课件17张PPT。安培定则的应用 对磁通量的理解 综合检测(五)
第5章 磁 场
(分值：100分 时间：60分钟)
一、选择题(本大题共7个小题，每小题6分．共42分．每小题至少有一个答案是正确的，把正确答案的字母填在题后的括号内．)
1．(2012·海口高二检测)1954年，我国地质探矿队伍发现，在山东某地一面积约4万平方公里地区的地磁场十分异常．据此，勘探队伍推测该地区地下可能蕴藏着( )
A．铜矿 B．铁矿 C．煤矿 D．石油
【解析】 引起地磁场异常的矿物质一定具有磁性，故该地区地下可能蕴藏着铁矿．
【答案】 B
2．关于电流的磁场，下列说法正确的是( )
A．直线电流的磁场只分布在垂直于导线的某一个平面内
B．直线电流的磁感线是一些同心圆，距离导线越远处磁感线越密
C．通电螺线管外部的磁场分布与条形磁铁相同，在螺线管内部无磁场
D．直线电流、环形电流、通电螺线管的磁场方向都可以用安培定则来判定
【解析】 直线电流的磁感线分布在垂直于导线的无数个平面内，且是以导线上各点为圆心的同心圆，选项A、B均错，在通电螺线内部磁感线从S到N，选项C错误，因此选项D正确．
【答案】 D
3.
图1
(2012·凉山高二检测)如图1所示，通电直导线右边有一个矩形线框，线框平面与直导线共面，若使线框逐渐靠近(平动)通电导线，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
【解析】 由通电导线产生的磁场的特点知，当线圈靠近导线时，穿过线圈的磁感应强度变大，线圈的面积不变，所以穿过线圈的磁通量增大，故A正确，B、C、D错误．
【答案】 A
4.
图2
如图2所示，处于同一平面内的两根平行长直导线中通有方向相反、大小不同的电流，这两根导线把它们所在的平面分成a、b、c三个区域，则磁感应强度为零的区域( )
A．可能出现在b区
B．可能出现在a区
C．可能同时出现在a、c区
D．可能出现在c区
【解析】 由安培定则可判断磁感应强度为零的区域可能出现在a、c区．
【答案】 BD
5．(2012·汉中期末)如图3所示，两个同心放置的同平面的金属圆环，条形磁铁穿过圆环中心且与两金属圆环平面垂直．则通过两金属圆环的磁通量相比较( )
图3
A．Φa>Φb B．Φa<Φb
C．Φa＝Φb D．不能比较
【解析】 由于磁感线是闭合曲线，在磁体的内部是由S极指向N极，在磁体的外部是由N极指向S极，又由于穿过线圈的磁通量为合磁通量，故选项A正确．
【答案】 A
6.
图4
如图4所示，带负电的金属环绕其轴OO′匀速转动时，放在环顶部的小磁针最后将( )
A．N极竖直向上
B．N极竖直向下
C．N极水平向左
D．小磁针在水平面内转动
【解析】 带电金属环形成逆时针电流(从右向左看)，据安培定则可以确定，通过金属环轴OO′处的磁场方向水平向右，小磁针处的磁场方向水平向左，故小磁针N极最后水平指向左方，C项正确．
【答案】 C
7.
图5
弹簧测力计下挂一条形磁铁，其中条形磁铁N极一端位于未通电的螺线管正上方，如图5所示，下列说法正确的是( )
A．若将a接电源正极，b接电源负极，弹簧测力计示数将不变
B．若将a接电源正极，b接电源负极，弹簧测力计示数将增大
C．若将b接电源正极，a接电源负极，弹簧测力计示数将减小
D．若将b接电源正极，a接电源负极，弹簧测力计示数将增大
【解析】 本题考查通电螺线管磁场与安培定则的综合应用．a接正极，b接负极时，由安培定则可知，螺线管上端为N极，与磁铁排斥，弹簧测力计示数减小，A、B均错；b接正极，a接负极时，螺线管上端为S极，与条形磁铁吸引，使弹簧测力计示数增大，D正确，C错．故正确答案为D.
【答案】 D
二、非选择题(本题共5个小题，共58分．计算题要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位．)
8．(8分)如图6所示，abcd是一环形导线，在b、c处用软导线与一直导线PQ接通，图中标出了环中电流产生的磁场的磁感线的方向，则电源的________端为正极，放在PQ下方的小磁针的________极将转向纸外．
图6
【解析】 根据图中磁场方向结合安培定则可知电流为d→c→b→a，故右端为电源正极．
PQ的电流由Q→P，其下方磁场方向垂直纸面向外．故小磁针的N极转向纸外．
【答案】 右 N
9.
图7
(8分)如图7所示，大圆导线环A中通有电流I，方向如图所示，另在导线环所在平面内画一个圆B，则B内的磁通量________零．(填“是”或“不是”)若不是零，则磁通量是________．(填“穿进”或“穿出”)
【解析】 由安培定则可知导线环A产生的磁场的磁感线在环A内密且方向垂直环面向里．环外疏且方向向外．则穿过B内的磁通量不是零且为穿进．
【答案】 不是 穿进
10.
图8
(14分)(2012·福州一中高二检测)三根平行长直导线，分别垂直通过一等腰直角三角形的三个顶点，如图8所示．现在使每条通电导线在斜边中点处所产生的磁感应强度大小均为B，则该处实际磁感应强度的大小如何？方向如何？
【解析】 根据安培定则，I1和I3在O点处产生的磁感应强度的方向相同，大小均为B，合成大小为2B，I2在O点产生的磁感应强度与I1和I3产生的合磁感应强度垂直，如图所示．由大小均为B可知，O点处实际磁感应强度的大小
BO＝＝B.
设BO与斜边夹角为α，则：tan α＝＝2.
所以α＝arctan 2.
【答案】 B 方向与斜边夹角为arctan 2
11．(14分)如图9所示，有一个垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B＝0.8 T，磁场有明显的圆形边界，圆心为O，半径为1.0 cm，现在纸面内先后放上圆线圈，圆心均在O处，A线圈半径为1.0 cm,10匝；B线圈半径为2.0 cm,1匝；C线圈半径为0.5 cm,1匝．问：
图9
(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)A线圈半径为1.0 cm，正好和圆形磁场区域的半径相等，而B线圈半径为2.0 cm，大于圆形磁场区域的半径，但穿过A、B线圈中的磁感线的条数相等，因此在求通过B线圈中的磁通量时，面积S只能取圆形磁场区域的面积．
设圆形磁场区域的半径为R，对线圈A，Φ1＝B1πR2
磁通量的改变量：ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝(0.8－0.4)×3.14×(10－2)2 Wb＝1.256×10－4 Wb.
对线圈B，ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝(0.8－0.4)×3.14×(10－2)2 Wb＝1.256×10－4 Wb.
(2)原图中线圈平面与磁场方向垂直，若用公式Φ＝BSsin θ求磁通量，此时θ1＝90°，当磁场方向转过30°角时，磁场方向与线圈平面之间的夹角为θ2＝60°.
对线圈C：设C线圈的半径为r，
Φ1＝Bπr2sin θ1
Φ2＝Bπr2sin θ2
磁通量的改变量：
ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝Bπr2(sin 90°－sin 60°)
＝0.8×3.14×(5×10－3)2×(1－0.866) Wb
＝8.4×10－6 Wb.
【答案】 (1)A：1.256×10－4 Wb
B：1.256×10－4 Wb (2)8.4×10－6 Wb
12.
图10
(14分)如图10所示为发电机的原理图．发电机转子为一边长为0.3 m的正方形线圈，处于B＝0.5 T的匀强磁场中．
(1)当线圈平面与磁场方向夹角为45°时，穿过线圈的磁通量是多少？
(2)当线圈以ab边为轴沿顺时针方向转过90°的过程中，穿过线圈的磁通量的变化量是多少？
(3)当线圈以ab边为轴沿逆时针方向转过90°的过程中，穿过线圈的磁通量的变化量是多少？
【解析】 (1)由Φ＝BS⊥得：
Φ＝BSsin 45°＝BL2sin 45°
＝×0.5×0.32 Wb
＝3.2×10－2 Wb.
(2)初状态时，Φ1＝BL2sin 45°
＝0.5×0.32× Wb
＝3.2×10－2 Wb
末状态磁感线由反面穿入，正面穿出，如图，则：Φ2＝－BL2sin 45°
＝－3.2×10－2 Wb
则ΔΦ1＝Φ2－Φ1＝(－3.2×10－2－3.2×10－2) Wb
＝－6.4×10－2 Wb
只考虑其大小，ΔΦ1＝6.4×10－2 Wb.
(3)初态与末态时，穿过线圈的磁通量相同，都是从同一面穿入和穿出，如图，则：ΔΦ2＝0.
【答案】 (1)3.2×10－2 Wb (2)6.4×10－2 Wb (3)0
