13.2磁感应强度磁通量课后练习-2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册（word含答案）

13.2磁感应强度磁通量
一、选择题（共15题）
1．关于磁场中某点的磁场方向，下列说法正确的是(　　)
A．与该点的磁感应强度方向垂直
B．与该点的磁感应强度方向相同
C．垂直于磁场放置的通电导线的受力方向就是磁感应强度的方向
D．与地磁场方向相同
2．下列四幅图所描述的磁场中，磁感应强度不变的是
A． B．
C． D．
3．关于磁通量的概念，下面的说法正确的是（ ）
A．磁场中某处的磁感应强度越大，面积越大，则穿过线圈的磁通量一定就越大
B．放在磁场中某处的一个平面，穿过它的磁通量为零，该处磁感应强度一定为零
C．磁通量的变化不一定是由于磁场的变化而产生的
D．磁场中某处的磁感应强度不变，放在该处线圈的面积也不变，则磁通量一定不变
4．下列所给四种情况，其中穿过单匝闭合线圈的磁通量不为零的是（　　）
A．矩形线圈与两相同通电长直导线共面且居中
B．圆形线圈紧箍在圆柱状磁铁正中间位置
C．长直通电导线穿过圆形线圈的圆心且与线圈平面垂直
D．圆形线圈上方放置一条与线圈直径重合的长直通电绝缘导线
5．下列物理量属于矢量的是
A．速率 B．电势 C．磁感应强度 D．重力势能
6．a、b为垂直于纸面的通电平行长直导线，已知两导线在P点产生的磁场方向如图所示，则关于a、b两导线中的电流方向判断正确的是（　　）
A．a、b中电流都垂直纸面向外
B．a、b中电流都垂直纸面向里
C．a中电流垂直纸面向里，b中电流垂直纸面向外
D．a中电流垂直纸面向外，b中电流垂直纸面向里
7．如图，在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，两长直导线P和Q垂直于纸面固定放置，分别通有大小相等方向相反的电流，纸面内两导线连线的中点a处的磁感应强度恰好为零，下列说法正确的是(　　)
A．P中的电流在a点处产生的磁感应强度大小为B
B．Q中的电流在a点处产生的磁感应强度大小为2B
C．仅让Q中的电流反向，则a点处的磁感应强度大小为2B
D．仅让P中的电流反向，则a点处的磁感应强度大小为B
8．下列说法中不正确的是（　　）
A．电荷在某处不受电场力的作用，则该处电场强度为零
B．一小段通电导线在某处不受磁场力作用，则该处磁感应强度不一定为零
C．表征电场中某点电场的强弱，是把一个检验电荷放在该点时受到的电场力与检验电荷本身电荷量的比值
D．表征磁场中某点磁场的强弱，是把一小段通电导线放在该点时受到的磁场力与该小段导线长度和电流乘积的比值
9．关于磁感应强度，下列说法中正确的是（ ）
A．通电导线在磁场中受力大的地方，磁感应强度一定大
B．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有关
C．磁感线的疏密表示磁感应强度的大小
D．磁感线的指向就是磁感应强度减小的方向
10．如图所示，两通电长直导线垂直纸面放置，它们的电流大小相等、方向相同，菱形的对角线与两导线垂直相交，菱形的中心O到两导线的距离相等．则下列说法错误的是（　　）
A．O点的磁感应强度大小为零
B．b点与d点的磁感应强度大小相等、方向相反
C．a点与c点的磁感应强度大小相等、方向相同
D．上各点的磁感应强度方向相同
11．如图所示是等腰直角三棱柱，其中面为正方形，边长为，面竖直，面水平。图中竖直向下的匀强磁场磁感应强度为，则：（　　）
A．通过平面的磁通量大小为 B．通过平面的磁通量大小为
C．通过平面的磁通量大小 D．通过平面的磁通量
12．如图所示，面积的线圈处于匀强磁场中，匀强磁场磁感应强度，方向竖直向下，线圈平面与水平方向夹角。下列说法正确的是（ ）
A．此时穿过线圈的磁通量为
B．时，穿过线圈的磁通量最大
C．时，穿过线圈的磁通量为零
D．线圈以边为轴逆时针转过过程中磁通量变化量为
13．下列说法中正确的是：（）
A．若电荷在某处不受电场力作用，则该处电场强度一定为零
B．若电荷在某处不受磁场力作用，则该处的磁感应强度一定为零
C．在磁感应强度为B的匀强磁场中，长为L、电流为I的通电直导线所受到的安培力的大小，介于零（含零）和BIL（含BIL）之间
D．将通电导体置于匀强磁场中，若导体长度和电流大小一定，那么导体所受的安培力大小也是一定的
14．关于磁场中某处磁感应强度的方向，下列说法中正确的是（　　）
A．与该处通电电流元所受安培力的方向相同
B．与该处小磁针静止时N极的指向相同
C．与该处小磁针静止时S极的指向相同
D．与该处小磁针N极的受力方向相同
15．如图，两根互相平行的长直导线垂直穿过纸面上的M、N两点．导线中通有大小相等、方向相反的电流．a、o、b在M、N的连线上，o为MN的中点，c、d位于MN的中垂线上，且a、b、c、d到o点的距离均相等．关于以上几点处的磁场，下列说法正确的是（ ）
A． o点处的磁感应强度为零
B．a、c两点处磁感应强度的方向相同
C．c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同
D．a、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相反
二、填空题
16．一根长的通电导线放在磁感应强度为0.4T的匀强磁场中，导线与磁场方向垂直，若它受到的磁场力为，则导线中的电流为___________A，若将导线中的电流增大为0.1A，则磁感应强度大小为___________T．
17．用来表示磁场强弱的物理量叫做_______，它是_______（选填“矢量”或“标量”），它的国际单位全称是_______．
18．如图所示，条形磁铁的轴线穿过a、b、c三个金属圆环的圆心，且与三个环平面垂直，其中b、c两环同平面放置在条形磁铁的中垂面上．三个圆环的面积为sa＝sb＜sc．则通过a、b两环的磁通量Φa_______Φb，通过b、c两环的磁通量Φb_______Φc．（均选填“＜”、“＞”或“＝”）
19．把一条通电直导线垂直于磁场方向放入匀强磁场中，导线受到的安培力大小为2×10-2N．已知导线长为50cm，电流为4A，则磁感应强度为_________T．
三、综合题
20．用一根长为L的导线组成一个线圈在磁感强度为B的匀强磁场中，如何放置可使穿过该线圈的磁通量最大 并求出这个最大值.
21．一球冠处于磁感应强度为B的匀强磁场中，如图所示，若球冠的底面大圆半径为r，磁场方向与球冠方向与球冠底面垂直，则穿过整个球冠的磁通量是多少？
22．“通量”是物理学中的重要概念，在研究磁场时我们引入了“磁通量”。定义磁通量Ф=BS，其中B为磁感应强度、S为垂直磁场的面积。
(1)如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，放置一个面积为S的平面，平面的法线（与平面垂直）方向与磁场方向的夹角为θ。求穿过该平面的磁通量Ф。
(2)与之类似，在静电场中，我们定义“垂直穿过某一平面的电场线条数为通过这一平面的电通量”。
①写出电通量ФE的定义式及单位；
②求出通过真空中以点电荷＋Q为球心，以R为半径的球面的电通量ФE＇。（已知真空中静电力常量为k，球的表面积公式S=4πR2）
(3)自然界中的物体都会不断向外辐射电磁波，这种辐射因为和温度有关而被称为热辐射。为了研究辐射规律，人们建立一种被称为“黑体”的理想模型（对来自外界的电磁波只吸收不反射，但自身会发射电磁波）。理论研究表明，单位时间内从黑体单位表面积辐射的电磁波总能量与其绝对温度的4次方成正比，即，式中σ为已知常数。假设把太阳和火星都看成黑体，忽略其他天体及宇宙空间的其他辐射，已知太阳的表面温度T0=5770K，太阳和火星间距离约为太阳半径的400倍。试估算火星的平均温度。
23．如图所示，磁感应强度大小为的匀强磁场仅存在于边长为的正方形范围内，左右各一半面积的范围内，磁场方向相反。有一个边长为的正方形导线框，垂直磁感线方向以速度匀速通过磁场。从边进入磁场算起，规定刚开始时磁通量为正值，画出穿过线框的磁通量随时间的变化图像。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
【详解】
根据磁场的方向规定：小磁针N极在磁场中受力方向或小磁针静止时N极的指向，就是该点磁场的方向，也就是磁感应强度的方向，故A错误，B正确；垂直于磁场放置的通电导线在磁场中受力方向不代表磁场方向，C错误；磁场不一定是地磁场，不能认为磁场的方向都与地磁场方向相同，D错误；故选B.
2．A
【详解】
磁感应强度是矢量，所以磁感应强度处处相等是指大小相等，方向相同，所以磁感应强度处处相等的磁场一定是匀强磁场，匀强磁场的磁感线是平行同向的均匀的直线。故A正确，BCD错误。
故选A。
3．C
【详解】
解：A、当回路与磁场平行时，磁通量Φ为零，则磁感应强度越大，穿过闭合回路的磁通量不一定越大．故A错误．
B、磁通量Φ为零时，可能回路与磁场平行，则磁感应强度不一定为零．故B错误．
C、根据磁通量Φ=BSsinα，磁通量的变化可能由B、S、α的变化引起．故C正确．
D、磁场中某处的磁感应强度不变，放在该处线圈的面积也不变，当线圈平面与磁感线的夹角发生变化时，磁通量发生变化．故D错误．
故选C
4．B
【详解】
A．据安培定则可知，左侧导线在矩形线圈中的磁场向内，右侧导线在矩形线圈中的磁场向外，由对称性可知，两部分磁场等大、反向，完全抵消，故矩形线圈中的磁通量为零，A错误；
B．圆柱状磁铁内部磁感线由S指向N且与线圈垂直，故穿过圆形线圈中的磁通量不为零，B正确；
C．长直通电导线产生的磁场与圆形线圈恰好是同心圆，没有磁感线穿过该线圈，故磁通量为零，C错误；
D．长直通电绝缘导线产生的磁场关于圆形线圈对称，一侧向下、另一侧向上，完全抵消，故穿过线圈的磁通量为零，D错误。
故选B。
5．C
【详解】
速率、电势和重力势能都是只有大小无方向的物理量，是标量；而磁感应强度既有大小又有方向，是矢量；故选C.
6．A
【详解】
根据安培定则，当a、b中电流都垂直纸面向外时，两电流在P点产生的磁场方向如图，合成后可沿图示方向。
故选A。
7．D
【详解】
AB．P和Q的电流大小相等方向相反，根据安培定则，P和Q在中点a点产生的磁场大小相等方向都向下，设为B0，因为a处的磁感应强度恰好为零，所以匀强磁场B的方向向上，且B=2B0，即B0=0.5B，故AB错误；
C．仅让Q中的电流反向，根据安培定则，P和Q在中点a点产生的磁场大小相等方向相反，所以a点处的磁感应强度大小为B，故C错误；
D．仅让P中的电流反向，根据安培定则，P和Q在中点a点产生的磁场大小相等方向相反，所以a点处的磁感应强度大小为B，故D正确。
故选D。
8．D
【详解】
A．电场对放入其中的电荷有力的作用，故电荷在某处不受电场力，则该处电场强度为零，A正确，不符合题意；
B．磁场对通电导线有力的作用的条件是磁场方向不能和电流方向平行，若平行，即使有磁场，通电导线也不受磁场力作用，B正确，不符合题意；
C．表征电场中某点电场的强弱，是把一个检验电荷放在该点时受到的电场力与检验电荷本身电荷量的比值，即
C正确，不符合题意；
D．同样用比值定义法定义的磁感应强度则应有明确的说明，即
中I和B的方向必须垂直，D错误，符合题意。
故选D。
9．C
【详解】
A．只有当通电导线垂直放入磁场中，电流相同时受磁场力大的地方，磁感应强度才一定越大，否则不一定，故A错误；
B．磁感应强度的大小和方向由磁场本身决定，与通电导线无关，故B错误；
C．磁感线的疏密表示磁感应强度的大小，故C正确；
D．磁感线的指向与磁感应强度减小无关，故D错误。
故选C。
10．C
【详解】
A．根据右手螺旋定则，右边通电导线在产生的磁场大小为方向向上，左边通电导线在产生的磁场大小为方向向下，故O点的磁感应强度大小为零，故A正确，不符合题意；
B．右边通电导线在产生的磁场大小为方向向左上方，左边通电导线在产生的磁场大小为方向向左下方，b点的磁感应强度方向由c指向a，同理可得，d点的磁感应强度方向由a指向c，且大小与b点相同，故B正确，不符合题意；
C．根据右手螺旋定则和磁场的叠加可知，与c点的磁感应强度大小相等，a点磁感应强度方向向下，c点磁感应强度方向向上，故C错误，符合题意；
D．根据右手螺旋定则和磁场的叠加可知，上各点的磁感应强度方向均由c指向a，故D正确，符合题意。
故选C。
11．B
【详解】
A．通过平面的磁通量大小为，A错误；
B．通过平面的磁通量大小为，B正确；
C．通过平面的磁通量大小为0，C错误；
D．通过平面的磁通量大小为0，D错误。
故选B。
12．D
【详解】
A．此时穿过线圈的磁通量
故A正确；
B．时，磁感线与线圈平行，穿过线圈的磁通量为零，故B错误；
C．时，磁感线与线圈垂直，穿过线圈的磁通量最大，故C错误；
D．线圈以边为轴逆时针转过后，磁感线与线圈垂直，穿过线圈的磁通量最大且为
磁通量变化量
故D正确。
故选D。
13．AC
【详解】
若电荷在某处不受电场力作用，则该处电场强度一定为零，选项A正确；静止的电荷不受磁场力作用，则若电荷在某处不受磁场力作用，则该处的磁感应强度不一定为零，选项B错误； 在磁感应强度为B的匀强磁场中，长为L、电流为I的通电直导线所受到的最大安培力为BIL，则安培力的大小，介于零（含零）和BIL（含BIL）之间，选项C正确； 将通电导体置于匀强磁场中，若导体长度和电流大小一定，但是由于导体的放置方式不同，则所受的安培力的大小不同，即导体所受的安培力大小不是一定的，选项D错误；故选AC.
14．BD
【详解】
A．根据左手定则可知，某处磁感应强度方向与该处通电电流元所受安培力的方向垂直，A错误；
BCD．小磁针N极受磁力的方向或者静止时N极指向就是该处磁感应强度的方向，BD正确C错误；
故选BD。
15．BC
【详解】
A．根据右手螺旋定则，M处导线在o点产生的磁场方向垂直MN向下，N处导线在o点产生的磁场方向垂直MN向下，合成后磁感应强度不等于0，故A错误；
B．由右手定则可知，M、N处导线在a点产生的磁场方向均垂直MN向下，则a点磁感应强度的方向垂直MN向下；M、N处导线在c点产生的磁场大小相等，方向分别垂直cM向下，垂直cN向下且关于直线cd对称，由平行四边形法则可得，c点磁感应强度的方向同样垂直MN向下，故B正确；
C、M处导线在c处产生的磁场方向垂直于cM偏下，在d出产生的磁场方向垂直dM偏下，N在c处产生的磁场方向垂直于cN偏下，在d处产生的磁场方向垂直于dN偏下，根据平行四边形定则，知c处的磁场方向垂直MN向下，d处的磁场方向垂直MN向下，磁感应强度方向相同，且合磁感应强度大小相等，故C正确；
D．M在a处产生的磁场方向垂直MN向下，在b处产生的磁场方向垂直MN向下，N在a处产生的磁场方向垂直MN向下，b处产生的磁场方向垂直MN向下，根据磁感应强度的叠加知，a、b两点处磁感应强度大小相等，方向相同，故D错误．
16． 0.05 0.4
【详解】
根据F=BIL可得：
若将导线中的电流增大为0.1A，则磁感应强度大小不变，仍为0.4T．
17． 磁感应强度 矢量 特斯拉
【详解】
磁感应强度的大小代表磁场的强弱，磁感应强度的方向代表磁场的方向，故磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量；
磁感应强度是有大小又有方向的矢量；
在国际单位制中，其单位是特斯拉，简称特，用符号T表示。
18． 小于 大于
【详解】
磁铁的磁感线的分布是：外部是从N极到S极，内部是从S极到N极，正好构成闭合曲线；对于a、b圆环面积相同，但由于磁场的不一样，通过a圆环的磁感线全是向左的，而通过b圆环的磁感线有部分向左（内部），有部分向右（外部）．而向左多于向右，所以；
对于c、b圆环面积不同，但通过它们的磁感线全是向左的，而通过b圆环的磁感线有部分向左（内部），有部分向右（外部），所以面积越大的相互抵消的磁感线越多．故两环的磁通量。
19．10-2
【详解】
由F=BIL得
20．单匝圆线圈垂直磁场放置时；
【详解】
根据题意可知，当单匝圆线圈垂直磁场放置时，穿过该线圈的磁通量最大，最大值为
21．
【详解】
试题分析：磁通量：即等于感应强度与等效面积的乘积；由图可知，有效面积即为底面大圆的面积．
由图可知，球冠中的磁通量即为磁感应强度与球冠在垂直磁场方向上的投影面积：即有效面积为：；故磁通量为：．
22．(1)BScosθ；(2)①ФE=ES，V·m；②4πkQ；(3)204K
【详解】
(1)穿过该平面的磁通量
(2)①电通量定义：ФE=ES，其中E为电场强度、S为垂直电场的面积，单位：V·m
②点电荷＋Q在半径为R处产生的电场强度大小为
半径为R的球面面积为
穿过该球面的电通量为
(3)设太阳半径为R，火星半径为r
太阳单位时间内向外辐射的电磁波能量为
火星单位时间内吸收的太阳能量为
设火星平均温度为T，火星单位时间向外辐射电磁波能量为
温度稳定时有
P=P′
解得，火星平均温度为
23．线框穿过磁场的过程可分为三个阶段，进入磁场阶段（只有边在磁场中），在磁场中运动阶段（、两边都在磁场中），离开磁场阶段（只有边在磁场中）。
①线框进入磁场阶段：对应，穿过线框的磁通量线性增加，最后为
②线框在磁场中运动阶段：对应，，时间内，穿过线框的磁通量线性减小，最后为；时间内，穿过线框的磁通量反向线性增加，最后为
③线框离开磁场阶段：对应，穿过线框的磁通量线性减小，最后为
画出图像如图所示。