2025人教版高中物理必修第三册同步练习题--2（有解析）　磁感应强度　磁通量

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2025人教版高中物理必修第三册
2　磁感应强度　磁通量
基础过关练
题组一　对磁感应强度的理解
1.(经典题)(2024湖北襄阳月考)关于磁感应强度B,下列说法正确的是(　　)　　　　　　　　　　
A.磁感应强度的方向就是置于该点的小磁针S极受力方向
B.根据磁感应强度的定义式B=可知,磁感应强度B与F成正比,与IL成反比
C.一小段通电导线在某处不受磁场力的作用,则该处的磁感应强度一定为零
D.一小段通电导线放在磁感应强度为零处,它所受的磁场力一定为零
2.(2024山东潍坊期中)一段长为0.5 m的导线放在匀强磁场中,当通过4 A的电流时,受到磁场力的大小为4 N,则该磁场的磁感应强度大小可能是(　　)
A.3 T　　B.1.5 T　　C.1 T　　D.0.2 T
题组二　磁感应强度的叠加
3.(2024江苏无锡四校期中联考)科考队进入某一磁矿区域后,发现指南针静止时,N极指向为北偏东60°,如图中虚线所示。设该位置地磁场的磁感应强度的水平分量大小为B,磁矿所产生的磁感应强度水平分量最小值为　(　　)
A.B
4.(多选题)(2024陕西宝鸡期中)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=90°,在M、P处各有一条长直导线垂直穿过纸面,导线中通有垂直纸面向里、大小相等的恒定电流,这时O点的磁感应强度大小为B0。若将M处长直导线移走,则O点的磁感应强度的大小和方向为(　　)
A.大小为B0
B.大小为B0
C.方向由O指向N
D.方向与ON成45°角斜向右下
5.(2023江苏宜兴中学月考)如图所示,四根相互平行的通有电流均为I的长直导线a、b、c、d,垂直于正方形所在平面放在正方形的四个顶点上。每根通电直导线单独存在时,正方形中心O点的磁感应强度大小都是B,则四根通电导线同时存在时O点的磁感应强度的大小和方向为(　　)
A.2B,方向向左　　B.2B,方向向下
C.B,方向向右　　D.B,方向向上
6.(2023山东滕州第一中学月考)如图所示,直角三角形abc,∠a=90°,∠b=30°,ac边长为l,两根通电长直导线垂直纸面分别放置在a、b两顶点处。a点处导线中的电流大小为I,方向垂直纸面向外,b点处导线中的电流大小为4I,方向垂直纸面向里。已知通电长直导线中的电流在其周围空间某点产生的磁感应强度大小B=k,其中I表示电流大小,r表示该点到导线的距离,k为常量。则顶点c处的磁感应强度大小为(　　)
A.k
题组三　磁通量的理解及计算
7.(教材习题改编)如图所示,匀强磁场的磁感应强度方向沿x轴的正方向,且线段MN、DC长度相等,线段MD、NC、EF、NE、CF长度都相等,则(　　)
A.通过面积SNEFC的磁通量不为零
B.通过面积的磁通量不为零
C.通过面积SMNCD和SMEFD的磁通量相等
D.通过面积SMNCD的磁通量小于通过面积SMEFD的磁通量
8.(2024江西“三新”协同教研共同体月考)如图所示,矩形线框abcd位于纸面内,面积为S,匝数为N,过ab中点和cd中点的直线OO'恰好位于垂直纸面向外的匀强磁场的右边界上,已知匀强磁场的磁感应强度为B。若线框从图示位置以OO'为轴按图示方向匀速转动,下列说法正确的是(　　)
A.磁通量有正负,所以是矢量
B.图示位置时穿过线框的磁通量为NBS
C.使线框从图示位置转动60°时,穿过线框的磁通量为BS
D.使线框从图示位置转动180°,则穿过线框的磁通量变化量大小为BS
9.(2024山东聊城期中)在一空间内的两个区域有方向相反、磁感应强度大小均为B的匀强磁场,如图所示,纸面内半径为a的圆形区域内分布着垂直纸面向外的磁场,纸面内其他区域分布着垂直纸面向内的磁场,纸面内有一半径为b(b>a)的圆形线圈,线圈与半径为a的圆形区域是同心圆。若两个磁场的磁感应强度大小由B减小为,则此过程中穿过该线圈磁通量的变化量的大小为(　　)
A.πB(b2-a2)　　B.πB(b2-2a2)
C.πB(b2-a2)　　D.πB(b2-2a2)
10.(多选题)(2024河北石家庄一中期中)关于磁通量,下列说法正确的是(　　)
　　
A.图甲中,通过两金属圆环的磁通量Φ1>Φ2
B.图乙中,通过N匝边长为L的正方形金属线圈的磁通量为NBL2
C.图丙中,在通电直导线的磁场中,线圈在Ⅱ位置时穿过线圈的磁通量不为0
D.图丙中,在通电直导线的磁场中,若线圈在Ⅰ位置时的磁通量大小为Φ,则线圈从Ⅰ位置平移至Ⅲ位置过程中,线圈的磁通量的变化量大小为2Φ
答案与分层梯度式解析
2　磁感应强度　磁通量
基础过关练
1.D 2.A 3.B 4.AC 5.A 6.C
7.C 8.D 9.D 10.AD
1.D　磁感应强度的方向与置于该点的小磁针N极受力的方向相同,A错误;B=是磁感应强度的定义式,磁感应强度B与F、I、L无关,B错误;一小段通电导线在某处不受磁场力的作用,该处的磁感应强度不一定为零,可能导线与磁场平行,C错误;一小段通电导线放在磁感应强度为零处,它所受的磁场力一定为零,D正确。
2.A　通电导线受到的磁场力大小一定,当通电导线与磁场垂直时,磁感应强度最小,有F=BminIL=Bmin×4 A×0.5 m=4 N,解得Bmin=2 T;当通电导线与磁场不垂直时,磁感应强度大于2 T,故该磁场的磁感应强度大于或等于2 T,A正确。
3.B　由题意可知,地磁场的水平分量指向正北方,磁感应强度大小为B,其与磁矿所产生的磁场的水平分量的合磁场方向指向北偏东60°,作出磁矿所产生的磁场的水平分量B'的示意图如图所示,可知当磁矿所产生的磁场的水平分量与合磁场方向垂直时,磁矿所产生的磁感应强度水平分量最小,为B'min=B sin 60°=B,选B。
4.AC　根据安培定则可知,两导线在O点产生的磁感应强度的方向如图所示,大小相等,设为B,合磁感应强度大小为B0,可得B=B0;若将M处长直导线移走,则O点的磁感应强度大小为BP=B=B0,方向由O指向N,选A、C。
5.A　根据安培定则可知,四根通电导线在O点产生的磁感应强度的方向:a导线中电流产生的磁感应强度的方向为Od,c导线中电流产生的磁感应强度的方向为Od,b导线中电流产生的磁感应强度的方向为Oa,d导线中电流产生的磁感应强度的方向为Oa;磁感应强度大小均为B,则根据平行四边形定则可知,四根通电导线同时存在时O点的磁感应强度大小为2B,方向向左,A正确。
6.C　a点处导线中的电流在c处产生的磁感应强度大小为Ba=k,b点处导线中的电流在c处产生的磁感应强度大小为Bb=k,磁感应强度的方向如图所示,夹角为120°,将Bb进行正交分解,Bbx=Bb cos 60°=k=Ba,即在c点处平行于ab方向的合磁感应强度等于零,故Bc=Bby=Bb sin 60°=,C正确。
方法技巧　求合磁感应强度大小的方法
7.C　四边形NEFC所在平面和磁感线平行,则通过面积SNEFC的磁通量为零,故A错误;三角形MNE所在平面和磁感线平行,则通过面积SMNE的磁通量为零,故B错误;匀强磁场的方向沿x轴正方向,则四边形MEFD在垂直磁场方向的投影面积等于四边形MNCD的面积,所以通过面积SMNCD和SMEFD的磁通量相等,故C正确,D错误。
8.D　磁通量有正负,正负表示磁感线从某个平面穿入或穿出,不表示方向,故磁通量是标量,A错误;穿过线框的磁通量与线框的匝数无关,可知图示位置时穿过线框的磁通量为Φ0=BS,B错误;使线框从图示位置转动60°时,在磁场区域内的线框在垂直于磁场方向上的投影面积为S'=S cos 60°=S,则穿过线框的磁通量为Φ1=BS'=BS,C错误;规定图示位置穿过线框的磁通量为正值,线框转动180°时,穿过线框的磁通量为Φ2=-BS,则穿过线框的磁通量变化量大小为=BS,D正确。
9.D　由题意知,匀强磁场的磁感应强度垂直于线圈平面,穿过该线圈的磁通量为垂直穿入的磁通量与垂直穿出的磁通量之差,由Φ=BS可知,穿入的磁通量为Bπ(b2-a2),穿出的磁通量为Bπa2,因此穿过该线圈的磁通量为Bπ(b2-2a2)。由于磁感应强度减小到,所以穿过该线圈磁通量的变化量的大小为Bπ(b2-2a2),D正确。
10.AD　题图甲中,穿过两金属圆环的磁场既有条形磁铁的外部磁场又有内部磁场,磁通量比较的是净剩的穿过平面的磁感线条数,所以Φ1>Φ2,A正确;题图乙中,通过N匝边长为L的正方形金属线圈的磁通量为Φ=BS=,B错误;题图丙中,在通电直导线的磁场中,线圈在Ⅱ位置时既有垂直纸面向里的磁场,也有垂直纸面向外的磁场,由磁场分布的对称性可知,穿过线圈的磁通量为0,C错误;题图丙中,在通电直导线的磁场中,设垂直纸面向里的磁通量为正,则线圈在I位置时的磁通量为-Φ,由通电直导线产生的磁场的对称性可知线圈在Ⅲ位置时磁通量为Φ,则线圈从I位置平移至Ⅲ位置过程中,线圈的磁通量的变化量大小为|ΔΦ|=|Φ2-Φ1|=2Φ,故D正确。
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