物理选修3选修3-1第三章 磁场3 几种常见的磁场当堂检测题

第三章  第3节  几种常见的磁场 

课后强化演练

一、选择题

1．关于磁通量，下列叙述正确的是(　　)

A．在匀强磁场中，穿过一个面的磁通量等于磁感应强度与该面面积的乘积

B．在匀强磁场中，a线圈的面积比b线圈的大，则穿过a线圈的磁通量一定比穿过b线圈的磁通量大

C．把一个线圈放在M、N两处，若放在M处时穿过线圈的磁通量比放在N处时大，则M处的磁感应强度一定比N处大

D．同一线圈放在磁感应强度大处，穿过线圈的磁通量不一定大

解析：A选项只有当磁场与线圈垂直时才成立；B选项还要比较线圈与磁场的夹角大小；C选项中因不明确线圈与磁场的夹角大小，所以不能确定．

答案：D

2．(2013·锦州市高二期末)在磁感应强度为B0、方向向上的匀强磁场中，水平放置一根长通电直导线，电流的方向垂直于纸面向里．如图所示，a、b、c、d是以直导线为圆心的同一圆周上的四点，在这四点中(　　)

A．b、d两点的磁感应强度相等

B．a、b两点的磁感应强度相等

C．c点的磁感应强度的值最小

D．b点的磁感应强度的值最大

解析：如图所示，由矢量叠加原理可求出各点的合磁场的磁感应强度，可见b、d两点的磁感应强度大小相等，但方向不同，故A项错．a点的磁感应强度最大，c点的磁感应强度最小，故B、D错，C项正确．

答案：C

3．(2013·杭州高二检测)如图所示，通电直导线右边有一个矩形线框，线框平面与直导线共面，若使线框逐渐远离(平动)通电导线，则穿过线框的磁通量将(　　)

A．逐渐增大　　　　　 B．逐渐减小

C．保持不变  D．不能确定

解析：离导线越远，电流产生的磁场越弱，穿过线圈的磁感线条数越少，磁通量逐渐减小，故只有B正确．

答案：B

4．(2011·高考课标全国理综)为了解释地球的磁性，19世纪安培假设：地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流I引起的．在图所示的四个图中，正确表示安培假设中环形电流方向的是(　　)

解析：地磁场的N极在地球南极附近，地磁场的S极在地球北极附近，根据安培定则，可判定电流方向为顺时针方向(站在地球的北极向下看)，选项B正确，选项A、C、D错误．

答案：B

5．如图所示为一通电螺线管，a、b、c是通电螺线管内、外的三点，则三点中磁感线最密处为(　　)

A．a处

B．b处

C．c处

D．无法判断

解析：通电螺线管的磁场类似于条形磁铁的磁场，内部最强，两端外侧稍弱，外部的中间部分最弱．

答案：A

6．如图所示是等腰直角三棱柱，其中底面abcd为正方形，边长为L，它们按图示位置放置于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B，下面说法中正确的是(　　)

A．通过abcd平面的磁通量大小为L2·B

B．通过dcfe平面的磁通量大小为L2·B

C．通过abfe平面的磁通量大小为零

D．通过整个三棱柱的磁通量为零

解析：本题考查磁通量，abcd平面在垂直于B方向的投影S⊥＝L2，所以Φ＝BS⊥＝L2B，A错；dcfe平面与B垂直，S＝L2，所以Φ＝L2B，B正确；abfe平面与B平行，S⊥＝0，Φ＝0，C正确；整个三棱柱穿进的磁感线和穿出的磁感线条数相等，抵消为零，所以Φ＝0，D正确．故正确答案为B、C、D.

答案：BCD

二、非选择题

7．三根平行长直导线，分别垂直地通过一等腰直角三角形的三个顶点，如图所示．现在使每条通电导线在斜边中点处所产生的磁感应强度大小均为B，则该处实际磁感应强度的大小如何？方向如何？

解析：根据安培定则，I1和I3在O点处产生的磁感应强度的方向相同，大小均为B，合成大小为2B，I2在O点产生的磁感应强度与它们垂直，如图所示．由大小均为B可知，O点处实际磁感应强度的大小B0＝＝B.

设B0与斜边夹角为α，则：tanα＝＝2.

所以α＝arctan2.即为B0的方向．

答案：B　方向与斜边夹角为arctan2

8．如图所示，有一个垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B＝0.8 T，磁场有明显的圆形边界，圆心为O，半径为1.0 cm.现在纸面内先后放上A、B、C三个圆线圈，圆心均在O处，A线圈半径为1.0 cm；B线圈半径为2.0 cm；C线圈半径为0.5 cm.问：

(1)若磁场方向不变，在B减为0.4 T的过程中，A和B中磁通量各改变多少？

(2)若磁感应强度大小不变，在磁场方向转过30°角的过程中，C中的磁通量改变多少？

解析：(1)A线圈半径为1.0 cm，正好和圆形磁场区域的半径相等，而B线圈半径为2.0 cm，大于圆形磁场区域的半径，但穿过A、B线圈的磁感线的条数相等，因此在求通过B线圈的磁通量时，面积S只能取圆形磁场区域的面积．

设圆形磁场区域的半径为R，对线圈A，Φ＝BπR2，

磁通量的改变量：ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝(0.8—0.4)×3.14×(10－2)2 Wb＝1.256×10－4 Wb，

对线圈B，ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝(0.8－0.4)×3.14×(10－2)2 Wb＝1.256×10－4 Wb.

(2)原图中线圈平面与磁场方向垂直，线圈平面与垂直磁场方向的夹角为θ1＝0°；当磁场方向转过30°时，线圈平面与垂直磁场方向的夹角为θ2＝30°.

对线圈C：设C的半径为r，则

Φ1＝Bπr2cosθ1，Φ2＝Bπr2cosθ2，

磁通量的改变量为

ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝Bπr2(cos0°－cos30°)

  ≈0.8×3.14×(5×10－3)2×(1－0.866) Wb

  ≈8.4×10－6  Wb.

答案：见解析