一. 选择题
[ B ]1. 一个动量为p 的电子,沿图示方向入射并能穿过一个
宽度为D 、磁感强度为B (方向垂直纸面向外)的均匀磁场区域,则该电子出射方向和入射方向间的夹角为 (A) p eBD 1
cos
. (B) p eBD 1sin .
(C) ep BD 1
sin
. (D) ep BD 1cos .
[ D ]2. A 、B 两个电子都垂直于磁场方向射入一均匀磁场而作圆周运动.A 电子的速率是B 电子速率的两倍.设R A ,R B 分别为A 电子与B 电子的轨道半径;T A ,T B 分别为它们各自的周期.则 (A) R A ∶R B =2,T A ∶T B =2. (B) R A ∶R B 2
1
,T A ∶T B =1. (C) R A ∶R B =1,T A ∶T B 1
. (D) R A ∶R B =2,T A ∶T B =1.
[ C ]3. 三条无限长直导线等距地并排安放,导线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别载有
1 A ,
2 A ,
3 A 同方向的电流.由于磁相互作用的结果,导线Ⅰ,Ⅱ,
Ⅲ单位长度上分别受力F 1、F 2和F 3,如图所示.则F 1与F 2的比值是: (A) 7/16. (B) 5/8. (C) 7/8. (D) 5/4. 提示:
[ B ]4.如图,在一固定的载流大平板附近有一载流小线框能自由转动或平动.线框平面与大平板垂直.大平板的电流与线框中电流方向如图所示,则通电线框的运动情况对着从大平板看是: (A) 靠近大平板. (B) 顺时针转动. (C) 逆时针转动. (D) 离开大平板向外运动.
提示:,B p M m
F 1F 2F 31 A 2 A 3 A ⅠⅡⅢ
I 1
I 2
[ D ]5. 两个同心圆线圈,大圆半径为R ,通有电流I 1;小圆半径为r ,通有电流I 2,方向如图.若r << R (大线圈在小线圈处产生的磁场近似为均匀磁场),当它们处在同一平面内时小线圈所受磁力矩的大小为 (A)
R
r I I 22
210 . (B)
R
r I I 22
210 .
(C)
r
R I I 22
210 . (D) 0.
提示:
,2R
I B 12
21
0122
B p M r I p m m
方向垂直纸面朝内,,方向垂直纸面朝内,
二. 填空题
1. 如图所示,一半径为R ,通有电流为I 的圆形回路,位于Oxy
平面内,圆心为O .一带正电荷为q 的粒子,以速度v
沿z 轴向上运动,当带正电荷的粒子恰好通过O 点时,作用于圆形回路上的力
为___0____,作用在带电粒子上的力为____0___.
提示:
,回路受力也为零。根据作用力与反作用力带电粒子受力,0 B v q F
2. 有半导体通以电流I ,放在均匀磁场B 中,其上下表面积累电荷如图所示.试判断它们各是什么类型的半导体?
提示:力的方向判断。根据载流子所受洛伦兹
3. 磁场中某点处的磁感强度为)SI (20.040.0j i B
,一电子以速度
j i 6
6100.11050.0 v (SI)通过该点,则作用于该电子上的磁场力F 为
__)(10814
N k __.(基本电荷e =×1019C)
提示:)(10814N k B v e F
4. 如图,一个均匀磁场B 只存在于垂直于图面的P 平面右侧,B
的方
向垂直于图面向里.一质量为m 、电荷为q 的粒子以速度v 射入磁场.v
在图面内与界面P 成某一角度.那么粒子在从磁场中射出前是做半径为___
qB
mv
___的圆周运动.如果q > 0时,粒子在磁场中的路径与边界围成的平面区域的面积
O r R I 1 I 2
z q O
x v
I
I
B B 是__n____型,
是__p____型
P v
B
为S ,那么q < 0时,其路径与边界围成的平面区域的面积是___S qB mv
2
____.
5. 如图,一根载流导线被弯成半径为R 的1/4圆弧,放在磁感强度为B 的均匀磁场中,则载流导线ab 所受磁场的作用力的大小为____RIB 2__,方向___沿y 轴正向(设 电流从a 流向b )____。
x
y
a b
O
I
45° 45° B
提示:
。)流向轴正向(设电流从方向为沿其大小b a y ,22
2
2,
RIB RIB B L I F F b a b a
6.电子质量m ,电荷e ,以速度v 飞入磁感强度为B 的匀强磁场中,v
与B
的夹角为,电子作螺旋运动,螺旋线的螺距h =__)/(cos 2eB mv _,半径R =__)/(sin eB mv ___.
提示:eB
mv R T v h
,// 三. 计算题
1. 如图所示线框,铜线横截面积S =
2.0 mm 2
,其中OA 和DO '两段保持水平不动,ABCD 段是边长为a 的正方形的三边,它可绕OO '轴无摩擦转动.整个导线放在匀强磁场B 中,B
的
方向竖直向上.已知铜的密度 = ×103
kg/m 3
,当铜线中的电流I =10 A 时,导线处于平衡状态,AB 段和CD 段与竖直方向的
夹角 =15°.求磁感强度B
的大小.
解:线圈的电流如图所示,才能保持平衡。此时,对oo ’
的合力矩为零。 重力矩: sin sin 2
sin 2mga a
mg a mg
M mg , 其中m 为一条边的质量:as m
磁力矩: cos Fa M 磁,其中IBa F
O
B
A
D
C
O '
B
平衡时:磁M M mg 得:)(103.92B 3T I
gstg
2.一半径为 4.0 cm 的圆环放在磁场中,磁场的方向对环而言是对称发散的,如图所示.圆环所在处的磁感强度的大小为 T ,磁场的方向与环面法向成60°角.求当圆环中通有电流I =15.8 A 时,圆环所受磁力的大小和方向.
解:将电流元Idl 处的B
分解为平行线圈平面的B 1和垂直平面的
B 2两分量:020
160cos ,
60sin B B B B
(1)电流元受B 1的作用力:,60sin 90sin 0
11dl IB IdlB dF 方向平行圆环轴线。 因为线圈上每一电流元受力方向相同,所以合力为:
。
方向指向线圈平面中心),(34.0260sin 60
sin 0
20
11N R IB dl IB dF F R (2)电流元受B 2的作用力:方向垂直环面向上。,60cos 90sin 0
22dl IB IdlB dF
由于对称性,
022F d F
(3)所以,圆环所受合力:方向垂直环面向上。),(34.01N F F
3. 在一回旋加速器中的氘核,当它刚从盒中射出时,其运动半径是R=32.0cm ,加在D
盒上的交变电压的频率是=10MHz 。试求:(1)磁感应强度的大小;(2)氘核射出时的能量和
速率(已知氘核质量m=×10-27
kg)
解:(1))(3.110
6.1101035.322,2119
7
27T q m B m
qB
T
(2))(107.62
1),/(1001.222132
7J mv E s m R T
R
v
4.在氢原子中,电子沿着某一圆轨道绕核运动.求等效圆电流的磁矩m p
与电子轨道
运动的动量矩L 大小之比,并指出m p
和L 方向间的关系.(电子电荷为e ,电子质量为m )
解:
m e L
p mvR
v m R L evR
R v
R e S T e S I p m m 2,
222
B
⊙
60°
的方向相反。
的方向与成右手螺旋关系,的方向与电子绕行方向L p L m
5.一通有电流I 1 (方向如图)的长直导线,旁边有一个与它共面通有电流I 2 (方向如图)
每边长为a 的正方形线圈,线圈的一对边和长直导线平行,线圈的中心与长直导线间的距离为
a 23(如图),
在维持它们的电流不变和保证共面的条件下,将它们的距离从a 2
3变为a 25
,求磁场对正方形线圈所做的功. 解:
34ln
222
3
ln 2-22
ln 2-2B ),
(2101032102102101101122
a I I A a I r dr
a I a I r dr a I adr
r
I
S d I A a
a
m a
a
m m m m
选做题
1. 两个电子以相同的速度v
平行同向飞行,求两个电子相距r 时,其间相互作用的洛仑兹力的大小f B 和库仑力的大小f e 之比。
解:洛伦兹力2
2
202022214,
4,
r v e f r ev
B evB B v e f B B
库仑力2
2
041
r e f e
200v f f e
B
2.如图所示,两根相互绝缘的无限直导线1和2绞接于O 点,两导线间夹角为Q ,通有相同的电流I ,试求单位长度导线所受磁力对O 点的力矩。
解:如图,在导线1上距离o 点l 处取电流元l Id
,
导线2在该处产生的磁场:Q
l I
r I B sin 22002 ,方向垂直纸面朝外;
a
a
a
2
3I 1
I 2
方向如图。
其大小所受安培力为:,sin 2,202Q
l dl I IdlB dF B l Id F d l Id 方向垂直纸面朝内。
其大小为点的力矩为:对,sin 2,o 20Q
dl I l dF dM F d l M d F d 因为导线1上每一电流元所受力矩方向相同,所以单位长度导线所所受合力矩为:
1
2
0,sin 2L L
Q
I dM M 方向垂直纸面朝内。
潍坊科技学院教案 课程名称:大学物理(一)授课人:郑海燕
19 电流电流密度 电流就是带电粒子(载流子)的定向运动。 正电荷的运动方向规定为电流的方向。电流还可以分为传导电流和运流电流两种类型。传导电流是指在导线中的电流,其载流子在导体上的每个局部区域都是正负抵消的,是电中性的;而运流电流是指裸露的电荷运动,由于电荷是裸露的,它周围有电场存在。 描述电流的物理量主要有两个:电流强度和电流密度。电流强度描述在一个截面上电流的强弱。电流强度定义为单位时间内通过导体中某一截面的电量。如果在dt时间内通过导体某一横截面S的电量 为dq,则通过该截面的电流强度为 国际单位制中,电流强度单位是安培(A)。1A=1C/s。电流强度是标量,电流强度没有严格方向含义。 电流密度矢量j 电流密度j的方向和大小定义如下:在导体中任意一点,j的方向为该点电流的流向,j的大小等于通过该点垂直于电流方向的单位面积的电流强度(即单位时间内通过单位垂面的电量)。 如下图(a)所示,设想在导体中某点垂直于电流方向取一面积元dS,其法向n取作该点电流的方向。 如果通过该面积元的电流为dI,按定义,该点处电流密度为 在导体中各点的j可以有不同的量值和方向,这就构成了一个矢量场,叫做电流场。象电场分布可以用电场线形象描绘一样,电流场也可用电流线形象描绘。所谓电流线是这样一些曲线,其上任意一点的切线方向就是该点j的方向,通过任一垂直截面的电流线的数目与该点j的大小成正比。 电流密度能精确描述电流场中每一点的电流的大小和方向,其描述能力优于电流强度。通常所说的电流分布实际上是指电流密度j的分布,而电流强弱和方向在严格意义上应指电流密度的大小和方向。 如下图所示(b),一个面积元dS的法线方向与电流方向成角,由于通过dS的电流dI与通过面积 元的电流相等,所以应有 (a) (b) 电流密度的定义 若将面积元dS用矢量dS=dS?n表示,其方向取法线方向,则上式可写成
第二章《恒定电流》单元测试题 一、选择题 1.关于电源电动势大小的说法,正确的是() A.同一种电池,体积越大,电动势也越大 B.电动势的大小表示电源把其他形式的能转化为电能的本领的大小 C.电路断开时,电源的非静电力做功为0,电动势并不为0 D.电路中电流越大,电源的非静电力做功越多,电动势也越大 2.铅蓄电池的电动势为2 V,这表示() A.蓄电池两极间的电压为2 V B.蓄电池能在1 s 内将2 J 的化学能转变成电能 C.电路中每通过1 C 电量,电源把2 J 的化学能转化为电能D.电 路中通过相同的电荷量时,蓄电池比1 节干电池非静电力做的功多 3.在1 min 内通过阻值为5 Ω的导体横截面的电量为240 C,那么加在该导体两端的电压是() A.20 V B.48 V C.120 V D.1 200 V 4.横截面积为S 的铜导线,流过的电流为I,设单位体积的导体中有n 个自由电子,电子的电量为q,此时电子的定向移动的平均速度设为v,在时间Δt 内,通过导线横截面的自由电子数为() A.n v SΔt B.n vΔt C.D. 5.图1 所示是两个不同电阻的I-U 图象,则图象①②表示 的电阻及两电阻串联或并联后的I-U 图象所在区域分别是( ) A.①表示大电阻值的图象,并联后在区域III 图 1 B.①表示小电阻值的图象,并联后在区域Ⅱ C.②表示大电阻值的图象,并联后在区域Ⅱ D.②表示大电阻值的图象,串联后在区域III
6.如图2 所示,定值电阻R=20 Ω,电动机线圈的电阻R0=10 Ω,当开关S 断开时,电流表的示数是0.5 A。当开关S 闭合后,电动机转动起来,电路两端的电压不变,电流表的示数I 和电路消耗的电功率P 应是() A.I=1.5 A B.I<1.5 A C.P=15 W D.P<15 W 7.如图3 所示,用半偏法测量一只电流表的内阻,下 列各组主要操作步骤及排列次序正确的是() A.闭合S1,调节R1使电流表满偏,再闭合S2,调节 R2使电流表半偏,读出R2的阻值 B.闭合S1,调节R1使电流表满偏,再闭合S2,调节图3 R1使电流表半偏,读出R2的阻值 C.闭合S1、S2,调节R1使电流表满偏,再调节R2使电流表半偏,读出R2的阻值 D.闭合S1、S2,调节R2使电流表满偏,再调节R1使电流表半偏,读出R2的阻值 8.如图4 所示,两个定值电阻R1、R2串联后接在电压U 稳定于12V 的直流电源上,有人把一个内阻不是远大于R1、R2的电压表接在R1两端,电 压表的示数为8 V。如果他把电压表改接在R2两端,则电压 表的示数将() A. 小于4 V B.等于4 V C.大于4 V,小于8 V D.等于或大于8 V 9.电源电动势为E,内阻为r,向可变电阻R 供电。关于路端电压,下列说法中正确的是() A.因为电源电动势不变,所以路端电压也不变 B.因为U=IR,所以当R 增大时,路端电压也增大 C.因为U=IR,所以当I 增大时,路端电压也增大 D.因为U=E-Ir,所以当I 增大时,路端电压减小 10.如图5-a 所示是一个欧姆表的示意图,其正、负插孔内分别插有红、黑表笔,则虚线内的电路图应是图5-b 中的图() 图5-a 图5-b
《恒定电流》章末综合检测 一、选择题。共12小题,共48分。下列各小题中,有的有一个选项正确,有的有多个选项正确,全部选对的得4分,选对但选不全的得2分, 选错或不选的得0分。 1、R 1和R 2分别标有“2Ω、1.0A”和“4Ω、0.5A”,将它们串联后接入电路中,如图所示,则此电路中允许消耗的最大功率为( ) A. 6.0 W B. 5.0 W C. 3.0 W D. 1.5 W 2、在图所示的电路中,电源电动势为E 、内电阻为r ,C 为电容器,R 0为定值电阻,R 为滑动变阻器。开关闭合后,灯泡L 能正常发光。当滑动变阻器的滑片向右移动时,下列 判断正确的是 ( ) A .灯泡L 将变暗 B .灯泡L 将变亮 3、分别测量两个电池的路端电压和电流,得到如图所示的a 、b 两条U -I 图线,比较两图线,可得出结论( ) B .a 电池的电动势较大、内阻较大 C .b 电池的电动势较大、内阻较小 D .b 电池的电动势较小、内阻较大 4、在研究微型电动机的性能时,可采用图所示的实验电路。当调节滑动变阻器R ,使电动机停止转动时,电流表和电压表的示数分别为0.5 A 和1.0 V ;重新调节R ,使电动机恢复正常运转时,电流表和电压表的示数分别为2.0A 和15.0V 。则有关这台电动机正常运转时的说法正确的是( ) A .电动机的输出功率为8 w B .电动机的输出功率为30 W C .电动机的内电阻为2 Ω D .电动机的内电阻为7.5 Ω 5、关于闭合电路的性质,下列说法不正确的是( ) A.外电路断路时,路端电压最高 B.外电路短路时,电源的功率最大 C.外电路电阻变大时,电源的输出功率变大 D.不管外电路电阻怎样变化,其电源的内、外电压之和保持不变 6、如图所示,甲、乙两电路中电源完全相同,电阻R 1>R 2,在两电路中分别通过相同的电荷量q 的过程中,下列判断正确的是( ) A.电源内部产生电热较多的是乙电路 B.B.R 1上产生的电热比R 2上产生的电热多 C.电源做功较多的是甲电路 D.甲、乙两电路中电源做功相等 7、如图甲所示,在滑动变阻器的滑动触头P 从 一端滑到另一端 的过程中,两块理想电压表的示数随电流表示数的变化情况如图乙所示,则滑动变阻器的最大阻值和定值电阻R 0的值分别为( ) A.3Ω,12Ω B.15Ω,3Ω C.12Ω,3Ω D.4Ω,15Ω 7题图 8题图 9题图 8、如图所示,一电压表和可变电阻器R 串联后接在一个电压恒定的电源两端,如果可变电阻的阻值减小到原来的 4 1 ,电压表的示数将由U 变为2U ,则( ) A .流过R 的电流将增大到原来的2倍 B .R 两端的电压将减来原来的 2 1 C .R 上消耗的功率将变为原来的2 1 D .当R 阻值变为零时,电压表示数将增大到3U 9、如图所示电路的三根导线中有一根是断的。电源、电阻器R 1、R 2及另外两根导线都是好的。为了查出断导线,某学生想先用万用表的红表笔连接在电源的正极a,再将黑表笔分别连接在电阻器R 1的b 端和R 2的c 端,并观察万用表指针的示数。在下列选挡中,符合操作规程的是:( ) A .直流10V 挡 B .直流0.5A 挡 C .直流2.5V 挡 D .欧姆挡 10 、在电源电压不变的情况下,为使正常工作的电热器在单位时间内产生的热量增加一倍,下列