【同步】高中物理教科版(2019)选择性必修2：第1章2.安培力的应用分层作业习题

第一章分层作业2安培力的应用A级必备知识基础练1.(2023上海嘉定高二模拟改编)磁电式电流表的基本组成部分是永磁体、线圈、铁芯等,下列关于磁电式电流表的说法正确的是()A.磁电式电流表中的线圈平面与磁感线平行B.磁电式电流表中的铁芯是为了减小线圈与磁场间的作用力C.磁电式电流表中通入的电流越大,指针偏转角度越小D.改变电流方向,指针偏转方向不变2.(2023广东梅州高二期末)电磁弹射就是采用电磁的能量来推动被弹射的物体向外运动,电磁炮就是利用电磁弹射工作的。电磁炮的原理如图所示,则炮弹导体滑块受到的安培力的方向是()A.水平向左B.水平向右C.竖直向下D.竖直向上3.(2023上海模拟)电磁炮是通过给导轨回路通以很大的电流,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。电磁炮的原理示意图如图所示,磁场垂直于轨道平面,则()A.可减小导轨回路中的电流来提高抛射体的发射速度B.两轨道间磁场的方向垂直轨道平面向上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4.为了降低潜艇噪声,提高其前进速度,可用电磁推进器替代螺旋桨。电磁推进器用绝缘材料制成直海水管道,马鞍形超导线圈在管道内形成磁场,正、负电极与直流电源相连在海水中形成电流。装置的截面图如图所示,关于该电磁推进器,下列说法正确的是()A.同等情况下,装置在纯净的淡水湖中推进效果比在海水中好B.同等情况下,增加磁感应强度不能改变推进效果C.图示中海水受到的安培力方向垂直纸面向里D.图示中推进器受到海水推力方向垂直纸面向里B级关键能力提升练5.(多选)(2023广东佛山高二期末)某种电磁弹射系统的简化示意图如图所示,金属弹射杆横架在两根水平放置且足够长的平行金属导轨上。使用时先把开关拨到a给储能电容充电,然后开关拨到b让电容器放电。回路瞬间产生巨大电流,从而产生超强磁场,弹射杆在安培力的作用下被快速弹出。若忽略空气阻力,下列说法正确的是()A.要使图中弹射杆向右弹射,则电源必须上正下负B.要使图中弹射杆向右弹射,对电源正负极的连接没要求C.弹射杆将沿轨道做变加速运动D.若导轨摩擦不计,电容器储存的电能全部转化为弹射杆的机械能6.(2023山西高二期末)2022年10月,我国成功运行了世界首个“电磁撬”设施,它可以将吨级及以上物体最高加速到1030km/h。简化后的“电磁撬”模型如图所示,两根平行长直金属导轨沿水平方向固定,其间安放金属滑块,滑块可沿导轨无摩擦滑行,且始终与导轨保持良好接触。电源提供的强大电流经导轨—滑块—导轨流回电源,滑块被导轨中电流形成的磁场推动而加速。将滑块所处位置的磁场简化为方向垂直纸面的匀强磁场,磁感应强度B=5T,若两导轨间的距离l=2m,滑块质量为1000kg,设通电后滑块开始做匀加速直线运动,其加速度大小为50m/s2,求:(1)滑块匀加速过程中电源提供的电流大小;(2)滑块沿轨道运动9m时所受安培力的瞬时功率。7.一电流表的原理示意图如图所示。质量为m的匀质细金属棒MN的中点处通过一挂钩与一竖直悬挂的绝缘弹簧相连,绝缘弹簧的劲度系数为k。在矩形区域abcd内有匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向外。与MN的右端N连接的一绝缘轻指针可指示标尺上的示数,MN的长度大于lab。当MN中没有电流通过且处于平衡状态时,MN与矩形区域的cd边重合,当MN中有电流通过时,指针示数可表示电流的大小。重力加速度为g。(1)当电流表示数为零时,弹簧的伸长量为多少?(2)若要电流表正常工作,MN的哪一端应与电源正极相接?(3)若k=2.0N/m,lab=0.20m,lbc=0.05m,磁感应强度B=0.20T,则此电流表的量程为多少?(不计通电时电流产生的磁场的作用)(4)在(3)的条件下,若将电流表的量程扩大为原来的2倍,磁感应强度应变为多大?

参考答案分层作业2安培力的应用1.A解析磁电式电流表中的磁场是均匀辐向分布的,不管线圈转到什么角度,线圈的平面都跟磁感线平行,A正确;铁芯被磁化变成了磁体,它的磁场和线圈的磁场同向、相互叠加加强,增大线圈与磁场间的作用,B错误;线圈所受安培力的大小随电流增大而增大,所以磁电式电流表中通入的电流越大,指针偏转角度越大,C错误;改变电流方向,线圈所受安培力的方向发生变化,指针偏转方向发生改变,D错误。2.A解析由左手定则可知,炮弹导体滑块受到的安培力的方向水平向左。故选A。3.C解析抛射体运动受到安培力F=BIL,又B∝I,故增大导轨回路中的电流来提高抛射体的发射速度,A错误;根据安培定则可知,两轨道间磁场的方向垂直轨道平面向下,B错误;改变电流的方向,磁场方向垂直轨道平面向上,根据左手定则可得,安培力方向不变,故不影响抛射体的发射方向,C正确;根据动能定理可知,合外力做功不变,动能变化量不变,质量大的速度小,D错误。4.C解析海水导电效果好于淡水,同等情况下电流大的推进效果好,故A错误;安培力与磁感应强度成正比,增加磁感应强度可以增强推进效果,故B错误;根据左手定则,安培力垂直纸面向里,故C正确;根据牛顿第三定律,推进器受到的海水推力方向向外,故D错误。5.BC解析当电源上正下负时,可知充电后电容器上极板带正电,下极板带负电,则电容器放电时,回路电流为顺时针方向,产生垂直纸面向里的磁场,根据左手定则可知,弹射杆受到向右的安培力,使弹射杆向右弹射;当电源上负下正时,可知充电后电容器下极板带正电,上极板带负电,则电容器放电时,回路电流为逆时针方向,产生垂直纸面向外的磁场,根据左手定则可知,弹射杆受到向右的安培力,使弹射杆向右弹射;要使图中弹射杆向右弹射,对电源正负极的连接没要求,故A错误,B正确。电容器放电过程,回路电流逐渐减小,弹射杆受到的安培力逐渐减小,弹射杆将沿轨道做变加速运动,故C正确。若导轨摩擦不计,当弹射杆产生的感应电动势大小等于电容器两端电压时,电容器不再放电,电容器仍储存有一定的电能,故电容器储存的电能不会全部转化为弹射杆的机械能和焦耳热,故D错误。6.答案(1)5000A(2)1.5×106W解析(1)滑块在两导轨间做匀加速直线运动,根据牛顿第二定律有F安=BIL=ma解得I=5000A。(2)根据速度位移关系有v2=2ax所受安培力的瞬时功率为P=F安v解得P=1.5×106W。7.答案(1)mgk(2)M端(3)0~2.5A(4)0.解析(1)设电流表示数为零时,弹簧的伸长量为Δx,则有mg=kΔx,解得Δx=mgk(2)为使电流表正常工作,通有电流的金属棒MN所受的安培力必须向下,由左手定则分析知,M端