鲁科版高中物理选修3-1第5章第4节知能优化训练.docx

高中物理学习材料
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1．关于磁感应强度下列说法正确的是()
A．B的方向就是小磁针N极所指的方向
B．B的方向与小磁针只在静止情况下N极的受力方向一致
C．在磁场中的某点不放小磁针时，该点磁感应强度为零
D．B的方向就是该处磁场的方向
解析：选D.磁场的方向就是磁感应强度的方向，规定为小磁针静止时N极所指方向或小磁针N极受力方向，磁场是一种客观存在的物质，与是否放小磁针无关．2．下列关于磁感应强度的方向和电场强度的方向的说法中，不．正确的是()
A．电场强度的方向与电荷所受的电场力的方向相同
B．电场强度的方向与正电荷所受的电场力的方向相同
C．磁感应强度的方向与小磁针N极所受磁场力的方向相同
D．磁感应强度的方向与小磁针静止时N极所指的方向相同
解析：选A.电场强度的方向就是正电荷所受的电场力的方向，A错误，B正确．磁场中某点磁感应强度的方向，就是放在该点的小磁针N极受力的方向，C正确，也就是小磁针静止时N极所指的方向，D正确．
3．下列关于磁记录的说法错误的是()
A．计算机的硬盘是利用磁记录原理来工作的
B．DVD光盘是利用磁刻录原理来刻录信息的
C．录音机录音利用了电流的磁效应
D．录音带会被磁铁吸起来
解析：选B.B中DVD光盘刻录是利用激光在存储介质上烧出不同的痕迹来记录信息的，故B项不是磁记录．
4．(2011年济南高二检测)有一个面积很小的圆环，设这个圆环所在位置的磁感应强度为B，穿过圆环的磁通量为Φ.则下列判断中正确的是()
①如果Φ＝0，则B＝0②如果Φ≠0，则B≠0③如果B＝0，则Φ＝0④如果B≠0，则Φ≠0
A．①②B．②③
C．③④D．①④
解析：选B.由Φ＝BS cosθ知，当线框平面与磁感线垂直时，穿过线框的磁通量最大，当金属线框平面与磁感线平行时，穿过线框的磁通量为零．
5．地球上某处地磁场的磁感应强度B的水平分量B x＝0.18×10－4T，竖直分量B y＝
0.54×10－
4 T ．求：
(1)地磁场B 的大小及它与水平方向的夹角；
(2)在水平面内2.0 m 2的面积内地磁场的磁通量Φ.
解析：(1)根据平行四边形定则，得
B ＝B 2x ＋B 2y ＝0.182＋0.542×10－4 T ＝0.57×10－4 T
设B 的方向和水平方向的夹角为α，
则α＝arctan B y B x ＝arctan 0.54×10－40.18×10－4
＝71°34′. (2)磁通量Φ＝B y ·S ＝0.54×10－4×2.0 Wb ＝1.08×10－4 Wb.
答案：(1)0.57×10－4 T 71°34′
(2)1.08×10－4 Wb
一、单项选择题
1．下列关于磁感应强度的说法正确的是( )
A ．磁感应强度是描述磁场强弱和方向的
B ．空间某处的磁感应强度大小等于穿过某面积的磁感线条数
C ．磁场中某点的磁场方向和放在该点的小磁针N 极所指的方向相同
D ．由B ＝ΦS
知，磁场中某点磁感应强度和Φ成正比，和S 成反比 解析：选A.磁感应强度反映磁场的强弱和方向，其大小由磁场的性质决定，数值上等于垂直穿过单位面积的磁感线条数，方向与小磁针N 极静止时所指方向一致，故A 正确，
B 、
C 、
D 错误．
2．关于匀强磁场，下列说法中正确的是( )
A ．在匀强磁场中，磁感应强度的大小处处相等方向不一定相同
B ．导线的长度相等，通过的电流相等，则导线在匀强磁场中受到的磁场力处处相等
C ．在匀强磁场中，互相平行的相等面积里通过的磁感线的条数都相同
D ．某一区域里，磁感应强度的大小处处相等，这个区域叫做匀强磁场
解析：选C.只有磁感应强度大小和方向都处处相同时，才为匀强磁场，选项A 、D 错误．由Φ＝BS cos θ可知，C 正确．由F ＝BIl sin θ可知，B 错误．
3．关于磁通量，下列叙述不．
正确的是( ) A ．穿过某一面的磁感线的条数越多，则穿过该面的磁通量越大
B ．穿过两个面的磁感线条数相等，则穿过两个面的磁通量相等
C ．磁场中某处的磁感应强度等于穿过该处单位面积的磁通量
D ．磁场中某处的磁感应强度等于垂直穿过该处单位面积的磁通量
解析：选C.穿过某一面的磁感线条数等于穿过这一平面的磁通量，故A 、B 正确．B ＝ΦS
中，S 是与B 垂直的面积，故D 正确，C 错误． 4．关于磁通量，下列说法正确的是( )
A ．磁通量不仅有大小而且有方向，是矢量
B ．在匀强磁场中，a 线圈面积比b 线圈面积大，则穿过a 线圈的磁通量一定比穿过b 线圈的大
C ．磁通量大，磁感应强度不一定大
D ．把某线圈放在磁场中的M 、N 两处，若放在M 处的磁通量比在N 处的大，则M 处的磁感应强度一定比N 处的大
解析：选C.磁通量是标量，磁通量大小Φ＝BS ⊥＝BS cos θ与B 、S 、θ均有关系，故C 正确．
5．如图5－3－7所示，矩形线圈abcd 放置在水平面内，磁场方向与水平方向成α角，
已知sin α＝45
，回路面积为S ，匀强磁场的磁感应强度为B ，则通过线框的磁通量为( )
图5－3－7 A ．BS
B.4BS 5
C.3BS 5
D.3BS 4 解析：选B.由图知α为B 与S 的夹角，则穿过线圈的磁通量Φ＝BS sin α＝45
BS ，选B. 6．(2011年福州高二检测)
图5－3－8
如图5－3－8所示，在条形磁铁中部垂直套有A 、B 两个圆环，设通过圆环A 、B 的磁通量为ΦA 、ΦB ，则( )
A ．ΦA ＝Φ
B B ．ΦA <ΦB
C ．ΦA >ΦB
D ．无法判断
解析：选B.条形磁铁的磁感线是从N 极出发，经外空间磁场由S 极进入磁铁内部．在磁铁内部的磁感线从S 极指向N 极，又因磁感线是闭合的平滑曲线，所以条形磁铁内外磁感线条数一样多，从下向上穿过A 、B 环的磁感线条数一样多，而从上而下穿过A 环的磁感线多于B 环，则从下向上穿过A 环的净磁感线少于B 环，所以B 环的磁通量大于A 环的磁通量．
7．如图5－3－9所示，
图5－3－9
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
解析：选C.导体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，当线圈平移至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原平面，则磁通量为－ΦⅡ，则磁通量的变化量是ΔΦ2＝|－ΦⅡ－ΦⅠ|＝ΦⅠ＋ΦⅡ，所以ΔΦ1＜ΔΦ2.
8．如图5－3－10所示，
图5－3－10
水平放置的扁平条形磁铁，在磁铁的左端正上方有一线框，线框平面与磁铁垂直．当线框从左端正上方沿水平方向平移到右端正上方的过程中，穿过它的磁通量的变化是( )
A ．先减小后增大
B ．始终减小
C ．始终增大
D ．先增大后减小
解析：选D.
规范画出条形磁铁的磁感线空间分布的剖面图，如图所示．利用穿过平面的磁感线条数
可以定性判断出穿过闭合线圈的磁通量是先增大后减小，选D.
9．取两个完全相同的长导线，用其中一根绕成如图5－3－11甲所示的螺线管，当该螺线管中通以电流强度为I 的电流时，测得螺线管内中部的磁感应强度大小为B ，若将另一根长导线对折后绕成如图乙所示的螺线管，并通以电流强度也为I 的电流时，则在螺线管内中部的磁感应强度大小为( )
图5－3－11
A ．0
B ．0.5B
C ．B
D ．2B
解析：选 A.本题涉及了通电螺线管产生磁场的知识，解题时要注意磁感应强度是矢量．用双线绕成的螺线管，双线中的电流刚好相反，其在周围产生的磁场相互抵消，所以螺线管内部磁感应强度为零．答案为A.
10．如图5－3－12所示，
图5－3－12
两个完全相同的通电圆环A 、B 圆心O 重合、圆面相互垂直地放置，通电电流相同，电流方向如图所示，设每个圆环在其圆心O 处独立产生的磁感应强度都为B 0，则O 处的磁感应强度大小和方向分别为( ) A ．0 B ．2B 0 向外斜上方
C.2B 0 向里斜下方 D ．B 0 向里斜上方
解析：选C.由安培定则可知，图中A 环在圆心O 处产生的磁感应强度的方向是垂直纸面向里，B 环在圆心O 处产生的磁感应强度的方向是竖直向下．根据平行四边形定则可知，
圆心O 处磁感应强度大小为B 20＋B 20＝2B 0，方向为向里斜下方，故选C.
二、非选择题
11.
图5－3－13
如图5－3－13所示，有一个100匝的线圈，其横截面是边长为L ＝0.20 m 的正方形，放在磁感应强度B ＝0.50 T 的匀强磁场中，线圈平面与磁场方向垂直．若将这个线圈横截面的形状由正方形改变成圆形(横截面的周长不变)，则穿过线圈的磁通量改变了多少？
解析：线圈横截面是正方形时的面积S 1＝L 2＝(0.20)2 m 2＝4.0×10－2 m 2.
穿过线圈的磁通量Φ1＝BS 1＝0.50×4.0×10－2 Wb ＝2.0×10－2 Wb.
横截面形状为圆形时，其半径r ＝4L 2π＝2L π.
横截面积大小S 2＝π(2L π)2＝16100π
m 2. 穿过线圈的磁通量Φ2＝BS 2＝0.50×
16100π
Wb ＝2.55×10－2 Wb. 所以，磁通量的变化量ΔΦ＝Φ2－Φ1＝(2.55－2.0)×10－2 Wb ＝5.5×10－3 Wb.
答案：5.5×10－3 Wb
12．有一U 形曲面，其尺寸如图5－3－14所示，U 形曲面开口竖直向上，现将U 形曲面放入磁感应强度为B ＝2 T 的匀强磁场中，求
图5－3－14
(1)当磁场方向竖直向下时，穿过该曲面的磁通量是多少？
(2)当磁场方向水平向右时，穿过该曲面的磁通量是多少？
解析：(1)当磁场方向竖直向下时，曲面在垂直磁场的面积为S 1＝0.1×0.1 m 2＝0.01 m 2此时穿过曲面的磁通量为
Φ1＝BS 1＝2×0.01 Wb ＝0.02 Wb
(2)当磁场方向水平向右时，曲面在垂直磁场方向的面积为S 2＝0.1×0.2 m 2＝0.02 m 2 若规定从外表面穿入而从内表面穿出的磁通量为正值，则穿过曲面左半部分的磁通量为 Φ2′＝BS 2＝2×0.02 Wb ＝0.04 Wb
穿过曲面右半部分的磁通量为
Φ2″＝－BS 2＝－2×0.02 Wb ＝－0.04 Wb
穿过整个曲面的磁通量为Φ2＝Φ2′＋Φ2″＝0.
答案：(1)0.02 Wb (2)0。