13.2磁感应强度磁通量 同步练习（Word版含解析）

人教版必修第三册 13.2 磁感应强度 磁通量
一、单选题
1．如图所示，M、N和P是以MN为直径的半圆弧上的三点，O为半圆弧的圆心，∠MOP = 60°，在M、N处各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图所示，这时O点的磁感应强度大小为B1，若将M处长直导线移至P处，则O点的磁感应强度大小为B2，那么B2与B1之比为（ ）
A．：1 B．：2
C．1：1 D．1：2
2．如图所示，在空间直角坐标系中存在有沿轴正方向的匀强磁场，在直角坐标系中选取如图所示的棱柱形空间。通过面积（所围的面积）、（所围的面积）和（所围的面积）的磁通量大小分别为、和，则（　　）
A． B． C． D．
3．如图所示，若回路面积从变到，磁感应强度同时从、方向垂直纸面向里变到、方向垂直纸面向外，则回路中的磁通量的变化量为（　　）
A．7 Wb
B．13.6 Wb
C．15.2 Wb
D．20.6 Wb
4．下列物理量中属于矢量的是（　　）
A．磁通量 B．电功 C．电场强度 D．电流强度
5．对磁感应强度的定义式的理解，下列说法正确的是（ ）
A．磁感应强度B跟磁场力F成正比，跟电流强度I和导线长度L的乘积成反比
B．公式表明，磁感应强度B的方向与通电导体的受力F的方向相同
C．磁感应强度B是由磁场本身决定的，不随F、I及L的变化而变化
D．如果通电导体在磁场中某处受到的磁场力F等于0，则该处的磁感应强度也等于0
6．一个匝数为n、面积为S的闭合线圈置于水平面上，若线圈内的磁感应强度在时间t内由竖直向下从B1减少到零，再反向增加到B2，则线圈内的磁通量的变化量ΔΦ为（　　）
A．n（B2－B1）S B．（B2－B1）S
C．n（B2＋B1）S D．（B2＋B1）S
7．如图所示的磁场中有一个垂直于磁场中心磁感线放置的闭合圆环，现在将圆环从图示A位置水平向右移到B位置，穿过圆环的磁通量的变化情况是（　　）
A．变小 B．变大
C．不变 D．先变小后变大
8．我国是最早在航海中使用指南针的国家，郑和下西洋的船队已经装备了罗盘，如图所示。在实验精度要求不高的情况下，可利用罗盘来测量电流产生磁场的磁感应强度，具体做法是：在一根南北方向放置的直导线正下方5cm处放一个罗盘。导线没有通电时罗盘的指针（小磁针的N极）指向北方；当给导线通入电流时，发现罗盘的指针偏转一定角度，根据偏转角度即可测定电流磁场的磁感应强度。现已测出此地的地磁场水平分量为，直导线通电后罗盘指针停在北偏西30°的位置，由此测出该通电直导线在其正下方5cm处产生磁场的磁感应强度大小为（　　）
A． B． C． D．
9．下列有关磁场的说法正确的是（　　）
A．磁场是假想的，不是客观存在的物质
B．磁感应强度是穿过磁场方向单位面积的磁通量
C．小磁针N极所受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向
D．由公式知，一小段通电导体在某处不受磁场力，说明此处一定无磁场
10．如图所示，两个单匝圆形线圈甲和乙相隔一定距离竖直固定在水平面上，通过甲线圈的电流大于乙线圈的电流，虚线为两线圈的中轴线，O、、、M、N都在中轴线上，、分别为甲、乙线圈的圆心，O为连线的中点，为MO的中点，为ON的中点，下列说法正确的是（　　）
A．两线圈之间存在相互排斥的作用力
B．O点处的磁感应强度方向沿轴线向右
C．O、M、N三点中O点处磁感应强度最大
D．乙线圈在O点产生的磁感应强度大于甲线圈在O点产生的磁感应强度
11．国际非电离辐射防护委员会规定，高铁产生的磁场辐射的安全标准为以下。则用国际单位制基本单位表示该磁感应强度正确的是（　　）
A． B．
C． D．
12．磁感应强度的单位用国际单位制中基本单位表示的是：（　　）
A．特斯拉 B．牛/安·米 C．韦伯/米2 D．千克/安·秒2
13．如图，在水平向右的匀强磁场中，一根通电长直导线垂直于纸面放置，电流的方向向里。a、b、c、d是以直导线为圆心的同一圆周上的四点，在这四点中（　　）
A．b、d两点的磁感应强度相同
B．a、c两点的磁感应强度相同
C．c点的磁感应强度最大
D．d点的磁感应强度最大
14．如图所示，一边长为L的正方形线框置于竖直向下的匀强磁场中，已知线框与水平面夹角为（，），磁感应强度大小为B．则穿过线框磁场的磁通量大小为（　　）
A．0 B． C． D．
15．如图所示匀强磁场的磁感应强为B，方向沿x轴的正方向，且线段MN、DC、NC、EF、MD、NE、CF均相等，通过面积、、的磁通量分别为1、2和3，则（　　）
A．1=2 B．1=3
C．3>1 D．2>3
二、填空题
16．两足够长直导线均折成直角，按图示方式放置在同一平面内，EO与在一条直线上，与OF在一条直线上，两导线相互绝缘，通有相等的电流I，电流方向如图所示。若一根无限长直导线通过电流I时，所产生的磁场在距离导线d处的磁感应强度大小为B，图中M、N两点与导线距离均为d，则M处的磁感应强度大小为______，N处的磁感应强度大小为______。
17．如图，在磁感应强度为的匀强磁场中，有一边长为的匝正方形线圈，线圈平面与磁场方向垂直，则穿过线圈的磁通量的绝对值为______，若线圈绕转过180°角，则穿过线圈的磁通量变化量的绝对值为______。
18．匀强磁场中有一段长为30cm的长直导线，它与磁场方向垂直，当通过2A的电流时，受到磁场力大小为6×10－3N，则磁场的磁感应强度为______T；当导线长度缩短为原来一半时，磁场的磁感应强度是______T。
三、解答题
19．“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。
20．如图所示，有一个垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B=0.8T，磁场有明显的圆形边界，圆心为O，半径为1.0cm，现在纸面内先后放上A、C、D三个圆线圈，圆心均在O处，A线圈半径为1.0cm；C线圈半径为2.0cm；D线圈半径为0.5cm，问：
(1)若磁场方向不变，在B减为0.4T的过程中，A和C中磁通量各改变多少
(2)若磁感应强度大少不变，在磁场方向转过角的过程中，D中的磁通量改变多少
21．如图所示，框架的面积为，匀强磁场的磁感应强度大小为．
试求：
(1)框架平面与磁感应强度垂直时，穿过框架平面的磁通量为多少？
(2)若框架绕转过60°，则穿过框架平面的磁通量为多少？
(3)若从图示位置转过90°，则穿过框架平面的磁通量改变量为多少？
(4)若从图示位置转过180°，则穿过框架平面的磁通量改变量为多少？
22．如图所示是实验室简易手摇发电机的结构原理图，设两磁极间匀强磁场的磁感应强度，单匝矩形线圈面积。求在下列情况下，磁场穿过线圈的磁通量。
（1）线圈平面与磁场方向垂直；
（2）线圈平面与磁场方向平行；
（3）线圈平面与磁场方向成角。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【详解】
设该电流在距其R处产生的磁场为B，当M处长直导线未移动时有
B1= 2B
将M处长直导线移至P处，根据磁场的叠加原理有
根据余弦定理有
解得
则
故选B。
2．C
【详解】
据题意，匀强磁场的方向沿x轴的正方向，则没有磁感线穿过S3（cbb′c′），Φ3=0；而S1（abb′a′）与S2（acc′a′），在磁场垂直方向的有效面积等于S2（acc′a′）的面积，根据磁通量的定义式，所以有：Φ1=Φ2＞Φ3，故ABD错误，C正确。
故选C。
3．C
【详解】
设磁场方向垂直纸面向外为正方向，根据磁通量表达式
可知回路中的磁通量的变化量为
选项C正确，ABD错误；
故选C。
4．C
【详解】
磁通量、电功都是只有大小无方向的物理量，是标量；电流强度虽然有大小和方向，但是电流合成时不遵循平行四边形定则，则电流也是标量；电场强度既有大小又有方向，是矢量。
故选C。
5．C
【详解】
AC．磁感应强度的定义式，只是比值定义，但磁感应强度B是由磁场本身决定的，不随F、I及L的变化而变化，A错误，C正确；
B．根据左手定则，磁感应强度B的方向与通电导体的受力F的方向垂直，B错误；
D．当导体与磁场平行时，受到的磁场力F=0，但该处的磁场磁感应强度并不等于0，D错误。
故选C。
6．D
【详解】
末状态的磁通量为
初状态的磁通量为
则线圈内的磁通量的变化量为
ABC错误，D正确。
故选D。
7．A
【详解】
磁通量的大小可以根据穿过线圈的磁感线条数的多少进行分析判断，由图可知，由A到B的过程中，穿过线圈的磁感线条数变少，故说明磁通量变小，BCD错误，A正确。
故选A。
8．A
【详解】
由题意可知，该通电直导线在其正下方5cm处产生磁场的磁感应强度与地磁场的水平分量合成后的合磁场方向沿北偏西30°，则直导线产生的磁场大小为
故选A。
9．C
【详解】
A．磁场是客观存在的物质，磁感线是假想的，不是客观存在的，A错误；
B．磁感应强度是矢量，磁通量是标量，磁感应强度的大小等于穿过垂直磁场方向的单位面积的磁通量，B错误；
C．小磁针N极所受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向，C正确；
D．一小段通电导体在某处不受磁场力，可能是电流方向与磁场方向平行，该处不一定无磁场，D错误。
故选C。
10．C
【详解】
A．两线圈中的电流同向，由于同向电流之间相互吸引，则两线圈之间存在相互吸引的作用力，选项A错误；
B．由安培定则可知，两线圈中电流在O点处产生的磁场方向均向左，则O点的磁感应强度方向沿轴线向左，选项B错误；
C．由磁场叠加可知，O、M、N三点中O点处磁感应强度最大，选项C正确；
D．由于甲线圈的电流大于乙线圈的电流，则甲线圈在O点产生的磁感应强度大于乙线圈在O点产生的磁感应强度，选项D错误。
故选C。
11．D
【详解】
根据
可得磁感应强度的单位是，但N不是国际单位制基本单位，又由
可得
联立可得
故ABC错误，D正确。
12．D
【详解】
磁感应强度为
磁感应强度单位为T，则
ABC错误，D正确。
故选D。
13．D
【详解】
根据安培定则，直导线在abcd各点的磁场方向如图；各点的磁感应强度都等于直导线在该点的磁场与匀强磁场B在该点磁场的矢量和，则
A．由磁场叠加可知，b、d两点的磁感应强度不相同，选项A错误；
B．a、c两点的磁感应强度大小相同，但是方向不同，选项B错误；
CD．直导线在d点的磁场与匀强磁场B方向相同，由磁场叠加可知，d点的磁感应强度最大，选项C错误，D正确。
故选D。
14．D
【详解】
穿过线框磁场的磁通量大小为
故选D。
15．B
【详解】
匀强磁场的方向沿轴正方向，则没有磁感线穿过，则
在垂直磁场方向的有效面积等于，所以有
故选B。
16． 0 2B
【详解】
[1]两导线相互绝缘，通有相等的电流I，根据安培定则可知，OF在M处产生的磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里，在M处产生的磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外，根据磁场的叠加原理M处磁感应强度大小为0。
[2]两导线相互绝缘，通有相等的电流I，根据安培定则可知，在N处产生的磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里，在N处产生的磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里，根据磁场的叠加原理N处磁感应强度大小为2B。
17．
【详解】
[1]当线圈平面与磁场方向垂直时，穿过线圈的磁通量的绝对值为
[2]以原来磁感线垂直穿过线圈的方向为磁通量的正值，则
线圈绕转过180°角，磁感线相对线圈穿过的方向与原来相反，磁通量为负值
则磁通量变化的绝对值大小为
18． 0.01 0.01
【详解】
[1]由磁场力公式
可知
[2]磁感应强度是磁场本身的性质，与放置的电流大小、导线长度和所受磁场力大小无关。所以磁感应强度仍是0.01T。
19．(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
20．(1)A和C中磁通量改变量均为；(2)
【详解】
(1)根据磁通量的公式Φ=BS，其大小与线圈的匝数无关，且S是有效面积；由题意可知，A线圈与C线圈的有效面积相同，则A、C中磁通量改变量相同，即为
(2)当磁场方向转角的过程中，线圈垂直磁场方向的面积
因此
21．(1)；(2)；(3)；(4)
【详解】
(1)框架平面与磁感应强度垂直时，穿过框架平面的磁通量为
(2)若框架绕转过60°，则穿过框架平面的磁通量为
(3)若从图示位置转过90°，则穿过框架平面的磁通量为
此过程中的磁通量的变化量为
(4)若从图示位置转过180°时，磁通量
则转过180°的过中，磁通量的变化量为
22．（1）0.016Wb；（2）0；（3）0.008Wb
【详解】
（1）线圈平面与磁场方向垂直，磁场穿过线圈的磁通量为
Φ = SB = 0.2 × 0.08Wb = 0.016Wb
（2）线圈平面与磁场方向平行时，磁场穿过线圈的磁通量为0。
（3）线圈平面与磁场方向成30°角时，磁场穿过线圈的磁通量为
Φ = SBcos30° = 0.2 × 0.08 × Wb = 0.008Wb
答案第1页，共2页
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