2021-2022学年鲁科版选修3-1 5.3磁感应强度 磁通量 课时练（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
课时练（解析版）
1．如图所示，在磁感应强度大小为B0的匀强磁场中，两长直导线P和Q垂直于纸面固定放置，二者之间的距离为l。在两导线中均通有方向垂直于纸面向里，大小相等的电流时，纸面内与两导线距离为l的a点处的磁感应强度为零。若仅让P中的电流反向，则a点处磁感应强度的大小为（　　）
A．2B0
B．
B0
C．B0
D．B0
2．沈括在《梦溪笔谈》中记载了“以磁石磨针锋”制造指南针的方法，磁针“常微偏东，不全南也”。他是世界上第一个指出地磁场存在磁偏角的人，比西方早了400年。关于地磁场，下列说法中正确的是（　　）
A．地磁场只分布在地球的外部
B．地理南极点的地磁场方向竖直向上
C．地磁场穿过地球表面的磁通量为零
D．地球表面各处地磁场的磁感应强度相等
3．物理公式在给定了物理量数量关系的同时也给定了物理量单位之间的关系，下列单位中与磁感应强度的单位不相当的是（　　）
A．T
B．Wb/m2
C．N/（A·m）
D．m·N/（C·s）
4．如图，线框ABCD水平向右从有界的匀强磁场区域穿过，下列说法中正确的是（　　）
A．磁通量不变
B．磁通量先减小再不变后增大
C．磁通量先增大再不变后减小
D．磁通量一直增大
5．如图所示是等腰直角三棱柱，其中底面abcd为正方形，边长为L，它们按图示位置放置于磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中，下列说法中不正确的是（　　）
A．通过abcd平面的磁通量与通过cdef平面的磁通量相等
B．通过abcd平面的磁通量大小为
C．通过abfe平面的磁通量大小为零
D．以ab边为轴转动180°，通过abcd平面的磁通量的变化为零
6．如图为两形状完全相同的金属环A、B平行竖直的固定在绝缘水平面上，且两圆环的圆心Ol、O2的连线为一条水平线，其中M、N、P为该连线上的三点，相邻两点间的距离满足MOl=O1N=NO2
=O2P。当两金属环中通有从左向右看逆时针方向的大小相等的电流时，经测量可得M点的磁感应强度大小为B1、N点的磁感应强度大小为B2，如果将右侧的金属环B取走，P点的磁感应强度大小应为（　　）
A．
B．
C．
D．
7．下列关于磁感应强度的说法正确的是（　　）
A．通电导线受磁场力大的地方磁感应强度一定大
B．通电导线在磁感应强度大的地方受力一定大
C．放在匀强磁场中各处的通电导线，一定受到安培力作用
D．磁感应强度的大小和方向跟放在磁场中的通电导线受力的大小和方向无关
8．关于磁场与磁感应强度说法正确的是（　　）
A．磁体间的相互作用是通过磁场发生的
B．地磁极在地理北极附近
C．通电导体不受力说明该处磁感应强度为零
D．由可知，某处磁感应强度大小与放入该处的通电导线乘积成反比
9．如图所示，过坐标的P点放置平行于y轴的长直导线，过坐标的Q点放置平行于x轴的长直导线，导线中通有大小相等、方向如图所示的恒定电流。关于O点的磁感应强度的方向描述正确的是（　　）
A．B．C．D．
10．如图所示，两个同心放置的共面金属圆环和，一条形磁铁穿过圆心且与环面垂直，则穿过两环的磁通量和大小关系为（　　）
A．
B．
C．
D．无法比较大小
11．物理学中，通过引入检验电流来了解磁场力的特性，对检验电流的要求是（　　）
①将检验电流放入磁场，测量其所受的磁场力F，导线长度L，通电电流I，应用公式，即可测得磁感应强度B
②检验电流不宜太大
③利用检验电流，运用公式，只能应用于匀强磁场
④只要满足长度L很短，电流很小，将其垂直放入磁场的条件，公式对任何磁场都适用
A．①②
B．②③
C．①③
D．②④
12．三条在同一平面（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
13．如图所示为环形磁铁立体示意图，P、Q是左右对称靠近S极的两点，E、F是中心轴线上关于其中垂线对称的两点，则下列说法正确的是（　　）
A．E、F两点的磁感应强度的大小相等、方向相同
B．E、F两点的磁感应强度的大小相等、方向相反
C．P、Q两点的磁感应强度的大小不等、方向相同
D．P、Q两点的磁感应强度的大小相等、方向相同
14．如图甲所示，虚线框内有匀强磁场，1和2为垂直磁场方向放置的两个圆环，分别用Φ1和Φ2表示穿过两环的磁通量；如图乙所示，两同心圆环A和B处在同一平面内，B的半径小于A的半径。一条形磁铁的轴线与圆环平面垂直，则穿过两圆环的磁通量大小为ΦA与ΦB，则有（　　）
A．Φ1>Φ2　ΦA>ΦB
B．Φ1=Φ2　ΦA<ΦB
C．Φ1<Φ2　ΦA=ΦB
D．无法比较
15．如图所示，有一个垂直纸面向里的匀强磁场B＝0.8T，磁场有明显的圆形边界，圆心为O，半径为1cm。现在纸面内先后放上圆形线圈，圆心均在O处，A线圈半径为1cm，20匝；D线圈半径为2cm，10匝；C线圈半径为0.5cm，1匝；问：
(1)在磁感应强度B减少为0.4T的过程中，A和D中的磁通量改变了多少？
(2)当磁场转过30°角的过程中，C中的磁通量改变了多少？
16．一边长为L的正方形线圈，放在磁感应强度为B的匀强磁场中，线圈平面与磁场方向垂直。
(1)求穿过线圈的磁通量；
(2)若将这个线圈的形状由正方形变为圆形（周长不变），求此时穿过线圈的磁通量Φ2。
17．将一面积为S的闭合弹性线圈放入一磁感应强度为B的磁场中，后将线圈面积拉大，同时，将磁感应强度增大。求磁通量的变化。
18．如图所示，矩形导线框abcd的一半处在磁感应强度的足够大的匀强磁场中，线框ab边长为10cm，bc边长为20cm，求：
（1）线框在图示位置的磁通量。
（2）以线框的ab边为轴，转过30°时，它的磁通量。
（3）以通过b点的与线框平面垂直的线为轴，线框平面逆时针转过60°，它的磁通量。
19．磁场中放一与磁场方向垂直的直导线，通入的电流是2.5
A，导线长1
cm，它受到的磁场力为。
(1)导线所在处的磁感应强度是多大？
(2)如果把导线中的电流增大到5A，导线所在处的磁感应强度是多大？
(3)如果一通电导线在磁场中某处不受磁场力，是否可以确定该处没有磁场？
参考答案
1．B
【详解】
导线中电流均向里时，a点处的磁感应强度为零，根据安培定则可得，每根导线在a点处的磁感应强度为B0，匀强磁场的方向水平向左。仅让P中的电流反向，则两根导线在a点处的磁感应强度为B0，与匀强磁场叠加后为
B0。
故选B。
2．C
【详解】
A．根据磁场的性质可知，磁感线是闭合的，故地球內部一定有磁感线，故一定有磁场，选项A错误；
B．地理南极点并不是地磁的N极，故地理南极点处磁场方向不是竖直向上的，选项B错误；
C．根据磁通量的性质可知，由外向里和从里向外穿过地球表面的磁感线条数一定相等故地磁场穿过地球表面的磁通量为零，选项C正确；
D．地球两极处磁感应强度最大，而赤道上磁感应强度最小，选项D错误。
故选C。
3．D
【详解】
A．磁感应强度的单位为T，故A正确，不符合题意；
B．根据可知，单位为Wb/m2，故B正确，不符合题意；
C．根据公式，单位为N/（A·m），故C正确，不符合题意；
D．根据以上分析，故D错误，符合题意。
故选D。
4．C
【详解】
进入匀强磁场区域的过程中，穿过线框ABCD的磁通量增加；在匀强磁场中运动时，穿过线框ABCD的磁通量保持不变；离开匀强磁场区域的过程中，穿过线框ABCD的磁通量减小。故磁通量先增大再不变后减小。选项C正确，ABD错误。
故选C。
5．D
【详解】
A．abcd平面与cdef平面在垂直于磁场方向的投影面积相等，故磁通量相等，A正确，不符合题意；
B．通过abcd平面的磁通量大小为
B正确，不符合题意；
C．abfe平面与磁场平行，故通过abfe平面的磁通量大小为零，C正确，不符合题意；
D．设转动前通过abcd平面的磁通量为，以ab边为轴转动180°后的磁通量为，则该过程磁通量的变化量为
D错误，符合题意。
故选D。
6．B
【详解】
对于图中单个环形电流，根据安培定则，其在中轴线上的磁场方向均是向左，故M点的磁场方向也是向左的，设A环形电流在M点的磁感应强度为BAM，B环形电流在M点的磁感应强度为BBM，测量可得M点的磁感应强度大小为B1，则有
而N点的磁感应强度大小为B2，则有
将右侧的金属环B取走，P点的磁感应强度大小应为
故选B。
7．D
【详解】
AB．放入磁场中的通电导线受到的磁场力，与放入磁场的通电导线的电流大小、磁感应强度大小以及电流与磁感应强度的夹角都有关，通电导线受磁场力大的地方磁感应强度不一定大，通电导线在磁感应强度大的地方受力不一定大，选项AB错误；
C．放在匀强磁场中各处的通电导线，若导线与磁场方向平行，则不受安培力作用，选项C错误；
D．磁感应强度的大小和方向由磁场本身决定，跟放在磁场中的通电导线受力的大小和方向无关，选项D正确。
故选D。
8．A
【详解】
A．磁体间的相互作用是通过磁场发生的，选项A正确；
B．地磁N极在地理南极附近，选项B错误；
C．通电导体不受力，可能是电流方向与磁场方向平行，而该处磁感应强度不一定为零，选项C错误；
D．磁场中某处磁感应强度大小是由磁场本身决定的，与放入该处的通电导线所受的安培力F以及IL乘积无关，选项D错误。
故选A。
9．D
【详解】
根据安培定则，P点放置平行于y轴的长直导线在O点的磁感应强度的方向沿x轴负方向，Q点放置平行于x轴的长直导线在O点的磁感应强度的方向沿y轴负方向，所以合场强方向为第三象限的角平分线。
故选D。
10．B
【详解】
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，b的面积小，抵消较小，则磁通量较大，所以。
故选B。
11．D
【详解】
用检验电流来了解磁场，要求检验电流对原来磁场的影响很小，可以忽略，所以导体长度L应很短，电流应很小，垂直磁场方向放置
适用于所有磁场，②④正确，①、③错误，故D正确，ABC错误。
故选D。
12．C
【详解】
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。
13．A
【详解】
AB．环形磁铁的磁感线分布与条形磁铁的磁感线分布类似，磁感线关于中心轴线对称、关于中心轴线的中垂线对称，由于E、F是中心轴线上关于其中垂线对称的点，故E、F两点的磁感应强度大小相等，由磁感应强度方向沿切线方向知，两点的磁感应强度方向相同，选项A正确B错误；
CD．P、Q是左右对称靠近S极的两点，故P、Q两点的磁感应强度大小相等，由磁感应强度方向沿切线方向知，两点的磁感应强度方向不同，选项CD错误。
故选A。
14．B
【详解】
ABCD．对于图甲，只有圆环1内有磁场，由环1与环2构成的环内没有磁场，所以环1和环2的磁通量是相等的，即Φ1=Φ2；对于图乙，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，B的面积小，抵消较小，则磁通量较大，所以ΦB>ΦA；
故选B。
15．(1)1.256×10?4Wb；1.256×10?4Wb；(2)8.4×10?6Wb
【详解】
解：(1)对A线圈
Φ1＝B1πr
Φ2＝B2πr
故磁通量改变量
|Φ2－Φ1|＝（0.8－0.4）×3.14×（1×10?2）2Wb＝1.256×10?4Wb
对D线圈
|Φ2－Φ1|＝1.256×10?4Wb
(2)对C线圈
Φ1＝Bπ
磁场转过30°，线圈面积在垂直磁场方向上的投影为πrcos30°，
则
Φ2＝Bπrcos30°
故磁通量改变量
|Φ2－Φ1|＝Bπr（1－cos30°）＝8.4×10?6Wb
16．(1)；(2)
【详解】
(1)线圈为正方形时，穿过线圈的磁通量为
(2)线圈为圆形时，其半径为
此时穿过线圈的磁通量为
解得
17．
【详解】
磁通量变化（）的产生有两种常见情况，
即磁场不变时改变回路面积，或回路面积不变时改变磁感应强度，相应的算式为
，
算式的依据是：变化量是由末状态量减去初状态量。那么当磁场和面积都变化时，题中
而
则
18．（1）；（2）；（3）
【详解】
（1）通过某一面的磁通量，可理解为穿过该面的磁感线根数，在题设条件下，此磁感线根数显然应等于磁通密度B（通过单位面积的磁感线根数）与磁场面积的乘积，故有
（2）将视图改画成如图所示，注意到穿过磁感线面积的投影与（1）一样，所以
（3）按题意作出示意图如图所示
可以看出，转过后，整个线框恰好全进入磁场区，这时有
19．(1)2T
；(2)2T；
(3)否
【详解】
(1)根据磁感应强度的定义式
代入数据得
(2)磁感应强度是由磁场自身因素决定的，和导线的长度、电流的大小均无关，所以导线中电流增大到5A时，导线所在处的磁感应强度仍是2T。
(3)如果一通电导线在磁场中某处不受磁场力，则有两种可能：①该处没有磁场；②该处有磁场，但通电导线与磁场方向平行。故不能确定该处没有磁场。