高中物理人教版 (2019)必修 第三册2 磁感应强度 磁通量完美版ppt课件

13.2 磁感应强度 磁通量

Ⅰ. 基础达标

1．如图所示为某条形磁铁磁场的部分磁感线．则下列说法正确的是

A．该磁场是匀强磁场

B．a点的磁感应强度比b点的磁感应强度小

C．a点的磁感应强度比b点的磁感应强度大

D．a、b两点的磁场方向相反

【答案】C

【详解】匀强磁场的磁感线是一些平行且等间距的直线，故A错误；磁感线的疏密程度反映了磁场的强弱，故a点的磁感应强度大于b点的磁感应强度，故B错误，C正确；磁感线上任何一点的切线方向都跟这一点的磁场方向相同，故a、b的磁场方向相同，故D错误．所以C正确，ABD错误．

2．下列说法中正确的是（　　）

A．根据电流的公式，电流和电荷量成正比，电流与时间成反比

B．和都采用了比值定义法，场强E的方向与电场力F的方向相同或相反，磁感应强度B的方向与安培力F的方向相同或相反

C．电势降落最快的方向就是场强的方向

D．电场线和磁感线都是客观存在的闭合曲线

【答案】C

【详解】A．电流的公式，是电流的定义式，不是决定式，不能理解电流和电荷量成正比，电流与时间成反比，A错误；

B．和都采用了比值定义法，场强E的方向与电场力F的方向相同或相反，磁感应强度B的方向与安培力F的方向是相互垂直的，B错误；

C．电势降落最快的方向就是电场强度的方向，C正确；

D．电场线和磁感线都是为了研究场的性质方便直观而假设的线，不是客观存在的线，D错误。

故选C。

3．很多电学物理量像加速度一样既有定义式（）又有决定式（），下列物理量的定义式和决定式均正确的是（        ）

A．A B．B 

C．C D．D

【答案】C

【详解】A．是电势差的定义式，而适用于匀强电场两点间电势差的计算，不是电势差的决定式，故A错误；

B．是电流的定义式，而是电流的微观表达式，故B错误；

C．是电阻的定义式，是电阻的决定式，故C正确；

D．是磁感应强度的定义式，而不是磁感应强度的决定式，故D错误。

故选C。

4．把长20cm的直导线全部放入匀强磁场中，当直导线中通过的电流为0.6A时，该直导线受到的磁场力大小为，则该匀强磁场的磁感应强度大小可能为（　　）

A． B． C． D．

【答案】A

【详解】若磁场的方向与电流方向垂直，则

若磁场的方向与电流方向不垂直，则磁感应强度应大于。

故选A。

5．如图，a、b、c分别位于等腰直角三角形的三个顶点，在a、b处各有一通电长直导线垂直穿过纸面，电流方向如图所示，大小均为I。若其中一根长直导线在c处的磁感应强度大小为B，忽略其他因素影响，则c处的磁感应强度（　　）

A．大小为B，方向向上 B．大小为2B，方向向左

C．大小为B，方向向下 D．大小为2B，方向向右

【答案】C

【详解】根据安培定则可得导线a、b的电流在c处的磁场方向，作出合磁场如图：

根据几何关系可知合磁场方向向下，大小

故选C。

6．（多选）如图所示为电流天平原理示意图，天平的右臂下面挂有一个矩形线圈，线圈匝数为N，水平边长为L，线圈的下部处在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面.现用其来测量匀强磁场的磁感应强度.当线圈中通有电流I（方向如图）时，在天平左、右两边加上质量分别为、的砝码，天平平衡。当电流反向（大小不变）时，左边再加上质量为m的砝码后，天平重新平衡，已知重力加速度为g。由此可知（　　）

A．磁感应强度的方向垂直纸面向里

B．磁感应强度大小为

C．磁感应强度大小为

D．以上结果都不对

【答案】BC

【详解】若磁感应强度B的方向垂直纸面向里，开始线圈所受安培力的方向向向下，电流方向相反，则安培力方向反向，变为竖直向上，相当于右边少了两倍的安培力大小，所以右边应加砝码；若磁感应强度B的方向垂直纸面向外，开始线圈所受安培力的方向向向上，电流方向相反，则安培力方向反向，变为竖直向下，相当于右边多了两倍的安培力大小，需要在左边加砝码，有托盘的质量为

左面加上质量为m的钩码后

解得

，

所以

故选BC。

7．某同学要测量某地点地磁场的磁感应强度，选取的电流元的电流大小为I，长度为L。测得电流元竖直放置时地磁场对它的力的大小为F1；水平东西放置时地磁场对它的力的大小为F2，设地磁场在该地点磁感应强度的大小为B，与竖直方向的夹角为α，则（　　）

A．B ，cosα= B．B= ，sinα=

C．B= ，cosα= D．B=，tanα=

【答案】B

【详解】当直导线水平东西放置时，磁场方向与直导线垂直，则

F2=BIL

可得

电流元竖直放置时地磁场对它的力的大小为F1，可知地磁场的水平分量为

则地磁场方向与竖直方向的夹角

故选B。

8．如图是条形磁铁磁场的部分磁感线，一金属线圈从A位置开始沿纸面水平向右匀速移动过程中，穿过线圈的磁通量（　　）

A．逐渐增大 B．先增大后减小

C．逐渐减小 D．先减小后增大

【答案】C

【详解】远离磁极，磁场减弱，穿过线圈平面的磁感线条数减少，磁通量减小。

故选C。

9．如图所示，通电直导线右边有一个矩形线框，线框平面与直导线共面，若使线框第一次平行移动到图中虚线位置，第二次以边为轴翻转到图中虚线位置，则（　　）

A．虚线位置的磁通量与原位置磁通量相等

B．虚线位置的磁通量比原位置磁通量大

C．二次磁通量变化是相等的

D．第一次磁通量的变化比第二次磁通量变化的小

【答案】D

【详解】A．离导线越远，导线产生的磁场越弱，虚线位置的磁通量与原位置磁通量不相等，A错误；

B．虚线位置线框的磁通量应小于原位置的磁通量，B错误；

C．第一次磁场方向从同一个面穿过，磁通量变化为

第二次磁场方向从同正反两个面穿过，磁通量变化为

则第一次磁通量的变化比第二次磁通量变化的小，并不相等，C错误；

D．两次磁通量

故第一次磁通量的变化比第二次磁通量变化的小，D正确。

故选D。

10．如图所示，闭合矩形导体框在水平向右的匀强磁场中绕竖直方向的对称轴匀速转动。已知匀强磁场的磁感应强度大小为B，导体框的面积为S。导体框从图示位置开始转动并计时，则下列说法正确的是（　　）

A．0时刻穿过导体框的磁通量为0

B．导体框从图示位置转过30°，穿过导体框的磁通量为

C．导体框从图示位置转过60°，穿过导体框的磁通量为

D．导体框从图示位置转过180°，穿过导体框的磁通量为

【答案】A

【详解】A．0时刻导体框与磁场方向平行，穿过导体框的磁通量为0，故A正确；

B．导体框从图示位置转过30°，穿过导体框的磁通量为

故B错误；

C．导体框从图示位置转过60°，穿过导体框的磁通量为

故C错误；

D．导体框从图示位置转过180°，导体框和磁场平行，穿过导体框的磁通量为0，故D错误；

故选A。

11．如图所示，面积为S、匝数为N的闭合线圈abcd水平放置，与匀强磁场B的夹角θ=45°。现将线圈以ab边为轴顺时针转动90°，则线圈磁通量变化量的大小为（　　）

A．0 B．BS 

C． D．

【答案】C

【分析】线圈在匀强磁场中，当线圈平面与磁场方向垂直时，穿过线圈的磁通量，B是磁感应强度，S是线圈的面积。当线圈平面与磁场方向平行时，穿过线圈的磁通量；若既不垂直，也不平行，则可分解成垂直与平行，根据（是线圈平面与磁场方向的夹角）即可求解。

【详解】两次情况下磁感线穿过线圈的面不同，设初位置时穿过线圈的磁通量为正，则初位置时

转过90°，到达末位置时

初、末位置磁通量的变化量的大小为

故选C。

【点睛】对于匀强磁场中磁通量变化量的求解，理解磁通量不是矢量，但要注意分清磁场是从正面还是反面通过线圈。

12．如图所示，两只同心圆形线圈a和b位于同一水平面内，一条形磁铁穿过圆心竖直安放，N极朝下，则下列说法正确的是（　　）

A．穿过两线圈的磁通量均为零 B．穿过两线圈的磁通量相等

C．穿过线圈a的磁通量较大 D．穿过线圈b的磁通量较大

【答案】D

【详解】根据条形磁铁的磁场分布情况可知，磁铁内部穿过线圈的磁感线方向向下，外部磁感线方向向上，由于磁感线是闭合的，磁铁内部的磁感线条数等于磁铁外部的磁感线总条数，外部磁感线分布在无限大的空间中，所以可得

根据图中可知

，

所以有

故选D。

13．(多选）如图所示，两根直导线，通以相同的电流后平行放置于水平桌面上，一矩形线圈abcd从A位置运动到对称的B位置过程中，下列说法正确的是（　　）

A．在B位置穿过线圈的磁感线方向垂直水平面向下

B．在A位置穿过线圈的磁感线方向垂直水平面向下

C．从A到B穿过线圈的磁通量先减小再增大

D．从A到B穿过线圈的磁通量一直增大

【答案】BC

【详解】AB．根据安培定则，可知左侧导线在右侧的磁感线方向向下，右侧导线在左侧的磁感线方向向上，可知，在两根导线之间中线位置的磁感应强度为0，两导线之间的区域，中线左侧磁场方向向下，中线右侧磁场方向向上，可知在B位置穿过线圈的磁感线方向垂直水平面向上，在A位置穿过线圈的磁感线方向垂直水平面向下，A错误，B正确；

CD．根据上述可知，从左往右，磁感应强度先减小后增大，则从A到B穿过线圈的磁通量先减小再增大，C正确，D错误。

故选BC。

14．（多选）如图所示，三角形线框ABC与长直导线MN彼此绝缘，AB∥MN，且线框被导线分成面积相等的两部分，则下列说法正确的是（　　）

A．穿过三角形线框的磁通量一定为零

B．穿过三角形线框的磁通量一定不为零

C．穿过三角形线框的磁通量可能为零

D．导线MN向左移动少许，穿过三角形线框的磁通量可能为零

【答案】BD

【详解】根据安培定则可知，穿过右侧的磁场向里，穿过左侧的磁场向外，但通电导线MN周围越远处的磁感应强度越小，所以穿过左侧的磁通量大于穿过右侧的磁通量，则穿过线框的磁通量不为零；向左移动少许，可能使两侧的磁通量等大而反向，合磁通量为零。

故选BD。

15．如图所示，正方体放在水平地面上，空间有磁感应强度为、方向与水平面成45°角斜向上的匀强磁场。一根通电长直导线穿过正方体前后面的中心，电流的方向垂直于纸面向里。a，b，c，d分别是正方体所在边的中点。在这四点中（　　）

A．c，d两点的磁感应强度大小相等 

B．a，b两点的磁感应强度大小相等

C．b点磁感应强度的值最大 

D．c点磁感应强度的值最小

【答案】D

【详解】a，b，c，d四点的实际磁感应强度为匀强磁场和电流磁场的叠加，如图所示

由图可知，a点磁感应强度大小为

Ba=B0+B

b点和d点磁感应强度大小为

c点的磁感应强度大小为

Bc=B0-B

故ABC不符合题意，D符合题意。

故选D。

16．某校物理兴趣小组用图示装置估测磁体附近的磁感应强度。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，如图甲所示．小磁针静止时N极指向处于水平面内xOy坐标系中的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30°角的方向，其俯视图如图乙所示，已知该实验所在地面处地磁场的磁感应强度的水平分量为3×10-5T。

（1）请在图上标明螺线管导线的绕向；

（2）求该通电螺线管在小磁针处产生的磁感应强度的大小（画出必要的矢量示意图；计算结果保留三位有效数字）。

【答案】（1）；（2）

【详解】（1）由题意可知螺线管右端为N极，根据安培定则以及电源正负极位置作出螺线管导线的绕向如图所示。

（2）设该通电螺线管在小磁针处产生的磁感应强度为Bx，由题意知地磁场的磁感应强度的水平分量为3×10-5T，小磁针处合磁感应强度B与y轴正方向成30°角，如图所示

根据磁感应强度的叠加法则可得

解得

17．如图所示，两个单匝线圈a、b的半径分别为r和2r.圆形匀强磁场B的边缘恰好与a线圈重合，则穿过a、b两线圈的磁通量之比为(　　)

A．1∶1 B．1∶2 

C．1∶4 D．4∶1

【答案】A

【详解】根据磁通量的定义，当B垂直于S时，穿过线圈的磁通量为Ф=BS，其中S为有磁感线穿过区域的面积，所以图中a、b两线圈的磁通量相等，所以A正确；BCD错误．

【名师点睛】本题主要注意磁通量的计算公式中S的含义，它指的是有磁感线穿过区域的垂直面积．

Ⅱ. 能力提升

18．如图1所示，金属框架AOC处于与框架垂直的匀强磁场中，，导体棒PQ与框架接触良好构成回路，且。导体棒从零时刻由O位置以匀速向右运动，磁场的磁感应强度随时间变化的图像如图2所示直线。求：

（1）t=1.5s时刻，回路的磁通量；

（2）从零时刻到t=3.5s的过程中，回路中磁通量的变化量。

【答案】（1）；（2）

【详解】（1）在时刻，根据图2可知此时磁场的磁感应强度为

此时导体棒运动的位移为

闭合回路围成的面积为

回路的磁通量为

（2）根据图2可知推导出磁场在时刻的的磁感应强度为

由图可知B随t的变化满足

代入数据解得

则在时刻的磁感应强度为

从零时刻到的过程中磁通量变化为

磁通量的变化量为

19．两足够长直导线均折成直角，按图示方式放置在同一平面内，EO与在一条直线上，与OF在一条直线上，两导线相互绝缘，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，则图中与导线距离均为d的M、N两点处的磁感应强度大小分别为（　　）

A．B、0 B．0、2B C．2B、2B D．B、B

【答案】B

【详解】两直角导线可以等效为如图所示的两直导线，由安培定则可知，两直导线分别在M处的磁感应强度方向为垂直纸面向里、垂直纸面向外，故M处的磁感应强度为零；两直导线在N处的磁感应强度方向均垂直纸面向里，故N处的磁感应强度为2B；综上分析B正确。

故选B。

20．如图，纸面内有两条互相垂直的长直绝缘导线L1、L2，L1中的电流方向向左，L2中的电流方向向上；L1的正上方有a、b两点，它们相对于L2对称。整个系统处于匀强外磁场中，外磁场的磁感应强度大小为B0，方向垂直于纸面向外。已知a、b两点的磁感应强度大小分别为B0和B0，方向也垂直于纸面向外。则（　　）　　

A．流经L1的电流在b点产生的磁感应强度大小为B0

B．流经L1的电流在a点产生的磁感应强度大小为B0

C．流经L2的电流在b点产生的磁感应强度大小为B0

D．流经L2的电流在a点产生的磁感应强度大小为B0

【答案】AC

【详解】外磁场、电流的磁场方向如图所示

在b点

B0＝B0－B1＋B2

在a点

B0＝B0－B1－B2

由上述两式解得B1＝B0，B2＝B0。故AC正确，BD错误。

故选AC。