人教版（2019）高中物理必修三专题14 磁场 磁感线 磁感应强度 磁通量

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专题14 磁场 磁感线、磁感应强度　磁通量1.(多选)(2020-2021学年·广西壮族自治区高二期末)关于电场和磁场、电场线和磁感线，下列说法正确的是(　　)A.电场和磁场都是假想的，不是客观存在的物质B.在电场中的电荷一定受到电场力的作用C.电场线和磁感线是可以形象描述场的强弱和方向的客观存在的曲线D.磁场中任何两条磁感线都不相交【答案】　BD【解析】　电场和磁场都是客观存在的，电场线和磁感线才是为了形象描述场而假想的曲线，故A错误；在电场中的电荷一定受到电场力的作用，故B正确；电场线和磁感线是可以形象描述场的强弱和方向的假想曲线，故C错误；磁感线是闭合曲线，磁场中任何两条磁感线都不相交，故D正确。2.(2020-2021学年·盘锦市二中高二期末)中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了地磁偏角：“以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也。”进一步研究表明，地球周围地磁场的磁感线分布示意如图所示。 结合上述材料，下列说法正确的是(　　)A.地理南、北极与地磁场的南、北极重合B.地球内部也存在磁场，地磁南极在地理南极附近C.地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行D.指南针就是在地磁场的作用下指示南北方向的【答案】　D【解析】　地理南、北极与地磁场的南、北极并不重合，有磁偏角，选项A错误；地球内部也存在磁场，地磁南极在地理北极附近，选项B错误；地球表面只有在赤道附近的地磁场方向才与地面平行，选项C错误；指南针就是在地磁场的作用下指示南北方向的，选项D正确。3.(2020-2021学年·自贡市田家炳中学高二开学考)某磁场的磁感线如图所示，则下列说法中正确的是(　　)A.M点的切线方向和该点的磁场方向垂直B.M点的磁场比N点的磁场弱C.M点的磁场比N点的磁场强D.M点的磁场方向和N点的磁场方向相同【答案】　C【解析】　M点的切线方向和该点的磁场方向相同，选项A错误；磁感线越密集的地方磁场越强，则M点的磁场比N点的磁场强，选项B错误，C正确；磁感线的切线方向是磁场的方向，因M点切线方向与N点的切线方向不同，则M点的磁场方向和N点的磁场方向不相同，选项D错误。4.(2020-2021学年·杭州学军中学高一开学考)如图所示的装置中，当接通电源后，小磁针A的指向如图所示，则(　　)A.小磁针B的N极向纸外转B.小磁针B的N极向纸里转C.小磁针B不转动D.因电流未标出，所以无法判断小磁针B如何转动【答案】　A【解析】　由图可知，根据同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，所以通电螺线管的左端是S极，右端是N极；根据安培定则，右手握住螺线管，四指指向电流的方向，大拇指所指的方向是通电螺线管的N极。可以判断电流从螺线管的左端流入，从右端流出，所以电源的左端是正极，右端是负极。而小磁针B在电流产生磁场中，根据安培定则，可知N极的指向垂直纸面向外，故A正确，B、C、D错误。5.(2020-2021学年·湖南芷兰实验学校高二月考)如图，一束电子沿z轴正向流动，则在图中y轴上A点的磁场方向是(　　)A.＋x方向B.－x方向C.＋y方向D.－y方向【答案】　A【解析】　据题意，电子流沿z轴正向流动，电流方向沿z轴负向，由安培定则可以判断电流激发的磁场以z轴为中心沿顺时针方向(沿z轴负方向看)，通过y轴A点时方向向外，即沿x轴正向。故选A。6.(2020-2021学年·湖州市菱湖中学高一期中)下列关于磁场的说法中，正确的是(　　)A.只有磁铁周围才存在磁场B.磁场是假想的，不是客观存在的C.磁场只有在磁极与磁极、磁极和电流发生作用时才产生D.磁极与磁极、磁极与电流、电流与电流之间都是通过磁场发生相互作用【答案】　D【解析】　磁铁周围存在磁场，通电电流周围也存在磁场，故A错误；磁场是客观存在的物质，磁感线是假想的，故B错误；磁场随时存在于磁体与通电电流周围，故C错误；磁极与磁极、磁极与电流、电流与电流之间都是通过磁场发生相互作用，故D正确。7.(多选)(2020-2021学年·山西实验中学高二期末)下列关于电场线和磁感线的说法中，正确的是(　　)A.任意两条磁感线不相交，两条电场线也不相交B.电场线和磁感线都是闭合曲线C.电场线和磁感线都是电场或磁场中实际存在的线D.电场线越密的地方，同一试探电荷所受的电场力越大【答案】　AD【解析】　任意两条磁感线一定不相交，电场线也不相交，否则交点处有两个方向，违反唯一性的特点，选项A正确；电场线是不闭合曲线，而磁感线是闭合的曲线，选项B错误；电场线和磁感线都是假想的曲线，并不存在，选项C错误；电场线越密的地方，电场强度越大，由公式F＝qE知同一试探电荷所受的电场力越大，选项D正确。8.(2020-2021学年·涟水县一中高二月考)如图所示，小磁针放置在螺线管轴线的左侧，闭合电路后，不计其他磁场的影响，小磁针静止时的指向是(　　)A.N极指向螺线管B.S极指向螺线管C.N极垂直于纸面向里D.S极垂直纸面向里【答案】　A【解析】　根据安培定则可以判断通电螺线管左侧为S极，右侧为N极，因此左侧小磁针静止时N极指向右侧，故B、C、D错误，A正确。9.(2020-2021学年·江苏邗江中学高一期中)磁场中某区域的磁感线如图所示，则(　　)A.a、b两处磁感应强度大小不等，Ba>BbB.a、b两处磁感应强度大小不等，Ba<BbC.同一小段通电导线放在a处时受力一定比b处时大D.同一小段通电导线放在a处时受力一定比b处时小【答案】　A【解析】　磁感线的疏密程度反映磁感应强度，a、b两点中a点处磁感线较密，因此a点磁感应强度大，故B错误，A正确；通电导线在磁场中的受力大小除了跟磁感应强度有关外，还跟电流与磁感线方向夹角大小有关，因此同一通电导线在a、b处受力大小无法判断，故C、D错误。10. (2020-2021学年·吉林长春市高二期末)在磁感应强度B的定义式B＝中，有关各物理量间的关系，下列说法中正确的是(　　)A.B由F、I和L决定   B.F由B、I和L决定C.I由B、F和L决定   D.L由B、F和I决定【解析】　公式中B表示磁感应强度，有磁场自身的因素决定；I为导体棒中的电流，由电路决定；L为导体棒的有效长度，由导体棒及其放在磁场中的形式决定；F为导体棒在磁场中受到的安培力，由B、I、L共同决定，故A、C、D错误，B正确。11.(2020-2021学年·江苏启东中学高二期末)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，以导线为中心，R为半径的圆周上有a、b、c、d四个点，已知c点的实际磁感应强度为0，则下列说法中正确的是(　　)A.直导线中电流方向垂直纸面向里B.a点的磁感应强度为 T，方向向右C.b点的磁感应强度为 T，方向斜向下，与B成45°角D.d点的磁感应强度为0【答案】　C【解析】　由题，c点的磁感应强度为0，说明通电导线在c点产生的磁感应强度与匀强磁场的磁感应强度大小相等、方向相反，即得到通电导线在c点产生的磁感应强度方向水平向左，根据安培定则判断可知，直导线中的电流方向垂直纸面向外，选项A错误；通电导线在a处的磁感应强度方向水平向右，则a点磁感应强度为2 T，方向与B的方向相同，选项B错误；由上知道，通电导线在b点产生的磁感应强度大小为1 T，由安培定则可知，通电导线在b处的磁感应强度方向竖直向下，根据平行四边形与匀强磁场进行合成得知，b点感应强度为 T，方向与B的方向成45°斜向下，选项C正确；通电导线在d处的磁感应强度方向竖直向上，则d点感应强度为 T，方向与B的方向成45°斜向上，不为零，选项D错误。12. (2020-2021学年·浙江新昌中学高二月考)如图所示，两通有等大同向电流的长直导线关于O点对称放置，已知导线中的电流垂直纸面向里。AA′连线垂直两导线的连线，两点到O点距离相同。下列说法正确的是(　　)A.两导线在A点产生的合磁场方向水平向左B.两导线在A与A′两点产生的磁场磁感应强度相同C.O点的磁感应强度为零D.O点的磁感应强度比A点大【答案】　C【解析】　根据安培定则可知左端导线在A点产生的磁场垂直连线向右下，右端导线在A点产生的磁场垂直连线向右上，根据对称性和矢量合成可知，A点的合磁场水平向右，故A错误；同理可判断，两导线在A′点产生的合磁场水平向左，故两导线在A与A′两点产生的磁场磁感应强度不同，故B错误；两导线在中点O产生的磁场等大反向，故O点的磁感应强度为零，故C正确，D错误。13.(2020-2021学年·甘肃岷县二中高二期中)关于磁通量的概念，以下说法中正确的是(　　)A.磁感应强度越大，穿过闭合回路的磁通量也越大B.磁感应强度越大，线圈面积越大，则穿过闭合回路的磁通量也越大C.穿过线圈的磁通量为零，但磁感应强度不一定为零D.磁通量发生变化，一定是磁场发生变化引起的【答案】　C【解析】　闭合电路的面积与垂直穿过它的磁感应强度的乘积叫作磁通量。计算公式：Φ＝BS，式中的S可以理解为有效面积，即与磁场垂直的面积。磁感应强度越大，有效面积不一定大，所以磁通量不一定大，选项A、B错误；当有效面积为零，磁场不为零时，磁通量一定为零，选项C正确；磁通量发生变化，可能是磁场发生变化，也可能是有效面积发生了变化，选项D错误。14.(2020-2021学年·山东枣庄一中高二期中)如图所示，线圈平面与水平方向夹角θ＝60°，磁感线竖直向下，线圈平面面积S＝0.4 m2，匀强磁场磁感应强度B＝0.4 T。把线圈以cd为轴顺时针转过120°，则通过线圈磁通量的变化量为(　　)A.0.08 Wb   B.0.24 WbC.0.32 Wb   D.0.48 Wb【答案】　B【解析】　开始时穿过线圈的磁通量Φ1＝BScos θ＝0.4×0.4×0.5 Wb ＝0.08 Wb，当把线圈以cd为轴顺时针转过120°角时，线圈平面与磁感线的方向垂直，所以通过线圈磁通量Φ2＝BS＝0.4×0.4 Wb＝0.16 Wb，由图可知，当把线圈以cd为轴顺时针转过120°角时，穿过线圈的磁通量的方向与开始时穿过线圈的磁通量的方向是相反的，所以磁通量的变化量：ΔΦ＝Φ2－(－Φ1)＝0.08 Wb＋0.16 Wb＝0.24 Wb，故A、C、D错误，B正确。15.(2020-2021学年·商丘一中学高二期中)三根平行的长直导体棒分别过正三角形ABC的三个顶点，并与该三角形所在平面垂直，各导体棒中均通有大小相等的电流，方向如图所示。则三角形的中心O处的合磁场方向为(　　)A.平行于AB，由A指向BB.平行于BC，由B指向CC.平行于CA，由C指向AD.由O指向C【答案】　A【解析】　根据右手螺旋定则，电流A在O产生的磁场平行于BC，且由C向B，B电流在O产生的磁场平行AC，且由A向C，电流C在O产生的磁场平行AB，且由A向B，由于三导线电流大小相同，到O点的距离相同，根据平行四边形定则，则合场强的方向平行于AB，由A指向B。故A正确，B、C、D错误。16.(2020-2021学年·峨山彝族自治县一中高二期中)如图所示，通有恒定电流的导线MN与闭合金属框共面，第一次将金属框由Ⅱ平移到Ⅰ，第二次将金属框绕cd边翻转到Ⅰ，设先后两次通过金属框的磁通量变化分别为ΔΦ1和ΔΦ2，则(　　)A.ΔΦ1>ΔΦ2   B.ΔΦ1＝ΔΦ2C.ΔΦ1<ΔΦ2   D.不能判断【答案】　C【解析】　设在位置Ⅰ时磁通量大小为Φ1，位置Ⅰ时磁通量大小为Φ2。第一次将金属框由Ⅱ平移到Ⅰ，穿过线框的磁感线方向没有改变，磁通量变化量ΔΦ1＝Φ1－Φ2，第二次将金属框绕cd边翻转到Ⅰ，穿过线框的磁感线的方向发生改变，磁通量变化量ΔΦ2＝Φ1＋Φ2，故ΔΦ1<ΔΦ2，故C正确，A、B、D错误。17.(2020-2021学年·云南省高二期末)关于静电场中的电场强度和磁场中的磁感应强度，下列说法正确的是(　　)A.电场强度是矢量，真空中点电荷的电场强度定义式为E＝kB.电场强度的公式E＝，适用于任何静电场C.磁感应强度B是矢量，其定义式为B＝D.由磁感应强度公式B＝，磁感应强度的大小与直线电流的大小和受力大小有关【答案】　C【解析】　电场强度是矢量，其定义式为E＝，公式k为点电荷场强的决定式，故A错误；电场强度的公式E＝，仅适用于匀强电场，故B错误；磁感应强度与直线电流无关，只由磁场本身性质决定。18.(2020-2021学年·河南新郑一中高二月考)有一小段通电导线，长0.1 m，通过导线的电流为5 A，把它放入磁场中某一位置，受到的磁场力是1 N，则该处磁感应强度的大小可能为(　　)A.0.8 T   B.1.2 TC.1.8 T   D.2.2 T【答案】　D【解析】　若导线与磁场垂直，则该处的磁感应强度B＝＝ T＝2 T，若导线不与磁场垂直，则磁感应强度B>2 T，故A、B、C错误，D正确。19.(2020-2021学年·陕西咸阳实验中学高二月考)如图所示，M、N和P是以MN为直径的半圆弧上的三点，O为半圆弧的圆心，∠MOP＝60°，在M、N处各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图所示，这时O点的磁感应强度大小为B1，若将M处长直导线移至P处，则O点的磁感应强度大小为B2，那么B2与B1之比为(　　)A.∶1  　　 B.∶2C.1∶1  　　 D.1∶2【答案】　B【解析】　根据右手定则，两根导线在O点产生的磁场方向一致，依题意，每根导线在O点产生的磁感强度为，方向竖直向下。则当M处长直导线移至P点时，两根导线在O点产生的磁场方向之间的夹角为60°，则O点合磁感强度大小为：B2＝2××cos 30°＝B1，则B2与B1之比为∶2，故A、C、D错误，B正确。20.(2020-2021学年·浙江湖州中学高二期末)如图所示，直角三角形abc，∠a＝60°，通电长直导线分别放置在a、b二点。二根导线中的电流大小分别为I、3I，方向均垂直纸面向里。通电长直导线在其周围空间某点产生的磁感应强度B＝，其中I表示电流强度，r表示该点到导线的距离，k为常数。已知a点处导线在c点产生的磁感应强度大小为B0，则c点的磁感应强度大小为(　　)A.B0   B.2B0  C.B0   D.4B0【答案】　B【解析】　设ac间距为r，由几何知识知bc间距为r，用右手螺旋定则判断通电直导线a在c点上所产生的磁场方向水平向左，大小是Ba＝＝B0，用右手螺旋定则判断通电直导线b在c点上所产生的磁场方向竖直向下，大小Bb＝k＝B0，根据矢量的合成法则，结合三角知识关系，则通电导线在c点的合磁感应强度大小为B＝＝2B0，故A、C、D错误，B正确。21.(2020-2021学年·湖南永顺一中高二期末)在磁感应强度大小为B0的匀强磁场中，两长直导线P和Q平行于纸面固定放置。在两导线中通有图示方向电流I时，纸面内与两导线等距离的a点处的磁感应强度为零。下列说法正确的是(　　)A.匀强磁场方向垂直纸面向里B.将导线Q撤去，a点磁感应强度为B0C.将导线P撤去，a点磁感应强度为B0D.将导线Q中电流反向，a点磁感应强度为2B0【答案】　C【解析】　两长直导线P和Q在a点所产生的磁场方向根据安培右手定则可得都垂直纸面向里，所以匀强磁场方向应该垂直纸面向外，a点处的磁感应强度为零，所以每根导线在a点处产生的磁感应强度为B0。 匀强磁场方向应该垂直纸面向外，故A错误；将导线Q撤去，a点磁感应强度应为B0而不是B0，故B错误； 将导线P撤去，a点磁感应强度为B0，C正确；将导线Q中电流反向，a点磁感应强度为B0而非2B0，故D错误。22.(2020-2021学年·安徽阜阳一中高二期末)已知直导线中电流在周围空间产生的磁感应强度大小为B＝k，k为常量，I为电流强度，r为到导线的距离。b、c、d三根长通电直导线垂直于纸面放置，电流方向如图所示，ac垂直于bd且ab＝ad＝ac，b、c、d三根导线中电流强度分别为I、I、2I。已知导线c在a点的磁感应强度大小为B，则a点处的合磁感应强度大小为(　　)A.B   B.3BC.2B   D.B【答案】　A【解析】　由于直导线c在a点处的磁感应强度大小为B，又因为b、c、d三根导线中电流强度分别为I、I、2I，且ab＝ad＝ac，所以直导线b在a点的磁感应强度大小也等于B，而直导线d在a点的磁感应强度大小等于2B，根据安培定则可判断方向如图所示，b和d直导线在a点产生的磁感应强度方向向左，合成后大小为3B，c直导线在a点产生的磁感应强度方向向下，大小为B，根据平行四边形法则，可知a点的磁感应强度大小为B合＝＝B，故B、C、D错误，A正确。23.(2020-2021学年·四川蓬南中学高二月考)关于磁通量的概念，以下说法中正确的是(　　)A.磁感应强度越大，线圈面积越大，穿过闭合回路的磁通量不一定大B.磁感应强度不变，线圈面积不变，则磁通量就不变C.穿过线圈的磁通量为零，说明磁感应强度一定为零D.磁通量发生变化，不是磁场发生变化引起的就是线圈面积变化引起的【答案】　A【解析】　根据磁通量的定义可知，磁通量的大小与磁感应强度的大小、线圈面积、磁感应强度和线圈平面之间的夹角都有关系，故A正确，B错误；磁通量的定义式是Φ＝B⊥·S＝B·S⊥，其中B⊥是磁感应强度在垂直线圈平面的方向上的分量，S⊥是线圈平面在垂直磁感线的平面上的投影面积，因此，穿过线圈的磁通量为零，可以说明B⊥＝0或者S⊥＝0，不能说明磁感应强度为零以及线圈面积一定为零，故C错误；根据磁通量的定义可知，磁通量发生变化的原因有：仅B、仅变S、仅B与S之间的夹角变、仅B和S变、仅B和B与S之间的夹角变、仅S以及B与S之间的夹角变、B、S以及B与S之间的夹角均变等多种可能，故D错误。24.(2020-2021学年·北京市顺义区一中高二月考)面积是1.50 m2的导线环，处于磁感应强度为2.0×10－2 T的匀强磁场中，环面与磁场垂直。则穿过该导线环的磁通量等于(　　)A.2.5×10－2 Wb   B.1.5×10－2 WbC.3.0×10－2 Wb   D.4.0×10－2 Wb【答案】　C【解析】　穿过该导线环的磁通量Φ＝BS＝3.0×10－2 Wb，故C正确，A、B、D错误。25.(2020-2021学年·攀枝花市十五中高二月考)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＜ΦbC.Φa＝Φb  　　　　　 D.不能确定【答案】　A【解析】　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A正确。