大學(xué)物理第9章-題庫(kù)答案2(最新修改)

1、第九章 電磁場(chǎng) 填空題簡(jiǎn)單1、在豎直放置的一根無(wú)限長(zhǎng)載流直導(dǎo)線右側(cè)有一與其共面的任意形狀的平面線圈，直導(dǎo)線中的電流由上向下，當(dāng)線圈以垂直于導(dǎo)線的速度背離導(dǎo)線時(shí)，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)_，當(dāng)線圈平行導(dǎo)線向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 。填>0, <0,= 0設(shè)順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電動(dòng)勢(shì)為正<0, = 02、磁場(chǎng)的高斯定律說(shuō)明磁場(chǎng)是 ，因?yàn)榇艌?chǎng)發(fā)生變化而引起電磁感應(yīng)，是不同于回路變化時(shí)產(chǎn)生的。相同之處是。無(wú)源場(chǎng)，動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)，磁通量發(fā)生改變a*bs4題圖發(fā)生變化，就3、 只要有運(yùn)動(dòng)電荷，其周圍就有 產(chǎn)生；而法拉弟電磁感應(yīng)定律說(shuō)明，只要有產(chǎn)生。磁場(chǎng)，磁通量，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)4、 一磁鐵自上向下運(yùn)動(dòng)

2、， 穿過(guò)一閉合導(dǎo)體回路，如圖7，當(dāng)磁鐵運(yùn)動(dòng)到a處和b 處時(shí)，回路中感應(yīng)電流的方向分別是 和。逆時(shí)針，順時(shí)針5、 電磁感應(yīng)就是由 生 的現(xiàn)象，其主要定律為 ,其中它的方向是由 定律來(lái)決定，即 。磁，電，電磁感應(yīng)定律，楞次，見(jiàn)p3206、 當(dāng)穿過(guò)某回路中的磁通量發(fā)生變化時(shí)，電路中填一定或不一定 產(chǎn)生感應(yīng)電流；電路中填一定或不一定 產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。不一定,一定成正比。對(duì)時(shí)間的變化率7、在電磁感應(yīng)中，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與閉合回路的磁通量8、在豎直放置的一根無(wú)限長(zhǎng)載流直導(dǎo)線右側(cè)有一與其共面的任意形狀的平面線圈，直導(dǎo)線中的電流由上向下，當(dāng)線圈平行導(dǎo)線向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)_,當(dāng)線圈以垂直于導(dǎo)線的速度

3、靠近導(dǎo)線時(shí)，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 。填>0, <0, = 0設(shè)順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電動(dòng)勢(shì)為正 =0, >0M-WKXC9、 將條形磁鐵插入與沖擊電流計(jì)串連的金屬環(huán)中，有q=2.0 10-5c的電荷通過(guò)電流計(jì)，假設(shè)連接電流計(jì)的電路總電阻R 25 ,那么穿過(guò)環(huán)的磁通量的變化Wb。 q R 5 10 410、 電磁波是變化的 和變化的 在空間以一定的速度傳播而形成的。電場(chǎng)，磁場(chǎng)11題圖AO OC L ,那么11、如下列圖，金屬桿 AOC以恒定速度在均勻磁場(chǎng)B中垂直于磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)，桿中的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的大小為 。 B Lsin 判斷題簡(jiǎn)單1、 在電磁感應(yīng)中，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與閉合回路的磁通量的

4、變化量成正比。x2、 只要磁通量發(fā)生變化，就一定能產(chǎn)生感應(yīng)電流。3、電磁波是變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)在空間以一定的速度傳播而形成的。4、螺線管單位長(zhǎng)度的匝數(shù)越多，自感系數(shù)L也越大;單項(xiàng)選擇題1、一般綜合如圖長(zhǎng)為L(zhǎng)的銅棒，在磁感強(qiáng)度為 B的均勻磁場(chǎng)中，以角速 度在與磁場(chǎng)方向垂直的平面上繞棒的一端0作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，那么棒兩端感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為1方向由P指向0,大小為2 b l2 ；2方向由0指向P,大小為B L2 ;3方向由0指向P,大小為2 b l2 ；4方向由P指向0大小為 B L2。2、一般綜合如圖圓銅盤水平放置在均勻磁場(chǎng)中，B的方向垂直盤面向上，當(dāng)銅盤繞通過(guò)中心垂直于盤面的軸沿圖示方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)1銅盤上有

5、感應(yīng)電流產(chǎn)生，沿著銅盤轉(zhuǎn)動(dòng)的相反方向流動(dòng);2銅盤上有感應(yīng)電流產(chǎn)生，沿著銅盤轉(zhuǎn)動(dòng)的方向流動(dòng)；3銅盤上有感應(yīng)電流產(chǎn)生，銅盤中心處電勢(shì)最高；4銅盤上有感應(yīng)電流產(chǎn)生，銅盤邊緣處電勢(shì)最高。1題圖2題圖3、簡(jiǎn)單以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是1只要磁通變化，就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)2只要作切割磁力線運(yùn)動(dòng)，就有感應(yīng)電流;3只要磁場(chǎng)變化，就有感應(yīng)電流產(chǎn)生；4要產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，就必須有閉合回路。4、 一般綜合假設(shè)用條形磁鐵豎直插入木質(zhì)圓環(huán)，那么環(huán)中A、產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，也產(chǎn)生感應(yīng)電流； B、產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，不產(chǎn)生感應(yīng)電流；C不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，也不產(chǎn)生感應(yīng)電流；D不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，產(chǎn)生感應(yīng)電流；5、 綜合磁場(chǎng)強(qiáng)度H沿任何閉合回路的

6、線積分等于1該回路所包圍的傳導(dǎo)電流的代數(shù)和;2該回路所包圍的分布電流;3該回路所包圍的分子圓電流的代數(shù)和;4該回路所包圍的分布電流的代數(shù)和;6、一般綜合圖示一無(wú)限大均勻磁場(chǎng)中有一銅環(huán)，在下面哪種情況下，運(yùn)動(dòng)的銅環(huán)中有感應(yīng)電流產(chǎn)生A銅環(huán)水平向右移動(dòng);6題圖B銅環(huán)水平向左移動(dòng);C銅環(huán)垂直紙面向里移動(dòng);D銅環(huán)繞紙面內(nèi)的豎直軸旋轉(zhuǎn)；7、 一般綜合在感生電場(chǎng)中電磁感應(yīng)定律可寫(xiě)成Ek.drd dt，式中Ek為感生電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度，此式說(shuō)明 A 閉合曲線L上Ek,處處相等； B感生電場(chǎng)是非保守力場(chǎng)；C 感生電場(chǎng)線是非閉合曲線；D在感生電場(chǎng)中可以像靜電場(chǎng)那樣引入電勢(shì)的概念。8、 綜合關(guān)于自感和自感電動(dòng)勢(shì)，說(shuō)法正

7、確的選項(xiàng)是A 自感L與通過(guò)線圈的磁通量成正比，與線圈中的電流成反比；B .當(dāng)線圈中有電流時(shí)才有自感，無(wú)電流時(shí)沒(méi)有自感；C .線圈中的電流越大，自感電動(dòng)勢(shì)越大；D.線圈中的電流變化率越大，自感電動(dòng)勢(shì)越大。9、一般綜合 一塊銅板放在磁感應(yīng)強(qiáng)度正在增大的磁場(chǎng)中時(shí)，銅板中出現(xiàn)的渦流感應(yīng)電流將 1加速銅板中磁場(chǎng)的增加；2減緩銅板中磁場(chǎng)的增加；3對(duì)磁場(chǎng)不起作用；4使銅板中磁場(chǎng)反向10、 如圖在一通有電流的無(wú)限長(zhǎng)直導(dǎo)線所在的平面內(nèi)，有一半徑為r，電阻為R的導(dǎo)線環(huán)，環(huán)中心距直導(dǎo)線為a,如下列圖，且a>>r，當(dāng)直導(dǎo)線的電流被切斷后，沿著導(dǎo)線環(huán)流過(guò)的電量均為：12aR°la22rR11、綜合

8、對(duì)位移電流，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是：I、儀口A710題圖1位移電流是由變化電場(chǎng)產(chǎn)生的;2位移電流的磁效應(yīng)不服從安培環(huán)路定理;3位移電流的熱效應(yīng)服從焦耳 -楞次定律；4位移電流是由變化磁場(chǎng)產(chǎn)生的;12、一般綜合電磁波的電場(chǎng)強(qiáng)度 E、磁場(chǎng)強(qiáng)度 H和傳播速度的關(guān)系是：1三者、 - 1互相垂直，而E和H相位相差一；22三者互相垂直，而 E和H和.構(gòu)成右手螺旋關(guān)系；3三者中E和H是同方向的，但都與 垂直；4三者中E和H是任意方向的，但都必須與 垂直;1自感L與通過(guò)線圈的磁通量成正比，與線圈中的電流成反比;當(dāng)線圈中有電流時(shí)才有自感，無(wú)電流時(shí)沒(méi)有自感;3線圈中的電流越大，自感電動(dòng)勢(shì)越大;以上說(shuō)法都不正確。14

9、.一般綜合感生電場(chǎng)中電磁感應(yīng)定律可寫(xiě)成LEk.dr d dt，式中e為感生電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度,此式說(shuō)明。(A)閉合曲線L上Ek,處處相等;B感生電場(chǎng)是非保守力場(chǎng);(C)感生電場(chǎng)的電力線是非閉合曲線;(D)在感生電場(chǎng)中可以像靜電場(chǎng)那樣引入電勢(shì)的概念。15、一般綜合關(guān)于自感和自感電動(dòng)勢(shì)，說(shuō)法正確的選項(xiàng)是A 自感L與通過(guò)線圈的磁通量成正比，與線圈中的電流成反比B .當(dāng)線圈中有電流時(shí)才有自感，無(wú)電流時(shí)沒(méi)有自感;C .線圈中的電流越大，自感電動(dòng)勢(shì)越大;D.以上說(shuō)法都不正確。計(jì)算題1、一般綜合有兩根相距為d的無(wú)限長(zhǎng)平行直導(dǎo)線，它們通以大小相等流向相反的電流，且電流均以dl/dt的變化率增長(zhǎng)。假設(shè)有一邊長(zhǎng)為d的

10、正方形線圈與兩導(dǎo)線處于同一平面內(nèi)，如圖求線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。解：建立如圖b所示的坐標(biāo)系，距 0點(diǎn)x處，在矩形線圈中取一寬度dx很窄的面積元ds ddx，在該面積元內(nèi)可近似認(rèn)為 B的大小和方向不變。由長(zhǎng)直導(dǎo)線在空間一點(diǎn)產(chǎn)生 的磁感強(qiáng)度B丄可得穿過(guò)該面積元的磁通為：2 xd m BdS=20Ix穿過(guò)線圈的磁通量為:2d Im d m d氏迪2doldIn43再由法拉第電磁感應(yīng)定律可得線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小:(厘曲生,23 dt方向：順時(shí)針。2回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)多大？感應(yīng)邊長(zhǎng)為20cm的正方形的磁通為多少?電流的方向如何？解：建立如下列圖坐標(biāo)系，距O點(diǎn)為x處的正方形線圈內(nèi)取一長(zhǎng)為、寬為dx的矩形面元

11、，其面積為ds=0.2dx，通過(guò)此面元的磁通量為：d m Bds 必 ds 丄 0.2dx2 x 2 n故通過(guò)整個(gè)正方形線圈的磁通量為,0.3 也 I,也I 10md0m 0.2dx J|n3S°.12 欣10n再由法拉第電磁感應(yīng)定律，可得感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為因?yàn)殡娏魇窃谠黾樱衫愦味煽傻闷浞较驗(yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?。r vs2l»cni2ociri計(jì)算題2圖241cm丄3、 一般綜合8如下列圖，一根長(zhǎng)直導(dǎo)線載有電流li = 30A,矩形回路載有電流I 2= 20A,試計(jì)算作用在回路上的合力。 d=, b=, l=0.12 m解：如下列圖，BC和DA兩段導(dǎo)線所受安培力 F2和!的大小相

12、等，方向相反，兩 力的矢量和為零。AB和CD兩段導(dǎo)線，由于載流導(dǎo)線所在處磁感應(yīng)強(qiáng)度不等，所受 安培力F3和F4大小不等，且方向相反，因此線框所受的力為這兩個(gè)力的合力。F0丨1丨2aF0丨1丨2a3 2 d 42 (d b)故線框所受合力的大小為F F3 F4°也 1.28 10 3N2 d 2 (d b)合力的方向向左，指向直導(dǎo)線。4、綜合如下列圖一載流導(dǎo)線，起電流為I，試求通過(guò)在其同一平面上的矩形線圈的磁通量。解：由前面知識(shí)可知，長(zhǎng)直載流導(dǎo)線在距離x處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度為在右圖的x處，取一寬為dx高為I的矩形面元dS= Idx，通過(guò)該面積元 dS的磁通量為d m BdS 丄 Idx2

13、 xbd衛(wèi)丄dxb 2 xoil2b dIn(T5、簡(jiǎn)單8一載流導(dǎo)線彎成如下列圖形狀，通有電流I , a、b端伸到無(wú)限遠(yuǎn)處，且彼計(jì)算4圖此平行，相距為 R,求圓心O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。解：如下列圖，3/4個(gè)載流圓環(huán)在 O點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B3 oI4 2R方向垂直紙面向外半無(wú)限長(zhǎng)載流導(dǎo)線 a在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B4 R計(jì)算題5方向垂直紙面向里無(wú)限長(zhǎng)載流導(dǎo)線 b在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B方向垂直紙面向里選垂直紙面向外的方向?yàn)檎敲磮A心O點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為Bo3 0 10 1 o 13 o I4 2R 4 R 4 R 8R方向垂直紙面向外。6、簡(jiǎn)單8通有電流I的無(wú)限長(zhǎng)直導(dǎo)線彎成如圖2的形狀

14、，求圓心O點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度。解：因載流圓弧在圓心處產(chǎn)生的磁感強(qiáng)度為B 叢叢！叫，無(wú)限長(zhǎng)載流直導(dǎo)線在距離 a處的磁感應(yīng)強(qiáng)度2R 2 2R 2 R 4 R為B ，故由疊加原理可得：2 a圖中，將載流導(dǎo)線看作 1 2圓電流和兩段半無(wú)限長(zhǎng)直電流，那么：計(jì)算題6圖Boo1o14 R 4 Ro14Ro1 o12 R 4RBo的方向垂直紙面向外。7、簡(jiǎn)單8如下列圖，幾種載流導(dǎo)線在平面內(nèi)分布，電流均為I，它們?cè)邳c(diǎn)O的磁感強(qiáng)度各為多少 ？解：因載流圓弧在圓心處產(chǎn)生的磁感強(qiáng)度為：B "小 1 嗎，無(wú)限長(zhǎng)載流直導(dǎo)線2R 2 2R 2 R 4 R在距離a處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B 必，故由疊加原理2 a可得：(b

15、)(a)圖中，將流導(dǎo)線看作1 4圓電流和兩段半無(wú)限長(zhǎng)載流直導(dǎo)線，那么:BoB圓弧B長(zhǎng)直導(dǎo)線B長(zhǎng)直導(dǎo)線8R+0+0二o18R(b)圖中，將載流導(dǎo)線看作圓電流和長(zhǎng)直電流，那么:Boo Iol2R 2 RBo的方向垂直紙面向里。(C)圖中，將載流導(dǎo)線看作 1 2圓電流和兩段半無(wú)限長(zhǎng)直電流，那么:Bool4 Rolo I4 R 4Ro I _o12 R 4RBo的方向垂直紙面向外。8、綜合如下列圖，用一根硬導(dǎo)線彎成一半徑為r的半圓，使這根半圓形導(dǎo)線在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以頻率f旋轉(zhuǎn)，整個(gè)電路的電阻為 R，求感應(yīng)電流的表達(dá)式和最大值。解：設(shè)在初始時(shí)刻，半圓形導(dǎo)線平面的法線與B之間的夾角0，那么在任

16、意時(shí)刻穿過(guò)回路的磁通量為:BScos根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，有：d m i dt 由歐姆定律可得回路中的電流為：1 2Br2 cos2 ft22r2 fB sin2 ft2r2fBsin 2ft故感應(yīng)電流的最大值為fB9、綜合如圖所求，長(zhǎng)為 L的銅棒，以距端點(diǎn) A為r處為支點(diǎn)，以角速率繞通過(guò)支點(diǎn)且垂直于銅棒的鈾轉(zhuǎn)動(dòng)。設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的均勻磁場(chǎng)與軸平行，求棒兩 端的電勢(shì)差。解法一：在棒上距 0點(diǎn)為I處取一導(dǎo)體元，如 9題圖(a)所示，那么：L-r1ABab(-coBdl-r2BL(L2r)因此，棒兩端的電勢(shì)差為：VABAB12BL(L2r)當(dāng)L 2r時(shí)，端點(diǎn)A處的電勢(shì)咼。解法9-14題圖(c)所

17、示，其中,OA1B r2,OBB (L r)2，那么22ABOAOB1-B L(L 2r)210、一般綜合如卜圖，均勻磁場(chǎng)與導(dǎo)體回路法線n的夾角為B,磁感應(yīng)強(qiáng)度將AB棒上的電動(dòng)勢(shì)看作是0A棒和0B棒上電動(dòng)勢(shì)的代數(shù)和，如數(shù)),ab導(dǎo)體長(zhǎng)為L(zhǎng),且以速度 v水平向右運(yùn)動(dòng)，求任意時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和方向B=kt(k為大于零的常(設(shè) t=0 時(shí),x=0)解：設(shè)t時(shí)刻，導(dǎo)體ab移動(dòng)的距離為x ,且x= U ,那么此時(shí)穿過(guò)導(dǎo)體回路的磁通量為：Om BS coskt t L cosk L cos任意時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為：計(jì)算題10圖2k Lcos t11、綜合如下列圖，將一形狀不規(guī)那么的平面導(dǎo)線置于磁感應(yīng)

18、強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里?，F(xiàn)使導(dǎo)線以恒定速度v沿著y軸運(yùn)動(dòng)，設(shè)t=0時(shí)，導(dǎo)線兩個(gè)端點(diǎn)的坐標(biāo)分別為A(0 , 0)、D(L , 0)，求t時(shí)刻導(dǎo)線中的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)。解：如果用一段直導(dǎo)線將 A、D連上，那么構(gòu)成閉合導(dǎo)體回路,顯然，當(dāng)導(dǎo)體回路向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，磁通量不變，回路中的動(dòng)生電 動(dòng)勢(shì)為零，因此彎曲導(dǎo)線中的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)與直導(dǎo)線中的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)量值相等，方向相反。故所求的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)為X B X | X X計(jì)算題11圖方向?yàn)镈 A。BLv12、綜合如下列圖，在通有電流I的無(wú)限長(zhǎng)直導(dǎo)線右側(cè)，放置一U形支架支架固定，該支架由導(dǎo)線和電阻 R串聯(lián)而成，載流導(dǎo)線與U形支架在同一豎直平面內(nèi)，另一質(zhì)量為m

19、長(zhǎng)為L(zhǎng)的金屬桿DE可在支架上無(wú)摩擦地滑動(dòng)。將DE從靜止釋放，求 DE向下運(yùn)動(dòng)速度到達(dá) v時(shí)，回路ABDE中的感應(yīng)電流。解：金屬桿向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，切割磁力線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為2ai Bdxa回路ABDEA中的感應(yīng)電流為2aI10I dx0I l n2a2 X2ivi d-_»R11 i 3*A¥計(jì)算題12圖i0 ln2R2 R由楞次定律可判定，感應(yīng)電流的方向在桿中是由D指向E的。補(bǔ)充 題1、如下列圖，一截面積 S 6cm2的密繞線圈，共有 50匝，置于B 0.25T的均勻磁場(chǎng)中，B的方向與線圈的軸線平行。如使磁場(chǎng) B在0.25S內(nèi)線性地降為零，求線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)解：由題可知 B隨時(shí)間變化的關(guān)系是：B t 0.25，那么磁通量為:4m BS 6.0 10 ( t 0.25)由法拉第電