大学物理电磁学考试试题及答案

大学电磁学习题1
一．选择题（每题3分）
1.如图所示，半径为R 的均匀带电球面，总电荷为Q ，设无穷远处的电势为零，则球内距离球心为r 的P 点处的电场强度的大小和电势为：
(A)E =0，R
Q U 04επ=
． (B)E =0，r
Q U 04επ=． (C)204r Q E επ=，r
Q U 04επ=． (D)204r Q E επ=，R Q U 04επ=．［］ 2.一个静止的氢离子(H +)在电场中被加速而获得的速率为一静止的氧离子(O +
2)在同一电场中且通过相同的路径被加速所获速率的： (A)2倍．(B)22倍．
(C)4倍．(D)42倍．［］ 3.在磁感强度为B 的均匀磁场中作一半径为r 的半球面S ，S 边线所在平面的法线方向单位矢量n 与B 的夹角为?，则通过半球面S 的磁通量(取弯面向外为正)为
(A)?r 2B ．.(B)2??r 2B ．
(C)-?r 2B sin ?．(D)-?r 2B cos ?．［］
4.一个通有电流I 的导体，厚度为D ，横截面积为S ，放置在磁感强度为B 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V ，则此导体的霍尔系数等于
(A)
IB VDS ．(B)DS
IBV ． (C)IBD VS ．(D)BD
IVS ． (E)IB VD ．［］ 5.两根无限长载流直导线相互正交放置，如图所示．I 1沿y 轴的正方向，I 2沿z 轴负方向．若载流I 1的导线不能动，载流I 2的导线可以自由运动，则载流I 2的导线开始运动的趋势是
(A)绕x 轴转动．(B)沿x 方向平动．
(C)绕y 轴转动．(D)无法判断．［］
6.无限长直导线在P 处弯成半径为R 的圆，当通以电流I 时，则在圆心O 点的磁感强度大小等于
(A)R I
π20μ．(B)R I
40μ．
(C)0．(D)
)11(20π
-R I
μ． (E))11(40π+R I μ．［］ 7.如图所示的一细螺绕环，它由表面绝缘的导线在铁环上密绕而成，每厘米绕10匝．当导线中的电流I 为2.0 A 时，测得铁环内的磁感应强度的大小B 为 1.0T ，则可求得铁环的相对磁导率?r 为(真空磁导率??0=4?×10-7T ·m ·A -1)
(A)7.96×102(B)3.98×102
(C)1.99×102(D)63.3［］
8.一根长度为L 的铜棒，在均匀磁场B 中以匀角速度?绕通过其一端??的定轴旋转着，B
的方向垂直铜棒转动的平面，如图所示．设t =0时，铜棒与Ob 成??角(b 为铜棒转动的平面上的一个固定点)，则在任一时刻t 这根铜棒两端之间的感应电动势的大小为： (A))cos(2
θωω+t B L ．(B)t B L ωωcos 2
12． (C))cos(22θωω+t B L ．(D)B L 2ω． (E)B L 221ω．［］ 9.面积为S 和2S 的两圆线圈1、2如图放置，通有相同的电流I ．线圈1的电流所产生的通过线圈2的磁通用?21表示，线圈2的电流所产生的通过线圈1的磁通用?12表示，则?21和?12的大小关系为：
(A)?21=2?12．(B)?21>?12．
(C)?21=?12．(D)?21=2
1?12．［］ 10.如图，平板电容器(忽略边缘效应)充电时，沿环路L 1的磁场强度H 的环流与沿环路L 2的磁场强度H 的环流两者，必有： (A)>'⎰⋅1d L l H ⎰⋅'2
d L l H . (B)='⎰⋅1d L l H ⎰⋅'2d L l H . (C)<
'⎰⋅1
d L l H ⎰⋅'2d L l H . (D)0d 1='⎰⋅L l H .［］
二．填空题（每题3分）
1.由一根绝缘细线围成的边长为l 的正方形线框，使它均匀带电，其电荷线密度为?，则在正方
形中心处的电场强度的大小E ＝_____________．
2.描述静电场性质的两个基本物理量是______________；它们的定义式
是________________和__________________________________________．
3.一个半径为R 的薄金属球壳，带有电荷q ，壳内充满相对介电常量为?r 的各向同性均匀电介质，
壳外为真空．设无穷远处为电势零点，则球壳的电势U =________________________________．
4.一空气平行板电容器，电容为C ，两极板间距离为d ．充电后，两极板间相互作用力为F ．则
两极板间的电势差为______________，极板上的电荷为______________．
5.真空中均匀带电的球面和球体，如果两者的半径和总电荷都相等，则带电球面的电场能量W 1
与带电球体的电场能量W 2相比，W 1________W 2(填<、=、>)．
6.若把氢原子的基态电子轨道看作是圆轨道，已知电子轨道半径r=0.53×10-10 m ，绕核运动速度大小v =2.18×108
m/s,则氢原子基态电子在原子核处产生的磁感强度B 的大小为 ____________．(e =1.6×10-19 C ，?0=4?×10-7T ·m/A)
7.如图所示．电荷q (>0)均匀地分布在一个半径为R 的薄球壳外表面上，若球壳以恒角速度??0绕z 轴转动，则沿着z 轴从－∞到＋∞磁感强度的线积分等于
____________________．
8.带电粒子穿过过饱和蒸汽时，在它走过的路径上，过饱和蒸汽便凝结成小液滴，从而显示出粒子的运动轨迹．这就是云室的原理．今在云室中有磁感强度大小为B =1T 的均匀磁场，观测到一个质子的径迹是半径r =20 cm 的圆弧．已知质子的电荷为q =1.6×10-
19 C ，静 止质量m =1.67×10-
27 kg ，则该质子的动能为_____________．
9.真空中两只长直螺线管1和2，长度相等，单层密绕匝数相同，直径之比d 1/d 2=1/4．当它们
通以相同电流时，两螺线管贮存的磁能之比为W 1/W 2=___________．
10.平行板电容器的电容C 为20.0?F ，两板上的电压变化率为d U /d t =1.50×105V ·s -1，则该平
行板电容器中的位移电流为____________．
三．计算题（共计40分）
1.（本题10分）一“无限长”圆柱面，其电荷面密度为：??=?0cos ???，式中??为半径R 与x 轴所夹的角，试求圆柱轴线上一点的场强．
2.（本题5分）厚度为d 的“无限大”均匀带电导体板两表面单位面积上电荷之和为?．试求图示离左板面距离为a 的一点与离右板面距离为b 的一点之间的电势差．
3.（本题10分）一电容器由两个很长的同轴薄圆筒组成，内、外圆筒半径分别为R 1=2 cm ，R 2=5 cm ，其间充满相对介电常量为?r 的各向同性、均匀电介质．电容器接在电压U =32V 的电源上，(如图所示)，试求距离轴线R =3.5 cm 处的A 点的电场强度和A 点与外筒间的电势差．
4.（本题5分）一无限长载有电流I 的直导线在一处折成直角，P 点位于导线所在平面内，距一条折线的延长
线和另一条导线的距离都为a ，如图．求P 点的磁感强度B ．
5.（本题10分）无限长直导线，通以常定电流I ．有一与之共面的直角三角形线圈ABC ．已知AC 边长为b ，且与长直导线平行，BC 边长为a ．若线圈以垂直于导线方向的速度v 向右平移，当B 点与长直导线的距离为d 时，求线圈ABC 内的感应电动势的大小和感应电动势的方向．
基础物理学I 模拟试题参考答案
一、选择题(每题3分，共30分)
1.[A]
2.[B]
3.[D]
4.[E]
5.[A]
6.[D]
7.[B]
8.[E]
9.[C]10.[C]
二、填空题(每题3分，共30分)
1．03分2.电场强度和电势1分3.q /(4??0R )3分 0/q F E =,1分
l E q W U a a ⎰
⋅==00d /(U 0=0)1分 4.C Fd /22分5.<3分6. 12.4T3分
FdC 21分 7.π
200q ωμ3分 参考解：由安培环路定理⎰⋅⎰⋅+∞∞
-=l B l B d d I 0μ= 而π=20ωq I ，故⎰⋅+∞∞
-l B d =π200q ωμ 8. 3.08×10-
13J3分 参考解∶r m B q 2v v ===m
qBr v 1.92×107 m/s 质子动能==22
1v m E K 3.08×10-13J 9.1∶163分
参考解：
02/2
1μB w =
10.3 A3分
三、计算题（共40分） 1.（本题10分）解：将柱面分成许多与轴线平行的细长条，每条可视为“无限长”均匀带电直线，其电荷线密度为
?=?0cos ?R d ?，
它在O 点产生的场强为：
φφεσελd s co 22d 000π=π=
R
E 3分 它沿x 、y 轴上的二个分量为：
d E x =－d E cos ?=φφεσd s co 220
0π-1分 d E y =－d E sin ?=φφφεσd s co sin 20
0π1分 积分： ⎰ππ-=2020
0d s co 2φφεσx E ＝002εσ2分 0)d (s i n s i n 2200
0=π-=⎰πφφεσy E 2分 ∴ i i E E x 002εσ-==1分 2.（本题5分）解：选坐标如图．由高斯定理，平板内、外的场强分布为：
E =0(板内)
)2/(0εσ±=x E (板外)2分
1、2两点间电势差⎰=-2
1
21d x E U U x
)(20
a b -=εσ3分 3.（本题10分）解：设内外圆筒沿轴向单位长度上分别带有电荷+?和??,根据高斯定理可求得两 圆筒间任一点的电场强度为r E r εελ02π=
2分 则两圆筒的电势差为1200ln 22d d 21
21R R r r r E U r R R r R R εελεελπ=π==⎰⎰⋅ 解得1
20ln 2R R U r εελπ=3分 于是可求得Ａ点的电场强度为A E )
/ln(12R R R U = =998V/m 方向沿径向向外2分 A 点与外筒间的电势差：⎰⎰=='22
d )/ln(d 12R R R R
r r R R U r E U R R R R U 212ln )/ln(==12.5V3分 4.（本题5分）解：两折线在P 点产生的磁感强度分别为：
)2
21(401+π=a I
B μ方向为?1分 )221(402-π=a I B μ方向为⊙2分
)4/(2021a I B B B π=-=μ方向为?各1分
5.（本题10分）解：建立坐标系，长直导线为y 轴，BC 边为x 轴，原点在长直导线上，则斜边的方程为a br a bx y /)/(-=
式中r 是t 时刻B 点与长直导线的距离．三角形中磁通量
⎰⎰++-π=π=Φr a r r a r x ax
br a b I x x y I d )(2d 200μμ)ln (20r r a a br b I +-π=μ6分 t
r r a a r r a a Ib t d d )(ln 2d d 0+-+π=Φ-=μ☜3分 当r =d 时，v )(ln 20d a a d
d a a Ib +-+π=μ☜ 方向：ACBA (即顺时针)1分。