5.2 怎样描述磁场 课堂限时训练（Word版，含解析）

怎样描述磁场
A组
1.关于磁感线,下列说法中正确的是(　　)
A.两条磁感线的空隙处一定不存在磁场
B.磁感线总是从N极到S极
C.磁感线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向一致
D.两个磁场叠加的区域,磁感线就可能相交
2.下列关于磁场和磁感线的描述中,正确的是(　　)
A.磁场是科学家凭空想象出来的,实际并不存在
B.只要有电荷,其周围一定存在磁场
C.由于实验中可以呈现“磁感线”,因此磁场中一定有磁感线
D.磁感线可以形象地描述磁场,有了磁感线就可以了解磁场的方向和强弱
3.(多选)关于磁通量,下列说法中正确的是(　　)
A.穿过某一面的磁感线的条数越多,则穿过该面的磁通量越大
B.穿过两个面的磁感线条数相等,则穿过两个面的磁通量相等
C.磁场中某处的磁感应强度等于穿过该处单位面积的磁通量
D.磁场中某处的磁感应强度等于垂直穿过该处单位面积的磁通量
4.
如图所示,一环形线圈沿条形磁铁的轴线,从磁铁N极的左侧A点运动到磁铁S极的右侧B点,A、B两点关于磁铁的中心对称,则在此过程中,穿过环形线圈的磁通量将(　　)
A.先增大,后减小
B.先减小,后增大
C.先增大,后减小,再增大,再减小
D.先减小,后增大,再减小,再增大
5.关于静电场和磁场的说法,正确的是(　　)
A.电场中某点的电场强度与试探电荷的电荷量成反比
B.电场中电场强度越大的点,电势不一定越高
C.磁场磁感应强度的方向就是通电直导线的受力方向
D.电流产生磁场的磁感线是闭合的,条形磁铁磁场的磁感线不是闭合的
6.关于磁通量的概念,以下说法中正确的是(　　)
A.磁感应强度越大,穿过闭合回路的磁通量也越大
B.磁感应强度越大,线圈面积越大,则磁通量也越大
C.穿过线圈的磁通量为零,但磁感应强度不一定为零
D.磁通量发生变化,一定是磁场发生变化引起的
7.关于磁通量的描述,下列说法正确的是(　　)
A.置于磁场中的一个平面,当平面垂直磁场方向时,穿过平面的磁通量最大
B.如果穿过某平面的磁通量最大时,则该处的磁感应强度一定最大
C.如果穿过某平面的磁通量为零,则该处的磁感应强度一定为零
D.将一平面置于匀强磁场中的任何位置,穿过该平面的磁通量总是相等的
8.如图所示,面积是0.5 m2的矩形导线圈处于磁感应强度为20 T的匀强磁场中,线圈平面与磁场垂直,如图中Ⅰ位置,则穿过该线圈的磁通量是多少 若线圈平面与磁场方向夹角为60°,如图中Ⅱ位置,则穿过该线圈的磁通量又是多少
9.如图所示,匀强磁场的磁感应强度B=2.0 T,方向沿z轴正方向,且ab=40 cm,bc=30 cm,ae=50 cm,则通过面积S1(abcd)、S2(befc)、S3(aefd)的磁通量分别是　　　　、　　　　、　　　　。
B组
1.(多选)关于磁感线的性质和概念,下列说法中正确的是(　　)
A.磁感线上各点的切线方向就是各点的磁感应强度的方向
B.磁场中任意两条磁感线均不相交
C.铁屑在磁场中的分布曲线就是磁感线
D.磁感线总是从磁体的N极指向S极
2.如图所示,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,则有(　　)
A.Φ1>Φ2　　　　　　B.Φ1=Φ2
C.Φ1<Φ2 D.无法判断
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.
条形磁铁竖直放置,闭合圆环水平放置,条形磁铁中心线穿过圆环中心,如图所示,若圆环为弹性环,其形状由Ⅰ扩大到Ⅱ,那么圆环内磁通量的变化的情况是(　　)
A.磁通量增大 B.磁通量减小
C.磁通量不变 D.条件不足,无法确定
5.某地磁感应强度B的水平分量Bx=0.18×10-4 T,竖直分量By=0.54×10-4 T。求:
(1)地磁场B的大小及它与水平方向的夹角α;
(2)在水平面2.0 m2的面积内地磁场的磁通量Φ。
6.
如图所示,有一个垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B=0.8 T,磁场有明显的圆形边界,圆心为O,半径为1 cm。现于纸面内先后放上圆线圈,圆心均在O处,A线圈半径为1 cm,1匝;B线圈半径为2 cm,1匝;C线圈半径为0.5 cm,1匝。问:
(1)在B减为0.4 T的过程中,A和B中磁通量各改变多少
(2)当磁场方向转过30°角的过程中,C中的磁通量改变多少
参考答案：
A组
1.关于磁感线,下列说法中正确的是(　　)
A.两条磁感线的空隙处一定不存在磁场
B.磁感线总是从N极到S极
C.磁感线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向一致
D.两个磁场叠加的区域,磁感线就可能相交
解析:磁感线是为了形象地描绘磁场而假设的一组有方向的曲线,曲线上每一点的切线方向都表示该点的磁场方向,曲线疏密表示磁场强弱,选项C正确,选项A错误。在磁体外部磁感线从N极到S极,内部从S极到N极。磁感线不相交,选项B、D错误。
答案:C
2.下列关于磁场和磁感线的描述中,正确的是(　　)
A.磁场是科学家凭空想象出来的,实际并不存在
B.只要有电荷,其周围一定存在磁场
C.由于实验中可以呈现“磁感线”,因此磁场中一定有磁感线
D.磁感线可以形象地描述磁场,有了磁感线就可以了解磁场的方向和强弱
解析:磁场是客观存在的,不以人的意志为转移,它是一种物质,故选项A错误;虽然磁极和电流周围存在磁场,而电荷不一定形成电流,故选项B错误;虽然实际中可以呈现“磁感线”,但磁感线是人为引入的,用于形象地描述磁场,实际不存在,故选项C错误,选项D正确。
答案:D
3.(多选)关于磁通量,下列说法中正确的是(　　)
A.穿过某一面的磁感线的条数越多,则穿过该面的磁通量越大
B.穿过两个面的磁感线条数相等,则穿过两个面的磁通量相等
C.磁场中某处的磁感应强度等于穿过该处单位面积的磁通量
D.磁场中某处的磁感应强度等于垂直穿过该处单位面积的磁通量
答案:ABD
4.
如图所示,一环形线圈沿条形磁铁的轴线,从磁铁N极的左侧A点运动到磁铁S极的右侧B点,A、B两点关于磁铁的中心对称,则在此过程中,穿过环形线圈的磁通量将(　　)
A.先增大,后减小
B.先减小,后增大
C.先增大,后减小,再增大,再减小
D.先减小,后增大,再减小,再增大
解析:在磁铁内部磁感应强度最大,磁感线条数最多,在A端和B端,磁铁的部分磁感线通过线圈,而在磁铁中间,磁铁的全部磁感线通过线圈,只在外部有少量的抵消,因此穿过线圈的磁通量先增大后减小。
答案:A
5.关于静电场和磁场的说法,正确的是(　　)
A.电场中某点的电场强度与试探电荷的电荷量成反比
B.电场中电场强度越大的点,电势不一定越高
C.磁场磁感应强度的方向就是通电直导线的受力方向
D.电流产生磁场的磁感线是闭合的,条形磁铁磁场的磁感线不是闭合的
解析:电场中某点的电场强度由电场本身性质决定,与试探电荷的电荷量无关,故选项A错误;电场强度大小与电势高低无关,电场中电场强度越大的点,电势不一定越高,故选项B正确;磁场磁感应强度的方向与通电直导线的受力方向垂直,故选项C错误;电流产生磁场的磁感线与条形磁铁磁场的磁感线都是闭合的,故选项D错误。
答案:B
6.关于磁通量的概念,以下说法中正确的是(　　)
A.磁感应强度越大,穿过闭合回路的磁通量也越大
B.磁感应强度越大,线圈面积越大,则磁通量也越大
C.穿过线圈的磁通量为零,但磁感应强度不一定为零
D.磁通量发生变化,一定是磁场发生变化引起的
解析:根据磁通量的定义,Φ=B·S·cosθ,因此选项A、B错误;线圈所在平面平行于磁场方向时,其磁通量与磁感应强度无关,始终为零,所以穿过线圈的磁通量为零时,磁感应强度不一定为零,选项C正确;磁通量发生变化,可能是线圈有效面积变化引起的,也可能是磁场变化引起的,选项D错误。
答案:C
7.关于磁通量的描述,下列说法正确的是(　　)
A.置于磁场中的一个平面,当平面垂直磁场方向时,穿过平面的磁通量最大
B.如果穿过某平面的磁通量最大时,则该处的磁感应强度一定最大
C.如果穿过某平面的磁通量为零,则该处的磁感应强度一定为零
D.将一平面置于匀强磁场中的任何位置,穿过该平面的磁通量总是相等的
解析:磁通量Φ=BScosθ,其中θ为线圈平面和该平面沿垂直磁场方向的投影面之间的夹角。因此,磁通量为零,磁感应强度不一定为零;磁通量最大,磁感应强度也不一定最大。
答案:A
8.如图所示,面积是0.5 m2的矩形导线圈处于磁感应强度为20 T的匀强磁场中,线圈平面与磁场垂直,如图中Ⅰ位置,则穿过该线圈的磁通量是多少 若线圈平面与磁场方向夹角为60°,如图中Ⅱ位置,则穿过该线圈的磁通量又是多少
解析:已知S=0.5m2,B=20T,
(1)因为线圈平面与磁场垂直,所以
ΦⅠ=BS=20×0.5Wb=10Wb。
(2)因为线圈平面与磁场方向夹角为60°,所以
ΦⅡ=BSsinθ=20×0.5×sin60°Wb=8.66Wb。
答案:10 Wb　8.66 Wb
9.如图所示,匀强磁场的磁感应强度B=2.0 T,方向沿z轴正方向,且ab=40 cm,bc=30 cm,ae=50 cm,则通过面积S1(abcd)、S2(befc)、S3(aefd)的磁通量分别是　　　　、　　　　、　　　　。
解析:因面abcd与磁场平行,故Φ1=0;面befc与磁场垂直,又ab=40cm,ae=50cm,根据勾股定理可得be=30cm,则Φ2=BS2=2.0×0.3×0.3Wb=0.18Wb;因面aefd在垂直z轴方向的投影为S2,所以Φ3=Φ2=0.18Wb。
答案:0　0.18 Wb　0.18 Wb
B组
1.(多选)关于磁感线的性质和概念,下列说法中正确的是(　　)
A.磁感线上各点的切线方向就是各点的磁感应强度的方向
B.磁场中任意两条磁感线均不相交
C.铁屑在磁场中的分布曲线就是磁感线
D.磁感线总是从磁体的N极指向S极
解析:磁感应强度的方向就是磁场的方向,磁感线的切线方向就是磁场方向,因此选项A正确。两条磁感线相交就说明在两线相交处有两个切线方向,即两个磁感应强度方向,这是不可能的,磁场中某点磁感应强度是唯一确定的,磁感应强度的方向也只有一个,因此两条磁感线不能相交,选项B正确。磁感线是为形象描述磁场的磁感应强度分布而假想的一组曲线,不是真实存在的,但铁屑的分布曲线只能证明磁感线描述磁场的方法是正确的,而铁屑不是磁感线,选项C错误。在通电螺线管内部,在条形磁体内部的磁感线应是从S极指向N极,选项D错误。
答案:AB
2.如图所示,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,则有(　　)
A.Φ1>Φ2　　　　　　B.Φ1=Φ2
C.Φ1<Φ2 D.无法判断
解析:磁通量的实质是穿过某一面积的磁感线的条数,由图可知Φ1=Φ2,故选项B正确。
答案:B
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
解析:穿过圆的直径ab内侧的磁通量和穿过外侧的磁通量方向相反,由对称性可知两部分的磁通量大小相等,故整个圆中合磁通量为0。当ef竖直向上平移时,两部分的磁通量依然大小相等,一正一负,合磁通量始终为零。
答案:C
4.
条形磁铁竖直放置,闭合圆环水平放置,条形磁铁中心线穿过圆环中心,如图所示,若圆环为弹性环,其形状由Ⅰ扩大到Ⅱ,那么圆环内磁通量的变化的情况是(　　)
A.磁通量增大 B.磁通量减小
C.磁通量不变 D.条件不足,无法确定
解析:磁感线是闭合曲线,磁铁内部是由S极到N极,而外部是由N极回到S极,而磁通量是穿过某个面的磁感线的净条数,选项B正确。
答案:B
5.某地磁感应强度B的水平分量Bx=0.18×10-4 T,竖直分量By=0.54×10-4 T。求:
(1)地磁场B的大小及它与水平方向的夹角α;
(2)在水平面2.0 m2的面积内地磁场的磁通量Φ。
解析:(1)由矢量合成法则可知B=
=T
=0.57×10-4T
tanα==3,则α=arctan3。
(2)Φ=By·S=0.54×10-4×2.0Wb=1.08×10-4Wb。
答案:(1)0.57×10-4 T　arctan 3　(2)1.08×10-4 Wb
6.
如图所示,有一个垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B=0.8 T,磁场有明显的圆形边界,圆心为O,半径为1 cm。现于纸面内先后放上圆线圈,圆心均在O处,A线圈半径为1 cm,1匝;B线圈半径为2 cm,1匝;C线圈半径为0.5 cm,1匝。问:
(1)在B减为0.4 T的过程中,A和B中磁通量各改变多少
(2)当磁场方向转过30°角的过程中,C中的磁通量改变多少
解析:(1)设圆形磁场区域的半径为R
对线圈A
Φ1=B1πR2,Φ2=B2πR2
磁通量的改变量
ΔΦ=|Φ2-Φ1|
=(0.8-0.4)×3.14×(10-2)2Wb
=1.256×10-4Wb
对线圈B
ΔΦ'=|Φ4-Φ2|
=(0.8-0.4)×3.14×(10-2)2Wb
=1.256×10-4Wb。
(2)对线圈C
设C线圈的半径为r,
Φ6=B1πr2sinθ1,Φ5=B1πr2sinθ2
磁通量的改变量
ΔΦ″=|Φ6-Φ5|=B1πr2(sin90°-sin60°)=8.4×10-6Wb。
答案:(1)1.256×10-4 Wb　1.256×10-4 Wb
(2)8.4×10-6 Wb