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高二物理、磁通量及磁通量的变化专题训练


磁通量及磁通量的变化专题训练

卢强撰稿

磁通量φ 及磁通量Δ φ 的变化是磁场理论中一个很重要的基本概念 1、 磁通量φ 磁感应强度 B 与垂直于磁场方向的面积 S 的乘积叫做穿过这个面积的磁通量,定义式为 φ =BS。如果面积 S 与磁感应强度 B 不垂直,可将磁感应强度 B 向着垂直于面积 S 和平行 于面积 S 和方向进行正交分解,也可以将面积向着垂直于磁感应强度 B 的方向投影[这两 种方法的基本物理原理是:B∥S 时,φ =0;B⊥S 时,φ 为最大(BS)]。 2、磁通量的变化Δ φ 由公式:φ =BS 可得 BΔ S(实际面积的变化、与磁感应强度间夹角的变化,就是有效面积的变化) Δ φ =SΔ B(B 是矢量,它的变化有三种情况) Δ SΔ B(B 是矢量,它的变化有三种情况) 可见磁通量φ 是由 B、S 及角度θ 共同决定的,磁通量的变化情况应从这三个方面去考虑 一、选择题 1、下列关于磁通量的说法中,正确的是 A.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,穿过某平面的磁通量等于磁感应强度与该面面积的乘积 C.穿过一个面的磁通量就是穿过该面单位面积的磁感线的条数 D.穿过一个面的磁通量就是穿过该面的磁感线的条数 2、如图所示,两个同心放置的共面金属圆环 a 和 b,一条形磁铁穿过圆心且与环 面垂直,则穿过两环的磁通量φ a、φ b 的大小关系为 A.φ a>φ b B.φ a<φ b C.φ a=φ b D.无法比较 d 3、 一磁感应强度为 B 的匀强磁场方向水平向右, 一面积为 S 的矩形线圈 abcd 如图所示放置,平面 abcd 与竖直方向成θ 角。将 abcd 绕 ad 轴转 180°角, 则穿过线圈平面的磁通量的变化量为 A.0 B.2BS C.2BScosθ D.2BSSinθ a θ b c B

N a

b S

4、如图所示,矩形线框 abcd 的长和宽分别为 2L 和 L,匀强磁场 的磁感应强度为 B,虚线为磁场的边界。若线框以 ab 边为轴转过 60°的过程中,穿过线框的磁通量的变化情况是 A.变大 B.变小 C.不变 D.无法判断

b

L

c

a

d

1

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卢强撰稿

5、如图所示,两直导线中通以相同的电流 I,矩形线圈位于导线之间。将线圈由实线位置 移到虚线位置的过程中,穿过线圈的磁通量的变化情况是 A.向里,逐渐增大 B.向外,逐渐减小 I C.先向里增大,再向外减小 D.先向外减小,再向里增大

I

6、如图所示条形磁铁竖直放置,闭合的金属线框水平地紧挨着磁铁从 A 端移 至 B 端的过程中,穿过线框的磁通量的变化情况是 A.变大 B.变小 C.先变大后变小 D.先变小后变 大

A N

B S

8、如图所示,一水平放置的圆形通电线圈 1 固定,另有一个较小的圆形线圈 2 从 1 的正 上方下落,在下落过程中两线圈平面始终保持平行且共轴,则线圈 2 从 1 的正上方下落到 1 的正下方的过程中,穿过线圈 2 的磁通量φ A.为零且保持不变 B.不为零且保持不变 C.先向上增大,再向上减小 D.先向上增大,再向下减小 2 1 2

2

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卢强撰稿

7、如图所示,匀强磁场中放有平行的铜导轨,它与大线圈 M 相连,小线圈 N 放在大线圈 M 内,裸金属棒 ab 在导轨上做某种运动。则下列说法中正确的是 A.若 ab 向右匀速运动,穿过小线圈 N 的磁通量向里且增大 a M B.若 ab 向左加速运动,穿过小线圈 N 的磁通量向外且增大 N C.若 ab 向右减速运动,穿过小线圈 N 的磁通量向里且减小 b D.若 ab 向左减速运动,穿过小线圈 N 的磁通量向里且减小 2 8、如图所示,一水平放置的圆形通电线圈 1 固定,另有一个较小的圆形线圈 2 从 1 的 正上方下落,在下落过程中两线圈平面始终保持平行且共轴,则线圈 2 从 1 的正上方 1 下落到 1 的正下方的过程中,穿过线圈 2 的磁通量φ A.为零且保持不变 B.不为零且保持不变 2 C.先向上增大,再向上减小 D.先向上增大,再向下减小 9、如图所示,螺线管 CD 的绕法不明,当磁铁 AB 分别以不同的速度 V1(A 端 向下)和 V2(B 端向下) (V1 <V2)插入螺线管时,电路中有如图所示的感应 电流。则下列说法中正确的是 A.两种情况下,穿过螺线管 CD 的磁通量都是增大的 B.两种情况下,穿过螺线管 CD 的磁通量的变化是相等的 C.以速度 V1 插入时穿过螺线管 CD 的磁通量的变化率比以速度 V2 插入时小 D.以速度 V1 插入时穿过螺线管 CD 的磁通量的变化率比以速度 V2 插入时大 10、一平面线圈用细杆悬于 P 点,开始时细杆处于水平位置,释放后让它在 如图所示的匀强磁场中运动。已知线圈始终与纸面垂直,当线圈由水平位置 第一次到达位置Ⅰ的过程中,穿过线圈的磁通量 A.向右逐渐增大 B.向左逐渐减小 C.向右先增大后减小 D.向左先减小后增大 11、如图所示,蹄形磁铁和矩形线框均可绕竖直轴转动。现将蹄形磁铁逆时 针转动(从上往下看) ,则矩形线框的运动情况及穿过它的磁通量应是 A.线框逆时针转动,转速与磁铁相同 B.线框逆时针转动,转速比磁铁小 C.线框在转动的过程中,穿过它的磁通量先变大,随后就保持不变 D.线框在转动的过程中,穿过它的磁通量一直在变大
3

A B C D

P



N

S

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卢强撰稿

12、如图所示面积为 S 矩形线圈在磁感应强度为 B 的匀强磁场中以轴 OO’匀速转动,角 速度为ω ,则穿过线圈的磁通量随时间变化的关系是(从图示位置开始计时) A.φ =BSsinω t B.φ =BScosω t C.φ =BS D.φ =0 13、如图所示,PQRS 为一正方形导线框,它以恒定的速度向右进入以 MN 为边界的匀 强磁场中,磁场方向垂直线框平面,MN 与线框的边成 45°角,E、F 分别是 PS 和 PQ 的中点。则下列说法中正确的是 A.当 E 点以过边界 MN 时,穿过导线框的磁通量的变化率最大 E B.当 P 点以过边界 MN 时,穿过导线框的磁通量的变化率最大 Q C.当 F 点以过边界 MN 时,穿过导线框的磁通量的变化率最大 F D.当 Q 点以过边界 MN 时,穿过导线框的磁通量的变化率最大 14、已知穿过线圈的磁通量φ 随时间 t 变化的关系如图所 P - 示,则在下面所述的几段时间内,磁通量变化率最大的是 φ /(10 3 2 A.0s~2s B.2s~4s C.4s~5s D.5s~7s Wb) 2 15、关于闭合电路中的感应电动势 E、磁通量φ 、磁通量的 1 变化量Δ φ 及磁通量的变化率Δ φ /Δ t 之间的关系, 下列说 0 1 2 3 法中正确的是 - A.φ =0 时,E 有可能最大 - 1 B.Δ φ /Δ t=0 时,E 可能不等于零 2 - C.Δ φ 很大时,E 可能很小 3 D.Δ φ /Δ t 很大时,Δ φ 一定很大 16、如图所示,条形磁铁原来与导线框在同一平面内,当条形磁铁绕 OO’ 轴转过 360°的过程中,穿过导线框和磁通量φ 随时间 t 变化的图线应是 (磁感线向纸里穿时为正) φ φ
A . B .

O

O’

M R

S

45 °

N

4

5

6

7

t / s

O

S

N

O’

t

t

φ t
C D

φ t

. . 17、如图所示,两个完全相同的闭合金属环穿在一根水平光滑的绝缘杆上,当条 形磁铁自右向左插向金属环时,下列说法中正确的是 A.穿过两环的磁通量都在增加,且两环相互远离
4

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B.穿过两环的磁通量都在增加,且两环相互靠拢 2 1 C.穿过两环的磁通量都在增加,且两环在相互靠拢的同时绕杆顺时针转动(从 左向右看) N D.穿过两环的磁通量都在增加,且右环的加速度大于左环的加速度 3 18、如图所示,一个闭合线圈穿入蹄形磁铁由 1 位置经 2 位置到 3 位置,最后从 S 下方的 S 极拉出,则在这一过程中,穿过线圈的磁通量 A.先减小后增大 B.先增大后减小 C.一直增大 D.一直减小 19、 如图所示, 闭合小金属环从高 h 的光滑曲面上端无初速滚下, 又沿曲面的另一端上升, A.若是匀强磁场,则穿过环的磁通量不变,且在左侧滚上的高度小于 h B.若是匀强磁场,则穿过环的磁通量不变,且在左侧滚上的高度等于 h h C.若是非匀强磁场,则穿过环的磁通量改变,且在左侧滚上的高度大于 h D.若是非匀强磁场,则穿过环的磁通量改变,且在左侧滚上的高度小于 h B A 20、如图所示 A、B 两闭合线圈为同种导线制成,匝数比 nA:nB=1:3, 半径 RA=2RB。在图示区域内有磁感应强度均匀减小的匀强磁场,则穿过两线圈 的磁通量的变化率之比为 A.1:12 B.1:6 C.1:4 D.1:1 21、如图所示,一条形磁铁由静止开始向下穿过一个用双线绕成的闭合线圈。条形磁 铁在穿过线圈的过程中 A.磁铁作自由落体运动,穿过线圈的磁通量先增大后减小,线圈中无感应 电流 B.磁铁作减速运动,穿过线圈的磁通量增大,线圈中无感应电流 C.磁铁作减速运动,穿过线圈的磁通量不变,线圈中无感应电流 D.磁铁作非匀变速运动,穿过线圈的磁通量为零,线圈中无感应电流 22、在闭合的铁芯上绕一组线圈,线圈与滑动变阻器、电池构成闭合电路, 如图所示,假设线圈产生磁感线全部集中在铁芯内。a、b、c 为三个闭合的 金属圆环,位置如图。当滑动变阻器的滑动触头左右滑动时,磁通量发生变 化的圆环是 A.a、b、c 三环 B.a、b 两环 C.b、c 两环 D.a、c 两环 二、计算题 1、如图所示,匀强磁场的磁感应强度 B=2.0T,方向指向 X 轴正方向,且 ab=40cm,bc=30cm,ae=50cm。求通过面积 S1(abcd) 、S2(befc)和 S3(aefd) 的磁通量φ 1、φ 2、φ 3 分别为多少? 2、如图所示,框架的面积为 S,匀强磁场的磁感应强度为 B。试求: ①框架平面与磁感应强度 B 垂直时,穿过框架平面的磁通量为多少? ②若框架绕 OO’转过 60°,则穿过框架平面的磁通量为多少? ③若从图示位置转过 90°,则穿过框架平面的磁通量的变化量为多少? ④若从图示位置转过 180°,则穿过框架平面的磁通量的变化量为多少?
5

a c b

b a d Z

Y

e f X

c

O ’

B S

O

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3、如图所示,磁感应强度为 B 的有界匀强磁场垂直穿过边长为 a 的正三角形线圈 (磁场的边界也为正三角形,面积与线圈的面积相等) 。试求在将线圈绕其重心逆 时针转过 60°的过程中,穿过线圈的磁通量的变化量为多少? 4、边长为 10cm、匝数为 10 的正方形线圈,垂直于磁感应强度 B 的方向置于 0.2T 的匀强磁场中。试求: (1)图示位置时,穿过线圈的磁通量为多少? (2)若将线圈以一边为轴转过 60°,则穿过线圈的磁通量为多少? (3)将线圈以一边为轴转过 180°过程中,则穿过线圈的磁通量变化为多少? 5、有一个 n 匝的线圈,其面积为 S,在Δ t 时间内垂直线圈平面的磁感应强度变化了 Δ B,试求: (1)线圈内磁通量的变化量为多少? (2)磁通量的平均变化率为多少? (3)若线圈的电阻为 r,则在Δ t 时间内电流所做的功为多少? 答案: 一、选择题 1、D 2、A 3、C 4、C 5、D 6、D 7、BC 8、C 9、ABC 10、C 11、BD 12、A 13、B 14、C 15、AC 16、A 17、BD 18、C 19、BD 20、D 21、A 22、B 二、计算题 1、φ 1=0.24Wb φ 2=0 φ 3=0.24Wb 2、BS;BS/2;0;2BS 3、 ?? ? ? 2 ? ?1 ?

3 3 2 3 2 3 2 a B? a B? a B 72 8 12

4、2×10 3;1×10 3;4×10
— —

—3

5、 ?B ? S ; S

?B n 2 ?B 2 S 2 ; ?t r?t

6


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