邊所受安培力方向始終相同
【考點】磁電式電流表；左手定則判斷安培力的方向．
【專題】定性思想；推理法；磁場 磁場對電流的作用；推理論證能力．
【答案】C
【分析】由安培力的公式F＝BIl可判斷安培力大小；根據磁電式電流表的構造，結合左手定則進行分析。
【解答】解：A.根據左手定則可知線圈將順時針轉動，故A錯誤；
B.根據左手定則可知，線圈轉動過程中，a邊所受安培力方向改變，故B錯誤；
C.線圈轉動過程中，磁感應強度大小不變，電流大小不變，根據F＝BIl可判斷a邊所受安培力大小不變，故C正確；
D.根據左手定則可知，線圈轉動過程中，a邊與b邊所受安培力方向始終相反，故D錯誤。
故選：C。
【點評】在學過的測量工具或設備中，每個工具或設備都有自己的制成原理；對不同測量工具的制成原理，是一個熱點題型，需要重點掌握。
3．（2024秋 東城區期末）如圖甲所示是磁電式電流表的結構示意圖，蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場是均勻輻向分布的，線圈中a、b兩條導線長均為L，分別通以圖乙所示方向的電流I，兩條導線處的磁感應強度大小均為B，則（　　）
A．該磁場是勻強磁場
B．在輻向磁場中磁感線總是與線圈平面垂直
C．線圈將逆時針方向轉動
D．a、b導線各自受到的安培力大小總為ILB
【考點】磁電式電流表；左手定則判斷安培力的方向．
【專題】定量思想；推理法；磁場 磁場對電流的作用；推理論證能力．
【答案】D
【分析】由圖中磁感線的分布確定該磁場是否為勻強磁場，再由左手定則判斷出安培力的方向，最后再計算安培力的大小。
【解答】解：A、圖中磁場為輻狀磁場，該磁場不是勻強磁場，勻強磁場的磁感線是平行等間距的直線，磁感應強度大小和方向相同，故A錯誤；
B、由圖可知，線圈與磁感線一直平行，故B錯誤；
C、根據左手定則可知，a端受力向上，b受受力向下，故線圈將順時針轉動，故C錯誤；
D、a、b導線始終與磁感線垂直，故受到的安培力大小總為BIL，故D正確。
故選：D。
【點評】本題主要考查了磁電式電表的原理，當表通電之后，由于線圈中的兩根導線置于磁場之中，兩者均受到安培力的作用，從而帶動指針的轉動。
4．（2023秋 鄂爾多斯期末）如圖所示，某單量程磁電式電表的基本組成部分是磁鐵（極靴）、線圈、鐵芯等，下列關于該磁電式電表的說法中正確的是（　　）
A．磁鐵極靴與鐵芯間的磁場是勻強磁場
B．電表中通的電流越大，指針偏轉角度越大
C．電表里面的鐵芯是為了減小線圈與磁場間的作用
D．改變電流方向，指針偏轉方向不變
【考點】磁電式電流表．
【專題】定性思想；推理法；磁場 磁場對電流的作用；推理論證能力．
【答案】B
【分析】根據勻強磁場的定義進行分析判斷；電表里面的鐵芯是為增大線圈與磁場間的作用；電表中通的電流越大，指針偏轉角度越大；改變電流方向，根據左手定則判定指針的偏轉方向。
【解答】解：A．電表內的磁場是均勻輻向分布磁場，不是勻強磁場，故A錯誤；
B．電表中通的電流越大，指針偏轉角度越大，因為線圈所受安培力的大小隨電流增大而增大，故B正確；
C．鐵芯被磁化變成了磁鐵，它的磁場和線圈的磁場同向、相互疊加加強，增大線圈與磁場間的作用，故C錯誤；
D．改變電流方向，線圈所受安培力的方向發生變化，指針偏轉方向發生改變，故D錯誤。
故選：B。
【點評】本題考查電磁式儀表的原理，要注意在學過的測量工具或設備中，每個工具或設備都有自己的制成原理；對不同測量工具的制成原理要注意體會。
5．（2023秋 普寧市期末）電磁軌道炮發射的基本原理圖如圖所示，兩條平行的金屬導軌充當傳統火炮的炮管，彈丸放置在兩導軌之間，并與導軌保持良好接觸，當電磁炮中通過如圖虛線所示的強電流時，軌道電流在彈丸處形成垂直于軌道平面的磁場，彈丸獲得很大的加速度，最終高速發射出去，下列說法正確的是（　　）
A．電磁炮的本質是一種大功率的發電機
B．若通入與圖示方向相反的電流，彈丸不能發射出去
C．其他條件不變的情況下，彈丸的質量越小，發射速度越大
D．兩導軌中的強電流（如圖示）在導軌之間產生的磁場，方向豎直向下
【考點】電磁炮．
【專題】信息給予題；定性思想；推理法；電磁感應中的力學問題；理解能力．
【答案】C
【分析】AD.根據安培定則分析作答；
B.入與圖示方向相反的電流，磁場方向相應的發生變化，彈丸所受的安培力方向不變，據此分析作答；
C.根據牛頓第二定律和運動學公式分析作答。
【解答】解：A．電磁炮的本質是電磁發射技術，是大功率的電動機，故A錯誤；
B．若通入與圖示方向相反的電流，磁場方向相應的發生變化，彈丸所受的安培力方向不變，因此改變電流方向彈丸也能發射出去，故B錯誤；
C．根據牛頓第二定律F安＝ma
加速度
根據運動學公式
因此在其他條件不變的情況下，彈丸的質量越小，發射速度越大，故C正確；
D．兩導軌中的通過如圖所示的強電流，根據安培定則可知，在導軌之間產生的磁場方向豎直向上，故D錯誤。
故選：C。
【點評】本題考查了磁場對電流的作用，知道電磁炮的工作原理，掌握安培定則的運用。
二．多選題（共4小題）
（多選）6．（2024秋 吉林期末）實驗室經常使用的電流表是磁電式儀表，其原理示意圖如圖所示，兩磁極裝有極靴，極靴中間還有一個用軟鐵制成的圓柱形鐵芯，兩者之間有可轉動的線圈。極靴與圓柱形鐵芯間的磁感線（部分）己畫出，a、b、c和d為磁場中的四個點，左、右兩側通電導線中的電流方向已標出，下列說法正確的是（　　）
A．極靴與圓柱形鐵芯間的磁場是勻強磁場
B．c、d兩點的磁感應強度方向相同
C．圖示左側通電導線受到的安培力向上
D．因為磁感線是閉合的，所以有大量磁感線通過圓柱形鐵芯
【考點】磁電式電流表；左手定則判斷安培力的方向．
【專題】定性思想；推理法；磁場 磁場對電流的作用；推理論證能力．
【答案】BD
【分析】根據左手定則判斷安培力方向；磁感線是閉合的曲線，磁感線越密集，磁感應強度越大，且磁感應強度具有方向。
【解答】解：A．極靴與圓柱間的磁場大小、方向并非總是相同，勻強磁場的磁感線是一條條距離相等的平行直線，所以該磁場不是勻強磁場，故A錯誤；
B．由圖可得c、d兩點的磁感應強度方向相同，故B正確；
C．根據左手定則可知，圖示左側通電導線受到的安培力向下，故C錯誤；
D．因為磁感線是閉合的，所以有大量磁感線通過圓柱形鐵芯，故D正確。
故選：BD。
【點評】本題考查的是磁電式電表原理，題型較簡單。
（多選）7．（2023秋 十堰期末）電磁軌道炮彈體發射的工作原理如圖所示，待發射彈體可在兩平行軌道之間自由移動，并與軌道保持良好接觸，恒定電流從一條軌道流入，通過導電彈體后從另一條軌道流回，軌道電流在彈體處可形成垂直于軌道面的磁場（可視為勻強磁場），磁感應強度的大小與I成正比，靜止的通電彈體在軌道上受到安培力的作用而高速射出。現欲使彈體的出射速度增加至原來的2倍，理論上可采用的辦法是（　　）
A．將彈體質量減至原來的一半，有效軌道長度變為原來的2倍，其他量不變
B．只將電流增加至原來的2倍
C．只將彈體質量減至原來的一半
D．只將軌道長度變為原來的2倍
【考點】電磁炮；動能定理的簡單應用．
【專題】定量思想；比例法；磁場 磁場對電流的作用；推理論證能力．
【答案】AB
【分析】對彈體應用動能定理，可得到其出射速度表達式，根據表達式，即可知分析使其速度變為原來2倍的條件。
【解答】解：若軌道間距為d，有效長度為L，彈體的質量為m，出射速度為v，則對彈體應用動能定理，可得到其出射速度為；
而磁感應強度B與I成正比，故其出射速度可表示為：；
若質量m變為原來的一半，有效長度L變為原來的2倍，其他量不變，則速度變為原來2倍；
只將電流增加至原來的2倍，則速度變為原來2倍；
只將彈體質量減至原來的一半，則速度變為原來的倍；
只將軌道長度變為原來的2倍，則速度變為原來的倍，故AB正確，CD錯誤。
故選：AB。
【點評】本題考查電磁炮分析，關鍵是根據磁感應強度與電流的關系，得到速度表達式，再結合數學知識分析。
（多選）8．（2023秋 鹽田區校級期末）如圖甲所示是電磁炮發射過程的情境圖，在發射過程中，可以簡化為炮彈始終處于磁感應強度為B的豎直方向勻強磁場中。不計一切阻力、不考慮炮彈切割磁感線產生的感應電動勢。下列說法中正確的有（　　）
A．勻強磁場方向為豎直向下
B．發射過程中安培力對炮彈做負功
C．若只增大電流，炮彈飛出速度將增大
D．若調換電源正負極并同時將磁場方向變為反向，則炮彈所受磁場力方向也會反向
【考點】電磁炮；左手定則判斷安培力的方向；安培力的計算公式及簡單應用．
【專題】定性思想；推理法；電磁感應中的力學問題；理解能力．
【答案】AC
【分析】本題考查電磁炮發射過程中的物理原理，主要涉及安培力的方向、做功情況以及磁場力與電流方向的關系。
根據題目描述，電磁炮發射過程中，炮彈在豎直方向的勻強磁場中運動，不考慮阻力和感應電動勢的影響。
需要根據左手定則判斷磁場方向，分析安培力對炮彈的作用，以及電流和磁場方向變化對炮彈運動的影響
【解答】解：A、根據左手定則可知，勻強磁場方向為豎直向下，故A正確；
B、發射過程中安培力對炮彈做正功，使炮彈動能增加，故B錯誤；
C、若只增大電流，則根據F＝BIL
可知，安培力變大，則安培力做功變大，加速度變大，則炮彈飛出速度將增大，故C正確；
D、若調換電源正負極并同時將磁場方向變為反向，根據左手定則可判斷，炮彈所受磁場力方向不變，故D錯誤。
故選：AC。
【點評】本題關鍵在于理解電磁炮發射過程中安培力的作用原理，以及如何利用左手定則判斷安培力的方向。同時，需要明確電流、磁場方向變化對安培力方向的影響，以及安培力做功與炮彈動能變化的關系。正確理解這些原理，是解答此類問題的關鍵。
（多選）9．（2024 荔灣區校級三模）“電磁炮”是利用電磁力對彈體加速的新型武器，具有速度快效率高等優點。如圖是“電磁炮”的原理結構示意圖。光滑水平導軌電阻不計，寬為L．在導軌間有豎直向上的勻強磁場，磁感應強度大小為B．“電磁炮”彈體總質量為m，其中彈體在軌道間的電阻為R．可控電源的內阻為r，電源的電壓能自行調節，以保證“電磁炮”勻加速發射。在某次試驗發射時，電源為加速彈體提供的電流是I，不計空氣阻力。則（　　）
A．彈體所受安培力大小為BIL
B．彈體從靜止加速到v，軌道長度至少為
C．彈體從靜止加速到v的過程中電源提供的總能量為
D．可控電源的電壓應隨時間均勻增加，才能保證“電磁炮”勻加速發射
【考點】電磁炮；牛頓第二定律的簡單應用；常見力做功與相應的能量轉化．
【專題】定量思想；推理法；磁場 磁場對電流的作用．
【答案】ACD
【分析】A、彈體所受安培力根據安培力公式可求得；
B、當導軌上通入電流后，炮彈在安培力的作用下，做初速度為零勻加速直線運動，由動能定理或根據牛頓第二定律求出加速度然后利用運動學公式求出軌道長度；
C、消耗的總能量轉化為彈體的動能和熱量；分別求出動能和焦耳熱即可；
D、由于彈體的速度增大，彈體切割磁感線產生感應電動勢，電源的電壓應增大，抵消產生的感應電動勢，以保證電源為加速彈體提供恒定的電流，使電磁炮勻加速發射。
【解答】解：A、在導軌通有電流I時，炮彈作為導體受到磁場施加的安培力為：F＝ILB，故A正確；
B、由動能定理：Fx，解得：x，故B錯誤；
C、由F＝ma，v＝at，發射過程產生的熱量：Q＝I2（R+r）t，彈體的動能：EK，電源提供的總能量為E＝Ek+Q，
聯立解得：E，故C正確；
D、由于彈體的速度增大，彈體切割磁感線產生感應電動勢，電源的電壓應增大，抵消產生的感應電動勢，以保證電源為加速彈體提供恒定的電流，使電磁炮勻加速發射，故D正確。
故選：ACD。
【點評】本題實質上就是借助安培力問題考查了力與運動，因此解決這類題目的基本思路是對研究對象正確進行受力分析，弄清功能轉化關系，然后依據相應規律求解。
三．填空題（共3小題）
10．（2024秋 松江區校級月考）如圖所示是一種磁電式儀表的原理圖。P是帶指針繞在鐵芯上可轉動的線圈，線圈置于磁場中，A、B為兩個接線柱。線圈所在的是磁場是 　非勻強磁場　（選填“勻強磁場”或“非勻強磁場”）；如指針向右偏轉，電流從哪個接線柱流入電表？　A　。（選填“A”或“B”）
【考點】磁電式電流表．
【專題】定性思想；歸納法；磁場 磁場對電流的作用；理解能力．
【答案】非勻強磁場，A。
【分析】根據磁場的特點分析；根據右手螺旋定則分析。
【解答】解：線圈所在位置是帶有極靴的磁鐵的磁場之中，是輻射性磁場，在線圈所在位置處磁感應強度大小都是相等的，但方向不通，但磁場方向總是和線圈平面垂直，這樣保證線圈在轉動過程中所受安培力大小不變；若指針向右偏轉，則線圈的下端為N極，根據右手螺旋定則可知電流是從A接線柱流入電流表的。
故答案為：非勻強磁場，A。
【點評】本題考查了對磁電式電流表的認識以及右手螺旋定則的應用，基礎題。
11．（2024 松江區校級三模）圖是磁電式電表內部結構示意圖，該電表利用的物理原理是 　通電線圈因受安培力而轉動　，寫出一條能提高該電表的靈敏度措施是：　增加線圈的匝數　。
【考點】磁電式電流表．
【專題】定性思想；推理法；電磁感應中的力學問題；推理論證能力．
【答案】通電線圈因受安培力而轉動；增加線圈的匝數。
【分析】通電線圈在磁場中受到安培力的作用，因而發生轉動，改變線圈受力即可改變電表的靈敏度。
【解答】解：當有電流流過線圈時，在磁場的作用下線圈受到安培力，因而發生轉動，如果增加線圈的匝數，那么在流過相同電流的情況下線圈的受力會變大，轉動更明顯，因此靈敏度更高。
故答案為：通電線圈因受安培力而轉動；增加線圈的匝數。
【點評】本題需要對線圈在磁場中的受力進行分析。
12．（2023秋 黃浦區校級月考）某同學搬運如圖所示的磁電式電流表時，發現表針晃動劇烈。按照老師建議，該同學在兩接線柱間接一根導線后再次搬運，發現表針晃動明顯減弱。接上導線后，表內線圈 　受到　（選填“受到”或“不受”）安培力的作用；未接導線時，表內線圈 　產生　（選填“產生”或“不產生”）感應電動勢。
【考點】磁電式電流表．
【專題】定性思想；推理法；電磁感應與電路結合；理解能力．
【答案】受到；產生。
【分析】根據電磁阻尼進行分析；未接導線時，表針晃動過程中會產生感應電動勢。
【解答】解：接上導線后，表內線圈在晃動過程中產生感應電流，使得線圈受到安培力產生阻尼作用，而使表針晃動減弱；未接導線時，表針晃動過程中表內線圈切割磁感線，會產生感應電動勢。
故答案為：受到；產生。
【點評】本題主要是考查法拉第電磁感應定律，解答本題的關鍵是知道線圈在磁場中轉動過程中會產生感應電動勢，知道電磁阻尼的應用。
四．解答題（共3小題）
13．（2024秋 河東區期末）甲圖所示電磁炮是一種先進的武器，乙圖為某同學模擬電磁炮的原理圖。為了研究方便，將炮彈視為一個與導軌間距等長的導體棒，其質量m＝0.1kg、電阻R＝1Ω，固定在電阻不計、間距L＝0.5m的兩根平行傾斜導軌上。已知導軌平面與水平地面的夾角θ＝37°，導軌下端電源電動勢E＝18V、內阻r＝1Ω，整個裝置處于磁感應強度大小為B＝0.2T、方向垂直于導軌平面向下的勻強磁場中。將導體棒由靜止釋放，它最終從導軌上端發射出去。若導體棒的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，導體棒與導軌間的動摩擦因數μ＝0.25，重力加速度大小g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，求：
（1）導體棒釋放時所受安培力F的大小和方向；
（2）導體棒釋放時加速度a的大小和方向。
【考點】電磁炮；閉合電路歐姆定律的內容和表達式；安培力作用下的運動學問題（力與運動的關系）．
【專題】定量思想；推理法；磁場 磁場對電流的作用；推理論證能力．
【答案】（1）導體棒釋放時所受安培力F的大小為0.9N，方向沿斜面向上；
（2）導體棒釋放時加速度a的大小為1m/s2，方向沿斜面向上。
【分析】（1）根據閉合電路歐姆定律得出電流的大小，結合安培力的計算公式得出安培力的大小，結合左手定則分析出安培力的方向；
（2）分析導體棒釋放時的受力，由牛頓第二定律得出導體棒的加速度。
【解答】解：（1）導體棒剛放在導軌上時，根據閉合電路歐姆定律有：I
解得：I＝9A
導體棒剛放在導軌上時所受安培力的大小：F＝ BIL
解得：F＝0.9N
根據左手定則可知，導體棒所受安培力方向沿斜面向上。
（2）導體棒剛放在導軌上時，對導體棒進行受力分析，根據牛頓第二定律有：F﹣mgsinθ﹣f ＝ma，
其中f＝μN＝μmgcosθ
解得：a＝1m/s2，方向沿斜面向上。
答：（1）導體棒釋放時所受安培力F的大小為0.9N，方向沿斜面向上；
（2）導體棒釋放時加速度a的大小為1m/s2，方向沿斜面向上。
【點評】本題主要考查了安培力作用下物體的運動，熟悉歐姆定律和安培力的計算公式，同時結合牛頓第二定律即可完成分析。
14．（2023秋 安徽期末）某公園的游樂場中引進了電磁彈射兒童車項目，其裝置簡化示意圖如圖所示。AA′BB′與CC′EE′是兩個寬度均為L＝1.0m的水平平行金屬軌道，兩部分導軌之間用絕緣材料連接，AA′BB′軌道間存在著方向豎直向下的勻強磁場，磁感應強度大小為B1，且其大小可調。CC′EE′軌道的DD′EE′部分存在磁感應強度大小B2＝5T、方向豎直向下的勻強磁場。在AA′BB′金屬軌道的左側接有電容大小C＝8.0F的電容器，在CC′EE′金屬軌道的右側接有R＝0.6Ω的定值電阻。一個用木制橫梁連接的兩金屬棒ab、cd固定在兒童車的底部，并將其放在如圖示位置。用電動勢E＝15V的電源（圖中未畫出）為電容器充電完畢后斷開電源，電容器的帶電情況如圖所示，然后閉合開關S，兒童車開始從AA′位置向右加速彈射。已知乘坐一名幼兒時，幼兒和兒童車的總質量；m＝50.0kg，兩金屬棒ab、cd及木制橫梁的長度均為L＝1.0mm，兩金屬棒的電阻均為r＝0.3Ω，CC′DD′部分的金屬軌道長度（d1＞L，整個軌道之間各處均光滑且平滑連接，AA′BB′金屬軌道足夠長，重力加速度g取10m/s2，不計空氣阻力。求：
（1）電容器充電完畢后所帶的電荷量Q；
（2）要使兒童車在AA′BB′軌道上能獲得最大的速度，B1應設置為多大？最大速度為多少？
（3）兒童車在AA′BB′軌道上獲得最大速度后，離開B1磁場區域，要使金屬棒cd恰好停在EE′處，DD′EE′部分金屬軌道長度d2為多長。
【考點】電磁炮；動量定理的內容和應用；平行板電容器的相關參數與計算．
【專題】定量思想；推理法；動量定理應用專題；電磁感應中的力學問題；推理論證能力．
【答案】（1）電容器充電完畢后所帶的電荷量Q為120C；
（2）要使兒童車在AA′BB′軌道上能獲得最大的速度，B1應設置為2.5T，最大速度為3m/s；
（3）兒童車在AA′BB′軌道上獲得最大速度后，離開B1磁場區域，要使金屬棒cd恰好停在EE′處，DD′EE′部分金屬軌道長度d2為4m。
【分析】（1）根據Q＝CU計算；
（2）根據動量定理寫出速度的表達式，進而根據數學關系得到磁感應強度大小和速度大小；
（3）金屬棒cd進入DD'右側磁場后，同時切割磁感線相當于電源，金屬棒ab與電阻R并聯，對兒童車根據動量定理寫出對應的方程；金屬棒ab進入右側磁場后，再運動d2﹣L后兒童車停下，金屬棒ab、cd并聯同時切割磁感線相當于電源，再與電阻R串聯，再次對兒童車根據動量定理寫出對應的方程計算。
【解答】解：（1）由題知，用電動勢E＝15V的電源（圖中未畫出）為電容器充電，則有
Q＝CU
解得Q＝120C
（2）閉合開關S后，兒童車先做加速度變小的加速運動，達到最大速度后做勻速直線運動，設此時的速度為v1，電容器電壓為U，金屬棒ab、cd并聯，可看作一根金屬棒，受到安培力的沖量作用，規定向右的方向為正方向，對兒童車由動量定理得
其中q1＝C（E﹣U1）
U1＝B1Lv1
聯立解得
當，即B1＝2.5T時，兒童車在AA'BB'金屬軌道上獲得的最終速度最大，且兒童車的最大速度為
v1＝3m/s
（3）金屬棒cd進入DD'右側磁場后，同時切割磁感線相當于電源，金屬棒ab與電阻R并聯，設電路中總電阻為R總1，金屬棒ab進入右側磁場時速度變為v2，對兒童車，根據動量定理有
其中，，R總1
解得v2＝2m/s
金屬棒ab進入右側磁場后，再運動d2﹣L后兒童車停下，金屬棒ab、cd并聯同時切割磁感線相當于電源，再與電阻R串聯，設電路中的總電阻為R總2，規定向右為正方向，速度變化量為﹣v2，對兒童車根據動量定理有
其中
，，R總2
解得d2＝4m
答：（1）電容器充電完畢后所帶的電荷量Q為120C；
（2）要使兒童車在AA′BB′軌道上能獲得最大的速度，B1應設置為2.5T，最大速度為3m/s；
（3）兒童車在AA′BB′軌道上獲得最大速度后，離開B1磁場區域，要使金屬棒cd恰好停在EE′處，DD′EE′部分金屬軌道長度d2為4m。
【點評】知道在It的乘積表示電荷量，在計算電荷量時要用到平均電流，而平均電流的計算要用平均電動勢，平均電動勢的計算要根據法拉第電磁感應定律計算。本題綜合性較強，具有一定的難度。
15．（2023秋 通州區期末）“電磁炮”是現代軍事研究中的一項尖端科技研究課題。其工作原理是將炮架放入強磁場中，并給炮架通入高強度電流，炮架相當于放入磁場的通電直導線，在安培力的作用下加速運動，在較短的軌道上短時間內獲得一個非常大的速度射出。如圖所示，已知加速軌道長度為L，軌道間距為d，炮架及炮彈的質量為m，足夠大勻強磁場垂直于軌道所在平面，磁感應強度大小為B。炮架與水平軌道垂直。當給炮架通以大小恒為I的電流后，炮架與炮彈一起向右加速運動，不計一切阻力。求：
（1）通電時，炮架受到的安培力F的大小；
（2）離開軌道時，炮彈的速度v的大小；
（3）采取哪些措施能提高炮彈的發射速度。（至少提三條）
【考點】電磁炮；動能定理的簡單應用．
【專題】定量思想；推理法；動能定理的應用專題；磁場 磁場對電流的作用；理解能力．
【答案】（1）通電時，炮架受到的安培力F的大小為BId；
（2）離開軌道時，炮彈的速度v的大小是；
（3）可以通過增加磁場的磁感應強度B，可以增大通電電流，也可以增加軌道的長度L，來提高炮彈的發射速度。
【分析】（1）根據安培力公式計算；
（2）根據動能定理計算；
（3）根據速度的表達式分析即可。
【解答】解：（1）炮架受到的安培力為F＝BId
（2）根據動能定理有
FL
解得：v
（3）要提高炮彈的發射速度，需要增加磁場的磁感應強度B，可以增大通電電流，也可以增加軌道的長度L。
答：（1）通電時，炮架受到的安培力F的大小為BId；
（2）離開軌道時，炮彈的速度v的大小是；
（3）可以通過增加磁場的磁感應強度B，可以增大通電電流，也可以增加軌道的長度L，來提高炮彈的發射速度。
【點評】熟練掌握安培力公式和動能定理，不難正確解答。
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
21世紀教育網(www.21cnjy.com)

展開更多......

收起↑