13.2 磁感应强度 磁通量 【练习】2024-2025学年高二物理 同步练（ 人教版2019必修第三册）（原卷版）

13.2磁感应强度磁通量学习目标学习目标课程标准物理素养3.3.2了解磁感应强度，会用磁感线描述磁场。体会物理模型在探索自然规律中的作用。3.3.3知道磁通量。物理观念：知道磁感应强度的的定义，知道其方向、大小、定义式和单位。知道匀强磁场的特点。知道磁通量。科学思维：会用磁感应强度的定义式进行有关计算。会计算在匀强磁场中通过某一面积的磁通量。科学探究：在实验基础上，类比电场强度，定义描述磁场强弱和方向的物理量——磁感应强度，并进一步体会微元法和利用物理量之比定义物理量的方法。科学态度与责任：了解中国古代在指南针使用方面的情况，激发学生的民族自豪感。002思维导图磁场的基本性质磁感应强度的理解(1)描述磁场的强弱和方向。(2)B＝eq\f(F,IL)成立的条件为：通电导线垂直于磁场。(3)磁场方向：小磁针N极受力的方向。磁场叠加问题的解题思路(1)确定磁场场源，如通电导线．(2)定位空间中需要求解磁场的点，利用安培定则判定各个场源在这一点上产生的磁场的大小和方向．如图所示为M、N在c点产生的磁场BM、BN.(3)应用平行四边形定则进行合成，如图中的B为合磁场．磁通量(1)大小：当S⊥B时，Φ＝BS，标量。(2)理解为穿过线圈平面的磁感线条数。003知识梳理课前研读课本，梳理基础知识：一、磁感应强度1.磁场的基本性质磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有的作用．2.磁感应强度①物理意义：描述磁场的强弱和．②定义式：B＝eq\f(F,Il)(通电导线于磁场)．③方向：小磁针静止时极所指的方向．④单位：，符号为T.⑤矢量：合成时遵循．3.安培力的大小F＝IlBsinθ(其中θ为B与I之间的夹角，如图所示)(1)磁场和电流垂直时：F＝BIl.(2)磁场和电流平行时：F＝0.二、匀强磁场磁场中各点的磁感应强度的大小、方向，磁感线是疏密程度相同、方向相同的平行直线．三、磁通量1．磁通量(1)定义：磁感应强度B与垂直磁场方向的面积S的。(2)公式：Φ＝(B⊥S)；单位：韦伯(Wb)。(3)矢标性：磁通量是，但有正负。2．磁通量的变化量：ΔΦ＝。3．磁通量的变化率：磁通量的变化量与所用时间的比值，即eq\f(ΔΦ,Δt)，与线圈的匝数；表示磁通量变化的。004题型精讲【题型一】磁感应强度的理解及磁场的叠加【典型例题1】磁场中某区域的磁感线如图所示，则()A．a点处没有磁感线，磁感应强度为零B．a点处磁感应强度比b点处大C．b点处的磁场方向和该点的切线方向垂直D．把一个小磁针放在b点，静止时小磁针N极的指向水平向右【典型例题2】（多选）如图，四条相互平行的细长直导线垂直坐标系xOy平面，导线与坐标平面的交点为a、b、c、d四点。已知a、b、c、d为正方形的四个顶点，正方形中心位于坐标原点O，e为cd的中点且在y轴上；四条导线中的电流大小相等，其中过a点的导线的电流方向垂直坐标平面向里，其余导线电流方向垂直坐标平面向外。则()A．O点的磁感应强度为0B．O点的磁感应强度方向由O指向cC．e点的磁感应强度方向沿y轴正方向D．e点的磁感应强度方向沿y轴负方向【对点训练1】(多选)一小段长为L的通电直导线放在磁感应强度为B的磁场中，当通过它的电流为I时，所受安培力为F。以下关于磁感应强度B的说法正确的是()A．磁感应强度B一定等于eq\f(F,IL)B．磁感应强度B可能大于或等于eq\f(F,IL)C．磁场中通电直导线受力大的地方，磁感应强度一定大D．在磁场中通电直导线也可以不受安培力【对点训练2】如图所示，矩形abcd的边长bc是ab的2倍。两细长直导线通有大小相等、方向相反的电流，垂直穿过矩形平面，与平面交于e、f两点，其中e、f分别为ad、bc的中点。下列说法正确的是()A．a点与b点的磁感应强度相同B．a点与c点的磁感应强度相同C．a点与d点的磁感应强度相同D．a点与b、c、d三点的磁感应强度均不相同【题型二】磁通量的理解及计算【典型例题3】如图是条形磁铁磁场的部分磁感线，一金属线圈从A位置开始沿纸面水平向右匀速移动过程中，穿过线圈的磁通量（）A．逐渐增大 B．先增大后减小C．逐渐减小 D．先减小后增大【典型例题4】如图所示是等腰直角三棱柱，其中侧面abcd为正方形，边长为L，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，下列说法中正确的是()A．通过abcd平面的磁通量大小为BL2B．通过dcfe平面的磁通量大小为eq\f(\r(2),2)BL2C．通过abfe平面的磁通量大小为eq\f(\r(2),2)BL2D．磁通量有正负，所以是矢量【对点训练3】如图所示，同在一个平面内的彼此绝缘的两个圆环，大圆环A中通有方向如图所示的电流I，小圆环B的一半面积在A环内、一半面积在A环外，则下列说法正确的是()A.穿过小圆环B的磁通量为0B.穿过小圆环B的磁通量不为0，且磁通量指向纸面内C.穿过小圆环B的磁通量不为0，且磁通量指向纸面外D.以上判断均错误【对点训练4】如图所示，闭合矩形导体框在水平向右的匀强磁场中绕竖直方向的对称轴匀速转动。已知匀强磁场的磁感应强度大小为B，导体框的面积为S。导体框从图示位置开始转动并计时，则下列说法正确的是（）A．0时刻穿过导体框的磁通量为0B．导体框从图示位置转过30°，穿过导体框的磁通量为C．导体框从图示位置转过60°，穿过导体框的磁通量为D．导体框从图示位置转过180°，穿过导体框的磁通量为【题型三】匀强磁场问题及联系实际问题 【典型例题5】（多选）如图所示，在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中，水平放置一根长直通电导线，电流的方向垂直纸面向里，以直导线为中心的同一圆周上有a、b、c、d四个点，连线ac和bd是相互垂直的两条直径，且b、d在同一竖直线上，则()A．c点的磁感应强度的值最小B．b点的磁感应强度的值最大C．b、d两点的磁感应强度不同D．a、b两点的磁感应强度相同【典型例题6】在城市建设施工中，经常需要确定地下金属管线的位置，如图所示。有一种探测的方法是，首先给金属长直管线通上电流，再用可以测量磁场强弱、方向的仪器进行以下操作：①用测量仪在金属管线附近的水平地面上找到磁感应强度最强的某点，记为a；②在a点附近的地面上，找到与a点磁感应强度相同的若干点，将这些点连成直线EF；③在地面上过a点垂直于EF的直线上，找到磁场方向与地面夹角为45°的b、c两点，测得b、c两点距离为L。由此可确定金属管线()A．平行于EF，深度为eq\f(L,2) B．平行于EF，深度为LC．垂直于EF，深度为eq\f(L,2) D．垂直于EF，深度为L【对点训练5】（多选）如图所示为电流天平原理示意图，天平的右臂下面挂有一个矩形线圈，线圈匝数为N，水平边长为L，线圈的下部处在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面.现用其来测量匀强磁场的磁感应强度.当线圈中通有电流I（方向如图）时，在天平左、右两边加上质量分别为、的砝码，天平平衡。当电流反向（大小不变）时，左边再加上质量为m的砝码后，天平重新平衡，已知重力加速度为g。由此可知（）A．磁感应强度的方向垂直纸面向里B．磁感应强度大小为C．磁感应强度大小为D．以上结果都不对【对点训练6】特高压直流输电是国家重点能源工程。如图所示，两根等高、相互平行的水平长直导线分别通有方向相同的电流和，。a、b、c三点连线与两根导线等高并垂直，b点位于两根导线间的中点，a、c两点与b点距离相等，d点位于b点正下方。不考虑地磁场的影响，则（）A．b点处的磁感应强度大小为0B．d点处的磁感应强度大小为0C．a点处的磁感应强度方向竖直向下D．c点处的磁感应强度方向竖直向下00501强化训练【基础强化】1．有人根据B＝eq\f(F,Il)提出以下说法，其中正确的是()A．磁场中某点的磁感应强度B与通电导线在磁场中所受的磁场力F成正比B．磁场中某点的磁感应强度B与Il的乘积成反比C．磁场中某点的磁感应强度B不一定等于eq\f(F,Il)D．通电直导线在某点所受磁场力为零，则该点磁感应强度B为零2.关于磁场中某一点磁感应强度的方向，下列说法正确的是()A．与一小段通电直导线所受磁场力的方向一致B．与运动电荷所受磁场力的方向一致C．与小磁针N极所受磁场力的方向一致D．与小磁针S极所受磁场力的方向一致3.地球是一个巨大的磁体，其表面附近的磁感应强度约为，有些生物体内含有微量强磁性物质。研究表明：鸽子正是利用体内所含有的微量强磁性物质在地磁场中所受的作用来帮助辨别方向。如果在鸽子的身上绑一块磁体材料，且其附近的磁感应强度比地磁场更强，则()A．鸽子仍能辨别方向 B．鸽子更容易辨别方向C．鸽子会迷失方向 D．不能确定鸽子是否会迷失方向4.如图所示是通有恒定电流的环形线圈和螺线管的磁感线分布图。若通电螺线管是密绕的，下列说法正确的是()A．电流越大，内部的磁场越接近匀强磁场B．螺线管越长，内部的磁场越接近匀强磁场C．螺线管直径越大，内部的磁场越接近匀强磁场D．磁感线画得越密，内部的磁场越接近匀强磁场5.如图所示，两个单匝线圈a、b的半径分别为r和2r。圆形匀强磁场B的边缘恰好与a线圈重合，则穿过a、b两线圈的磁通量之比为()A．1∶1 B．1∶2C．1∶4 D．4∶16.两足够长直导线均折成直角，按图示方式放置在同一平面内，EO与O′Q在一条直线上，PO′与OF在一条直线上，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．0、2BC．2B、2B D．B、B【素养提升】7.（多选）下列四幅图中，穿过线圈的磁通量减小的是（）A．B．C．D．8.如图所示，两根相互平行的长直导线过纸面上的M、N两点，且与纸面垂直，导线中通有大小相等、方向相反的电流。a、O、b在M、N的连线上，O为MN的中点，c、d位于MN的中垂线上，且a、b、c、d到O点的距离均相等。关于以上几点处的磁场，下列说法正确的是（）A．O点处的磁感应强度为零B．a、b两点处的磁感应强度大小相等、方向相反C．c、d两点处的磁感应强度大小相等、方向相同D．a、c两点处磁感应强度的方向不同9.如图所示为六根与水平面平行的导线的横截面示意图，导线分布在正六边形的六个角，导线所通电流方向已在图中标出。已知每条导线在O点磁感应强度大小为B0，则正六边形中心O处磁感应强度的大小和方向()A.大小为零B.大小2B0，方向沿x轴负方向C.大小4B0，方向沿x轴正方向D.大小4B0，方向沿y轴正方向10．如图所示，和是以为直径的半圆弧上的三点，为半圆弧的圆心，，在处各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有垂直纸面向里、大小相等的恒定电流，这时点的磁感应强度大小为。若将处长直导线移开，则点的磁感应强度的大小为()A． B． C． D．11．如图，在磁感应强度大小为B0的匀强磁场中，两长直导线P和Q垂直于纸面固定放置，两者之间的距离为l.在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流I时，纸面内与两导线距离均为l的a点处的磁感应强度为零．下列说法正确的是()A．B0的方向平行于PQ向右B．导线P的磁场在a点的磁感应强度大小为eq\r(3)B0C．只把导线Q中电流的大小变为2I，a点的磁感应强度大小为eq\f(\r(3),3)B0D．只把导线P中的电流反向，a点的磁感应强度大小为eq\f(\r(3),3)B012.如图所示，两直导线中通以相同的电流I，矩形线圈位于两导线之间的实线位置Ⅰ，穿过线圈的磁通量为Φ。已知虚线位Ⅱ与实线位置Ⅱ关于右边的直导线对称，虚线位置Ⅲ与两直导线的距离相等。虚线位置Ⅳ和虚线位置Ⅴ关于左边直导线对称，且与左边直导线的距离和实线位置Ⅰ与右边直导线的距离相等。现将线圈由实线位置移到图示各个虚线位置，则()A.将线圈由实线位置Ⅰ移到图示虚线位置Ⅱ时，磁通量大小不变B.将线圈由实线位置Ⅰ移到图示虚线位置Ⅲ时，磁通量变化量大小为ΦC.将线圈由实线位置Ⅰ移到图示虚线位置Ⅳ时，磁通量变化量为零D.将线圈由实线位置Ⅰ移到图示虚线位置Ⅴ时，磁通量大小不变13.磁通量是研究电磁感应现象的重要物理量，如图所示，通有恒定电流的直导线MN与闭合线框共面，第一次将线框由位置1平移到位置2，第二次将线框由位置1绕cd边翻转到位置2，设前后两次通过线框的磁通量变化大小分别为ΔΦ1和ΔΦ2，则()A．ΔΦ1＞ΔΦ2 B．ΔΦ1＝ΔΦ2C．ΔΦ1＜ΔΦ2 D．无法确定14.（多选）如图所示，空间两个区域存在两个磁场，磁感应强度大小均为B，方向相反且垂直纸面，为其边界，为其对称轴。一导线折成边长为的正方形闭合回路，回路在纸面内以恒定速度向右运动，则()A.当运动到关于对称的位置时穿过回路的磁通量向外B.当运动到关于对称的位置时穿过回路的磁通量为零C.在从边与重合的位置运动到回路完全进入右边磁场的过程中，穿过回路的磁通量一直减少D.在从边与重合的位置运动到回路完全进入右边磁场的过程中，穿过回路的磁通