大学物理磁场复习题精选
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过中心线作一平面 S 如图所示。试计算通过导线1m长 的 S平面内的磁感应通量。
解:
SI
B
=
2π0
Ix R2
ΦLeabharlann Baidu
R
=0
B
l
dx
=
2π0IRl 2
Rx 0
dx
=
4π0I l
=
4π×10-7×10×1 4π
= 1.0×10-6Wb
26、有一蚊香状的平面 N 匝线圈,通有电流 I , 每一圈近似为一圆周,其内外半径分别为a 及 b 。 求圆心处 P 点的磁感应强度。
(a,0,0)点处的磁感应强度的大小为
答案:
μ 0 Idl 4π a2
z
o Idl
y
13、把轻的导线圈用线挂在磁 铁N极附近,磁铁的轴线穿过 线圈中心,且与线圈在同一平
(a,0,0)
x
面内,如图所示,当线圈内通
以如图所示方向的电流时,线
圈将如何运动?
N
S
答案:线圈将转动,同时靠 近磁铁
14、把通电的直导线放在蹄形磁极的上方,如图所示,导线可以 自由活动,且不计重力。当导线内通以如图所示的电流时,导线 将: (A)不动; (B)顺时针方向转动(从上往下看); (C)逆时针方向转动(从上往下看),然后往下降; (D)顺时针方向转动(从上往下看),然后往下降; (E)逆时针方向转动(从上往下看),然后往上升。
L1
L2
(B) H dl H dl
(C) L1 L2
(C ) H dl H dl
L1
L1
L2
L2
(D) H dl 0
L1
5、两根长直导线通有电流I,图示有三种环路,在每种情况下,
B dl ?
b
l μ0I
0
2μ0I
(对环路a) (对环路b) (对环路c)
c a
6、图示为一充电后的平行板电容器,A板带正电,B板带负 电。当将开关K合上时,AB板之间的电场方向为 X轴正方向
位移电流的方向为 X轴负方向
+_ +-
+-
K
x
7、如图,求O点的磁感应强度。
2
I2
1
3
R
I2
I1 I2
d
B0
B1
B2
B3
μ0I2 2R
μ0I2 2π R
μ 0 I1 2π R(d
R)
8、一质量为m,电量为q的粒子,以速度V垂直入射磁
感应强度为B的均匀磁场内,粒子运动所包围范围内
的磁通量与B的大小的关系曲线是:
P. a b
已知:a , b , I , N
求:BP
解:
B
=
0I 2r
dB
=
0dI 2r
dr
=
0 2r
(bNIa )dr
B
=
2
0NI (b a
)
b
a
dr r
=
2
0NI (b a
)
ln
b a
P. a
r
b
dI NI
=
dr ba
dI =(bNIa)dr
27、 在一磁感应强度为B 的水平的均匀磁场中,有 一水平放置的均匀带电的圆盘,电荷面密度为s,半 径为R 。它围绕其铅直轴线以角速度ω旋转。求它
求:圆盘中心处的磁感应强度。
ω
R
q
解:
n
=
ω
2π
σ=πqR 2
ω
dq =σ 2πr dr
dI =n dq =nσ2πr dr
dB
=
0dI 2r
=
0nσπdr
B
=
R 0
0nσπdr
=
0nσπR
=
ω0 q
2πR
R
r dr
r
dB
Iμ 0
a2 (1 )
dr 2π (b 2 a 2 )
r2
讨论: r B(r )
所以选(B)
40、如图求O点的场强 a
I
2
I1
I
1
I2
o
be
c
B
B1
μ0I 4 π oa
(cos
0
cos
900 )
μ0I 4 π oa
41、 一个塑料圆盘,半径为 R,电荷q 均匀分布在表 面 ,圆盘绕通过圆心垂直盘面的轴转动,角速度为ω 。
b
B
a
c
d
B dl 2Bab μ 0 ab j
B
1 2μ0
j
29、无限多无限长导线,每根通过的电流为I,组
成平面导线排,如图所示。试 证:这个:“无 限
长”电流片上下两边所有各点处的B的大小相等且
有:
I
B
1 2μ 0nI
b c
B dl 2Bab μ 0nI
a
d
1 B 2μ 0nI
0
π B
2=
4
I0 2 r2
l 2dl
0
I1 I2
=
R2 R1
=
l2 l1
I1 O l1
A
l2 I 2
B
I1l 1 =I2l2
B = B1 B2= 0
23、 A和B为两个正交放置的圆形线圈,其圆心相重 合。A线圈半径 RA=0.2m,NA=10匝,通有电流 IA =10A。B线圈半径为RB=0.1m, NB= 20匝。通有电流 IB =5A。求两线圈公共中心处的磁感应强度。
B 4 m 1
B0
m2
19、在均匀磁场中,有两个平面线圈,其面积A1=2A2,通有 电流I1=2I2,则它们所受的最大力矩之比是多少?
M max mB M max 1 I 1 A1 B
M max 2 I 2 A2 B
M max 1:M max 2 4 : 1
20、无限长直圆柱体内通有均匀分布的电流I,则其内外磁 场分布为:
少?
4倍,0
33、有两个长直螺线管,长度及线圈匝数均相同,半径分
别为r1和r2,管内充满均匀介质,其磁导率为1和 2.设
1:2=2:1, r1:r2=1:2,当将两只螺线管串联
在电路中通电稳定后,L1:L2=? Wm1:Wm2=?
L1:L2=1:2 Wm1:Wm2=1:2
L μ n2l π r2
μ 0nI
2π
0
1
π dα 2 μ 0 nI
By 0
30、 电流均匀地流过宽度为 b 的无限长平面导体薄板, 电流为 I ,沿板长方向流动。求:
(1)在薄板平面内,距板
的一边为 b 的 P点处的磁感
应强度;
I
b .P
b
解:(1)
dI
=
I b
dx
d B= 2π0dxI
=
2π0 Ib
dx x
B(r) μ Ir 2π R2
B(r) μ I 2π r
rR
rR
B(r )
Br
B1 r
r
21、一带电粒子径迹在纸面内如图示,它在匀强磁场中运动, 并穿过铅板,损失一部分动能,则由此可以断定出粒子:
( A) 带负电,从a b c
[B]
(B) 带正电,从a b c (C ) 带负电,从c b a
Wm
1 LI2 2
L
34、H的单位是什么?的单位是什么?
H nI
μ B H
A/m T.m/A
35、平板电容器,从q=0开始充电,试画出充电过程中,极板间某 点的电场强度方向和磁场强度方向.
i
H
E
36 X射 线 ,γ 射 线 , 紫 外 线 的 波 长 从
小 到 大 的 次 序x 是紫: 外线
37、坡印亭矢量的定义及其物理意义?三者之间的关系?
(D) 带正电,从c b a
v2
an Bqv m
Bq m v1 ρ1
b 铅板
Bq m v2
ρ2
c
ρ1 ρ2
v1 v2
B
a
22、 两根长直导线沿半径方向引到铁环上A、B 两点,
并与很远的电源相连,如图所示。求:环中心的磁感 应强度。
AI
O
BI
解:
π B
1=
4
I0 1 r2
l 1dl
S E H 电磁能流密度:单位时间内通过垂直单
位面积内的电磁场能量。两两垂直。
a
0
0r a
b
B
(r 2 a 2 )Iμ 0 2π (b 2 a 2 )r
arb
Iμ 0 2π r
r b
B (r 2 a 2 )Iμ 0
Iμ 0
a2 (r )
2π (b 2 a 2 )r 2π (b 2 a 2 )
(22.6J .m3 )
(0 4 107 N / A2 )
ε 3、如图所示,直角三角形金属架abc放在均匀磁场中,磁场B平
行于ab边,bc的长度为l。当金属框绕ab边以匀角速度转动时, abc回路的感应电动势 , 和a,c两点间的电势差Ua-Uc为
(B) ( A)
(B) (C )
(D)
ε ε ε ε
所受到的磁力矩。
ω
R
s
B
已知:B,R,s,ω
求:M
M
p m
dr
解: dq =s 2πr dr
r
B
dI =ndq = 2ωπs 2πr dr
R
=ω s r dr
dpm= dIπr 2=ω s r drπr 2
pm=ω
sπ0R r
3dr
=ω
sπR 4
4
M
=
pB m
sin900
=
41ω
sπR 4B
28、求无限大薄导体板电流空间的磁强分布。
dB y
r a cscα
α
r
x atgα dx a csc2 α
α
x
dB μ 0 nIdx
2π r
dBx
μ 0 nIdx 2π r
s inα
0
dB y
μ 0 nIdx 2π r
cos α
Bx
0 π
μ 0nIdx sinα 2π r
0 π
μ 0nI ( csc2 α ) sinα 2 π a cscα
答案:0
18、有一半径为R的单匝圆线圈,通以电流I,若将该导线弯成 N=2匝的平面线圈,导线长度不变,通以同样的电流,则线圈 中心的磁感应强度和线圈的磁矩分别是原来的几倍?
B0
μ0I 2R
m IR2
4π R 2π R R R
2
m 2IR2 m
B
2μ 0 I 2R
2μ 0 I R
4B0
如图2所示,两个半圆面正交,则O点处的磁感应强度为多少?
z
I
B
x
I
B1
α
B2
B0
μ0I 4
1 (
R2
1 )
R1
•
B0
μ0I 4
11
R2 2 R12
y
α arctg R2 R1
17、如图,两个半径为R的相同金属环在a、b两点相 接触(a、b连线为环的直径),并相互垂直放置,电 流由a点流入,b端流出,则环中心o点的磁感应强度 的大小为:
B=
2π0 Ib
2 b
b
dx x
= 2π0Ib ln2
I
b .P
dx x
b
32、有两个长度相同匝数也相同、截面积不同的长直
螺线管,通以相同大小的电流。现将小螺线管(两者
的轴重合),则使两者产生的磁场方向一致,而小螺
线管内的磁场能量密度是原来的几倍?若使两者产生
的电流方向相反,是小螺线管内的磁场能量密度是多
度上的匝数相等,两螺线管的磁感应强度大小BR与Br
的关系式为。 BR Br
I2
11、长直电流I2与圆形电流I1共面,
并与其一直径相重合,如图(但两者绝
缘),设长直电流不动,则圆形电流将
I1
如何运动?
答案:向右运动
12、一长直导线,沿空间直角坐标Oy轴放置,电流沿y
轴正方向,在原点o处取一电流元Idl,则该电流元在
m A
m
B [ C]
B
B
m
m
B C
B D
9、用细导线密绕成的长为l,半径为a(l>>a),总匝数为N的
螺线管中,通以电流I,当管内充满相对磁导率为r的均
匀磁介质后,管中任一点的H=
,B=
H NI l
B
N l
I0 r
10、一载有电流I的细导线分别均匀密绕在半径为R和r
的长直圆筒上形成两个螺线管(R=2r),两螺线管单位长
1、对于单匝线圈取自感系数的定义为L=/I。当线圈的几何 形状、大小及周围磁介质分布不变,且无铁磁质时,若线圈中 的电流强度变小,则线圈的自感系数L
(A)、变大,与电流成反比关系
(C)
(B)、变小 (C)、不变 (D)、变大,但与电流不成反比关系
2、一个中空的螺绕环上每cm绕有20匝导线,当通以电流I=3A 时,环中磁场能量密度w=
0, U a U c 0, U a U c Bωl 2 , U a Bωl 2 , U a
1 Bωl 2
2
1
Bωl
2
2 Uc
Uc
1 2
Bωl 2 1 Bωl 2
2
l
b
c
ω
B
a
4、如图,平板电容器(忽略边缘效应)充电时,沿环路L1、 L2磁场强度H的环流中,必有:
( A) H dl H dl
IB IA
解:
BA
=
NA 0IA 2RA
=
10×10×4π×10-7
2×0.2
=31.4×10-5 T
BB
=
NB 0IB 2RA
=
20×5×4π×10-7
2×0.1
=6.28×10-5 T
B = BA2 +BB2 =7.0×10-4 T
q
=
arc
tg
Ba BB
=
26.60
24、 一根很长的铜导线,载有电流10A,在导线内部通
I
[ C]
15、将一个通电流强度为I的闭合回路放在均匀磁场中,回 路所包围面积的法向与磁场方向成角,若通过此回路的磁 通为,则回路所受力矩的大小是多少?
n
BS cosα
m IS
M mBsin
IS sinα I tgα
S cosα
B
16、如图1所示,两个半圆共面,则O点处的磁感应强度为多少?
解:
SI
B
=
2π0
Ix R2
ΦLeabharlann Baidu
R
=0
B
l
dx
=
2π0IRl 2
Rx 0
dx
=
4π0I l
=
4π×10-7×10×1 4π
= 1.0×10-6Wb
26、有一蚊香状的平面 N 匝线圈,通有电流 I , 每一圈近似为一圆周,其内外半径分别为a 及 b 。 求圆心处 P 点的磁感应强度。
(a,0,0)点处的磁感应强度的大小为
答案:
μ 0 Idl 4π a2
z
o Idl
y
13、把轻的导线圈用线挂在磁 铁N极附近,磁铁的轴线穿过 线圈中心,且与线圈在同一平
(a,0,0)
x
面内,如图所示,当线圈内通
以如图所示方向的电流时,线
圈将如何运动?
N
S
答案:线圈将转动,同时靠 近磁铁
14、把通电的直导线放在蹄形磁极的上方,如图所示,导线可以 自由活动,且不计重力。当导线内通以如图所示的电流时,导线 将: (A)不动; (B)顺时针方向转动(从上往下看); (C)逆时针方向转动(从上往下看),然后往下降; (D)顺时针方向转动(从上往下看),然后往下降; (E)逆时针方向转动(从上往下看),然后往上升。
L1
L2
(B) H dl H dl
(C) L1 L2
(C ) H dl H dl
L1
L1
L2
L2
(D) H dl 0
L1
5、两根长直导线通有电流I,图示有三种环路,在每种情况下,
B dl ?
b
l μ0I
0
2μ0I
(对环路a) (对环路b) (对环路c)
c a
6、图示为一充电后的平行板电容器,A板带正电,B板带负 电。当将开关K合上时,AB板之间的电场方向为 X轴正方向
位移电流的方向为 X轴负方向
+_ +-
+-
K
x
7、如图,求O点的磁感应强度。
2
I2
1
3
R
I2
I1 I2
d
B0
B1
B2
B3
μ0I2 2R
μ0I2 2π R
μ 0 I1 2π R(d
R)
8、一质量为m,电量为q的粒子,以速度V垂直入射磁
感应强度为B的均匀磁场内,粒子运动所包围范围内
的磁通量与B的大小的关系曲线是:
P. a b
已知:a , b , I , N
求:BP
解:
B
=
0I 2r
dB
=
0dI 2r
dr
=
0 2r
(bNIa )dr
B
=
2
0NI (b a
)
b
a
dr r
=
2
0NI (b a
)
ln
b a
P. a
r
b
dI NI
=
dr ba
dI =(bNIa)dr
27、 在一磁感应强度为B 的水平的均匀磁场中,有 一水平放置的均匀带电的圆盘,电荷面密度为s,半 径为R 。它围绕其铅直轴线以角速度ω旋转。求它
求:圆盘中心处的磁感应强度。
ω
R
q
解:
n
=
ω
2π
σ=πqR 2
ω
dq =σ 2πr dr
dI =n dq =nσ2πr dr
dB
=
0dI 2r
=
0nσπdr
B
=
R 0
0nσπdr
=
0nσπR
=
ω0 q
2πR
R
r dr
r
dB
Iμ 0
a2 (1 )
dr 2π (b 2 a 2 )
r2
讨论: r B(r )
所以选(B)
40、如图求O点的场强 a
I
2
I1
I
1
I2
o
be
c
B
B1
μ0I 4 π oa
(cos
0
cos
900 )
μ0I 4 π oa
41、 一个塑料圆盘,半径为 R,电荷q 均匀分布在表 面 ,圆盘绕通过圆心垂直盘面的轴转动,角速度为ω 。
b
B
a
c
d
B dl 2Bab μ 0 ab j
B
1 2μ0
j
29、无限多无限长导线,每根通过的电流为I,组
成平面导线排,如图所示。试 证:这个:“无 限
长”电流片上下两边所有各点处的B的大小相等且
有:
I
B
1 2μ 0nI
b c
B dl 2Bab μ 0nI
a
d
1 B 2μ 0nI
0
π B
2=
4
I0 2 r2
l 2dl
0
I1 I2
=
R2 R1
=
l2 l1
I1 O l1
A
l2 I 2
B
I1l 1 =I2l2
B = B1 B2= 0
23、 A和B为两个正交放置的圆形线圈,其圆心相重 合。A线圈半径 RA=0.2m,NA=10匝,通有电流 IA =10A。B线圈半径为RB=0.1m, NB= 20匝。通有电流 IB =5A。求两线圈公共中心处的磁感应强度。
B 4 m 1
B0
m2
19、在均匀磁场中,有两个平面线圈,其面积A1=2A2,通有 电流I1=2I2,则它们所受的最大力矩之比是多少?
M max mB M max 1 I 1 A1 B
M max 2 I 2 A2 B
M max 1:M max 2 4 : 1
20、无限长直圆柱体内通有均匀分布的电流I,则其内外磁 场分布为:
少?
4倍,0
33、有两个长直螺线管,长度及线圈匝数均相同,半径分
别为r1和r2,管内充满均匀介质,其磁导率为1和 2.设
1:2=2:1, r1:r2=1:2,当将两只螺线管串联
在电路中通电稳定后,L1:L2=? Wm1:Wm2=?
L1:L2=1:2 Wm1:Wm2=1:2
L μ n2l π r2
μ 0nI
2π
0
1
π dα 2 μ 0 nI
By 0
30、 电流均匀地流过宽度为 b 的无限长平面导体薄板, 电流为 I ,沿板长方向流动。求:
(1)在薄板平面内,距板
的一边为 b 的 P点处的磁感
应强度;
I
b .P
b
解:(1)
dI
=
I b
dx
d B= 2π0dxI
=
2π0 Ib
dx x
B(r) μ Ir 2π R2
B(r) μ I 2π r
rR
rR
B(r )
Br
B1 r
r
21、一带电粒子径迹在纸面内如图示,它在匀强磁场中运动, 并穿过铅板,损失一部分动能,则由此可以断定出粒子:
( A) 带负电,从a b c
[B]
(B) 带正电,从a b c (C ) 带负电,从c b a
Wm
1 LI2 2
L
34、H的单位是什么?的单位是什么?
H nI
μ B H
A/m T.m/A
35、平板电容器,从q=0开始充电,试画出充电过程中,极板间某 点的电场强度方向和磁场强度方向.
i
H
E
36 X射 线 ,γ 射 线 , 紫 外 线 的 波 长 从
小 到 大 的 次 序x 是紫: 外线
37、坡印亭矢量的定义及其物理意义?三者之间的关系?
(D) 带正电,从c b a
v2
an Bqv m
Bq m v1 ρ1
b 铅板
Bq m v2
ρ2
c
ρ1 ρ2
v1 v2
B
a
22、 两根长直导线沿半径方向引到铁环上A、B 两点,
并与很远的电源相连,如图所示。求:环中心的磁感 应强度。
AI
O
BI
解:
π B
1=
4
I0 1 r2
l 1dl
S E H 电磁能流密度:单位时间内通过垂直单
位面积内的电磁场能量。两两垂直。
a
0
0r a
b
B
(r 2 a 2 )Iμ 0 2π (b 2 a 2 )r
arb
Iμ 0 2π r
r b
B (r 2 a 2 )Iμ 0
Iμ 0
a2 (r )
2π (b 2 a 2 )r 2π (b 2 a 2 )
(22.6J .m3 )
(0 4 107 N / A2 )
ε 3、如图所示,直角三角形金属架abc放在均匀磁场中,磁场B平
行于ab边,bc的长度为l。当金属框绕ab边以匀角速度转动时, abc回路的感应电动势 , 和a,c两点间的电势差Ua-Uc为
(B) ( A)
(B) (C )
(D)
ε ε ε ε
所受到的磁力矩。
ω
R
s
B
已知:B,R,s,ω
求:M
M
p m
dr
解: dq =s 2πr dr
r
B
dI =ndq = 2ωπs 2πr dr
R
=ω s r dr
dpm= dIπr 2=ω s r drπr 2
pm=ω
sπ0R r
3dr
=ω
sπR 4
4
M
=
pB m
sin900
=
41ω
sπR 4B
28、求无限大薄导体板电流空间的磁强分布。
dB y
r a cscα
α
r
x atgα dx a csc2 α
α
x
dB μ 0 nIdx
2π r
dBx
μ 0 nIdx 2π r
s inα
0
dB y
μ 0 nIdx 2π r
cos α
Bx
0 π
μ 0nIdx sinα 2π r
0 π
μ 0nI ( csc2 α ) sinα 2 π a cscα
答案:0
18、有一半径为R的单匝圆线圈,通以电流I,若将该导线弯成 N=2匝的平面线圈,导线长度不变,通以同样的电流,则线圈 中心的磁感应强度和线圈的磁矩分别是原来的几倍?
B0
μ0I 2R
m IR2
4π R 2π R R R
2
m 2IR2 m
B
2μ 0 I 2R
2μ 0 I R
4B0
如图2所示,两个半圆面正交,则O点处的磁感应强度为多少?
z
I
B
x
I
B1
α
B2
B0
μ0I 4
1 (
R2
1 )
R1
•
B0
μ0I 4
11
R2 2 R12
y
α arctg R2 R1
17、如图,两个半径为R的相同金属环在a、b两点相 接触(a、b连线为环的直径),并相互垂直放置,电 流由a点流入,b端流出,则环中心o点的磁感应强度 的大小为:
B=
2π0 Ib
2 b
b
dx x
= 2π0Ib ln2
I
b .P
dx x
b
32、有两个长度相同匝数也相同、截面积不同的长直
螺线管,通以相同大小的电流。现将小螺线管(两者
的轴重合),则使两者产生的磁场方向一致,而小螺
线管内的磁场能量密度是原来的几倍?若使两者产生
的电流方向相反,是小螺线管内的磁场能量密度是多
度上的匝数相等,两螺线管的磁感应强度大小BR与Br
的关系式为。 BR Br
I2
11、长直电流I2与圆形电流I1共面,
并与其一直径相重合,如图(但两者绝
缘),设长直电流不动,则圆形电流将
I1
如何运动?
答案:向右运动
12、一长直导线,沿空间直角坐标Oy轴放置,电流沿y
轴正方向,在原点o处取一电流元Idl,则该电流元在
m A
m
B [ C]
B
B
m
m
B C
B D
9、用细导线密绕成的长为l,半径为a(l>>a),总匝数为N的
螺线管中,通以电流I,当管内充满相对磁导率为r的均
匀磁介质后,管中任一点的H=
,B=
H NI l
B
N l
I0 r
10、一载有电流I的细导线分别均匀密绕在半径为R和r
的长直圆筒上形成两个螺线管(R=2r),两螺线管单位长
1、对于单匝线圈取自感系数的定义为L=/I。当线圈的几何 形状、大小及周围磁介质分布不变,且无铁磁质时,若线圈中 的电流强度变小,则线圈的自感系数L
(A)、变大,与电流成反比关系
(C)
(B)、变小 (C)、不变 (D)、变大,但与电流不成反比关系
2、一个中空的螺绕环上每cm绕有20匝导线,当通以电流I=3A 时,环中磁场能量密度w=
0, U a U c 0, U a U c Bωl 2 , U a Bωl 2 , U a
1 Bωl 2
2
1
Bωl
2
2 Uc
Uc
1 2
Bωl 2 1 Bωl 2
2
l
b
c
ω
B
a
4、如图,平板电容器(忽略边缘效应)充电时,沿环路L1、 L2磁场强度H的环流中,必有:
( A) H dl H dl
IB IA
解:
BA
=
NA 0IA 2RA
=
10×10×4π×10-7
2×0.2
=31.4×10-5 T
BB
=
NB 0IB 2RA
=
20×5×4π×10-7
2×0.1
=6.28×10-5 T
B = BA2 +BB2 =7.0×10-4 T
q
=
arc
tg
Ba BB
=
26.60
24、 一根很长的铜导线,载有电流10A,在导线内部通
I
[ C]
15、将一个通电流强度为I的闭合回路放在均匀磁场中,回 路所包围面积的法向与磁场方向成角,若通过此回路的磁 通为,则回路所受力矩的大小是多少?
n
BS cosα
m IS
M mBsin
IS sinα I tgα
S cosα
B
16、如图1所示,两个半圆共面,则O点处的磁感应强度为多少?