11稳恒电流和稳恒磁场习题解答
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第十一章 稳恒电流和稳恒磁场一 选择题1. 边长为l 的正方形线圈中通有电流I ,此线圈在A 点(如图)产生的磁感应强度B 的大小为( )A. l I μπ420B. lIμπ20 C .lIμπ20 D. 0 解:设线圈四个端点为ABCD ,则AB 、AD 线段在A 点产生的磁感应强度为零,BC 、CD 在A 点产生的磁感应强度由)cos (cos π4210θθμ-=dIB ,可得 lIl IB BC π82)2πcos 4π(cosπ400μμ=-=,方向垂直纸面向里lI l I B CD π82)2πcos 4π(cos π400μμ=-=,方向垂直纸面向里合磁感应强度 lIB B B CD BC π420μ=+=所以选(A )2. 如图所示,有两根载有相同电流的无限长直导线,分别通过x 1=1、x 2=3的点,且平行于y 轴,则磁感应强度B 等于零的地方是:( )A. x =2的直线上B. 在x >2的区域C. 在x <1的区域D. 不在x 、y 平面上 解:本题选(A )3. 图中,六根无限长导线互相绝缘,通过电流均为I ,区域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ均为相等的正方形,哪一个区域指向纸内的磁通量最大?( )A. Ⅰ区域B. Ⅱ区域 C .Ⅲ区域D .Ⅳ区域E .最大不止一个解:本题选(B )选择题2图Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 选择题3图选择题1图4. 如图,在一圆形电流I 所在的平面内,选取一个同心圆形闭合回路L ,则由安培环路定理可知:( )A. ∮L B ·d l =0,且环路上任意一点B =0B. ∮L B ·d l =0,且环路上任意一点B ≠0C. ∮L B ·d l ≠0,且环路上任意一点B ≠0D. ∮L B ·d l ≠0,且环路上任意一点B =常量解:本题选(B )5. 无限长直圆柱体,半径为R ,沿轴向均匀流有电流,设圆柱体内(r <R )的磁感应强度为B i ,圆柱体外(r >R )的磁感应强度为B e ,则有:( )A. B t 、B e 均与r 成正比B. B i 、B e 均与r 成反比C. B i 与r 成反比,B e 与r 成正比D. B i 与r 成正比,B e 与r 成反比解:导体横截面上的电流密度2πR IJ =,以圆柱体轴线为圆心,半径为r的同心圆作为安培环路,当r <R ,20ππ2r J r B i ⋅=⋅μ,20π2R IrB i μ=r <R ,I r B e ⋅=⋅0π2μ, rIB e π20μ=所以选(D )6. 有三个质量相同的质点a 、b 、c ,带有等量的正电荷,它们从相同的高度自由下落,在下落过程中带电质点b 、c 分别进入如图所示的匀强电场与匀强磁场中,设它们落到同一水平面的动能分别为E a 、E b 、E c ,则( )A. E a <E b =E cB. E a =E b =E cC. E b >E a =E cD. E b >E c >E a解:由于洛伦兹力不做功,当它们落到同一水平面上时,对a 、c 只有重力做功, 则E a =E c ,在此过程中,对b 不仅有重力做功,电场力也要做正功,所以E b >E a =E c所以选(C )7. 图为四个带电粒子在O 点沿相同方向垂直于磁力线射入均匀磁场后的偏转轨迹的照片,磁场方向垂直纸面向外,四个粒子的质量相等,电量大小也相等,则其中动能最大的带负电的粒子的轨迹是:( )A. OaB. ObC. Oc D . Od解:根据B F ⨯=v q ,从图示位置出发,带负选择题7图c dba B O• B× × × × × × Ea bc 选择题6图 选择题4图电粒子要向下偏转,所以只有Oc 、Od 满足条件,又带电粒子偏转半径Bqm R v=,22k 22qB m E R =∴,质量相同、带电量也相等的粒子,动能大的偏转半径大,所以选Oc 轨迹所以选(C )8. 如图,一矩形样品,放在一均匀磁场中,当样品中的电流I 沿X 轴正向流过时,实验测得样品A 、A '两侧的电势差V A -V A '>0,设此样品的载流子带负电荷,则磁场方向为:( )A . 沿X 轴正方向B .沿X 轴负方向C .沿Z 轴正方向D .沿Z 轴负方向 解:本题选(C )9. 长直电流I 2与圆形电流I 1共面,并与其一直径相重合如图(但两者间绝缘),设长直电流不动,则圆形电流将:( )A. 绕I 2旋转B. 向左运动C. 向右运动D. 向上运动E. 不动 解:圆形电流左半圆和右半圆受到长直电流安培力的方向均向右,所以圆形电流将向右运动所以选(C )二 填空题1. 成直角的无限长直导线,流有电流I =10A ,在直角决定的平面内,距两段导线的距离都是a =20cm 处的磁感应强度B = 。
思 考 题11-1 在磁感应强度为B 的均匀磁场中作一半径为r 的半球面S ,S 边线所在平面的法线方向单位矢量e n 和B 的夹角为α,则通过半球面S的磁通量为(A)πr 2B ; (B)2πr 2B ;(C)-πr 2B sin α; (D)-πr 2B cos α。
答:(D )11-2 有一个圆形回路1及一个正方形回路2,圆直径和正方形的边长相等,两者中通有大小相等的电流,它们在各自中心产生的磁感应强度的大小之比B 1/B 2为(A)0.90; (B)1.00; (C)1.11; (D)1.22。
答:(C )11-3一个电流元i d l 位于直角坐标系原点,电流沿z 轴方向,空间点P (x ,y ,z )的磁感应强度沿x 轴的分量是(A)0; (B)()2/322204zy x πiydlμ++-;(C)()2/322204z y x πixdlμ++-; (C)()2220z y x iydlμ++-。
答:(B )11-4若要使半径为4×10-3m 的裸铜线表面的磁感应强度为7.0×10-5T ,则铜线中需要通过的电流为(μ0=4π×10-7T·m·A -1)(A)0.14A ; (B)1.4A ; (C)14A ; (D)2.8A 。
答:(B )11-5 如图,两根直导线ab 和cd 沿半径方向被接到一个截面处处相等的铁环上,稳恒电流I 从a 端流入而从d 端流出,则磁感应强度B 沿图中闭合路径L 的积分⎰⋅LlB d 等于(A)μ0I ; (B)μ0I /3; (C)μ0I /4; (D)2μ0I/3。
答:(D )11-6 如图,流出纸面的电流为2I ,流进纸面的电流为I ,则下述各式中哪一个是正确的?e n思考题11-1L思考题11-5(A)IL 2d 1=⋅⎰l H ;(B)IL =⋅⎰2d l H ;(C)IL -=⋅⎰3d l H ;(DIL -=⋅⎰4d l H 。
一、利用毕奥—萨法尔定律计算磁感应强度毕奥—萨法尔定律:304r rl Id B d⨯=πμ1.有限长载流直导线的磁场)cos (cos 4210ααπμ-=a I B ,无限长载流直导线a IB πμ20=半无限长载流直导线a IB πμ40=,直导线延长线上0=B2. 圆环电流的磁场232220)(2x R IR B +=μ,圆环中心R I B 20μ=,圆弧中心πθμ220∙=R I B电荷转动形成的电流:πωωπ22q q T q I === 【 】基础训练1、载流的圆形线圈(半径a 1 )与正方形线圈(边长a 通有相同电流I .如图若两个线圈的中心O 1 、O 2处的磁感强度大小相同,则半径a 1与边长a 2之比a 1∶a 2为 (A) 1∶1 (B) π2∶1 (C) π2∶4 (D) π2∶8【 】基础训练3、有一无限长通电流的扁平铜片,宽度为a ,厚度不计,电流I 在铜片上均匀分布,在铜片外与铜片共面,离铜片右边缘为b 处的P 点的磁感强度B的大小为(A))(20b a I+πμ. (B)b b a aI +πln20μ.(C) b b a b I +πln 20μ. (D) )2(0b a I+πμ. 解法:【 】自测提高2、通有电流I 的无限长直导线有如图三种形状,则P ,Q ,O 各点磁感强度的大小B P ,B Q ,B O 间的关系为 (A) B P > B Q > B O . (B) B Q > B P > B O . B Q > B O > B P . (D) B O > B Q > B P . 解法:根据直线电流的磁场公式和圆弧电流产生磁场公式可得【 】自测提高7、边长为a 的正方形的四个角上固定有四个电荷均为q 的点电荷.此正方形以角速度ω 绕AC 轴旋转时,在中心O 点产生的磁感强度大小为B 1;此正方形同样以角速度ω 绕过O 点垂直于正方形平面的轴旋转时,在O 点产生的磁感应强度的大小为B 2,则B 1与B 2间的关系为 (A) B 1 = B 2. (B) B 1 = 2B 2. (C) B 1 = 21B 2. (D) B 1 = B 2 /4. 解法:设正方形边长为a ω 相同,所以每个点电荷随着正方形旋转时形成的等效电流相同, 为当正方形绕AC 轴旋转时,一个点电荷在O 旋转产生电流,在O 点产生的总磁感小为O 点产生的磁感应强度的大小为基础训练12、一长直载流导线,沿空间直角坐标Oy 轴放置,电流沿y 正向.在原点O 处取一电流元l Id ,则该电流元在(a ,0,0)点处的磁感强度的大小为 ,方向为 。
第七章稳恒电流1、在磁感强度为B的均匀磁场中作一半径为r 的半球面S ,S 边线所在平面的法线方向单位矢量n 与B的夹角为 ,则通过半球面S 的磁通量(取弯面向外为正)为 (A) r 2B . . (B) 2r 2B . (C) -r 2B sin . (D) -r 2B cos .2、磁场由沿空心长圆筒形导体的均匀分布的电流产生,圆筒半径为R ,x 坐标轴垂直圆筒轴线,原点在中心轴线上.图(A)~(E)哪一条曲线表示B -x 的关系[ ]3、如图,两根直导线ab 和cd 沿半径方向被接到一个截面处处相等的铁环上,稳恒电流I 从a 端流入而从d 端流出,则磁感强度B沿图中闭合路径L 的积分 LlB d 等于(A) I 0 . (B) I 031. (C) 4/0I . (D) 3/20I .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.5、在一根通有电流I 的长直导线旁,与之共面地放着一个长、宽各为a 和b 的矩形线框,线框的长边与载流长直导线平行,且二者相距为b ,如图所示.在此情形中,线框内的磁通量 =______________.n B SOB x O R (A) BxO R (B)Bx O R (D) Bx O R (C)BxO R (E)x电流 圆筒II ab c d120°I 1I 2b baI6、如图所示,在真空中有一半圆形闭合线圈,半径为a ,流过稳恒电流I ,则圆心O 处的电流元l I d 所受的安培力Fd 的大小为____,方向________.7、有一根质量为m ,长为l 的直导线,放在磁感强度为 B的均匀磁场中B 的方向在水平面内,导线中电流方向如图所示,当导线所受磁力与重力平衡时,导线中电流I =___________________.8、如图所示,一无限长载流平板宽度为a ,线电流密度(即沿x 方向单位长度上的电流)为,求与平板共面且距平板一边为b的任意点P 的磁感强度.9、一根同轴线由半径为R 1的长导线和套在它外面的内半径为R 2、外半径为R 3的同轴导体圆筒组成.中间充满磁导率为的各向同性均匀非铁磁绝缘材料,如图.传导电流I 沿导线向上流去,由圆筒向下流回,在它们的截面上电流都是均匀分布的.求同轴线内外的磁感强度大小B 的分布.答案:一 选择题1、D2、A3、D4、B5、2ln 20Ia6、a l I 4/d 20 垂直电流元背向半圆弧(即向左)7、)/(lB mgIlI dIBI8、解:利用无限长载流直导线的公式求解. (1) 取离P 点为x 宽度为d x 的无限长载流细条,它的电流x i d d(2) 这载流长条在P 点产生的磁感应强度x i B 2d d 0 xx2d 0 方向垂直纸面向里.(3) 所有载流长条在P 点产生的磁感强度的方向都相同,所以载流平板在P 点产生的磁感强度B B dba bxdx x20b b a x ln 20 方向垂直纸面向里.9、解:由安培环路定理: i I l Hd 0< r <R 1区域: 212/2R Ir rH 212R Ir H, 2102R Ir BR 1< r <R 2区域: I rH 2r I H 2, rIB 2R 2< r <R 3区域: )()(22223222R R R r I I rH )1(22223222R R R r r IH )1(2222322200R R R r r IH B r >R 3区域: H = 0,B = 0x d x PO x。
衡水学院理工科专业《大学物理B 》稳恒磁场习题解答 【1 】一.填空题(每空1分)1.电流密度矢量的界说式为:dIj n dS ⊥=,单位是:安培每平方米(A/m2). 2.真空中有一载有稳恒电流I 的细线圈,则经由过程包抄该线圈的关闭曲面S 的磁通量=0 .若经由过程S 面上某面元d S 的元磁通为d,而线圈中的电流增长为2I 时,经由过程统一面元的元磁通为d ',则d ∶d '=1:2 .3.一曲折的载流导线在统一平面内,外形如图1(O 点是半径为R1和R2的两个半圆弧的配合圆心,电流自无限远来到无限远去),则O 点磁感强度的大小是2020100444R IR IR IB πμμμ-+=.4.一磁场的磁感强度为k c j b i a B++= (SI),则经由过程一半径为R,启齿向z 轴正偏向的半球壳概况的磁通量的大小为πR2cWb. 5.如图2所示通有电流I 的两根长直导线旁绕有三种环路;在每种情形下,等于: 对环路a :d B ⋅⎰=____μ0I__;对环路b :d B ⋅⎰=___0____; 对环路c :d B ⋅⎰=__2μ0I__.6.两个带电粒子,以雷同的速度垂直磁感线飞入匀强磁场,它们的质量之比是1∶4,电荷之比是1∶2,它们所受的磁场力之比是___1∶2__,活动轨迹半径之比是_____1∶2_____. 二.单项选择题(每小题2分)( B )1.平均磁场的磁感强度B 垂直于半径为r 的圆面.今以该圆周为边线,作一半球面S,则经由过程S 面的磁通量的大小为( C )2.有一个圆形回路1及一个正方形回路2,圆直径和正方形的边长相等,二者中通有大小相等的电流,它们在各自中间产生的磁感强度的大小之比B1 / B2为(D )3.如图3所示,电流从a 点分两路经由过程对称的圆环形分路,会合于b 点.若ca.bd 都沿环的径向,则在环形分路的环心处的磁感强度A. 偏向垂直环形分路地点平面且指向纸内B. 偏向垂直环形分路地点平面且指向纸外C .偏向在环形分路地点平面内,且指向aD .为零( D )4.在真空中有一根半径为R 的半圆形细导线流过的电流为I,则圆心处的磁感强度为 A.R 140πμ B. R120πμ C .0D .R 140μ ( C )5.如图4,边长为a 的正方形的四个角上固定有四个电荷均为q 的点电荷.此正方形以角速度绕AC 轴扭转时,在中间O 点产生的磁感强度大小为B1;此正方形同样以角速度绕过O 点垂直于正方形平面的轴扭转时,在O 点产生的磁感强度的大小为B2,则B1与B2间的关系为A. B1= B2B. B1= 2B2C .B1=21B2D .B1= B2 /4O IR 1 R 2图1b⊗ ⊙ cI I c a图2c I db a图3A CqqqqO图4(B )6.有一半径为R 的单匝圆线圈,通以电流I,若将该导线弯成匝数N = 2的平面圆线圈,导线长度不变,并通以同样的电流,则线圈中间的磁感强度和线圈的磁矩分离是本来的 (A) 4倍和1/8. (B) 4倍和1/2. (C) 2倍和1/4.(D) 2倍和1/2. 三.断定题(每小题1分,请在括号里打上√或×)( × )1.电源的电动势是将负电荷从电源的负极经由过程电源内部移到电源正极时,非静电力作的功. ( √ )2.磁通量m SB dS φ=⋅⎰的单位为韦伯.( × )3.电流产生的磁场和磁铁产生的磁场性质是有区此外. ( × )4.电动势用正.负来暗示偏向,它是矢量.( √ )5.磁场是一种特别形态的物资,具有能量.动量和电磁质量等物资的根本属性. ( × )6.知足0m SB dS φ=⋅=⎰的面积上的磁感应强度都为零.四.简答题(每小题5分)1.在统一磁感应线上,各点B 的数值是否都相等?为何不把感化于活动电荷的磁力偏向界说为磁感应强度B的偏向?答:在统一磁感应线上,各点B 数值一般不相等.(2分)因为磁场感化于活动电荷的磁力偏向不但与磁感应强度B 的偏向有关,并且与电荷速度偏向有关,即磁力偏向其实不是独一由磁场决议的,所以不把磁力偏向界说为B 的偏向.(3分)2.写出法拉第电磁感应定律的数学表达式,解释该表达式的物理意义. 答:法拉第电磁感应定律的数学表达式r lS BE dl dS t∂⋅=-⋅∂⎰⎰(2分) 物理意义:(1)感生电场是由变更的磁场激发的;(1分)(2)感生电场r E 与Bt∂∂组成左手螺旋关系;(1分)(3)右侧的积分面积S 为左侧积分路径L 包抄的面积.(1分)五.盘算题(每题10分,写出公式.代入数值.盘算成果.)1.如图5所示,AB.CD 为长直导线,BC 为圆心在O 点的一段圆弧形导线,其半径为R.若通以电流I,求O 点的磁感应强度. 解:如图所示,O 点磁场由AB .C B.CD 三部分电流产生.个中AB 产生01=B(1分)CD 产生RIB 1202μ=,(2分)偏向垂直向里(1分)CD 段产生)231(2)60sin 90(sin 24003-πμ=-πμ=︒︒R I R I B ,(2分)偏向⊥向里(1分)∴)6231(203210ππμ+-=++=R I B B B B ,(2分)偏向⊥向里.(1分) 2.如图6所示.半径为R 的平均带电圆盘,面电荷密度为σ.当盘以角速度ω绕个中间轴OO '扭转时,求盘心O 点的B 值.解法一:当带电盘绕O 轴迁移转变时,电荷在活动,因而产生磁场.可将圆盘算作很多齐心圆环的组合,而每一个带电圆环迁移转变时相当图5于一圆电流.以O 为圆心,r 为半径,宽为dr 的圆环,此环上电量rdr ds dq πσσ2⋅==(2分)此环迁移转变时,其等效电流rdr dq dI ωσπω=⋅=2(3分) 此电流在环心O 处产生的磁感应强度大小2200drrdIdB ωσμμ==(2分)其偏向沿轴线,是以全部圆盘在盘心O 处产生的磁感应强度大小是R dr dBB Rωσμωσμ0002121==⎰⎰(3分) 解法二:依据活动电荷的磁场公式304r rv q B ⨯=πμ,(2分)求解,在圆盘上取一半径为r,宽为dr 的圆环,电量rdr dq πσ2=,ωr v =(2分)dr rdr r r dq r dB 22440020σωμπσπωμπωμ=⋅==(3分)偏向垂直于盘面向上,同样RqRdr dB B Rπωμωσμσωμ2220000====⎰⎰(3分) 3.图7所示,在一长直载流导线旁有一长为L 导线ab,其上载电流分离为I1和I2,a 端到直导线距离为d 求当导线ab 与长直导线垂直,求ab 受力.解:取如图8所示坐标系直导线在距其为x 处,产生的磁场xI B πμ210=(2分) 其偏向垂直低面向里,电流之I2dx 受安培力大小为dx xI I Bdx I df πμ22102==(3分) df 偏向垂直向上,且各电流之受力偏向雷同,(2分)故,ab 受力为012012ln22d L LdI I I I d Lf df dx x dμμππ++===⎰⎰(3分) 4.一长直导线通有电流120A I =,旁边放一导线ab,个中通有电流210A I =,且两者共面,如图8所示.求导线ab 所受感化力对O 点的力矩.解:如图9所示,在ab 上取r d ,它受力ab F ⊥d 向上,(2分)大小为rI rI F πμ2d d 102=(2分) F d 对O 点力矩F r M⨯=d (2分)图6I 1I2dL图7Md 偏向垂直纸面向外,大小为r I I F r M d 2d d 210πμ==(2分) ⎰⎰-⨯===ba bar II M M 6210106.3d 2d πμm N ⋅(2分)5.两平行长直导线相距d=40cm,每根导线载有I1=I2=20A 如图10所示.求: ⑴两导线地点平面内与该两导线等距的一点A 处的磁感应强度; ⑵经由过程图中斜线所示面积的磁通量.(r1=r3=10cm,l=25cm)解: (1)图中的A 点的磁场122222O O A I I B d d μμππ=+⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭()512124010O O OI I I I T d d dμμμπππ-=+=+=⨯(4分) (2)在正方形中距中间x 处,取一窄条ds ldx =,则经由过程ds 的磁通量m d B ldx φ=()1222O O I I ldxx d z μμππ⎛⎫=+ ⎪ ⎪-⎝⎭ 122O l I I dx x d x μπ⎛⎫=+ ⎪-⎝⎭(3分)31122d r O m m r l I I d dx x d x μφφπ-⎛⎫==+ ⎪-⎝⎭⎰⎰311213ln ln 2O l d r d r I I r r μπ⎛⎫--=+ ⎪⎝⎭ ()121ln 2O l d n I I r μπ⎛⎫-=+ ⎪⎝⎭6111ln 2.210O l d r I wb r μπ--==⨯(3分) 6.已知磁感应强度B=2.0Wb ·m -2的平均磁场, 偏向沿X 轴正偏向,如图11所示,试求:(1) 经由过程abcd 面的磁通量; (2) 经由过程图中befc 面的磁通量; (3)经由过程图中aefd 面的磁通量. 解:(1)经由过程abcd 面的磁通量mabcd abcd B S φ= 2.00.40.3=⨯⨯ 0.24wb =(4分)(2)经由过程ebfc 面的磁通量,因为B 线擦过此面 故0mbdfc φ=(3分)(3)经由过程aefd 面的磁通量图110.24 maefd mabcd wbφφ==(3分)。
1第十一章 稳恒电流和稳恒磁场一 选择题1. 如图所示,有两根载有相同电流的无限长直导线,分别通过x 1=1、x 2=3的点,且平行于y 轴,则磁感应强度B 等于零的地方是 ( )A. x =2的直线上B. 在x >2的区域C. 在x <1的区域D. 不在x 、y 平面上 解:本题选(A )2. 图中六根无限长导线互相绝缘,通过电流均为I ,区域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ均为相等的正方形,哪一个区域指向纸内的磁通量最大 ( )A. Ⅰ区域B. Ⅱ区域C .Ⅲ区域D .Ⅳ区域解:本题选(B )3. 如图,在一圆形电流I 所在的平面内,选取一个同心圆形闭合回路L ,则由安培环路定理可知 ( )A. ∮L B ·d l =0,且环路上任意一点B =0B. ∮L B ·d l =0,且环路上任意一点B ≠0C. ∮L B ·d l ≠0,且环路上任意一点B ≠0D. ∮L B ·d l ≠0,且环路上任意一点B =常量解:本题选(B )4. 无限长直圆柱体,半径为R ,沿轴向均匀流有电流,设圆柱体内(r <R )的磁感应强度为B i ,圆柱体外(r >R )的磁感应强度为B e ,则有 ( )A. B t 、B e 均与r 成正比B. B i 、B e 均与r 成反比C. B i 与r 成反比,B e 与r 成正比D. B i 与r 成正比,B e 与r 成反比解:导体横截面上的电流密度2πRIJ =,以圆柱体轴线为圆心,半径为r 的同心圆作为安培环路,当r <R ,20ππ2r J r B i ⋅=⋅μ,20π2R IrB i μ=r <R ,I r B e ⋅=⋅0π2μ, rIB e π20μ=选择题1图Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 选择题2图选择题3图2 所以选(D )5. 有三个质量相同的质点a 、b 、c ,带有等量的正电荷,它们从相同的高度自由下落,在下落过程中带电质点b 、c 分别进入如图所示的匀强电场与匀强磁场中,设它们落到同一水平面的动能分别为E a 、E b 、E c ,则 ( )A. E a <E b =E cB. E a =E b =E cC. E b >E a =E cD. E b >E c >E a解:由于洛伦兹力不做功,当它们落到同一水平面上时,对a 、c 只有重力做功, 则E a =E c ,在此过程中,对b 不仅有重力做功,电场力也要做正功,所以E b >E a =E c所以选(C ) 6. 图为四个带电粒子在O 点沿相同方向垂直于磁力线射入均匀磁场后的偏转轨迹,磁场方向垂直纸面向外,四个粒子的质量相等,电量大小也相等,则其中动能最大的带负电的粒子的轨迹是 ( )A. OaB. ObC. Oc D . Od解:根据B F ⨯=v q ,从图示位置出发,带负电粒子要向下偏转,所以只有Oc 、Od 满足条件,又带电粒子偏转半径Bq m R v=,22k 22qB m E R =∴,质量相同、带电量也相等的粒子,动能大的偏转半径大,所以选Oc 轨迹所以选(C )7. 如图,一矩形样品放在一均匀磁场中,当样品中的电流I 沿X 轴正向流过时,实验测得样品A 、A '两侧的电势差V A -V A '>0,设此样品的载流子带负电荷,则磁场方向为 ( )A . 沿X 轴正方向B .沿X 轴负方向C .沿Z 轴正方向D .沿Z 轴负方向 解:本题选(C )8. 长直电流I 1与圆形电流I 2共面,并与其一直径相重合如图(但两者间绝缘),设长直电流不动,则圆形电流将 ( )选择题6图 c dba BO • B× × × × × × Ea bc 选择题5图 选择题7图3A. 绕I 1旋转B. 向左运动C. 向右运动D. 向上运动解:圆形电流左半圆和右半圆受到长直电流安培力的方向均向右,所以圆形电流将向右运动所以选(C ) 二 填空题1. 两段不同金属导体电阻率之比为ρ1 : ρ2=1:2,横截面积之比为S 1 : S 2=1:4,将它们串联在一起后两端加上电压U ,则各段导体内电流之比I 1 : I 2 = ,电流密度之比J 1 : J 2 = 。
第^一章稳恒电流和稳恒磁场的点,且平行于y 轴,则磁感应强度 B 等于零的 地方是:( ) A. x=2的直线上B. 在x>2的区域C. 在x<1的区域D. 不在x 、y 平面上 解:本题选(A )3•图中,六根无限长导线互相绝缘,通过电流均为 区域I 、n 、川、w 均为相等的正方形,哪一个区域指向 纸内的磁通量最大?( )A . I 区域B . n 区域C .m 区域D .W 区域E .最大不止一个 解:本题选(B )选择题1.边长为I 的正方形线圈中通有电流 I ,此线圈在A 点(如图)产生的磁感 应强度B 的大小为( )A.B.叩2nD. 0 解:设线圈四个端点为 ABCD ,则AB 、AD 线段在A 点产生的磁感应强度为零, BC 、CD 在A 点产生的磁感应 强度由 D C 选择题1图 .I. | B 0(cos* -cos 匕),可得 B BC 4 n d 垂直纸面向里(cos cos —) 4 2,方向 B CD4nol (cos — - cos n4 2 合磁感应强度 B- B BC ' B CD 2 ol,方向垂直纸面向里8n -2%l)= ;4 n所以选(A ) 2.如图所示, 有两根载有相同电流的无限长直导线,分别通过 X 1=1、 X 2=3iLI1 23y选择题2图选择题3图所以选(D )6.有三个质量相同的质点a 、b 、c ,带有等量的正电荷,它们从相同的高度自由下落,在下落过程中 带电质点b 、c 分别进入如图所示的匀强电场与匀强磁 场中,设它们落到同一水平面的动能分别为E a 、E b 、E c 」( )A. E a < E b = E cB. E a = E b =E cC. E >E = ED. E > E >ECD㊉ab cX X■X XX XE B解:由于洛伦兹力不做功,当它们落到同一水平面上时,对a 、c 只有重力做功, 则E a =E c ,在此过程中,对 b 不仅有重力做功,电场力也要做正功,所以 Eb >E a = E c所以选(C )7. 图为四个带电粒子在 0点沿相同方向垂直于磁力线射入均匀磁场后的偏 转轨迹的照片,磁场方向垂直纸面向外,四个粒子的质量相等,电量大小也相等, 则其中动能最大的带负电的粒子的轨迹是: ( )A. OaB. ObC. OcD. Od解:根据F =qv B ,从图示位置出发,带负4. 如图,在一圆形电流 I 所在的平面内,选取一个同心圆形闭合回路5.无限长直圆柱体,半径为 R ,沿轴向均匀流有电流,设圆柱体内(r<R ) 的磁感应强度为 B i ,圆柱体外(r>R )的磁感应强度为 B e ,则有:()A. B t 、B e 均与r 成正比B. B i 、B e 均与r 成反比C. B i 与r 成反比,B e 与r 成正比D. B i 与r 成正比,B e 与r 成反比解:导体横截面上的电流密度 J =—1,以圆柱体轴线为圆心,半径为 r n R 2的同心圆作为安培环路,当r<R , B j ・2n r=% J n r 2, B j =上哄2 T R 2L ,则由安培环路定理可知:( )A. / L B •d 1-0,且环路上任意 亠占 八、、 B-0B. 莎L B •d l -0,且环路上任意 亠占 八、、 B M 0 C. 莎L B •d I M 0,且环路上任意- 占 八、、 B M 0 D. / L B •d I M 0,且环路上任意- 占 八、、B-常量解: 本题选(B )r<R , B e 2 n = Jo I ,B e一2肝选择题6图O选择题7图二填空题1.成直角的无限长直导线,流有电流 I=10A ,在直角决定的平面内,距两段导线的距离都是 a=20cm 处的磁感应强度 B= ________ 。
( Jo =4n x lO^N/A 2)解:两根导线在a 点产生的磁感应强度大小相等,方向相同B i 弋=也3$ -co §2)=加(返 +1)」S»O I4 n 4 n r 2 8 n(、2 2) % I C-2 2) 10 J 105B =2B 11.7 10 T电粒子要向下偏转,所以只有oc 、od 满足条件,又带电粒子偏转半径R = B ^ ,R 2二垄鑒,质量相同、带电量也相等的粒子,动能大的偏转半径大,所以选B q Oc 轨迹所以选(C )8.如图,一矩形样品,放在一均匀磁场中,当样品中的电流I 沿X 轴正向流过时,实验测得样品 A 、A 两侧的电势差V A _V A >0,设此样品的载流子带负电荷,则 磁场方向为:()A .沿X 轴正方向B .沿X 轴负方向C .沿Z 轴正方向D .沿Z 轴负方向 解:本题选(C ) 缘),设长直电流不动,则圆形电流将:()A. 绕I 2旋转B. 向左运动C. 向右运动D. 向上运动E. 不动解: 圆形电流左半圆和右半圆受到长直电流安培力的 方向均向右,所以圆形电流将向右运动所以选(C )0.2选择题8图9.长直电流12与圆形电流I i 共面,并与其一直径相重合如图(但两者间绝I选择题9图2图中,将一根无限长载流导线在一平面内弯成如图所示的形状,并通以 电流I ,则圆心0点的磁感应强度 B 的值为 。
解:圆心处的磁感应强度是由半圆弧产 生的,根据毕奥一萨伐尔定律% Id l rUh3磁感应强度为 B =a i +b j +c k (T),则通过一半径为 R ,开口向Z 正方向的半 球壳表面的磁通量的大小为 ______________ W b 。
解:在Z 方向上的磁感应强度 B Z = c ,则在半球壳表面上的磁通量2① m = B Z S= n R c ^Vb4.同轴电缆,其尺寸如图所示,它的内外两导体 中的电流均为I ,且在横截面上均匀分布, 但二者电流 的流向正相反,则:(1 )在处磁感应强度大小 为 ______ 。
(2)在r>R 3处磁感应强度大小为 ____________________ 。
解:内筒的电流密度j = "2 ,由安培环路定理T R1B 2 n r =j 冗r 2当r>R s 时,内外电流强度之和为零,所以B 2 =05.将半径为 R 的无限长导体薄壁管(厚度忽略)沿 轴向抽去一宽度为 h ( h<<R )的无限长狭缝后,再沿轴向 均匀地流有电流,其面电流密度为i(如图),则管轴线上磁 感应强度的大小是 ________ 。
解:轴线上磁感应强度可看成是完整的无限长圆筒电 流和狭缝处与圆筒电流密度相等但方向相反的无限长线 电流产生的磁场的合成。
计算结果为 卫。
2TTR6.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a b 所受磁场作用力的大小为 ______________ ,方 向 ________ 。
解:ab 弧所受的安培力可等效为 ab 线段所受当r<R 时,B 1%j 冗r _ %Ir 2 n r 2 n R 2O填空题2图填空题4图填空题6图x x x* x : b x x V4545°O填充题5图a xxx到的安培力,由图示,贝U a b 线段I =・.2R .F ab =BI I =$2BIR ,方向沿y 轴正方向。
7. 磁感应强度 B=0.02T 的均匀磁场中,有一半径为 10cm 圆线圈,线圈磁 矩与磁力线同向平行,回路中通有l=1A 的电流,若圆线圈绕某个直径旋转 180°,使其磁矩与磁力线反向平行,设线圈转动过程中电流I 保持不变,则外力的功W= ________ 。
解:线圈磁通量 ①二BS=0.02 n (0.1)2=6.28x10^Wb ,外力做的功 W=-1.:①二-I (-①-①)=21 ①二 1.26 10‘J8. 边长分别为a 、b 的N 匝矩形平面线圈中流过电流 I ,将线圈置于均匀外磁场B 中,当线圈平面的正法向与外磁场方向间的夹角为 1200时,此线圈所受的磁力矩的大小为 _________ 。
解:磁力矩 M = mXB = NISBsin1200=j3NablB / 2 9.面积相等的载流圆线圈与载流正方形线圈的磁矩之比为 中心处产生的磁感应强度为 B °,那么正方形线圈(边长为的均匀外磁场中所受最大的磁力矩为解:设载流圆线圈与载流正方形线圈的磁矩分别为 m 1、三计算题1.在真空中,电流由长直导线1沿底边ac 方向经a 点流入一电阻均匀分布 的正三角形线框,再由 b 点沿平行底边ac 方向从三角形框流出,经长直导线2返回电源(如图)。
已知直导线的电流强度 I ,三角形框的每一边长为 I ,求三角形中心O 处的磁感应强度 B 。
2:1,圆线圈在其 在磁感应强度为Bm 2,则旦,, m 2 1又因为它们的面积相等,所以b?,圆线圈在其中心处产生的磁感应强度B o必,圆线圈的半径r 2r可得I^2aBo,又由% . nI21=a 2,且 S r = S 2 ,= m 2B=l 2S 2B= aB°-un3B o Ba2n r 2, S解:令B i 、B 2、B acb 和B ab 分别代表长直长导 边及ab 边在 0点产生的磁感应强度。
则 B =B i + B 2+ B acb +B ab由毕奥一萨伐尔定律,有_.0 I -■ B i- (cosO 「cos ), Oe = . 31 /64 n Oe 6...B r = £°L(2寸3 _3)方向垂直纸面向外4冗l'B 2 :对O 点导线2为半无限长直载流导线01 n •• 3 “ 01B 2 =—= (cos cos n - , Ob=:.3l/3 方向垂直纸面向里4 jOb 2 4 n由于电阻均匀分布, 又ab 与acb 并联,有I ab ・ab = I acb (ac cb^ 2I acb ab ,即1ab = 21acb代入毕奥一萨伐尔定律有B ab =亠』[COS % - COS (— n)],方向垂直纸面向里4n Oe 6 6 B ac 二B cb 二% 1览[cos n - cos(- n)],方向垂直纸面向外4jOe 6 6有 Bab ' Ba c b= °…B =B iB 2 ' B ab ' Bacb - B1B2即 B=B 2—B j= 3卩-1(1 —2+厶)=上必—1)方向垂直纸面向里4 n 4 n1、2和三角形框的 ac 、cb计算题1图2.在半径为R 的木球上绕有细导线,每圈彼此平行紧密相靠,并以单层覆 盖住半个球面,共有 N 匝。