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课时测评29 磁感应强度
(时间:30分钟 满分:60分)
(本栏目内容,在学生用书中以独立形式分册装订!)
(选择题1-11题,每题4分,共44分)
1.关于磁感应强度,下列说法中正确的是( )
A.磁场中某点磁感应强度的大小,跟放在该点的通电导线有关
B.磁场中某点磁感应强度的方向,跟放在该点的通电导线方向垂直
C.在磁场中某点的通电导线不受磁场力的作用时,该点磁感应强度大小一定为零
D.在磁场中磁感线越密集的地方,磁感应强度越大
答案:D
解析:磁感应强度只和磁场有关,跟放在该点的通电导线无关,A、B错误;在磁场中某点的通电导线不受磁场力的作用时,有可能是电流方向与磁场方向平行,故该点磁感应强度大小不一定为零,C错误;在磁场中磁感线越密集的地方,磁感应强度越大,D正确。故选D。
2.如图所示,地磁场的分布可用条形磁铁来模拟。北极附近的a点、赤道附近的b点和地心的c点的磁场感应强度分别是Ba、Bb和Bc,下列说法正确的是( )
A.Ba>Bb,Bc的方向由N极指向S极
B.Ba>Bb,Bc的方向由S极指向N极
C.Ba<Bb,Bc的方向由N极指向S极
D.Ba<Bb,Bc的方向由S极指向N极
答案:B
解析:把地球看作条形磁体,磁感应强度两极最强,中间最弱,即Ba>Bb,在磁体的内部磁场的方向由S极指向N极。故选B。
3.(多选)下列关于磁感应强度方向的说法中正确的是( )
A.磁场中某点的磁感应强度的方向规定为在该处可自由转动的小磁针静止时N极所指的方向
B.磁场中某点的磁感应强度的方向与小磁针S极在此处的受力方向一致
C.磁场中某点的磁感应强度的方向由一小段通电导线在此处的受力方向决定
D.磁感应强度的方向由磁场本身决定,与是否在磁场中放入通电导线无关
答案:AD
解析:可自由转动的小磁针在磁场中静止时,N极所指的方向规定为该点的磁感应强度的方向,A正确,B错误;磁场中某点的磁感应强度由磁场本身决定,与此处是否有通电导线无关,C错误,D正确。
4.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的大小分别为ΔΦ1和ΔΦ2,则( )
A.ΔΦ1>ΔΦ2 B.ΔΦ1=ΔΦ2
C.ΔΦ1<ΔΦ2 D.不能判断
答案:C
解析:设金属框在位置Ⅰ的磁通量大小为Φ1,在位置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,磁通量变化量的大小为ΔΦ1=Φ1-Φ2,第二次将金属框绕cd边翻转到位置Ⅱ,磁通量变化量的大小为ΔΦ2=Φ1-(-Φ2),则ΔΦ1<ΔΦ2,故选C。
5.如图所示,半径为R的半圆形金属线圈abc与垂直纸面的匀强磁场上边界PQ相切于c点,ab平行于PQ。将线圈平行纸面向下平移至ab与PQ重合,此过程中穿过该线圈的磁通量( )
A.一直增大 B.一直减小
C.先增大后减小 D.先减小后增大
答案:A
解析:根据Φ=BS可知,当将线圈平行纸面向下平移至ab与PQ重合,此过程中S有不断变大,穿过该线圈的磁通量一直增加。故选A。
6.如图所示,矩形金属线框S与通有恒定电流的长直导线处在同一平面内。当S沿与导线平行的方向运动时,下列能正确反映穿过S的磁通量Φ随时间t变化的图像是( )
答案:C
解析:线框所在平面与导线产生的磁感线垂直,故矩形金属线框沿与导线平行的方向运动时,线框内的磁通量不发生变化。故选C。
7.(2025·广东广州高二上)如图所示,两根平行长直导线相距2L,通有大小相等、方向相反的恒定电流,a、b是导线所在平面内的两点,左侧导线与它们的距离均为L。关于这两点处的磁感应强度,下列判断错误的是( )
A.a处的磁感应强度垂直纸面向外
B.b处的磁感应强度垂直纸面向里
C.a、b两处的磁感应强度大小相等
D.b处的磁感应强度大于a处的磁感应强度
答案:C
解析:根据安培定则,左侧导线在a点产生的磁场垂直纸面向外,右侧导线在a点产生的磁场垂直纸面向里,因左侧导线在a点产生的磁场较强,可知叠加后a处的磁感应强度垂直纸面向外,故A正确。根据安培定则,两条导线在b点产生的磁场均垂直纸面向里,可知叠加后b处的磁感应强度垂直纸面向里,故B正确。由于两导线电流大小相等,两导线在b点形成磁场方向相同,都是向里,根据磁感应强度的叠加可知,b点的磁感应强度的大小为两个电流产生的磁感应强度大小的和;而两个电流在a处产生的磁场的方向相反,所以磁感应强度是两个电流产生的磁感应强度大小的差,所以b处的磁感应强度大,C错误,D正确。故选C。
8.(2025·广东汕头高二上期末)两足够长的直导线P和Q按图示方式放置在同一平面内,P与Q相互垂直,两导线相互绝缘,通有相等的电流I,电流方向如图所示。若一根无限长直导线通过电流I时,所产生的磁场在距离导线d处的磁感应强度大小为B,则图中与导线距离均为d的M、N两点处的磁感应强度大小分别为( )
A.B、0 B.2B、0
C.2B、B D.0、2B
答案:B
解析:由题意,根据安培定则,判断知水平通电直导线在M、N处产生的磁场方向均垂直纸面向外,大小均为B;竖直通电直导线在M点产生的磁场垂直纸面向外,N点的磁场垂直纸面向里,大小均为B。根据矢量叠加原理,可得M、N两点处的磁感应强度大小分别为2B、0。故选B。
9.(2025·广东揭阳高二上期末)如图甲所示,a、b位于两个等量异种电荷的连线上,且a、b到O点的距离相等;如图乙所示,两根相互平行的长直导线垂直纸面通过M、N两点,O′为MN的中点,c、d位于MN的连线上,且c、d到O点的距离相等,两导线中通有等大反向的恒定电流,下列说法正确的是( )
A.O点处的电场强度为零
B.O′点处的磁感应强度为零
C.a、b两处的电场强度大小相等,方向相同
D.c、d两处的磁感应强度大小相等,方向相反
答案:C
解析:正电荷在O点处的电场强度方向水平向右,负电荷在O点处的电场强度方向水平向右,根据场强叠加可知,O点处的总电场强度不为零,故A错误;根据等量异种电荷电场的对称性可知,a、b处的电场强度大小相等,方向相同,均水平向右,故C正确;根据安培定则,M、N两点处长直导线在c、d、O′点处的磁感应强度方向均竖直向下,根据对称性以及磁感应强度的叠加可知,c、d处的磁感应强度大小相等,方向相同,O′点处的磁感应强度不为零,故B、D错误。故选C。
10.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.∶2
C.1∶1 D.1∶2
答案:B
解析:根据安培定则,M、N处两根导线在O点产生的磁场方向一致,依题意,每根导线在O点产生的磁感应强度大小为,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°,此时O点的磁感应强度大小为B2=2××cos 30°=B1,则B2与B1之比为∶2,故B正确。
11.如图所示,我国的球面射电望远镜(FAST)是世界上最大的单口径射电望远镜,直径500米,被称为“超级天眼”。“天眼眼眶”所在处地磁场的磁感应强度大小为B,与“眼眶”平面平行的分量大小、垂直的分量大小分别为B1、B2,则( )
A.穿过“眼眶”的磁通量大小为62 500πB(Wb)
B.穿过“眼眶”的磁通量大小为62 500πB1(Wb)
C.在地球自转90°的过程中,穿过“眼眶”磁通量的变化量为0
D.在地球自转180°的过程中,穿过“眼眶”磁通量的变化量为125 000π
答案:C
解析:根据磁通量定义式Φ=BS,可得穿过“眼眶”的磁通量大小为Φ=πB2=62 500πB2(Wb),故A、B错误;地球自转的过程中,“超级天眼”相对地球的位置没变,穿过“眼眶”磁通量没有变化,所以磁通量的变化量为零,故C正确,D错误。故选C。
12.(16分)如图所示,线圈平面与水平方向夹角θ=60°,磁感线方向竖直向下,线圈平面面积S=0.4 m2,匀强磁场磁感应强度大小B=0.6 T,则:
(1)穿过线圈的磁通量为多少?把线圈以cd为轴顺时针转过120°角,则通过线圈磁通量变化量的大小为多少?
(2)若θ=90°,穿过线圈的磁通量为多少?当θ为多大时,穿过线圈的磁通量最大?
答案:(1)0.12 Wb 0.36 Wb (2)0 0°或180°
解析:(1)线圈在垂直磁场方向上的投影面积S⊥=Scos 60°=0.4× m2=0.2 m2
穿过线圈的磁通量Φ1=BS⊥=0.6×0.2 Wb=0.12 Wb
线圈以cd为轴顺时针转过120°角后变为与磁场垂直,但此时磁感线从线圈平面穿入的方向与原来相反,故此时通过线圈的磁通量Φ2=-BS=-0.6×0.4 Wb=-0.24 Wb
故磁通量变化量的大小ΔΦ=|Φ2-Φ1|=|-0.24-0.12| Wb=0.36 Wb。
(2)当θ=90°时,线圈在垂直磁场方向上的投影面积S⊥′=0,根据Φ=BS⊥′知,此时穿过线圈的磁通量为0。当θ=0°或θ=180°时,线圈平面与磁场垂直,此时S⊥″=S,穿过线圈的磁通量最大。
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