2017-2018學(xué)年度高中物理 第三章 磁場(chǎng) 第3節(jié) 磁感應(yīng)強(qiáng)度 磁通量課時(shí)訓(xùn)練【含解析】教科版選修3-1

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1、 第3節(jié)　磁感應(yīng)強(qiáng)度　磁通量 【測(cè)控導(dǎo)航】 知識(shí)點(diǎn) 題號(hào) 1.磁感應(yīng)強(qiáng)度 2(易),3(易) 2.磁感應(yīng)強(qiáng)度的疊加 6(易),7(中),9(中) 3.磁通量 1(易),4(易),5(易),8(中) 4.安培力作用下的綜合問題 10(中),11(難) 1.關(guān)于磁通量,下列說法中正確的是(　C　) A.磁通量不僅有大小而且有方向,所以是矢量 B.磁通量越大,磁感應(yīng)強(qiáng)度越大 C.穿過某一面的磁通量為零,該處磁感應(yīng)強(qiáng)度不一定為零 D.磁通量就是磁感應(yīng)強(qiáng)度 解析:磁通量是標(biāo)量,沒有方向,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由Φ=BS知Φ是由B和S兩個(gè)因素共同決定的,Φ越大,有可能是由

2、于S較大造成的,所以,磁通量越大,磁感應(yīng)強(qiáng)度越大是錯(cuò)誤的,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;由Φ=BS⊥知,當(dāng)線圈平面與磁場(chǎng)平行時(shí),S⊥=0,Φ=0,但磁感應(yīng)強(qiáng)度B不為零,選項(xiàng)C正確;磁通量和磁感應(yīng)強(qiáng)度是兩個(gè)不同的物理量,選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 2.(多選)一段電流元放在同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的四個(gè)位置,如圖所示,已知電流元的電流I、長(zhǎng)度L和受力F,則可以用FIL表示磁感應(yīng)強(qiáng)度B的是(　AC　) 解析:當(dāng)通電導(dǎo)線垂直于磁場(chǎng)方向放置時(shí),可用FIL表示B.選項(xiàng)A,C 正確. 3.(多選)將一小段通電直導(dǎo)線垂直磁場(chǎng)方向放入一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,下列圖像能正確反映各物理量間關(guān)系的是(　BC　) 解析:由B=FIL或F=ILB知,勻

3、強(qiáng)磁場(chǎng)中B恒定不變,選項(xiàng)B正確,D錯(cuò)誤;B,L一定時(shí),F與I成正比,選項(xiàng)C正確,A錯(cuò)誤. 4.(2017哈爾濱高二檢測(cè))如圖所示,一個(gè)矩形線圈與通有相同大小電流的兩根平行直導(dǎo)線在同一平面且處于兩條導(dǎo)線的中央,則( A ) A.兩電流同向時(shí),穿過線圈的磁通量為零 B.兩電流反向時(shí),穿過線圈的磁通量為零 C.兩電流同向或反向,穿過線圈的磁通量都為零 D.因兩電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)是不均勻的,因此不能判定穿過線圈的磁通量是否為零 解析:兩電流同向時(shí),一根導(dǎo)線在線圈中產(chǎn)生向里的磁場(chǎng),另一根產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向向外,二者大小相等,相互抵消,故合磁通量為零.兩電流反向時(shí),兩電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)均向里或

4、均向外,合磁通量不為零,由于線圈放置位置具有對(duì)稱性,雖然電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)是不均勻的,但穿過線圈的兩個(gè)方向的磁感線的條數(shù)是相同的,選項(xiàng)A正確. 5.(多選)如圖所示是等腰直角三棱柱,其平面ABCD為正方形,邊長(zhǎng)為L(zhǎng),它們按圖示方式放置于豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0,則下列說法中正確的是(　BCD　) A.穿過ABCD平面的磁通量大小為B0L2 B.穿過BCFE平面的磁通量大小為22B0L2 C.穿過ADFE平面的磁通量大小為零 D.穿過整個(gè)三棱柱的磁通量為零 解析:根據(jù)Φ=BS⊥,因此穿過ABCD平面的磁通量Φ=B0L2sin 45=22B0L2,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;平面BCFE

5、與B0垂直,而BC=L,CF=Lcos 45=22L,所以平面BCFE的面積S=BCCF=22L2,因而Φ=B0S=22B0L2,選項(xiàng)B正確;平面ADFE在B0的垂直方向上的投影面積為零,所以穿過的磁通量為零,選項(xiàng)C正確;若規(guī)定從外表面穿入三棱柱的磁通量為正,那么由三棱柱內(nèi)表面穿出時(shí)的磁通量就為負(fù),而穿入三棱柱的磁感線總與穿出的磁感線相等,因此穿過整個(gè)三棱柱的磁通量為零,選項(xiàng)D正確. 6.(2017青島模擬)如圖所示,兩根垂直紙面平行放置的直導(dǎo)線a和b,通有等值電流.在紙面上距a,b等遠(yuǎn)處有一點(diǎn)P,若P點(diǎn)合磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向水平向左,則導(dǎo)線a,b中的電流方向是(　A　) A.a中向紙里

6、,b中向紙外 B.a中向紙外,b中向紙里 C.a,b中均向紙外 D.a,b中均向紙里 解析:因?yàn)橥娭睂?dǎo)線周圍磁場(chǎng)的磁感線是一組以導(dǎo)線各點(diǎn)為圓心垂直于導(dǎo)線的同心圓,所以直導(dǎo)線a中電流在P處激發(fā)的磁場(chǎng)方向垂直于a,P連線,直導(dǎo)線b中電流在P處激發(fā)的磁場(chǎng)方向垂直于b,P連線.又因?yàn)镻點(diǎn)合磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向水平向左,所以由矢量合成法則可知,a中電流在P處激發(fā)的磁場(chǎng)方向垂直aP向下,b中電流在P處激發(fā)的磁場(chǎng)方向垂直bP向上,再根據(jù)安培定則很容易判斷a,b中的電流方向,a中向紙里,b中向紙外,故選項(xiàng)A正確. 7.(多選)如圖所示,一根通電直導(dǎo)線垂直放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為1 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,以導(dǎo)線截面

7、的中心為圓心,半徑為r的圓周上有a,b,c,d四個(gè)點(diǎn),已知a點(diǎn)的實(shí)際磁感應(yīng)強(qiáng)度為零,則下列敘述正確的是(　AB　) A.直導(dǎo)線中的電流方向垂直紙面向外 B.b點(diǎn)的實(shí)際磁感應(yīng)強(qiáng)度為2 T,方向斜向上,與B的夾角為45 C.c點(diǎn)的實(shí)際磁感應(yīng)強(qiáng)度也為零 D.d點(diǎn)的實(shí)際磁感應(yīng)強(qiáng)度跟b點(diǎn)的相同 解析:由a點(diǎn)合磁感應(yīng)強(qiáng)度為零知,該電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)在a點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向向左,大小為1 T,由安培定則知選項(xiàng)A正確;另由平行四邊形定則知選項(xiàng)B也正確;c點(diǎn)的實(shí)際磁感應(yīng)強(qiáng)度為2 T,水平向右,d點(diǎn)的實(shí)際磁感應(yīng)強(qiáng)度與b點(diǎn)大小相等,方向不同,選項(xiàng)C,D錯(cuò)誤. 8.如圖所示,一環(huán)形線圈沿條形磁鐵的軸線,

8、從磁鐵N極的左側(cè)A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到磁鐵S極的右側(cè)B點(diǎn),A,B兩點(diǎn)關(guān)于磁鐵的中心對(duì)稱,則在此過程中,穿過環(huán)形線圈的磁通量將(　A　) A.先增大,后減小 B.先減小,后增大 C.先增大,后減小,再增大,再減小 D.先減小,后增大,再減小,再增大 解析:在磁鐵內(nèi)部磁感應(yīng)強(qiáng)度最大,磁感線條數(shù)最多,在A端和B端,磁鐵的部分磁感線通過線圈,而在磁鐵中間,磁鐵的全部磁感線通過線圈,只在外部有少量的抵消,因此穿過線圈的磁通量先增大后減小. 9.(2017濟(jì)南高二檢測(cè))如圖所示,兩根相互平行的長(zhǎng)直導(dǎo)線過紙面上的M,N兩點(diǎn),且與紙面垂直,導(dǎo)線中通有大小相等、方向相反的電流.a,O,b在M,N的連線上,O

9、為MN的中點(diǎn),c,d位于MN的中垂線上,且a,b,c,d到O點(diǎn)的距離均相等.關(guān)于以上幾點(diǎn)處的磁場(chǎng),下列說法正確的是 (　C　) A.O點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零 B.a,b兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等,方向相反 C.c,d兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等,方向相同 D.a,c兩點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向不同 解析:兩直線電流在O點(diǎn)處產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向均垂直于MN向下,O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度不為零,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;a,b兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等,方向相同,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤;根據(jù)對(duì)稱性,c,d兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等,方向相同,故選項(xiàng)C正確;a,c兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相同,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 10.如圖所示,兩平行金屬

10、導(dǎo)軌間的距離L=0.40 m,金屬導(dǎo)軌所在的平面與水平面夾角θ=37,在導(dǎo)軌所在平面內(nèi),分布著磁感應(yīng)強(qiáng)度 B=0.50 T、方向垂直于導(dǎo)軌所在平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng).金屬導(dǎo)軌的一端接有電動(dòng)勢(shì)E=4.5 V、內(nèi)阻r=0.50 Ω的直流電源.現(xiàn)把一個(gè)質(zhì)量m= 0.040 kg的導(dǎo)體棒ab放在金屬導(dǎo)軌上,導(dǎo)體棒恰好靜止.導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌垂直且接觸良好,導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌接觸的兩點(diǎn)間的電阻R0= 2.5 Ω,金屬導(dǎo)軌電阻不計(jì),g取10 m/s2.已知sin 37=0.6, cos 37=0.8,求: (1)導(dǎo)體棒受到的摩擦力大小和方向; (2)若磁場(chǎng)方向改為豎直向上,其他條件不變,導(dǎo)體棒仍靜止,

11、求此時(shí)導(dǎo)體棒所受的摩擦力大小. 解析:(1)由閉合電路歐姆定律得I=ER0+r=1.5 A,ab棒所受安培力F=BIL=0.3 N,沿導(dǎo)軌平面向上,mgsin θ=0.24 N,f1=F-mgsin θ=0.06 N,沿導(dǎo)軌平面向下. (2)若磁場(chǎng)方向改為豎直向上,安培力F=0.3 N,水平向右, f2=mgsin θ-Fcos θ=0. 答案:(1)0.3 N　沿導(dǎo)軌平面向上　(2)0 N 11.(2017曲師大附中高二檢測(cè))安培秤如圖所示,它的一臂下面掛有一個(gè)矩形線圈,線圈共有N匝,線圈的下部懸在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中,下邊一段長(zhǎng)為L(zhǎng),它與B垂直.當(dāng)線圈的導(dǎo)線中通有電流I時(shí),調(diào)節(jié)砝碼使兩臂

12、達(dá)到平衡;然后使電流反向,這時(shí)需要在一臂上加質(zhì)量為m的砝碼,才能使兩臂再次達(dá)到平衡.求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小. 解析:前后電流方向發(fā)生改變,線圈受力方向也發(fā)生改變.設(shè)開始時(shí)線圈受力方向豎直向上,大小為F.此時(shí)左、右兩盤中物體質(zhì)量分別為m1和m2,則有 m1g=m2g-F ① 電流反向后,線圈受力方向豎直向下,此時(shí)需要在左盤中增加質(zhì)量為m的砝碼才能再次達(dá)到兩臂平衡,則 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