13.2 磁感应强度 磁通量 同步课时作业训练高二上学期物理人教版（2019）必修第三册（word版含答案）

2021-2022年高二物理必修3同步课时作业训练（人教版2019）
13.2
磁感应强度
磁通量
一、单选题。本大题共10小题，每小题只有一个选项符合题意。
1．有一小段通电导线，长为，通过它的电流为，把它置于匀强磁场中某处，受到的磁场力为，则该处的磁感应强度一定是（　　）
A．
B．
C．
D．以上几种情况都有可能
2．如图所示为通电长直导线周围的磁感线分布图，等面积线圈，与导线处于同一平面，关于通过线圈，的磁通量、中，下列分析正确的是（
）
A．
B．
C．
D．
3．如图所示，ab是水平面上一个圆的直径，在过ab的竖直平面内有一根通电导线ef。已知ef平行于ab，当ef竖直向上平移时，电流磁场穿过圆面积的磁通量将（　　）
A．逐渐增大
B．逐渐减小
C．始终为零
D．不为零，但保持不变
4．如图所示，两个同心放置的共面金属圆环a和b，一条形磁铁穿过圆心且与环面垂直，则穿过两环的磁通量Φa、Φb的大小关系为（　　）
A．Φa＞Φb
B．Φa＜Φb
C．Φa＝Φb
D．无法比较
5．三条在同一平面（纸面）内的长直绝缘导线组成一等边三角形，在导线中通过的电流均为I，方向如图所示．a、b和c三点分别位于三角形的三个顶角的角平分线上，且到相应顶点的距离相等．将a、b和c处的磁感应强度大小分别记为B1、B2和B3，下列说法正确的是（　　）
A．B1＜B2＜B3
B．B1＝B2＝B3
C．a和b处磁场方向垂直于纸面向外，c处磁场方向垂直于纸面向里
D．a处磁场方向垂直于纸面向外，b和c处磁场方向垂直于纸面向里
6．如图所示，通有恒定电流的导线与闭合金属框共面，第一次将金属框由Ⅰ平移到Ⅱ，第二次将金属框绕边翻转到Ⅱ，设先后两次通过金属框的磁通量的变化量的绝对值分别为和，则（　　）
A．
B．
C．
D．不能判断与的关系
7．如图所示，通有恒定电流的导线与闭合金属框共面，第一次将金属框由位置Ⅰ平移到位置Ⅱ，第二次将金属框绕边翻转到位置Ⅱ，设先后两次通过金属框的磁通量变化量分别为和，则（　　）
A．
B．
C．
D．无法判断
8．比值定义法是物理学中定义物理量的一种常用方法，如电场强度E导体的电阻R、电容C、磁感应强度B、电流强度I、电势、电势差UAB都是用比值法定义的物理量，下列几组公式均属于定义式的是（　　）
A．；；
B．；；
C．；；
D．；；
9．已知通电长直导线周围某点的磁感应强度B＝k，即磁感应强度B与导线中的电流I成正比、与该点到导线的距离r成反比，如图所示，两根平行长直导线相距为2x0，通以大小、方向均相同的电流，规定磁场方向垂直纸面向里为正，在-x0~x0区间内沿x轴方向磁感应强度B随x变化的图形可能是（　　）
A．B．C．D．
10．如图所示，完全相同的甲、乙两个环形电流同轴平行放置，甲的圆心为，乙的圆心为，在两环圆心的连线上有、、三点，其中，此时点的磁感应强度大小为，点的磁感应强度大小为．当把环形电流乙撤去后，点的磁感应强度大小为（　　）
A．
B．
C．
D．
二、多选题。本大题共3小题，每小题有一个选项或多个选项符合题意。
11．如图所示是等腰直角三棱柱，其平面ABCD为正方形，边长为L，它按图示位置放置于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B0，则下列说法中正确的是（　　）
A．穿过ABCD平面的磁通量大小为
B．穿过BCFE平面的磁通量大小为
C．穿过ADFE平面的磁通量大小为零
D．穿过整个三棱柱的磁通量为零
12．如图所示，一根通电直导线垂直放在磁感应强度为1T的匀强磁场中，以导线截面的中心为圆心，半径为r的圆周上有a、b、c、d四个点，已知a点的实际磁感应强度为零，则下列叙述正确的是（　　）
A．直导线中的电流方向垂直纸面向外
B．b点的实际磁感应强度为T，方向斜向上，与B的夹角为45°
C．c点的实际磁感应强度也为零
D．d点的实际磁感应强度跟b点的相同
13．对磁感应强度的理解，下列说法正确的是（　　）
A．感应强度与磁场力F成正比，与检验电流成反比
B．磁感应强度的方向也就是该处磁感线的切线方向
C．磁场中各点磁感应强度的大小和方向是一定的，与检验电流无关
D．磁感线越密，磁感应强度越大
三、填空题。本大题共4小题。
14．一根长的通电导线放在匀强磁场中，导线中的电流强度是，导线与磁场方向垂直，若它受到的磁场力为，则磁感应强度为______T。若将导线中的电流强度增大为，则磁感应强度为______T。
15．面积为的线圈共50匝，其平面与大小为的匀强磁场成角，如图所示，穿过该线圈平面的磁通量大小为______。若夹角从变成，其磁通量的变化量为______。当线圈平面与磁感应强度成夹角时，穿过线圈的磁通量为______，此情况下磁通密度大小是______。
16．匀强磁场中有一段长为30cm的长直导线，它与磁场方向垂直，当通过2A的电流时，受到磁场力大小为6×10－3N，则磁场的磁感应强度为______T；当导线长度缩短为原来一半时，磁场的磁感应强度是______T。
17．如图所示，匀强磁场的磁感应强度为0.1T，矩形线圈abcd的面积为。开始时矩彤线圈abcd与磁场垂直，当线圈以ab边为轴逆时针转过的过程中，穿过线圈abcd的磁通量逐渐__________，当线圈转过时穿过线圈abcd的磁通量是__________。
四、解答题。本大题共3小题，解答过程必修有必要的文字说明，公式和解题过程。
18．某一区域的感应强度B=5T，其方向沿x轴正方向，如图所示。图中，ad∥bc∥ef，ab∥cd，be∥cf，ab=50cm，be=ef=40cm。求：
（1）穿过abcd面的磁通量；
（2）穿过bcfe面的磁通量；
（3）穿过adfe面的磁通量。
19．面积为0.5m2的矩形线圈处于磁感应强度为3T的匀强磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，穿过该线圈的磁通量是多少?如果转动线圈使线圈平面与磁场方向夹角为60°（如图），穿过该线圈的磁通量又是多少?
20．我们常处于电流产生的磁场中。通电长直导线所产生的磁场的磁感应强度可用计算，其中k=2×10-7T·m/A、I为电流、d为该点到平直导线的垂直距离。利用该公式可你说生活中所遇到的磁场的磁感应强度。
（1）家庭通电导线的电流很少超过10A。试比较距离导线0.5m处的磁场与地磁场的磁感应强度大小；
（2）765kV高压输电线中的电流常可达200A。假定这种输电线离地面高度20m，试估算输电线正下方地面处的磁感应强度并与家庭电路中的磁场的磁感应强度进行比较。
参考答案
1．C
【解析】若通电导线与磁感应强度方向垂直，则
若通电导线与磁感应强度方向不垂直，不是最大的磁场力，则，综上可知，C正确。
故选C。
2．A
【解析】通电长直导线周围的磁感应强度随距离的增大而减小，处的磁感应强度大于处的磁感应强度，由可知，。
故选A。
3．C
【解析】ABCD．导线ef中的电流激发的磁场，其磁感线是环绕ef的一系列同心圆，由于ef位于直径ab的正上方，所以从直径一侧进入圆的磁感线，必将从直径另一侧的对称位置出来，即圆中的磁通量始终是为零的，故ABD错误，C正确。
故选C。
4．A
【解析】根据磁感线的分布情况可知，磁铁内部穿过环面的磁感线方向向上，外部磁感线方向向下。由于磁感线是闭合曲线，磁铁内部的磁感线条数等于磁铁外部磁感线的总条数，而磁铁外部磁感线分布在无限大的空间，所以穿过环面的磁铁外部向下的磁感线将磁铁内部向上的磁感线抵消一部分，a的面积小，抵消较小，则磁通量较大，所以
Φa＞Φb
故选A。
5．C
【解析】AB．由题意可知，a点的磁感应强度等于三条通电导线在此处叠加而成，有两根相互抵消，则由第三根产生磁场，即垂直纸面向外，而b点与a点有相同的情况，即为垂直纸面向外，而c点三根导线产生磁场方向相同，所以叠加而成的磁场最强，故A、B错误；
CD．由图可知，根据右手螺旋定则可得，a和b处磁场方向垂直于纸面向外，c处磁场方向垂直于纸面向里，故C正确，D错误。
故选C。
6．C
【解析】导线周围的磁场并非匀强磁场，靠近处的磁场强些，磁感线密一些，远离处的磁感线疏一些。当金属框在Ⅰ位置时，穿过金属框的磁通量为，当金属框平移至Ⅱ位置时，磁通量为，则磁通量的变化量的绝对值为
当金属框翻转至Ⅱ位置时，磁感线相当于从“反面”穿过金属框，故磁通量为，则磁通量的变化量的绝对值是
所以，故C正确，ABD错误。
7．C
【解析】设在位置1时磁通量大小为Φ1，位置2时磁通量大小为Φ2，第一次将金属框由位置Ⅰ平移到位置Ⅱ，穿过金属框的磁感线方向没有改变，磁通量变化量为
ΔΦ1=Φ1-Φ2
第二次将金属框绕边翻转到位置Ⅱ，穿过金属框的磁感线方向发生改变，磁通量变化量为
ΔΦ2=Φ1-(-Φ2)=Φ1+Φ2
ΔΦ2>ΔΦ1
故选C。
8．B
【解析】A．电场强度与试探电荷受到的电场力、试探电荷的电量都无关，所以
属于比值定义法；
电容与正对面积S成正比，与极板间的距离成反比，公式
是平行板电容器的电容的决定式，不属于比值定义法；
磁感应强度与放入磁场中的电流元无关，所以
属于比值定义法，故A错误；
B．AB之间的电势差与电场力对试探电荷做功的多少无关，所以公式
也属于比值定义法，故B正确；
C．电阻R与电压、电流无关，是其本身的属性
属于比值定义法；
公式
是点电荷产生的电场强度的计算公式，不属于比值定义法，
电容器的电容
由电容器本身决定，与极板上的电量以及极板之间的电势差都无关，属于比值定义法；故C错误；
D．导体的电阻的计算公式是
不属于比值定义法；
电流强度的定义式
与流过导体横截面的电量无关，与时间也无关；
电势的大小由电场本身决定
属于比值定义法。故D错误。
故选B。
9．A
【解析】由安培定则可知，左侧的电流在其右侧的磁场的方向垂直纸面向里，而右侧的电流在其左侧产生的磁场的方向垂直纸面向外，根据通电长直导线周围某点的磁感应强度
B＝k
可知距离电流越远，电流的磁场越小，所以两电流在O点处的合磁场大小是0，O点左侧的合磁场的方向垂直纸面向里，为正值；O点右侧的合磁场的方向垂直纸面向外，为负值。
故选A。
10．A
【解析】甲乙两环在点产生的磁感应强度大小相等，方向相同，则两环在点分别产生的场强大小为，两环在点产生的场强大小为，甲环在点产生的场强大小为，两环在点产生的场强方向相同，则乙环在点产生的场强大小为，由于乙环在点产生的场强与甲环在点产生的场强大小相等，则当把环形电流乙撤去后，点的磁感应强度大小为，故A正确；BCD错误；
故选A。
11．BCD
【解析】AB．平面ABCD在磁场方向上的投影为BCFE，所以穿过ABCD平面的磁通量大小与穿过BCFE平面的磁通量大小相等，根据
得
A错误，B正确；
C．因为磁场与ADFE平面平行，所以磁通量为零，C正确；
D．整个三棱柱是封闭的，进入多少磁通量就会出去多少磁通量，所以磁通量为0，D正确。
故选BCD。
12．AB
【解析】A．由a点合磁感应强度为零知，该电流在a点的磁感应强度方向向左，大小为1T，由安培定则知直导线中的电流方向垂直纸面向外。A正确；
B．通电导线在b处产生的磁场竖直向上，根据平行四边形定则可知b点的实际磁感应强度为T，方向斜向上，与B的夹角为45°，B正确；
C．通电导线在c处产生的磁场水平向右，所以c点的实际磁感应强度2T，方向向右。C错误；
D．通电导线在d处产生的磁场竖直向下，根据平行四边形定则可知d点的实际磁感应强度为T，方向斜向下，与B的夹角为45°，D错误。
故选AB。
13．BCD
【解析】A．磁感应强由磁场本身决定，与受到的安培力F的大小与Il的乘积无关，故A错误；
B．根据磁感线的定义可知，磁感应强度的方向也就是该处磁感线的切线方向，故B正确；
C．磁感应强度由磁场本身的性质决定，磁场中各点磁感应强度的大小和方向是一定的，与检验电流Il无关，故C正确；
D．磁感线的疏密表示磁场的强弱，磁感线越密，磁感应强度越大，故D正确。
故选BCD。
14．0.4
0.4
【解析】导线与磁场方向垂直，根据
F=BIL
得，磁感应强度
磁感应强度只与磁场本身有关，若导线中的电流强度增大为0.1A，则磁场的磁感应强度不变，仍然是0.4T。
15．
0
【解析】由题意可知线圈平面的面积在垂直于磁场方向上的投影为，所以穿过该线圈平面的磁通量大小为
当夹角变成时，磁通量
所以磁通量的变化量
当线圈平面与磁感应强度成角时，在垂直方向上的投影为0，所以磁通量为0。
无论线圈如何变化，磁场的强弱不变，即磁感应强度不变，所以磁通密度即单位面积上穿过的磁感线的条数不变，仍为。
16．0.01
0.01
【解析】由磁场力公式
可知
磁感应强度是磁场本身的性质，与放置的电流大小、导线长度和所受磁场力大小无关。所以磁感应强度仍是0.01T。
17．减少
0.008Wb
【解析】当线圈以ab边为轴逆时针转过的过程中，穿过线圈abcd的磁感线的条数逐渐减小，即穿过线圈abcd的磁通量逐渐减少。
当线圈转过时穿过线圈abcd的磁通量
18．(1)
1Wb；(2)0；(3)
0.8Wb
【解析】(1)面积S1（abcd）与磁场相互垂直，故磁通量
Φ1=BS=5.0×0.5×0.4=1Wb
(2)S2（bcfe）与磁场方向相互平行；故磁通量
Φ2=0
(3)S3（adfe）与匀强磁场方向的夹角未知，因此可将面积S（adfe）投影到与x轴垂直的bcfe上，adfe的有效面积就是adfe的面积，故磁通量
Φ3=BS=5×0.4×0.4=0.8Wb
19．1.5Wb，
1.3Wb
【解析】因线圈平面与磁场方向垂直，所以
因线圈平面与磁场方向夹角为60°，即与垂直于磁场方向投影面的夹角为30°，所以
20．（1）家庭通电导线的磁感应强度比地磁场的磁感应强度小得多；（2），输电线正下方的磁感应强度比家庭电路中的磁场的磁感应强度略小
【解析】（1）根据
解得距离导线0.5m处的磁场强度
地磁场的磁感应强度约为
，所以比地磁场的磁感应强度小得多。
（2）输电线下的磁感应强度
比家庭电路中的磁场的磁感应强度略小。