5.3电磁感应 综合训练（word版含答案）

5.3电磁感应
一、选择题（共15题）
1．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
2．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．穿过线圈的磁通量为零，磁感应强度也一定为零
3．如图，a、b和c三个完全相同的矩形绝缘线框与通电直导线在同一平面内，其中a关于导线左右对称，b和c的右侧平齐。通过a、b和c三个线框的磁通量分别为、和，则（　　）
A．>> B．== C．<= D．<<
4．磁感应强度B在国际单位制中的单位是特斯拉（符号：T），下列单位中与磁感应强度单位一致的是（　　）
A． B． C． D．
5．如图所示，通有恒定电流的导线MN与闭合金属框共面，第一次将金属框由Ⅱ平移到Ⅰ，第二次将金属框绕cd边翻转到Ⅰ，设先后两次通过金属框的磁通量变化分别为ΔΦ1和ΔΦ2，则（　　）
A．ΔΦ1>ΔΦ2 B．ΔΦ1＝ΔΦ2 C．ΔΦ1<ΔΦ2 D．不能判断
6．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
7．如图所示，矩形线圈abcd的长与宽分别为2L和L，虚线内有界匀强磁场的磁感应强度为B，、分别为ad、bc的中点，下列判断正确的是（　　）
A．此时穿过线圈abcd的磁通量为
B．此时穿过线圈abcd的磁通量为
C．线圈绕ab边向纸外旋转60°角的过程中，穿过线圈的磁通量变化量为
D．线圈绕ab边向纸外旋转60°角的过程中，穿过线圈的磁通量变化量为
8．下列说法正确的是（ ）
A．某处磁感应强度的方向规定为该处小磁针静止时N极所指的方向，所以磁感应强度是矢量
B．电流的方向规定为正电荷移动的方向，所以电流强度是矢量
C．比较磁通量时，需要考虑磁感线从面的哪一侧穿过，因为磁通量是矢量
D．电势有正负，所以是矢量
9．如图所示，两个同心放置的共面金属圆环a和b，条形磁铁与环面垂直穿过，则穿过两环的磁通量、的大小关系为（　　）
A． B． C． D．无法比较
10．如图所示，通电直导线中电流恒定不变，右边有一个矩形线框，线框平面与直导线共面。若将线框向右缓慢平移，已知通电直导线在其周围产生的磁场随距离增大而减弱，则穿过线框的磁通量将（　　）
A．逐渐增大 B．逐渐减小 C．保持不变 D．不能确定
11．如图所示，两个同心放置且共面的金属圆环，条形磁铁穿过圆心且与两环面垂直，通过两环的磁通量Φa、Φb比较，则（　　）
A．Φa>Φb B．Φa=Φb C．Φa＜Φb D．不能确定
12．如图所示，两直导线中通以相同的电流I，矩形线圈位于两导线之间的实线位置Ⅰ，穿过线圈的磁通量为Φ，已知虚线位置Ⅱ与实线位置Ⅰ关于右边的直导线对称，虚线位置Ⅲ与两直导线的距离相等，虚线位置Ⅳ和虚线位置Ⅴ关于左边直导线对称，且与左边直导线的距离和实线位置Ⅰ与右边直导线的距离相等，现将线圈由实线位置移到图示各个虚线位置，则（　　）
A．将线圈由实线位置Ⅰ移到图示虚线位置Ⅱ时，磁通量大小不变
B．将线圈由实线位置Ⅰ移到图示虚线位置Ⅲ时，磁通量变化大小为Φ
C．将线圈由实线位置Ⅰ移到图示虚线位置Ⅳ时，磁通量变化为零
D．将线圈由实线位置Ⅰ移到图示虚线位置Ⅴ时，磁通量大小不变
13．如图所示，线圈面积S，线圈平面与磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直，则关于穿过线圈的磁通量，以下说法正确的是（　　）
A．则此时穿过线圈的磁通量为BS
B．若线圈绕转过60°角时，穿过线圈的磁通量为
C．若从初位置转过90°角时，穿过线圈的磁通量为BS
D．若从初位置转过180°角时，穿过线圈的磁通量变化量大小为2BS
14．如图所示，固定的水平长直导线中通有电流I，矩形金属线框与导线在同一竖直平面内，线框位于导线下方，且线框的一边与导线平行，当线框被移动时，关于穿过线框的磁通量的变化情况，下列说法正确的有
A．当线框水平向左移动时，穿过线框的磁通量变小
B．当线框水平向右移动时，穿过线框的磁通量不变
C．当线框竖直向下移动时，穿过线框的磁通量变小
D．当线框竖直向下移动时，穿过线框的磁通量不变
15．如图所示，框架面积为S，框架平面与磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直，则穿过平面的磁通量的情况是 (　　)
A．如图所示位置时等于BS
B．若使框架绕OO′转过60°角，磁通量为BS
C．若从初始位置转过90°角，磁通量为零
D．若从初始位置转过180°角，磁通量变化为2BS
二、填空题
16．如图所示，矩形置于三维直角坐标系中，A、B、C三点在轴上的坐标已在图中标出，当磁感应强度为B的匀强磁场分别沿x、y、z三轴的正方向时，通过矩形的磁通量分别是_______、________、_________。
17．如图所示，一面积为S的长方形线圈abcd有一半处在磁感应强度为B的匀强磁场中，这时穿过线圈的磁通量为_______Wb，当线圈以ab为轴从图中位置转过60°的瞬间，穿过线圈的磁通量为________Wb．
18．如图所示，竖直放置的条形磁铁中央，有一闭合金属弹性圆环，条形磁铁中心线与弹性环轴线重合，现将弹性圆环均匀向外扩大，则穿过弹性圆环的磁通量将______（选填“增大”、“不变”或“减小”），从上向下看，弹性圆环中的电流方向为_______（选填“顺时针”、“没有”或“逆时针”），弹性圆环受到的安培力方向为______（选填“沿半径向外”、“没有”或“沿半径向内”）。
三、综合题
19．已知某一区域的地下埋有一根与地表面平行的直线电缆，当电缆中通有变化的电流时，在其周围就有变化的磁场。我们在地面上用一个闭合试探线圈即可探测电缆的确切位置、走向和深度。如图所示，让试探线圈平面平行于地面进行测量，这时在地面上a、c两处测得试探线圈中的电动势为零，在b、d两处测得试探线圈中的电动势不为零。当试探线圈平面与地面成夹角，且试探线圈平面的法线和bd在同一竖直平面上时，在b、d两处测得试探线圈中的电动势为零。已知a、b、c、d恰好位于边长为的正方形的四个顶点上，问：
（1）地下电缆应该处在哪两点连线的正下方？
（2）地下电缆离地表面的深度为多少？
20．面积为5.0×10－2m2的单匝矩形线圈放在磁感强度为2.0×10－2T的匀强磁场中，若线圈平面与磁场方向垂直，求穿过线圈的磁通量多大？
21．如图所示，磁感应强度大小为B的匀强磁场仅存在于边长为2L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L的正方形导线框abcd，沿垂直磁感线方向以速度v匀速通过磁场。从ab边进入磁场算起，规定刚开始时，磁通量为正值，写出穿过线框磁通量随时间变化的表达式，并画出磁通量随时间的变化图像。
22．如图所示，面积为S的矩形线框垂直处于磁感应强度为B的匀强磁场中，可绕垂直于磁感线的轴转动。
（1）求线框处于图示位置时穿过线框的磁通量大小；
（2）若线框从图示位置绕转过角，求转动后穿过线框的磁通量大小；
（3）若线框从图示位置绕转过角，求转动后穿过线框的磁通量大小及此过程的磁通量的变化量大小。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
【详解】
穿过线圈的磁通量应以磁铁内部磁场为主的，而内部的磁感线是一定值，在A、B点时，外部磁感线比较密，即与内部相反的磁感线多，相抵后剩下的内部的磁感线就少；中间位置时，外部磁感线比较疏，即与内部相反的磁感线少，相抵后剩下的内部的磁感线就多。所以两端磁通量小，中间磁通量大。故A正确；BCD错误。
故选A。
2．C
【详解】
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．磁感应强度越大，线圈正对磁场面积越大，则磁通量也越大，故B错误；
CD．穿过线圈的磁通量为零，可能是磁场与线圈平行，故磁感应强度不一定为零，故C正确，D错误。
故选C。
3．D
【详解】
由对称可知，导线左右两边磁场方向相反，大小相等，则
c线框右部分磁场强度与b线框相同，而左边磁场强度比右边大，则
0<<
综上所述得
<<
故选D。
4．A
【详解】
根据磁感应强度的定义式
得
由
则单位可以为Wb/m2；由公式
由安培力的单位是N，而电流的单位是A，得
长度的单位为m，则单位的换算可得
由公式
得
又
联立可得
故选A。
5．C
【详解】
通电导线MN周围的磁场并非匀强磁场，靠近MN处的磁场强些，磁感线密一些，远离MN处的磁感线疏一些，当线框在Ⅰ位置时，穿过平面的磁通量为ΦI，当线框平移至Ⅱ位置时，穿过平面的磁通量为ΦII，则磁通量的变化量为
ΔΦI=|ΦII-ΦI|=ΦI-ΦII
当线框翻转到Ⅱ位置时，磁感线相当于从“反面”穿过平面，则磁通量为-ΦII，则磁通量的变化量是
ΔΦ2=|-ΔΦII-ΔΦI|=ΦI+ΦII
所以
ΔΦ1＜ΔΦ2
故C正确，ABD错误。
故选C。
6．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。
7．B
【详解】
AB．此时只有一半的线圈在磁场中，所以磁通量为
故A错误，B正确；
CD．当线圈以为轴从图中位置转过的瞬间，线圈在垂直于磁场方向投影的面积为
磁通量
整个过程穿过线圈的磁通量变化量为
故CD错误。
故选B。
8．A
【详解】
A项：根据磁感应强度的方向就是该处小磁针静止时N极所指的方向，或小磁针N极受力方向，所以磁感应强度是矢量，故A正确；
B项：物理学上规定：电流方向是正电荷定向移动的方向，但运算时不遵守平行四边形定则，故B错误；
C项：磁通量没有方向是标量，正负表示磁感线穿过平面的方向，故C错误；
D项：电势虽有正负之分，但电势是标量，故D错误．
故选A．
9．A
【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的面积大，抵消较多，则磁通量较小，故可得
BCD错误，A正确。
故选A。
10．B
【详解】
通电直导线产生稳定的磁场，离通电直导线越远磁场越弱，磁感线越疏，则当线框远离通电直导线时，穿过线框的磁感线的条数越来越少，磁通量将逐渐减小。
故选B。
11．A
【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，a的面积小，抵消较小，则磁通量较大，所以Φa>Φb。
故选A。
12．B
【详解】
A．将线圈由实线位置Ⅰ移到题图示虚线位置Ⅱ时，由通电直导线产生的磁场分布可知，线圈在实线位置Ⅰ的合磁场方向向外，而在虚线位置Ⅱ的合磁场方向向里，且这两个位置对应的磁场也不相同，故磁通量大小发生变化，故A错误；
B．虚线位置Ⅲ在两导线之间且距离两直导线的距离相等，磁通量为零，将线圈由实线位置Ⅰ移到题图示虚线位置Ⅲ时，磁通量变化大小为Φ，故B正确；
C．题图示虚线位置Ⅳ的磁场方向垂直纸面向里，而实线位置Ⅰ的磁场方向垂直纸面向外，两个位置磁通量大小相等，所以将线圈由实线位置Ⅰ移到题图示虚线位置Ⅳ时，磁通量变化大小为2Φ，故C错误；
D．将线圈由实线位置Ⅰ移到题图示虚线位置Ⅴ时，由于线圈平面距离两导线的距离不相等，故磁通量也不相等，即磁通量大小发生变化，故D错误。
故选B。
13．AD
【详解】
A．此时线圈与磁场方向垂直，则穿过线圈的磁通量为BS，选项A正确；
B．若线圈绕转过60°角时，穿过线圈的磁通量为
选项B错误；
C．若从初位置转过90°角时，线圈平面与磁场平行，则穿过线圈的磁通量为零，选项C错误；
D．若从初位置转过180°角时，穿过线圈的磁通量变化量大小为
选项D正确。
故选AD。
14．BC
【详解】
根据右手螺旋定则判断出直导线周围的磁场方向，离导线越远，磁场越弱；当线框水平向左或向右移动时，穿过线框的磁通量不变，故A错误，B正确；当线框竖直向下移动时，穿过线框的磁通量变小，故C正确，D错误；
15．ABCD
图示时刻，线圈与磁场垂直，穿过线圈的磁通量等于磁感应强度与线圈面积的乘积．当它绕轴转过θ角时，线圈在磁场垂直方投影面积为Scosθ，磁通量等于磁感应强度与这个投影面积的乘积，线圈从图示转过90°时，磁通量为0，磁通量的变化量大小等于初末位置磁通量之差；
【详解】
A、线圈与磁场垂直，穿过线圈的磁通量等于磁感应强度与线圈面积的乘积，故图示位置的磁通量为S，故A正确；
B、使框架绕转过角，则在磁场方向的投影面积为，则磁通量为，故B正确；
C、线圈从图示转过的过程中，S垂直磁场方向上的投影面积逐渐减小，故磁通量逐渐减小，当线圈从图示转过时，S磁通量为0，故C正确；
D、从初始位置转过角，磁通量变化为，故D正确．
16．
【详解】
当磁感应强度为B沿x轴正方向时，通过矩形的磁通量为
当磁感应强度为B沿y轴正方向时，通过矩形的磁通量为
当磁感应强度为B沿z轴正方向时，磁场与线框平行，通过矩形的磁通量为
17．,．
【详解】
在匀强磁场中，当线圈与磁场垂直时，穿过线圈的磁通量为Φ=BS，图中S有磁感线穿过线圈的面积，即为有效面积．当线圈以ab为轴从图中位置转过60°的瞬间，线圈在垂直于磁场方向投影的面积．
如图，当长方形线圈abcd有一半处在磁感应强度为B的匀强磁场中时
磁通量为
当线圈以ab为轴从图中位置转过60°的瞬间，线圈在垂直于磁场方向投影的面积为．
则磁通量 ．
18． 减小 顺时针 沿半径向内
【详解】
磁感线是闭合曲线，磁铁内部穿过圆环的磁感线总条数一定，外部磁感线分布在无限大空间，将磁铁内部的磁感线抵消一部分，当将弹性圆环均匀向外扩大时，磁铁外部穿过圆环的磁感线增多，外部抵消的增多，所以总磁通量将减小。则原磁通量向下减小，则根据楞次定律可知，圆环中产生顺时针的感应电流；根据左手定则可知，安培力沿半径方向向内。
19．（1）电缆在ac两点连线的正下方；（2）
【详解】
（1）当线圈平面平行地面测量时，在地面上a、c两处测得试探线圈中的电动势为零，说明通过线圈的磁通量为零，而b、d两处线圈中的电动势不为零，说明穿过小线圈的磁通量发生变化，则试探线圈在通电直导线的两边。当线圈平面与地面成45°夹角时，在b、d两处测得试探线圈中的电动势为零，则说明小线圈现在的位置与直导线平行且直导线在b、d两处的斜下方。又由于a、b、c、d恰好位于边长为1米的正方形的四个顶角上，所以可确定地下电缆在ac两点连线的正下方。
（2）当线圈平面与地面成45°夹角时，直导线在b、d两处的斜下方45°位置。则边长为1米的正方形可知，直导线离地表的深度为
20．10－3Wb
【详解】
线圈平面与磁场方向垂直，所以由Φ=BS得穿过线圈的磁通量为
Φ=2.0×10－2×5.0×10－2=10－3Wb
21．见解析
【详解】
线框穿过磁场的过程可分为三个阶段,进入磁场阶段（只有ab边在磁场中），在磁场中运动阶段（ab、cd两边都在磁场中），离开磁场阶段（只有cd边在磁场中）。
线框进入磁场阶段：对应时间穿过线框的磁通量线性增加，表示为
最后为
线框在磁场中运动阶段：对应时间，在时间内，穿过线框的磁通量线性减小，表达式为
最后为
时间内，穿过线圈的磁通量反向增加，表达式为
最后增加为
线框离开磁场阶段：对应，穿过线框的磁通量线性减小，表达式为
最后减小为
磁通量随时间的变化图像如下图
22．（1）BS；（2）0.5BS；（3）0，-BS
【详解】
（1）线框处于图示位置时，线框与磁场垂直，穿过线框的磁通量
（2）线框绕OO＇转过60°角后，穿过线框的磁通量
（3）线框绕OO＇转过90°角后，线框与磁场平行，穿过线框的磁通量
则此过程的磁通量的变化量
答案第1页，共2页