大學(xué)物理10規(guī)范作業(yè)解答31單元測(cè)試磁學(xué)

大學(xué)物理規(guī)范作業(yè)（31）單元測(cè)試三（磁學(xué)）

一、填空題半徑為R=1cm的長(zhǎng)直導(dǎo)線上均勻地流有電流I=5A，則離導(dǎo)線中心軸線距離為0.5cm的P點(diǎn)和5cm的Q點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小分別是BP=____________，BQ=____________。由安培環(huán)路定律磁感應(yīng)強(qiáng)度：當(dāng)r<R所以當(dāng)r＝0.5cm磁感應(yīng)強(qiáng)度：當(dāng)r>R所以當(dāng)r＝5cm

2.一無(wú)限長(zhǎng)導(dǎo)線彎成如圖所示的形狀，其中半圓弧位于YOZ平面內(nèi)，半徑為R，圓心在坐標(biāo)原點(diǎn)O處，AB段導(dǎo)線與Z軸重合，CD段導(dǎo)線與X軸平行。當(dāng)該導(dǎo)線通有電流I時(shí)，坐標(biāo)原點(diǎn)O處的磁感應(yīng)強(qiáng)度

______________。解：AB段導(dǎo)線在O不產(chǎn)生磁場(chǎng)，半圓在O產(chǎn)生的磁場(chǎng)沿X負(fù)向，CD段導(dǎo)線在O產(chǎn)生的磁場(chǎng)沿Y負(fù)向，3.3條無(wú)限長(zhǎng)直導(dǎo)線等距并排安放，導(dǎo)線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分別通有1A、2A、3A的電流。由于磁相互作用的結(jié)果，導(dǎo)線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ單位長(zhǎng)度上分別受力F1、F2和F3，則圖中F1：F2=

；磁感應(yīng)強(qiáng)度沿閉合環(huán)路L（繞向與電流流向滿足右手定則）的線積分

。解：導(dǎo)線Ⅰ單位長(zhǎng)度受力由安培環(huán)路定律導(dǎo)線Ⅱ受力

4.帶電量為q的點(diǎn)電荷作半徑為R的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，角速度為ω，則將其視為一環(huán)形電流時(shí)相應(yīng)的電流強(qiáng)度大小是____________，其運(yùn)動(dòng)軌跡圓心處磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為_(kāi)___________，磁距大小pm＝___________。應(yīng)用圓電流在中心產(chǎn)生的磁場(chǎng)公式或應(yīng)用運(yùn)動(dòng)電荷的磁場(chǎng)公式：可得：磁矩解：5.有一半徑為R的單匝平面線圈，通以電流I，若將該導(dǎo)線彎成匝數(shù)N=2的平面圓形線圈，導(dǎo)線長(zhǎng)度不變，并通以同樣的電流，則線圈中心的磁感應(yīng)強(qiáng)度是原來(lái)的___4____倍，線圈磁矩的是原來(lái)的

1/2

倍。解：彎成N＝2的線圈后，設(shè)半徑為r，r＝R/2二、計(jì)算題無(wú)限長(zhǎng)直導(dǎo)線彎成圖示（a）（b）兩種形狀：（a）在P點(diǎn)處彎成半徑為R的圓，（b）在P點(diǎn)處彎成邊長(zhǎng)為R的正方形。當(dāng)長(zhǎng)直導(dǎo)線通以電流I時(shí)，分別求兩圖中O處的磁感應(yīng)強(qiáng)度。解(a):規(guī)定垂直紙面向里為正方向（b）2.研究受控?zé)岷朔磻?yīng)的托卡馬克裝置中，用螺繞環(huán)產(chǎn)生的磁場(chǎng)來(lái)約束其中的等離子體。設(shè)某一托卡馬克裝置中環(huán)管軸線的半徑為，管截面半徑為，環(huán)上均勻繞有長(zhǎng)的水冷銅線。求銅線內(nèi)通入峰值為的脈沖電流時(shí)，管內(nèi)中心的磁場(chǎng)峰值多大？（近似地按恒定電流計(jì)算。）解：螺繞環(huán)的總匝數(shù)為N由安培環(huán)路定理3.如圖所示，一無(wú)限長(zhǎng)的導(dǎo)體薄片，寬度為a，厚度不計(jì)，均勻載有電流I，在距它邊緣為a處平行且共面地放置一條無(wú)限長(zhǎng)通有同向等值電流的導(dǎo)線。求導(dǎo)線單位長(zhǎng)度受到的磁力。分割電流元為無(wú)限多寬為dx的無(wú)限長(zhǎng)載流直導(dǎo)線；解：以o點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，向左為坐標(biāo)正向；電流元電流ox在o處產(chǎn)生磁場(chǎng)為導(dǎo)線單位長(zhǎng)度受到的磁力4.一長(zhǎng)直導(dǎo)線載有電流I1，在它的旁邊有一等邊直角三角形ABC，通有恒定電流I2，長(zhǎng)直導(dǎo)線與三角形在同一平面內(nèi)，三角形的直角邊AB長(zhǎng)為L(zhǎng)與導(dǎo)線平行，

A點(diǎn)和長(zhǎng)直電流相距為a，如圖示。求：電流I1作用于載流導(dǎo)線AB、BC、AC的安培力的大小及方向。F建立坐標(biāo)系,坐標(biāo)原點(diǎn)選在I1上，電流元受安培力大小為：其中對(duì)AC分割電流元，長(zhǎng)度為dx

,ox方向在紙面內(nèi)垂直AC向下F建立坐標(biāo)系,坐標(biāo)原點(diǎn)選在I1上，電流元受安培力大小為：其中對(duì)BC分割電流元，長(zhǎng)度為dl,ox方向在紙面內(nèi)垂直BC斜向上F5.若質(zhì)子和電子都在垂直于同一磁場(chǎng)的平面內(nèi)做半徑相同的圓周運(yùn)動(dòng)，它們的質(zhì)量分別為mp和me，求（1）質(zhì)子和電子的動(dòng)量之比；（2）質(zhì)子和電子的動(dòng)能之比；（3）質(zhì)子和電子的繞行周期之比；（1）（2）（3）6.邊長(zhǎng)a＝10cm的正方形銅線圈，放在均勻外磁場(chǎng)中，B方向豎直向上，且B＝9.4×10-3T，線圈中電流為I＝10A。（1）若使線圈平面保持豎直，線圈所受磁力矩為多少？（2）若線圈能繞一