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文檔簡介
第17講:磁感應(yīng)強度磁通量
【考點梳理】
>考點一:磁感應(yīng)強度的定義和物理意義
>考點二:磁感應(yīng)強度的疊加問題
>考點三:磁感應(yīng)強度的計算
>考點四:磁通量的理解和計算
>考點五::磁通量的變化量問題
>考點六:磁場、磁通量的綜合問題
【知識梳理】
知識點一、磁感應(yīng)強度
1.定義:一段通電直導(dǎo)線垂直放在磁場中所受的力與導(dǎo)線中的電流和導(dǎo)線的長度的乘積的比值,叫磁感應(yīng)強度.
2.定乂式:B=一.
II
3.單位:特斯拉,簡稱掛,符號為工
4.8反映了磁場的強弱.
5.磁感應(yīng)強度是矢量,小磁針的N極在磁場中某點受力的方向,就是這點磁感應(yīng)強度的方向.
知識點二、勻強磁場
1.概念:各點磁感應(yīng)強度大小相等、方向相同的磁場.
2.磁感線特點:勻強磁場的磁感線是間隔相笠的平行直線.
知識點三、磁通量
1.定義:勻強磁場中磁感應(yīng)強度和與磁場方向垂直的平面面積S的乘積.即。=BS.
2.拓展:磁場與平面不垂直時,這個面在垂直于磁場方向的投影面積S與磁感應(yīng)強度的乘積表示磁通量.
3.單位:國際單位是韋伯,簡稱韋,符號是Wb,lWb=l『m2.
4.引申:B=9,表示磁感應(yīng)強度的大小等于穿過垂直磁場方向的單位面積的磁通量.
S
技巧方法歸納:
1.磁通量的計算:
⑴公式:0=BS.適用條件:①勻強磁場;②磁感線與平面垂直.
(2)若磁感線與平面不垂直,則①=BScosa其中Seos。為面積S在垂直于磁感線方向上的投影面積Si,如圖所示.
2.磁通量的正負(fù):磁通量是標(biāo)量,但有正負(fù),若磁感線從某一面穿入時,磁通量為正值,磁感線從此面穿出時則
為負(fù)值.
3.磁通量可用穿過某一平面的磁感線條數(shù)表示.若有磁感線沿相反方向穿過同一平面,則磁通量等于穿過該平面
的磁感線的凈條數(shù)(磁通量的代數(shù)和).
【題型歸納】
題型一:磁感應(yīng)強度的定義
1.(24-25高二上?上海)關(guān)于磁感應(yīng)強度,下列說法中正確的是()
A.磁場中某點磁感應(yīng)強度的大小,跟放在該點的通電導(dǎo)線有關(guān)
B.磁場中某點磁感應(yīng)強度的方向,跟放在該點的通電導(dǎo)線方向垂直
C.在磁場中某點的通電導(dǎo)線不受磁場力的作用時,該點磁感應(yīng)強度大小一定為零
D.在磁場中磁感線越密集的地方,磁感應(yīng)強度越大
【答案】D
【詳解】A.磁場中某點磁感應(yīng)強度的大小,跟放在該點的通電導(dǎo)線無關(guān),A錯誤;
B.磁場中某點磁感應(yīng)強度的方向,跟放在該點的通電導(dǎo)線方向無關(guān),B錯誤;
C.在磁場中某點的通電導(dǎo)線不受磁場力的作用時,有可能是電流方向與磁場方向平行,該點磁感應(yīng)強度大小不一
定為零,C錯誤;
D.在磁場中磁感線越密集的地方,磁感應(yīng)強度越大,D正確。
故選D。
2.(23-24高一下?河北邯鄲?期末)關(guān)于磁感應(yīng)強度下列說法正確的是()
A.根據(jù)定義式2=5,磁場中某點的磁感應(yīng)強度3與F成正比,與/成反比
B.磁感應(yīng)強度3是矢量,方向與該點的小磁針靜止時N極所指的方向一致
C.磁感應(yīng)強度8是矢量,方向與電流元所受安培力的方向相反
D.在某一磁場中,同一點的3是相同的,不同點的3也可能相同
【答案】BD
【詳解】A.根據(jù)定義式
IL
F
磁場中某點的磁感應(yīng)強度由磁場本身決定,在數(shù)值上等于故A錯誤;
IJLJ
B.磁感應(yīng)強度8是矢量,方向與該點的小磁針靜止時N極所指的方向一致。故B正確;
C.根據(jù)左手定則,磁感應(yīng)強度8方向與電流所受安培力的方向垂直。故C錯誤;
D.在某一磁場中,同一點的8是相同的,不同點的3可能不同,可能相同,如勻強磁場。故D正確。
故選BDo
3.(23-24高二上?山東臨沂?期末)關(guān)于磁感應(yīng)強度,下列說法中正確的是()
F
A.由8=元可知,8與歹成正比,與〃成反比
B.一小段通電導(dǎo)體在某處不受磁場力,說明此處一定無磁場
C.磁感應(yīng)強度的方向就是該處電流受力方向
D.磁感應(yīng)強度的大小等于穿過垂直磁場方向的單位面積的磁通量
【答案】D
【詳解】A.公式8=方是磁感應(yīng)強度的定義式,磁感應(yīng)強度與磁場本身有關(guān),與尸、江無關(guān),故A錯誤;
B.若通電導(dǎo)體電流方向與磁場方向平行,通電導(dǎo)體不受磁場力,故一小段通電導(dǎo)體在某處不受磁場力,此處不一
定無磁場,故B錯誤;
C.電流在磁場中受力方向由左手定則進行判斷,其方向與電流方向相互垂直,故C錯誤;
D.根據(jù)8可知,磁感應(yīng)強度的大小等于穿過垂直磁場方向的單位面積的磁通量,故D正確。
故選D。
題型二:磁感應(yīng)強度的疊加問題
4.(24-25高二上?甘肅臨夏?階段練習(xí))如圖,在磁感應(yīng)強度大小為瓦的勻強磁場中,兩長直導(dǎo)線P和。垂直于紙
面固定放置,兩者之間的距離為在兩導(dǎo)線中均通有方向垂直于紙面向里的電流/時,紙面內(nèi)與兩導(dǎo)線距離均為/
的。點處的磁感應(yīng)強度為零。則尸中的電流在。點處磁感應(yīng)強度的大小為()
_7——0Q
A.0B.—BC.—BD.2綜
3o3a
【答案】B
【詳解】根據(jù)題意做出通電直導(dǎo)線尸、。在。點的磁場強度的矢量圖如下圖所示
咆!
二者的合場強大小等于勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小,尸、。距。點的距離相等,則產(chǎn)生的磁場強度大小相等,即
BP=BQ
則由幾何關(guān)系有
2BPcos30°=B。
解得
Bp=*。
故選Bo
5.(24-25高二上?全國?期末)如圖所示,兩根相互平行的長直導(dǎo)線過紙面上的M、N兩點,且與紙面垂直,導(dǎo)線中
通有大小相等、方向相同的電流。a、。、6在〃、N的連線上,。為的中點,c、d位于的中垂線上,且°、
b、c、d到。點的距離均相等。下列說法正確的是()
I
MabN
\d
I
A.。點處的磁感應(yīng)強度不為零
B.a、6兩點處的磁感應(yīng)強度大小相等、方向相反
C.c、d兩點處的磁感應(yīng)強度大小相等、方向相同
D.a、c兩點處的磁感應(yīng)強度的方向相同
【答案】B
【詳解】A.M點處通電直導(dǎo)線在。點的磁感應(yīng)強度與N點處通電直導(dǎo)線在。點的磁感應(yīng)強度大小相等、方向相
反,故。點處的磁感應(yīng)強度為零,故A錯誤;
B.M、N兩點處通電直導(dǎo)線在。點的磁感應(yīng)強度方向分別為豎直向下、豎直向上,M點處通電直導(dǎo)線在。點產(chǎn)生
的磁感應(yīng)強度較大,故a點的合磁感應(yīng)強度方向豎直向下,同理可知,b點的合磁感應(yīng)強度方向豎直向上,結(jié)合對
稱性,可知a、b兩點處的磁感應(yīng)強度大小相等、方向相反,故B正確;
C.畫出c點磁感應(yīng)強度的矢量圖,如圖所示,B為c點的合磁感應(yīng)強度,方向水平向右,同理可知,d點的合磁感
應(yīng)強度方向水平向左,結(jié)合對稱性,可知c、d兩點處的磁感應(yīng)強度大小相等、方向相反,故C錯誤;
D.由以上分析可知,a、c兩點處的磁感應(yīng)強度的方向不同,故D錯誤。
故選B。
6.(24-25高二上?江蘇泰州?階段練習(xí))我國三相高壓輸電技術(shù)處于國際領(lǐng)先地位,通電導(dǎo)線周圍存在磁場,假如有
三根平行通電長直導(dǎo)線在正三角形的三個頂點4B,。上,O點為三角形中點,三根導(dǎo)線電流方向如圖所示,電
流大小相等,若/處長直導(dǎo)線在。點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度的大小為8,則關(guān)于。點的磁場描述正確的是()
\I,
?c
I
A.磁感應(yīng)強度大小為3,方向沿5F方向斜向下
B.磁感應(yīng)強度大小為取,方向沿D4方向斜向上
C.磁感應(yīng)強度大小為23,方向與AF連線垂直斜向上
D.磁感應(yīng)強度大小為38,方向沿CE方向向上
【答案】C
【詳解】根據(jù)安培定則可知,三根導(dǎo)線在O點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度的大小相等,方向如圖所示
由于當(dāng)與4D垂直,為與8尸垂直,反與CE垂直,根據(jù)幾何關(guān)系有
Bo-2Bg=2BA—2B
方向與3k連線垂直斜向上。
故選C。
題型三:磁感應(yīng)強度的計算
7.(22-23高二上?青海西寧?期末)在勻強磁場中,有一根長0.4m的通電導(dǎo)線,導(dǎo)線中的電流為20A,這條導(dǎo)線與
磁場方向垂直時,所受的磁場力為16N,則磁感應(yīng)強度的大小為()
A.0TB.1TC.2TD.4T
【答案】c
【詳解】根據(jù)導(dǎo)線與磁場方向垂直時
F=BIL
則
八.人丁=21
故選Co
8.(21-22高二上?山西陽泉?期末)把一長20cm的直導(dǎo)線放入永磁體產(chǎn)生的勻強磁場中,使導(dǎo)線和磁場方向垂直,
導(dǎo)線中的電流是2.0A,受到的安培力大小是3.6X10-2N。求:
(1)永磁體產(chǎn)生的勻強磁場的磁感應(yīng)強度多大?
(2)將導(dǎo)線從磁場中取走后,永磁體產(chǎn)生的勻強磁場的磁感應(yīng)強度為多大?
【答案】(l)9xlO-2T;(2)9xlO-2T
【詳解】(1)根據(jù)磁感應(yīng)強度定義式得
人務(wù)啜;=9X?T
(2)將導(dǎo)線從磁場中取走后,永磁體產(chǎn)生的勻強磁場的磁感應(yīng)強度仍為9xlO-2T
9.(20-21高二上?廣西南寧?期末)在某勻強磁場中,長£=8cm的通電直導(dǎo)線垂直該磁場方向放置,當(dāng)通過導(dǎo)線的
電流A=0.1A時,它受到的磁場力大小產(chǎn)=2X10-3N。
(1)求該處的磁感應(yīng)強度大小片;
(2)若通電直導(dǎo)線的長度不變,通過導(dǎo)線的電流增大為,2=0?5A,垂直放在該磁場的另一處,求此時該處的磁感
應(yīng)強度大小與。
【答案】(1)呂=0.25T;(2)B2=0.25T
【詳解】解:(1)由磁感應(yīng)強度的定義有
解得
B[=0.25T.
(2)磁感應(yīng)強度由磁場本身決定,與通電直導(dǎo)線的長度以及導(dǎo)線中通過的電流無關(guān),有
與=耳=0.25T
題型四:磁通量的理解和計算
10.(24-25高二上?黑龍江牡丹江)關(guān)于磁感應(yīng)強度2和磁通量①,下列說法正確的是(
A.8與月成正比,與〃成反比
B.當(dāng)一段通電導(dǎo)線在空間某處受到的力為零時,該處一定沒有磁場
C.相同的通電導(dǎo)線,放在同一勻強磁場中,受到的力不一定相同
D.通過某一面積的磁通量為零,則該處的磁感應(yīng)強度一定為零
【答案】C
【詳解】A.磁感應(yīng)強度8由磁場自身決定,與力尸和〃均無關(guān),故A錯誤;
B.當(dāng)一段通電導(dǎo)線在空間某處受到的力為零時,可能是電流方向與磁場方向平行,該處不一定沒有磁場,故B錯
誤;
C.相同的通電導(dǎo)線,放在同一勻強磁場中,可能電流方向與磁場方向的夾角不同,所以受到的力不一定相同,故
c正確;
D.通過某一面積的磁通量為零,可能是該面積與磁場方向平行,該處的磁感應(yīng)強度不一定為零,故D錯誤。
故選C。
11.(23-24高二上?江蘇泰州?期末)如圖所示,水平桌面上平行放置兩根足夠長直導(dǎo)線,通以相同的電流,一矩形
線圈Med從N位置運動到對稱的B位置過程中,下列說法正確的是()
A.在2位置穿過線圈的磁感線方向垂直水平面向下
B.在4位置穿過線圈的磁感線方向垂直水平面向上
C.從/到3穿過線圈的磁通量一直減小
D.從/到B穿過線圈的磁通量先減小后增大
【答案】D
【詳解】AB.根據(jù)右手安培定則可知,在8位置磁感線垂直水平面向上,則穿過線圈的磁感線方向垂直水平面向
上,在/位置磁感線垂直水平面向下,在/位置穿過線圈的磁感線方向垂直水平面向下,選項AB錯誤;
CD.距離直導(dǎo)線越近的位置磁場越強,磁通量越大,在線圈在兩導(dǎo)線中間位置時磁通量為零,則從4到8穿過線
圈的磁通量先減小后增大,選項C錯誤,D正確。
故選D。
12.(23-24高二上?甘肅酒泉?期末)如圖所示,線圈平面與磁感應(yīng)強度大小為2的勻強磁場方向垂直,線圈面積為
S,則下列說法錯誤的是()
二
I」:
O'
A.此時穿過線圈的磁通量為5s
B.線圈繞。O'轉(zhuǎn)過60。角時,穿過線圈的磁通量為gas
C.線圈繞OO'轉(zhuǎn)過90。角時,穿過線圈的磁通量為0
D.從初位置轉(zhuǎn)過180。角時,穿過線圈的磁通量與初始位置相同
【答案】D
【詳解】A.此時穿過線圈的磁通量為
①?=BS
故A正確;
B.若線圈繞。。'轉(zhuǎn)過60。角時,穿過線圈的磁通量為
①,=55cos60°=-BS
22
故B正確;
C.若線圈繞。。'轉(zhuǎn)過90。角時,穿過線圈的磁通量為
①3=5Scos90°=0
故C正確;
D.若從初位置轉(zhuǎn)過180。角時,雖然磁通量的大小仍為8S,但是磁感線從線圈的另一面穿過,則穿過線圈的磁通
量與初始位置不相同,故D錯誤。
本題選擇錯誤的,故選D。
題型五::磁通量的變化量問題
13.(24-25高二上?山東青島?階段練習(xí))如圖所示,長方形框架的面積為S,框架平面與磁感應(yīng)強度大小為3的勻
強磁場方向垂直。下列說法不正確的是()
O
XXXX
B
XXXX
XXXX
0,
A.框架在圖示位置時,穿過框架平面的磁通量為
B.框架繞。。'轉(zhuǎn)過60。角時,穿過框架平面的磁通量為0.53S
C.框架從圖示位置轉(zhuǎn)過90。角時,穿過框架平面的磁通量為零
D.框架從圖示位置轉(zhuǎn)過180。角,穿過框架平面的磁通量變化量為0
【答案】D
【詳解】A.框架在圖示位置時,穿過框架平面的磁通量為
①=BS
故A正確,不符合題意;
B.框架繞轉(zhuǎn)過60。角時,穿過框架平面的磁通量為
①1=BScos60°=0.5BS
故B正確,不符合題意;
C.框架從圖示位置轉(zhuǎn)過90。角時,穿過框架平面的磁通量為零,故C正確,不符合題意;
D.框架從圖示位置轉(zhuǎn)過180。角時,穿過框架平面的磁通量變化量為
A①=BS-(-3S)=23S
故D錯誤,符合題意。
故選D。
14.(24-25高二上?全國?單元測試)如圖所示,我國的探月衛(wèi)星在進入地月轉(zhuǎn)移軌道時,由于衛(wèi)星姿勢的改變,衛(wèi)
星中一邊長為50cm的正方形導(dǎo)線框由水平方向轉(zhuǎn)至豎直方向,此處磁場磁感應(yīng)強度3=4、10-51,方向如圖所示,
則下列說法正確的是(sin37°=0.6,cos37°=0.8)()
A.在水平位置時,穿過線框的磁通量的大小為8.0X1CT6Wb
B.在豎直位置時,穿過線框的磁通量的大小為G.OxlOiWb
C.該過程中穿過線框的磁通量的變化量的大小是1.4x10-5Wb
D.該過程中穿過線框的磁通量的變化量的大小是2X1CT6Wb
【答案】c
【詳解】在水平位置時穿過線框的磁通量為
①,=BSsin3T=4xl0-5x0.52xO.6Wb=60xl(T6Wt
在豎直位置時穿過線框的磁通量為
①26
2=-3SCOS37°=Txl(r5X0.5X0.8Wb=-8.0X10-Wt
磁通量的變化量的大小為
-5
△①=I①2-①J=L4x10Wb
故ABD錯誤,C正確。
故選C。
15.(23-24高二上?江蘇南京?期末)如圖所示,我國的球面射電望遠(yuǎn)鏡(FAST)是世界上最大的單口徑射電望遠(yuǎn)鏡,
被稱為“超級天眼”?!疤煅垩劭簟钡闹睆綖镈,其所在處地磁場的磁感應(yīng)強度大小為8,與“眼眶”平面平行、垂直的
分量大小分別為4、82,則()
A.B、及、與三者大小關(guān)系滿足8=片+2
B.穿過“眼眶”的磁通量大小為:4兀。2
C.在地球自轉(zhuǎn)90。的過程中,穿過“眼眶”磁通量的變化量為0
D.在地球自轉(zhuǎn)180。的過程中,穿過“眼眶”磁通量的變化量為:與兀。2
【答案】C
【詳解】A.由題意,可知
B=《B:+B;
故A錯誤;
B.根據(jù)磁通量定義式可得穿過“眼眶”的磁通量大小為
1,
2
^=B2S=-B2TID
故B錯誤;
CD.地球自轉(zhuǎn)90。或180。的過程中,“超級天眼”相對地球的位置沒變,穿過“眼眶”的磁通量沒有發(fā)生變化,所以磁
通量的變化量為零,故C正確,D錯誤。
故選C。
題型六:磁場、磁通量的綜合問題
16.(24-25高二上?河南平頂山)如圖所示,匝數(shù)為〃、邊長為工的正方形線圈跖VPQ位于紙面內(nèi),過aW和P。中
點的連線。O'恰好位于垂直紙面向外范圍足夠大的勻強磁場的右邊界上,磁感應(yīng)強度大小為B,求:
(1)圖示位置時穿過線圈的磁通量①;
(2)若線圈從圖示位置開始按圖示方向繞。。‘軸轉(zhuǎn)過60°的過程中,磁通量的變化量△①大小。
【答案】⑴亨
⑵與
4
【詳解】(1)公式①=8S中,S應(yīng)為有效面積,且磁通量與線圈匝數(shù)無關(guān),故初態(tài)
7
所以此時穿過線圈的磁通量的大小
nr2
①二監(jiān)=一
12
(2)若線圈從圖示位置開始按圖示方向繞OO'軸轉(zhuǎn)過60。時,有效面積
Er2
=一?cos60°=—
24
故
4
所以磁通量的變化量的大小
or2
△①=回一倒=——
17.(24-25高二上?全國?課后作業(yè))線圈甲的匝數(shù)"甲=20,半徑(=10cm;線圈乙的匝數(shù)%=40,半徑七=15cm。
如圖所示,兩線圈放在水平面上,且為同心圓,在線圈甲內(nèi)加垂直線圈平面向下的磁感應(yīng)強度為與=0.8T的勻強磁
場。貝!J:(兀取3.14,計算結(jié)果保留3位有效數(shù)字)
(1)若磁場的磁感應(yīng)強度減小到外=。4T,則穿過線圈乙的磁通量的變化量為多少?
(2)若保持勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小不變,方向轉(zhuǎn)到與豎直方向成30。,則穿過線圈甲的磁通量的變化量為多少?
【答案】(1)-1.26x1CT?wb
(2)-3.37xl0-3Wb
【詳解】(1)線圈乙面積大于圓形磁場面積,線圈乙的有效面積為兀若,則
①]=8]兀憚
①2=g?兀而
穿過線圈乙的磁通量的變化量為
△①乙=R-①產(chǎn)-1.26x1。一3
(2)磁場轉(zhuǎn)過30°,線圈甲在垂直磁場方向的投影面積為
r
5L=兀焉cos30°
則
①3=8同
①4=耳兀憚
穿過線圈甲的磁通量的變化量為
△中甲=
03-①4g-3.37X10-3wb
18.(24-25高二上?全國?課后作業(yè))如圖所示,仍cd是邊長Z=20cm的正方形金屬框,勻強磁場區(qū)域右邊界與
水平線間的夾角6=45。,勻強磁場磁感應(yīng)強度3=0.01T,方向垂直紙面向外,圖示位置M點位于力邊的中點。
(1)求圖示位置穿過金屬框的磁通量①;
(2)若將金屬框以be為軸,向紙面外轉(zhuǎn)動180。,求磁通量的變化量
【答案】(l)5xl0-5Wb
(2)-4xl(T*Wb
【詳解】(1)圖示位置穿過金屬框的磁通量為
0=3S=3XL仕]=-S£2=5X10-5Wb
2UJ8
(2)若將金屬框以be為軸,向紙面外轉(zhuǎn)動180。后,穿過金屬框的磁通量為
(D'=-BS'=-BxZ?--xf->1=—52?=4.5>dO-4Wb
20/8
磁通量的變化量為
A<?=<?,-^=^lxl0_4Wb
【高分達標(biāo)】
一、單選題
19.(24-25高二上?山東青島?期中)某同學(xué)設(shè)計了一個測量微弱磁場的實驗裝置。先在水平實驗臺上放置一枚小磁
針,發(fā)現(xiàn)小磁針N極指北,然后他把一直導(dǎo)線沿南北方向置于小磁針正上方,并通入恒定電流,發(fā)現(xiàn)小磁針的N
極穩(wěn)定后指向為北偏西45°,設(shè)通電直導(dǎo)線的磁場在小磁針位置的磁感強度大小為瓦已知當(dāng)?shù)氐卮艌龅拇鸥袘?yīng)強
度的水平分量大小為線。下列說法正確的是()
A.直導(dǎo)線中通入的電流方向由南向北B.8。的方向由北向南
C.B=B。,方向水平向東D.B=RB。,方向水平向東
【答案】A
【詳解】B.由地磁場特點,可知地磁場從南方指向北方,即為的方向由南向北,故B錯誤;
A.由題意可知,小磁針穩(wěn)定時的N極指向為北偏西,而地磁場方向為由南至向北,故電流產(chǎn)生的磁場方向為由東
向西,結(jié)合安培定則,可知電流方向為由南向北,故A正確;
CD.由電流的磁場方向指向西、地磁場的方向指向北、兩個磁場的合磁場方向為北偏西45。,可得到兩個磁感應(yīng)強
度的大小關(guān)系為
D
tan45°=—
即
B=B°
方向為指向西,故CD錯誤。
故選A。
20.(24-25高二上?浙江?期中)如圖所示,二根長直導(dǎo)線/、3均垂直于紙面放置,48與2。間夾角為90。,/、B
間距與2、。間距相等,已知通電長直導(dǎo)線形成的磁場在空間某點處的磁感應(yīng)強度大小8=左」,后為比例系數(shù),廠
r
為該點到長直導(dǎo)線的距離,/為導(dǎo)線的電流強度。當(dāng)/中通入大小為/、方向垂直紙面向里的恒定電流時,O點的磁
感應(yīng)強度大小為緯,若4、3同時通入大小為/、方向垂直紙面向里的恒定電流,在O點產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度
大小為()
/
、、、/
A.I/B.#B。C.MB。D.(V2+1)SO
【答案】B
【詳解】設(shè)=根據(jù)安培定則可得,若/、3同時通入大小為/、方向垂直紙面向里的恒定電流,產(chǎn)生的
Bo=k~^£,B\=k*=叵B°
沿/。方向為x軸建立坐標(biāo)系,則
Bx=B\cos45°=Bo
By=B0+4sin450=28o
所以,在。點產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度大小為
B0=犧隹=尋。
故選B。
21.(24-25高二上?河南南陽?期中)關(guān)于磁通量,下列說法正確的是()
A.穿過線圈的磁通量越大,表明磁感應(yīng)強度3越大
B.線圈的面積S越大,穿過線圈的磁通量越大
C.將線圈翻轉(zhuǎn)180。,穿過線圈的磁通量一定不變
D.僅增加線圈的匝數(shù),穿過線圈的磁通量一定不變
【答案】D
【詳解】A.線圈面積不變,但線圈與磁場的夾角可以變化;當(dāng)相互垂直時,磁通量也可以大,故A錯誤;
B.若線圈與磁場平行,則線圈的面積S越大,穿過線圈的磁通量依然為0,故B錯誤;
C.將線圈翻轉(zhuǎn)180。,穿過線圈的磁通量與原磁通量互為相反數(shù),故C錯誤;
D.穿過線圈的磁通量與線圈匝數(shù)無關(guān),則僅增加線圈的匝數(shù),穿過線圈的磁通量一定不變,故D正確;
故選D。
22.(24-25高二上?遼寧?期中)如圖所示,BC。三根平行直導(dǎo)線的截面圖剛好為等邊三角形,電流8和。方向垂直
紙面向里,電流C方向垂直紙面向外,它們的電流大小都相同,AB=AC=AD,每根導(dǎo)線在/點產(chǎn)生的磁場的磁
感應(yīng)強度大小均為1T,則A點的合磁感應(yīng)強度為()
C
A.ITB.V3TC.2TD.3T
【答案】C
【詳解】由安培定則判斷可知三根通電直導(dǎo)線在/點上所產(chǎn)生的磁場方向,如圖所示:
電流8與電流。在/點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小相等,夾角為120。,合磁感應(yīng)強度大小為1T,方向水平向左;
電流C在/點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度磁感應(yīng)強度大小為1T,方向水平向左。
所以A點的磁感應(yīng)強度大小為2T,方向水平向左。
故選C。
23.(24-25高二上?山東青島?階段練習(xí))如圖所示,條形磁鐵固定在水平桌面上,以條形磁鐵的右端點為原點,中
軸線為x軸建立一維坐標(biāo)系。將一個靈敏的小磁針放置在x軸上不同的位置,小磁針穩(wěn)定后磁北極與x軸之間的夾
角記為0,實驗測得sin。與X之間的關(guān)系如圖乙所示,已知該處的地磁場的方向水平,磁感應(yīng)強度大小為瓦,下列
說法正確的是()
A.條形磁鐵的右端為S極
B.條形磁鐵在X。處產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度大小為穌sin6
C.條形磁鐵在X。處產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度大小為瓦
D.x越大,條形磁鐵在該處產(chǎn)生的磁場方向與地磁場方向的夾角越小
【答案】C
【詳解】AD.根據(jù)題意可知,當(dāng)x趨向無窮大時,小磁針?biāo)傅姆较驗榈卮艌龅姆较颍深}圖可知,x趨向無窮大
時,sin。趨向于1,則6趨向90。,即小磁針的方向與x軸的方向垂直,即條形磁鐵在該處產(chǎn)生的磁場方向與地磁
場方向的夾角越大;當(dāng)x非常小時,小磁針的N極沿x軸正方向,即條形磁鐵的右端為N極,故AD錯誤;
BC.根據(jù)題圖乙可知,在X。處有
,?V2
sme=----
2
6=45。
設(shè)條形磁鐵在xo處產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度大小為5條,則
tan9=2-
B條
解得
B條
B錯誤,C正確。
故選C。
24.(24-25高二上?河南新鄉(xiāng)?階段練習(xí))如圖所示,等邊三角形Me位于勻強磁場中,磁場的方向與三角形平面平
行,三角形的中心處有一長直導(dǎo)線,導(dǎo)線中通有垂直于三角形平面向里的恒定電流。已知6點的磁感應(yīng)強度為0,
則()
b'-------------------------------'*c
A.勻強磁場的方向由c指向。B.a、c兩處的磁感應(yīng)強度相同
C.c處的磁感應(yīng)強度方向垂直于6c向上D.ac邊上,中點處的磁感應(yīng)強度最大
【答案】D
【詳解】A.根據(jù)右手螺旋定則可知,中心處長直導(dǎo)線電流在6處的磁場方向平行于c。,由。指向。,由于6點的
磁感應(yīng)強度為0,所以勻強磁場的方向應(yīng)該是。指向c,故A錯誤;
BC.如圖所示
可知a、c兩處磁場的大小相等,方向不同;c處的磁感應(yīng)強度方向垂直于6c向下,故BC錯誤;
D.碇邊的中點離直導(dǎo)線距離最近,且直導(dǎo)線電流在該點產(chǎn)生的磁場方向與勻強磁場方向相同,根據(jù)疊加原理可知,
ac邊上,中點處的磁感應(yīng)強度最大,故D正確。
故選D。
25.(24-25高二上?全國?課后作業(yè))如圖,沿南北方向放置一水平長直導(dǎo)線,在導(dǎo)線正下方附近水平放置一個小磁
針,小磁針初始時處于靜止?fàn)顟B(tài)?,F(xiàn)給導(dǎo)線中通入恒定電流,從上往下看,小磁針逆時針偏轉(zhuǎn),待最終靜止時小磁
針在水平面內(nèi)偏轉(zhuǎn)了30。,已知地磁場的水平分量為3x10-5「則下列說法正確的是()
南----------------北
A.通電長直導(dǎo)線的電流方向為從北向南
B.通電長直導(dǎo)線在小磁針處產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度大小為也xlO^T
C.通電長直導(dǎo)線在小磁針處產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度大小為KXIOFT
D.通電長直導(dǎo)線中的電流大小變?yōu)樵瓉淼?倍,則小磁針最終靜止時與初始位置之間的夾角變?yōu)樵瓉淼?倍
【答案】C
【詳解】A.小磁針處于地磁場和電流磁場中,其指向是合磁場的方向,根據(jù)安培定則,可判斷直導(dǎo)線的電流應(yīng)是
由南向北,故A錯誤;
BC.分析題意知,各分磁場與合磁場的關(guān)系如圖,其中地磁場的水平分量為3=3x10-5。根據(jù)數(shù)學(xué)關(guān)系知,通
電長直導(dǎo)線在小磁針處產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度大小為
耳=8tan30°=6xl(T5T
故B錯誤,C正確;
D.通電長直導(dǎo)線中的電流大小變?yōu)樵瓉淼?倍,則通電長直導(dǎo)線在小磁針處產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度大小變?yōu)?/p>
26x10.5—設(shè)小磁針最終靜止時與初始位置之間的夾角為仇則
2百xlOF
tan。=
3X10-5T
則小磁針最終靜止時與初始位置之間的夾角沒有變?yōu)樵瓉淼?倍,故D錯誤。
故選C。
26.(24-25高二上?全國?單元測試)如圖所示,矩形線圈a6cd與有界的勻強磁場垂直,線圈的一半在磁場內(nèi),已知
線圈的面積為2S,磁場的磁感應(yīng)強度為瓦規(guī)定圖示位置穿過線圈的磁通量為正,以下說法正確的是()
XXXXI
a\----;----d
XXXX
B
XXXXI
b'-----;------------1c
XXXX
A.在圖示位置時穿過線圈的磁通量為變
2
B.線圈以必為軸轉(zhuǎn)過30。時穿過線圈的磁通量為5s
C.線圈以成為軸轉(zhuǎn)過45。時穿過線圈的磁通量為變
2
D.線圈以立為軸轉(zhuǎn)過60。時穿過線圈的磁通量為變
2
【答案】B
【詳解】A.根據(jù)磁通量的定義,在題圖示位置時穿過線圈的磁通量為
①=BS
故A錯誤;
B.線圈以仍為軸轉(zhuǎn)過30。時,處于磁場部分的線圈在垂直磁場方向上投影的面積仍為S,可知穿過線圈的磁通量
仍為BS,故B正確;
C.線圈以仍為軸轉(zhuǎn)過45。時,處于磁場部分的線圈在垂直磁場方向上投影的面積仍為S,可知穿過線圈的磁通量
仍為BS,故C錯誤;
D.線圈以cd為軸轉(zhuǎn)過60。時,必邊剛好轉(zhuǎn)出磁場,則穿過線圈的磁通量為0,故D錯誤。
故選Bo
27.(24-25高二上?全國?課后作業(yè))如圖所示,四根平行直導(dǎo)線N、P、。的截面對稱分布在同一圓周上,截面
的連線互相垂直,。為圓心。鼻。中沒有電流,中通有方向相反、大小均為/的電流時,。點的磁感應(yīng)強度
大小為B?,F(xiàn)在尸,。中通入大小也為/的電流時,。點的磁感應(yīng)強度大小仍為5,則()
P
O
M的……GN
o/
O
Q
A.P,。中的電流方向相反
B.。點的磁場方向由M指向N
C.若切斷尸或。中的電流,。點磁感應(yīng)強度大小均為且B
2
D.切斷“中電流后。點磁感應(yīng)強度方向與切斷N中電流后。點磁感應(yīng)強度方向相反
【答案】C
【詳解】A.圖形剖析
在P,。中通入大小也為/的電流時,。點的磁感應(yīng)強度大小仍為8,說明P?在。點產(chǎn)生的磁場大小相等,方向相
反,互相抵消,根據(jù)安培定則可知,尸,。中的電流方向相同,故A錯誤。
B.。點的磁場僅由中電流產(chǎn)生的磁場決定,根據(jù)安培定則可知,。點的磁場方向由P指向。,故B錯誤;
C.設(shè)在”或N中通入大小為/的電流時,在。點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小為穌,根據(jù)磁場的疊加原理可得
B=2B°
解得
4=!9或。中的電流在。點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小都為當(dāng),若切斷尸或。中的電流,剩余電流在。點的磁感應(yīng)強
度如圖所示,根據(jù)磁場的疊加原理可得。點磁感應(yīng)強度大小為
故C正確。
D.因中的電流在。點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度方向相同,若切斷M或N中的電流,剩余電流在。點的磁感應(yīng)強度
的方向不變,所以。點磁感應(yīng)強度方向相同,故D錯誤。
故選C。
28.(24-25高三上?廣東廣州?開學(xué)考試)己知通電長直導(dǎo)線在其周圍某點產(chǎn)生磁場的磁感應(yīng)強度大小綜與通電導(dǎo)線
中的電流/成正比,與該點到通電導(dǎo)線的距離r成反比,即紜=左,,式中左為比例系數(shù),現(xiàn)有兩條相距為上的通電
r
長直導(dǎo)線。和6平行放置,空間中存在平行于圖中菱形的勻強磁場(圖中未畫出)。已知菱形尸6。。的邊長也
為乙當(dāng)導(dǎo)線。和6中通以大小相等、方向如圖所示的電流/時,尸點處的磁感應(yīng)強度恰好為零。下列說法正確的
是()
A.。點處的磁感應(yīng)強度大小為工
B.兩導(dǎo)線連線中點處的磁感應(yīng)強度大小為苗
C.勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小為子
D.勻強磁場的方向從0點指向尸點
【答案】C
【詳解】CD.由題意知電流在尸點處產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度大小
B=k-
r
由安培定則知導(dǎo)線。和6中的電流在尸點處產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度方向如圖所示
g
61i
甌
由平行四邊形定則可知電流產(chǎn)生的合磁場由0點指向P點,磁感應(yīng)強度大小仍為左(,則勻強磁場的磁感應(yīng)強度方
向應(yīng)由尸點指向。點,且大小為人;,才能使尸點處的磁感應(yīng)強度恰好為零,故C正確,D錯誤;
A.同理可知,。點處的磁感應(yīng)強度也為零,故A錯誤;
B.由于兩導(dǎo)線連線中點到兩導(dǎo)線的距離均為與,兩導(dǎo)線在該處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小加倍,均為方向均由
Q點指向尸點,則兩導(dǎo)線連線中點處的合磁感應(yīng)強度大小為
B=2x2k--k-=3k-
LLL
故B錯誤。
故選C。
二、多選題
29.(24-25高二上?海南???期中)如圖所示,我國的探月衛(wèi)星在進入地月轉(zhuǎn)移軌道時,由于衛(wèi)星姿勢的改變,衛(wèi)
星中一邊長為50cm的正方形導(dǎo)線框由水平方向轉(zhuǎn)至豎直方向,此處磁場磁感應(yīng)強度8=4乂10-町,方向如圖所示,
則下列說法正確的是衣畝37。=0.6、cos37°=0.8)()
A.在水平位置時,穿過線框的磁通量的大小為6.0x10-6wb
B.在豎直位置時,穿過線框的磁通量的大小為6.0x10-6wb
C.該過程中穿過線框的磁通量的變化量的大小是1.4xl0"wb
D.該過程中穿過線框的磁通量的變化量的大小是2xl(f6wb
【答案】AC
【詳解】在水平位置時穿過線框的磁通量為
①?=85$畝37。=6.0x10-6wb
在豎直位置時穿過線框的磁通量為
o6
a>2=-SScos37=-8.0xl0-Wb
磁通量的變化量的大小為
A①=@2-3=14x10-5
故選AC。
30.(24-25高二上?河南?階段練習(xí))如圖所示,長直導(dǎo)線通有的恒定電流,線框仍cd與長直導(dǎo)線共面,
處于I位置。下列說法正確的是()
M
II
Nd
A.長直導(dǎo)線右側(cè)的磁場方向垂直紙面向里
B.若線框中通以順時針方向的電流,則長直導(dǎo)線對ad邊有向左的作用力
C.若線框從I位置平移到II位置,則磁通量增大
D.若線框從I位置平移到關(guān)于長直導(dǎo)線對稱的III位置,則磁通量變化量為零
【答案】AB
【詳解】A.根據(jù)右手螺旋定則可知,通電直導(dǎo)線血W右側(cè)的磁場方向垂直紙面向里,故A正確;
B.若線框中通以順時針方向的電流,即ad邊電流方向向上,由A選項分析可知,此處的磁場方向垂直紙面向里。
根據(jù)左手定則,可知長直導(dǎo)線對ad邊有向左的安培力,故B正確;
C.根據(jù)通電直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場的分布特點可知,離導(dǎo)線越遠(yuǎn),磁場越弱。若線框從I位置平移到II位置,則磁通
量將減小,故C錯誤;
D.根據(jù)右手螺旋定則可知,通電直導(dǎo)線在其左側(cè)產(chǎn)生的磁場方向垂直紙面向外。若線框從I位置平移到關(guān)于長直
導(dǎo)線對稱的III位置,則磁通量變化量為
△①=0>3-①|(zhì)=-3S-BS=-2BS
故D錯誤。
故選ABo
31.(24-25高二上?遼寧沈陽?階段練習(xí))關(guān)于磁感應(yīng)強度2,下列說法正確的是()
A.一小段通電直導(dǎo)線放在磁感應(yīng)強度為零處,它所受磁場力一定為零
B.由8=1知,一小段通電導(dǎo)線在某處不受磁場力的作用,則該處的磁感應(yīng)強度一定為零
C.磁感應(yīng)強度的方向,就是小磁針靜止時N極所指的方向
D.磁感應(yīng)強度的方向,就是一小段通電導(dǎo)線在該處受磁場力的方向
【答案】AC
【詳解】A.由5=蕓知,一小段通電直導(dǎo)線放在磁感應(yīng)強度為零處,它所受磁場力一定為零,故A正確;
B.一小段通電導(dǎo)線在某處不受磁場力,可能是導(dǎo)線與磁場平行,而該處的磁感應(yīng)強度不一定為零,故B錯誤;
C.磁感應(yīng)強度的方向就是小磁針靜止時N極所指的方向,故C正確;
D.磁感應(yīng)強度的方向,與一小段通電導(dǎo)線在該處受磁場力的方向垂直,故D錯誤。
故選ACo
32.(24-25高二上?山東青島?階段練習(xí))等腰直角三棱柱如圖
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