人教版必修三 13.2 磁通量专题（含答案）

人教版必修三第十三章磁通量专题（含答案）
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题（本大题共10小题，共60.0分）
1. 下列物理量中，用来描述磁场强弱和方向的是( )
A. 磁感应强度 B. 磁通量 C. 安培力 D. 洛伦兹力
2. 如图所示，同一线圈分别垂直纸面方向放置在磁场中和 处，通过线圈的磁通量大小分别是、；磁感应强度的大小分别是、 下列物理量关系表达式正确的是( )
A. B. C. D.
3. 六根绝缘的导线，在同一平面内组成四个相等的正方形，导线中通以大小相同的电流，方向如图所示，在这四个正方形区域中，指向纸面内且磁通量最大的区域是哪一个( )
A. Ⅰ B. Ⅱ C. Ⅲ D. Ⅳ
4. 关于磁场，下列说法正确的是( )
A. 磁场的方向就是一小段通电导线在该点的受力方向
B. 电流元所受安培力为零，则该处磁感应强度也为零
C. 根据安培分子电流假说，所谓磁化就是分子电流由无序变成有序排列
D. 穿过平面的磁通量为零，磁感应强度一定为零
5. 下列说法中正确的是( )
A. 根据可知匀强磁场磁感应强度的大小等于垂直穿过单位面积的磁感线条数
B. 根据可知，闭合回路的面积越大，穿过该线圈的磁通量一定越大
C. 根据可知，在磁场中某处放置的电流越大，则受到的安培力一定越大
D. 根据可知，磁场中某处的磁感强度大小与通电导线所受的磁场力成正比，与电流强度和导线长度的乘积成反比
6. 如图所示，边长为的匝正方形线框内部有一边长为的正方形区域的匀强磁场，磁场的磁感应强度为。下列说法正确的是( )
A. 穿过线框的磁通量为 B. 穿过线框的磁通量为
C. 穿过线框的磁通量为 D. 穿过线框的磁通量为
7. 如图所示，单匝矩形线框平面与匀强磁场方向垂直，穿过线框的磁通量为若磁感应强度变为原来的两倍，则磁通量变为( )
A. B. C. D.
8. 如图所示，、是两个同平面、同心放置的金属圆环，条形磁铁穿过圆环中心且与两环平面垂直，则穿过两圆环的磁通量、的大小关系为
A. B. C. D. 不能比较
9. 如图所示，一矩形线圈有一半处在垂直平面磁感应强度向下的匀强磁场中，虚线为磁场边界且与边平行，穿过线圈的磁通量为。当线圈以为轴从图中位置转过的瞬间，穿过线圈的磁通量为，则( )
A. ：：

B. ：：

C. ：： D. ：：

10. 如图所示，两直导线中通以相同的电流，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，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
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，磁通量不变
二、计算题（本大题共3小题，共40.0分）
11. 某地地磁场磁感应强度的水平分量，竖直分量求：
地磁场的大小及它与水平方向的夹角．
在水平面内的面积内地磁场的磁通量．
12. 边长为匝数为的正方形线圈垂直于磁感应强度的方向置于的匀强磁场中试求：
图示位置时穿过线圈的磁通量为多少？
若将线圈以一边为轴转过则穿过线圈的磁通量为多少？
若将线圈以一边为轴转过，则穿过线圈的磁通量变化了多少？
13. 如图所示，边长为的匝正方形闭合线圈内部有一边长为的正方形区域的匀强磁场，磁场右边界与线圈右边界重合，磁场方向与线圈平面垂直，磁感应强度大小为。
求穿过线圈的磁通量的大小；
若线圈以右边界为转轴按箭头方向转动，当转过时，穿过线圈的磁通量为多少？
若时刻开始线圈以速度向左做匀速运动，在线圈移出磁场前，为了使线圈不产生感应电流，磁感应强度应该怎样随时间变化，请推导出与的关系式。
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：、磁感应强度是用来描述磁场强弱和方向的物理量。故A正确；
B、磁通量是穿过某一面积上的磁感线的条数，单位面积上的磁通量才可以描述磁场的强弱。故B错误；
C、安培力描述电流在磁场中受到的力的作用，不是用来描述磁场的强弱和方向。故C错误；
D、洛伦兹力描述带电粒子在电场中受到力的作用，故D错误；
故选：。
磁感应强度的定义式：是采用比值法定义的。磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量。
该题考查对磁感应强度的理解，对于概念的理解要深入充分，不能停留在表面，很多概念的定义式和决定式是不同的，如电场强度、磁感应强度、速度、加速度等。
2.【答案】
【解析】
【分析】
判断磁通量可根据穿过磁感线条数多少来定性判断，也可从公式来判断；由磁感线的疏密判断磁场的强弱。
解决本题的关键是掌握判断磁通量大小的方法，一是根据穿过磁感线条数多少来定性判断，二是根据公式来判断．
【解答】
从图中看出，线圈穿过的磁感线条数多，所以磁通量，由磁感线的疏密可知，故B正确，ACD错误。
故选B。
3.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查安培定则与磁场的叠加。利用安培定则判断磁场方向比较简单，但磁场的叠加，较为复杂，采用列表法可防止思路出现混乱。
根据安培定则判断六根通电导线在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个区域产生的磁场方向，根据磁场的叠加，判断哪个区域的磁场最强。
【解答】
以点代表磁场指向纸外，小点表示离导线远，大点表示离导线近；叉代表磁场指向纸内，小叉表示离导线远，大叉表示离导线近。根据安培定则分析可知，各导线在四个区域产生的磁场方向如下表所示。
导线 区域Ⅰ 区域Ⅱ 区域Ⅲ 区域Ⅳ
根据磁场的叠加可知，指向纸面内的磁场最强的区域是区域Ⅰ，故A正确，BCD错误。
4.【答案】
【解析】
【分析】
磁场的方向是与通电导线的方向满足左手定则；安培力的大小与导线长度、磁感应强度、导线长度和电流方向与磁感应强度的方向有关；安培分子电流假说能解释磁化的过程；磁通量与磁感应强度与闭合导线的面积以及导线所处的位置有关；
解题的关键是熟记磁现象的特点；磁场的性质解题。
【解答】
A.磁场的方向与一小段通电导线在该点的受力方向满足左手定则；磁场的方向是超过手心的方向，安培力是拇指所指的方向，故A错误；
B.当电流元的方向和磁感应强度的方向在一条直线上，电流元不会受到安培力，故B错误；
C.磁化就是分子电流由无序变成有序排列，安培分子假说正好解释了这一点，故C正确；
D.当磁感线与闭合回路的平面平行时，磁通量为零，而磁感应强度不为零，故D错误。
故选C。

5.【答案】
【解析】
【分析】
磁感应强度的大小由磁场本身性质决定，与导线的电流和所受安培力无关．当磁场的方向与电流的方向垂直时，安培力大小为在匀强磁场中，当磁场的方向与面积垂直，则。
该题考查对磁场的几个概念的理解，解决本题的关键知道磁感应强度是根据比值定义法定义的，与电流和磁场力无关，由磁场本身的性质决定。
【解答】
A、根据可知，匀强磁场磁感应强度的大小等于垂直穿过单位面积的磁感线条数，又叫磁通密度．故A正确；
B、公式的条件是磁场的方向与线圈垂直，当磁场方向与面积平行，闭合回路的面积再大，磁通量为零．故B错误．
C、公式的使用条件是电流的方向与磁场的方向垂直，电流大，则受到的安培力不一定越大，还跟电流与磁场之间的夹角有关．故C错误．
D、磁场的磁感应强度与通电导线的电流和所受的磁场力无关，由本身的性质决定．故D错误。
6.【答案】
【解析】
【分析】
本题要掌握匀强磁场中磁通量的计算公式，准确理解公式中的意义，知道是有效面积是解题的关键。
磁通量等于穿过磁场中某一面积的磁感线的条数，当平面与垂直时，磁通量最大，与线圈的匝数无关，可用公式计算磁通量，公式中是有效面积。
【解答】
由图知，只有虚线范围内有磁场，所以有效面积等于虚线所围的面积，为，磁通量等于穿过磁场中某一面积的磁感线
的条数，与线圈的匝数无关，所以穿过线框的磁通量为。
故选C。
7.【答案】
【解析】
【分析】
明确磁通量的定义，根据判断磁通量的变化；
【解答】
面积不变，根据可知，磁感应强度变为原来的两倍时，则磁通量变为，故C正确，ABD错误。
故选C。
8.【答案】
【解析】
【分析】
根据磁铁内、外磁场线分布特点求出合磁通，而后进行比较即可。
本题考查磁通量的知识，要知道磁通量也就是磁感线的条数，遇到相反的磁感线时，磁通量是二者相抵消后剩余的磁感线，本题还需用到条形磁铁的磁感线分布。
【解答】
条形磁铁磁场的磁感线分布特点是磁铁内外磁感线的条数相同；磁铁内外磁感线的方向相反；磁铁外部磁感线的分布是两端密、中间疏。设磁铁内部磁感线的条数为，磁铁外部圆环以内的磁感线条数为，则穿过圆环的磁通量，面积越大的越大，即小于，而相同，所以穿过两圆环的磁通量，故A正确，BCD错误。
故选A。
9.【答案】
【解析】解：如图，当长方形线圈有一半处在磁感应强度为的匀强磁场中时磁通量为，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，则磁通量，因此磁通量：：：，故ABD错误，C正确．
故选：。
在匀强磁场中，当线圈与磁场垂直时，穿过线圈的磁通量为，图中为有效面积．当线圈以为轴从图中位置转过的瞬间，为线圈在垂直于磁场方向投影的面积．
本题考查对于匀强磁场中磁通量的求解能力．对于公式，为线圈在垂直于磁场方向投影的面积．
10.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了求磁通量变化问题，知道磁通量的计算公式、分析清楚线段的位置变化即可解题。
【解答】
在距离通电直导线距离相等的位置电流产生的磁感应强度大小相等；
A.由于Ⅰ处与Ⅱ处的磁感应强度大小不同，将线圈由实线位置Ⅰ移到题图示虚线位置Ⅱ时，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，故B正确；
C.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，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，磁通量大小发生变化，故D错误。
故选B。
11.【答案】解：根据平行四边形定则

设与水平方向的夹角为，则，所以
题中地磁场与水平面积不垂直，取其与水平面垂直的分量，所以磁通量为

【解析】本题关键要掌握磁通量的计算公式：当时，；当时，，同时要熟记磁通量的单位。
根据矢量的合成，结合水平与竖直方向的磁感应强度，即可求出地磁场磁感应强度的大小；
根据磁通量的公式解答即可。
12.【答案】解：正方形线圈的面积：．
图示位置时，磁场与线圈垂直穿过线圈的磁通量：；
将线圈以一边为轴转过，磁场与线圈夹角为 ，穿过线圈的磁通量；将线圈以一边为轴转过，则穿过线圈的磁通量变化：。
答：图示位置时穿过线圈的磁通量为；
若将线圈以一边为轴转过则穿过线圈的磁通量为；
若将线圈以一边为轴转过，则穿过线圈的磁通量变化了。

【解析】本题考查了求磁通量及磁通量的变化，知道磁通量的定义式、即可正确解题。
已知磁感应强度与正方形导线框的边长，根据磁通量的计算公式可以求出磁通量；
线圈以一边为轴转动，磁通量等于磁感应强度与垂直场强方向的面积的乘积；
磁通量的变化定义末状态的磁通量减去初状态的磁通量，注意穿过的磁感线的方向。
13.【答案】解：穿过线圈的磁通量为；
当转过时，穿过线圈的磁通量为；
为了使线圈不产生感应电流，应使穿过线圈的磁通量保持不变，
则，
解得
【解析】当线圈平面与磁场方向垂直时，穿过线圈的磁通量，是磁感应强度，是线圈在磁场中的有效面积；
若转过时，根据是线圈平面与磁场方向的夹角即可求解；
为了使线圈不产生感应电流，则穿过线圈的磁通量保持不变，据此列式求解。
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