高中物理人教版 (2019)必修 第三册第十三章 电磁感应与电磁波初步2 磁感应强度 磁通量课堂检测

13.2磁感应强度磁通量同步练习高中物理人教版（新课标）必修三

一、单选题（本大题共10小题，共40.0分）

1. 下列关于电、磁描述的说法中正确的是

A. 磁场和磁感线都是客观存在的
B. 正电荷在静电场中运动的轨迹必定与电场线重合
C. 电场中某点的场强与该点试探电荷所受的电场力成正比
D. 匀强磁场中，穿过线圈的磁感线条数越多，则磁通量越大

2. 如图所示，两根垂直纸面平行放置的直导线M和N，通有大小相等方向相反的电流I，在纸面上与M、N距离相等的P点处，M、N导线在该点的磁场方向是   
    

A. 竖直向上 B. 竖直向下 C. 水平向左 D. 水平向右

3. 有两根长直导线a、b互相平行放置，下图为垂直于导线的截面图，O点为两根导线连线的中点，M、N为两导线附近的两点，它们在两导线连线的中垂线上，且与O点的距离相等。若两导线中通有大小相等、方向相同的恒定电流I，则关于线段MN上各点的磁感应强度，下列说法中正确的是

A. M点和N点的磁感应强度大小相等，方向相同
B. M点和N点的磁感应强度大小相等，方向相反
C. 线段MN上各点的磁感应强度都不可能为零
D. 线段MN上有两个点的磁感应强度为零

4. 如图所示，现有四条完全相同的垂直于纸面放置的长直导线，横截面分别位于一正方形abcd的四个顶点上，直导线分别通有方向垂直于纸面向里、大小分别为，，，的恒定电流．已知通电长直导线周围距离为r处磁场的磁感应强度大小为，式中常量，I为电流强度，忽略电流间的相互作用，若电流在正方形的几何中心O点处产生的磁感应强度大小为B，则O点处实际的磁感应强度的大小及方向为

A. ，方向由O点指向ad中点 B. ，方向由O点指向ab中点
C. 10B，方向垂直于纸面向里 D. 10B，方向垂直于纸面向外

5. 下列说法正确的是

A. 穿过一个面的磁通量就是垂直穿过该面单位面积的磁感线条数
B. 通电导线所受磁场力的方向就是磁场的方向
C. 试探电荷在电场中某点不受电场力的作用，则该点的电场强度一定为0
D. 电场中某点的电场强度的方向与放在该点的试探电荷所受电场力方向相同

6. 如图所示，两根互相垂直的绝缘长直导线紧挨放置，导线中分别通有向上和向右的大小相等的电流。正方形abcd分别关于两导线对称，a、b、c、d四点的磁感应强度大小分别为、、、。下列说法正确的是     

A. 、大小相等
B. 、大小相等
C. 、大小相等
D. 、大小相等
 

7. 已知通电长直导线周围某点的磁感应强，即磁感应强度B与导线中的电流I成正比、与该点到导线的距离r成反比．如图，两根互相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、方向相同的电流．a、o、b在M、N的连线上，o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

A. o点处的磁感应强度最大
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、b、c、d四点处磁感应强度的大小相等，方向不同

8. 关于磁场，下列说法正确的是

A. 最早发现通电导线周围存在磁场的科学家是安培
B. 磁感线与电场线一样都是客观存在的
C. 磁感应强度越大，线圈的面积越大，则穿过线圈的磁通量一定越大
D. 磁场中某一点磁感应强度的方向，与小磁针N极在该点的受力方向相同

9. 下列说法中正确的是

A. 电容、电流、磁感应强度都用到了比值定义法
B. 在匀强电场中，同一直线上距离相等的任意两点间的电势差大小都相等
C. 通电导线在磁场中受到的安培力越大，该处磁场的磁感应强度就越强
D. 电荷所受电场力一定与该处电场方向一致，但所受的洛伦兹力不一定与磁场方向垂直

10. 关于磁场和磁感线，下列说法正确的是

A. 条形磁铁内部的磁感线方向是从磁铁的N极指向S极
B. 一小段通电导线放在某处不受磁场力作用，则该处的磁感应强度一定为零
C. 两通电导线之间的相互作用是通过磁场发生的
D. 在磁感应强度为B的磁场中，穿过面积为S的平面的磁通量为

二、填空题（本大题共4小题，共16.0分）

11. 一根长的通电导线放在磁感强度为的匀强磁场中，导线与磁场方向垂直，若它受到的磁场力为，则导线中的电流强度是________A。若将导线中的电流强度增大为，则磁感强度为________。
12. 磁感应强度B是描述______的物理量，单位面积的磁通量被称为______。
13. 朝南开的一扇窗，窗高，宽。已知该处地磁场的磁感应强度的水平分量为，则穿过该窗的磁通量为______Wb。若推开窗时，则穿过该窗的磁通量______填“变大”或“变小”。
14. 匀强磁场中有一段长为的直导线，它与磁场方向垂直，当通过的电流时，受到的安培力，磁场磁感应强度是_______T；当通过的电流加倍时，磁感应强度是_____T。

三、实验题（本大题共2小题，共18.0分）

15. 如图所示，在水平桌面上有一个台秤，台秤上沿东西方向放置金属棒ab，金属棒ab处在沿南北方向的匀强磁场中。现通过测量金属棒ab在磁场中所受的安培力，来测量磁场的磁感应强度大小并判定其方向。
    
     

在图中画线代替导线完成实验电路图，要求接通电源后电流由a流向b。

完成下列主要实验步骤中的填空：

按图接线；

保持开关S断开，读出台秤示数；

闭合开关S，调节R的阻值使电流大小适当，此时台秤仍有读数，然后读出并记录台秤示数和________；

用米尺测量________。

用测量的物理量和重力加速度g表示磁感应强度的大小，可以得到________。

判断磁感应强度方向的方法是：若，磁感应强度方向垂直金属棒向________填“南”或“北”。

16. 在“用DIS研究通电螺线管的磁感应强度”实验中。
    
    磁传感器______ 选填“需要”或“不需要”调零。
    某同学实验操作正确，得到通电螺线管中心轴线上的磁感应强度B的分布如图所示，则通电螺线管内的磁感应强度分布的特点是：______ 。若螺线管匝数为100匝，横截面积为，按照该同学的实验结果，穿过通电螺线管中心横截面的磁通量约为______ Wb。

四、计算题（本大题共2小题，共20.0分）

17. 某地地磁场磁感应强度B的水平分量，竖直分量求：

 地磁场B的大小及它与水平方向的夹角．

 在水平面内的面积内地磁场的磁通量．






 

18.  在磁场中放入一通电导线，导线与磁场垂直，导线长为，电流为0．，所受的磁场力为。

该位置的磁感应强度多大？

若将该电流撤去，该位置的磁感应强度又是多大？

若将通电导线跟磁场平行放置，该导线所受磁场力多大？






 

五、综合题（本大题共1小题，共12.0分）

19. 在如图a匀强磁场中放入一通电导线，导线与磁场垂直，导线长为1cm，电流为，所受的磁场力为

请在图a上作出通电导线的受力方向，求该磁场的磁感应强度；

若电子以的速度沿着与磁场垂直的方向从该点射入，请在图b上作出电子的运动轨迹，求该电子做匀速圆周运动的轨道半径．

答案和解析

1.【答案】D
 

【解析】解：A、磁场是客观存在的物质，而磁感线不是磁场中真实存在的曲线，而是人为加上去的，它可以形象地描述磁场，故A错误；
B、正电荷在静电场中的运动轨迹由电场力和电荷的初速度而决定，所以其运动的轨迹不一定与电场线重合，故B错误；
C、电场中某点的场强大小由电场本身决定，与试探电荷无关，不能说电场强度与放在该点的电荷所受到的电场力的大小成正比，故C错误；
D、匀强磁场中，磁通量的一般计算公式为是线圈平面与磁场方向的夹角，穿过线圈的磁感线条数越多，则磁通量就越大，故D正确。
故选：D。
磁场是客观存在的，磁感线是人为加上去；正电荷在静电场中的运动轨迹由电场力和电荷的初速度而决定；电场中某点的场强大小由电场本身决定，与试探电荷无关；穿过线圈的磁感线条数越多，磁通量就越大。
本题考查了磁场和磁感线、电场线与轨迹、电场强度、磁通量等电磁学基础知识，要求学生对这部分知识要深刻理解，强化记忆。
 

2.【答案】A
 

【解析】【试题解析】

解：两导线在P点产生的磁感应强度大小相等，根据安培定则，垂直向里的电流在P点的磁场方向竖直向上，而垂直向外的电流在P点的磁场的方向也竖直向上，所以，合磁场的方向是竖直向上，故A正确，BCD错误。
故选：A。
本题考查了磁场的叠加，根据导线周围磁场分布可知，与导线等距离地方磁感应强度大小相等，根据安培定则判断出两导线在P点形成磁场方向，磁感应强度B是矢量，根据矢量分解合成的平行四边形定则求解。
磁感应强度为矢量，合成时要用平行四边形定则，因此要正确根据安培定则判断导线周围磁场方向是解题的前提。

3.【答案】B
 

【解析】解：A、根据安培定则判断得知，两根通电导线产生的磁场方向均沿逆时针方向，由于对称，两根通电导线在MN两点产生的磁感应强度大小相等，根据平行四边形进行合成得到，M点和N点的磁感应强度大小相等，M点磁场向下，N点磁场向上，方向相反。故A错误，B正确。
C、D、只有当两根通电导线在同一点产生的磁感应强度大小相等、方向相反时，合磁感应强度才为零，则知O点的磁感应强度为零。故C错误，D错误。
故选：B。
根据安培定则判断两根导线在M、N两点产生的磁场方向，根据平行四边形定则，进行合成，确定大小和方向的关系．在线段上只有O点的磁感应强度为零．
本题考查安培定则和平行四边定则的综合应用，注意安培定则的用右手．
 

4.【答案】A
 

【解析】

【分析】
考查学生判断直线电流产生磁场的方向及磁感应强度矢量合成的能力，注意右手螺旋定则与右手定则的区别．
根据等距下电流所产生的B的大小与电流成正比，得出各电流在O点所产生的B的大小关系，由安培定则确定出方向，再利用矢量合成法则求得B的合矢量的大小和方向．
【解答】
解：假设，则根据矢量的合成法则，可知，四棒在O点产生的磁场为零，
而如今，，，，的恒定电流，且电流在正方形的几何中心O点处产生的磁感应强度大小为B，
则由a、c两棒产生的磁场方向，由右手螺旋定则可知，o指向d；
而根据矢量的合成法则可知，b、d两棒产生的磁场方向：o指向a；
所以再由矢量合成法则可知，a、b、c、d长直通电导线在O点产生合磁场的方向：由O点指向ad中点，
根据磁感应强度大小为，a、c两棒产生的磁场大小为2B，同理b、d两棒产生的磁场也为2B，则合磁场大小为，故A正确，BCD错误；
故选：A。  

5.【答案】C
 

【解析】

【分析】
电场强度和磁感应强度均采用了比值定义法，其大小均是由本身决定的；试探电荷在电场中某点不受电场力的作用，则该点的电场强度一定为零，而电流在磁场中某点不受磁场力作用，则该点的磁感应强度不一定为零。
穿过一个面的磁通量就可以用穿过该面积的磁感线条数来表示，并不是说磁通量就是垂直穿过该面单位面积的磁感线条数；
通电导线所受磁场力的方向与磁场的方向垂直；
试探电荷在电场中某点不受电场力的作用，，，
电场中某点的电场强度的方向规定：与放在该点的正试探电荷所受电场力方向相同；
电场中某点的电场强度的方向与放在该点的正试探电荷所受电场力方向相同；
【解答】
A.穿过一个面的磁通量等效于穿过该面单位面积的磁感线条数，并不就是垂直穿过该面单位面积的磁感线条数，故A错误；
B.通电导线所受磁场力的方向与磁场的方向垂直，故B错误；
C、试探电荷在电场中某点不受电场力的作用，则该点的电场强度一定为0，故C正确；
D、电场中某点的电场强度的方向与放在该点的正试探电荷所受电场力方向相同，故D错误；
故选：C。  

6.【答案】C
 

【解析】

【分析】
由右手螺旋定则可判出两导线在各点磁场的方向，再由矢量的合成方法可得出各点磁感应强度的大小及方向。
本题考查了右手螺旋定则及矢量的合成方法，知道磁感应强度是矢量，合成分解遵循平行四边形定则。
【解答】
根据右手螺旋定则：向上的电流在a、b产生的磁场垂直直面向外，在c、d产生的磁场垂直纸面向里；
向右的电流在a、d产生的磁场垂直纸面向外，在b、c产生的磁场垂直纸面向里；
abcd分别关于两导线对称，根据矢量叠加原理可得垂直于纸面向外，为零，垂直于纸面向里，为零，且、大小相等，故ABD错误，C正确。
故选C。  

7.【答案】B
 

【解析】

【分析】
根据安培定则判断两根导线在各点产生的磁场方向，根据平行四边形定则，进行合成，确定大小和方向的关系，在线段MN上只有o点的磁感应强度为零。
本题考查安培定则和平行四边定则的综合应用，注意安培定则的用右手，明确磁场方向的方向是解答的关键，求出a、c等点的磁感应强度的表达式是解答的难点。
【解答】

A.根据右手螺旋定则，M处导线在o点产生的磁场方向竖直向下，N处导线在o点产生的磁场方向竖直向上，合成后磁感应强度等于零，故A错误；
B.M在a处产生的磁场方向竖直向下，在b处产生的磁场方向竖直向下，N在a处产生的磁场方向竖直向上，b处产生的磁场方向竖直向上，根据场强的叠加知，a、b两点处磁感应强度大小相等，方向相反，故B正确；
C.M在c处产生的磁场方向垂直于cM偏下，在d出产生的磁场方向垂直dM偏下，N在c处产生的磁场方向垂直于cN偏上，在d处产生的磁场方向垂直于dN偏上，根据平行四边形定则，知c处的磁场方向水平向右，d处的磁场方向水平向左，且合场强大小相等，故C错误；
D.由上分析，a、b、c、d四点处磁感应强度方向都不同；

设MN之间的距离为4r，abcd四个点的位置若取某特殊值，如，则M在a点的磁感应强度：，N在a点产生的磁感应强度：，所以a点的合磁感应强度：，c到M的距离：

M在c点产生的磁感应强度：，该磁场沿水平方向的分量：
同理，N在c处产生的磁场也是，所以c点的和磁感应强度为，故D错误。
故选B。

8.【答案】D
 

【解析】

【分析】
发现电流周围存在磁场的科学家是奥斯特；为了更好的描述电场和磁场引入了电场线和磁感线，但是这些线都不是真实存在的，是假想的；磁场的方向与小磁针N极静止时在该点的受力方向相同，或者是小磁针静止时N极的指向；当线圈以磁感线垂直时，磁感应强度越大的地方，线圈面积越大，则穿过线圈的磁通量越大。
本题主要考查物理学史部分，需要学生记忆。
【解答】
A.发现电流周围存在磁场的科学家是奥斯特，故A错误；
B.为了更好的描述电场和磁场引入了电场线和磁感线，但是这些线都不是真实存在的，是假想的，故B错误；
C.当线圈与磁感线垂直时，磁感应强度越大的地方，线圈面积越大，则穿过线圈的磁通量越大，故C错误；
D.磁场的方向与小磁针N极静止时在该点的受力方向相同，或者是小磁针静止时N极的指向，故D正确。
故选D。  

9.【答案】B
 

【解析】

【分析】
用比值定义法定义的物理量与相关物理量无关，只是等于相关物理量的比值；匀强电场中，电势差；电场强度方向与放在该位置的正电荷的受力方向相同；安培力公式。
本题考查电容、磁感应强度、电流、电势差，比较电场强度与磁感应强度、安培力与洛伦兹力，关键是记住基础知识。
【解答】

A.电容、磁感应强度都用到了比值定义法，电流不是用比值法定义的，故A错误；
B.在匀强电场中，同一直线上距离相等的任意两点间的电势差大小都相等，故B正确；
C.根据公式，通电导线在磁场中受到的安培力大，该处磁场的磁感应强度不一定强，还与电流的大小、电流方向与磁场方向的夹角有关，故C错误；
D.正电荷所受电场力一定与该处电场方向一致，负电荷所受电场力一定与该处电场方向一致，运动电荷所受的洛伦兹力不一定与磁场方向垂直，故D错误。
故选B。
 

10.【答案】C
 

【解析】

【分析】
磁感应强度是描述磁场强弱的物理量，通过电流元垂直放置于磁场中所受磁场力与电流元的比值来定义磁感应强度；明确通过电导线在磁场中平行时不受安培力；磁感线均为闭合曲线，外部由N极指向S极，内部由S极指向N极。
磁感应强度是通过比值定义得来，例如电场强度也是这种定义，电场强度与电场力及电荷量均没有关系．再如密度也是，密度与物体的质量及体积均无关．同时电流元放入磁场中不一定有磁场力，还受放置的角度有关。
【解答】
A.条形磁铁内部的磁感线方向从S极指向N极，外部由N极指向S极，故A错误；
B.一小段通电导线平行放在某处不受磁场力作用，则该处的磁感应强度不一定为零，故B错误；
C.两通电导线之间的相互作用是通过磁场发生的，故C正确；
D.在磁感应强度为B的磁场中，只有线圈和磁场垂直时穿过面积为S的平面的磁通量为，故D错误。
故选C。  

11.【答案】，
 

【解析】略
 

12.【答案】磁场强弱和方向  磁通量密度
 

【解析】解：磁感应强度是描述磁场的强弱和方向的物理量，是由磁场本身决定的；由得：，所以单位面积的磁通量被称为磁通量密度，就是磁感应强度B，描述磁场强弱的物理量；
故答案为：磁场强弱和方向磁场的力的性质，磁通量密度。
磁场中磁感应强度有强弱，用磁感应强度来描述强弱和方向；磁通量密度就是磁感应强度。在磁感应强度为B的匀强磁场中有垂直于磁场的平面S，磁通量为。
本题要理解磁通量、磁通量密度和磁感应强度之间的区别和联系，要掌握磁通量的公式的应用。
 

13.【答案】  变小
 

【解析】解：根据题意可知，磁通量的水平分量与窗垂直，
穿过窗的磁通量：
推开窗时，线圈与磁场方向的夹角变小，所以穿过线框的磁通量为变小；
故答案为：；变小。
匀强磁场中穿过平面的磁通量计算公式为，是线圈与磁场方向的夹角，根据题意分析答题。
本题关键要掌握磁通量的计算公式，当时，；当时，，同时要熟记磁通量的单位，并注意线圈在水平面上。
 

14.【答案】2；2
 

【解析】

【分析】
根据磁感应强度的比值定义式求出磁场磁感应强度，磁感应强度与所放电流大小、长度均无关，由磁场自身决定。
【解答】
根据磁感应强度的比值定义式，当电流与磁场垂直时有：，磁感应强度与所放电流大小、长度均无关，由磁场自身决定，所以导线长度缩短，电流加倍时，磁感应强度不变，均为2T。

故答案为：2；2

15.【答案】见解析图 ；
电流表的示数I；金属棒的长度l；
；
南
 

【解析】

【分析】
理解实验原理是解决实验类题目的关键，此题关键是对线框受力分析，根据平衡条件求磁感应强度，注意电表的正负极。
用滑动变阻器的限流式接法即可；
金属框平衡时测量才有意义，读出电阻箱电阻并用天平称量细沙质量；安培力与电流长度有关，安培力合力等于金属框架下边受的安培力；
根据平衡条件分列式即可求解；
根据左手定则判断即可。
【解答】
如图所示
；
重新处于平衡状态；读出电流表的示数I；此时细沙的质量；金属棒的长度l；
根据平衡条件，有：；
解得：；
根据左手定则判定磁感应强度方向的方法是：若，磁感应强度方向垂直金属棒向外；故磁感应强度方向垂直金属棒向南；
故答案为：如上图所示；

电流表的示数I；金属棒的长度l；
；
南。  

16.【答案】需要  通电螺线管内部中间部分的磁场可视为匀强磁场；通电螺线管内部中间磁场强，两端磁场弱，离中心越远越弱；通电螺线管内部磁感应强度大小关于中心对称 
 

【解析】解：磁传感器在使用前需要调零；
通电螺线管内部中间部分的磁场可视为匀强磁场；通电螺线管内部中间磁场强，两端磁场弱，离中心越远越弱；通电螺线管内部磁感应强度大小关于中心对称；
由图可知通电螺线管中心的磁感应强度为，故横截面的磁通量。
故答案为：需要；通电螺线管内部中间部分的磁场可视为匀强磁场；通电螺线管内部中间磁场强，两端磁场弱，离中心越远越弱；通电螺线管内部磁感应强度大小关于中心对称；。
明确磁传感器的性质，知道磁传感器需要调零；
根据磁感应强度B的分布图可知通电螺线管内的磁感应强度特点；根据求解磁通量。
本题考查磁传感器的使用以及磁通量的计算和通电螺线管中间磁场的分布规律，注意明确磁通量的计算与匝数无关。
 

17.【答案】解：

根据平行四边形定则

 T

B与水平方向的夹角

  题中地磁场与水平面积不垂直，取其与水平面垂直的分量，故磁通量为 Wb

；
答：地磁场B的大小及它与水平方向的夹角为；
在竖直面内的面积内地磁场的磁通量 Wb。
 

【解析】根据矢量的合成，结合水平与竖直方向的磁感应强度，即可求出地磁场磁感应强度的大小；
根据匀强磁场中穿过线框的磁通量一般公式为，是线圈与磁场方向的夹角，即可求解；
本题关键要掌握磁通量的计算公式：当时，；当时，，同时要熟记磁通量的单位，并注意线圈在水平面上。
 

18.【答案】解：根据公式得：  T．
该处的磁感应强度不变， T．
通电导线跟磁场平行放置时，所受磁场力为零，．
 

【解析】略
 

19.【答案】解：
通电导线受到的磁场力方向如图所示：
根据感应强度的定义式
有：
电子的运动轨迹如图所示：
设电子做匀速圆周运动的轨道半径为根据洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：
由此可得：
答：通电导线的受力方向如图所示，该磁场的磁感应强度大小为1T ；
电子的运动轨迹如图所示，该电子做匀速圆周运动的轨道半径为。
 

【解析】本题考察磁感应强度的定义和安培定则的应用，以及带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的规律，属于基础题，难度容易。
根据左手定则可判断通电导体在磁场中受到的磁场力方向，直接根据磁感应强度的定义式即可求出磁感应强度的大小；
根据左手定则判断电子受到洛伦兹力的方向，即可做出电子的运动轨迹，由牛顿第二定律和洛伦磁力公式联立求出电子的轨道半径。