中南林业科技大学大学物理练习册答案10教案资料.ppt

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1、大学物理大学物理 盛忠志主讲盛忠志主讲 1、如、如图图1所示，三条平行的无限所示，三条平行的无限长长直直导线导线，垂直通，垂直通过过边长为边长为a 的正三角形的正三角形顶顶点，每条点，每条导线导线中的中的电电流都是流都是I，这这三条三条导线导线在正三角形中心在正三角形中心O点点产产生的磁感生的磁感应应强强度度为为：(A)B=0 (B)B=0I/(a)(C)B=0I/(2 a)(D)B=0I/(3 a)大学物理作业十参考大学物理作业十参考(cnko)解答解答答案答案(d n):B aIII O图图1 一、选择题：一、选择题：第一页，共21页。大学物理大学物理 盛忠志主讲盛忠志主讲答案答案(d n

2、):D 2、如图、如图2,载流圆线圈载流圆线圈(半径为半径为R)与正方形线圈与正方形线圈(边长边长为为a)通有相同电流通有相同电流I,若两线圈中心若两线圈中心O1与与O2处的磁感处的磁感应强度大小相同应强度大小相同,则半径则半径R与边长与边长a之比之比R:a为为:(A)1:1 (B)(C)(D)O1O2RaII图图2第二页，共21页。大学物理大学物理 盛忠志主讲盛忠志主讲3、有有一一半半径径为为R的的单单匝匝圆圆线线圈圈，通通以以电电流流I.若若将将该该导导线线弯弯成成匝匝数数N=2的的平平面面圆圆线线圈圈，导导线线长长度度(chngd)不不变变，并并通通以以同同样样的的电电流流，则则线线圈圈

3、中中心心的磁感的磁感应应强强度和度和线线圈的磁矩分圈的磁矩分别别是原来的是原来的:(A)2倍和倍和1/4倍；倍；(B)2倍和倍和 1/2倍；倍；(C)4倍和倍和1/2倍；倍；(D)4倍和倍和1/8倍倍答案答案(d n):C 第三页，共21页。大学物理大学物理 盛忠志主讲盛忠志主讲4、对对于某一回路于某一回路l，积积分分 ，则可以肯定：则可以肯定：(A)回路上有些点的回路上有些点的B可能为零，有些可能不为零，可能为零，有些可能不为零，或所有点可能全不为零；或所有点可能全不为零；(B)回路上所有点的回路上所有点的B一定不为零；一定不为零；(C)回路上有些点的回路上有些点的B一定为零；一定为零；(D

4、)回路上所有点的回路上所有点的B可能都为零可能都为零答案答案(d n):A 第四页，共21页。大学物理大学物理 盛忠志主讲盛忠志主讲5、如图、如图3所示所示.匀强磁场中有一矩形通电线圈，匀强磁场中有一矩形通电线圈，它的平面与磁场平行，在磁场作用下，线圈发生转它的平面与磁场平行，在磁场作用下，线圈发生转动动(zhun dng)，其方向是：，其方向是：(A)ab边转入纸内，边转入纸内，cd边转出纸外；边转出纸外；(B)ab边转出纸外，边转出纸外，cd边转入纸内；边转入纸内；(C)ad边转入纸内，边转入纸内，bc边转出纸外；边转出纸外；(D)ad边转出纸外，边转出纸外，cd边转入纸内边转入纸内答案答

5、案(d n):B Bdcba图图3I第五页，共21页。大学物理大学物理 盛忠志主讲盛忠志主讲6、一一铜铜板厚度板厚度为为D=1.00mm,放置在磁感放置在磁感应应强强度度为为B=1.35T的匀的匀强强磁磁场场中中,磁磁场场方向垂直于方向垂直于导导体体(dot)的的侧侧表面表面,如如图图4所示所示,现测现测得得铜铜板上下两面板上下两面电势电势差差为为V=1.1010 5 V,已知已知铜铜板中自由板中自由电电子数密度子数密度 n=4.201028m 3,则则此此铜铜板中的板中的电电流流为为：(A)22.2A；(B)30.8A；(C)54.8A；(D)82.2A答案答案(d n):C VIDB图图4

6、第六页，共21页。大学物理大学物理 盛忠志主讲盛忠志主讲1、一质点带有电荷一质点带有电荷q=8.0 10 19 C，以速度，以速度v=3.0 105 m/s在半径为在半径为R=6.0 10 8 m的圆周上，作的圆周上，作匀速圆周运动，该运动的带电质点在轨道中心所产匀速圆周运动，该运动的带电质点在轨道中心所产生生(chnshng)的磁感应强度的磁感应强度B=。该运。该运动的带电质点轨道运动的磁矩动的带电质点轨道运动的磁矩Pm=。6.710-6 T7.210-21 Am2二、填空题：二、填空题：第七页，共21页。大学物理大学物理 盛忠志主讲盛忠志主讲2、真空中稳恒电流、真空中稳恒电流(dinli)

7、I 流过两个半径分别为流过两个半径分别为R1、R2的的同心半圆形导线，两半圆导线间由沿直径的直导线连接，电流同心半圆形导线，两半圆导线间由沿直径的直导线连接，电流(dinli)沿直导线流入沿直导线流入(1)如果两个半圆面共面，如图如果两个半圆面共面，如图5(a)，圆心，圆心O点磁感应强度点磁感应强度B0 的大小为的大小为 ，方向为，方向为 ；(2)如果两个半圆面正交，如图如果两个半圆面正交，如图5(b)，则圆心，则圆心O点磁感应强度点磁感应强度B0 的大小为的大小为 ，B0的方向与的方向与y轴的夹角为轴的夹角为 .图图5R1R2IO(a)OxyzIIR1R2(b)垂直垂直(chuzh)向外向外

8、 +arctan(R1/R2)第八页，共21页。大学物理大学物理 盛忠志主讲盛忠志主讲3、如图、如图6所示，真空中有两圆形电流所示，真空中有两圆形电流I1 和和 I2 和三个环和三个环路路L1、L2、L3，则安培环路定律的表达式为，则安培环路定律的表达式为 =,=,=.图图60(I1+I2)-0I10第九页，共21页。大学物理大学物理 盛忠志主讲盛忠志主讲4、一半、一半圆圆形形闭闭合合线线圈，半径圈，半径R=0.2m，通通过电过电流流I=5A，放在均匀磁，放在均匀磁场场中。中。磁磁场场方向与方向与线线圈平面平行圈平面平行,如如图图7所示。磁感所示。磁感应应强强度度B=0.5T。则线则线圈所受到

9、磁力矩圈所受到磁力矩为为 。若此。若此线线圈受磁力矩的作用从上述圈受磁力矩的作用从上述(shngsh)位置位置转转到到线线圈平面与磁圈平面与磁场场方向成方向成30的位的位置，置，则则此此过过程中磁力矩作功程中磁力矩作功为为 。RIB图7第十页，共21页。大学物理大学物理 盛忠志主讲盛忠志主讲5、如、如图图8所示，在真空中有一半径所示，在真空中有一半径(bnjng)为为R的的3/4圆圆弧弧形的形的导线导线，其中通以，其中通以稳稳恒恒电电流流I，导线导线置于均匀外磁置于均匀外磁场场中，中，且且B与与导线导线所在平面平行。所在平面平行。则该载则该载流流导线导线所受的安培力的所受的安培力的大小大小为为

10、 。OBIcbRa图 8R第十一页，共21页。大学物理大学物理 盛忠志主讲盛忠志主讲6、一、一电电子在子在B=2103 T的磁的磁场场(cchng)中沿中沿半径半径为为R=2102 m、螺距、螺距为为h=5.0102 m的螺旋运的螺旋运动动，如，如图图9所示，所示，则则磁磁场场(cchng)的的方向方向为为 ，电电子速度大小子速度大小为为 。水平水平(shupng)方向方向UUUUURh图9第十二页，共21页。大学物理大学物理 盛忠志主讲盛忠志主讲7、如图、如图10所示，将半径为所示，将半径为R的无限长导体薄壁管的无限长导体薄壁管(厚度厚度忽略忽略)沿轴向割去一宽度为沿轴向割去一宽度为h(h

11、R)的无限长狭缝后，的无限长狭缝后，再沿轴向均匀地流有电流，其面电流的线密度再沿轴向均匀地流有电流，其面电流的线密度(md)为为i，则管轴线上磁感应强度的大小是，则管轴线上磁感应强度的大小是 。ihRoo图10第十三页，共21页。大学物理大学物理 盛忠志主讲盛忠志主讲8、如、如图图11所示，一无限所示，一无限长长直直电电流流 一一侧侧有一与有一与其其(yq)共面的的矩形共面的的矩形线线圈，圈，则则通通过过此此线线圈的磁圈的磁通量通量为为 .图11第十四页，共21页。大学物理大学物理 盛忠志主讲盛忠志主讲1、如图、如图12所示，利用毕奥所示，利用毕奥-萨伐尔定律求出载流圆环在圆萨伐尔定律求出载流

12、圆环在圆心处产生心处产生(chnshng)的磁感应强度。的磁感应强度。解解:毕奥毕奥-萨伐尔定律萨伐尔定律(dngl)方向方向(fngxing):垂直纸垂直纸面向里面向里OIcbRa图 12三、计算题三、计算题第十五页，共21页。大学物理大学物理 盛忠志主讲盛忠志主讲2、如图、如图13所示，宽度为所示，宽度为a的薄长金属板中通有电流的薄长金属板中通有电流I，电流沿薄板宽度方向均匀分布。求在薄板所在，电流沿薄板宽度方向均匀分布。求在薄板所在(suzi)平面内距板的边缘为平面内距板的边缘为x的的P点处的磁感应强点处的磁感应强度。度。图13y解：取离解：取离P点点为为y宽宽度度(kund)为为dy的

13、无限的无限长载长载流流细细条条 长载长载流流细细条条(x tiao)在在P点点产产生的磁感生的磁感应应强强度度 载载流流长长条在条在P点点产产生的磁感生的磁感强强度的方向都相同，度的方向都相同，方向垂直方向垂直纸纸面向外面向外。所以所以 方向垂直方向垂直纸纸面向外面向外。第十六页，共21页。大学物理大学物理 盛忠志主讲盛忠志主讲3、一根很一根很长长的同的同轴电缆轴电缆，由半径，由半径为为R1的的导导体体圆圆柱和柱和套在它外面的内半径套在它外面的内半径为为R2、外半径、外半径为为R3的同的同轴导轴导体体圆圆筒筒组组成，如成，如图图14所示。所示。电电流流I沿沿导导体体圆圆柱流去，由柱流去，由导导

14、体体圆圆筒流回，筒流回，设电设电流都均匀分布在它流都均匀分布在它们们的横截面上。的横截面上。设导设导体的磁体的磁导导率均率均为为 。求：。求：电缆电缆内外磁感内外磁感应应强强度随度随距距轴线轴线距离的分布距离的分布 。R3R1R2解解:(1)当当r R1时时,第十七页，共21页。大学物理大学物理 盛忠志主讲盛忠志主讲(2)当当R1 r R2时时,(3)当当R2 r R3时时,(4)当当r R3时时,R3R1R2第十八页，共21页。大学物理大学物理 盛忠志主讲盛忠志主讲4、如、如图图15所示，一根半径所示，一根半径为为R的无限的无限长载长载流直流直导导体，内体，内有一半径有一半径为为R 的的圆圆

15、柱形空腔，其柱形空腔，其轴轴与直与直导导体的体的轴轴平行，平行，两两轴轴相距相距为为 d。电电流流I沿沿轴轴向流向流过过，并均匀分布在横截面，并均匀分布在横截面上。上。试试求空腔中任意一点求空腔中任意一点(y din)的磁感的磁感应应强强度。度。图15O2RdOR解：此电流可认为是由半径为解：此电流可认为是由半径为R的无的无限长圆柱电流限长圆柱电流I1和一个和一个(y)同电流同电流密度的反方向的半径为密度的反方向的半径为R 的无限长圆的无限长圆柱电流柱电流I2组成。组成。I1=JR2 I2=JR 2 J=I/(R2 R 2)它们它们(t men)在空腔内产生的磁感应强在空腔内产生的磁感应强度分

16、别为度分别为 B1=0r1J/2 B2=0r2J/2 方向如图。方向如图。第十九页，共21页。大学物理大学物理 盛忠志主讲盛忠志主讲 Bx=B2sin 2 B1sin 1 =(0J/2)(r2sin 2 r1sin 1)=0OO Ir1r2 1 1 2 2B1B2yxRR dBy=B2cos 2B1cos 1 =(0J/2)(r2cos 2r1cos 1)=(0J/2)d所以所以 B=By=0dI/2(R2R 2)方向方向(fngxing)沿沿y轴正向轴正向第二十页，共21页。大学物理大学物理 盛忠志主讲盛忠志主讲5、如、如图图16所示，半径所示，半径为为R的半的半圆线圆线圈圈(xinqun)

17、ACD通通有有电电流流I2，置于，置于电电流流为为I1的无限的无限长长直直线电线电流的磁流的磁场场中，中，直直线电线电流流I1 恰恰过过半半圆圆的直径，两的直径，两导线导线相互相互绝缘绝缘。求半。求半圆圆线线圈圈(xinqun)受到受到长长直直线电线电流流I1的磁的磁场场力。力。解：解：在圆环上取微元在圆环上取微元I2dl=I2Rd,该处磁场为该处磁场为:B=0I1/(2 Rcos)I2dl与与B垂直垂直,所以有所以有dF=I2dlBsin(/2)dF=0I1I2d/(2 cos)dFx=dFcos=0I1I2d /(2)dFy=dFsin=0I1I2sin d /(2 cos)=0I1I2/2因对称因对称Fy=0.故故 F=0I1I2/2 方向向右向右.I1 I2 R x y dF图16第二十一页，共21页。