题目
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φa、φb的大小关系为( )A.φa>φbB.φa<φbC.φa=φbD.无法比较
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φa、φb的大小关系为( )
A.
φa>φb
B.
φa<φb
C.
φa=φb
D.
无法比较
题目解答
答案
A
解析
步骤 1:理解磁通量的定义
磁通量是穿过一个面的磁通量的量度,其定义为磁感应强度B与垂直于磁场方向的面积S的乘积,即Φ = B·S·cosθ,其中θ是磁场方向与面积方向的夹角。在本题中,磁铁穿过圆心且与环面垂直,因此θ=0°,cosθ=1,磁通量简化为Φ = B·S。
步骤 2:分析磁感应强度B的分布
磁感应强度B在磁铁周围的空间分布是不均匀的,靠近磁铁的地方磁感应强度大,远离磁铁的地方磁感应强度小。由于两个圆环a和b是同心放置的,且磁铁穿过圆心,因此磁感应强度B在两个圆环上的分布是不同的,圆环a靠近磁铁,磁感应强度B较大,圆环b远离磁铁,磁感应强度B较小。
步骤 3:比较两个圆环的磁通量
由于两个圆环的面积相同,但磁感应强度B不同,因此磁通量Φ = B·S也不同。圆环a的磁感应强度B较大,因此磁通量Φa也较大;圆环b的磁感应强度B较小,因此磁通量Φb也较小。所以,穿过两个圆环的磁通量φa、φb的大小关系为φa>φb。
磁通量是穿过一个面的磁通量的量度,其定义为磁感应强度B与垂直于磁场方向的面积S的乘积,即Φ = B·S·cosθ,其中θ是磁场方向与面积方向的夹角。在本题中,磁铁穿过圆心且与环面垂直,因此θ=0°,cosθ=1,磁通量简化为Φ = B·S。
步骤 2:分析磁感应强度B的分布
磁感应强度B在磁铁周围的空间分布是不均匀的,靠近磁铁的地方磁感应强度大,远离磁铁的地方磁感应强度小。由于两个圆环a和b是同心放置的,且磁铁穿过圆心,因此磁感应强度B在两个圆环上的分布是不同的,圆环a靠近磁铁,磁感应强度B较大,圆环b远离磁铁,磁感应强度B较小。
步骤 3:比较两个圆环的磁通量
由于两个圆环的面积相同,但磁感应强度B不同,因此磁通量Φ = B·S也不同。圆环a的磁感应强度B较大,因此磁通量Φa也较大;圆环b的磁感应强度B较小,因此磁通量Φb也较小。所以,穿过两个圆环的磁通量φa、φb的大小关系为φa>φb。