大学物理作业--磁力解答.ppt

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1、第七章第七章 稳恒磁场稳恒磁场磁力磁力 0 向直导线运动向直导线运动1.如图，无限长直载流导线与正三角形载流线圈在同一如图，无限长直载流导线与正三角形载流线圈在同一平面内，若长直导线固定不动，则载流三角形线圈将平面内，若长直导线固定不动，则载流三角形线圈将（A）向着长直导线平移）向着长直导线平移 （B）离开长直导线平移）离开长直导线平移（C）转动）转动 （D）不动）不动一、选择题一、选择题垂直向里垂直向里;直导线在周围点产生的磁感应强度直导线在周围点产生的磁感应强度xabcyzd第七章第七章 稳恒磁场稳恒磁场磁力磁力xabcyzdl第七章第七章 稳恒磁场稳恒磁场磁力磁力2如图，长载流导线如图，

2、长载流导线ab和和cd相互垂直，它们相距相互垂直，它们相距l，ab固定不动，固定不动，cd能绕中点能绕中点O转动，并能靠近或离开转动，并能靠近或离开ab.当当电流方向如图所示时，导线电流方向如图所示时，导线cd将将（A）顺时针转动同时离开顺时针转动同时离开ab（B）顺时针转动同时靠近顺时针转动同时靠近ab（C）逆时针转动同时离开逆时针转动同时离开ab（D）逆时针转动同时靠近逆时针转动同时靠近ab直导线在周围点产生的磁感应强度直导线在周围点产生的磁感应强度第七章第七章 稳恒磁场稳恒磁场磁力磁力3两两个个同同心心圆圆线线圈圈，大大圆圆半半径径为为R，通通有有电电流流I1；小小圆圆半半径径为为r，通

3、通有有电电流流I2，方方向向如如图图若若r R（大大线线圈圈在在小小线线圈圈处处产产生生的的磁磁场场近近似似为为均均匀匀磁磁场场），当当它它们处在同一平面内时小线圈所受磁力矩的大小为们处在同一平面内时小线圈所受磁力矩的大小为(A)(B)(C)(D)0小圆线圈的磁矩小圆线圈的磁矩垂直向里垂直向里大圆线圈在中心产生的磁感应强度大圆线圈在中心产生的磁感应强度垂直向里垂直向里第七章第七章 稳恒磁场稳恒磁场磁力磁力4一一个个动动量量为为p的的电电子子，沿沿图图示示方方向向入入射射并并能能穿穿过过一一个个宽宽度度为为D、磁磁感感应应强强度度为为B（方方向向垂垂直直纸纸面面向向外外）的的均均匀匀磁磁场场区区

4、域域，则则该该电电子子出出射射方方向向和和入入射射方方向向间间的的夹夹角角为为(A)(B)(D)(C)MN由洛仑兹力公式和牛顿第二定律有由洛仑兹力公式和牛顿第二定律有:a等于弧等于弧MN所对的圆心角所对的圆心角:第七章第七章 稳恒磁场稳恒磁场磁力磁力 5一个通有电流一个通有电流I的导体，厚度为的导体，厚度为D，横截面积为，横截面积为S，放置在磁感强度为放置在磁感强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于导的匀强磁场中，磁场方向垂直于导体的侧表面，如图所示现测得导体上下两面电势差为体的侧表面，如图所示现测得导体上下两面电势差为V，则此导体的霍尔系数等于，则此导体的霍尔系数等于(D)(C)(A)(B)(

5、E)第七章第七章 稳恒磁场稳恒磁场磁力磁力二、填空题二、填空题 1一个半径为一个半径为R、电荷面密度为、电荷面密度为s s的均匀带电圆盘，的均匀带电圆盘，以角速度以角速度w w绕过圆心且垂直盘面的轴线绕过圆心且垂直盘面的轴线AA旋转；今将旋转；今将其放入磁感应强度为其放入磁感应强度为B的均匀外磁场中的均匀外磁场中B的方向垂直于的方向垂直于轴线轴线AA在距盘心为在距盘心为r处取一寛为处取一寛为dr的圆环，则圆环内的圆环，则圆环内相当于有电流相当于有电流 ，该电流环所受磁力矩的大小为，该电流环所受磁力矩的大小为 ，圆盘所受合力矩的大小为，圆盘所受合力矩的大小为 BrRAAw wzxyoswswrd

6、rpswpswBr3drpswpswBR4/4第七章第七章 稳恒磁场稳恒磁场磁力磁力2两两个个在在同同平平面面内内的的同同心心圆圆线线圈圈，大大圆圆半半径径为为R，通通有有电电流流I1；小小圆圆半半径径为为r，通通有有电电流流I2，方方向向如如图图若若rR(大大线线圈圈在在小小线线圈圈处处产产生生的的磁磁场场近近似似为为均均匀匀磁磁场场)，那那么么小小线线圈圈从从图图示示位位置置转转到到两两线线圈圈平平面面相相互互垂垂直直位位置置的的过程中，磁力矩所作的功为过程中，磁力矩所作的功为_小圆线圈的磁矩小圆线圈的磁矩大圆线圈在中心产生的磁感应强度大圆线圈在中心产生的磁感应强度垂直向里垂直向里Bpmq

7、 qM第七章第七章 稳恒磁场稳恒磁场磁力磁力3图中实线所示的闭合回路图中实线所示的闭合回路ABCD中，通有电流中，通有电流10A，两弧的半径均为两弧的半径均为R=0.5m，且，且AB=CD，求：，求：1)O点处的磁点处的磁感应强度；感应强度；2)在在O点处放置一个正方形小验线图，线圈点处放置一个正方形小验线图，线圈个边长为个边长为5mm，通有电流为，通有电流为0.1A问线圈如何取向时所问线圈如何取向时所受磁力矩最大？此最大磁力矩的值为多少？受磁力矩最大？此最大磁力矩的值为多少？解解:对于导线对于导线BC、AD:垂直向外垂直向外第七章第七章 稳恒磁场稳恒磁场磁力磁力对于导线对于导线AB、CD:垂

8、直向外垂直向外垂直向外垂直向外线圈在磁场中的力矩线圈在磁场中的力矩线圈的法线方向垂直于磁场方向，即线圈的法线方向垂直于磁场方向，即线圈平面垂直于线圈平面垂直于ABCD回路所在平面回路所在平面时，所受力矩最大，此时：时，所受力矩最大，此时：第七章第七章 稳恒磁场稳恒磁场磁力磁力4在电场强度在电场强度E和磁感强度和磁感强度B方向一致的匀强电场和匀方向一致的匀强电场和匀强磁场中，有一运动着的电子，某一时刻其强度的方向强磁场中，有一运动着的电子，某一时刻其强度的方向如图如图(1)和图和图(2)所示，则该时刻运动电子的法向和切向所示，则该时刻运动电子的法向和切向加速度的大小分别为（设电子的质量为加速度的

9、大小分别为（设电子的质量为m，电量为，电量为e）an=，at=(图图1);an=，at=(图图2)xyz第七章第七章 稳恒磁场稳恒磁场磁力磁力 5图图示示为为磁磁场场中中的的通通电电薄薄金金属属板板，当当磁磁感感强强度度B沿沿x轴轴负负向向，电电流流I沿沿y轴轴正正向向，则则金金属属板板中中对对应应于于霍霍尔尔电电势势差的电场强度差的电场强度EH的方向沿的方向沿_z轴正方向轴正方向 第七章第七章 稳恒磁场稳恒磁场磁力磁力三、计算题三、计算题 1两长直平行导线，每单位长度的质量两长直平行导线，每单位长度的质量m=0.01kg/m，分别用分别用l=0.04m长的轻绳，悬挂于天花板上，如截面图所长的

10、轻绳，悬挂于天花板上，如截面图所示当导线通以等值反向的电流时，已知两悬线张开的示当导线通以等值反向的电流时，已知两悬线张开的角度为角度为2q q=10，求电流，求电流I 解解:导线平衡时，安培力与重力之间有导线平衡时，安培力与重力之间有FP第七章第七章 稳恒磁场稳恒磁场磁力磁力 2假设把氢原子看成是一个电子绕核作匀速圆周运动假设把氢原子看成是一个电子绕核作匀速圆周运动的带电系统已知平面轨道的半径为的带电系统已知平面轨道的半径为r，电子的电荷为，电子的电荷为e，质量为，质量为me将此系统置于磁感强度为将此系统置于磁感强度为B0的均匀外磁场的均匀外磁场中，设中，设B0的方向与轨道平面平行，求此系统

11、所受的力矩的方向与轨道平面平行，求此系统所受的力矩M解解:i由库仑定律和牛顿第二定律有：由库仑定律和牛顿第二定律有：B0rpmB0M第七章第七章 稳恒磁场稳恒磁场磁力磁力 3载有电流为载有电流为I的细软导线围成一个正方形回路，放在的细软导线围成一个正方形回路，放在磁感强度为磁感强度为B的均匀磁场中，该回路磁矩与外磁场同方向的均匀磁场中，该回路磁矩与外磁场同方向若保持电流不变，将此正方形回路变成圆的过程中磁若保持电流不变，将此正方形回路变成圆的过程中磁力作功为力作功为A，试求此圆形回路的半径，试求此圆形回路的半径R解解:pmBIabD DbD Da第七章第七章 稳恒磁场稳恒磁场磁力磁力 4一面积

12、为一面积为S的平面线圈，载有电流的平面线圈，载有电流I置于磁感强度置于磁感强度为为B 的均匀磁场中，将线圈从力矩最大位置转过的均匀磁场中，将线圈从力矩最大位置转过a a角角.（1）求在此过程中力矩做的功求在此过程中力矩做的功A；（2）转角为转角为a a时线圈所受的磁力矩时线圈所受的磁力矩|M|解：解：第七章第七章 稳恒磁场稳恒磁场磁力磁力 5如图如图,一块半导体样品的体积为一块半导体样品的体积为abc沿沿c方向有电方向有电流流I，沿厚度，沿厚度a边方向加有均匀外磁场边方向加有均匀外磁场 B(方向和样品中电方向和样品中电流密度方向垂直流密度方向垂直)实验得出的数据为实验得出的数据为 a=0.10cm、b=0.35cm、c=1.0cm、I=1.0mA、B=0.3T，沿，沿b边两侧的边两侧的电势差电势差U=6.65 mV，上表面电势高，上表面电势高1）问这半导体是问这半导体是p型（正电荷导电）还是型（正电荷导电）还是n型（负电荷导电）？型（负电荷导电）？2）求载流求载流子浓度子浓度n0（即单位体积内参加导电的带电粒子数）（即单位体积内参加导电的带电粒子数）解：解：载流子无论正负均聚集上表面载流子无论正负均聚集上表面,此题为此题为正正