1 . 科学家们设想存在磁单极子，即一些仅带有N极或S极单一磁极的磁性物质。假设在P点有一个固定的磁单极子，在其周围形成均匀辐射磁场，磁感线如图所示。当质量为m、半径为R的导体圆环通有恒定电流时，恰好能静止在该磁单极子正上方，环心与P点的距离为H，且圆环平面恰好沿水平方向。已知距磁单极子r处的磁感应强度，其中k为已知常量，重力加速度为g。下列说法正确的是（　　）

A．圆环静止时对环的安培力使其有沿半径方向扩张的趋势

B．圆环静止时可由题中条件求出圆环中电流的大小为

C．若P点放置N极磁单极子，从上向下看导体圆环，导体圆环中的电流为逆时针方向

D．若将圆环竖直向上平移一小段距离后静止释放，下落过程中环的加速度先增大后减小

2 . 如图1所示，将一硬质细导线构成直径为的单币圆形导体框，并固定在水平纸面内。虚线恰好将导体框分为左右对称的两部分，在虚线左侧的空间内存在与纸面垂直的匀强磁场，磁感应强度随时间变化的规律如图2所示，规定垂直于纸面向里为磁场的正方向。已知圆形导体框的电阻为。
（1）若虚线右侧的空间不存在磁场，求：
a．随时间变化的规律；
b．导体框中产生的感应电动势大小；
c．在内，通过导体框某横截面的电荷量。
（2）若虚线右侧存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小恒为，如图3所示。求时导体框受到的安培力的大小和方向。

3 . 电磁炮是利用电磁发射技术制成的一种先进的动能杀伤性武器。如图甲所示为电磁炮工作原理示意图，可简化为图乙模型。某电磁炮导轨长10m，两导轨之间的距离为0.5m。导轨间的磁场可认为是方向垂直 于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为1.5T，电流方向如图所示，电流大小为6×10⁶A。质量为10kg的炮弹收到安培力的作用从导轨右端静止开始一直做匀加速直线运动，到达最左端离开导轨发射出去。整个电磁炮固定在水平面上，忽略炮弹与导轨间的摩擦力。求：
（1）炮弹在导轨中所受安培力的大小。
（2）炮弹到达左端时离开导轨的速度。
      

4 . 电磁轨道炮是利用电流和磁场的作用使炮弹获得超高速度，电磁轨道炮示意图如图甲所示，直流电源电动势为E，电容器的电容为C，两根固定于水平面内的光滑平行金属导轨间距为L，电阻不计，炮弹可视为一质量为m、电阻为R的导体棒ab，垂直放在两导轨间处于静止状态，并与导轨良好接触。导轨间存在垂直于导轨平面向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场，不计电容器放电电流引起的磁场影响。
（1）求电容器充电结束后所带的电荷量Q；
（2）请在图乙中画出电容器两极间电势差u随电荷量q变化的图像。类比直线运动中由图像求位移的方法，求两极间电压为U时电容器所储存的电能；
（3）开关由1拨到2后，电容器中储存的电能部分转化为炮弹的动能。从微观角度看，导体棒ab中的自由电荷所受洛伦兹力在能量转化中起着重要作用。为了方便，可认为导体棒ab中的自由电荷为正电荷。我们知道，洛伦兹力对运动电荷不做功。那么，导体棒ab中的自由电荷所受洛伦兹力是如何在能量转化过程中起到作用的呢？请结合图丙分析说明其原理。

5 . 如图甲所示，在水平地面上固定一对与水平面倾角为的光滑平行导电轨道，轨道间的距离为，两轨道底端的连线与轨道垂直，顶端接有电源。将一根质量为的直导体棒ab放在两轨道上，且与两轨道垂直。已知通过导体棒的恒定电流大小为，方向由a到b，图乙为图甲沿方向观察的平面图。若重力加速度为，在轨道所在空间加一垂直于斜面向上的匀强磁场，使导体棒在轨道上保持静止。
（1）请在图乙所示的平面图中画出导体棒受力的示意图；
（2）求出磁场对导体棒的安培力的大小；
（3）求磁感应强度的大小。

7 . 如图所示，金属棒ab质量为m，通过电流为I，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面夹角为，ab静止于宽为L的水平导轨上．下列说法正确的是（       ）

A．金属棒受到的支持力大小为

B．金属棒受到的摩擦力大小为

C．若只改变电流方向，金属棒受到的摩擦力将增大

D．若只增大磁感应强度B，金属棒对导轨的压力将减小

8 . 如图所示，两间距为L的光滑导轨水平放置在竖直向下的磁场中，磁感应强度均随位置坐标x按（k为已知的正常数）的规律变化。导轨的电阻不计，导轨左端通过单刀双掷开关K与电阻为R的电阻器或电容为C的电容器相连。导轨上的质量为m电阻不计的金属棒ab与x轴垂直且与导轨接触良好。t=0时刻在外力F（大小是未知的）作用下从原点O开始以速度v₀向右匀速运动，试回答下列问题：
（1）当t=0时刻开关K接1时，求在t时刻通过导体棒电流的大小和方向，并求出此时 F的大小：
（2）当t=0时刻开关K接2时，求在t时刻通过导体棒电流的大小和方向，并求出此时外力F的大小。

9 . 如图所示，金属棒的质量为，通过的电流为，处在磁感应强度大小为的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面的夹角为，静止于两根间距为的水平导轨上且与磁场方向垂直。下列说法正确的是（　　）

A．金属棒受到的安培力大小

B．金属棒受到的摩擦力大小

C．若只增大磁感应强度，则金属棒对导轨的压力将增大

D．若只改变电流方向，则金属棒对导轨的压力将增大

10 . 如图所示天平可用来测量磁场的磁感应强度。天平的右臂下面挂一个矩形线圈，底边长为，共匝，线圈的下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面。当线圈中通有电流（方向如图所示）时，在天平两边加上质量分别为、的砝码时，天平平衡；当电流反向（大小不变）时，右边再加上质量为的砝码后，天平又重新平衡，重力加速度为。由此可知（　　）

A．磁感应强度方向垂直纸面向里，大小为

B．磁感应强度方向垂直纸面向外，大小为

C．磁感应强度方向垂直纸面向外，大小为

D．磁感应强度方向垂直纸面向里，大小为