(含答案)磁场、磁感应强度、磁通量、安培定则的应用

磁场、磁感应强度、磁通量、安培定则的应用一、基础知识（一）磁场、磁感应强度1、磁场(1)基本特性：磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有磁场力的作用．(2)方向：小磁针的N极所受磁场力的方向，或自由小磁针静止时北极的指向．2、磁感应强度(1)物理意义：描述磁场的强弱和方向．(2)大小：B＝FIL(通电导线垂直于磁场)．(3)方向：小磁针静止时N极的指向．(4)单位：特斯拉(T)．3、匀强磁场(1)定义：磁感应强度的大小处处相等、方向处处相同的磁场称为匀强磁场．(2)特点匀强磁场中的磁感线是疏密程度相同的、方向相同的平行直线．4、磁通量(1)概念：在磁感应强度为B的匀强磁场中，与磁场方向垂直的面积S与B的乘积．(2)公式：Φ＝BS.深化拓展(1)公式Φ＝BS的适用条件：①匀强磁场；②磁感线的方向与平面垂直．即B⊥S.(2)S为有效面积．(3)磁通量虽然是标量，却有正、负之分．(4)磁通量与线圈的匝数无关．（二）磁感线、通电导体周围磁场的分布1、磁感线：在磁场中画出一些有方向的曲线，使曲线上各点的切线方向跟这点的磁场方向一致．2、条形磁铁和蹄形磁铁的磁场磁感线分布(如图所示)34、磁感线的特点(1)磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向．(2)磁感线的疏密定性地表示磁场的强弱，在磁感线较密的地方磁场较强；在磁感线较疏的地方磁场较弱．(3)磁感线是闭合曲线，没有起点和终点．在磁体外部，从N极指向S极；在磁体内部，由S极指向N极．(4)同一磁场的磁感线不中断、不相交、不相切．(5)磁感线是假想的曲线，客观上不存在．（三）对磁感应强度的理解1、磁感应强度是反映磁场性质的物理量，由磁场本身决定，是用比值法定义的．2二、练习1、下列说法中正确的是()A．电荷在某处不受电场力的作用，则该处电场强度为零B．一小段通电导线在某处不受磁场力作用，则该处磁感应强度一定为零C．表征电场中某点电场的强弱，是把一个检验电荷放在该点时受到的电场力与检验电荷本身电荷量的比值D．表征磁场中某点磁场的强弱，是把一小段通电导线放在该点时受到的磁场力与该小段导线长度和电流乘积的比值解析电场和磁场有一个明显的区别是：电场对放入其中的电荷有力的作用，磁场对通电导线有力的作用的条件是磁场方向不能和电流方向平行，因此A对，B错．同理根据电场强度的定义式E＝F/q可知C正确．而同样用比值定义法定义的磁感应强度则应有明确的说明，即B＝FIL中I和B的方向必须垂直，故D错．答案AC规律总结(1)电场强度的方向与电荷的受力方向相同或相反；而磁感应强度方向与电流元受安培力方向垂直，满足左手定则．(2)电荷在电场中一定会受到电场力的作用；如果电流方向与磁场方向平行，则电流在磁场中不受安培力的作用．2、关于磁感应强度B，下列说法中正确的是()A．根据磁感应强度定义式B＝FIL，磁场中某点的磁感应强度B与F成正比，与I成反比B．磁感应强度B是标量，没有方向C．磁感应强度B是矢量，方向与F的方向相反D．在确定的磁场中，同一点的磁感应强度B是确定的，不同点的磁感应强度B可能不同，磁感线密集的地方磁感应强度B大些，磁感线稀疏的地方磁感应强度B小些答案 D解析磁感应强度是磁场本身的性质，与放入磁场中的电流I或受力大小F无关，A错误；磁感应强度B是矢量，其方向与F总是垂直的，B、C错误；在确定的磁场中，同一点的磁感应强度B是确定的，由磁场本身决定，与其他外在的一切因素无关，用磁感线的疏密程度表示磁场的强弱，D正确．3、关于磁感应强度B，下列说法中正确的是()A．磁场中某点B的大小，跟放在该点的试探电流元的情况有关B．磁场中某点B的方向，跟放在该点的试探电流元所受磁场力方向一致C．在磁场中某点的试探电流元不受磁场力作用时，该点B值大小为零D．在磁场中磁感线越密集的地方，磁感应强度越大答案 D解析磁感应强度是磁场本身的属性，在磁场中某处的磁感应强度为一恒量，其大小可由B＝FIL计算，与试探电流元的F、I、L的情况无关，A错．磁感应强度的方向规定为小磁针N极受磁场力的方向，与放在该处的电流元受力方向垂直，B错．当试探电流元的方向与磁场方向平行时，电流元受磁场力虽为零，但磁感应强度却不为零，C错．磁感线的疏密是根据磁场的强弱画出的，磁感线越密集的地方，磁感应强度越大，磁感线越稀疏的地方，磁感应强度越小，故D正确．4、关于磁感线的性质和概念，下列说法中正确的是()A．磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向B．铁屑在磁场中的分布曲线就是磁感线C．磁感线总是从磁体的N极指向S极D．磁场中任意两条磁感线均不相交答案AD解析磁感线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向相同，A对；利用碎铁屑在磁场中被磁化的性质，可显示磁感线的形状，但它排成的曲线本身不是磁感线，磁感线是假想曲线，B错；磁感线在磁体外部由N极指向S极，但在内部却是由S极指向N极，即磁感线是闭合曲线，C错；假设两条磁感线可以相交，过交点作曲线的切线，将有两个不同的方向，而同一点的磁场方向只能有一个，故任意两条磁感线均不相交，D对．5、如图所示，甲、乙是直线电流的磁场，丙、丁是环形电流的磁场，戊、己是通电螺线管的磁场，试在各图中补画出电流方向或磁感线方向．答案6、下列各图中，用带箭头的细实线标出了通电直导线周围磁感线的分布情况，其中正确的是( )答案 D解析 通电直导线周围的磁感线是以导线上各点为圆心的同心圆，并且这些同心圆都在跟导线垂直的平面内，电流方向与磁感线方向间的关系可由安培定则判定：让伸直的大拇指指向导线中电流方向，弯曲四指的方向即为磁感线的环绕方向，所以只有D 正确． 7、(2011·课标全国理综·14)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．在下列四个图中，正确表示安培假设中环形电流方向的是( )答案 B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．8、电流计的主要结构如图所示，固定有指针的铝框处在由磁极与软铁芯构成的磁场中，并可绕轴转动．铝框上绕有线圈，线圈的两端与接 线柱相连．有同学对软铁芯内部的磁感线分布提出了如下的猜想，可 能正确的是( )答案 C解析 软铁芯被磁化后，左端为S 极，右端为N 极，而磁体内部的磁感线方向从S 极指向N 极，可见B 、D 错误．再根据磁感线不能相交，知A 错误，C 正确．9、如图所示，正方形线圈abcd 位于纸面内，边长为L ，匝数为N ，过 ab 中点和cd 中点的连线OO ′恰好位于垂直纸面向里的匀强磁场的右边界上，磁感应强度为B ，则穿过线圈的磁通量为 ( )A.BL 22B.NBL 22 C ．BL 2D ．NBL 2答案 A10、(2012·浙江杭州市高三检测)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 ．不能确定答案 B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11、(2012·全国·18)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解析 根据安培定则判断磁场方向，再结合矢量的合成知识求解．根据安培定则判断： 两直线电流在O 点产生的磁场方向均垂直于MN 向下，O 点的磁感应强度不为零，故A 选项错误；a 、b 两点的磁感应强度大小相等，方向相同，故B 选项错误；根据对称性，c 、d 两点处的磁感应强度大小相等，方向相同，故C 选项正确；a 、c 两点的磁感应强度方向相同，故D 选项错误． 答案 C方法点拨1．牢记判断电流的磁场的方法——安培定则，并能熟练应用，建立磁场的立体分布模型．2．在进行磁感应强度的叠加时，应注意是哪个电流产生的磁场，磁场方向如何．12、如图所示，一根通电直导线垂直放在磁感应强度为1 T的匀强磁场中，在以导线截面的中心为圆心、r为半径的圆周上有A、B、C、D四个点．已知A点的磁感应强度为0，则下列叙述正确的是()A．直导线中的电流方向垂直纸面向里B．B点的实际磁感应强度为 2 T，方向斜向右上方，与竖直方向的夹角为45°C．C点的实际磁感应强度也为0D．D点的实际磁感应强度与B点相同答案AB解析A点的实际磁感应强度为0，即直线电流在A处的磁感应强度与匀强磁场在该处的磁感应强度的矢量和为0，所以直线电流在A处的磁感应强度B＝1 T，方向向左，由安培定则可得直导线中的电流方向垂直纸面向里，由于圆周上各点到直导线的距离相同，所以直线电流在圆周上各处的磁感应强度大小均为1 T，但方向不同，在B处向上，在C 处向右，在D处向下，则B、C、D三处的实际磁感应强度分别为： 2 T，方向斜向右上方与竖直方向成45°夹角；2 T，方向向右； 2 T，方向斜向右下方与竖直方向成45°夹角，选项A、B正确．13、(2011·大纲全国·15)如图，两根相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流I1和I2，且I1>I2；a、b、c、d为导线某一横截面所在平面内的四点且a、b、c与两导线共面；b点在两导线之间，b、d的连线与导线所在平面垂直，磁感应强度可能为零的点是()A．a点B．b点C．c点D．d点答案 C解析由于I1>I2，且离导线越远产生的磁场越弱，在a点I1产生的磁场比I2产生的磁场要强，A错，同理，C对．I1与I2在b点产生的磁场方向相同，合成后不可能为零，B 错．d点两电流产生的磁场B1、B2不共线，合磁场不可能为0，D错．14、有两根长直导线a、b互相平行放置，如图所示为垂直于导线的截面图．在图中所示的平面内，O点为两根导线连线的中点，M、N为两根导线附近的两点，它们在两导线连线的中垂线上，且与O点的距离相等．若两导线中通有大小相等、方向相同的恒定电流I，则关于线段MN上各点的磁感应强度的说法中正确的是()A．M点和N点的磁感应强度大小相等，方向相同B．M点和N点的磁感应强度大小相等，方向相反C．在线段MN上各点的磁感应强度都不可能为零D ．在线段MN 上只有一点的磁感应强度为零 答案 BD解析 两根导线分别在M 点和N 点产生的磁感应强度大小相等，方向相反，所以M 点、N 点的磁感应强度大小相等，方向相反，选项B 正确；线段MN 中点O 的磁感应强度为零，选项D 正确．15、两个完全相同的通电圆环A 、B 的圆心O 重合、圆面相互垂直，通电电流相同，电流方向如图4所示，设每个圆环在其圆心O 处独立产生的磁 感应强度为B 0，则O 处的磁感应强度大小为 ( )A ．0B ．2B 0 C.2B 0D ．无法确定答案 C解析 由安培定则可知，A 在圆心处产生的场强垂直于纸面向里，B 在圆心处产生的场强竖直向下，两者垂直，所以合磁感应强度大小B ＝B 20＋B 20＝2B 0，C 选项正确．16、欧姆在探索导体的导电规律的时候，没有电流表，他利用小磁针的偏转检测电流，具体 的做法是：在地磁场的作用下，处于水平静止的小磁针上方，平行于小磁针水平放置一直导线，当该导线中通有电流的时候，小磁针就会发生偏转；当通过该导线的电流为I 时，发现小磁针偏转了30°，由于直导线在某点产生的磁场与通过直导线的电流成正比，当他发现小磁针偏转了60°时，通过该导线的电流为( )A ．3IB ．2I C.3ID ．I答案 A解析 如图所示，设地磁场的磁感应强度为B0，电流为I 的导线产生的磁场的磁感应强度为B 1，因为小磁针偏转了30°，则有tan 30°＝B 1B 0；设电流为I ′的直导线产生的磁场的磁感应强度为B 2，小磁针偏转了60°时，则有tan60°＝B 2B 0；联立解得B 2＝3B 1；由直导线在某点产生的磁场与通过直导线的电流成正比可得，I ′＝3I ，选项A 正确.。