大学物理2习题答案.ppt

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2012-11-26,济南大学泉城学院,*,习题讨论课,磁场部分,济南大学泉城学院,第,11,章 恒定电流的磁场,11.1,选择题,（,1,）,有两条长直导线各载有,5A,的电流，分别沿,x,、,y,轴正向流动。在,(40,20,0)cm,处的 是,。,解,y,z,P,(40,20,0)cm,o,I,1,I,2,x,沿,x,、,y,轴正向流动的电流分别用,I,1,和,I,2,表示。,视两长直导线为无限长。,则,I,1,和,I,2,在,P,点产生的磁感应强度分别为,济南大学泉城学院,（,2,）,半径为,a,1,的圆形载流线圈与边长为,a,2,的方形载流线圈，通有相同的电流，若两线圈中心,O,1,和,O,2,的磁感应强度大小相同，则半径与边长之比,a,1,:,a,2,为,.,a,1,O,1,a,2,O,2,a,2,/,2,圆形载流线圈在其圆心,O,1,处的磁感应强度为,方形载流线圈每个边的电流在中心,O,2,点处产生的磁感应强度，,等大同,向，所以,解,D,济南大学泉城学院,（,3,）,无限长空心圆柱导体的内、外半径分别为,a,和,b,，电流在导体截面上均匀分布，则在空间各处,B,的大小与场点到圆柱中心轴线的距离,r,的关系，定性地分析为,.,解,载流体为无限长空心圆柱导体，安培环路定理,沿以空心圆柱导体的轴线为中心，以,r,为半径的圆作为积分路径，得,B,答案为,B.,济南大学泉城学院,(5),如图所示,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,2.0A,时，测得铁环内的磁感应强度的大小为,1.0T,。则可求得铁环的相对磁导率为,解,以螺绕环的环心为圆心，以环的平均半径,r,为半径的圆周为积分路径，,根据磁介质中的安培环路定理,得,B,济南大学泉城学院,解,根据磁场作用于载流线圈的磁力矩公式,其中,(6),载流,I,的方形线框，处在匀强磁场,B,中，如图所示，线框受到的磁力矩是,.,正法线方向垂直向外，磁场的方向水平向右，那么磁力矩,M,的方向竖直向上。,A,济南大学泉城学院,11.2,填空题,(1),在同一平面内有两条互相垂直的导线,L,1,和,L,2,，,L,1,为无限长直导线，,L,2,是长为,2,a,的直导线，二者相对位置如图。若,L,1,和,L,2,同时通以电流,I,，那么作用在,L,2,上的力对于,O,点的磁力矩为,。,解,建立,坐标系,如图。,O,I,L,2,a,a,2a,I,L,1,在距直导线,L,1,为,x,远处取电流元,I,d,l,，,方向,该力对,O,点的磁力矩为,x,x,r,其在,L,1,产生的磁场中受到的力为,安培力为,济南大学泉城学院,(2),矩形截面的螺绕环尺寸见图，则在截面中点处的磁感应强度为,；通过截面,S,的磁通量为,。,解,沿以环心为圆心，以,r,为半径的圆周为积分路径，应用安培环路定理,d,r,d,S,=,h,d,r,h,S,通过截面,S,的磁通量为,11.2,填空题,济南大学泉城学院,(5),如图，一个载流线圈绕组中通有电流,I,=3A,，分别写出,解,根据磁介质中的环路定理,有,所以有,济南大学泉城学院,(6),图中所示的是一块半导体样品，其体积是,a,b,c,。沿,x,方向通有电流,I,，在,z,方向有均匀磁场,B,。实验所得的数据是：,a,=0.10cm,，,b,=0.35cm,，,c,=1.0cm,，,I,=1.0mA,，,B,=0.3T,，两侧电压,U,AA,=6.65mV,。该半导体样品载流子浓度是,，是正电荷导电,(p),型还是负电荷导电,(n),型,。,解,已知磁场方向沿,z,轴正向、电流方向沿,x,轴正向。,若载流子为负电荷，那么负电荷沿,x,轴负向,(,与电流方向相反,),运动，受到的洛仑兹力方向也沿,y,轴负向，,A,侧积聚负电荷，即,U,AA,0,。,所以为,p,型半导体,.,已知,根据霍尔电势差公式,可以得到载流子的浓度为,济南大学泉城学院,解,可以把无限长直导线分为三部分，两侧的半无限长直导线和中间的圆弧。它们在,O,点产生的磁感应强度均为垂直向里。,(1),半无限长直导线在,O,点的,B,直,的大小,。由,左侧半无限长直导线,右侧半无限长直导线,11.4,将一无限长直导线弯成图示的形状，其上载有电流,I,，计算圆心,O,点处,B,的大小。,济南大学泉城学院,(2),圆弧载流导线在,O,点的,B,弧,(3),O,点处,B,的,大小为,济南大学泉城学院,11.9,电缆由导体圆柱和一同轴的导体圆筒构成，使用时电流,I,从导体流出，从另一导体流回，电流均匀分布在横截面上，如图所示。设圆柱体的半径为,r,1,，圆筒的内、外半径分别为,r,2,、,r,3,，若场点到轴线的距离为,r,，求,r,从,0,到无穷大范围内各处的磁感应强度的大小。,解,沿以导线的轴线为心，半径,r,的圆周为积分路径，根据安培环路定理,(1),当 时，,济南大学泉城学院,(2),当 时,(3),当 时,(4),当 时，,积分路径内的电流为零，即,济南大学泉城学院,解,(1),已知载流线圈所受到的力矩为,半径为,R,=0.10m,的半圆形闭合线圈，载有电流,I,=10A,置于均匀的外磁场中，磁场方向与线圈平面平行，,B,的大小是,。,求,(1),线圈所受的力矩；,(2),在力矩的作用下，线圈转过,90,时，力矩做的功是多少？,(2),力矩做的功为,11.17,济南大学泉城学院,解,(,1),根据磁介质内的安培环路定理,以细环的环心为中心,r,为,半径,(,在细环内,),的圆周为积分路径得,11.24,将磁导率为 的铁磁质做成一个细圆环，环上密绕线圈，单位长度匝数 ，形成有铁芯的螺绕环。当线圈中电流,I,=4A,时，试计算,(1),环内,B,、,H,的大小；,所以,济南大学泉城学院,解,:,(1),沿以螺绕环心为中心，以,r,(,在螺绕环的细环内,),为半径的圆周为积分路径，应用磁介质中的安培环路定理有,得到管内的,H,和,B,那么有,(2),若管内充满磁介质,，则管内的,B,为,11.25,螺绕环平均周长 ，环上线圈 匝,线圈中电流 。试求：,(1),管内,B,和,H,的大小；,(2),若管内充满相对磁导率 的磁介质，管内,B,的大小。,济南大学泉城学院,一、选择题,(1),E,k,和,E,分别是电源中的非静电场和静电场的场强，,r,I,为内阻上的电势降落，取从电源负极经电源内部到正极为积分路径，则,解：,根据电源电动势的定义：,积分路径是从电源的负极经电源内部到的正极，所以第一个积分为电源的电动势。,为电源内部电源两极间的电势差，即路端电压 ，它降低的方向与电动势升高的方向相同。所以二者的差，就是电源内阻上的电势降,第,12,章 电磁感应与电磁场,济南大学泉城学院,12.2,填空题,解：,闭合回路在匀强磁场中运动，转轴与磁场平行，所围面积内的磁通量不变，所以回路中电动势等于,0,。,根据动生电动势,(1),把一根导线弯成平面曲线放在均匀磁场,B,中，绕其一端,a,以角速度,逆时针方向旋转，转轴与,B,平行，如图所示。则整个回路电动势为,，,ab,两端的电动势,大小,为,，,a,点的电动势比,b,点的电动势,。,0,高,b,a,d,l,l,方向,b,a,济南大学泉城学院,12.3,如图所示，长直载流导线载有电流,I,，一导线框与它处在同一平面内，导线,ab,可在线框上滑动。若,ab,向右以匀速度,v,运动，求线框中感应电动势的大小。,解,长直电流,I,在距它,r,远处的面元,d,s,=,x,d,r,处产生的磁通量为,通过导线框,abcd,的磁通量为,a,b,c,d,济南大学泉城学院,12.7,均匀磁场,B,被限制在半径为,R=,0.10m,的无限长圆柱空间内，方向垂直纸面向外，设以,dB,/,dt,=,100T/s,的 变化率增加，已知,=,/,3,oa,=ob=,0.04m,求等腰梯形导线框,abcd,的感应电动势，并判断感应电流的方向。,O,a,b,c,d,解,根据法拉第电磁感应定律，感生电动势的大小为,式中,h,为由,O,到,ab,的垂距。,感应电流的方向：,abcd,济南大学泉城学院,祝同学们考试顺利取得好成绩,谢谢同学们！,济南大学泉城学院,