2016-2017学年高中物理鲁科版选修3-1学业分层测评：21磁感应强度 磁通量 磁与现代科技

学业分层测评(二十一)
(建议用时：45分钟)
[学业达标]
1．下列关于磁通量的说法正确的是(　　)
A．磁通量不仅有大小，而且有正负，所以磁通量是矢量
B．磁通量大的地方，磁场一定强
C．穿过某面的磁感线条数越多，磁通密度越大
D．某面的面积发生变化，磁通量可能不变
【解析】　磁通量虽然有正负，但正负不表示方向，其运算不符合平行四边形定则，故磁通量是标量，A错误．穿过某面的磁感线条数越多，磁通量越大，但磁通量与磁感应强度、面积和磁场与面的夹角都有关系，所以磁场不一定越强，磁通密度不一定越大，B、C错误．面积发生变化，若磁感应强度和磁场与面的夹角也发生变化，磁通量可能不变，D正确．
【答案】　D
2．下列关于磁感应强度的方向和电场强度的方向的说法中，错误的是(　　)
A．电场强度的方向与电荷所受的电场力的方向相同
B．电场强度的方向与正电荷所受的电场力的方向相同
C．磁感应强度的方向与小磁针N极所受磁场力的方向相同
D．磁感应强度的方向与小磁针静止时N极所指的方向相同
【解析】　电场强度的方向就是正电荷所受的电场力的方向．A错误，B正确．磁场中某点磁感应强度的方向，就是放在该点的小磁针N极受力的方向，C正确，也就是小磁针静止时N极所指的方向，D正确．
【答案】　A
3．以下关于磁的应用说法错误的是(　　)
A．磁带的录音过程是利用了电流的磁效应
B．磁疗是利用外加磁场透入机体经络穴位治疗疾病的方法
C．磁悬浮列车是利用导轨上的永磁体将列车悬浮起来的
D．隐形飞机利用了表面涂一层特殊的吸波磁性材料达到隐身目的的
【解析】　磁带的录音过程是电流产生的变化磁场作用于磁带上的磁性物质，使其磁化记录信息的，A选项正确．磁疗是利用外加磁场作用于人体内部神经电脉冲按摩穴位达到治疗目的的，B选项正确．磁悬浮列车是利用列车和导轨间的电磁铁作用悬浮起来的，C选项错误，隐形飞机的表面涂一层特殊的磁性材料，吸收来自雷达的电磁波，从而达到隐身目的，D选项正确．故选C.
【答案】　C
4．如图5 3 6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，若使线框逐渐远离(平动)通电导线，则穿过线框的磁通量将(　　)
图5 3 6
A．逐渐增大　　　
B．逐渐减小
C．保持不变
D．不能确定
【解析】　线框远离导线时，穿过线框的磁感应强度减小，线框的面积不变．所以穿过线框的磁通量减小．
【答案】　B
5．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的正下方10
cm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5.0×10－5
T，通电后罗盘指针停在北偏东60°的位置，如图5 3 7所示．由此测出该通电直导线在其正下方10
cm处产生磁场的磁感应强度大小为(　　)
图5 3 7
A．5.0×10－5
T
B．1.0×10－4
T
C．8.66×10－5
T
D．7.07×10－5
T
【解析】　如图所示为磁场的分布图，则该位置产生的磁感应强度B2的大小为B2＝B1tan
60°＝8.66×10－5
T.
【答案】　C
6．如图5 3 8所示，OO′为条形磁铁的轴线，a、b、c为轴线上的点，则这三点的磁感应强度的大小关系为(　　)
图5 3 8
A．Ba＝Bb＝Bc　　
B．Ba＞Bb＞Bc
C．Ba＞Bb＜Bc
D．Ba＜Bb＜Bc
【解析】　越靠近条形磁铁磁感线越密，磁感应强度越大，选项B正确．
【答案】　B
7．(多选)如图5 3 9所示，一根通电直导线垂直放在磁感应强度为1
T的匀强磁场中，以导线为中心，R为半径的圆周上有a、b、c、d四个点，已知c点的实际磁感应强度为0，则下列说法中正确的是(　　)
图5 3 9
A．直导线中电流方向垂直纸面向里
B．a点的磁感应强度为2
T，方向向右
C．b点的磁感应强度为
T，方向斜向下，与B成45°角
D．d点的磁感应强度为0
【解析】　由c点磁感应强度为0可得电流产生的B′＝B＝1
T，方向水平向左，再运用安培定则判断直导线中电流方向垂直纸面向外，此电流在a、b、d各点的磁场方向分别为向右、向下、向上，且大小均为1
T，故对于a点，Ba＝2
T，方向向右；对于b点，Bb＝＝
T，方向斜向下，与B的方向成45°角；对于d点，同理可得Bd＝
T，方向斜向上，与B的方向成45°角．
【答案】　BC
8．如图5 3 10所示线圈平面与水平方向成θ角，磁感线竖直向下，设磁感应强度为B，线圈面积为S，则穿过线圈的磁通量Φ等于多少？
图5 3 10
【解析】　方法一：把B分解为平行于线圈平面的分量B∥和垂直于线圈平面的分量B⊥，显然B∥不穿过线圈，且B⊥＝Bcos
θ，故Φ＝B⊥S＝BScos
θ.
方法二：先求出线圈在垂直于磁场方向的投影Sn，再求出磁通量．则Sn＝Scos
θ，所以Φ＝BSn＝BScos
θ.
【答案】　BScos
θ
[能力提升]
9．条形磁铁竖直放置，闭合圆环水平放置，条形磁铁中心线穿过圆环中心，如图5 3 11所示．若圆环为弹性环，其形状由Ⅰ扩大到Ⅱ，那么圆环内磁通量的变化情况是(　　)
图5 3 11
A．磁通量增大
B．磁通量减小
C．磁通量不变
D．条件不足，无法确定
【解析】　磁铁内部磁感线从S极到N极，方向向上；磁铁外部磁感线从N极到S极，方向向下．在Ⅰ、Ⅱ两种形状时，在磁场内部由S极到N极向上穿过圆环的磁感线的条数相同，不论圆环处在Ⅰ形状还是Ⅱ形状，向上穿过圆环的磁感线条数总是多于向下穿过圆环的磁感线条数；由于圆环在Ⅱ时，面积大于在Ⅰ时的面积，因此在Ⅱ时由磁铁N极到S极向下穿过圆环的磁感线条数大于在Ⅰ时的条数，可知圆环由Ⅰ扩大到Ⅱ时合磁通量减小，正确选项为B.
【答案】　B
10．如图5 3 12所示，两个完全相同的通电圆环A、B圆心O重合、圆面相互垂直地放置，通电电流相同，电流方向如图所示，设每个圆环在其圆心O处独立产生的磁感应强度都为B0，则O处的磁感应强度大小和方向分别为(　　)
图5 3 12
A．0
B．2B0　向外斜上方
C.B0　向里斜下方
D．B0　向里斜上方
【解析】　由安培定则可知，图中A环在圆心O处产生的磁感应强度的方向是垂直纸面向里，B环在圆心O处产生的磁感应强度的方向是竖直向下．根据平行四边形定则可知，圆心O处磁感应强度大小为＝B0，方向为向里斜下方，故选C.
【答案】　C
11．如图5 3 13所示，一半圆形球面，大圆面垂直匀强磁场放置，此时穿过它的磁通量为Φ1，现使它绕着过大圆平面圆心，并垂直于匀强磁场的轴转动90°后，磁通量为Φ2.下面的正确选项是(　　)
图5 3 13
A．Φ1＝0
B．Φ2＝0
C．Φ1＝2Φ2
D．Φ1＝Φ2
【解析】　转动前磁通量等于穿过大圆的磁通量，不为零，转动90°后，磁感线从球面穿进，又从另外球面穿出，通过这个半球面的磁通量Φ2＝0.因此选项A、C、D均错，B正确．
【答案】　B
12．如图5 3 14所示，有一个100匝的线圈，其横截面是边长L＝0.20
m的正方形，放在磁感应强度为B＝0.50
T的匀强磁场中，线圈平面与磁场垂直．若将这个线圈横截面的形状由正方形改变成圆形(横截面的周长不变)，在这一过程中穿过线圈的磁通量改变了多少？
图5 3 14
【解析】　线圈横截面是正方形时的面积：
S1＝L2＝(0.20)2
m2＝4.0×10－2
m2.
穿过线圈的磁通量：
Φ1＝BS1＝0.50×4.0×10－2
Wb＝2.0×10－2
Wb.
横截面为圆形时，其半径r＝4L/2π＝2L/π.
横截面面积S2＝π(2L/π)2≈5.1×10－2
m2.
穿过线圈的磁通量：
Φ2＝BS2＝0.50×5.1×10－2
Wb＝2.55×10－2
Wb.
所以，磁通量的变化量：
ΔΦ＝Φ2－Φ1＝(2.55－2.0)×10－2
Wb＝5.5×10－3
Wb.
【答案】　5.5×10－3
Wb