2017-2018学年度高中物理 第三章 磁场 第3节 磁感应强度 磁通量课时训练【含解析】教科版选修3-1

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1、 第3节　磁感应强度　磁通量 【测控导航】 知识点 题号 1.磁感应强度 2(易),3(易) 2.磁感应强度的叠加 6(易),7(中),9(中) 3.磁通量 1(易),4(易),5(易),8(中) 4.安培力作用下的综合问题 10(中),11(难) 1.关于磁通量,下列说法中正确的是(　C　) A.磁通量不仅有大小而且有方向,所以是矢量 B.磁通量越大,磁感应强度越大 C.穿过某一面的磁通量为零,该处磁感应强度不一定为零 D.磁通量就是磁感应强度 解析:磁通量是标量,没有方向,选项A错误;由Φ=BS知Φ是由B和S两个因素共同决定的,Φ越大,有可能是由

2、于S较大造成的,所以,磁通量越大,磁感应强度越大是错误的,选项B错误;由Φ=BS⊥知,当线圈平面与磁场平行时,S⊥=0,Φ=0,但磁感应强度B不为零,选项C正确;磁通量和磁感应强度是两个不同的物理量,选项D错误. 2.(多选)一段电流元放在同一匀强磁场中的四个位置,如图所示,已知电流元的电流I、长度L和受力F,则可以用FIL表示磁感应强度B的是(　AC　) 解析:当通电导线垂直于磁场方向放置时,可用FIL表示B.选项A,C 正确. 3.(多选)将一小段通电直导线垂直磁场方向放入一匀强磁场中,下列图像能正确反映各物理量间关系的是(　BC　) 解析:由B=FIL或F=ILB知,匀

3、强磁场中B恒定不变,选项B正确,D错误;B,L一定时,F与I成正比,选项C正确,A错误. 4.(2017哈尔滨高二检测)如图所示,一个矩形线圈与通有相同大小电流的两根平行直导线在同一平面且处于两条导线的中央,则( A ) A.两电流同向时,穿过线圈的磁通量为零 B.两电流反向时,穿过线圈的磁通量为零 C.两电流同向或反向,穿过线圈的磁通量都为零 D.因两电流产生的磁场是不均匀的,因此不能判定穿过线圈的磁通量是否为零 解析:两电流同向时,一根导线在线圈中产生向里的磁场,另一根产生的磁场方向向外,二者大小相等,相互抵消,故合磁通量为零.两电流反向时,两电流产生的磁场均向里或

4、均向外,合磁通量不为零,由于线圈放置位置具有对称性,虽然电流产生的磁场是不均匀的,但穿过线圈的两个方向的磁感线的条数是相同的,选项A正确. 5.(多选)如图所示是等腰直角三棱柱,其平面ABCD为正方形,边长为L,它们按图示方式放置于竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度为B0,则下列说法中正确的是(　BCD　) A.穿过ABCD平面的磁通量大小为B0L2 B.穿过BCFE平面的磁通量大小为22B0L2 C.穿过ADFE平面的磁通量大小为零 D.穿过整个三棱柱的磁通量为零 解析:根据Φ=BS⊥,因此穿过ABCD平面的磁通量Φ=B0L2sin 45=22B0L2,选项A错误;平面BCFE

5、与B0垂直,而BC=L,CF=Lcos 45=22L,所以平面BCFE的面积S=BCCF=22L2,因而Φ=B0S=22B0L2,选项B正确;平面ADFE在B0的垂直方向上的投影面积为零,所以穿过的磁通量为零,选项C正确;若规定从外表面穿入三棱柱的磁通量为正,那么由三棱柱内表面穿出时的磁通量就为负,而穿入三棱柱的磁感线总与穿出的磁感线相等,因此穿过整个三棱柱的磁通量为零,选项D正确. 6.(2017青岛模拟)如图所示,两根垂直纸面平行放置的直导线a和b,通有等值电流.在纸面上距a,b等远处有一点P,若P点合磁感应强度B的方向水平向左,则导线a,b中的电流方向是(　A　) A.a中向纸里

6、,b中向纸外 B.a中向纸外,b中向纸里 C.a,b中均向纸外 D.a,b中均向纸里 解析:因为通电直导线周围磁场的磁感线是一组以导线各点为圆心垂直于导线的同心圆,所以直导线a中电流在P处激发的磁场方向垂直于a,P连线,直导线b中电流在P处激发的磁场方向垂直于b,P连线.又因为P点合磁感应强度B的方向水平向左,所以由矢量合成法则可知,a中电流在P处激发的磁场方向垂直aP向下,b中电流在P处激发的磁场方向垂直bP向上,再根据安培定则很容易判断a,b中的电流方向,a中向纸里,b中向纸外,故选项A正确. 7.(多选)如图所示,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,以导线截面

7、的中心为圆心,半径为r的圆周上有a,b,c,d四个点,已知a点的实际磁感应强度为零,则下列叙述正确的是(　AB　) A.直导线中的电流方向垂直纸面向外 B.b点的实际磁感应强度为2 T,方向斜向上,与B的夹角为45 C.c点的实际磁感应强度也为零 D.d点的实际磁感应强度跟b点的相同 解析:由a点合磁感应强度为零知,该电流产生的磁场在a点的磁感应强度方向向左,大小为1 T,由安培定则知选项A正确;另由平行四边形定则知选项B也正确;c点的实际磁感应强度为2 T,水平向右,d点的实际磁感应强度与b点大小相等,方向不同,选项C,D错误. 8.如图所示,一环形线圈沿条形磁铁的轴线,

8、从磁铁N极的左侧A点运动到磁铁S极的右侧B点,A,B两点关于磁铁的中心对称,则在此过程中,穿过环形线圈的磁通量将(　A　) A.先增大,后减小 B.先减小,后增大 C.先增大,后减小,再增大,再减小 D.先减小,后增大,再减小,再增大 解析:在磁铁内部磁感应强度最大,磁感线条数最多,在A端和B端,磁铁的部分磁感线通过线圈,而在磁铁中间,磁铁的全部磁感线通过线圈,只在外部有少量的抵消,因此穿过线圈的磁通量先增大后减小. 9.(2017济南高二检测)如图所示,两根相互平行的长直导线过纸面上的M,N两点,且与纸面垂直,导线中通有大小相等、方向相反的电流.a,O,b在M,N的连线上,O

9、为MN的中点,c,d位于MN的中垂线上,且a,b,c,d到O点的距离均相等.关于以上几点处的磁场,下列说法正确的是 (　C　) A.O点处的磁感应强度为零 B.a,b两点处的磁感应强度大小相等,方向相反 C.c,d两点处的磁感应强度大小相等,方向相同 D.a,c两点处磁感应强度的方向不同 解析:两直线电流在O点处产生的磁场方向均垂直于MN向下,O点的磁感应强度不为零,故选项A错误;a,b两点的磁感应强度大小相等,方向相同,故选项B错误;根据对称性,c,d两点处的磁感应强度大小相等,方向相同,故选项C正确;a,c两点的磁感应强度方向相同,故选项D错误. 10.如图所示,两平行金属

10、导轨间的距离L=0.40 m,金属导轨所在的平面与水平面夹角θ=37,在导轨所在平面内,分布着磁感应强度 B=0.50 T、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场.金属导轨的一端接有电动势E=4.5 V、内阻r=0.50 Ω的直流电源.现把一个质量m= 0.040 kg的导体棒ab放在金属导轨上,导体棒恰好静止.导体棒与金属导轨垂直且接触良好,导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0= 2.5 Ω,金属导轨电阻不计,g取10 m/s2.已知sin 37=0.6, cos 37=0.8,求: (1)导体棒受到的摩擦力大小和方向; (2)若磁场方向改为竖直向上,其他条件不变,导体棒仍静止,

11、求此时导体棒所受的摩擦力大小. 解析:(1)由闭合电路欧姆定律得I=ER0+r=1.5 A,ab棒所受安培力F=BIL=0.3 N,沿导轨平面向上,mgsin θ=0.24 N,f1=F-mgsin θ=0.06 N,沿导轨平面向下. (2)若磁场方向改为竖直向上,安培力F=0.3 N,水平向右, f2=mgsin θ-Fcos θ=0. 答案:(1)0.3 N　沿导轨平面向上　(2)0 N 11.(2017曲师大附中高二检测)安培秤如图所示,它的一臂下面挂有一个矩形线圈,线圈共有N匝,线圈的下部悬在匀强磁场B中,下边一段长为L,它与B垂直.当线圈的导线中通有电流I时,调节砝码使两臂

12、达到平衡;然后使电流反向,这时需要在一臂上加质量为m的砝码,才能使两臂再次达到平衡.求磁感应强度B的大小. 解析:前后电流方向发生改变,线圈受力方向也发生改变.设开始时线圈受力方向竖直向上,大小为F.此时左、右两盘中物体质量分别为m1和m2,则有 m1g=m2g-F ① 电流反向后,线圈受力方向竖直向下,此时需要在左盘中增加质量为m的砝码才能再次达到两臂平衡,则 m1g+mg=m2g+F ② 由②-①得mg=2F,所以F=12mg, 而F=NBIL,所以B=mg2NIL. 答案:mg2NIL 5