《大學(xué)物理》電磁感應(yīng)練習(xí)題及答案

《大學(xué)物理》電磁感應(yīng)練習(xí)題及答案一、簡(jiǎn)答題1、簡(jiǎn)述電磁感應(yīng)定律答：當(dāng)穿過(guò)閉合回路所圍面積的磁通量發(fā)生變化時(shí)，不論這種變化是什么原因引起的，回路中都會(huì)建立起感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，且此感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)等于磁通量對(duì)時(shí)間變化率的負(fù)值，即。2、簡(jiǎn)述動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和感生電動(dòng)勢(shì)答：由于回路所圍面積的變化或面積取向變化而引起的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)稱(chēng)為動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)。由于磁感強(qiáng)度變化而引起的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)稱(chēng)為感生電動(dòng)勢(shì)。3、簡(jiǎn)述自感和互感答：某回路的自感在數(shù)值上等于回路中的電流為一個(gè)單位時(shí)，穿過(guò)此回路所圍成面積的磁通量，即。兩個(gè)線(xiàn)圈的互感M值在數(shù)值上等于其中一個(gè)線(xiàn)圈中的電流為一單位時(shí)，穿過(guò)另一個(gè)線(xiàn)圈所圍成面積的磁通量，即。4、簡(jiǎn)述位移電流與傳導(dǎo)電流有什么異同答：共同點(diǎn)：都能產(chǎn)生磁場(chǎng)。不同點(diǎn)：位移電流是變化電場(chǎng)產(chǎn)生的（不表示有電荷定向運(yùn)動(dòng)，只表示電場(chǎng)變化），不產(chǎn)生焦耳熱；傳導(dǎo)電流是電荷的宏觀定向運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的，產(chǎn)生焦耳熱。5簡(jiǎn)述感應(yīng)電場(chǎng)與靜電場(chǎng)的區(qū)別？答：感生電場(chǎng)和靜電場(chǎng)的區(qū)別感生電場(chǎng)靜電場(chǎng)非保守場(chǎng)保守場(chǎng)由變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生由電荷產(chǎn)生6、寫(xiě)出麥克斯韋電磁場(chǎng)方程的積分形式。答：7、簡(jiǎn)述產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)物理本質(zhì)答：在磁場(chǎng)中導(dǎo)體作切割磁力線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，其自由電子受洛侖滋力的作用，從而在導(dǎo)體兩端產(chǎn)生電勢(shì)差8、簡(jiǎn)述磁能密度,并寫(xiě)出其表達(dá)式答：?jiǎn)挝惑w積中的磁場(chǎng)能量,。9、簡(jiǎn)述何謂楞次定律答：閉合的導(dǎo)線(xiàn)回路中所出現(xiàn)的感應(yīng)電流，總是使它自己所激發(fā)的磁場(chǎng)反抗任何引發(fā)電磁感應(yīng)的原因（反抗相對(duì)運(yùn)動(dòng)、磁場(chǎng)變化或線(xiàn)圈變形等）.這個(gè)規(guī)律就叫做楞次定律。10、全電流安培環(huán)路定理答：磁場(chǎng)強(qiáng)度沿任意閉合回路的積分等于穿過(guò)閉合回路圍成的曲面的全電流二、選擇題1、有一圓形線(xiàn)圈在均勻磁場(chǎng)中做下列幾種運(yùn)動(dòng)，那種情況在線(xiàn)圈中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流(D)A、線(xiàn)圈平面法線(xiàn)沿磁場(chǎng)方向平移B、線(xiàn)圈平面法線(xiàn)沿垂直于磁場(chǎng)方向平移C、線(xiàn)圈以自身的直徑為軸轉(zhuǎn)動(dòng)，軸與磁場(chǎng)方向平行D、線(xiàn)圈以自身的直徑為軸轉(zhuǎn)動(dòng)，軸與磁場(chǎng)方向垂直2、有兩個(gè)線(xiàn)圈，線(xiàn)圈1對(duì)線(xiàn)圈2的互感系數(shù)為，而線(xiàn)圈2對(duì)線(xiàn)圈1的互感系數(shù)為.若它們分別流過(guò)和的變化電流且，并設(shè)由變化在線(xiàn)圈1中產(chǎn)生的互感電動(dòng)勢(shì)為，由變化在線(xiàn)圈1中產(chǎn)生的互感電動(dòng)勢(shì)為，下述論斷正確的是(D)A、B、C、D、3、對(duì)于位移電流，下列四種說(shuō)法中哪一種說(shuō)法是正確的(A)A、位移電流的實(shí)質(zhì)是變化的電場(chǎng)B、位移電流和傳導(dǎo)電流一樣是定向運(yùn)動(dòng)的電荷C、位移電流服從傳導(dǎo)電流遵循的所有規(guī)律D、位移電流的磁效應(yīng)不服從安培環(huán)路定理4、下列概念正確的是(B)。A、感應(yīng)電場(chǎng)是保守場(chǎng)B、感應(yīng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線(xiàn)是一組閉合曲線(xiàn)C、，因而線(xiàn)圈的自感系數(shù)與回路的電流成反比D、，回路中的磁通量越大，回路的自感系數(shù)也一定大5、如圖所示，兩個(gè)環(huán)形線(xiàn)圈、互相垂直放置，當(dāng)它們的電流和同時(shí)發(fā)生變化時(shí)，則有下列情況發(fā)生：(D)A、中產(chǎn)生自感電流，中產(chǎn)生互感電流B、中產(chǎn)生自感電流，中產(chǎn)生互感電流C、、中同時(shí)產(chǎn)生自感和互感電流D、、中只產(chǎn)生自感電流，不產(chǎn)生互感電流6、在圓柱形空間內(nèi)有一磁感強(qiáng)度為的均勻磁場(chǎng)，如圖所示，的大小以速率變化，在磁場(chǎng)中有、兩點(diǎn)，其間可以放置一直導(dǎo)線(xiàn)和一彎曲的導(dǎo)線(xiàn)，則下列哪種說(shuō)法正確(D)A、電動(dòng)勢(shì)只在直導(dǎo)線(xiàn)中產(chǎn)生B、電動(dòng)勢(shì)只在彎曲的導(dǎo)線(xiàn)產(chǎn)生C、電動(dòng)勢(shì)在直導(dǎo)線(xiàn)和彎曲的導(dǎo)線(xiàn)中都產(chǎn)生，且兩者大小相等D、直導(dǎo)線(xiàn)中的電動(dòng)勢(shì)小于彎曲導(dǎo)線(xiàn)中的電動(dòng)勢(shì)7、兩根無(wú)限長(zhǎng)平行直導(dǎo)線(xiàn)載有大小相等方向相反的電流，并各以的變化率增長(zhǎng)，一矩形線(xiàn)圈位于導(dǎo)線(xiàn)平面內(nèi)(如圖)，則：(B)A、線(xiàn)圈中無(wú)感應(yīng)電流．B、線(xiàn)圈中感應(yīng)電流為順時(shí)針?lè)较颍瓹、線(xiàn)圈中感應(yīng)電流為逆時(shí)針?lè)较颍瓺、線(xiàn)圈中感應(yīng)電流方向不確定．8、一根無(wú)限長(zhǎng)平行直導(dǎo)線(xiàn)載有電流，一矩形線(xiàn)圈位于導(dǎo)線(xiàn)平面內(nèi)沿垂直于載流導(dǎo)線(xiàn)方向以恒定的速率運(yùn)動(dòng)(如圖所示)，則(B)A、線(xiàn)圈中無(wú)感應(yīng)電流B、線(xiàn)圈中感應(yīng)電流為順時(shí)針?lè)较駽、線(xiàn)圈中感應(yīng)電流為逆時(shí)針?lè)较駾、線(xiàn)圈中感應(yīng)電流方向無(wú)法確定9、關(guān)于自感，說(shuō)法正確的是(D)A、自感與通過(guò)線(xiàn)圈的磁通量成正比，與線(xiàn)圈中的電流成反比B、線(xiàn)圈中的電流越大，自感電動(dòng)勢(shì)越大C、當(dāng)線(xiàn)圈中有電流時(shí)才有自感 D、以上說(shuō)法都不對(duì)10、關(guān)于感生電場(chǎng)和靜電場(chǎng)下列哪一種說(shuō)法正確(B)。A、感生電場(chǎng)是由變化電場(chǎng)產(chǎn)生的．B、感生電場(chǎng)是由變化磁場(chǎng)產(chǎn)生的，它是非保守場(chǎng)．C、感生電場(chǎng)是由靜電場(chǎng)產(chǎn)生的D、感生電場(chǎng)是由靜電場(chǎng)和變化磁場(chǎng)共同產(chǎn)生的11、產(chǎn)生感生電場(chǎng)的根源是：(D)A、均勻磁場(chǎng)；

B、非均勻磁場(chǎng)；

C、穩(wěn)恒電場(chǎng)；

D、變化磁場(chǎng)。12、感生電場(chǎng)是(C)A、由電荷激發(fā)，是無(wú)源場(chǎng)；B、由變化的磁場(chǎng)激發(fā)，是有源場(chǎng)；C、由變化的磁場(chǎng)激發(fā)，是無(wú)源場(chǎng)；D、由電荷激發(fā)，是有源場(chǎng)。13、在尺寸相同的鐵環(huán)和銅環(huán)所包圍的面積中穿過(guò)相同變化率的磁通量，則兩環(huán)中(C)A、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相同，感應(yīng)電流相同；B、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不同，感應(yīng)電流不同；C、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相同，感應(yīng)電流不同；D、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不同，感應(yīng)電流相同。14、兩根無(wú)限長(zhǎng)的平行直導(dǎo)線(xiàn)有相等的電流，但電流的流向相反如右圖，而電流的變化率均小于零，有一矩形線(xiàn)圈與兩導(dǎo)線(xiàn)共面，則(C)

A、線(xiàn)圈中無(wú)感應(yīng)電流；

B、線(xiàn)圈中感應(yīng)電流為逆時(shí)針?lè)较颍籆、線(xiàn)圈中感應(yīng)電流為順時(shí)針?lè)较颍?/p>

D、線(xiàn)圈中感應(yīng)電流不確定。

15、一矩形線(xiàn)圈，它的一半置于穩(wěn)定均勻磁場(chǎng)中，另一半位于磁場(chǎng)外，如右圖所示，磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向與紙面垂直向里。欲使線(xiàn)圈中感應(yīng)電流為順時(shí)針?lè)较騽t(A)

A、線(xiàn)圈應(yīng)沿軸正向平動(dòng)；B、線(xiàn)圈應(yīng)沿軸正向平動(dòng)；

C、線(xiàn)圈應(yīng)沿軸負(fù)向平動(dòng)；D、線(xiàn)圈應(yīng)沿軸負(fù)向平動(dòng)16、有一無(wú)限長(zhǎng)通電流的扁平銅片，寬度為，厚度不計(jì)，電流在銅片上均勻分布，在銅片外與銅片共面，離銅片右邊緣為處的點(diǎn)(如圖)的磁感應(yīng)的大小為:(B)A、B、C、D、17、兩個(gè)閉合的金屬圓環(huán)，被穿在一光滑的絕緣桿上，如圖，當(dāng)條形磁鐵極自右向左插向圓環(huán)時(shí)，則兩環(huán)的運(yùn)動(dòng)是：(C)A、同時(shí)向左移動(dòng)且分開(kāi)。B、同時(shí)向右移動(dòng)且合攏。C、同時(shí)向左移動(dòng)且合攏。D、同時(shí)同向運(yùn)動(dòng)。三、填空題1、一自感系數(shù)為的線(xiàn)圈，當(dāng)線(xiàn)圈中的電流在內(nèi)由均勻地減小到零。線(xiàn)圈中的自感電動(dòng)勢(shì)的大小為50伏特。2、一無(wú)限長(zhǎng)圓柱形直導(dǎo)線(xiàn)，其截面各處的電流密度相等，總電流為。則導(dǎo)線(xiàn)內(nèi)部單位長(zhǎng)度上所儲(chǔ)存的磁能。3、電阻的閉合導(dǎo)體回路置于變化磁場(chǎng)中，通過(guò)回路包圍面的磁通量與時(shí)間的關(guān)系為，則在至的時(shí)間內(nèi)，流過(guò)回路導(dǎo)體橫截面的感應(yīng)電荷C。4、如圖所示，線(xiàn)圈1和線(xiàn)圈2并聯(lián)在地接到一電動(dòng)勢(shì)恒定的電源上.線(xiàn)圈1的自感和電阻分別是線(xiàn)圈2的三倍，線(xiàn)圈1和線(xiàn)圈2之間的互感可忽略不計(jì)，那么，線(xiàn)圈1的磁能與線(xiàn)圈2的磁能之比。5、在半徑的圓線(xiàn)圈，其電阻為，勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于線(xiàn)圈，若使線(xiàn)圈中有穩(wěn)定電流，則磁場(chǎng)隨時(shí)間的變化率為。6、一鐵心上繞有線(xiàn)圈100匝，已知鐵心中的磁通量與時(shí)間的關(guān)系為，當(dāng)時(shí)，線(xiàn)圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)2.51伏特。7、一細(xì)導(dǎo)線(xiàn)彎成直徑為的半圓形狀，位于水平面內(nèi)(如圖)均勻磁場(chǎng)豎直向上通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)所在平面，當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)繞過(guò)點(diǎn)的豎直軸以勻速度逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)時(shí)，導(dǎo)體之間的電動(dòng)勢(shì)。8、電磁感應(yīng)現(xiàn)象可通過(guò)兩類(lèi)實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō)明：磁場(chǎng)不變而線(xiàn)圈運(yùn)動(dòng)和磁場(chǎng)隨時(shí)變化線(xiàn)圈不動(dòng)。9、由于回路所圍面積的變化或面積取向變化而引起的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)稱(chēng)為動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)；由于磁感強(qiáng)度變化而引起的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)稱(chēng)為感生電動(dòng)勢(shì)。10、一個(gè)直徑為，長(zhǎng)為的長(zhǎng)直密繞螺線(xiàn)管，共匝線(xiàn)圈，總電阻為歐姆，如把線(xiàn)圈接到電動(dòng)勢(shì)的電池上，電流穩(wěn)定后，線(xiàn)圈中所儲(chǔ)存的磁能是0.328焦耳。11、法拉第電磁感應(yīng)定律的表達(dá)式是______________。

12、一匝數(shù)的線(xiàn)圈，通過(guò)每匝線(xiàn)圈的磁通量，則任意時(shí)刻線(xiàn)圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小

。13、動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生的原因是：由于運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體中的電荷在磁場(chǎng)中受洛侖茲力的結(jié)果。14、如圖所示，、為兩均勻金屬棒，長(zhǎng)均為，放在磁感應(yīng)強(qiáng)度的均勻磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的方向垂直于屏面向里，和可以在導(dǎo)軌上自由滑動(dòng)，當(dāng)和在導(dǎo)軌上分別以、速率向右作勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，在尚未追上的時(shí)間段內(nèi)閉合回路上動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的大小0.4V，方向順時(shí)針?lè)较颉?5、感生電場(chǎng)產(chǎn)生的原因變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生感生電場(chǎng)。。四、計(jì)算題1、如圖，有一彎成角的金屬架放在磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于金屬架所在平面，一導(dǎo)體桿垂直于邊，并在金屬架上以恒定速度向右滑動(dòng)，與垂直，設(shè)時(shí)，，求下列兩情形，框架內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。(1)磁場(chǎng)分布均勻，且不隨時(shí)間改變；(2)非均勻的交變磁場(chǎng)．解：（1）經(jīng)過(guò)時(shí)間t，導(dǎo)體桿前進(jìn)的距離為：桿的有效長(zhǎng)度為動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)為（2）導(dǎo)體桿掃過(guò)的三角形的面積為：通過(guò)該面的磁通量為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為2、長(zhǎng)為，寬為的矩形線(xiàn)圈與無(wú)限長(zhǎng)直截流導(dǎo)線(xiàn)共面，且線(xiàn)圈的長(zhǎng)邊平行于長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)，線(xiàn)圈以速度向右平動(dòng)，時(shí)刻邊距離長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)為；且長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)中的電流按規(guī)律隨時(shí)間變化，如圖所示．求回路中的電動(dòng)勢(shì)。解：電流I在r處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度為：穿過(guò)面積元的磁通量為：穿過(guò)矩形線(xiàn)圈ABCD的磁通量為：回路中的電動(dòng)勢(shì)為3、如圖所示，一無(wú)限長(zhǎng)載流導(dǎo)線(xiàn)，電流為，導(dǎo)體細(xì)棒與共面，并互相垂直，長(zhǎng)為，距為,以勻速度沿方向運(yùn)動(dòng)，求：中的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)解：段產(chǎn)生的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)為：垂直指向紙面指向方向，即與反向。大小為。CD產(chǎn)生的為4、如圖所示，兩同軸單匝線(xiàn)圈、的半徑分別為和，兩線(xiàn)圈相距為。若很小，可認(rèn)為線(xiàn)圈在線(xiàn)圈處所產(chǎn)生的磁場(chǎng)是均勻的。求兩線(xiàn)圈的互感。若線(xiàn)圈的匝數(shù)為匝，則互感又為多少?解：設(shè)線(xiàn)圈A中有電流I通過(guò)，它在線(xiàn)圈C所包圍的平面內(nèi)各點(diǎn)產(chǎn)生的磁感強(qiáng)度近似為穿過(guò)線(xiàn)圈C的磁鏈為：則兩線(xiàn)圈的互感為：若線(xiàn)圈C的匝數(shù)為N匝，則互感為上述值的N倍5、如圖所示，兩圓形線(xiàn)圈共面，半徑依次為，，匝數(shù)分別為，求互感系數(shù)。解：設(shè)大線(xiàn)圈通有電流，在其中心處產(chǎn)生磁場(chǎng)大小為:∵，∴小線(xiàn)圈可視為處于均勻磁場(chǎng)，為O處值記為，通過(guò)小線(xiàn)圈的磁通鏈數(shù)為,由有,6、如圖所示，用一根硬導(dǎo)線(xiàn)彎成半徑為的一個(gè)半圓。使這根半圓形導(dǎo)線(xiàn)在磁感強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以頻率旋轉(zhuǎn)，整個(gè)電路的電阻為，求感應(yīng)電流的表達(dá)式和最大值。解：由于磁場(chǎng)是均勻的，故任意時(shí)刻穿過(guò)回路的磁通量為: 其中等于常量，S為半圓面積， 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，有因此回路中的感應(yīng)電流為 則感應(yīng)電流的最大值為 7、有兩根相距為的無(wú)限長(zhǎng)平行直導(dǎo)線(xiàn)，它們通以大小相等流向相反的電流，且電流均以的變化率增長(zhǎng)。若有一邊長(zhǎng)為的正方形線(xiàn)圈與