2020新教材高中物理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含解析 人教版必修第三册

2020新教材高中物理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含解析 人教版必修第三册

磁感应强度 磁通量 ‎1.关于磁感应强度,下列说法正确的是(　　)‎ A.由B=可知,B与F成正比与IL成反比 B.通电导线受力不为零的地方一定存在磁场,通电导线不受力的地方一定不存在磁场 C.通电导线放在磁场中的某点,那点就有磁感应强度,如果将通电导线拿走,那点的磁感应强度就为零 D.磁场中某一点的磁感应强度由磁场本身决定,其大小和方向是唯一确定的,与通电导线无关 ‎【解析】选D。磁感应强度B的定义式B=,是比值定义法,磁感应强度B与F、IL无关,由磁场本身决定,故A错误;当一小段通电导线受磁场力为零,可能与磁场方向平行,而磁场却可能不为零,故B错误;磁场中某一点的磁感应强度由磁场本身决定,其大小和方向是唯一确定的,与通电导线无关,故C错误,D正确。‎ ‎【总结提升】磁感应强度概念的学习应注意两点 ‎(1)对于磁感应强度概念的学习可采用类比的方法学习,将磁感应强度与电场强度比较,抓住相似点进行理解和记忆。‎ ‎(2)磁感应强度B是描述磁场强弱和方向的物理量,与放入磁场中的电流元无关,由磁场本身决定,通电导线放在磁感应强度为零处,所受磁场力一定为零。‎ ‎2.磁通量可以形象地理解为“穿过磁场中某一面积的磁感线条数”。在图示磁场中,S1、S2、S3为三个面积相同的相互平行的线圈,穿过S1、S2、S3的磁通量分别为Φ1、Φ2、Φ3且都不为0。下列判断正确的是 (　　)‎ A.Φ1最大　　　　　　B.Φ2最大 C.Φ3最大 D.Φ1、Φ2、Φ3相等 ‎【解析】选A。根据磁通量的计算式Φ=BS来分析。磁感线的疏密表示磁感应强度的大小,由题图可知,S1、S2、S3对应的磁感应强度B1、B2、B3的大小关系有B1>B2>B3,又已知三个线圈的面积相等,相互平行,通过线圈的磁通量为Φ=BS,因而有Φ1>Φ2>Φ3。也可以通过数通过线圈的磁感线的条数,S1中有五条,S2中有三条,S3中有一条。‎ - 4 -‎ ‎3.在一空间有方向相反、磁感应强度大小均为B的匀强磁场,如图所示,垂直纸面向外的磁场分布在一半径为a的圆形区域内,垂直纸面向里的磁场分布在除圆形区域外的整个区域,该平面内有一半径为b(b>a)的圆形线圈,线圈平面与磁感应强度方向垂直,线圈与半径为a的圆形区域是同心圆。从某时刻起磁感应强度大小开始减小到,则此过程中该线圈磁通量的变化量的大小为(　　)‎ A.πB(b2-2a2) B.πB(b2-2a2)‎ C.πB(b2-a2) D.πB(b2-2a2)‎ ‎【解析】选D。计算磁通量Φ时,磁感线既有垂直纸面向外的,又有垂直纸面向里的,所以可以取垂直纸面向里的方向为正方向,磁感应强度大小为B时线圈磁通量Φ1=πB(b2-a2)-πBa2,磁感应强度大小为时线圈磁通量Φ2=πB(b2-a2)‎ ‎-πBa2,因而该线圈磁通量的变化量的大小为ΔΦ=|Φ2-Φ1|=πB(b2-2a2),故选项D正确。‎ ‎【补偿训练】‎ 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Ⅰ平移到Ⅱ,第二次将金属框绕cd边翻转到Ⅱ,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=ΔΦ2‎ C.ΔΦ1<ΔΦ2 D.不能判断 - 4 -‎ ‎【解析】选C。通电导线MN周围的磁场并非匀强磁场,靠近MN处的磁场强些,磁感线密一些,远离MN处的磁感线疏一些,当线框在Ⅰ位置时,穿过平面的磁通量为ΦⅠ,当线框平移至Ⅱ位置时,磁通量为ΦⅡ,则磁通量的变化量为ΔΦ1=‎ ‎|ΦⅡ-ΦⅠ|=ΦⅠ-ΦⅡ。当线框翻转到Ⅱ位置时,磁感线相当于从“反面”穿过平面,则磁通量为-ΦⅡ,则磁通量的变化量是ΔΦ2=|-ΔΦⅡ-ΔΦⅠ|=ΦⅠ+ΦⅡ,所以ΔΦ1<ΔΦ2。‎ ‎4.边长L=10 cm的正方形线框有10匝,固定在匀强磁场中,磁场方向与线框平面间的夹角θ=30°,如图所示,磁感应强度随时间的变化规律为B=(2+3t)T,求:‎ ‎(1)2 s末穿过线框的磁通量;‎ ‎(2)第3 s内穿过线框的磁通量的变化量ΔΦ。‎ ‎【解析】(1)由磁感应强度随时间的变化规律为 B=(2+3t)T得,2 s末磁场的磁感应强度 B2=(2+3×2) T=8 T,‎ 由Φ=BSsinθ知,2 s末穿过线框的磁通量 Φ=B2Ssinθ=8×(0.1)2×sin30°Wb=4×10-2 Wb;‎ ‎(2)第3 s内磁感应强度的变化量ΔB=3 T,所以 ΔΦ=ΔBSsinθ=3×(0.1)2×sin30°Wb=1.5×10-2 Wb。‎ 答案:(1)4×10-2 Wb　(2)1.5×10-2 Wb 情境:如图一所示是实验室里用来测量磁感应强度的仪器——电流天平,图二是电流天平的原理,利用该装置测得的数据记录如方框内所示。请你算出通电螺线管中的磁感应强度B的大小。‎ - 4 -‎ 问题:‎ ‎(1)如图二中通电螺线管内磁场的方向?‎ ‎(2)如图通电导体电流的方向与磁场方向垂直,导体受到的磁场力最大,通过如图方向的电流时,如果受到的磁场力竖直向下,怎样调整电流方向才能测出磁感应强度?‎ ‎(3)请你算出通电螺线管中的磁感应强度B的大小。‎ ‎【解析】(1)利用安培定则判断通电螺线管内磁场的方向水平向右,如图二中所示。‎ ‎(2)改变电流的方向,使磁场力的方向与重力平衡,‎ 即mg=BIL。‎ ‎(3)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。‎ 由磁感应强度的定义式B=得:‎ B== T=2×10-3 T。‎ 所以通电螺线管中的磁感应强度为2×10-3 T。‎ 答案:见解析 - 4 -‎