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电磁学练习题(含答案)Word版

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一、选择题

1、在磁感强度为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与的夹角为 ,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 . [ D ]

2、电流由长直导线1沿半径方向经a 点流入一电阻均匀的圆环,再由b 点沿切

向从圆环流出,经长直导线2返回电源(如图).已知直导线上电流为I ,

.若载流长直导线1、2以及圆环中的电流在圆心O 点所产生的磁感强度分别用1B 、2B , 3B 表示,则O 点的磁感强度大小

(A) B = 0,因为B 1 = B 2 = B 3 = 0. (B) B = 0,因为021=+B B ,B 3 = 0. (C) B ≠ 0,因为虽然021=+B B ,但B 3≠ 0.

(D) B ≠ 0,因为虽然B 1 = B 3 = 0,但B 2≠ 0.

(E) B ≠ 0,因为虽然B 2 = B 3 = 0,但B 1≠ 0. [ D ]

3、边长为L 的一个导体方框上通有电流I ,则此框中心的磁感强度

(A) 与L 无关. (B) 正比于L 2.

(C) 与L 成正比. (D) 与L 成反比.

(E) 与I 2有关. [ D ]

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

磁感强度为B i ,圆柱体外( r > R )的磁感强度为B e ,则有

(A) B i 、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. [ D ]

5、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) ?=?0l d B ,且环路上任意一点B = 0.

(B) ?=?0l d B ,且环路上任意一点B ≠0.

(C) ?≠?0l d B ,且环路上任意一点B ≠0.

(D) ?≠?0l d B ,且环路上任意一点B =常量. [ B ]

6、按玻尔的氢原子理论,电子在以质子为中心、半径为r 的圆形轨道上运动.如

果把这样一个原子放在均匀的外磁场中,使电子轨道平面与垂直,如图所示,

则在r 不变的情况下,电子轨道运动的角速度将:

(A) 增加. (B) 减小.

(C) 不变. (D) 改变方向. [ A ]

7、如图所示,一根长为ab 的导线用软线悬挂在磁感强度为的匀强磁场中,

电流由a 向b 流.此时悬线张力不为零(即安培力与重力不平衡).欲使ab 导线

与软线连接处张力为零则必须:

(A) 改变电流方向,并适当增大电流.

(B) 不改变电流方向,而适当增大电流.

(C) 改变磁场方向,并适当增大磁感强度的大小.

(D) 不改变磁场方向,适当减小磁感强度的大小. [ B ]

8、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,则线圈中心的磁感强度和线圈的

磁矩分别是原来的

(A) 4倍和1/8. (B) 4倍和1/2.

(C) 2倍和1/4. (D) 2倍和1/2. [ B ]

9、如图所示的一细螺绕环,它由表面绝缘的导线在铁环上密绕而成,每厘米绕

10匝.当导线中的电流I 为2.0 A 时,测得铁环内的磁感应强度的大小B 为1.0

T ,则可求得铁环的相对磁导率r 为(真空磁导率0 =4×10-7 T ·m ·A -1)

(A) 7.96×102 (B) 3.98×102

(C) 1.99×102

(D) 63.3 [ B ]

10、半径为a 的圆线圈置于磁感强度为的均匀磁场中,线圈平面与磁场方向

垂直,线圈电阻为R ;当把线圈转动使其法向与的夹角=60°时,线圈中

通过的电荷与线圈面积及转动所用的时间的关系是

(A) 与线圈面积成正比,与时间无关.

(B) 与线圈面积成正比,与时间成正比.

(C) 与线圈面积成反比,与时间成正比.

(D) 与线圈面积成反比,与时间无关. [ A ]

11、如图所示,直角三角形金属框架abc 放在均匀磁场中,磁场平行于ab 边,

bc 的长度为l .当金属框架绕ab 边以匀角速度转动时,abc 回路中的感应电动势和a 、c 两点间的电势差U a –U c 为 (A) =0,221l B U U b a ω=-. (B) =0,22

1l B U U b a ω-=-. (C) =2l B ω,22

1l B U U b a ω=- (D) =2l B ω,

22

1l B U U b a ω-=-. [ B ]

12、有两个长直密绕螺线管,长度及线圈匝数均相同,半径分别为r 1和r 2.管内充满均匀介质,其磁导率分别为1和2.设r 1∶r 2=1∶2,1∶2=2∶1,当

将两只螺线管串联在电路中通电稳定后,其自感系数之比L 1∶L 2与磁能之比W m 1∶

W m 2分别为:

(A) L 1∶L 2=1∶1,W m 1∶W m 2 =1∶1.

(B) L 1∶L 2=1∶2,W m 1∶W m 2 =1∶1.

(C) L 1∶L 2=1∶2,W m 1∶W m 2 =1∶2.

(D) L 1∶L 2=2∶1,W m 1∶W m 2 =2∶1. [ C ]

13、用导线围成的回路(两个以O 点为心半径不同的同心圆,在一处用导线沿半

径方向相连),放在轴线通过O 点的圆柱形均匀磁场中,回路平面垂直于柱轴,

如图所示.如磁场方向垂直图面向里,其大小随时间减小,则(A)→(D)各图中哪

个图上正确表示了感应电流的流向?

[ B ]

二、填空题 14、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 的粒子以速度射入磁场.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______________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为S ,那

么q < 0时,其路径与边界围成的平面区域的面积是_________________.

答案:)(qB mv

15、若在磁感强度B =0.0200T 的均匀磁场中,一电子沿着半径R = 1.00 cm 的

圆周运动,则该电子的动能E K =________________________eV .

(e =1.6 ×10-19 C, m e = 9.11×10-31 kg)

答案: 3.51×103

参考解: m R B q mv E K 2212

222== =5.62×10-16 J=3.51×103 eV

16、氢原子中电子质量m ,电荷e ,它沿某一圆轨道绕原子核运动,其等效圆电

流的磁矩大小p m 与电子轨道运动的动量矩大小L 之比=L

p m ________________. 答案:m

e 2

17、载有恒定电流I 的长直导线旁有一半圆环导线cd ,半圆环半径为b ,环面与

直导线垂直,且半圆环两端点连线的延长线与直导线相交,如图.当半圆环以速

度沿平行于直导线的方向平移时,半圆环上的感应电动势的大小是

____________________.

答案:b

a b a Iv -+ln 20πμ 18、如图所示,一段长度为l 的直导线MN ,水平放置在载电流为I 的竖直长导

线旁与竖直导线共面,并从静止由图示位置自由下落,则t 秒末导线两端的电势

差=-N M U U ______________________.

答案:a

l a Igt +-ln 20πμ 19、位于空气中的长为l ,横截面半径为a ,用N匝导线绕成的直螺线管,当符

合________和____________________的条件时,其自感系数可表成

V I N L 20)/(μ=,其中V 是螺线管的体积.

20、一线圈中通过的电流I 随时间t 变化的曲线如图所示.试定性画出自感电动势L 随时间变化的曲线.(以I 的正向作为的正向)

答案:

21、真空中两条相距2a 的平行长直导线,通以方向相同,大小相等的电流I ,O 、

P 两点与两导线在同一平面内,与导线的距离如图所示,则O 点的磁场能量密度

w m o

=___________,P 点的磁场能量密度w mr =__________________.

答案: 0

22、一平行板空气电容器的两极板都是半径为R 的圆形导体片,在充电时,板间

电场强度的变化率为d E /d t .若略去边缘效应,则两板间的位移电流为 ________________________.

答案:dt dE R /20πε

三、计算题

23、如图所示,一无限长直导线通有电流I =10 A ,在一处折成夹角=60°的折线,求角平分线上与导线的垂直距离均为r =0.1 cm 的P 点处的磁感强度.(0 =4×10-7 H ·m -1)

解:P 处的可以看作是两载流直导线所产生的,与的方向相同.

)]60sin(90[sin 4)]90sin(60[sin 400 --+--=r

I r I πμπμ ]90sin 60[sin 420 +=r

I πμ=3.73×10-3 T 方向垂直纸面向上.

24、一根很长的圆柱形铜导线均匀载有10 A 电流,在导线内部作一平面S ,S 的一个边是导线的中心轴线,另一边是S 平面与导线表面的交线,如图所示.试计算通过沿导线长度方向长为1m 的一段S 平面的磁通量. (真空的磁导率0 =4×10-7 T ·m/A ,铜的相对磁导率r ≈1)

解:在距离导线中心轴线为x 与dx x +处,作一个单位长窄条,其面积为

dx dS ?=1.窄条处的磁感强度

所以通过d S 的磁通量为 dx R

Ix BdS d r 20

2πμμ==Φ 通过1m 长的一段S 平面的磁通量为

Wb I dx R Ix r R r 600

20

1042-===Φ?πμμπμμ 25、 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 2

3 (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 23变为a 2

5,求磁场对正方形线圈所做的功.

解:如图示位置,线圈所受安培力的合力为

方向向右,从x = a 到x = 2a 磁场所作的功为

26、螺绕环中心周长l = 10 cm ,环上均匀密绕线圈N = 200匝,线圈中通有电流I = 0.1 A .管内充满相对磁导率r = 4200的磁介质.求管内磁场强度和磁感强度的大小.

解: 200===l NI nI H A/m

H H B r μμμ0===1.06 T

27、如图所示,有一矩形回路,边长分别为a 和b ,它在xy 平面内以匀速沿x 轴方向移动,空间磁场的磁感强度与回路平面垂直,且为位置的x 坐标和时间t 的函数,即kx t B t x B sin sin ),(0ω =,其中0B ,,k 均为已知常数.设在t =0时,回路在x =0处.求回路中感应电动势对时间的关系.

解:选沿回路顺时针方向为电动势正方向,电动势是由动生电动势

1和感生电动势2组成的.设回路在x 位置:

∴ k kx a x k t

bB cos )(cos cos 02-+=ωωε 设总感应电动势为

,且 x =vt ,则有

(注:可编辑下载,若有不当之处,请指正,谢谢!)

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