高中物理人教版 (2019)必修 第三册2 磁感应强度 磁通量同步训练题

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第三册2 磁感应强度 磁通量同步训练题，共6页。

基础巩固
1.由磁感应强度的关系式B=FIl可知( )
A.若某处的磁感应强度为零,则通电导线放在该处所受磁场力一定为零
B.通电导线在磁场中某处受磁场力非常小时,则该处的磁感应强度一定很小
C.同一条通电导线放在磁场中某处所受的磁场力是一定的
D.磁场中某点的磁感应强度与该点是否放通电导线有关
答案:A
解析:磁感应强度的关系式B=FIl是在通电导线与磁场方向垂直时得出的,如果B=0,则磁场力F=0,但如果F=0,则B不一定等于零,磁场力的大小与通电导线的放置方向有关,故A正确,B、C错误;磁场一定时,磁感应强度由磁场本身决定,与放不放通电导线无关,D错误。故选A。
2.(多选)一段电流元分别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( )
答案:AC
解析:只有当通电导线垂直于磁场方向时,才可用FIl表示磁感应强度B,选项B、D均不满足这个条件,A、C正确。
3.如图所示的磁场中垂直磁场放置两个面积相同的闭合线圈S1(左)、S2(右),由图可知穿过线圈S1、S2的磁通量大小关系正确的是( )
A.穿过线圈S1的磁通量比较大
B.穿过线圈S2的磁通量比较大
C.穿过线圈S1、S2的磁通量一样大
D.不能比较
答案:A
解析:穿过线圈S1的磁感线条数多,故穿过线圈S1的磁通量比较大。
4.有一小段通电导线,长为1 cm,导线中电流为5 A,把它置于磁场中某点,受到的磁场力为0.1 N,则该点的磁感应强度B一定是( )
A.B=2 T
B.B≤2 T
C.B≥2 T
D.以上情况都有可能
答案:C
解析:如果通电导线是垂直磁场方向放置的,此时所受磁场力最大F=0.1 N,则该点的磁感应强度B=FIl=0.15×0.01 T=2 T。如果通电导线不是垂直磁场方向放置的,则受到的磁场力小于垂直放置时受的力,垂直放置时受力将大于0.1 N,由定义式可知,B将大于2 T。选项C正确。
5.如图所示,一个闭合线圈放在匀强磁场中,线圈的轴线与磁场方向成30°角,磁感应强度为B,用下述哪个方法可使穿过线圈的磁通量增加一倍( )
A.把线圈匝数增加一倍
B.把线圈面积增加一倍
C.把线圈的半径增加一倍
D.转动线圈使得轴线与磁场方向平行
答案:B
解析:把线圈的匝数增加一倍,穿过线圈的磁感线的条数不变,磁通量不变,故A错误;根据Φ=BSsin θ,把线圈面积增加一倍,可使穿过线圈的磁通量增加一倍,故B正确;把线圈的半径增加一倍,线圈的面积S=πR2变为原来的4倍,磁通量为原来的4倍,故C错误;转动线圈使得轴线与磁场方向平行,相当于线圈转过30°,与磁场垂直,有效面积由Ssin 60°变为S,磁通量没有增加一倍,故D错误。
6.匀强磁场中长为2 cm的通电导线垂直磁场方向放置,当通过导线的电流为2 A时,它受到的磁场力大小为4×10-3 N。
(1)该处的磁感应强度B是多大?
(2)若电流不变,导线长度减小到1 cm,则该处的磁感应强度B和它受到的磁场力F'各是多少?
(3)若导线长度不变,电流增大为5 A,则该处的磁感应强度B和它受到的磁场力F″各是多少?
答案:(1)0.1 T
(2)0.1 T 2×10-3 N
(3)0.1 T 0.01 N
解析:(1)磁感应强度B=FIl=4×10-32×2×10-2 T=0.1 T。
(2)匀强磁场中该处的磁感应强度由磁场本身决定,不因导线长度的改变而改变,
因此B=0.1 T
根据公式B=FIl可得,导线长度减小到1 cm,
它受到的磁场力F'=BIl'=0.1×2×1×10-2 N=2×10-3 N。
(3)匀强磁场中该处的磁感应强度也不因电流的改变而改变,因此B=0.1 T
根据公式B=FIl可得,电流增大为5 A,它受到的磁场力F″=BI'l=0.1×5×2×10-2 N=0.01 N。
能力提升
1.在磁场中的同一位置,先后引入长度相等的直导线a和b,a、b导线的方向均与磁场方向垂直,但两导线中的电流不同,因此所受到的力也不相同。下面的四幅图像表示的是导线所受到的力F与通过导线的电流I的关系。a、b各自有一组F、I的数据,在图像中各描出一个点。其中正确的是( )
答案:C
解析:两条相同的导线通入不同的电流先后放在磁场中的同一点,并且电流方向都与磁场方向垂直,由于磁场方向是不变的,故导线所在处的磁感应强度B是确定的。根据磁感应强度的关系式B=FIl,当l确定时,F∝I,则F-I图像应是一条过原点的直线,故C对。
2.(多选)右图是等腰直角三棱柱,其平面ABCD为正方形,边长为l,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,则下列说法正确的是( )
A.穿过平面ABCD的磁通量大小为B0l2
B.穿过平面BCFE的磁通量大小为22B0l2
C.穿过平面ADFE的磁通量大小为零
D.穿过平面ABCD的磁通量大于穿过平面BCFE的磁通量
答案:BC
解析:根据Φ=BS⊥,穿过平面ABCD的磁通量Φ1=B0l2sin 45°=22B0l2,A错误;平面BCFE⊥B0,而BC=l,CF=lsin 45°=22l,所以四边形BCFE的面积S=BC·CF=22l2,因而Φ2=B0S=22B0l2,B正确,D错误;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,C正确。
3.如图所示,通有恒定电流的导线MN与闭合金属框共面,第一次将金属框由位置Ⅰ平移到位置Ⅱ,第二次将金属框绕cd边翻转到位置Ⅱ,设先后两次通过金属框的磁通量变化量分别为ΔΦ1和ΔΦ2,则( )

A.ΔΦ1>ΔΦ2B.ΔΦ1=ΔΦ2
C.ΔΦ1<ΔΦ2D.不能判断
答案:C
解析:设在位置Ⅰ时磁通量大小为Φ1,位置Ⅱ时磁通量大小为Φ2。第一次将金属框由位置Ⅰ平移到位置Ⅱ,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边翻转到位置Ⅱ,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。
4.如图所示,平行长直导线1、2通过方向相反的电流,电流大小相等。a、b两点关于导线1对称,b、c两点关于导线2对称,且lab=lbc,则关于a、b、c三点的磁感应强度B的说法正确的是( )
A.三点的磁感应强度相同
B.b点的磁感应强度最大
C.a、c两点的磁感应强度大小相同,方向相反
D.a点的磁感应强度最大
答案:B
解析:直接画出导线1、2在a、b、c三点所产生的磁场方向,同向相加,反向相减,易知B正确;a、c两点的磁感应强度B的大小和方向均相同,但要小于b点的,故A、C、D均错。
5.下图是实验室里用来测量磁场力的一种仪器——电流天平(电流天平平衡时,导线所受磁场力的大小等于钩码的重力)。某同学在实验室里,用电流天平测算通电螺线管中的磁感应强度,他测得的数据记录如下所示,请你算出通电螺线管中的磁感应强度B。已知:CD段导线长度为4×10-2 m,天平平衡时钩码重力为4×10-5 N,通过导线的电流为0.5 A。
答案:2.0×10-3 T
解析:本题考查应用知识解决实际问题,培养科学态度。由题意知,I=0.5 A,G=4×10-5 N,l=4×10-2 m。电流天平平衡时,导线所受磁场力的大小等于钩码的重力,即F=G。由磁感应强度的关系式得B=FIl=4.0×10-50.5×4.0×10-2 T=2.0×10-3 T,所以通电螺线管中的磁感应强度为2.0×10-3 T。