物理工練習題2及答案

1、練習題2一、單項選擇題（共25題）1.點電荷 Q 被曲面 S 所包圍 ， 從無窮遠處引入另一點電荷 q 至曲面外一點，如圖所示，則引入前后： A. 曲面 S 的電場強度通量不變，曲面上各點場強不變B. 曲面 S 的電場強度通量變化，曲面上各點場強不變 C. 曲面 S 的電場強度通量變化，曲面上各點場強變化 D. 曲面 S 的電場強度通量不變，曲面上各點場強變化。 【知識點】第5章【答案】D【解析】根據(jù)高斯定理，曲面S的電場強度通量只與曲面包圍空間內(nèi)的電荷總量有關(guān)；電量為q的點電荷移近后，曲面上各點場強將是電量為Q和q的點電荷兩者產(chǎn)生的場強的矢量和。2. 半徑為R的“無限長”均勻帶電圓柱面的靜電

2、場中各點的電場強度的大小E與距軸線的距離r的關(guān)系曲線為： 【知識點】第5章【答案】B【解析】根據(jù)高斯定理，“無限長”均勻帶電圓柱面內(nèi)部的電場強度為零，外部的電場強度分布與長直均勻帶電線的電場分布一樣。3. 如圖所示，一帶負電荷的金屬球，外面同心地罩一不帶電的金屬球殼，則在球殼中一點P處的場強大小與電勢（設無窮遠處為電勢零點）分別為： A. E = 0，U > 0 B. E = 0，U < 0 C. E = 0，U = 0 D. E > 0，U < 0 【知識點】第5章【答案】B【解析】靜電平衡時，導體內(nèi)部電場為零，導體為等勢體，可以用金屬球殼外表面上的電勢來計算P點處的

3、電勢。根據(jù)電勢的計算方法，不難得到金屬球殼外表面上的電勢為負（等效為外球面上帶等量負電荷時的電勢）。4.兩個半徑相同的金屬球，一為空心，一為實心，兩者的電容值相比較 A相同 B.空心球電容小C. 實心球電容小 D.大小關(guān)系無法確定【知識點】第5章【答案】A【解析】根據(jù)孤立導體電容的定義，兩個半徑相同的金屬球，不管是空心還是實心，兩者的電容值是相等的。5.一平板電容器充電后保持與電源相接，若改變兩極板間的距離，則下述物理量中哪個保持不變。 A電容器的電容量 B.兩極板間的電場強度C電容器儲存的能量 D.兩極板間的電勢差【知識點】第5章【答案】D【解析】一平板電容器充電后保持與電源相接，保持不變的

4、是兩極板間的電勢差。6.在勻強磁場中，有兩個平面線圈，其面積A1=2A2，通有電流I1=2I2，則它們所受的最大磁力矩之比M1/M2等于 A1 B.2 C.4 D.1/4 【知識點】第6章【答案】C【解析】根據(jù)線圈磁力矩的定義，在勻強磁場中平面線圈所受的最大磁力矩正比于線圈的磁矩，而磁矩正比于線圈的面積和通過的電流。7. 下圖中實線為某電場中的電場線，虛線表示等勢（位）面，由圖可看出： A. EAEBEC，UAUBUC B. EAEBEC，UAUBUC C. EAEBEC，UAUBUC D. EAEBEC，UAUBUC 【知識點】第5章【答案】D【解析】電場線的疏密程度表示電場強度的大小，密集

5、的地方電場越強，反之亦反；電場線的方向是電勢降落的方向。8. 面積為S的空氣平行板電容器，極板上分別帶電量±q，若不考慮邊緣效應，則兩極板間的相互作用力為 A. B. C. D. 【知識點】第5章【答案】B【解析】兩極板間的相互作用力可以看成是一個極板上的電荷在另一個極板產(chǎn)生的電場中所受的力。一個無限大均勻帶電平面產(chǎn)生的電場是勻強電場（任意一側(cè)），場強大小為，因此另一個極板上的電荷受到的電場力為。9.在已知靜電場分布的條件下，任意兩點P1和P2之間的電勢差決定于 A. P1和P2兩點的位置 B. P1和P2兩點處的電場強度的大小和方向 C. 試驗電荷所帶電荷的正負 D. 試驗電荷的電

6、荷大小 【知識點】第5章【答案】A【解析】與電場強度一樣，電勢也是描述電場性質(zhì)的物理量。因此在已知靜電場分布的條件下，任意兩點P1和P2之間的電勢差決定于P1和P2兩點的位置。10. 真空中四條互相平行的無限長載流直導線，其電流強度均為I，四導線的相互位置及各導線內(nèi)電流方向如圖所示。則圖中央O點處的磁感應強度的大小為 A.B.C.D.0【知識點】第6章【答案】D【解析】中央O點到每條無限長載流直導線的距離都相等，因此每條無限長載流直導線在O點產(chǎn)生的磁感應強度大小都相等，不難看出，它們的方向兩兩相反。因此它們在O點產(chǎn)生的磁場相互抵消。11. 無限長載流導線通有電流I，在其產(chǎn)生的磁場中作一個以載流

7、導線為軸線的同軸圓柱形閉合高斯面，則通過此閉合面的磁感應強度通量： A.等于0B.不一定等于0C.為D. 為【知識點】第6章【答案】A【解析】根據(jù)磁場的高斯定理，通過任意閉合面的磁感應強度通量都為零。12. 一帶電粒子垂直射入磁場后，運動軌跡是半徑R的圓周，若要使軌道半徑變?yōu)?，則磁感應強度應變?yōu)椋?A. B. C. D. 【知識點】第6章【答案】B【解析】粒子運動軌道半徑，若要使軌道半徑變?yōu)?，則磁感應強度應變?yōu)椤?3. 將帶電粒子垂直射入均勻磁場，以下錯誤的說法是： A. 電荷所受洛侖茲力不做功B. 洛侖茲力只改變帶電粒子的速度方向，不改變其速度大小C. 洛侖茲力做功與磁場強弱成正比D. 帶電

8、粒子一定做勻速率圓周運動【知識點】第6章【答案】C【解析】洛侖茲力與粒子運動速度方向始終垂直，因此它不對粒子做功。14.在真空中有半徑為R的一根半圓形導線，流過的電流為I，則圓心處的磁感應強度為 A B C D0【知識點】第6章【答案】C【解析】流過的電流為I、半徑為R的圓形導線，在圓心處的磁感應強度大小為，根據(jù)磁場的疊加原理。半圓形導線在圓心處的磁感應強度大小為。15.一導體圓線圈在均勻磁場中運動，能使其中產(chǎn)生感應電流的一種情況是 A線圈繞自身直徑軸轉(zhuǎn)動，軸與磁場方向平行B線圈繞自身直徑軸轉(zhuǎn)動，軸與磁場方向垂直C線圈平面垂直于磁場并沿垂直磁場方向平移D線圈平面平行于磁場并沿垂直磁場方向平移【

9、知識點】第7章【答案】 B【解析】只有當線圈繞自身直徑軸轉(zhuǎn)動，軸與磁場方向垂直時，線圈中才會產(chǎn)生變化的磁通量，才會產(chǎn)生感應電流。16.尺寸相同的鐵環(huán)和銅環(huán)所包圍的面積中，通以相同變化率的磁通量，環(huán)中A感應電動勢不同 B.感應電動勢相同，感應電流相同C感應電動勢不同，感應電流相同D感應電動勢相同，感應電流不同【知識點】第7章【答案】D【解析】感應電動勢只取決于磁通量的變化率，感應電流還與電阻有關(guān)。17. 如圖所示，長度為l的直導線ab在均勻磁場中以速度移動，直導線ab中的電動勢為 A. Blv B. Blv sina C. Blv cosa D. 0【知識點】第7章【答案】C【解析】只有切割磁力

10、線的運動才會產(chǎn)生動生電動勢。把 ab 分解為與磁場垂直的部分即可。18. 圓銅盤水平放置在均勻磁場中，的方向垂直盤面向上當銅盤繞通過中心垂直于盤面的軸轉(zhuǎn)動時， A. 銅盤上有感應電流產(chǎn)生，沿著銅盤轉(zhuǎn)動的相反方向流動 B. 銅盤上有感應電流產(chǎn)生，沿著銅盤轉(zhuǎn)動的方向流動 C. 銅盤上產(chǎn)生渦流 D. 銅盤上有感應電動勢產(chǎn)生，銅盤邊緣處電勢最高【知識點】第7章【答案】D銅盤繞通過中心垂直于盤面的軸轉(zhuǎn)動，與一根直導線繞通過其一端并與導線垂直的軸轉(zhuǎn)動等效，因此銅盤上有感應電動勢產(chǎn)生，銅盤邊緣處電勢最高。由于圓銅盤在轉(zhuǎn)動過程中，盤面上的磁通量并不發(fā)生變化，所以盤面上不會產(chǎn)生沿轉(zhuǎn)動方向的電流，自然也不會產(chǎn)生渦

11、流。19. 兩個相距不太遠的平面圓線圈，怎樣可使其互感系數(shù)近似為零？設其中一線圈的軸線恰通過另一線圈的圓心 A. 兩線圈的軸線互相平行放置 B. 兩線圈并聯(lián)C. 兩線圈的軸線互相垂直放置 D. 兩線圈串聯(lián)【知識點】第7章【答案】C 當兩線圈的軸線互相垂直放置時，一個載流線圈在另一個線圈中產(chǎn)生的磁通量近似為零。根據(jù)互感系數(shù)的定義，此時兩線圈的互感系數(shù)為零。20.對于位移電流，有下述四種說法，請指出哪一種說法正確。 A位移電流是由變化電場產(chǎn)生的B位移電流是由線性變化磁場產(chǎn)生的C位移電流的熱效應服從焦耳-楞次定律D位移電流的磁效應不服從安培環(huán)路定理【知識點】第7章【答案】A位移電流是由變化電場產(chǎn)生的

12、。21. 一均勻帶電球面，電荷面密度為，球面內(nèi)電場強度處處為零，球面上面元d S 帶有d S 的電荷，該電荷在球面內(nèi)各點產(chǎn)生的電場強度 ( )A. 處處為零B. 不一定為零C. 處處不為零D. 無法判斷【知識點】第5章解析：球面上面元d S 上的電荷在球面內(nèi)各點產(chǎn)生的電場強度就是一個點電荷在空間產(chǎn)生的電場，因此它處處不為零。答案：C22. 半徑為R 的均勻帶電球面，若其電荷面密度為，則在距離球面R 處的電場強度大小為 ( )A. B. C. D. 【知識點】第5章解析：半徑為R 的均勻帶電球面，若其電荷面密度為，則其帶電量為，根據(jù)高斯定理，它在距離球面R 處的電場強度大小為。答案：C23. 兩

13、根平行的金屬線載有沿同一方向流動的電流，這兩根導線將 ( )A. 互相吸引 B. 互相排斥 C. 先排斥后吸引 D.先吸引后排斥【知識點】第6章解析：兩根平行的金屬線載有沿同一方向流動的電流之間的相互作用是一個電流的磁場對另一個電流的作用，即另一個電流受到安培力。根據(jù)安培力公式，不難判斷出這兩個電流將互相吸引。答案：A24. 取一閉合積分回路L，使三根載流導線穿過它所圍成的面?，F(xiàn)改變?nèi)鶎Ь€之間的相互間隔，但不越出積分回路，則 ( )A. 回路L 內(nèi)的I 不變，L 上各點的不變B. 回路L 內(nèi)的I 不變，L 上各點的改變C. 回路L 內(nèi)的I 改變，L 上各點的不變D. 回路L 內(nèi)的I 改變，L

14、 上各點的改變【知識點】第6章解析：根據(jù)安培環(huán)路定理： 在真空中的磁場內(nèi)，磁感應強度B的環(huán)流等于真空磁導率乘以穿過以該閉合曲線為邊界所張任意曲面的各電流的代數(shù)和，即?，F(xiàn)改變?nèi)鶎Ь€之間的相互間隔，但不越出積分回路，則回路L 內(nèi)的I 不變。根據(jù)磁場的疊加原理，L 上各點的是由三根導線電流的磁場的矢量和，因此L 上各點的改變。答案：B25. 兩根無限長平行直導線載有大小相等方向相反的電流I，并各以dI /dt 的變化率增長，一矩形線圈位于導線平面內(nèi)，如圖所示，則 ( ) A. 線圈中無感應電流 B. 線圈中感應電流為順時針方向 C. 線圈中感應電流為逆時針方向 D. 線圈中感應電流方向不確定【知識

15、點】第7章解析：當兩根無限長平行直導線載有大小相等方向相反的電流I以dI /dt 的變化率增長時，在矩形線圈位于導線平面內(nèi)的磁通量發(fā)生變化，并且是穿出紙面的磁通量增加。根據(jù)法拉第電磁感應定律和楞次定律可知，線圈中感應電流為順時針方向。答案：B一、填空題（共6題）1. 如圖所示，一段長度為l的直導線MN，水平放置在載電流為I的豎直長導線旁與豎直導線共面,并從靜止圖示位置自由下落，則t秒末導線兩端的電勢差UM-UN=_?！局R點】第7章【答案】2. 電荷為-5X10-9C。的試驗電荷放在電場中某點時，受到20X10-9N的向下的力，則該點的電場強度大小為_?！局R點】第5章【答案】4N/C3. 有

16、一根質(zhì)量為m，長為L的直導線，放在磁感強度為 的均勻磁場中的方向在水平面內(nèi)，導線中電流方向如圖所示，當線所受磁力與重力平衡時，導線中電流I=_【知識點】第6章【答案】mg/(LB)4.半徑為R的無限長柱形導體上均勻流有電流I，該導體材料的磁導率為，則在導體內(nèi)與軸線相距r處的磁場能量密度為 。【知識點】第6章【答案】5. a、b、c三根無限長直載流導線在真空中平行共面放置，兩相鄰導線間的距離均為l，電流強度分別為I、I和2I，電流方向如圖所示，則導線a所受安培力的合力為_?！局R點】第6章【答案】06. 如圖所示，一段長為L通有穩(wěn)恒電流I的直導線位于勻強磁場B中，導線與磁場方向的夾角為，則該段載

17、流導線所受到的安培力的大小為_?！局R點】第6章【答案】IBLsin二、計算題（共4題）1. 假想從無限遠處陸續(xù)移來微量電荷使一半徑為R的導體球帶電 (1)當球上已帶有電荷q時，再將一個電荷元dq從無限遠處移到球上的過程中，外力作多少功?(2)使球上電荷從零開始增加到Q的過程中，外力共作多少功?【知識點】第5章【答案及解析】解： 令無限遠處電勢為零，則帶電荷為的導電體球，其電勢為 將從無限遠處搬到球上過程中，外力作的功等于該電荷元在球上所具有的電勢能 帶電球體的電荷從零增加到的過程中，外力作功為 2. 半徑為R的圓面上均勻帶電，電荷的面密度為e。 （1）求軸線上離圓心的坐標為x處的場強； （2

18、）當x<<R時，結(jié)果如何？【知識點】第5章【答案及解析】解：（1）將均勻帶電的圓面分割成無限多個寬度為dr的圓環(huán)帶如圖所示，環(huán)帶的面積為 所帶的電荷為，在軸線上離圓心的坐標為x處的場強為 方向沿x方向。整個帶電圓盤在p點產(chǎn)生的總場強： （2）當x<<R時，則有：，這相當于“無限大”均勻帶電平面的場強?？梢娢锢砩系摹盁o限大”是相對的。3. 均勻帶電剛性細桿AB，線電荷密度為，繞垂直于直線的軸O以角速度勻速轉(zhuǎn)動(O點在細桿AB 延長線上). 求(1) O 點的磁感應強度；(2) 系統(tǒng)的磁矩.（桿長為b,O點距桿的近端的距離為a）【知識點】第6章【答案及解析】解：(1)                      (2)               4. 同軸電纜由半徑為的空心導線