大学物理第8章变化的电磁场试题及答案.docx
大学物理变化的电磁场理论及习题
(D)三者中 E和 H可以是任意方向的，但都必须
与 u垂直。
填空题1：一根直导线在磁感应强度为的均匀磁场 中以速度运动切割磁力线，导线中对应于非静电
力的场强（又称非静电场场强）vB .
Ek
F vB q
填空题2：载有恒定电流 I 的长直导线旁有一半圆环 导线cd，半圆环半径为b，环面与直导线垂直，且半 圆环两端点连线的延长线与直导线相交，如图所示。
a
b
R
R 2R
2R (rR)0I dr
R
2r
0IR(1ln2) 2
ab b点电势髙
计算题2：将等边三角形平面回路ACDA放在磁感应强度大小 为 B = B0t（式中B0为常量）的均匀磁场中，回路平面垂直于 磁场方向，如图所示。回路中CD段为滑动导线，设 t = 0 时， CD段从A端出发，以匀速 v 远离A端运动，且始终保持回路为 等边三角形。求回路ACDA中的感应电动势与时间 t 的关系。
动生电动势: 在稳恒磁场中运动着的导体内产生的感应 电动势.
感生电动势: 导体不动, 因磁场的变化产生的感应电动势.
动生电动势
感生电动势
恒定磁场中运动的导体
B B r
导体不动B , 磁B 场r发,t生变化
磁通量发生变化的原因
d dt
• 动生电动势
导线运动时,内部 自由电子受到向下洛
感应电流的效果总是反抗 引起感应电流I
a
d
楞次定律符合能量守恒和 转换定律.
• 法拉第电磁感应定律
当穿过回路所包围面积的磁通量发生变化时,回路中产生
的感应电动势的大小与穿过回路的磁通量对时间的变化率
成正比.
i
d
大学物理变化的电磁场习题思考题
习题88-1．如图所示，金属圆环半径为R ，位于磁感应强度为B的均匀磁场中，圆环平面与磁场方向垂直。
当圆环以恒定速度v在环所在平面内运动时，求环中的感应电动势及环上位于与运动方向垂直的直径两端a 、b 间的电势差。
解：（1）由法拉第电磁感应定律i d dtεΦ=-，考虑到圆环内的磁通量不变，所以，环中的感应电动势0i ε=； （2）利用：()aab bv B dl ε=⨯⋅⎰，有：22ab Bv R Bv R ε=⋅=。
【注：相同电动势的两个电源并联，并联后等效电源电动势不变】8-2．如图所示，长直导线中通有电流A I 0.5=，在与其相距cm 5.0=d 处放有一矩形线圈，共1000匝，设线圈长cm 0.4=l ，宽cm 0.2=a 。
不计线圈自感，若线圈以速度cm/s 0.3=v 沿垂直于长导线的方向向右 运动，线圈中的感生电动势多大？解法一：利用法拉第电磁感应定律解决。
首先用0lB dl I μ⋅=∑⎰ 求出电场分布，易得：02I B rμπ=， 则矩形线圈内的磁通量为：00ln22x axI I l x al dr r xμμππ++Φ=⋅=⎰， 由i d Nd t εΦ=-，有：011()2i N I l d xx a x dtμεπ=--⋅+ ∴当x d =时，有：041.92102()i N I l a v V d a μεπ-==⨯+。
解法二：利用动生电动势公式解决。
由0lB dl I μ⋅=∑⎰ 求出电场分布，易得：02I B rμπ=， 考虑线圈框架的两个平行长直导线部分产生动生电动势， 近端部分：11NB l v ε=， 远端部分：22NB lv ε=， 则：12εεε=-=00411() 1.921022()N I N I al v l v V d d a d d a μμππ--==⨯++。
8-3．如图所示，长直导线中通有电流强度为I 的电流，长为l 的金属棒ab 与长直导线共面且垂直于导线放置，其a 端离导线为d ，并以速度v平行于长直导线作匀速运动，求金属棒中的感应电动势ε并比较U a 、U b 的电势大小。
河海大学大二上大学物理答案--第8章-电磁感应
合上闸刀开关后，此灯缓慢变亮 自感 线圈
电阻
BATTERY
电池
拉开闸刀后此灯先亮后暗
BATTERY
电池
自感 线圈
拉开闸刀后此灯先亮后暗
BATTERY
电池
自感 线圈
拉开闸刀后此灯先亮后暗
BATTERY
电池
自感 线圈
拉开闸刀后此灯先亮后暗
BATTERY
电池
自感 线圈
B I ,又Ψ B
LI
L称为自感系数简称自感。 单位：“亨利”（H）
1H 1Wb A1
1H 103 mH 106 μH
自感系数 L 取决于回路线圈自身的性质（回路大 小、形状、周围介质等）
L
d dt
d(LI ) dt
(L
dI dt
I
dL ) dt
如果回路自身性质不随时间变化，则：
L
L
dI dt
结论 ： 回路中的自感系数，在量值上等于电流随
i
d
dt
i 0
0
d 0
dt
i 0
Φ0
d 0
dt
i 0
Φ0
d 0
dt
i 0
由N 匝导线构成的线圈时：
i
d dt
(1
2
N )
d dt
(
N i 1
i
)
d
dt
N
全磁通： i i 1
磁通链数： N
i
N
d
dt
伏特 1V 1Wb s1
设闭合线圈回路的电阻为R
感应电流：
Ii
i
R
1 R
i
l2
2
r
大学物理第8章试卷答案
第8章电磁感应作业题答案一、选择题1、圆铜盘水平放置在均匀磁场中,B得方向垂直盘面向上,当铜盘绕通过中心垂直于盘面得轴沿图示方向转动时,(Ａ) 铜盘上有感应电流产生,沿着铜盘转动得相反方向流动。
（Ｂ) 铜盘上有感应电流产生,沿着铜盘转动得方向流动。
(Ｃ) 铜盘上有感应电流产生,铜盘中心处电势最高。
（D)铜盘上有感应电流产生,铜盘边缘处电势最高。
答案(Ｄ）2.在尺寸相同得铁环与铜环所包围得面积中穿过相同变化率得磁通量,则两环中Ａ.感应电动势相同,感应电流相同;B.感应电动势不同,感应电流不同;ﻫC.感应电动势相同,感应电流不同;ﻫＤ.感应电动势不同，感应电流相同。
答案(Ｃ)ﻫ３. 两根无限长得平行直导线有相等得电流,２.但电流得流向相反如右图，而电流得变化率均大于零,有一矩形线圈与两导线共面,则ﻫ A.线圈中无感应电流;B．线圈中感应电流为逆时针方向;C.线圈中感应电流为顺时针方向;D．线圈中感应电流不确定。
答案: B(解:两直导线在矩形线圈处产生得磁场方向均垂直向里，且随时间增强，由楞次定律可知线圈中感应电流为逆时针方向。
)4.如图所示,在长直载流导线下方有导体细棒，棒与直导线垂直且共面。
(a）、(b)、（ｃ）处有三个光滑细金属框。
今使以速度向右滑动。
设(a)、(b）、（c)、(d）四种情况下在细棒中得感应电动势分别为ℇa、ℇb、ℇc、ℇｄ，则ﻫﻫA.ℇa=ℇb =ℇc <ℇｄB．ℇa =ℇｂ＝ℇc＞ℇdC．ℇａ=ℇb=ℇc =ℇｄ D.ℇa>ℇb <ℇｃ<ℇｄ答案:C5.一矩形线圈，它得一半置于稳定均匀磁场中,另一半位于磁场外,如右图所示,磁感应强度得方向与纸面垂直向里。
欲使线圈中感应电流为顺时针方向则ﻫA．线圈应沿轴正向平动；ﻫB．线圈应沿轴正向平动；C.线圈应沿轴负向平动;D.线圈应沿轴负向平动答案（A).*６.两个圆线圈、相互垂直放置,如图所示。
当通过两线圈中得电流、均发生变化时,那么ﻫ A.线圈中产生自感电流,线圈中产生互感电流；B.线圈中产生自感电流，ﻫ线圈中产生互感电流;ﻫC.两线圈中同时产生自感电流与互感电流；D．两线圈中只有自感电流,不产生互感电流。
大学物理第8章答案
第8章 磁场8-10一均匀密绕直螺线管的半径为 ，单位长度上有 匝线圈，每匝线圈中的电流为 ，用毕奥—萨伐尔定律求此螺线管轴线上的磁场。
分析：由于线圈密绕，因此可以近似地把螺线管看成一系列圆电流的紧密排列，且每一匝圆电流在轴线上任一点的磁场均沿轴向。
解： 取通过螺线管的轴线并与电流形成右旋的方向（即磁场的方向）为x 轴正向，如习题8-10图解（a ）所示。
在螺线管上任取一段微元dx ，则通过它的电流为dI nIdx =，把它看成一个圆线圈，它在轴线上O 点产生的磁感应强度dB 为2022322()R nIdxdB R x μ=+由叠加原理可得，整个螺线管在O 点产生的磁感应强度B 的大小为212022322()x Lx R nIdxB dB R x μ==+⎰⎰0212212221221[]2()()nIx x R x R x μ=-++ 由图可知12122212221212cos os ()()x x R x R x ββ==++ c ，代入上式并整理可得 021(cos cos )2nIB μββ=-式中12ββ和分别为x 轴正向与从O 点引向螺线管两端的矢径r 之间的夹角。
讨论：（1）若螺线管的长度远远大于其直径，即螺线管可视为无限长时，20β=，1βπ=，则有nI B 0μ=上式说明，无限长密绕长直螺线管内部轴线上各点磁感应强度为常矢量。
理论和实验均证明：在整个无限长螺线管内部空间里，上述结论也适用。
即无限长螺线管内部空间里的磁场为均匀磁场，其磁感应强度B 的大小为0nI μ，方向与轴线平行；（2）若点O位于半无限长载流螺线管一端，即12πβ=，20β＝或12πβ=，2βπ＝时，无论哪一种情况均有nI B 021μ=------(8-19) 可见半无限长螺线管端面中心轴线上磁感应强度的大小为管内的一半；综上所述，密绕长直螺线管轴线上各处磁感应强度分布见习题8-10图解（b ）所示，从图中也可看出，长直螺线管内中部的磁场可以看成是均匀的。
厦门大学 大学物理B 第08章 变化的电磁场(1)
线内的产生的动 生电动势。
b ab Ek dl (v B) dl a a Ek v B dl Rd , 方向如图
b
解：
v
b
Ek
dl
; 2
a
R
O
b
作业：
习题8-3： 长为L的铜棒，以距端点r处为支点，以角速率 ω 绕通过支点且垂直于铜棒的轴转动。设磁感强度 为B的均匀磁场与轴平行，求棒两端的电势差。
Ek
dl
; 2
a
R
O
b
d (v B) dl
vBdl cos vBdl sin
ab (vBR sin )d
0
2vBR
方向：b→a
v
b ab Ek dl (v B) dl a a Ek v B dl Rd , 方向如图
I
b ＋
B
－e
v
Blx
dx i Bl dt
d
Fk － a
大学物理第8章 磁场题库2(含答案)
10题图 第八章 磁场之阳早格格创做 挖空题 （简朴） 1、将通有电流为I 的无限少直导线合成1/4圆环形状，已知半圆环的半径为R ，则圆心O 面的磁感触强度大小为08I Rμ . 2、磁场的下斯定理标明磁场是 无源场 .3、只消有疏通电荷，其周围便有 磁场 爆收；4、（如图）无限少直导线载有电流I 1，矩形回路载有电流I 2，I 2回路的AB 边与少直导线仄止.电流I 1爆收的磁场效率正在I 2回路上的合力F 的大小为01201222()I I L I I L a a b μμππ-+，F 的目标 火仄背左 . （概括）5、有一圆形线圈，通有电流I ，搁正在匀称磁场B 中，线圈仄里与B 笔直，则线圈上P 面将受到 安培 力的效率，其目标为 指背圆心 ，线圈所受合力大小为 0 .（概括）6、∑⎰==⋅n i i l I l d B 00μ 是 磁场中的安培环路定理 ，它所反映的物理意思 是 正在实空的稳恒磁场中，磁感强度B 沿任一关合路径的积分等于0μ乘以该关合路径所包抄的各电流的代数战.7、磁场的下斯定理标明通过任性关合直里的磁通量必等于 0 .8、电荷正在磁场中 纷歧定 （挖一定或者纷歧定）受磁场力的效率.9、磁场最基础的本量是对于 疏通电荷、载流导线 有力的效率.4题图 5题图10、如图所示，正在磁感强度为B 的匀称磁场中，有一半径为R 的半球里，B 与半球里轴线的夹角为α.供通过该半球里的磁通量为2cos B R πα-.（概括） 12、一电荷以速度v 疏通，它既 爆收 电场，又 爆收 磁场.(挖“爆收”或者“不爆收”)13、一电荷为+q ，品量为m ，初速度为0υ的粒子笔直加进磁感触强度为B 的匀称磁场中，粒子将做 匀速圆周 疏通，其回旋半径R= 0m Bqυ，回旋周期T=2m Bqπ . 14、把少直导线与半径为R 的半圆形铁环与圆形铁环相对接（如图a 、b 所示），若通以电流为I ，则 a圆心O 的磁感触强度为___0__________；图b 圆心O 的磁感触强度为04I Rμ. 15、正在磁场中磁感触强度B 沿任性关合路径的线积分总等于0i I μ∑ .那一要害论断称为磁场的环路定理，其数教表白式为0l B dl I μ=∑⎰.16、磁场的下斯定理标明磁场具备的本量 磁感触线是关合的，磁场是无源场 .18、正在磁场空间分别与二个关合回路，若二个回路各自包抄载流导线的根数分歧，但是电流的代数战相共，则磁感触强度沿二关合回路的线积分 相共 ,二个回路的磁场分散 不相共 .（挖“相共”或者“不相共” ）推断题（简朴）1、安培环路定理证明电场是守旧力场. （×）2、安培环路定理证明磁场是无源场. （×）3、磁场的下斯定理是通过任性关合直里的磁通量必等于整. （√）4、电荷正在磁场中一定受磁场力的效率. （×）5、一电子以速率V加进某天区，若该电子疏通目标不改变，则该天区一定无磁场；（×）6、正在B=2特的无限大匀称磁场中，有一个少为L1=米，宽L2=0.50米的矩形线圈，设线圈仄里的法线目标与磁场目标相共，则线圈的磁通量为1Wb. （×）7、磁场力的大小正比于疏通电荷的电量.如果电荷是背的，它所受力的目标与正电荷差异.（√）8、疏通电荷正在磁场中所受的磁力随电荷的疏通目标与磁场目标之间的夹角的改变而变更.当电荷的疏通目标与磁场目标普遍时，它不受磁力效率.而当电荷的疏通目标与磁场目标笔直时，它所受的磁力为最大. （√）9、效率正在疏通电荷上的磁力F的目标经常与电荷的疏通目标笔直 .（√）10、匀称戴电圆环核心的磁感触强度必定为整. （√）单项采用题1、（简朴）磁场的下斯定理证明白稳恒磁场（）（1）磁场是关合场；（2）磁感强度战里积的乘积为整；（3）磁场是有源场；（4）磁感线是不关合直线.2、（普遍概括）二无限少仄止直导线的距离为d，各自通有电流为I1战I 2，且电流的流背相共，则（ ）（1）二导线上每单位少度所受的相互排斥力为122I I d μπ； （2）二导线上每单位少度所受的相互吸引力为122I I d μπ； （3）二导线上每单位少度所受的相互吸引力为124I I d μπ；（4）二导线之间不相互效率力. 3、（简朴）正在实空稳恒磁场中，安培环路定理的数教表白式为：A 、0l IB dl μ=∑⎰ ； B 、0l B dl I μ=∑⎰ ；C 、 0l I Bdl μ=∑⎰；D 、0l Bd l I μ=∑⎰ . 4、（简朴）磁场的下斯定理0=⋅⎰s d B s 证明白稳恒磁场A 、磁感线是不关合直线；B 、磁感强度战里积的乘积为整；C 、磁场是无源场；D 、磁场是有源场.5、（简朴）一电子以速率υ加进某一天区，如果瞅测到该电子干匀速直线疏通，那么该天区 ( )A ．一定不电场，但是纷歧定不磁场；B ．一定不电场，也一定不磁场；C.一定有电场，但是纷歧定有磁场；D ．既大概有电场，也大概有磁场6、（简朴）一戴电量为q 的粒子，以速度v 加进电场战磁场合正在的天区，脆持速度的大小战目标皆稳定，则E 战B 大概为：（A ）E ≠ 0 B = 0 （B ）E = 0 B ≠ 0 （C ）E 与B 仄止 （D ）E 与B 反仄止7、（简朴）一戴电粒子笔直射进匀称磁场，如果其m 删大到2倍，V 删大到2倍，B 删大到4倍，则粒子圆周疏通范畴内的磁通量删大到本11题图去的A 、2倍 ；B 、4倍 ；C 、1/2倍 ；D 、1/4倍 .8、（普遍概括）如图所示，一宽为 b 的薄金属板，其电流为I ，则正在薄板的仄里上，距板的一边为r 的面P 的磁感强度B 的大小及目标为 [ ] （1）目标笔直纸里背中，大小为r b r b I +ln 2πμ （2）目标笔直纸里进与，大小为r b r I +ln 2πμ （3）目标笔直纸里背里，大小为r b r b I +ln 2πμ （4）目标笔直纸里背下，大小为r br I +ln 2πμ10、（普遍概括）二无限少仄止直导线之间的距离为d ，各自通有电流为I 1战I 2，且电流的流背相共，则（ ）A ．二导线上每单位少度所受的相互排斥力为d I I 212πμ ；B ．二导线之间不相互效率力；C ．二导线上每单位少度所受的相互吸引力为d I I 214πμ ； D ．二导线上每单位少度所受的相互吸引力为d I I 212πμ . 11、（普遍概括）二仄止的无限少载流直导线，分别通有电流I 1战I 2，如图所示.已知其中间P 面处的磁感强度B = 0，则二电流I 1战I 2的大小战目标A. I 1> I 2，共背；B. I 1> I 2，反背；C. I 1< I 2，共背；D. I 1< I 2，反背.12、（简朴）电量为q 的粒子正在匀称磁场中疏通,下列道法精确的是 （ ）(A)只消速度大小相共，所受的洛伦兹力便一定相共；(B)速度相共，戴电量标记差异的二个粒子，它们受磁场力的目标差异，大小相等;(C)品量为m ，电量为g 的粒子受洛伦兹力效率，其动能战动量皆稳定；(D)洛伦兹力总与速度目标笔直，所以戴电粒子的疏通轨迹肯定是圆.13、（简朴）一半径为r 的细导线圆环中通有稳恒电流I ，正在近离该环的P 面处的磁感触强度(A)与Ir 成正比； (B)与Ir 2成正比； (C)与I ／r 成正比； (D)与I ／r 2成正比.14、（简朴）正在一仄里内有二条笔直接叉但是相互绝缘的导线，流过每条导线的电流I 的大小相等，其目标如图所示，问哪些天区中某些面的磁感触强度B大概为整 [ ]（1）仅正在象限Ⅰ； （2）仅正在象限Ⅰ、Ⅲ；（3）仅正在象限Ⅰ、Ⅳ；（4）仅正在象限Ⅱ、Ⅳ15、（概括）α粒子与量子以共一速率笔直于磁场目标进射到匀称磁场中，它们各自做圆周疏通的半径比为:P R R α战周期比:P T T α分别为： [ ] 14题图(1) 1战2；（2）1战1；（3）2战2；（4）2战1；16、（简朴）通以稳恒电流的少直导线，正在其周围空间[ ]A．只爆收电场 B．只爆收磁场C．既爆收电场，又爆收磁场D．既不爆收电场，也不爆收磁场17、（普遍概括）将空螺线管通以正弦接流电，由其空心螺线管的一端沿核心轴线射进一束电子流.则电子正在空心螺线管内的疏通情况是（）A、简谐疏通；B、匀速直线疏通；C、匀加速直线疏通；D、匀减速直线疏通18、（普遍概括）一电量为q的粒子正在匀称磁场中疏通，下列哪些道法是精确的？(1)只消速度大小相共，所受的洛伦兹力便一定相共；(2)速度相共，电量分别为+q战-q的二个粒子所受磁场力的目标差异，大小相等；(3)品量为m，电量为q的戴电粒子，受洛伦兹力效率，其动能战动量皆稳定；(4)洛伦兹力总与速度目标笔直，所以戴电粒子疏通的轨迹肯定是圆.19、（简朴）一戴电粒子笔直射进匀称磁场，则它将做（）A、匀速圆周疏通；B、变速圆周疏通；C 、直线疏通 ；D 、匀加速直线疏通 .20、（普遍概括）有一由N 匝细导线绕成的边少为b 的正圆形线圈，通有电流I ，置于匀称中磁场B 中，当线圈仄里的法线目标与中磁场目标笔直时，该线圈所受的磁力矩M 的大小为 [ ]（1）2NIb B ； （2）2/2Nb IB ； （3）2/4NIb B ； （4）0 . 21、（简朴）（如图）正在一圆形电流I 天圆的仄里内，采用一个共心圆形关合回路L ，则由安培环路定理可知 ( )(1) d 0LB l =⋅⎰，且环路上任性一面B = 0； (2) d 0L B l =⋅⎰ ，且环路上任性一面B ≠0； (3) d 0L B l ≠⋅⎰，且环路上任性一面B ≠0；(4) d 0L B l ≠⋅⎰，且环路上任性一面B =常量. 22、（简朴）一半圆形关合线圈（如图二、1），其半径为R ，通有电流I ，若将它搁进匀称磁场B 中，B 的目标战线圈仄里仄止，此线圈所受到的磁力F 战磁力矩M 为（ ）.（1）F=2RIB , M=0； (2) 21F=2RIB , M=2R BI π；(3) F=0 , M=0； (4) 21F=0, M=2R BI π.23、（简朴）通以稳恒电流的少直导线，正在其周围空间[ ]A ．只爆收电场；B ．一定会爆收磁场；C ．不爆收电场，只爆收变更的磁场；D ．既不爆收电场，又不爆 L OI 21题图 22题图收磁场24、（简朴）正在实空稳恒磁场中，安培环路定理的数教表白式为： （ ）A 、0l IB dl μ=∑⎰ ； B 、0l B dl I μ=∑⎰ ； C 、 0l I Bdl μ=∑⎰； D 、0l Bd l I μ=∑⎰ .估计题1、（简朴）如图所示，一根少直导线载有电流I 1＝30A ，矩形回路载有电流I 2＝20A,试估计效率正在回路上的合力.已知d ＝，b ＝，l=0.12 m .2、（普遍概括）如图所示一载流导线，其电流为I ，试供通过正在其共一仄里上的矩形线圈的磁通量.［例8-4］[书籍中278页]如图8-10所示，少直导线中的电流为I ；矩形线圈少为l ，宽为b ，其近边与导线距离为d.供通过线圈的磁通量m Φ.解：由前里知识可知，少直载流导线正在距离x 处爆收的磁感触强度为 正在左图的x 处，与一宽为dx 下为l 的矩形里元ds ldx =，通过该里积元ds 的磁通量为故通过线圈的磁通量为3、（简朴）一载流导线直成如图所示形状，通有电流I ，a 、b 端伸到无限近处，且相互仄止，相距为R ，供估计题1图 估计题2图估计题6图 估计题7图 圆心O 面的磁感触强度.4、（简朴）通有电流I 的无限少直导线直成如图2的形状，供圆心O 面处的磁感触强度.5、（简朴）如图所示，几种载流导线正在仄里内分散，电流均为I ，它们正在面O 的磁感强度各为几?6、（简朴）一通有电流为I 的导线，直成如图所示的形状，搁正在磁感强度为B 的匀称磁场中，B 的目标笔直纸里背里．问此导线受到的安培力为几?7、（普遍概括）一载流导线AB 通犹如图所示的电流1I ，它处正在电流2I =10安的一无限少直导线所爆收的磁场中.供导线AB 所受的磁场力的大小战目标. 8、（简朴）正在半径为R 的无限少圆柱形导体中，电流I 沿轴背震动，且电流正在截里积上的分散是匀称的，供无限少载流圆柱体内中的磁感触强度的大小.[例8-5] 供无限少载流圆柱体内中的磁感触强度.设圆柱体半径为R ，电流I 匀称流过圆柱体截里.解：果正在圆柱导体截里上的电流匀称分散，而且圆柱导体为无限少.所以，磁场以圆柱导体轴线为对于称轴，磁场线正在笔直于轴线仄里估计题3图估计题4图(a) (b) (c)估计题5图内，并以该类仄里与轴线接面为核心的共心圆，如图8-17所示.利用安培环路定理对于半径为r 的环路列圆程有当r R ≥时，环路l 包抄的电流： I I i=∑圆柱体中任一面P 的磁感触强度r I B πμ20= （共直导线磁场分散相共） 当r R <时， I R r r R I I i2222==∑ππ，故 2022022RrI I R r r B πμπμ=⋅= 9、（普遍概括）如图所示环形导线，半径R ＝米，通以电流I ＝14安培.供通过环心轴线上距环心O 面的距离a ＝米处p 面的磁感触强度(μ＝μ0).10、（概括）（如图）电荷线稀度为1λ的无限少匀称戴电直线，其旁笔直搁置电荷线稀度为2λ的有限少匀称戴电直线AB ，二者位于共一仄里内.则AB 所受静电效率力的大小为几？11、（简朴）二根少直导线互相仄止天搁置，导线内电流大小相等，均为10I A =，目标相共（如图11）.供图中M 、N 二面的磁感触强度B 的大小战目标.已知图中的00.020r m =. 12、（简朴）（如图12）一宽为b 的薄金属板，其电流为I .试供正在薄板的仄里上，距板的一边为r 的面P 的磁感触强度.9题图10题图 11题图 12题图18题图 13、（普遍概括）电流I 匀称天流过半径为R 的圆形少直导线，试估计单位少度导线通过图13中所示剖里的磁通量.14、（简朴）（图14）二仄止少直导线相距40cm ，每条通有电流200I A =，供：(1)二导线天圆仄里内与该二导线等距的一面A （图中已标）处的磁感触强度；(2)通过图中斜线所示矩形里积内的磁通量.已知1310r r cm ==，220r cm =，25l cm =.15、（普遍概括）已知横截里积为210mm 裸铜线允许通过50A 电流而不会使导线过热，电流正在导线横截里上匀称分散.供：(1)导线内、中磁感强度的分散；(2)导线表面的磁感强度.16、（概括）有一共轴电缆，其尺寸如图8-56所示.二导体中的电流均为I ，但是电流的流背差异，导体的磁性可不思量.试估计以下各处的磁感强度：（1）1r R <； （2）12R r R ≤<；（3）23R r R ≤<； （4）3r R ≥.17、（简朴）一通有电流为I 的导线，直成如图所示的形状，搁正在磁感强度为B 的匀称磁场中，B的目标笔直纸里背里．问此导线受到的安培力为几? 13题图 14题图 16题图17题图18、（普遍概括）（如图）一根少直导线载有电流130I A =，矩形回路载有电流220I A =，试估计效率正在回路上的合力.已知 1.0a cm =，8.0b cm =，0.12l m =.19、（概括）一个正圆形线圈，每边少度为0.6m ，载有0.1A 的稳恒电流，搁正在一个强度为410T -的匀强磁场中.供：（1）线圈仄里仄止于磁场时，供线圈所受到的力矩；（2）线圈仄里笔直于磁场时，供线圈所受到的力矩；（简朴）简问题一有限少的载流直导线正在匀称磁场中沿着磁感触线移动，磁力对于它是可干功？什么情况下磁力干功？什么情况下磁力不干功？减少题：20、共轴的二筒状导体通有等值反背的电流I,内筒半径为R 1、中筒半径为R 2.供磁感触强度B 的分散情况.解：盘绕筒状导体轴线与一半径为r 的圆环动做积分回路，其绕背与电流成左脚螺旋关系，如图所示.根据安培环路定理有：当1r R <时，环路包抄的电流：0iI =∑，故当12R r R ≤<时，环路包抄的电流：iI I =∑，故当2r R ≥时，环路包抄的电流：0i I =∑。
2024年大学物理磁场试题库含答案
第八章 磁场填空题 （简单）1、将通有电流为Ｉ的无限长直导线折成1／4圆环形状,已知半圆环的半径为R,则圆心Ｏ点的磁感应强度大小为 。
08IRμ2、磁场的高斯定理表白磁场是 无源场 。
3、只要有运动电荷,其周围就有 磁场 产生；4、(如图)无限长直导线载有电流I １，矩形回路载有电流I ２,I 2回路的ＡB 边与长直导线平行。
电流Ｉ1产生的磁场作用在I ２回路上的合力F 的大小为,Ｆ的方向 水平向左 。
(综01201222()I I L I I La ab μμππ-+合) 5、有一圆形线圈,通有电流Ｉ，放在均匀磁场B 中,线圈平面与Ｂ垂直,则线圈上Ｐ点将受到 安培 力的作用,其方向为 指向圆心 ,线圈所受合力大小为 0 。
（综合)６、 是 磁场中的安培环路定理 ，它所反应的物理意义∑⎰==⋅n i i lI l d B 00μ是 在真空的稳恒磁场中,磁感强度沿任一闭合途径的积分等于乘以该闭合途径所包围的各电流的代数B 0μ和。
7、磁场的高斯定理表白通过任意闭合曲面的磁通量必等于 ０ 。
4题图5题图8、电荷在磁场中 不一定 （填一定或不一定）受磁场力的作用。
9、磁场最基本的性质是对 运动电荷、载流导线 有力的作用。
10、如图所示,在磁感强度为B 的均匀磁场中，有二分之一径为Ｒ的半球面,B 与半球面轴线的夹角为。
求通过该半球面的磁通量为。
（综合）α2cos B R πα- 12、一电荷以速度v 运动，它既 产生 电场,又 产生 磁场。
(填“产生”或“不产生”）1３、一电荷为+q,质量为ｍ ，初速度为的粒子垂直进入磁感应强度为B 的均匀磁场中,粒子将作 匀速圆0υ周 运动，其盘旋半径R=,盘旋周期T= 。
0m Bq υ2mBqπ14、把长直导线与半径为R 的半圆形铁环与圆形铁环相连接(如图ａ、b 所示），若通以电流为,则 ａ圆心I Ｏ的磁感应强度为__＿0_＿__＿＿＿___;图ｂ圆心O 的磁感应强度为。
第八章电磁感应习题及答案大学物理
8章习题及答案1、如图所示，一矩形金属线框，以速度v从无场空间进入一均匀磁场中，然后又从磁场中出来，到无场空间中．不计线圈的自感，下面哪一条图线正确地表示了线圈中的感应电流对时间的函数关系？(从线圈刚进入磁场时刻开始计时，I 以顺时针方向为正)2、一块铜板垂直于磁场方向放在磁感强度正在增大的磁场中时，铜板中出现的涡流(感应电流)将 (A) 加速铜板中磁场的增加． (B) 减缓铜板中磁场的增加． (C) 对磁场不起作用．(D) 使铜板中磁场反向． ［ ］3、半径为a 的圆线圈置于磁感强度为B的均匀磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，线圈电阻为R ；当把线圈转动使其法向与B的夹角=60°时，线圈中通过的电荷与线圈面积及转动所用的时间的关系是(A) 与线圈面积成正比，与时间无关． (B) 与线圈面积成正比，与时间成正比．(C) 与线圈面积成反比，与时间成正比． (D) 与线圈面积成反比，与时间无关． ［ ］4、在无限长的载流直导线附近放置一矩形闭合线圈，开始时线圈与导线在同一平面内，且线圈中两条边与导线平行，当线圈以相同的速率作如图所示的三种不同方向的平动时，线圈中的感应电流(A) 以情况Ⅰ中为最大．(B) 以情况Ⅱ中为最大． (C) 以情况Ⅲ中为最大． (D) 在情况Ⅰ和Ⅱ中相同．BI (D)I (C)b cd b cd cdv v I5、一矩形线框长为a 宽为b ，置于均匀磁场中，线框绕OO ′轴，以匀角速度旋转(如图所示)．设t =0时，线框平面处于纸面内，则任一时刻感应电动势的大小为(A) 2abB | cos ω t |． (B) ωabBt abB ωωcos 21． (D) ω abB | cos ω t |． (E)ωabB |sin ωt |．6、如图所示，导体棒AB 在均匀磁场B 中绕通过C 点的垂直于棒长且沿磁场方向的轴OO ' 转动（角速度ω 与B 同方向），BC 的长度为棒长的31，则(A) A 点比B 点电势高． (B) A 点与B 点电势相等．(B) A 点比B 点电势低． (D) 有稳恒电流从A 点流向B 点． [ ]7、如图，长度为l 的直导线ab 在均匀磁场B 中以速度v移动，直导线ab 中的电动势为 (A)Blv ． (B) Blv sin ．(C) Blv cos ． (D) 0． ［ ］8、如图所示，M 、N 为水平面内两根平行金属导轨，ab 与cd 为垂直于导轨并可在其上自由滑动的两根直裸导线．外磁场垂直水平面向上．当外力使ab 向右平移时，cd(A) 不动． (B) 转动．(C) 向左移动． (D) 向右移动．［ ］9、如图所示，直角三角形金属框架abc 放在均匀磁场中，磁场B平行于ab 边，bc 的长度为l ．当金属框架绕ab 边以匀角速度转动时，abc 回路中的感应电动势和a 、c 两点间的电势差U a – U c 为： (A) =0，U a – U c =221l B ω． (B) =0，U a – U c =221l B ω-． (C)=2l B ω，U a – U c =221l B ω． (D) =2l B ω，U a – U c =221l B ω-． 10、自感为 0.25 H 的线圈中，当电流在(1/16) s 内由2 A 均匀减小到零时，线圈c a bd NMBBa b c l ω中自感电动势的大小为：(A) 7.8 ×10-3V ． (B) 3.1 ×10-2V ．(C) 8.0 V ． (D) 12.0 V ． ［ ］11、对于单匝线圈取自感系数的定义式为L =/I ．当线圈的几何形状、大小及周围磁介质分布不变，且无铁磁性物质时，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． (B) 变小．(C) 不变． (D) 变大，但与电流不成反比关系．12、在一自感线圈中通过的电流I 随时间t 的变化规律如图(a)所示，若以I 的正流向作为的正方向，则代表线圈内自感电动势随时间t 变化规律的曲线应为图(b)中(A)、(B)、(C)、(D)中的哪一个？[ ]13、有两个长直密绕螺线管，长度及线圈匝数均相同，半径分别为r 1和r 2．管内充满均匀介质，其磁导率分别为1和2．设r1∶r 2=1∶2，1∶2=2∶1，当将两只螺线管串联在电路中通电稳定后，其自感系数之比L 1∶L 2与磁能之比W m 1∶W m 2分别为： (A) L 1∶L 2=1∶1，W m 1∶W m 2 =1∶1． (B) L 1∶L 2=1∶2，W m 1∶W m 2 =1∶1． (C) L 1∶L 2=1∶2，W m 1∶W m 2 =1∶2．(D) L 1∶L 2=2∶1，W m 1∶W m 2 =2∶1． ［ ］14、用导线制成一半径为r =10 cm 的闭合圆形线圈，其电阻R ，均匀磁场垂直于线圈平面．欲使电路中有一稳定的感应电流i = 0.01 A ，B 的变化率应为d B /d t =_______________________________．15、如图所示，在一长直导线L 中通有电流I ，ABCD 为一矩形线圈，它与L 皆在纸面内，且AB 边与L 平行．(1) 矩形线圈在纸面内向右移动时，线圈中感应电动势方向为_________． (2) 矩形线圈绕AD 边旋转，当BC 边已离开纸面正向外运动时，tt ttt (b) (a)ILC线圈中感应动势的方向为__________．16、磁换能器常用来检测微小的振动．如图，在振动杆的一端固接一个N 匝的矩形线圈，线圈的一部分在匀强磁场B中，设杆的微小振动规律为x =A cos t ,线圈随杆振动时，线圈中的感应电动势为__________________．17、半径为r 的小绝缘圆环，置于半径为R 的大导线圆环中心，二者在同一平面内，且r <<R ．在大导线环中通有正弦电流（取逆时针方向为正）I =I 0sin t ，其中、I 0为常数，t 为时间，则任一时刻小线环中感应电动势（取逆时针方向为正）为_______________________________．18、一面积为S 的平面导线闭合回路，置于载流长螺线管中，回路的法向与螺线管轴线平行．设长螺线管单位长度上的匝数为n ，通过的电流为t I Im ωsin =（电流的正向与回路的正法向成右手关系），其中I m 和为常数，t 为时间，则该导线回路中的感生电动势为__________________．19、如图所示，aOc 为一折成∠形的金属导线(aO =Oc =L )，位于xy 平面中；磁感强度为B的匀强磁场垂直于xy 平面．当aOc 以速度v沿x 轴正向运动时，导线上a 、c 两点间电势差U ac =____________；当aOc 以速度v 沿y 轴正向运动时，a 、c 两点的电势相比较,是____________点电势高．20、金属杆AB 以匀速v =2 m/s 平行于长直载流导线运动，导线与AB 共面且相互垂直，如图所示．已知导线载有电流I = 40 A ，则此金属杆中的感应电动势i =____________，电势较高端为______．(ln2 = 0.69)×××x×××××B21、半径为L 的均匀导体圆盘绕通过中心O 的垂直轴转动，角速度为，盘面与均匀磁场B垂直，如图．(1) 图上Oa 线段中动生电动势的方向为_________________． (2)填写下列电势差的值(设ca 段长度为d )：U a －U O =__________________．U a －U b =__________________．U a－U c =__________________．22、一自感线圈中，电流强度在 0.002 s 内均匀地由10 A 增加到12 A ，此过程中线圈内自感电动势为 400 V ，则线圈的自感系数为L =____________．23、面积为S 的平面线圈置于磁感强度为B的均匀磁场中．若线圈以匀角速度绕位于线圈平面内且垂直于B方向的固定轴旋转，在时刻t = 0B 与线圈平面垂直．则任意时刻t 时通过线圈的磁通量为__________________，线圈中的感应电动势为__________________．若均匀磁场B是由通有电流I 的线圈所产生，且B =kI (k为常量)，则旋转线圈相对于产生磁场的线圈最大互感系数为______________．24、写出麦克斯韦方程组的积分形式： ， ， ， 。
同济大学物理变化的电磁场活 答案
大作业解答变化的电磁场P.1一、选择题1.一导体圆线圈在均匀磁场中运动, 能使其中产生感应电流的一种情况是(A) 线圈绕自身直径轴转动, 轴与磁场方向平行.(B) 线圈绕自身直径轴转动, 轴与磁场方向垂直.(C) 线圈平面垂直于磁场并沿垂直磁场方向平移.(D) 线圈平面平行于磁场并沿垂直磁场方向平移.2.如图, 长度为l 的直导线ab 在均匀磁场中以速度移动, 直导线ab 中的电动势为(A) Bl v . (B) Bl v sin a . (C) Bl v cos a . (D) 0.B v Bva bα⎰⋅⨯ba lB d )(vP.23.如图所示, 直角三角形金属框架abc 放在均匀磁场中, 磁场平行于ab 边, bc 的长度为l . 当金属框架绕ab 边以匀角速度ω转动时, abc 回路中的感应电动势εi 和a 、c 两点间的电势差U a –U c 为B 2i 21,0)A (l B U U c a ωε=-=2i 21,0)B (l B U U c a ωε-=-=22i 21,)C (l B U U l B c a ωωε=-=22i 21,)D (l B U U l B c a ωωε-=-=Bl b acωP.34. 对于单匝线圈取自感系数的定义式为L =Φm /I . 当线圈的几何形状、大小及周围磁介质分布不变, 且无铁磁性物质时, 若线圈中的电流强度变小, 则线圈的自感系数L(A) 不变.(B) 变小.(C) 变大, 与电流成反比关系.(D) 变大, 但与电流不成反比关系.P.4VB LI W μ22m 2121==nI B μ=222πr l n V n L μμ==5.有两个长直密绕螺线管, 长度及线圈匝数均相同, 半径分别为r1和r 2, 管内充满均匀介质, 其磁导率分别为μ1和μ2. 设r 1:r 2=1:2, μ1:μ2=2:1, 当将两只螺线管串联在电路中通电稳定后, 其自感系数之比L1:L 2与磁能之比W m1:W m2分别为:(A)L1:L 2 = 1:1, W m1:W m2 = 1:1(B)L 1:L 2= 1:2, W m1:W m2= 1:1(C)L 1:L2 = 1:2, W m1:W m2 = 1:2(D)L 1:L 2 = 2:1, W m1:W m2= 2:1解: 已知自感系数与长直密绕螺线管内部磁场分别为磁场能量为P.5St B Sd ⋅∂∂=⎰ε6.在圆柱形空间内有一磁感应强度为的均匀磁场,如图所示. 的大小以速率变化. 有一长度为l 0的金属棒先后放在磁场的两个不同位置ab 和a 'b ',那么,金属棒在这两个位置时棒内的感应电动势的大小关系为(A)(B)(C)(D)Oa 'bb 'a ⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯B Bt B d d 0≠=''b a ab εεabb a εε>''abb a εε<''0==''ab b a εεB 解:P.67:电磁波的电场强度、磁场强度和传播速度的关系是(A) 三者互相垂直, 而和位相相差(B) 三者互相垂直, 而、、构成右旋系统(C) 三者中和是同方向的, 但都与垂直(D) 三者中和可以是任意方向的, 但都必须与垂直E H u u E E E E H H u u H H 2π/P.7St D S j I I l H S S d Ld d d 0⋅∂∂+⋅=+=⋅⎰⎰⎰8.如图所示, 平板电容器(忽略边缘效应)充电时, 沿环路L 1、L 2磁场强度的环流中, 必有:(A) (B) (C) (D) H⎰⎰⋅>⋅21d d L L l H l H ⎰⎰⋅=⋅21d d L L l H l H ⎰⎰⋅<⋅21d d L L l H l H 0d 1=⋅⎰L l H L 2L 1解:P.8二、填空题1.一根直导线在磁感应强度为的均匀磁场中以速度切割磁力线运动, 导线中对应于非静电力的场强(称作非静电场场强) ⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽.B v =k E解:lE l B L Ld d )(i ⋅=⋅⨯=⎰⎰感v εB ⨯v 2.载有恒定电流I 的长直导线旁有一半圆环导线MN, 半圆环半径为b , 环面与直导线垂直, 且半圆环两端点连线的延长线与直导线相交, 如图所示.当半圆环以速度沿平行于直导线的方向平移时, 半圆环上的感应电动势的大小是⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽.v abM O N 的方向I v 解:⎰⋅⨯==L l B d )(MN MN v εεba b a I -+⋅=ln π20v μP.9I o rωa 3.如图所示, 一半径为r 的很小的金属圆环, 在初始时刻与一半径为a (a >>r )的大金属圆环共面且同心. 在大圆环中通以恒定的电流I , 方向如图. 如果小圆环以角速度ω绕其任一方向的直径转动, 并设小圆环的电阻为R , 则任一时刻t 通过小圆环的磁通量Φm =⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽; 小圆环中的感应电流i = ⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽.解:t r a It BS Φωμωcos π2cos 20m =≈tr aR I t ΦR R i ωωμεsin π2d d 120===P.10 4.如图, 通有电流I0的长直导线旁, 有一与其共面、且相距为d 的U 形导轨, 在导轨上有电阻为R 的金属棒AB,其长度为a , 以速度向右沿导轨平动, 不计一切摩擦, 则AB 棒上的感应电动势为; AB 棒所受安培力的大小为, 方向为⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽.v r r I l B a d d d 2πd )(00i v v ⎰⎰+=⋅⨯=με d ad I +ln 2π00vμ⎰⨯=B l I F d ⎰++⋅=ad d r r I d a d I R F d π2ln 2π0000μμv 向左Ad R aBR vIR d a d I v 200ln 2π⎥⎦⎤⎢⎣⎡+μP.115.自感系数L =0.3H 的长直螺线管中通以I =8A 的电流时, 螺线管存储的磁场能量W m =⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽.解:221LI L =J6.983.0212=⨯⨯=6.将条形磁铁插入与冲击电流计串联的金属环中时,有q =2.0⨯10-5C 的电荷通过电流计. 若连接电流计的电路总电阻R =25Ω, 则穿过环的磁通量的变化∆Φm ＝⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽.解:m 1ΦR q ∆-=RqΦ=∆m Wb 105.04-⨯P.127.由半径为r 的两块圆板组成的平行板电容器,在放电时两板间的电场强度的大小为,式中E 0、RC t E E -=e 0R 、C 均为常数. 则两板间的位移电流的大小为⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽; 其方向与场强方向⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽.解:S t Dt ΦI d d d d d D ==St Ed d 0ε=RCtr RC E --=e π200ε流向与电场方向相反P.13试判断下列结论是包含于或者等效于哪一个麦克斯韦方程式的,将你确定的方程式用代号填在相应结论后的空白处：:(1) 变化的磁场一定伴随有电场: ⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽;(2) 磁感应线是无头无尾的: ⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽;(3) 电荷总伴随有电场: ⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽.231⎰∑==⋅s n i q S D 0i d ⎰-=⋅L t Φl E d d d m⎰=⋅sS B 0d ⎰∑+=⋅=L ni tΦI l H d d d D0i 8.反映电磁场基本性质和规律的积分形式的麦克斯韦方程组为：(1)(2)(4)(3)P.14三、计算题解:rr I l B t l a t a d 2πsin d )(0cos cos i μθεθθ⎰⎰+++-=⋅⨯=v v v v θθθμcos cosln sin 2π0t a t l a I v v v +++-=A 端电势髙a a +lO r 1. 如图所示, 一长直导线中通有电流I ，有一垂直于导线、长度为l 的金属棒AB 在包含导线的平面内, 以恒定的速度沿与棒成θ角的方向移动. 开始时, 棒的A 端到导线的距离为a , 求任意时刻金属棒中的动生电动势, 并指出棒哪端的电势高.v I a lA BvθP.15直于磁场方向,如图所示.回路的CD 段为滑动导线,以匀速远离A 端运动,且始终保持回路为等边三角形.设滑动导线CD 到A 端的垂直距离为x ,且初始x =0.试求回路ACDA 中的感应电动势ε和时间t 的关系.(其中为常矢量)的均匀磁场中,回路平面垂t B B 0=0Bv 2.将等边三角形平面回路ACDA 放在磁感应强度为⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯v A C DB x 解:⎰⎰=⋅=S S S t B S B Φd d 0mtS B S t B S 00d ==⎰320203330tan t B tx B v =︒=220m3d d t B t Φv -=-=εP.16220200013330tan d d d )d(d t B x B S B S t t B S t B v =︒===⋅∂∂-=⎰⎰⎰ ε220233230tan 2)(tB x B CD B v v v =︒⋅=⋅⨯= ε22022022021333233t B t B t B v v v =+=+=∴εεε⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯v A C D B x 另解:P.173.无限长直导线通以电流.有一与之共面的矩形线圈,其长边与长直导线平行.已知长边为L ,两长边距离长直导分别为a 、b ,位置如图所示.求:(1) 矩形线圈内的感应电动势的大小和感应电动势的方向; (2) 导线与线圈的互感系数.)4exp(0t I I -= b L Ia解: 建立坐标系Oxx L x I x BL S B Φd π2d d d 0m μ==⋅= O x abILx L x I Φb a ln π2d π200m μμ⎰==tIa bLt Φd d ln π2d d 0m i ⋅-=-=μεP.18tI t I I I 404t -0e 4d d e --== t i a b LI 400e ln π2-=∴με方向:顺时针 bLIaabLI abLI I ΦM ln π2ln π200m μμ===tIa bLt I M t Φi d d ln π2d d d d 0m ⋅-=-=-=μεP.19r L l 1R 2R I I 4.由半径为R 1和R 2的的两个薄圆筒形导体组成一同轴电缆,中间填充磁导率为μ的均匀磁介质.电缆内层导体通电流I ,外层导体作为电流返回路径,如图所示.求长度为l 的一段电缆内的磁场储存的能量.解:选图示的安培环路,由介质中的环路定理⎰∑=⋅L I l H d 得:)(π221R r R r IH <<=r IH B π2μμ==磁能密度:222m π821r I BH w μ==体积元:rrl V d π2d =磁场能量:122m m ln π4d 21R R l I V w W R R μ==⎰。
大学物理第8章变化的电磁场试题及答案.docx
第8章变化的电磁场一、选择题1.若用条形磁铁竖直插入木质圆坏，则在坏中是否产生感应电流和感应电动势的判断](A)产生感应电动势，也产生感应电流(B)产生感应电动势，不产生感应电流(C)不产生感应电动势，也不产生感应电流(D)不产生感应电动势,产生感应电流T 8-1-1 图2.关于电磁感应，下列说法中正确的是[](A)变化着的电场所产生的磁场一定随吋间而变化(B)变化着的磁场所产生的电场一定随时间而变化(C)有电流就有磁场，没有电流就一定没有磁场(D)变化着的电场所产牛:的磁场不一定随时间而变化3.在有磁场变化着的空间内，如果没有导体存在，则该空间[](A)既无感应电场又无感应电流(B)既无感应电场又无感应电动势(C)有感应电场和感应电动势(D)有感应电场无感应电动势4.在有磁场变化着的空间里没有实体物质，则此空间屮没有[](A)电场(B)电力(C)感生电动势(D)感生电流5.两根相同的磁铁分别用相同的速度同时插进两个尺寸完全相同的木环和铜环内，在同一时刻，通过两环包闱面积的磁通量[](A)相同(B)不相同，铜环的磁通量大于木环的磁通量(C)不相同，木环的磁通量大于铜环的磁通量(D)因为木环内无磁通量，不好进行比佼_6.半径为G的圆线圈置于磁感应强度为一B的均匀磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，线圈电阻为几当把线圈转动使其法向与〃的夹角曰=6(?时，线圈中通过的电量与线圈面积及转动的时间的关系是](A)与线圈面积成反比，与时间无关(B)与线圈面积成反比，与时间成正比(C)与线圈面积成正比，与时间无关(D)与线圈面积成正比，与时间成正比7.一个半径为r的圆线圈置于均匀磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，线圈电阻为R・当线圈转过30。
时，以下各量中，与线圈转动快慢无关的量是[](A)线圈中的感应电动势(B)线圈中的感应电流(C)通过线圈的感应电量(D)线圈回路上的感应电场& 一闭合圆形线圈放在均匀磁场中，线圈平面的法线与磁场成30。
大学物理第八章电磁感应习题答案
第八章 电磁感应习题8-1 一半径r ＝10cm 的圆形回路放在B ＝0.8T 的均匀磁场中，回路平面与B 垂直，当回路半径以恒定速率d =80d r t cm/s 收缩时，求回路中感应电动势的大小。
解：2πr B BS m ==Φ，40.0d d π2)π(d d d d 2====tr r B r B t t m Φε（V ） 8-2 如图所示，载有电流I 的长直导线附近，放一导体半圆环MeN 与长直导线共面，且端点MN 的连线与长直导线垂直。
半圆环的半径为b ，环心O 与导线相距a 。
设半圆环以速度v 平行导线平移，求半圆环内感应电动势的大小和方向及MN 两端的电压U MN 。
解：用直导线连接MN 构成闭合导体回路，则在闭合回路沿v 方向运动时，磁通量的变化d 0m Φ=，得0MeNM ε=即MeN MN εε=下面求εMN ，在导线MN 上距电流l 处取线元d l ，方向由M 到N ，则线元d l 处磁感应强度为02I B lμπ=，方向垂直画面向下。
00d d ()d ln 22d L a b MN i L d a b I I l a b B l l a bμμεεππ++-+==⨯⋅=-=--⎰⎰⎰v v v 方向由N 到M 0ln 2MeN MN I a b a bμεεπ+==--v 方向由N 经e 到M M 点电势高于N 点电势，即0ln 2MN I a b U a bμπ+=-v 8-3 如图所示，有两根相距为d 的无限长平行直导线，它们通以大小相等流向相反的电流，且电流均以tI d d 的变化率增长。
若有一边长为d 的正方形线圈与两导线处于同一平面内，距右侧导线d 。
求线圈中的感应电动势。
解：选取线圈逆时针方向为绕行正方向（1）面元所在处磁感应强度为0001122()2I I I B x x d x x d μμμπππ⎛⎫=-=- ⎪++⎝⎭通过线圈的磁通量200114d ln 223d m d Id Id x x x d μμΦππ⎛⎫=-= ⎪+⎝⎭⎰ （2）0d 4d ln d 23d m d I t tΦμεπ=-=- 顺时针方向 8-4 如图所示，长直导线通以电流I ＝5 A ，在其右方放一长方形线圈，两者共面，线圈长b ＝0.06 m ，宽a ＝0.04 m ，线圈以速度v ＝0.03 m/s 垂直于直线平移远离。
大学物理第8章习题答案
µId 1
d
d
d B
dΦ µ d dI 4 Ei = − ln = 2 π dt 3 dt
0
Ei
顺时针方向
习题答案
8-12 解:
第八章电磁感应 电磁场 第八章电磁感应
r v v dEi = ( v × B ) ⋅ dl
O′
= vBdlsinθ
= ωrBsinθdl
= Bωl sin θdl
2
v B
O
a
l
L
b
Ei 方向
a
b
习题答案
第八章电磁感应 电磁场 第八章电磁感应
v v b 解：Eab = ∫a E k ⋅ d l
b
r dB r < R Ek = 2 dt
× × × × × × × × × × × × × × × ×
× × × × r dB dl cos θ = ∫a B × × × × × 2 dt × × × × × L h dB = ∫0 dl O × × × × × 2 dt EK h = r cosθ h θ hL dB × = a b 2 dt dl
L = µn V
2
N 2 πd 2 N 2 πd 2 L = µ 0 n 2V = µ0 ( ) l = µ0 l 4 l 4
2 2 2 2 2
1 2 1 N πd ε 2 µ 0 N πd ε Wm = LI = µ 0 ( ) = = 3.28 × 10 −5 J 2 2 l 4 R 8R 2l
2
习题答案
8-18
+
第八章电磁感应 电磁场 第八章电磁感应 连接oa和 与 构成回路 构成回路oab. 解：连接 和ob与ab构成回路
大学物理变化的电磁场作业题参考答案
习题99.1选择题(1）一圆形线圈在磁场中作下列运动时，那些情况会产生感应电流[]（A ）沿垂直磁场方向平移；（B ）以直径为轴转动，轴跟磁场垂直；（C ）沿平行磁场方向平移；（D ）以直径为轴转动，轴跟磁场平行。
[答案：B]（2）如图9.1（2）图，长度为l 的直导线ab 在均匀磁场B 中以速度v 移动，直导线ab 中的电动势为：[](A)Blv ;(B)Blvsinα:(C)Blvcosα:(D)0。
图9.1(2)图[答案：D]（3）对于涡旋电场，下列说法不正确的是[]（A ）涡旋电场对电荷有作用力；（B ）涡旋电场由变化的磁场产生；（C ）涡旋电场由电荷激发；（D ）涡旋电场的电力线闭合的。
[答案：C](4)下列哪些矢量场为保守力场[]（A ）静电场；（B ）稳恒磁场；（C ）感生电场；（D ）变化的磁场。
[答案：A](5)用线圈的自感系数L 来表示载流线圈磁场能量的公式212m W LI =［］(A)只适用于无限长密绕螺线管．(B)只适用于单匝圆线圈．(C)只适用于一个匝数很多，且密绕的螺绕环．(D)适用于自感系数Ｌ一定的任意线圈．[答案：D]9.2填空题(1)将金属圆环从磁极间沿与磁感应强度垂直的方向抽出时，圆环将受到。
[答案：磁力](2）产生动生电动势的非静电场力是，产生感生电动势的非静电场力是，激发感生电场的场源是。
[答案：洛伦磁力；涡旋电场力；变化的磁场](3)长为l 的金属直导线在垂直于均匀的平面内以角速度ω转动，如果转轴的位置在金属直导线的点，这个导线上的电动势最大，数值为；如果转轴的位置在点，整个导线上的电动势最小，数值为。
[端点；212B l ω；中点，0]（4）已知通过一线圈的磁通量随时间变化的规律2962++=t t m φ,则当t =2s 时，线圈中的感应电动势为________________。
（SI 制）[答案：21V]（5）楞次定律可以表述为________________。
大学_电磁场试题及参考答案
电磁场试题及参考答案电磁场试题一、选择题一、选择题：(每小题至少有一个选项是正确的，每小题4分，共48分)1.D2.BCD3.A4.CD5.ABC6.ABC7.D8.B9.B10.D11.B12.A二、填空题(每空3分，共30分，请把答案填写在题中横线上)13、最大、最大、零、零、零14、充电完毕、负电荷15、3:116、1.64106 1.83102三，计算题电磁场试题二、填空题17、(7分)(由法拉第电磁感应现象说明均匀变化的磁场所产生的电场是恒定的18、(7分)某雷达工作时发射的电磁波的波长=20m，每秒脉冲数n=5000个，每个脉冲持续时间t=0.02s，问电磁波的振荡频率为多少?每个光脉冲的长度L 是多少?最大的侦察距离是多少?19.(8分)一个波长范围为150～600m的无线电波段内，为避免邻台干扰，两个相邻电台频率至少应相差10kHz，求在此波段内，最多能容纳Q多少个电台.电磁场试题三、计算题(每空3分，共30分)13、LC振荡电路中，当电容器C放电完毕时，下列各物理量为(最大或零)：电流i____，磁场能E磁____，电压UC___，L中电动势自____，C上电量q____。
14、如图中LC振荡电路的周期为T=210-2s。
从电流逆时针最大开始计时，当t=2.510-2s时，电容器正处于_____状态;这时电容器上极板的带电情况为_____。
15.在图所示的电路中，可变电容器的最大电容是270 pF，最小电容为30 pF，若L保持不变，则可变电容器的动片完全旋出与完全旋入时，电路可产生的振荡电流的频率之比为_____. 16.某收音机调谐电路的可变电容器动片完全旋入时，电容是390 PF，这时能接收到520kHz 的无线电电波，动片完全旋出时，电容变为39 PF，这时能收到的无线电电波的频率是______106 Hz，此收音机能收到的无线电电波中，最短的波长为______m.(取三位有效数字)电磁场试题参考答案(每小题至少有一个选项正确，每小题4分，共48分)1.根据麦克斯韦电磁理论，如下说法正确的是 ( )A.变化的电场一定产生变化的磁场B.均匀变化的电场一定产生均匀变化的磁场C.稳定的电场一定产生稳定的磁场D.振荡的电场一定产生同频率的振荡磁场2、关于LC振荡电路在振荡过程中，下列说法正确的是( )A、电流最大的时刻电压也最高B、电流增大的过程是电容器的放电过程C、电流最小的时刻电压却最高D、自感电动势最大时电容器带电量最大3. 要使LC振荡电路的周期增大一倍，可采用的办法是 ( )A.自感系数L和电容C都增大一倍B.自感系数L和电容C都减小一半C.自感系数L增大一倍，而电容C减小一半D.自感系数L减小一半，而电容C增大一倍4.在LC振荡电路的`工作过程中，下列的说法正确的是 ( )A.在一个周期内，电容器充、放电各一次B.电容器两极板间的电压最大时，线圈中的电流也最大C.电容器放电完了时，两极板间的电压为零，电路中的电流达到最大值D.振荡电路的电流变大时，电场能减少，磁场能增加5.LC回路发生电磁振荡时，振荡周期为T.若从电容器开始放电取作t=0，则 ( )A.5T/4和7T/4两个时刻，回路中电流最大，方向相反B.3T/2和2T两个时刻，电容器所带电量最大C.5T/4至3T/2时间内，回路中电流减小，电容器所带电量增加D.3T/2至7T/4时间内，磁场能向电场能转化6、下列说法正确的是 ( )A、摄像机摄像管实际上是一种将光信号转变为电信号的装置B、电视机显像管实际上是一种将电信号转变为光信号的装置C、摄像机在一秒钟内要送出25张画面D、电视机接收的画面是连续的7、由自感系数为L的线圈和可变电容器C构成收音机的调谐电路，为使收音机能接收到f1为550千赫至 f2为1650千赫范围内的所有电台的播音，则可变电容器与f1 对应的电容C1与f2对应的电容C2之比为( )A、1：3B、 3 ：1C、1：9D、9：18、如图所示，L是不计电阻的电感器，C是电容器，闭合电键K，待电路达到稳定状态后，再断开电键K，LC电路中将产生电磁振荡。
大学物理第八章课后习题答案
第八章电磁感应电磁场8 －1一根无限长平行直导线载有电流I，一矩形线圈位于导线平面内沿垂直于载流导线方向以恒定速率运动（如图所示），则（）（A）线圈中无感应电流（B）线圈中感应电流为顺时针方向（C）线圈中感应电流为逆时针方向（D）线圈中感应电流方向无法确定分析与解由右手定则可以判断，在矩形线圈附近磁场垂直纸面朝里，磁场是非均匀场，距离长直载流导线越远，磁场越弱．因而当矩形线圈朝下运动时，在线圈中产生感应电流，感应电流方向由法拉第电磁感应定律可以判定．因而正确答案为（B）．8 －2将形状完全相同的铜环和木环静止放置在交变磁场中，并假设通过两环面的磁通量随时间的变化率相等，不计自感时则（）（A）铜环中有感应电流，木环中无感应电流（B）铜环中有感应电流，木环中有感应电流（C）铜环中感应电动势大，木环中感应电动势小（D）铜环中感应电动势小，木环中感应电动势大分析与解根据法拉第电磁感应定律，铜环、木环中的感应电场大小相等，但在木环中不会形成电流．因而正确答案为（A）．8 －3 有两个线圈，线圈1 对线圈2 的互感系数为M 21 ，而线圈2 对线圈1的互感系数为M 12 ．若它们分别流过i 1 和i 2 的变化电流且t i t i d d d d 21<，并设由i 2变化在线圈1 中产生的互感电动势为ε12 ，由i 1 变化在线圈2 中产生的互感电动势为ε21 ，下述论断正确的是（ ）．（A ）2112M M = ，1221εε=（B ）2112M M ≠ ，1221εε≠（C ）2112M M =， 1221εε<（D ）2112M M = ，1221εε<分析与解 教材中已经证明M21 ＝M12 ，电磁感应定律t i M εd d 12121=；ti M εd d 21212=．因而正确答案为（D ）． 8 －4 对位移电流，下述四种说法中哪一种说法是正确的是（ ）（A ） 位移电流的实质是变化的电场（B ） 位移电流和传导电流一样是定向运动的电荷（C ） 位移电流服从传导电流遵循的所有定律（D ） 位移电流的磁效应不服从安培环路定理分析与解 位移电流的实质是变化的电场．变化的电场激发磁场，在这一点位移电流等效于传导电流，但是位移电流不是走向运动的电荷，也就不服从焦耳热效应、安培力等定律．因而正确答案为（A ）．8 －5 下列概念正确的是（ ）（A ） 感应电场是保守场（B ） 感应电场的电场线是一组闭合曲线（C ） LI Φm =，因而线圈的自感系数与回路的电流成反比（D ） LI Φm =，回路的磁通量越大，回路的自感系数也一定大分析与解 对照感应电场的性质，感应电场的电场线是一组闭合曲线．因而 正确答案为（B ）．8 －6 一铁心上绕有线圈100匝，已知铁心中磁通量与时间的关系为()Wb π100sin 100.85t Φ⨯=，求在s 100.12-⨯=t 时，线圈中的感应电动势．分析 由于线圈有N 匝相同回路，线圈中的感应电动势等于各匝回路的感应电动势的代数和，在此情况下，法拉第电磁感应定律通常写成t ψt ΦN ξd d d d -=-=，其中ΦN ψ=称为磁链． 解 线圈中总的感应电动势()()t tΦNξπ100cos 51.2d d =-= 当s 100.12-⨯=t 时，V 51.2=ξ． 8 －7 有两根相距为d 的无限长平行直导线，它们通以大小相等流向相反的电流，且电流均以tI d d 的变化率增长．若有一边长为d 的正方形线圈与两导线处于同一平面内，如图所示．求线圈中的感应电动势．分析 本题仍可用法拉第电磁感应定律tΦξd d -=来求解．由于回路处在非均匀磁场中，磁通量就需用⎰⋅=S ΦS B d 来计算（其中B 为两无限长直电流单独存在时产生的磁感强度B 1 与B 2 之和）．为了积分的需要，建立如图所示的坐标系．由于B 仅与x 有关，即()B B x =，故取一个平行于长直导线的宽为ｄx 、长为d 的面元ｄS ，如图中阴影部分所示，则x d S d d =，所以，总磁通量可通过线积分求得（若取面元y x S d d d =，则上述积分实际上为二重积分）．本题在工程技术中又称为互感现象，也可用公式tl ME M d d -=求解． 解1 穿过面元ｄS 的磁通量为 ()x d xI μx d d x I μΦd π2d π2d d d d 0021-+=⋅+⋅=⋅=S B S B S B 因此穿过线圈的磁通量为 ()43ln π2d π2d π2d 02020Id μx x Id μx d x Id μΦΦd d dd =-+==⎰⎰⎰ 再由法拉第电磁感应定律，有tI d μt ΦE d d 43ln π2d d 0⎪⎭⎫ ⎝⎛=-= 解2 当两长直导线有电流I 通过时，穿过线圈的磁通量为43ln π20dI μΦ=线圈与两长直导线间的互感为 43ln π20d μI ΦM ==当电流以tl d d 变化时，线圈中的互感电动势为 tI d μt I M E d d 43ln π2d d 0⎪⎭⎫ ⎝⎛=-= 试想：如线圈又以速率v 沿水平向右运动，如何用法拉第电磁感应定律求图示位置的电动势呢？此时线圈中既有动生电动势，又有感生电动势．设时刻t ，线圈左端距右侧直导线的距离为ξ，则穿过回路的磁通量()ξf ΦS ,1d =⋅=⎰S B ，它表现为变量I 和ξ的二元函数，将Φ代入tΦE d d -= 即可求解，求解时应按复合函数求导，注意，其中v =tξd d ，再令ξ＝d 即可求得图示位置处回路中的总电动势．最终结果为两项，其中一项为动生电动势，另一项为感生电动势．8 －8 有一测量磁感强度的线圈，其截面积S ＝4.0 cm 2 、匝数N ＝160 匝、电阻R ＝50Ω．线圈与一内阻R i ＝30Ω的冲击电流计相连．若开始时，线圈的平面与均匀磁场的磁感强度B 相垂直，然后线圈的平面很快地转到与B 的方向平行．此时从冲击电流计中测得电荷值54.010C q -=⨯．问此均匀磁场的磁感强度B 的值为多少？分析 在电磁感应现象中，闭合回路中的感应电动势和感应电流与磁通量变化的快慢有关，而在一段时间内，通过导体截面的感应电量只与磁通量变化的大小有关，与磁通量变化的快慢无关．工程中常通过感应电量的测定来确定磁场的强弱．解 在线圈转过90°角时，通过线圈平面磁通量的变化量为 NBS NBS ΦΦΦ=-=-=0Δ12 因此，流过导体截面的电量为ii R R NBS R R Φq +=+=Δ 则 ()T 050.0=+=NSR R q B i 8 －9 如图所示，一长直导线中通有I ＝5.0 A 的电流，在距导线9.0 cm 处，放一面积为0.10 cm 2 ，10 匝的小圆线圈，线圈中的磁场可看作是均匀的．今在1.0 ×10－2 s 内把此线圈移至距长直导线10.0 cm 处．求：（1） 线圈中平均感应电动势；（2） 设线圈的电阻为1.0×10－2Ω，求通过线圈横截面的感应电荷．分析 虽然线圈处于非均匀磁场中，但由于线圈的面积很小，可近似认为穿过线圈平面的磁场是均匀的，因而可近似用NBS ψ=来计算线圈在始、末两个位置的磁链．解 （1） 在始、末状态，通过线圈的磁链分别为1011π2r IS μN S NB ψ==,2022π2r IS μN S NB ψ== 则线圈中的平均感应电动势为V 1011.111πΔ2ΔΔ8210-⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-==r r t IS μN t ΦE 电动势的指向为顺时针方向．（2） 通过线圈导线横截面的感应电荷为tΦE d d -= 8 －10 如图（ａ）所示，把一半径为R 的半圆形导线OP 置于磁感强度为B 的均匀磁场中，当导线以速率v 水平向右平动时，求导线中感应电动势E 的大小，哪一端电势较高？分析 本题及后面几题中的电动势均为动生电动势，除仍可由t ΦE d d -=求解外（必须设法构造一个闭合回路），还可直接用公式()l B d ⋅⨯=⎰l E v 求解．在用后一种方法求解时，应注意导体上任一导线元ｄl 上的动生电动势()l B d d ⋅⨯=v E .在一般情况下，上述各量可能是ｄl 所在位置的函数．矢量（v ×B ）的方向就是导线中电势升高的方向．解1 如图（ｂ）所示，假想半圆形导线OP 在宽为2R 的静止形导轨上滑动，两者之间形成一个闭合回路．设顺时针方向为回路正向，任一时刻端点O 或端点P 距 形导轨左侧距离为x ，则B R Rx Φ⎪⎭⎫ ⎝⎛+=2π212 即B R tx RB t ΦE v 2d d 2d d -=-=-= 由于静止的 形导轨上的电动势为零，则E ＝－2RvB ．式中负号表示电动势的方向为逆时针，对OP 段来说端点P 的电势较高．解2 建立如图（c ）所示的坐标系，在导体上任意处取导体元ｄl ，则()θR θB l θB E o d cos d cos 90sin d d v v ==⋅⨯=l B vB R θθBR E v v 2d cos d E π/2π/2===⎰⎰- 由矢量（v ×B ）的指向可知，端点P 的电势较高．解3 连接OP 使导线构成一个闭合回路．由于磁场是均匀的，在任意时刻，穿过回路的磁通量==BS Φ常数.由法拉第电磁感应定律t ΦE d d -=可知，E ＝0又因 E ＝E OP ＋E PO即 E OP ＝－E PO ＝2RvB由上述结果可知，在均匀磁场中，任意闭合导体回路平动所产生的动生电动势为零；而任意曲线形导体上的动生电动势就等于其两端所连直线形导体上的动生电动势．上述求解方法是叠加思想的逆运用，即补偿的方法．8 －11 长为L 的铜棒，以距端点r 处为支点，以角速率ω绕通过支点且垂直于铜棒的轴转动.设磁感强度为B 的均匀磁场与轴平行，求棒两端的电势差．分析 应该注意棒两端的电势差与棒上的动生电动势是两个不同的概念，如同电源的端电压与电源电动势的不同．在开路时，两者大小相等，方向相反（电动势的方向是电势升高的方向，而电势差的正方向是电势降落的方向）．本题可直接用积分法求解棒上的电动势，亦可以将整个棒的电动势看作是O A 棒与O B 棒上电动势的代数和，如图（ｂ）所示．而E O A 和E O B 则可以直接利用第８ －2 节例1 给出的结果．解1 如图（ａ）所示，在棒上距点O 为l 处取导体元ｄl ，则()()r L lB ωl lB ωE L-r r AB AB 221d d --=-=⋅⨯=⎰⎰-l B v 因此棒两端的电势差为()r L lB ωE U AB AB 221--== 当L ＞2r 时，端点A 处的电势较高解2 将AB 棒上的电动势看作是O A 棒和O B 棒上电动势的代数和，如图（ｂ）所示．其中221r ωB E OA =,()221r L B ωE OB -= 则 ()r L BL ωE E E OB OA AB 221--=-= 8 －12 如图所示，长为L 的导体棒OP ，处于均匀磁场中，并绕OO ′轴以角速度ω旋转，棒与转轴间夹角恒为θ，磁感强度B 与转轴平行．求OP 棒在图示位置处的电动势．分析 如前所述，本题既可以用法拉第电磁感应定律tΦE d d -= 计算（此时必须构造一个包含OP 导体在内的闭合回路， 如直角三角形导体回路OPQO ），也可用()l B d ⋅⨯=⎰lE v 来计算．由于对称性，导体OP 旋转至任何位置时产生的电动势与图示位置是相同的．解1 由上分析，得()l B d ⋅⨯=⎰OP OP E v l αB l o d cos 90sin ⎰=v()()l θB θωl o d 90cos sin ⎰-=l()⎰==L θL B ωl l θB ω022sin 21d sin 由矢量B ⨯v 的方向可知端点P 的电势较高．解2 设想导体OP 为直角三角形导体回路OPQO 中的一部分，任一时刻穿 过回路的磁通量Φ为零，则回路的总电动势QO PQ OP E E E t ΦE ++==-=0d d 显然，E QO ＝0，所以 ()221PQ B ωE E E QO PQ OP ==-= 由上可知，导体棒OP 旋转时，在单位时间内切割的磁感线数与导体棒QP 等效．后者是垂直切割的情况．8 －13 如图（ａ）所示，金属杆AB 以匀速12.0m s -=⋅v 平行于一长直导线移动，此导线通有电流I ＝40A ．求杆中的感应电动势，杆的哪一端电势较高？分析 本题可用两种方法求解．（1） 用公式()l B d ⋅⨯=⎰lE v 求解，建立图（a ）所示的坐标系，所取导体元x l d d =，该处的磁感强度xI μB π20=．（2） 用法拉第电磁感应定律求解，需构造一个包含杆AB 在内的闭合回路．为此可设想杆AB 在一个静止的形导轨上滑动，如图（ｂ）所示．设时刻t ，杆AB距导轨下端CD 的距离为y ，先用公式⎰⋅=S ΦS B d 求得穿过该回路的磁通量，再代入公式tΦE d d -=，即可求得回路的电动势，亦即本题杆中的电动势． 解1 根据分析，杆中的感应电动势为()V 1084.311ln 2πd 2πd d 50m 1.1m 1.00-⨯-=-=-==⋅⨯=⎰⎰v v v I μx x μxl E AB AB l B 式中负号表示电动势方向由B 指向A ，故点A 电势较高．解2 设顺时针方向为回路ABCD 的正向，根据分析，在距直导线x 处，取宽为ｄx 、长为y 的面元ｄS ，则穿过面元的磁通量为x y xI μΦd 2πd d 0=⋅=S B 穿过回路的磁通量为 11ln 2πd 2πd 0m1.1m 1.00⎰⎰-===S Iy μx y x I μΦΦ 回路的电动势为V 1084.32πd d 11ln 2πd d 500-⨯-=-=-=-=Iy μt y x I μt ΦE 由于静止的形导轨上电动势为零，所以V 1084.35-⨯-==E E AB 式中负号说明回路电动势方向为逆时针，对AB 导体来说，电动势方向应由B 指向A ，故点A 电势较高．8 －14 如图（ａ）所示，在“无限长”直载流导线的近旁，放置一个矩形导体线框，该线框在垂直于导线方向上以匀速率v 向右移动，求在图示位置处，线框中感应电动势的大小和方向．分析 本题亦可用两种方法求解．其中应注意下列两点：1．当闭合导体线框在磁场中运动时，线框中的总电动势就等于框上各段导体中的动生电动势的代数和．如图（ａ）所示，导体eh 段和fg 段上的电动势为零［此两段导体上处处满足()0l B =⋅⨯d v ］，因而线框中的总电动势为()()()()hg ef hgef gh ef E E E -=⋅⨯-⋅⨯=⋅⨯+⋅⨯=⎰⎰⎰⎰l B l B l B l B d d d d v v v v 其等效电路如图（ｂ）所示．2．用公式tΦE d d -=求解，式中Φ是线框运动至任意位置处时，穿过线框的磁通量．为此设时刻t 时，线框左边距导线的距离为ξ，如图（c ）所示，显然ξ是时间t 的函数，且有v =tξd d ．在求得线框在任意位置处的电动势E （ξ）后，再令ξ＝d ，即可得线框在题目所给位置处的电动势．解1 根据分析，线框中的电动势为hg ef E E E -=()()⎰⎰⋅⨯-⋅⨯=hgef l B l B d d v v ()⎰⎰+-=2201000d 2πd 2πl l l l d I μl d I μv v ()1202πl d I I μ+=1vI 由E ef ＞E hg 可知，线框中的电动势方向为efgh ．解2 设顺时针方向为线框回路的正向．根据分析，在任意位置处，穿过线框的磁通量为()()ξl ξξx Il μdx ξx Il μΦl 120020ln π2π21++=+=⎰相应电动势为 ()()1120π2d d l ξξl l I μt ΦξE +=-=v 令ξ＝d ，得线框在图示位置处的电动势为 ()1120π2l d d l l I μE +=v 由E ＞0 可知，线框中电动势方向为顺时针方向．*8 －15 有一长为l ，宽为b 的矩形导线框架，其质量为m ，电阻为R ．在t ＝0时，框架从距水平面y ＝0 的上方h 处由静止自由下落，如图所示．磁场的分布为：在y ＝0 的水平面上方没有磁场；在y ＝0 的水平面下方有磁感强度为B 的均匀磁场，B 的方向垂直纸面向里．已知框架在时刻t 1 和t 2 的位置如图中所示．求在下述时间内，框架的速度与时间的关系：（1） t 1 ≥t ＞0，即框架进入磁场前；（2） t 2 ≥t ≥t 1 ，即框架进入磁场， 但尚未全部进入磁场；（3）t ＞t 2 ，即框架全部进入磁场后．分析 设线框刚进入磁场（t 1 时刻）和全部进入磁场（t 2 时刻）的瞬间，其速度分别为v 10 和v 20 ．在情况（1）和（3）中，线框中无感应电流，线框仅在重力作用下作落体运动，其速度与时间的关系分别为v ＝gt （t ＜t 1）和v ＝v 20 ＋g （t －t 2 ）（t ＞t 2 ）．而在t 1＜t ＜t 2这段时间内，线框运动较为复杂，由于穿过线框回路的磁通量变化，使得回路中有感应电流存在，从而使线框除受重力外，还受到一个向上的安培力F A ，其大小与速度有关，即()A A F F =v ．根据牛顿运动定律，此时线框的运动微分方程为()tv v d d mF mg A =-，解此微分方程可得t 1＜t ＜t 2 时间内线框的速度与时间的关系式． 解 （1） 根据分析，在1t t ≤时间内，线框为自由落体运动，于是()11t t gt ≤=v 其中1t t =时，gh 2101==v v（2） 线框进入磁场后，受到向上的安培力为v Rl B IlB F A 22==根据牛顿运动定律，可得线框运动的微分方程tv m v d d 22=-R l B mg 令mRl B K 22=，整理上式并分离变量积分，有 ⎰⎰=-t t t g 110d d v v Kv v 积分后将gh 210=v 代入，可得 ()()[]1212t t K e gh K g g K ----=v （3） 线框全部进入磁场后（t ＞t 2），作初速为v 20 的落体运动，故有()()()[]()222031221t t g e gh K g g Kt t g t t K -+--=-+=--v v 8 －16 有一磁感强度为B 的均匀磁场，以恒定的变化率t d d B 在变化．把一块质量为m 的铜，拉成截面半径为r 的导线，并用它做成一个半径为R 的圆形回路．圆形回路的平面与磁感强度B 垂直．试证：这回路中的感应电流为 td d π4B d ρm I = 式中ρ 为铜的电阻率，d 为铜的密度． 解 圆形回路导线长为πR 2，导线截面积为2πr ，其电阻R ′为22rR ρS l ρR ==' 在均匀磁场中，穿过该回路的磁通量为BS Φ=，由法拉第电磁感应定律可得回路中的感应电流为tt t d d 2πd d π1d d 122B ρRr B R R ΦR R E I ='='='= 而2ππ2r R d m =，即dm Rr π2π2=，代入上式可得t d d π4B d ρm I = 8 －17 半径为R ＝2.0 cm 的无限长直载流密绕螺线管，管内磁场可视为均匀磁场，管外磁场可近似看作零．若通电电流均匀变化，使得磁感强度B 随时间的变化率td d B 为常量，且为正值，试求：（1） 管内外由磁场变化激发的感生电场分布；（2） 如1s T 010.0d d -⋅=tB ，求距螺线管中心轴r ＝5．0 cm 处感生电场的大小和方向．分析 变化磁场可以在空间激发感生电场，感生电场的空间分布与场源———变化的磁场（包括磁场的空间分布以及磁场的变化率t d d B 等）密切相关，即S B l E d d ⋅∂∂-=⎰⎰S S k t.在一般情况下，求解感生电场的分布是困难的．但对于本题这种特殊情况，则可以利用场的对称性进行求解．可以设想，无限长直螺线管内磁场具有柱对称性，其横截面的磁场分布如图所示．由其激发的感生电场也一定有相应的对称性，考虑到感生电场的电场线为闭合曲线，因而本题中感生电场的电场线一定是一系列以螺线管中心轴为圆心的同心圆．同一圆周上各点的电场强度E k 的大小相等，方向沿圆周的切线方向．图中虚线表示r ＜R 和r ＞R 两个区域的电场线．电场线绕向取决于磁场的变化情况，由楞次定律可知，当0d d <t B 时，电场线绕向与B 方向满足右螺旋关系；当0d d >tB 时，电场线绕向与前者相反． 解 如图所示，分别在r ＜R 和r ＞R 的两个区域内任取一电场线为闭合回路l （半径为r 的圆），依照右手定则，不妨设顺时针方向为回路正向．（1） r ＜R ， tB r t r E E k l k d d πd d d π2d 2-=⋅-=⋅=⋅=⎰⎰S B l E tB r E k d d 2-= r ＞R ， tB R t r E E k l k d d πd d d π2d 2-=⋅-=⋅=⋅=⎰⎰S B l E tB r R E k d d 22-= 由于0d d >tB ，故电场线的绕向为逆时针． （2） 由于r ＞R ，所求点在螺线管外，因此tB r R E k d d 22-= 将r 、R 、tB d d 的数值代入，可得15m V 100.4--⋅⨯-=k E ，式中负号表示E k 的方向是逆时针的．8 －18 在半径为R 的圆柱形空间中存在着均匀磁场，B 的方向与柱的轴线平行．如图（ａ）所示，有一长为l 的金属棒放在磁场中，设B 随时间的变化率tB d d 为常量．试证：棒上感应电动势的大小为分析 变化磁场在其周围激发感生电场，把导体置于感生电场中，导体中的自由电子就会在电场力的作用下移动，在棒内两端形成正负电荷的积累，从而产生感生电动势．由于本题的感生电场分布与上题所述情况完全相同，故可利用上题结果，由⎰⋅=l k E l E d 计算棒上感生电动势．此外，还可连接OP 、OQ ，设想PQOP 构成一个闭合导体回路，用法拉第电磁感应定律求解，由于OP 、OQ 沿半径方向，与通过该处的感生电场强度E k 处处垂直，故0d =⋅l E k ，OP 、OQ 两段均无电动势，这样，由法拉第电磁感应定律求出的闭合回路的总电动势，就是导体棒PQ 上的电动势．证1 由法拉第电磁感应定律，有22Δ22d d d d d d ⎪⎭⎫ ⎝⎛-==-==l R l t B t B S t ΦE E PQ 证2 由题８ －17可知，在r ＜R 区域，感生电场强度的大小t B r E k d d 2= 设PQ 上线元ｄx 处，E k 的方向如图（b ）所示，则金属杆PQ 上的电动势为()()222202/2d d d 2/d d 2d cos d l R l t B x r l R t B r x θE E l k k PQ -=-==⋅=⎰⎰x E 讨论 假如金属棒PQ 有一段在圆外，则圆外一段导体上有无电动势？ 该如何求解？8 －19 截面积为长方形的环形均匀密绕螺绕环，其尺寸如图（ａ）所示，共有N 匝（图中仅画出少量几匝），求该螺绕环的自感L ．分析 如同电容一样，自感和互感都是与回路系统自身性质（如形状、匝数、介质等）有关的量．求自感L 的方法有两种：1．设有电流I 通过线圈，计算磁场穿过自身回路的总磁通量，再用公式IΦL =计算L ．2．让回路中通以变化率已知的电流，测出回路中的感应电动势E L ，由公式t I E L L d /d =计算L ．式中E L 和tI d d 都较容易通过实验测定，所以此方法一般适合于工程中．此外，还可通过计算能量的方法求解．解 用方法1 求解，设有电流I 通过线圈，线圈回路呈长方形，如图（ｂ）所示，由安培环路定理可求得在R 1 ＜r ＜R 2 范围内的磁场分布为 x NI μB π20= 由于线圈由N 匝相同的回路构成，所以穿过自身回路的磁链为12200ln π2d π2d 21R R hI N μx h x NI μN N ψS R R ==⋅=⎰⎰S B 则1220ln π2R R h N μI ψL = 若管中充满均匀同种磁介质，其相对磁导率为μr ，则自感将增大μr 倍． 8 －20 如图所示，螺线管的管心是两个套在一起的同轴圆柱体，其截面积分别为S 1 和S 2 ，磁导率分别为μ1 和μ2 ，管长为l ，匝数为N ，求螺线管的自感．（设管的截面很小）分析 本题求解时应注意磁介质的存在对磁场的影响．在无介质时，通电螺线管内的磁场是均匀的，磁感强度为B 0 ，由于磁介质的存在，在不同磁介质中磁感强度分别为μ1 B 0 和μ2 B 0 ．通过线圈横截面的总磁通量是截面积分别为S 1 和S 2 的两部分磁通量之和．由自感的定义可解得结果．解 设有电流I 通过螺线管，则管中两介质中磁感强度分别为I L N μnl μB 111==,I LN μnl μB 222== 通过N 匝回路的磁链为 221121S NB S NB ΨΨΨ+=+=则自感2211221S μS μlN I ψL L L +==+= 8 －21 有两根半径均为a 的平行长直导线，它们中心距离为d ．试求长为l的一对导线的自感（导线内部的磁通量可略去不计）．分析 两平行长直导线可以看成无限长但宽为d 的矩形回路的一部分．设在矩形回路中通有逆时针方向电流I ，然后计算图中阴影部分（宽为d 、长为l ）的磁通量．该区域内磁场可以看成两无限长直载流导线分别在该区域产生的磁场的叠加．解 在如图所示的坐标中，当两导线中通有图示的电流I 时，两平行导线间的磁感强度为()r d I μr I μB -+=π2π200 穿过图中阴影部分的磁通量为a a d l μr Bl ΦS a d a -==⋅=⎰⎰-ln πd d 0S B 则长为l 的一对导线的自感为aa d l μI ΦL -==ln π0 如导线内部磁通量不能忽略，则一对导线的自感为212L L L +=．L 1 称为外自感，即本题已求出的L ，L 2 称为一根导线的内自感．长为l 的导线的内自感8π02l μL =，有兴趣的读者可自行求解． 8 －22 如图所示，在一柱形纸筒上绕有两组相同线圈AB 和A ′B ′，每个线圈的自感均为L ，求：（1） A 和A ′相接时，B 和B ′间的自感L 1 ；（2） A ′和B 相接时，A 和B ′间的自感L 2 ．分析 无论线圈AB 和A ′B ′作哪种方式连接，均可看成一个大线圈回路的两个部分，故仍可从自感系数的定义出发求解．求解过程中可利用磁通量叠加的方法，如每一组载流线圈单独存在时穿过自身回路的磁通量为Φ，则穿过两线圈回路的磁通量为2Φ；而当两组线圈按（1）或（2）方式连接后，则穿过大线圈回路的总磁通量为2Φ±2Φ，“ ±”取决于电流在两组线圈中的流向是相同或是相反．解 （1） 当A 和A ′连接时，AB 和A ′B ′线圈中电流流向相反，通过回路的磁通量亦相反，故总通量为0221=-=ΦΦΦ，故L 1 ＝0．（2） 当A ′和B 连接时，AB 和A ′B ′线圈中电流流向相同，通过回路的磁通量亦相同，故总通量为ΦΦΦΦ4222=+=， 故L I ΦI ΦL 4422===． 本题结果在工程实际中有实用意义，如按题（1）方式连接，则可构造出一个无自感的线圈．8 －23 如图所示，一面积为4.0 cm 2 共50 匝的小圆形线圈A ，放在半径为20 cm 共100 匝的大圆形线圈B 的正中央，此两线圈同心且同平面．设线圈A 内各点的磁感强度可看作是相同的．求：（1） 两线圈的互感；（2） 当线圈B 中电流的变化率为－50 A ·ｓ－1 时，线圈A 中感应电动势的大小和方向．分析 设回路Ⅰ中通有电流I 1 ，穿过回路Ⅱ的磁通量为Φ21 ，则互感M ＝M 21 ＝Φ21I 1 ；也可设回路Ⅱ通有电流I 2 ，穿过回路Ⅰ的磁通量为Φ12 ，则21212I ΦM M == ． 虽然两种途径所得结果相同，但在很多情况下，不同途径所涉及的计算难易程度会有很大的不同．以本题为例，如设线圈B 中有电流I 通过，则在线圈A 中心处的磁感强度很易求得，由于线圈A 很小，其所在处的磁场可视为均匀的，因而穿过线圈A 的磁通量Φ≈BS ．反之，如设线圈A 通有电流I ，其周围的磁场分布是变化的，且难以计算，因而穿过线圈B 的磁通量也就很难求得，由此可见，计算互感一定要善于选择方便的途径．解 （1） 设线圈B 有电流I 通过，它在圆心处产生的磁感强度R I μN B B 200=穿过小线圈A 的磁链近似为 A B A A A A S RI μN N S B N ψ200== 则两线圈的互感为H 1028.6260-⨯===R S μN N I ψM A B A A （2）V 1014.3d d 4-⨯=-=tI M E A 互感电动势的方向和线圈B 中的电流方向相同．8 －24 如图所示，两同轴单匝线圈A 、C 的半径分别为R 和r ，两线圈相距为d ．若r 很小，可认为线圈A 在线圈C 处所产生的磁场是均匀的．求两线圈的互感．若线圈C 的匝数为N 匝，则互感又为多少？解 设线圈A 中有电流I 通过，它在线圈C 所包围的平面内各点产生的磁 感强度近似为()2/322202d R IR μB +=穿过线圈C 的磁通为 ()22/32220π2r d R IR μBS ψC +==则两线圈的互感为 ()2/3222202πd R R r μI ψM +== 若线圈C 的匝数为N 匝，则互感为上述值的N 倍．8 －25 如图所示，螺绕环A 中充满了铁磁质，管的截面积S 为2.0 cm 2 ，沿环每厘米绕有100 匝线圈，通有电流I 1 ＝4.0 ×10 －2 A ，在环上再绕一线圈C ，共10 匝，其电阻为0.10 Ω，今将开关Ｓ 突然开启，测得线圈C 中的感应电荷为2.0 ×10 －3 C ．求：当螺绕环中通有电流I 1 时，铁磁质中的B 和铁磁质的相对磁导率μr ．分析 本题与题８ －８ 相似，均是利用冲击电流计测量电磁感应现象中通过回路的电荷的方法来计算磁场的磁感强度．线圈C 的磁通变化是与环形螺线管中的电流变化相联系的．解 当螺绕环中通以电流I 1 时，在环内产生的磁感强度110I n μμB r =则通过线圈C 的磁链为S I n μμN BS N ψr c 11022==设断开电源过程中，通过C 的感应电荷为q C ，则有()RS I n μμN ψR ψR qc r c c 110201Δ1=--=-= 由此得 T 10.02110===S N Rqc I n μμB r 相对磁导率1991102==I n μS N Rqc μr 8 －26 一个直径为0.01 m ，长为0.10 m 的长直密绕螺线管，共1 000 匝线圈，总电阻为7.76 Ω．求：（1） 如把线圈接到电动势E ＝2.0 V 的电池上，电流稳定后，线圈中所储存的磁能有多少？ 磁能密度是多少？*（2） 从接通电路时算起，要使线圈储存磁能为最大储存磁能的一半，需经过多少时间？分析 单一载流回路所具有的磁能，通常可用两种方法计算：（1） 如回路自感为L （已知或很容易求得），则该回路通有电流I 时所储存的磁能221LI W m =，通常称为自感磁能．（2） 由于载流回路可在空间激发磁场，磁能实际是储存于磁场之中，因而载流回路所具有的能量又可看作磁场能量，即V w W V m m d ⎰=，式中m w 为磁场能量密度，积分遍及磁场存在的空间．由于μB w m 22=，因而采用这种方法时应首先求载流回路在空间产生的磁感强度B 的分布．上述两种方法还为我们提供了计算自感的另一种途径，。
大学物理第八章电磁感应部分的习题及答案
第八章 电磁感应一、简答题1、简述电磁感应定律答：当穿过闭合回路所围面积的磁通量发生变化时，不论这种变化是什么原因引起的，回路中都会建立起感应电动势，且此感应电动势等于磁通量对时间变化率的负值，即dtd i φε-=。
2、简述动生电动势和感生电动势答：由于回路所围面积的变化或面积取向变化而引起的感应电动势称为动生电动势。
由于磁感强度变化而引起的感应电动势称为感生电动势。
3、简述自感和互感答：某回路的自感在数值上等于回路中的电流为一个单位时，穿过此回路所围成面积的磁通量，即LI LI =Φ=Φ。
两个线圈的互感M M 值在数值上等于其中一个线圈中的电流为一单位时，穿过另一个线圈所围成面积的磁通量，即212121MI MI ==φφ或。
4、简述感应电场与静电场的区别？ 答：感生电场和静电场的区别5、写出麦克斯韦电磁场方程的积分形式。
答：⎰⎰==⋅svqdv ds D ρdS tB l E sL⋅∂∂-=⋅⎰⎰d0d =⋅⎰S S B dS t D j l H s l ⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+=⋅⎰⎰d6、简述产生动生电动势物理本质答：在磁场中导体作切割磁力线运动时，其自由电子受洛仑滋力的作用，从而在导体两端产生电势差7、 简述何谓楞次定律答：闭合的导线回路中所出现的感应电流，总是使它自己所激发的磁场反抗任何引发电磁感应的原因（反抗相对运动、磁场变化或线圈变形等）.这个规律就叫做楞次定律。
二、选择题1、有一圆形线圈在均匀磁场中做下列几种运动，那种情况在线圈中会产生感应电流 ( D )A 、线圈平面法线沿磁场方向平移B 、线圈平面法线沿垂直于磁场方向平移C 、线圈以自身的直径为轴转动，轴与磁场方向平行D 、线圈以自身的直径为轴转动，轴与磁场方向垂直2、对于位移电流，下列四种说法中哪一种说法是正确的 ( A ) A 、位移电流的实质是变化的电场 B 、位移电流和传导电流一样是定向运动的电荷 C 、位移电流服从传导电流遵循的所有规律 D 、位移电流的磁效应不服从安培环路定理3、下列概念正确的是 ( B )。
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第8章变化的电磁场一、选择题1.若用条形磁铁竖直插入木质圆坏，则在坏中是否产生感应电流和感应电动势的判断](A)产生感应电动势，也产生感应电流(B)产生感应电动势，不产生感应电流(C)不产生感应电动势，也不产生感应电流(D)不产生感应电动势,产生感应电流T 8-1-1 图2.关于电磁感应，下列说法中正确的是[](A)变化着的电场所产生的磁场一定随吋间而变化(B)变化着的磁场所产生的电场一定随时间而变化(C)有电流就有磁场，没有电流就一定没有磁场(D)变化着的电场所产牛:的磁场不一定随时间而变化3.在有磁场变化着的空间内，如果没有导体存在，则该空间[](A)既无感应电场又无感应电流(B)既无感应电场又无感应电动势(C)有感应电场和感应电动势(D)有感应电场无感应电动势4.在有磁场变化着的空间里没有实体物质，则此空间屮没有[](A)电场(B)电力(C)感生电动势(D)感生电流5.两根相同的磁铁分别用相同的速度同时插进两个尺寸完全相同的木环和铜环内，在同一时刻，通过两环包闱面积的磁通量[](A)相同(B)不相同，铜环的磁通量大于木环的磁通量(C)不相同，木环的磁通量大于铜环的磁通量(D)因为木环内无磁通量，不好进行比佼_6.半径为G的圆线圈置于磁感应强度为一B的均匀磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，线圈电阻为几当把线圈转动使其法向与〃的夹角曰=6(?时，线圈中通过的电量与线圈面积及转动的时间的关系是](A)与线圈面积成反比，与时间无关(B)与线圈面积成反比，与时间成正比(C)与线圈面积成正比，与时间无关(D)与线圈面积成正比，与时间成正比7.一个半径为r的圆线圈置于均匀磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，线圈电阻为R・当线圈转过30。
时，以下各量中，与线圈转动快慢无关的量是[](A)线圈中的感应电动势(B)线圈中的感应电流(C)通过线圈的感应电量(D)线圈回路上的感应电场& 一闭合圆形线圈放在均匀磁场中，线圈平面的法线与磁场成30。
角，磁感应强度随吋I'可均匀变化，在下列说法中，可以使线圈中感应电流增加一倍方法的是[](A)把线圈的匝数增加一倍(B)把线圈的半径增加一倍(C)把线圈的面积增加一倍(D)线圈法线与磁场的夹角减小一倍9.有一圆形线圈在均匀磁场中作下列几种运动，其中会在线圈中产生感应电流的是[](A)线圈沿磁场方向平移(B)线圈沿垂直于磁场方向平移(C)线圈以自身的直径为轴转动，轴与磁场平行(D)线圈以自身的直径为轴转动，轴与磁场方向垂直10.一个电阻为R、自感系数为L的线圈，将它接在一个电动势为&/)的交变电源为上.设线圈的白感电动势殳，则流过线圈的电流为知亘0』(C)W (D)亘。
丄[](A) (B)R R R R11.在某空间设置有两个线圈1和2,线圈1对线圈2的互感系数为而线圈2对线圈1的互感系数为Mg若它们分别流过电流强度为升和，2的变化电流，且下列判断中正确的是d/I ] (A) =的 1 =曰2(B) M12HM2], G1H&2(C) M]2 = M21,旳>6*12(D) M]2 = M2|, 6*21 <ei212.在自感为0.25 H的线圈中，当电流在16秒内由2A线性地减少到零时的感应电压为[](A) 2V (B) 4V (C) 8V (D) 16V13.—根长为厶的导线通以恒定电流I,欲使电流产生的磁能最大，则需把导线[](A)拉成直线(B)对折后绞成直线(C)卷成一个圆环(D)卷成一个螺线管14.一块磁铁顺着一根无限长的竖直放置的铜管自由下落，忽略空气阻力，则在铜管内[](A)磁铁下落的速度越来越大(B)磁铁所受的阻力越来越大(C)磁铁下落的加速度越來越大(D)磁铁下落的速度最后趋向一恒定值15.为了提高变压器的效率,减少涡流损耗，应釆取的措施是[](A)线圈低电阻(B)迭片铁芯(C)软磁铁芯(D)硬磁铁芯16.为了提高变压器的效率,减少磁滞损耗，应采取的措施是[](A)线圈低电阻(B)迭片铁芯(C)软磁铁芯(D)硬磁铁芯17.一块铜板放在磁感应强度正在增大的磁场中时，铜板中出现涡流(感应电流),则涡电流将[](A)加速铜板中磁场的增加(B)减缓铜板中磁场的增加(C)对磁场不起作用(D)使铜板中磁场反向18.关于一个螺线管自感系数厶的值，下列说法中错误的是[](A)通以电流/的值越大,L越大(B)单位长度的线圈匝数越多,厶越大(C)螺线管的半径越大,厶越大(D)充有铁磁质的厶在比真空的大19.两个直径和长度均相同的长直螺线管A、B都只含有一层绕组，其中A是由较细的导线密绕而严B督理贽粗的导线密绕而成..若绕组层的厚度可以略去不计, 则自感较大的是山]山1 *[](A)螺线管A (B)螺线管B(C) A、B自感一样大(D)难以判定20.长为/的单层密绕螺线管，共有N匝导线，自感为L.则[](A)线圈中通过的电流变化时，自感随之变化(B)将螺线管半径增大一倍时，自感变为4厶(C)在原来密绕的情况下，用同样直径的导线再顺序密绕一层，自感变为2厶(D)换用直径比原来直径大一倍的导线密绕一层，自感变为2厶21.长为/、截面积为S的密绕长直空心螺线管单位长度上绕有”匝线圈，当通有电流/时，线圈的自感系数为L.欲使其自感系数增大一倍,必须使[](A)电流/增大一倍(B)线圈长度增大一倍(C)线圈截而积减小一倍(D)线圈单位长度的匝数增加一倍22.有两个半径相同的圆形线圈，将它们的平血平行地放置.关于它们互感系数CO M的值,下列说法中错误的是[](A)线圈的匝数越多,M越大(B)两线圈靠得越近,M越大(C)填充的磁介质的磁导率777越大,M越大(D)通以的电流值越大,M越大T8-1-22图23.真空中一个通有电流的线圈A所产生的磁场内有另一个线圈B,A和B相对位置不变.当B的电动势为零时，线圈A和B之间的互感系数[](A) —定为零(B) —定不为零(C)可以不为零(D)可能随时间变化24.用线圈的自感系数厶来表示载流线圈磁场能量的公式％】=LI2[](A)只适用于无限长密绕螺线管(B)只适用于单匝圆线圈(C)只适用于一个匝数很多目•密绕的螺绕环(D)适用于自感系数一定的任意线圈25.两个有互感耦合的线圈厶]和£ 2串联后等效于一个自感线圈，该自感线圈的等效自感为[](A )厶]+厶2+2M (B)厶]+ 厶2-2 M(C)厶1+厶2(D)不知联接方式，不能确定26.两个相同的线圈，每个线圈的自感均为L.若将它们串联起来并靠得很近，使每个线圈产生的磁通量全部通过另一个自感线圈，且方向相同.则系统的总自感系数为T8-1-26 图[](A) L (B) 2L(C) 4厶(D)不能确定27.欲使两个长度相同、半径接近相等的螺线管之间的互感系数达到最大，正确的做法是[](A)将两者靠近，使其轴线在同一直线上(B)将两者靠近，使其轴线相互垂直(C)将两者靠近，使其轴线相互平行，但不在一直线上(D)将其屮一个套在另一个外面，使其轴线重合2& 要使两条形磁铁的磁性不易消失，存放吋应使它们[](A)互相垂直迭放(B)同号磁极靠在一起迭放(C)异号磁极靠在一起迭放(D)随意放置即可29.将两螺线管按一定的位置放置，使它们的轴线既不平行也不垂直.为了减少两个螺线管的互感影响,应将它们的相对位置作什么调节？[](A)调节距离,使螺线管靠近(B)调节距离,使螺线管远离(C)调整方向，使螺线管轴线平行(D)调整方向，使螺线管同轴重合30.两个相距不太远的平面圆线圈，一线圈的轴线恰好通过另一线圈的圆心.怎样放置可使其互感系数近似为零](A)两线圈的轴线相互平行(B)两线圈的轴线相互垂直(C)两线圈的轴线成45。
角(D)两线圈的轴线成30°角31.半径为r的长直导线，均匀地通过电流/,则该导线单位长度所储存的总磁能](A)等于4TT/7 (B)与厂无关(C) 等于TT rl(D)等于2TT rl32.有一长为I、截面积为A的载流长螺线管绕有N匝线圈，设电流为I,则螺线管内的磁场能量近似为](A) __________ m^AIl 2N2(B) _______ rr^AINl 2 2(C) __________ moAIlhNi(D) _________ /77o AI2122 N 233.两根很长的平行直导线，其间距离为Q,与电源组成闭合回路.已知导线上的电流强度为/,在保持/不变的情况下将导线间的距离增大，则空间的](A)总磁能增大(B)总磁能减小(C)总磁能不变(D)总磁能的变化不能确定34.静电场、稳恒电流的电场、运动电荷的电场与感生电场](A)来源相同(B)场方程的形式不同(C)电力线形状相同(D)场的性质相同35.麦克斯韦关于电磁场理论的基本假设Z—是](A)相对于观察者静止的电荷产生静电场(B)稳恒电流产生稳恒磁场(C)变化的磁场产生感生电场(D)变化的磁场产生位移电流36.麦克斯韦为完成电、磁场的统一而提出的两个假说是1(A)涡旋电场和涡旋磁场(B)位移电流和位移电流密度(C)位移电流和涡旋磁场(D)位移电流和涡旋电场37.麦克斯韦位移电流假说的屮心思想是](A)变化磁场将激发涡旋电场(B)变化电场将激发涡旋磁场(C)位移电流不产生焦耳热(D)全电流是连续的38.下列情况屮,哪种情况的位移电流为零？[](A) B=0(B)电场不随吋I'可而改变(C)开路(D)磁场不随时间而改变39.位移电流的本质是变化的电场,其大小取决于[](A)电场强度的大小(B)电位移矢量的大小(C)电通量的大小(D)电场随时间的变化率大小40.已知位移电流和传导电流是两个截然不同的物理概念，它们[](A)关于热效应的规律不同(B)激发磁场的规律不同(C)激发产生的磁场性质不同(D)激发产生的磁场大小计算方法不同41.关于稳恒磁场的磁场强度下列儿种说法中正确的是[](A)H仅与传导电流有关—♦(B)若闭合曲线内没有包围传导电流，则曲线上各点的H必为零(C)若闭合曲线上各点的H均为零，则该曲线所包围传导电流的代数和为零(D)以闭合曲线厶为边缘的任意曲而的H通量均相等42.关于变化电磁场与稳恒电磁场[](A)都只由电荷和电流激发(B)都具有能量(C)都不可脱离场源而单独存在(D)都是无界的43.下列说法中唯一错误的说法是[](A)涡旋电场是无源场(B)涡旋电场的电力线是闭合线(C)涡旋电场可在导体屮形成持续电流(D)涡旋电场的场强依赖于导体的存在I ] (A) 021 = 20121(B)①2\ = — 2。
12 (C) 021 = 012 (D) 021 > 012 T8-1-46 图 2S 的大小 n 以速率dB /dt 变则:[](A)电动势只在/〃导线中产生强度.由此表明[](A)闭合曲线厶上母处处相等(B) 涡旋电场是保守力场(C) 涡旋电场的电力线不是闭合曲线(D) 在涡旋电场中不能引进电势的概念45. 如T8-1-45图，一导体棒ab 在均匀磁场屮沿金属导轨向右作匀加速运动, 磁场方向垂直导轨所在平面.若导轨电阻忽略不计，并设铁芯磁导率为常数，则达到 稳定后在电 容[](A)器的(B)M 极带板带有一定量:的正电上有一定量:的 jJZ -M 铁芯 工j-(C)带有越来越多的正电荷 (D)带有越来越多的负电荷爲亠45图46. 面积为S 和2S 的两圆线圈1、2女口 T8-1-46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的磁通量用021表示，线圈2的电流所产生 的通过线圈1的磁通量用0|2表示，则©21和012的大小关系为：44. 在感应电场中，电磁感应定律 dOJ 式川Ek 为涡旋电场•d/ =-可以写成--(1147.在圆柱形空间内有一磁感应强度为B 的均匀磁场，如T8-1-47图所示.B 化.在磁场中有A 、B 两点，其中可放置直导线和弯曲的导线n A B(B)电动势只在导线屮产生x x x x__ n x x(C)电动势在和中都产生，且两者大小相等(D)导线中的电动势小于力3导线中的电动势T8-1-47图48.如T8-1-48图所示，两根很长的平行直导线，其间距离为°,与电源组成闭合回路.已知导线上的电流强度为/,在保持/不变的情况下, 若将导线间距离增大，则空间的：I[](A)总磁能将增大(B)总磁能将减小(C)总磁能将保持不变(D)总磁能的变化不能确定T8-1-48图二、填空题1. 将条形磁铁插入与冲击电流计串联的金属坏中，有9 =2.0X10%的电荷通过电流计，若连接电流计的电路总电阻R = 25d则穿过环的磁通的变化△⑦=________ .2.一闭合圆导线环，其电阻率为r，位于均匀磁场中，磁场方向一—_*垂直于线环平面.当]磁场随时间线性增长时，线环屮的电流为上二|弄二肓4 *环的半径缩小到原来的时,则线环电流为_________ .T8-2-2 图3.一探测线圈由50匝导线组成,截面积S=4cm2、电阻R=25Q.现把探测线圈放在_磁场屮迅速翻转90。