《学霸笔记 同步精讲》第3章 2.磁感应强度 磁通量 练习（教师版）物理教科版必修3

2.磁感应强度　磁通量
课后训练巩固提升
基础巩固
1.下列有关磁通量的论述正确的是(　　)
A.磁感应强度越大的地方,穿过线圈的磁通量一定越大
B.磁感应强度越大的地方,线圈面积越大,则穿过线圈的磁通量一定越大
C.穿过线圈的磁通量为零的地方,磁感应强度一定为零
D.匀强磁场中,穿过线圈的磁感线越多,则磁通量一定越大
答案:D
解析:若磁场与线圈相互平行,则磁感应强度大的地方,磁通量也为零,故A错误;若磁场与线圈相互平行,则不论磁感应强度和线圈面积有多大,磁通量均为零,故B错误;磁通量为零可能是磁场与线圈平行,磁感应强度不一定为零,故C错误;匀强磁场中,穿过线圈的磁感线越多,则磁通量一定越大,故D正确。
2.(2023春·四川成都青羊校级月考)下图为一棱长为d的正方体,在FE、ND两边放置足够长直导线,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,则图中C点处的磁感应强度大小为(　　)
A.0　　　 　B.2B　 　　　C.B　 　　　D.B
答案:D
解析:根据题意,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,结合右手螺旋定则可知,放置在FE边的电流在C点产生的磁感应强度大小为B、方向沿CM;放置在ND边的电流在C点产生的磁感应强度大小为B、方向沿FC;故C点处的磁感应强度大小为BC=B,故D正确。
3.如图所示,圆形线圈半径为R,共1匝,正方形虚线范围内有匀强磁场,磁感应强度为B,正方形边长为a,穿过圆形线圈的磁通量为(　　)
A.Ba2 B.πBR2+Ba2
C.BR2 D.πBR2
答案:A
解析:由于线圈平面与磁场方向垂直,故穿过该面的磁通量为Φ=BS,因只有边长为a的正方形的虚线范围内有匀强磁场,所以磁场的区域面积为S=a2,所以Φ=Ba2,故A正确。
4.有关磁场的物理概念,下列说法错误的是(　　)
A.磁感应强度是描述磁场强弱的物理量,是矢量
B.磁感应强度的方向跟产生磁场的电流方向有关
C.磁感线的切线方向表示磁场的方向,其疏密表示磁感应强度的大小
D.磁感应强度的方向跟放入磁场中的受磁场力作用的电流方向有关
答案:D
解析:磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量,是矢量,故A正确;磁感应强度的方向就是该点的磁场方向,跟产生磁场的电流方向有关,故B正确;磁感线可以形象描述磁场的强弱和方向,磁感线的切线方向表示磁场的方向,其疏密表示磁感应强度的大小,故C正确;电流的磁场的方向跟产生磁场的电流方向有关,而与放入磁场中的受磁场力作用的电流无关,故D错误。
5.一平面线圈用细杆悬于P点,开始时细杆处于水平位置,释放后让它在如图所示的匀强磁场中运动,已知线圈平面始终与纸面垂直,线圈从位置D运动至位置C的过程中,下列对磁通量变化判断正确的是(　　)
A.一直变大 B.一直变小
C.先变大后变小 D.先变小后变大
答案:C
解析:该题中,线圈在B位置与C位置时都不与磁场垂直,而根据磁通量的计算公式Φ=BScosθ,当线圈与磁场垂直时,穿过线圈的磁通量最大,所以线圈从位置B运动至位置C的过程中,穿过线圈的磁通量是先增大后减小,故C正确。
6.如图所示,线圈平面与水平方向夹角θ=60°,磁感线竖直向下,线圈平面面积S=0.4 m2,匀强磁场磁感应强度B=0.6 T,则穿过线圈的磁通量Φ为多少 把线圈以cd为轴顺时针转过120°,则通过线圈磁通量的变化量为多少
答案:0.12 Wb　0.36 Wb
解析:穿过线圈的磁通量Φ=BScosθ=0.6×0.4× Wb=0.12 Wb
当把线圈以cd为轴顺时针转过120°时,线圈平面与磁感线的方向垂直,所以通过线圈磁通量Φ2=BS=0.6×0.4 Wb=0.24 Wb
由题图可知,当把线圈以cd为轴顺时针转过120°时,穿过线圈的磁通量的方向与开始时穿过线圈的磁通量的方向是相反的,所以磁通量的变化量ΔΦ=Φ1+Φ2=0.12 Wb+0.24 Wb=0.36 Wb。
能力提升
1.四根完全相同的长直导线互相平行,它们的截面处于一个正方形的四个顶点上,导线中通有大小都相等的电流,电流的方向如图所示,O点是正方形对角线交点。每一根通电导线单独在O点产生的磁感应强度大小是B。则O点的磁感应强度大小是 (　　)
A.2B B.B C.B D.0
答案:A
2.如图所示,套在条形磁铁外的三个线圈,其面积S1>S2=S3,且“3”线圈在磁铁的正中间。设各线圈中的磁通量依次为φ1、φ2、φ3,则它们的大小关系是(　　)
A.φ1>φ2>φ3 B.φ1<φ2<φ3
C.φ1>φ2=φ3 D.φ1<φ2=φ3
答案:B
解析:在条形磁铁内外都有磁场,套在条形磁铁外的三个线圈的磁通量为内部向左的磁通量减去外部向右的磁通量。而内部向左的磁通量相同,外部向右的磁通量越大,抵消越多,总磁通量越少。1、2 在同一位置,1的外部面积大,则向右的磁通量大,故φ2>φ1;2、3面积一样,3位置外部B小,则外部向右磁通小,则φ3>φ2;可知φ1<φ2<φ3。
3.科考队进入某一磁矿区域后,发现指南针原来指向正北的N极逆时针转过60°(如图所示的虚线),设该处的地磁场磁感应强度水平分量为B,则磁矿所产生的磁感应强度水平分量的最小值为(　　)
A.2B B.B C.B D.
答案:C
解析:由题磁矿所产生的磁场使原来指向正北的N极逆时针转过60°,根据三角形定则可知,磁矿所产生的磁感应强度水平分量最小时方向与图中虚线垂直,则最小值为Bsin60°=B,故C正确,A、B、D错误。
4.如图所示,匀强磁场的磁感应强度B=2.0 T,并指向x轴正方向,若lab=40 cm,lbc=30 cm,lae=50 cm,试求通过面积S1(abcd)、S2(befc)和S3(aefd)的磁通量φ1、φ2、φ3。
答案:0.24 Wb　0　0.24 Wb
解析:面积S1(abcd)与磁场相互垂直,故磁通量Φ1=BS1=2.0×0.4×0.3 Wb=0.24 Wb
S2(befc)与磁场方向相互平行,故磁通量Φ2=0
S3(aefd)与匀强磁场方向的夹角未知,因此可将面积S(aefd)投影到与x轴垂直的abcd上,aefd的有效面积就是abcd的面积,故磁通量
Φ2=BS1=2.0×0.4×0.3 Wb=0.24 Wb。
5.如图所示,边长为L的正方形线圈一半处在有右边界的无限大的匀强磁场中,磁感应强度为B。线圈平面与磁场垂直。现使线圈以左边为轴转动,求分别转过60°、90°、180°、360°时磁通量的变化。
答案:0　-BL2　-BL2　0
解析:设原磁通量为正值,则有Φ0=BS=BL2
当转过60°、90°、180°、360°时,磁通量分别为
Φ1=BL2
Φ2=0
Φ3=-BL2
Φ4=BL2
故ΔΦ1=Φ1-Φ0=0
ΔΦ2=Φ2-Φ0=-BL2
ΔΦ3=-BL2-BL2=-BL2
ΔΦ4=BL2-BL2=0。
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