电磁学期末考试试题
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电磁学期末试题电磁学期末试卷学院物电专业物理年级学号姓名一、判断题(下列各小题,你认为正确的,请在题后的括号内打“√”,错的打“×”。
每小题1.5分,共15分)。
1、电量的单位是从库伦定律中确立的;()2、库伦定律描述的是两个静止点电荷之间的作用;()3、静电场的叠加原理是通过逻辑推导出来的;()4、带正电的物体电势一定是正的;()5、静电平衡时,任何带电体内部的电场都是零;()6、导体处于静电平衡时,导体表面为等势面,整个导体是等势体;()7、完全的均匀电极化是不可能发生的;()8、总电量为零的带电体在其外部不会激发电场;()9、由线圈自感系数的定义IΨL =式有,通过线圈的电流强度I 越大,线圈的自感L 越小; ()10、静止电荷不产生任何磁场。
()二、填空题(每题2分,共20分)1、一磁场的磁感强度为 k c j b i a B ++= 则通过一半径为R ,开口向z 轴正方向的半球壳表面的磁通量的大小为。
2、一质量为m ,电荷为q 的粒子,以v 速度垂直进入均匀的稳恒磁场B 中,电荷将作半径为的圆周运动。
3、M 、N 为静电场中邻近两点,场强由M 指向N ,则M 点的电位于N 点的电位,负检验电荷在M 点的电位能于在N 点的电位能。
4、右图所示,在电荷为q 的点电荷的静电场中,将一电荷为 q 0 的试验电荷从a 点经任意路径移动到b 点,电场力所做的功A 为。
5、一个均匀带电(带电线密度为)长度为L 的细杆,取无穷远电势为零,则沿细杆长度方向相距为a的P 点处电势为。
6、真空中,半径为R 1和R 2的两个导体球,相距很远,则两球的两容之比C 1/C 2= .当用细长导线将两球相连后,电容C= 。
7、电流由长直导线1 沿切向经a 点流入一由电阻均匀的导线构成的圆环,再由b 点沿切线流出,经长直导线2 返回电源(如图).已知直导线上的电流强度为I ,圆环的半径为R ,且a 、b 和圆心O 在同一直线上,则O 点的磁感强度的大小为。
电磁学领域考试题及答案一、单项选择题(每题2分,共20分)1. 电场强度的定义式是()。
A. E = F/qB. E = FqC. E = qFD. E = F/Q答案:A2. 电场中某点的电势为零,该点的电场强度一定为零。
()A. 正确B. 错误答案:B3. 电容器的电容与两极板间的距离成反比,与极板的正对面积成正比。
()A. 正确B. 错误答案:A4. 两个点电荷之间的静电力与它们电量的乘积成正比,与它们距离的平方成反比。
()A. 正确B. 错误答案:A5. 电流的磁效应最早由奥斯特发现。
()A. 正确B. 错误6. 根据安培环路定理,磁场强度B沿闭合回路的线积分等于该回路所包围的总电流。
()A. 正确B. 错误答案:A7. 法拉第电磁感应定律表明,感应电动势与磁通量的变化率成正比。
()A. 正确B. 错误答案:A8. 电感线圈的自感系数与线圈的匝数成正比,与线圈的几何形状和介质有关。
()A. 正确答案:A9. 根据楞次定律,当磁通量增加时,感应电流的方向总是阻碍磁通量的增加。
()A. 正确B. 错误答案:A10. 麦克斯韦方程组描述了电场和磁场的产生、传播和相互作用。
()A. 正确B. 错误答案:A二、填空题(每题2分,共20分)11. 电场强度的单位是________,符号为V/m。
答案:伏特每米12. 电容器的单位是________,符号为F。
答案:法拉13. 电感的单位是________,符号为H。
答案:亨利14. 磁场强度的单位是________,符号为T。
答案:特斯拉15. 电流的单位是________,符号为A。
答案:安培16. 电荷的单位是________,符号为C。
答案:库仑17. 电势的单位是________,符号为V。
答案:伏特18. 电势差的单位是________,符号为V。
答案:伏特19. 磁通量的单位是________,符号为Wb。
答案:韦伯20. 磁感应强度的单位是________,符号为A/m。
电磁场期末考试题及答案一、选择题(每题2分,共20分)1. 电磁波在真空中传播的速度是多少?A. 299,792,458 m/sB. 3.00 x 10^8 m/sC. 2.99 x 10^8 m/sD. 1.00 x 10^8 m/s答案:B2. 麦克斯韦方程组中描述磁场变化产生电场的方程是?A. 高斯定律B. 法拉第电磁感应定律C. 安培定律D. 麦克斯韦位移电流定律答案:B3. 以下哪个量是标量?A. 电场强度B. 磁场强度C. 电势D. 电流密度答案:C4. 电磁波的频率与波长的关系是?A. 频率与波长成正比B. 频率与波长成反比C. 频率与波长无关D. 频率与波长成正比,但与波速无关答案:B5. 根据洛伦兹力公式,一个带电粒子在磁场中运动时受到的力的方向是?A. 与速度方向垂直B. 与磁场方向垂直C. 与速度和磁场方向的合成方向垂直D. 与速度和磁场方向的合成方向平行答案:C6. 电磁波的偏振是指什么?A. 电磁波的传播方向B. 电场振动的方向C. 磁场振动的方向D. 电磁波的频率答案:B7. 电磁波在介质中的传播速度与真空中相比会如何变化?A. 变快B. 变慢C. 不变D. 无法确定答案:B8. 电磁波的反射定律是什么?A. 入射角等于反射角B. 入射角等于折射角C. 入射波长等于反射波长D. 反射波长等于折射波长答案:A9. 电磁波的折射定律是什么?A. 入射角等于折射角B. 入射角等于反射角C. 入射波长等于折射波长D. 入射角与折射角的正弦值之比等于介质的折射率答案:D10. 电磁波的干涉现象说明什么?A. 电磁波是横波B. 电磁波是纵波C. 电磁波是标量波D. 电磁波是粒子答案:A二、填空题(每题2分,共20分)1. 电磁波的波速在真空中是______ m/s。
答案:3.00 x 10^82. 根据麦克斯韦方程组,变化的磁场会产生______。
答案:电场3. 电磁波的波长与频率的关系是______。
电磁场期末考试题及答案一、选择题(每题2分,共20分)1. 电磁波在真空中的传播速度是()。
A. 3×10^8 m/sB. 2×10^8 m/sC. 1×10^8 m/sD. 4×10^8 m/s答案:A2. 电场强度的定义式为E=()。
A. F/qB. F/QC. Q/FD. F/C答案:A3. 磁场强度的定义式为B=()。
A. F/IB. F/iC. F/qD. F/Q答案:B4. 根据麦克斯韦方程组,变化的磁场会产生()。
A. 电场B. 磁场C. 电势D. 电势差答案:A5. 电磁波的波长、频率和波速之间的关系是()。
B. λ = f/cC. λ = c*fD. λ = f^2/c答案:A6. 两个点电荷之间的静电力与它们之间的距离的平方成()。
A. 正比B. 反比C. 无关D. 一次方答案:B7. 根据洛伦兹力公式,带电粒子在磁场中运动时,受到的力与磁场强度的关系是()。
A. 正比C. 无关D. 一次方答案:A8. 电容器的电容与两极板之间的距离成()。
A. 正比B. 反比C. 无关D. 一次方答案:B9. 根据楞次定律,当线圈中的磁通量增加时,感应电流产生的磁场方向是()。
A. 增加磁通量B. 减少磁通量D. 增加或减少磁通量答案:B10. 根据法拉第电磁感应定律,感应电动势的大小与磁通量变化率的关系是()。
A. 正比B. 反比C. 无关D. 一次方答案:A二、填空题(每题2分,共20分)1. 电场中某点的电势为V,将单位正电荷从该点移到无穷远处,电场力做的功为________。
2. 两个点电荷q1和q2之间的静电力常数为k,它们之间的距离为r,则它们之间的静电力大小为________。
答案:k*q1*q2/r^23. 磁场中某点的磁感应强度为B,将单位电流元i放置在该点,电流元与磁场方向垂直时,受到的磁力大小为________。
答案:B*i4. 根据麦克斯韦方程组,变化的电场会产生________。
大学电磁学考试题及答案一、选择题(每题2分,共20分)1. 电磁波在真空中的传播速度是多少?A. 3×10^8 m/sB. 3×10^5 m/sC. 3×10^6 m/sD. 3×10^9 m/s答案:A2. 法拉第电磁感应定律描述的是哪种现象?A. 电荷守恒定律B. 电荷的产生和消失C. 磁场变化产生电场D. 电场变化产生磁场答案:C3. 根据洛伦兹力公式,当一个带电粒子垂直于磁场运动时,其受到的力的方向是?A. 与磁场方向相同B. 与磁场方向相反C. 与带电粒子速度方向相同D. 与带电粒子速度方向垂直答案:D4. 麦克斯韦方程组中描述电荷分布与电场关系的是?A. 高斯定律B. 法拉第电磁感应定律C. 安培环路定理D. 洛伦兹力公式答案:A5. 一个闭合电路中的感应电动势与什么因素有关?A. 磁通量的变化率B. 磁通量的大小C. 电路的电阻D. 电流的大小答案:A6. 根据电磁波的性质,以下哪种波长与频率的关系是正确的?A. 波长与频率成正比B. 波长与频率成反比C. 波长与频率无关D. 波长与频率成正比,但与速度无关答案:B7. 在电磁学中,磁感应强度的单位是什么?A. 库仑B. 特斯拉C. 安培D. 伏特答案:B8. 电磁波的传播不需要介质,这是因为电磁波具有哪种特性?A. 粒子性B. 波动性C. 传播性D. 能量性答案:B9. 根据电磁学理论,以下哪种情况下磁场强度最大?A. 导线电流较小B. 导线电流较大C. 导线电流为零D. 导线电流变化答案:B10. 电磁波的频率与波长的关系是什么?A. 频率越高,波长越长B. 频率越高,波长越短C. 频率与波长无关D. 频率与波长成正比答案:B二、填空题(每题2分,共20分)1. 电磁波的传播速度在真空中是______。
答案:3×10^8 m/s2. 根据法拉第电磁感应定律,当磁通量发生变化时,会在______产生感应电动势。
大学电磁学测试题及答案一、选择题(每题2分,共20分)1. 电磁波在真空中的传播速度是多少?A. 300,000 km/sB. 299,792 km/sC. 299,792 km/s(光速)D. 299,792 km/s(电磁波速度)答案:C2. 法拉第电磁感应定律描述了什么现象?A. 磁场对电流的作用B. 电流对磁场的作用C. 变化的磁场产生电场D. 变化的电场产生磁场答案:C3. 根据麦克斯韦方程组,以下哪项不是电磁场的基本方程?A. 高斯定律B. 高斯磁定律C. 法拉第电磁感应定律D. 欧姆定律答案:D4. 电容器的电容与哪些因素有关?A. 电容器的面积B. 电容器的间距C. 电介质材料D. 所有以上因素答案:D5. 以下哪种介质不能增强电场?A. 电介质B. 导体C. 真空D. 磁介质答案:B6. 洛伦兹力定律描述了什么?A. 磁场对运动电荷的作用B. 电场对静止电荷的作用C. 重力对物体的作用D. 摩擦力对物体的作用答案:A7. 电磁波的频率和波长之间有什么关系?A. 频率与波长成正比B. 频率与波长成反比C. 频率与波长无关D. 频率与波长成正比(错误选项)答案:B8. 根据楞次定律,当线圈中的磁通量增加时,感应电流的方向如何?A. 与磁通量增加的方向相同B. 与磁通量增加的方向相反C. 与磁通量增加的方向垂直D. 与磁通量增加的方向无关答案:B9. 什么是自感?A. 电路中由于电流变化而产生的电磁感应B. 电路中由于电压变化而产生的电流C. 电路中由于电阻变化而产生的电压D. 电路中由于电感变化而产生的电流答案:A10. 以下哪种材料不是超导体?A. 汞B. 铅C. 铜D. 铝答案:C二、填空题(每空1分,共10分)1. 电场强度的国际单位是_______。
答案:伏特/米2. 电容器储存电荷的能力称为_______。
答案:电容3. 磁场强度的国际单位是_______。
答案:特斯拉4. 麦克斯韦方程组包括_______个基本方程。
电磁学期末考试一、选择题。
1. 设源电荷与试探电荷分别为、,则定义式对、的要求为:[ C ]Q q qFE=Q q (A)二者必须是点电荷。
(B)为任意电荷,必须为正电荷。
Q q (C)为任意电荷,是点电荷,且可正可负。
Q q (D)为任意电荷,必须是单位正点电荷。
Q q 2. 一均匀带电球面,电荷面密度为,球面内电场强度处处为零,球面上面元的一σdS 个带电量为的电荷元,在球面内各点产生的电场强度:[ C ]dS σ(A)处处为零。
(B)不一定都为零。
(C)处处不为零。
(D)无法判定3. 当一个带电体达到静电平衡时:[ D ](A)表面上电荷密度较大处电势较高。
(B)表面曲率较大处电势较高。
(C)导体内部的电势比导体表面的电势高。
(D)导体内任一点与其表面上任一点的电势差等于零。
4. 在相距为2R 的点电荷+q 与-q 的电场中,把点电荷+Q 从O 点沿OCD 移到D 点(如图),则电场力所做的功和+Q 电位能的增量分别为:[ A ](A),。
R qQ06πεR qQ06πε-(B),。
RqQ04πεR qQ 04πε-(C),。
(D),。
RqQ04πε-RqQ 04πεRqQ 06πε-RqQ 06πε5. 相距为的两个电子,在重力可忽略的情况下由静止开始运动到相距为,从相距到1r 2r 1r 相距期间,两电子系统的下列哪一个量是不变的:[ C ]2r(A)动能总和; (B)电势能总和;(C)动量总和; (D)电相互作用力6. 均匀磁场的磁感应强度垂直于半径为的圆面。
今以该圆周为边线,作一半球面,Br s 则通过面的磁通量的大小为: [ B ]s (A)。
(B)。
B r 22πB r 2π(C)。
(D)无法确定的量。
07. 对位移电流,有下述四种说法,请指出哪一种说法正确:[ A ](A)位移电流是由变化电场产生的。
(B)位移电流是由线性变化磁场产生的。
(C)位移电流的热效应服从焦耳—楞次定律。
大学物理II-I 期末电磁学考试A 卷(02年6月29日)信息学院 系 学号 姓名______________ 成绩_____________一、填空题:(40分)1. (4分)如图平行板电容器(极板面积S)中,和εr2的均匀电介质,,每种介质各占一半体积,试求其电容2. (4分)载流长直导线弯成如右图所示的形状,求出表达式)3. (4分)一块半导体的样品中通有电流I ,置于均匀的磁场 B如图所示,已知U a >U b ,则此材料中载流子是电荷 (回答正或负)。
4. (4分)如图所示,半径为R 的圆柱形区域内有一均匀磁场,但它随时间变化率dB/dt =k >0,求静止的电子在圆内(OA =r )处受的力的大小为__________________________________;在图中标出或说明力的方向 。
5. (4分)让一块条形磁铁顺着一根很长的竖直铜管下落,若忽略空气阻力,磁铁将作何种运动?6. (4分)载有电流I 的无限长螺线管,单位长度的匝数为n ,其间充满相对磁导率为μr >1的均匀磁介质,求管内的H = ;B = ; M = ; j’= 。
(标出方向)7. (6分)麦克斯韦电磁场方程的积分形式是____________________________________ ___,_____________________,________ ______,________________________________________。
8. (10分)如图,三块金属板A 、B 、C ,面积都是S ,A 和B 相距d 1,A 和C 距d 2,B 和C 两板接地,如果使其中A 板带电量Q ,忽略边缘效应。
试求: (1)各导体板上的总电量及电荷面密度。
(2)导体板间的电势差。
二、计算题 (60 分)1、 (15 分)如图所示,R 1=R 2=R 3=2Ω,ε2=2伏特,L -3-3法拉,稳态时通过R 2的电流为零。
四、(简答题):(每小题5分,共10分)1、 写出真空中的麦克斯韦方程组,并简要说明各式的物理意义2、试简述狭义相对论的两个基本原理的内容。
六、(计算题):(每小题5分,共20分3、设有两根互相平行的尺,在各自静止的参考系中的长度均为0l ,它们以相同速率v 相对于某一参考系运动,但运动方向相反,且平行于尺子,求站在一根尺上测量另一根尺的长《电磁学与电动力学》期末考试试题参考答案四、(简答题):(每小题5分,共10分)1、答:B E t∂∇⨯=-∂,说明变化的磁场产生电场(1分); D H J t∂∇⨯=+∂,说明传导电流与位移电流均可产生磁场(1分); D ρ∇•=,电场为有源场,电场线起于正电荷,止于负电荷(1分);0B ∇•=,磁场为无源场或说磁荷不存在,磁感应线是闭合曲线;(1分);0D E ε= ,0B H μ= (1分)2、答(1)相对性原理:所有惯性参考系都是等价的,物理规律对于所有惯性参考系都可以表为相同形式;(2.5分)(2)光速不变原理(或坐标变换线性和间隔不变),即真空中的光速对任何惯性参考系沿任一方向恒为c ,并与光源的运动无关。
(2.5分)六、(计算题):(每小题5分,共20分)3、解:设地面为S 系,固定在车厢上的惯性系为S '系。
设小球由后壁(事件1)运动到前壁(事件2)在S '系中的空时坐标为()11,x t ''、()22,x t '',它们之间的关系为: 2102100,/x x l t t l u ''''-=-= (1分) 设小球由后壁(事件1)运动到前壁(事件2)在S 系中的空时坐标为()11,x t 、()22,x t ,小球由后壁运动到前壁的时间是21t t t ∆=-。
(1分)洛仑兹变换:2,x y y z z vx t t ⎧''===⎪⎪'⎨'+⎪=⎪⎩(2分)因此:00220021201l vl v x t l vu t t t u c γ'∆+'∆+⎛⎫∆=-===+ ⎪⎝⎭。
电磁学考试题库及答案详解一、单项选择题1. 真空中两个点电荷之间的相互作用力遵循()。
A. 牛顿第三定律B. 库仑定律C. 高斯定律D. 欧姆定律答案:B解析:库仑定律描述了真空中两个点电荷之间的相互作用力,其公式为F=k*q1*q2/r^2,其中F是力,k是库仑常数,q1和q2是两个电荷的量值,r是它们之间的距离。
2. 电场强度的方向是()。
A. 从正电荷指向负电荷B. 从负电荷指向正电荷C. 垂直于电荷分布D. 与电荷分布无关解析:电场强度的方向是从正电荷指向负电荷,这是电场的基本性质之一。
3. 电势能与电势的关系是()。
A. 电势能等于电势的负值B. 电势能等于电势的正值C. 电势能等于电势的两倍D. 电势能与电势无关答案:A解析:电势能U与电势V的关系是U=-qV,其中q是电荷量,V是电势。
4. 电容器的电容C与板间距离d和板面积A的关系是()。
A. C与d成正比B. C与d成反比C. C与A成正比D. C与A和d都成反比解析:电容器的电容C与板间距离d成反比,与板面积A成正比,公式为C=εA/d,其中ε是介电常数。
5. 磁场对运动电荷的作用力遵循()。
A. 洛伦兹力定律B. 库仑定律C. 高斯定律D. 欧姆定律答案:A解析:磁场对运动电荷的作用力遵循洛伦兹力定律,其公式为F=qvBsinθ,其中F是力,q是电荷量,v是电荷的速度,B是磁场强度,θ是速度与磁场的夹角。
二、多项选择题1. 以下哪些是电磁波的特性?()A. 传播不需要介质B. 具有波粒二象性C. 传播速度等于光速D. 只能在真空中传播答案:ABC解析:电磁波的传播不需要介质,具有波粒二象性,传播速度等于光速,但它们也可以在其他介质中传播,只是速度会因为介质的折射率而改变。
2. 以下哪些是电场线的特点?()A. 电场线从正电荷出发,终止于负电荷B. 电场线不相交C. 电场线是闭合的D. 电场线的疏密表示电场强度的大小答案:ABD解析:电场线从正电荷出发,终止于负电荷,不相交,且电场线的疏密表示电场强度的大小。
电磁学期末考试
一、选择题。
1. 设源电荷与试探电荷分别为Q 、q ,则定义式q F E
=对Q 、q 的要求为:[ C ]
(A)二者必须是点电荷。
(B)Q 为任意电荷,q 必须为正电荷。
(C)Q 为任意电荷,q 是点电荷,且可正可负。
(D)Q 为任意电荷,q 必须是单位正点电荷。
2. 一均匀带电球面,电荷面密度为σ,球面内电场强度处处为零,球面上面元dS 的一个带电量为dS σ的电荷元,在球面内各点产生的电场强度:[ C ] (A)处处为零。
(B)不一定都为零。
(C)处处不为零。
(D)无法判定
3. 当一个带电体达到静电平衡时:[ D ]
(A)表面上电荷密度较大处电势较高。
(B)表面曲率较大处电势较高。
(C)导体内部的电势比导体表面的电势高。
(D)导体内任一点与其表面上任一点的电势差等于零。
4. 在相距为2R 的点电荷+q 与-q 的电场中,把点电荷+Q 从O 点沿OCD 移到D 点(如图),则电场力所做的功和+Q 电位能的增量分别为:[ A ] (A)R
qQ
06πε,R qQ 06πε-。
(B)R
qQ
04πε,R qQ 04πε-。
(C)R qQ 04πε-,R qQ
04πε。
(D)R qQ
06πε-,R qQ
06πε。
5. 相距为1r 的两个电子,在重力可忽略的情况下由静止开始运动到相距为2r ,从相距1r 到相距2r 期间,两电子系统的下列哪一个量是不变的:[ C ]
(A)动能总和; (B)电势能总和;
(C)动量总和; (D)电相互作用力
6. 均匀磁场的磁感应强度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 ,
则通过s 面的磁通量的大小为: [ B ]
(A)B r 22π。
(B)B r 2
π。
(C)0。
(D)无法确定的量。
7. 对位移电流,有下述四种说法,请指出哪一种说法正确:[ A ]
(A)位移电流是由变化电场产生的。
(B)位移电流是由线性变化磁场产生的。
(C)位移电流的热效应服从焦耳—楞次定律。
(D)位移电流的磁效应不服从安培环路定理。
8.在一个平面内,有两条垂直交叉但相互绝缘的导线,流过每条导线的电流相等,方向如图所示。
问那个区域中有些点的磁感应强度可能为零:[ D ]
A .仅在象限1
B .仅在象限2
C .仅在象限1、3
D .仅在象限2、4
9.通有电流J 的无限长直导线弯成如图所示的3种形状,则P 、Q 、O 各点磁感应强度的大小关系为:[ D ]
A .P
B >Q B >O B B .Q B >P B >O B
C . Q B >O B >P B
D .O B >Q B >P B
10.若空间存在两根无限长直载流导线,空间的磁场分布就不具有简单的对称性,则该磁场分布:[ D ]
A .不能用安培环路定理来计算
B .可以直接用安培环路定理求出
C .只能用毕奥-萨伐尔定律求出
D .可以用安培环路定理和磁感应强度的叠加原理求出
二、填空题
1.一磁场的磁感应强度为k c j b i a B ++=,则通过一半径为R ,开口向Z 方向的半球壳,表面的磁通量大小为 2R c π Wb
2.一电量为C 9105-⨯-的试验电荷放在电场中某点时,受到N 91020-⨯向下的力,则该点的电场强度大小为 4/N C ,方向 向上 。
3.无限长直导线在P 处弯成半径为R 的圆,当通以电流I 时,则在圆心O 点的磁感应强度大小等于 0112I R μπ⎛⎫- ⎪⎝⎭。
4. AC 为一根长为l 2的带电细棒,左半部均匀带有负电,右半部均匀带
有正电荷,电荷线密度分别为λ-和λ+,如图所示。
O 点在棒的延
长线上,距A 端的距离为l ,P 点在棒的垂直平分线上,到棒的垂直
距离为l 。
以棒的中点B 为电势的零点,则O 点的电势 O U =
03ln 44λπε ,P 点的电势P U = 0 。
5.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 在X=2的直线上 。
6.在安培环路定理∑⎰=⋅i L I l d B 0μ 中,∑i I 是指 环路所包围的所有稳恒电流的代数和 ;B 是指 环路上的磁感应强度 ,它是由 环路内外全部电流所产生的磁场叠加。
决定的。
7.若通过S 面上某面元S d 的元磁通为Φ d ,而线圈中的电流增加为I 2时通过同一面元的
元磁通为Φ'd ,则=Φ'Φd d : 1:2 。
8.半径为R 的闭合球面包围一个条形磁铁的一端,此条形磁铁端部的磁感应强度B ,则通过此球面的磁通量 0 。
三、计算题。
1.一锥顶角为θ的圆台,上下底面半径分别为1R 和2R ,在它的侧面上均匀
带电,电荷面密度为σ,求顶点O 的电势。
(以无穷远处为电势零点)
解:
以顶点O 为坐标原点,圆锥轴线为x 轴,向下为正,在任意位置x 处取
高度dx 的小园环,其面积: 222cos cos 22
tg dx
dS r xdx θππθ
θ== 其电量:22cos 2
tg dq dS xdx θ
σπσθ== ( 它在O 点产生的电势:
12220
0224tg dq
dU dx r x θσεπε==⎡⎤+⎣⎦
总电势:212100()222x x R R U dU tg dx σσθεε-===⎰⎰ 2.(10分)一平行板电容器极板面积为S ,间距为d ,接在电源上以维持其电压为U 。
将一块厚度为d 、介电常数为r ε的均匀电介质板插入极板间空隙。
计算:
⑴ 静电能的改变; ⑵ 电场对电源所作的功; ⑶ 电场对介质板作的功。
解:
⑴ 因保持与电源连接,两极板间电势差保持不变,而电容值由
10C S d ε= ⇒ 20r C S d εε=
插入介质前后电容器储存的电场能量由
2211022e W C U SU d ε== ⇒ 22
22022e r W C U SU d εε==
则静电能的改变:
2
210(1)2e e e r W W W SU d εε∆=-=-
⑵ 电容器上带电量的增量为:
210(1)r Q C U C U SU d εε∆=-=-
则电场对电源作的功为:
2
10(1)r A QU SU d εε=-∆=-
⑶ 设电场对介质作的功为2A ,根据功能原理:
21e A A W --=∆
2
210(1)2e r A W A SU d εε=-∆-=-
3.一段导线先弯成图(a )所示形状,然后将同样长的导线再弯成图(b )所示形状。
在导线通以电流I 后,求两个图形中P 点的磁感应强度之比。
(a )
(b )
解:
图中(a )可分解为5段电流。
处于同一直线的两段电流对P 点的磁感应强度为零,其他三段在P 点的磁感应强度方向相同。
长为l 的两段在P 点的磁感应强度为 0124I B l
μπ= 长为2l 的一段在P 点的磁感应强度为 0224I B l μπ=
所以
02122I B B B l
μπ=+= 图(b )中可分解为3段电流。
处于同一直线的两段电流对P 点的磁感应强度为零,半圆弧在P 点的磁感应强度为
02
16I B l πμ'= 所以
0216I
B B l πμ''==
两个图形中P 点的磁感应强度之比
2
82B B π=' 4.如图所示的长空心柱形导体半径分别为1R 和2R ,导体内载有电流I ,设电流均匀分布在导体的横截面上。
求
(1)导体内部各点的磁感应强度。
(2)导体内壁和外壁上各点的磁感应强度。
解:导体横截面的电流密度为
2221()
I R R δπ=- 在P 点作半径为r 的圆周,作为安培环路。
由0B dl I μ•=∑⎰
得 2222
01012
221()
2()I r R B r r R R R μπμδπ-=-=-
即 22012221()2()
I r R B r R R μπ-=- 对于导体内壁,1r R =,所以 0B = 对于导体外壁,2r R =,所以 02
2I B R μπ=。