高考物理 100考点最新模拟题千题精练 专题3.6 磁动力问题（电磁部分）（含解析）-人教版教材高三.doc

专题3.6磁动力问题
一．选择题
1.（2018宁波模拟）超导电磁船是一种不需要螺旋桨推进的低噪音新型船，如图是电磁船的简化原理图，AB和CD是与电源相连的导体板，AB与CD之间部分区域浸没在海水中并有垂直纸面向内的匀强磁场(磁场由固定在船上的超导线圈产生，其独立电路部分未画出)，以下说法正确的是（）

A．使船前进的力，是磁场对海水中电流的安培力
B．要使船前进，海水中的电流方向从CD板指向AB板
C．同时改变磁场的方向和电源正负极，推进力方向将与原方向相反
D．若接入电路的海水电阻为R，其两端的电压为U，则船在海水中前进时，AB与CD间海水中的电流强度小于
【参考答案】D
【名师解析】根据题述，AB与CD之间部分区域浸没在海水中并有垂直纸面向内的匀强磁场，海水中该部分为导体，与导体板和电源构成回路，海水通电后受到安培力作用，磁场对海水有向后的作用力，根据牛顿第三定律，海水对磁场（实质是海水对超导电磁船）有向前的作用力，该力是使船前进的力，选项A错误；根据左手定则，要使船前进，海水中的电流方向从AB板指向CD板，选项B错误；同时改变磁场的方向和电源正负极，推进力方向将与原方向相同，选项C错误；若接入电路的海水电阻为R，其两端的电压为U，则船在海水中前进时，由于可视为导线的海水切割磁感线要产生与电流方向相反的感应电动势，所以AB与CD间海水中的电流强度小于，选项D正确。
2.（2018云南昭通五校联考）.电磁炮是一种理想的兵器，它的主要原理如图所示，利用这种装置可以把质量为m＝2.0g的弹体(包括金属杆EF的质量)加速到6km/s，若这种装置的轨道宽为d＝2m，长L＝100m，电流I＝10A，轨道摩擦不计且金属杆EF与轨道始终接触良好，则下列有关轨道间所加匀强磁场的磁感应强度和磁场力的最大功率结果正确的是()．

A．B＝18T，Pm＝1.08×108WB．B＝0.6T，Pm＝7.2×104W
C．B＝0.6T，Pm＝3.6×106WD．B＝18T，Pm＝2.16×106W
【参考答案】D
【名师解析】通电金属杆在磁场中受安培力的作用而对弹体加速，由功能关系得BIdL＝mv，代入数值解得B＝18T；当速度最大时磁场力的功率也最大，即Pm＝BIdvm，代入数值得Pm＝2.16×106W，故D项正确．
3．电磁轨道炮工作原理如题图所示。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的安培力在作用而高速射出。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（）
题图

A．只将轨道长度L变为原来的2倍
B．只将电流I增加到原来的2倍
C．只将弹体质量减小到原来的一半
D．将弹体质量减小到原来的一半，轨道长度L变为原来的2倍，其它量不变，
【参考答案】．BD
【名师解析】设B=kI，轨道之间距离d，则发射过程中，安培力F=BId做功W=FL=kI2dL，由动能定理kI2dL=mv2，要使弹体的出射速度增加至原来的2倍，可采用的办法是只将电流I增加到原来的2倍；或只将弹体质量减小到原来的1/4；或只将轨道长度L变为原来的2倍；或将弹体质量减小到原来的一半，轨道长度L变为原来的2倍，其它量不变，选项BD正确。
二．计算题
1.（2019北京房山一模）电磁轨道炮利用电流和磁场的作用使炮弹获得超高速度，其原理可用来研制新武器和航天运载器。电磁轨道炮示意图如图所示。两根固定于水平面内的光滑平行金属导轨间距为L，导轨间存在垂直于导轨平面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场，导轨电阻不计。炮弹可视为一质量为m、电阻为R的金属棒MN，垂直放在两导轨间处于静止状态，并与导轨良好接触。电容器电容C，首先开关接1，使电容器完全充电。然后将S接至2，MN由静止开始向右加速运动。当MN上的感应电动势与电容器两极板间的电压相等时，回路中电流为零，MN达到最大速度vm，之后离开导轨。问：
（1）这个过程中通过MN的电量q；
（2）直流电源的电动势E；
（3）某同学想根据第一问的结果，利用的公式求MN加速过程的位移，请判断这个方法是否可行，并说明理由。

【名师解析】．（1）设在此过程中MN的平均电流为，
MN上受到平均安培力：
由动量定理，有：
代入解得：7分
（2）开关S接2后，MN开始向右加速运动，速度达到最大值vm时，MN上的感应电动
最终电容器所带电荷量
电容器最初带电，
代入数据解得： 7分
（3）不可行，过程中任一时刻电流,从式中可以看出电流不恒定，取一很短时间，流过MN电量，只有当时才有，而本题过程中始终不满足，该同学方法不可行。6分
2.（2018浙江选考）压力波测量