5.3磁感应强度 磁通量 课后练习（word解析版）

2021-2022学年鲁科版选修3-1
5.3磁感应强度磁通量
课后练习（解析版）
1．如图所示，在磁感应强度大小为B0的匀强磁场中，有一等腰直角三角形ACD。A点有一根垂直于ACD平面的直导线。当导线中通有图示方向的电流时，D点的磁感应强度为零。则C点的磁感应强度大小为（　　）
A．0
B．B0
C．B0
D．2B0
2．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．
3．在北京地区进行如下实验：一个可以在水平面内自由转动的小磁针，在地磁场作用下保持静止，一根直导线位于小磁针的正北方，竖直放置，且通有竖直向上的电流，已知地磁场的水平分量为B1，长直导线的电流形成的磁场在小磁针处的磁感应强度为B0，则小磁针的N极将（　　）
A．向西偏转角度
B．向西偏转角度
C．向东偏转角度
D．向东偏转角度
4．如图示，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CD，已知CD∥AB。当CD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0
D．不为0但保持不变
5．如图所示，矩形线圈abcd放置在水平面内，磁场方向与水平方向成α=53°角，线圈面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B，则通过线框的磁通量为（sin53°=0.8，cos53°=0.6）（　　）
A．BS
B．0.6BS
C．0.75BS
D．0.8BS
6．磁通量可以形象地理解为“穿过磁场中某一面积的磁感线的条数”，如图所示的磁场中S1、S2、S3为三个面积相同并且相互平行的线圈，穿过S1、S2、S3的磁通量分别是φ1、φ2、φ3并且都不为零，那么磁通量最大的是（　　）
A．φ1
B．φ2
C．φ3
D．φ1、φ2、φ3一样大
7．在某些电子电路中常使用如图所示的双线并绕闭合线圈，在同样情况下，这样的做法的目的主要是（　　）
A．维持线圈内磁通量稳定
B．增加线圈内的磁通量
C．增强线圈内磁场强度
D．增加线圈的电阻
8．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
9．条形磁体竖直放置，一个水平圆环从条形磁体上方位置M向下运动，先到达磁体上端位置N，然后到达磁体中部P，再到达磁体下端位置Q，最后到达下方L。在运动过程中，关于穿过圆环的磁通量情况判断正确的是（　　）
A．M到N增大，N到P减小，P到Q增大，Q到L减小
B．M到N减小，N到P增大，P到Q减小，Q到L增大
C．M到P增大，P到L减小
D．M到P减小，P到L增大
10．磁感应强度大小为B0的匀强磁场方向垂直于纸面向里，通电长直导线位于纸面上，M、N是纸面上导线两侧关于导线对称的两点。经测量，N点的磁感应强度大小是M点磁感应强度大小的3倍且方向相同，则通电长直导线在M点产生的磁感应强度大小等于（通电长直导线在空间中某点产生的磁感应强度大小，其中k为常量，I为通过的电流，r为点到导线的距离）（　　）
A．B0
B．
C．
D．
11．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
12．如图所示，纸面内有两条互相垂直的长直绝缘导线L1、L2，L1中的电流方向向左，L2中的电流方向向上，L1中的电流大小等于L2中的电流大小的两倍。L1的正上方有a、b两点，它们相对于L2对称且磁感应强度大小分别为Ba、Bb，则（　　）
A．Ba小于Bb
B．Ba大于Bb
C．Ba、Bb方向相同
D．Ba、Bb方向相反
13．在空间某点A存在两个磁场B1、B2，，，A点的磁感应强度大小可能为：（　　）
A．7T
B．1T
C．5T
D．0
14．磁感应强度是表征磁场强弱的物理量。关于磁感应强度的单位T，下列表达式中正确的是（　　）
A．1T=1Wb/m2
B．1T=1V/m
C．1T=1N/A·m
D．1T=1N/C
15．两根通电的长直导线平行放置，电流分别为I1和I2，电流的方向如图所示，在与导线垂直的平面上有a、b、c、d四个点，其中a、b在导线横截面连线的延长线上，c、d在导线横截面连线的垂直平分线上。则导体中的电流在这四点产生的磁场的磁感应强度一定不可能为零的是（　　）
A．a点
B．b点
C．c点
D．d点
16．如图所示，矩形线圈的面积为，置于磁感应强度为、方向水平向右的匀强磁场中，开始时线圈平面与磁场垂直，接着让线圈平面绕垂直于纸面的水平轴沿顺时针方向转动。求线圈平面在下列情况时磁通量的变化量。
(1)从初始位置转过；
(2)从初始位置转过。
17．如图所示，匝矩形线圈的面积为，、分别位于和的中点，左边有垂直线圈平面向里、磁感应强度为的匀强磁场，，.
(1)线圈平面与磁感应强度垂直时，穿过线圈平面的磁通量为多少？
(2)若线圈从图示位置绕转过，则穿过线圈平面的磁通量的变化量是多少？
(3)若线圈从图示位置绕转过，则穿过线圈平面的磁通量的变化量为多少？
18．边长为10cm匝数为10的正方形线圈垂直于磁感应强度B的方向置于0.2T的匀强磁场中试求：
（1）图示位置时穿过线圈的磁通量为多少？
（2）若将线圈以一边为轴转过60°则穿过线圈的磁通量为多少？
（3）若将线圈以一边为轴转过180°，则穿过线圈的磁通量变化了多少？
19．如图所示，线圈abcd面积为，匀强磁场，线圈以ab为轴从图示位置开始转动。求线圈在下列各位置时，穿过线圈的磁通量。
（1）线圈图示位置时；
（2）线圈转过时。
参考答案
1．C
【详解】
由D点的磁感应强度为零可知，通电直导线在D点产生的磁场与空间中存在的匀强磁场的磁感应强度等大反向，所以匀强磁场方向垂直于AD向下，由于C点和D点与A点等距，所以通电直导线在C点产生的磁场磁感应强度大小为B0，方向垂直于AC向左，由磁场的叠加原理可知C点的磁感应强度大小为B0。
故选C。
2．A
【详解】
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。
3．D
【详解】
地磁场是从地磁北极到地磁南极，北京在北半球，B1为地磁场水平分量指向地理北极，通电导线在O点的磁场方向指向正东方向，未放入通电长直导线时小磁针N极指向正北方向，放入通电长直导线后小磁针N极的指向向东偏转角度为θ，且
故选D。
4．C
【详解】
根据安培定则判断可知，在AB外侧半圆中磁感线向下穿过圆面，在AB内侧磁感线向上穿过圆面，根据对称性可知，穿过整个圆面的磁感线总条数为零，磁通量为零，当CD竖直向上平移时，穿过圆面积的磁通量始终为零，保持不变。
故选C。
5．D
【详解】
通过线框的磁通量为
故选D。
6．A
【详解】
从图中可看出,穿过线圈S1的磁感线条数最多,所以磁通量最大，选项BCD错误,选项A正确。
故选A。
7．A
【详解】
双线并绕闭合线圈，并排两股导线中电流方向相反，所以其磁场方向相反。两者磁场强度相同，磁场方向相反，相互抵消，所以螺旋管内没有磁场，维持螺线管内磁通量为零，以达到保护电子电路，以免受电磁干扰；故A正确，BCD错误。
故选A。
8．C
【详解】
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。
9．C
【详解】
圆环从M到N过程中，穿过线圈的磁感线条数增多，则磁通量变大；由M到P的过程，线圈包含了所有的内部磁感线及部分外部磁感线，内外磁感线相互抵消；因越到中间外部磁感线越少；故本过程磁通量是变大的；而P→Q的过程是N到P的过程的相反过程，磁通量是变小的；Q→L的过程中远离磁铁，磁通量变小，故ABD错误，C正确；
故选C。
10．B
【详解】
由磁感应强度大小
可知，磁感应强度大小与距离r有关，根据安培定则知通电直导线在M、N两点产生的磁感应强度大小相等但方向相反，设其大小为B，由磁感应强度矢量叠加原理，N点的合磁感应强度为B0+B，方向垂直纸面向里，M点的合磁感应强度大小为，方向垂直纸面向里，则
解得
故B正确，ACD错误。
故选B。
11．AB
【详解】
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。
12．BC
【详解】
设L1在a、b产生的场强为B1，L2在a、b产生的场强为B2，根据安培定则和场强叠加原理得
方向垂直纸面向里
方向垂直纸面向里。
故选BC。
13．AC
【详解】
根据磁场矢量叠加，可知A点的磁感应强度范围为
故选AC。
14．AC
【详解】
A．由可知，，即1T=1Wb/m2，故A正确；
B．由可知，电场强度的单位是V/m，故B错误；
C．由磁感应强度的定义式可知，1T=1N/A·m，故C正确；
D．由可知，N/C是电场强度的单位，故D错误。
故选AC。
15．CD
【详解】
A．两电流在a
点B的方向相反，若
I1＜I2
且离I1近，故I1的磁感应强度可能等于I2的磁感应强度。则a点可能为0，故A不符合题意；
B．两电流在b点的B的方向相反，若
I1＞I2
而I2离b点近，则可以大小相等，故b点磁感应强度可为0，故B不符合题意；
CD．两电流在
c
点?d点的B的方向不相反，故b，c两点的磁感应强度不可能为0，故CD符合题意。?
故选CD。
16．(1)；(2)
【详解】
(1)设开始时线圈平面的法线方向与的方向相同，即水平向右，并顺时针转动，当转过时，根据（为线圈平面的法线方向与磁感应强度方向间的夹角）得磁通量的变化量为
(2)当转过时，磁通量的变化量为
。
17．(1)；(2)；(3)
【详解】
(1)根据磁通量定义可知
.
(2)线圈绕绕过时穿过线圈的磁通量为
磁通量的变化量
解得
.
(3)线圈绕转过时穿过线圈的磁通量为
磁通量的变化量
解得
18．(1)
(2)
(3)
【详解】
(1)正方形线圈的面积：
.
图示位置时，磁场与线圈垂直穿过线圈的磁通量：
（2）将线圈以一边为轴转过60°，磁场与线圈夹角为
，穿过线圈的磁通量
（3）将线圈以一边为轴转过180°，则穿过线圈的磁通量变化：
答案：（1）图示位置时穿过线圈的磁通量为
（2）若将线圈以一边为轴转过60°则穿过线圈的磁通量为
（3）若将线圈以一边为轴转过180°，则穿过线圈的磁通量变化了
19．（1）0；（2）
【详解】
公式中，S为垂直磁场方向上磁场在线圈中占据的有效面积，穿进、穿出的磁通量要相互抵消。
（1）穿进的磁通量
，
穿出的磁通量
，
合磁通量
（2）当线圈转过60°时，线圈在垂直于磁场方向上的有效面积为，只有左侧向里的磁感线穿过线圈，则