2018年高中物理 第三章 磁場《磁感應強度 磁通量》知能優(yōu)化訓練 教科版選修3-1.doc

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《磁感應強度 磁通量》 1.有人根據公式B＝提出以下看法，其中正確的是（ ） A.磁感應強度的數(shù)值跟通電導線受到的磁場力F的大小成正比 B.磁感應強度的數(shù)值跟通電導線的電流I成反比 C.磁感應強度的數(shù)值跟通電導線的長度L成反比 D.磁感應強度是表示磁場強弱的物理量，它是客觀存在的，它與外加導線的長度、電流的強弱和受力情況均無關 解析：選D.由磁感應強度B的定義式B＝可知，B的大小可由F、IL表示出來，但不是由它們決定，而是由磁場本身決定，所以D項正確，A、B、C項錯誤. 2.(高考大綱全國卷)如圖3－3－5，兩根相互平行的長直導線分別通有方向相反的電流I1和I2，且I1＞I2；a、b、c、d為導線某一橫截面所在平面內的四點且a、b、c與兩導線共面；b點在兩導線之間，b、d的連線與導線所在平面垂直.磁感應強度可能為零的點是（ ） 圖3－3－5 A.a點 B.b點 C.c點 D.d點 解析：選C.由于I1＞I2，且離導線越遠產生的磁場越弱，在a點I1產生的磁場比I2產生的磁場要強，A錯，同理，C對.I1與I2在b點產生的磁場方向相同，合成后不可能為零，B錯.d點兩電流產生的磁場B1、B2不共線，合磁場不可能為0，D錯. 3.(南安一中高二檢測)與磁場中某點的磁感應強度的方向相同的是（ ） A.放在該點的通電直導線所受的磁場力的方向 B.放在該點的正檢驗電荷所受的磁場力的方向 C.放在該點的小磁針靜止時N極所指的方向 D.放在該點的小磁針靜止時S極所指的方向 解析：選C.通電直導線所受磁場力方向與磁感應強度方向垂直，故A錯.靜止的正電荷不受磁場力作用，故B錯.物理學中規(guī)定，磁感應強度的方向與放在該點的小磁針靜止時N極所指的方向相同，故C正確，D錯誤. 4.下列關于磁通量的說法，正確的是（ ） A.磁通量是反映磁場強弱和方向的物理量 B.某一面積上的磁通量是表示穿過此面積的磁感線的總條數(shù) C.在磁場中所取的面積越大，該面上磁通量越大 D.穿過任何封閉曲面的磁通量一定為零 解析：選BD.磁通量Φ是磁感應強度B與垂直于磁場方向的面積S的乘積，即Φ＝BS，亦表示穿過磁場中某面積S的磁感線的總條數(shù)，Φ只有大小，沒有方向，是標量.由此可知選項A錯誤，B正確.磁通量Φ的大小由B、S共同決定，所以面積大，Φ不一定大，由此可知選項C錯誤.由于磁感線是閉合曲線，所以只要有磁感線穿入封閉曲面，如一個球面，則該磁感線必然從該曲面穿出，由此可知選項D正確. 5.某地磁場的磁感應強度大約是4.010－5 T.一根長為500 m的導線，電流為10 A，該導線受到的最大磁場力是多大？ 解析：電流處在地磁場中，根據磁感應強度的定義，只有電流與磁場垂直時，所受的磁場力最大. 由公式B＝可得F＝BIL， 所以F＝4.010－510500 N＝0.2 N. 答案：0.2 N 一、選擇題 1.下列關于磁感應強度的方向的說法中，正確的是（ ） A.某處磁感應強度的方向就是一小段通電導體放在該處時所受磁場力的方向 B.小磁針N極所受磁力的方向就是該處磁感應強度的方向 C.垂直于磁場放置的通電導線的受力方向就是磁感應強度的方向 D.磁場中某點的磁感應強度的方向就是該點的磁場方向 解析：選BD.磁場中某點磁感應強度的方向表示該點的磁場的方向，磁場方向也就是小磁針N極受力的方向.但電流受力的方向不代表磁感應強度和磁場的方向. 2.測某勻強磁場的磁感應強度時，若無法使電流與磁場垂直，則測出的值應（ ） A.偏大 B.偏小 C.不變 D.無法確定 解析：選B.本題考查公式B＝，其中L應為導體垂直放入磁場的長度，若不垂直，則測得的力F偏小，而I、L不變，所以B偏小. 3.一段電流元放在同一勻強磁場中的四個位置，如圖3－3－6所示，已知電流元的電流I、長度L和受力F，則可以用表示磁感應強度B的是（ ） 圖3－3－6 解析：選AC.當通電導線垂直于磁場方向時，可用表示B. 4.先后在磁場中A、B兩點引入長度相等的短直導線，導線與磁場方向垂直.如圖3－3－7所示，圖中a、b兩圖線分別表示在磁場中A、B兩點導線所受的力F與通過導線的電流I的關系.下列說法中正確的是（ ） 圖3－3－7 A.A、B兩點磁感應強度相等 B.A點的磁感應強度大于B點的磁感應強度 C.A點的磁感應強度小于B點的磁感應強度 D.無法比較磁感應強度的大小 解析：選B.導線受到的磁場力F＝BIL＝BLI，在F－I圖像中直線的斜率k＝BL，由圖可知ka＞kb，又因為兩導線的長度相等且均與磁場方向垂直，所以可得出A點的磁感應強度大于B點的磁感應強度，B項正確. 5.有一小段通電導線，長為1 cm，電流為5 A，把它置于磁場中某點，受到的磁場力為0.1 N，則該點的磁感應強度B一定是（ ） A.B＝2 T B.B≤2 T C.B≥2 T D.以上情況都有可能 解析：選C.磁感應強度的定義式中的電流是垂直于磁場方向的電流.如果通電導線是垂直磁場方向放置的，此時所受磁場力最大，F(xiàn)＝0.1 N，則該點的磁感應強度為B＝＝ T＝2 T.如果通電導線不是垂直磁場方向放置的，則受到的磁場力小于垂直放置時的受力，垂直放置時受力將大于0.1 N，由定義式可知B將大于2 T.故正確答案為C. 6.如圖3－3－8所示，兩個同心放置的平面金屬圓環(huán)，條形磁鐵穿過圓心且與兩環(huán)平面垂直，則通過兩圓環(huán)的磁通量Φa、Φb間的關系是（ ） 圖3－3－8 A.Φa＞Φb B.Φa＜Φb C.Φa＝Φb D.不能確定 解析：選A.通過圓環(huán)的磁通量為穿過圓環(huán)的磁感線的條數(shù)，首先明確條形磁鐵的磁感線分布情況，另外要注意磁感線是閉合的曲線.條形磁鐵的磁感線在磁體的內部是從S極到N極，在磁體的外部是從N極到S極，內部有多少根磁感線，外部的整個空間就有多少根磁感線同內部磁感線構成閉合曲線.對兩個圓環(huán)，磁體內部的磁感線全部穿過圓環(huán)，外部的磁感線穿過多少，磁通量就抵消多少，所以面積越大，磁通量反而越小. 7.如圖3－3－9所示，有一根直導線上通以恒定電流I，方向垂直指向紙內，且和勻強磁場B垂直，則在圖中圓周上，磁感應強度數(shù)值最大的點是（ ） 圖3－3－9 A.a點 B.b點 C.c點 D.d點 解析：選A.磁感應強度是矢量，若在某一個空間同時存在多個磁場，那么某一點的磁感應強度是各個磁場在該點場強的矢量和.圖中通電直導線產生的磁場的方向沿順時針方向，在a點兩個磁場同方向，磁感應強度為兩者之和；在c點兩個磁場反向，磁感應強度為兩者之差；b、d兩點的合場強由平行四邊形定則來確定. 8.如圖3－3－10所示，矩形線圈abcd繞OO′軸在勻強磁場中勻速轉動，下列說法中正確的是（ ） 圖3－3－10 A.線圈從圖示位置轉過90的過程中，穿過線圈的磁通量不斷減小 B.線圈從圖示位置轉過90的過程中，穿過線圈的磁通量的變化量為零 C.線圈從圖示位置轉過180的過程中，穿過線圈的磁通量的變化量為零 D.線圈從圖示位置轉過360的過程中，穿過線圈的磁通量的變化量為零 解析：選AD.由磁通量變化公式ΔΦ＝Φ2－Φ1計算，因此只要能正確地表示出始末位置的磁通量，就能準確寫出磁通量的變化量. 二、非選擇題 9.在傾角為α的光滑斜面上，置一通有電流I，長為L，質量為m的導體棒，如圖3－3－11所示，試問： 圖3－3－11 (1)欲使棒靜止在斜面上，外加勻強磁場的磁感應強度B的最小值和方向. (2)欲使棒靜止在斜面上且對斜面無壓力，外加勻強磁場的磁感應強度B的大小和方向. 解析：(1)棒在斜面上處于靜止狀態(tài)，故受力平衡.棒共受三個力作用：重力大小為mg，方向豎直向下；彈力垂直于斜面，大小隨磁場力的變化而變化；磁場力始終與磁場方向及電流方向垂直，大小隨方向不同而改變，但由平衡條件知：斜面彈力與磁場力的合力必與重力mg等大反向，故當磁場力方向與彈力方向垂直即沿斜面向上時，安培力最小 Fmin＝mgsinα，所以B＝，由左手定則知：B的方向應垂直斜面向上. (2)棒靜止在斜面上，又對斜面無壓力，則棒只受兩個力作用，即豎直向下的重力mg和磁場力F作用，由平衡條件知F＝mg，且磁場力F豎直向上，所以BIL＝mg，故B＝，由左手定則知B的方向水平向左. 答案：(1) 方向垂直斜面向上 (2) 方向水平向左 10.安培秤如圖3－3－12所示，它的一臂下面掛有一個矩形線圈，線圈共有N匝，線圈的下部懸在勻強磁場B中，下邊一段長為L，它與B垂直.當線圈的導線中通有電流I時，調節(jié)砝碼使兩臂達到平衡；然后使電流反向，這時需要在一臂上加質量為m的砝碼，才能使兩臂再次達到平衡.求磁感應強度B的大小. 圖3－3－12 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.設開始時線圈受力方向豎直向上，大小為F.此時左、右兩盤中物體質量分別為m1和m2，則有 m1g＝m2g－F① 電流反向后，線圈受力方向豎直向下，此時需要在左盤中增加質量為m的砝碼才能再次達到兩臂平衡，則 m1g＋mg＝m2g＋F② 由②－①得 mg＝2F，所以F＝ mg， 而F＝NBIL，所以B＝. 答案：