第十三章第2节磁感应强度 磁通量同步练习-2021-2022学年高中物理人教版（2019）必修第三册word版含答案

2021-2022学年高二物理人教版（2019）必修第三册第十三章第1节磁场磁感线强化练习
第I卷（选择题）
一、单选题
1．下列说法正确的是（　　）
A．地球是一个巨大的磁体，其磁体的极和极与地球的南、北极完全重合
B．地球表面的磁场的竖直分量在南半球垂直于地面向上在北半球垂直于地面向下
C．在地球表面各点磁场强弱相同
D．由知，磁感应强度的大小与通电导线中的电流有关
2．关于磁感应强度，下列说法中正确的是（　　）
A．若长为L、电流为I的导线在磁场中的某处受到的磁场力为F，则该处的磁感应强度必为
B．由可知，B与F成正比，与IL成反比
C．由可知，一小段通电导体在某处不受磁场力，说明该处一定没有磁场
D．磁感应强度的方向就是小磁针N极在该处所受的磁场力的方向
3．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，通电后罗盘指针停在北偏东60°的位置（如图所示）。由此测出该通电直导线在其正下方处产生磁场的磁感应强度大小约为（　　）
A．
B．
C．
D．
4．如图所示，a、b线圈套在磁铁中部，在同一平面且与磁铁垂直，穿过它们的磁通量分别为Φa、Φb，则（　　）
A．Φa＞Φb
B．Φa＜Φb
C．Φa=Φb
D．不能确定
5．环形导线中心有一只小磁针，静止时如右图所示，当闭合开关
S
后，小磁针北极所受磁场力的方向是
A．向里
B．向外
C．向左
D．向右
6．如图所示的磁场中竖直放置两个面积相同的闭合线圈S1(左)、S2(右)，由图可知穿过线圈S1、S2的磁通量大小关系正确的是(　　)
A．穿过线圈S1的磁通量比较大
B．穿过线圈S2的磁通量比较大
C．穿过线圈S1、S2的磁通量一样大
D．不能比较
7．如图所示，面积为的圆形线圈，内有一个匀强磁场，线圈平面与磁场方向垂直，已知磁感应强度为，磁场范围的横截面是一个面积为的圆，则穿过线圈的磁通量为（　　）
A．0
B．
C．
D．
8．如图所示，正方形线圈abcd的一半处于匀强磁场中，线圈平面与磁场方向垂直。在线圈以ab为轴转过的过程中，穿过线圈的磁通量大小（　　）
A．一直减小
B．先增大后减小
C．先减小后增大
D．先不变后减小
9．磁单极子是物理学家设想的一种仅带有单一磁极（N极或S极）的粒子，它们的磁感线分布类似于点电荷的电场线分布，目前科学家还没有证实磁单极子的存在。若自然界中存在磁单极子，以其为球心画出两个球面1和2，如图所示，a点位于球面1上，b点位于球面2上，则下列说法正确的是（　　）
A．a点比b点的磁感应强度大
B．a点比b点的磁感应强度小
C．球面1比球面2的磁通量大
D．球面1比球面2的磁通量小
10．首先对电磁作用力进行研究的是法国科学家安培，如图所示的装置，可以探究影响安培力大小的因素，实验中如果想增大导体棒摆动的幅度，可行的操作是（　　）
A．把磁铁的
N
极和
S
极换过来
B．减小通过导体棒的电流强度
I
C．把接入电路的导线从②、③两条换成①、④两条
D．更换磁性较小的磁铁
11．如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B，方向与水平方向的夹角为30°，图中实线位置有一面积为S的矩形线圈处于磁场中，并绕着它的-条边从水平位置转到竖直位置（图中虚线位置）.则在此过程中磁通量的变化量的大小为（
）
A．
B．
C．
D．
12．如图所示，两条通电直导线平行放置，长度为的导线中电流为，长度为的导线中电流为，所受的磁场力大小为，且由产生的磁场的磁感应强度方向在处垂直于纸面向外，其大小为（
）
A．
B．
C．
D．
13．如图所示，闭合矩形导线框放在水平桌面上，桌面处于竖直向下的匀强磁场中，穿过导线框的磁通量为．现导线框以边为轴逆时针方向匀速转动，在此过程中穿过导线框的磁通量的变化量为，则（
）
A．
B．
C．
D．
14．如图所示，真空中有两点电荷和-q以共同的角速度绕轴匀速转动，P点离较近，则下列关于P点电磁感应强度B，说法正确的是（
）
A．方向沿向上
B．方向沿向下
C．方向从指向-q
D．大小为零
第II卷（非选择题）
二、填空题
15．匀强磁场中有一段长为30cm的长直导线，它与磁场方向垂直，当通过2A的电流时，受到磁场力大小为6×10－3N，则磁场的磁感应强度为______T；当导线长度缩短为原来一半时，磁场的磁感应强度是______T。
16．如图所示，单匝线圈abcd的面积为S，置于磁感应强度为B的匀强磁场中。当线圈平面从与磁场方向垂直的位置开始，以为轴转动。
（1）若转过90°时，磁通盘改变量为______；
（2）转过180°时，磁通量改变量为______；
17．如图所示，一个闭合铜环从高处落下，穿过一条形磁铁，在接近磁铁的过程中，穿过铜环的磁通量____；离开磁铁的过程中，穿过铜环的磁通量_____。
18．已知山东地面处的地磁场水平分量约为3×10－5T，某校物理兴趣小组做估测磁体附近磁感应强度的实验．他们将一小罗盘磁针放在一个水平放置的螺线管的轴线上，如图所示．小磁针静止时N极指向y轴正方向，当接通电源后，发现小磁针N极指向与y轴正方向成60°角的方向．请在图上标明螺线管导线的绕向，并求出该通电螺线管在小磁针处产生的磁感应强度大小是________．(保留一位有效数字)
三、解答题
19．某一区域的感应强度B=5T，其方向沿x轴正方向，如图所示。图中，ad∥bc∥ef，ab∥cd，be∥cf，ab=50cm，be=ef=40cm。求：
（1）穿过abcd面的磁通量；
（2）穿过bcfe面的磁通量；
（3）穿过adfe面的磁通量。
在磁场中放置一条直导线，导线的方向与磁场方向垂直。先后在导线中通入不同的电流，导线所受的力也不一样。图中的图像表现的是导线受力的大小与通过导线的电流的关系。、各代表一组、的数据。在甲、乙、丙、丁四幅图中，正确的是哪一幅或哪几幅？说明道理。
21．如图所示，大圆导线环A中通有电流I，方向如图所示，另在导线环所在的平面画一个圆B，它的一半面积在A环内，一半面积在A环外，试判断圆B内的磁通量是否为零。若为零，为什么？若不为零，磁通量是穿出还是进去？
22．两个相同圆环，如图所示互相垂直的放置，它们的圆心重合，两圆环通以相同的电流I，它们在圆心处产生的磁感应强度大小均为，则圆心O处的磁感应强度大小和方向如何？
参考答案
1．B
【详解】
A．地球是一个巨大的磁体，其磁体的极和极与地球的南、北极不完全重合，存在磁偏角，A错误；
B．地球表面的磁场的竖直分量在南半球垂直于地面向上在北半球垂直于地面向下，B正确；
C．在地球表面各点磁场强弱不同，两极处较强，赤道处较弱，C错误；
D．由可计算某点的磁感应强度，但磁感应强度的大小与通电导线中的电流无关，D错误。
故选B。
2．D
【详解】
A．只有当通过导线垂直放入磁场中，磁感应强度才为，若导线与磁场不垂直，则磁感应强度大于，故A错误；
B．磁感应强度公式是定义式，磁感应强度的大小与方向由磁场本身决定，与放入磁场中的通电导线所受安培力F无关，与通电导线中的电流I和导线长度L的乘积无关，故B错误；
C．一小段通电导线在某处不受磁场力，该处不一定无磁场，也可能是因为导线与磁场平行。故C错误
D．磁感应强度的方向就是该点的磁场方向，也就是小磁针北极所受磁场力的方向，故D正确。
故选D。
3．C
【详解】
各个分磁场与合磁场关系如图所示：
地磁场水平分量，所以根据三角函数关系可得
即有
故ABD错误，C正确。
故选C。
4．A
【详解】
根据磁感线的分布情况可知，磁铁内部穿过环面的磁感线方向向上，外部磁感线方向向下。由于磁感线是闭合曲线，磁铁内部的磁感线条数等于磁铁外部磁感线的总条数，而磁铁外部磁感线分布在无限大的空间，所以穿过环面的磁铁外部向下的磁感线将磁铁内部向上的磁感线抵消一部分，a的面积小，抵消较小，则磁通量较大，所以Φa＞Φb。
故选A。
5．A
【详解】
闭合开关S后，环形导线中通有顺时针方向的电流，根据安培定则判断环形导线内部磁场向里，外部磁场向外，则小磁针的N极向里偏转。
故选A。
6．A
【详解】
线圈S1处的磁感线密集，磁感应强度大；线圈S2处的磁感线稀疏，磁感应强度小，由Φ＝BS可知，面积相同时，穿过线圈S1的磁通量比较大。
故选A。
7．C
【详解】
由图可知，线圈内含有磁场的面积为，由于线圈平面与匀强磁场方向垂直，因此穿过该线圈的磁通量，由磁通量公式得
AB错误，C正确，D错误。
故选C。
8．D
【详解】
在线圈以ab为轴旋转的过程中，由于线圈在垂直于磁场平面上的投影面积不变，即有效面积不变，故开始时磁通量不变；而当cd过进入磁场后，有效面积减小，故磁通量减小，即先不变后减小，故选D。
9．A
【详解】
AB．由于的磁感线分布类似于点电荷的电场线分布，磁感线越密集的地方，磁感应强度越大，A正确，B错误；
CD．由于磁感线都是向外的，中间没有断开，穿过两个面的磁感线的条数相等，因此两个面的磁通量相等，CD错误。
故选A。
10．C
【详解】
A．导体棒摆动的幅度与安培力的大小有关，把磁铁的
N
极和
S
极换过来，磁感应强度不变，导体棒摆动的幅度不变，A错误；
B．减小通过导体棒的电流强度，减小，导体棒摆动的幅度减小，B错误；
C．把接入电路的导线从②、③两条换成①、④两条，增大，增大，导体棒摆动的幅度增大，C正确；
D．更换磁性较小的磁铁，减小，减小，导体棒摆动的幅度减小，D错误。
故选C。
11．C
【详解】
取线圈在水平位置时穿过线圈的磁通量为正，则
线圈处于竖直位置，磁感线从线圈另一面穿过，磁通量
故磁通量的变化为
即变化量的大小为
.
故选Ｃ。
12．A
【详解】
两个导线间的作用力是相互作用力，根据牛顿第三定律，等大、反向、共线，大小为F；对右边电流，有：
所以所在处的磁场是由产生的磁场的磁感应强度大小：
A正确，BCD错误。
故选A。
13．D
【详解】
设线圈与磁场垂直方向的夹角为α（角的起始边取在水平向右方向），线圈的面积为S，磁感应强度为B，则线圈与磁场垂直时，穿过导线框的磁通量为
线框以AB边为轴逆时针匀速转动，穿过导线框的磁通量为
磁通量的变化量为
故D正确。
故选D。
14．A
【详解】
点电荷的定向移动，形成电流，根据正电荷的定向移动方向即为电流的方向，由右手螺旋定则可知，正电荷在P点的磁场方向为：O′→O，而负电荷在P点的磁场方向为：O→O′，由于正电荷运动时在P点产生的磁场强，根据矢量叠加原理，则合磁场的方向为O′→O，即沿OO′轴向上；
A．方向沿向上，与结论相符，选项A正确；
B．方向沿向下，与结论不相符，选项B错误；
C．方向从指向-q，与结论不相符，选项C错误；
D．大小为零，与结论不相符，选项D错误；
故选A。
15．0.01
0.01
【详解】
[1]由磁场力公式
可知
[2]磁感应强度是磁场本身的性质，与放置的电流大小、导线长度和所受磁场力大小无关。所以磁感应强度仍是0.01T。
16．
【详解】
(1)[1]当线圈平面从与磁场方向垂直时，磁通量为
转过90°时，线圈平面与磁场平行，磁通量为
则磁通量的变化量为
(2)[2]当转过180°时，，但磁感线穿过线圈的方向与最初时方向相反，故
则磁通量的变化量为
17．增加
减少
【详解】
[1]线圈在N极和S极附近时，磁场较强，磁感线较密，因此闭合铜环从高处落下，在接近磁铁的过程中，穿过铜环的磁通量增加；
[2]离开磁铁的过程中，穿过铜环的磁通量减少。
18．
5×10－5T
【解析】
当不闭合开关时，因地磁场的作用，小磁针N极指向y轴的正方向，当接触开关时，因通电螺线管产生磁场，使得小磁针处的合磁场方向与y轴正方向成60°角；因通电导线在小磁针方向的磁场沿着x轴正方向，根据安培定则，可知，螺线管导线的绕向如图所示；
小磁针受到的磁场叠加，如图所示；根据三角关系，则有：B2=B1tan60°=3×10-5T≈5×10-5T.
19．(1)
1Wb；(2)0；(3)
0.8Wb
【详解】
(1)面积S1（abcd）与磁场相互垂直，故磁通量
Φ1=BS=5.0×0.5×0.4=1Wb
(2)S2（bcfe）与磁场方向相互平行；故磁通量
Φ2=0
(3)S3（adfe）与匀强磁场方向的夹角未知，因此可将面积S（adfe）投影到与x轴垂直的bcfe上，adfe的有效面积就是adfe的面积，故磁通量
Φ3=BS=5×0.4×0.4=0.8Wb
20．乙丙正确
【详解】
在匀强磁场中，当电流方向与磁场垂直时所受安培力为
F=BIL
由于磁场强度B和导线长度L不变，因此F与I的关系图象为过原点的直线，故甲丁错误，乙丙正确。
21．磁通量不为零，是进去的
【详解】
由环形电流的磁场可知在A环内的磁场方向垂直于纸面向里，A环外部的磁场方向垂直于纸面向外。磁感线是一组闭合的曲线，对于环形电流A的磁场中的磁感线均从环内进去，从环外出来，显然环内的磁感线的密度大于环外磁感线的密度，当B环中有一半在A内，一半在A外，对于B环，进去的磁感线多于出来的磁感线，所以磁通量不为零，且是进去的。
22．，在yz平面与y轴成角向上
【详解】
竖直圆环在O点的磁场方向沿z轴正向；水平圆环在O点的磁场方向沿y轴正向，则圆心O处的磁感应强度大小
方向在yz平面与y轴成角向上。