恒定电流的磁场(一)答案

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第八章 恒定电流的磁场(一)

一. 选择题:

[ D ]1. 载流的圆形线圈(半径a 1 )与正方形线圈(边长a 2 )通有相同电流I .若两个线圈的中心O 1 、O 2处的磁感强度大小相同,则半径a 1与边长a 2之比a 1∶a 2为

(A) 1∶1 (B) π2∶1 (C) π2∶4 (D) π2∶8

参考答案: 1

012a I B μ=

)135cos 45(cos 2

442

02︒-︒⨯⨯

=a I

B πμ

[B ]2.有一无限长通电流的扁平铜片,宽度为a ,厚度不计,电流I 在铜片上均匀分

布,在铜片外与铜片共面,离铜片右边缘为b 处的P 点(如图)的磁感强度B ϖ

的大小为

(A)

)

(20b a I

+πμ. (B)

b

b

a a

I

+πln

20μ. (C) b

b

a b I

+πln 20μ. (D) )2(0b a I +πμ.

参考答案: 建立如图坐标,取任意x 处宽度为dx 的电流元dI ’=Idx/a, b

b

a a I x

b a a Idx x b a dI B a

+=

-+=

-+=

⎰⎰

ln

2)

(2)(2'

00

00πμπμπμ [ D ]3. 如图,两根直导线ab 和cd 沿半径方向被接到一个截面处处相等的铁环上,稳恒电流I 从a 端流入而从d 端流出,则磁感

强度B ϖ

沿图中闭合路径L 的积分⎰⋅L

l B ϖϖd 等于

(A) I 0μ. (B)

I 03

1

μ. I

O 1

O 2 a 1 a 2 I

I

a b

P

x X

O

I

I

a b

c

d

120°

(C) 4/0I μ. (D) 3/20I μ.

参考答案: 设优弧长L 1,电流I 1, 劣弧长L 2,电流I 2 由U bL1c =U bL2c 得 I 1L 1/S= I 2L 2/S

I 1/I 2=1/2 有I 1=I/3, I 2=2I/3 故 3

20I

L d B μ=•⎰

ρϖ

[ B ] 4. 无限长载流空心圆柱导体的内外半径分别

为a 、b ,电流在导体截面上均匀分布,则空间各处的B ϖ

大小与场点到圆柱中心轴线的距离r 的关系定性地如图所示.正确的图是

参考答案: 由环路定理 I L d B 0μ=•⎰

ρ

ϖ 当r

a

22

202a b a r r I B --=πμ (将B 对r 求一阶导数,看导数(即斜率)随r 的变化。减小

的)

r>b r

I

B πμ20=

[ D ]5. 限长直圆柱体,半径为R ,沿轴向均匀流有电流.设圆柱体内( r < R )的磁感强度为B i ,圆柱体外( r > R )的磁感强度为B e ,则有

(A) B i 、B e 均与r 成正比. (B) B i 、B e 均与r 成反比. (C) B i 与r 成反比,B e 与r 成正比.

(D) B i 与r 成正比,B e 与r 成反比.

参考答案 当r

02R Ir B πμ= 当 r > R 时 r

I

B πμ20=

二. 填空题

1. 均匀磁场的磁感强度B ϖ与半径为r 的圆形平面的法线n ϖ

的夹角为

,今以圆周为边界,作一个半球面S ,S 与圆形平面组成封闭面如图.则通过S 面的磁通量 = -B

r 2

cos ___

参考答案 利用高斯定理d 0S

B S =⋅⎰v

v Ñ得到。

a

O B

b

r

(A) O

B

b

r

(C) a

O B

b

r

(B) a

O

B

b

r

(D) a

n ϖ

B

ϖα S

2. 一长直载流导线,沿空间直角坐标Oy 轴放置,电流沿y 正向.在原点O 处取一电

流元l I ϖd ,则该电流元在(a ,0,0)点处的磁感强度的大小为204a

IdL

πμ,方向为_Z 轴负方向.

参考答案 利用毕奥萨伐尔定律得到。

3. 一个密绕的细长螺线管,每厘米长度上绕有10匝细导线,螺线管的横截面积为10 cm 2

.当在螺线管中通入10 A 的电流时,它的横截面上的磁通量为 4×10-6

Wb__.(真空磁导率=4×10-7

T ·m/A) 参考答案

=

nIS

4. 如图所示,磁感强度B ϖ

沿闭合曲线L 的环流⎰⋅=L

l B ϖϖd

(I 2-2I 1)_.

参考答案 ⎰⋅=

L

l B ϖ

ϖd 0

(I 2+I 1-3I 1)

5. 一质点带有电荷q =×10-10

C ,以速度v =×105

m ·s -1

在半径为R =×10-3

m 的圆周上,作匀速圆周运动.该带电质点在轨道中心所产生的磁感强度

B= ×10-7T__,该带电质点轨道运动的磁矩p m =×10-7Am 2___.(

=4×10-7 H ·m -1

)

参考答案 B =

I/2R =

q /4R 2

P m = q R/2

6. 如图所示,在宽度为d 的导体薄片上有电流I 沿此导体长度方向流过,电流在导体宽度方向均匀分布.导体外在导体中线附近处P 点的磁感强

度B ϖ

的大小为 B=

I/2d

参考答案 设X 为中线附近的P 点到板的垂直距离.推导有

B= x d arctg d I 20πμ 当x<

I B 20μ=.

7. 将半径为R 的无限长导体薄壁管(厚度忽略)沿轴向割去一宽度为h ( h << R )的无限长狭缝后,再沿轴向流有在管壁上均匀分布的电流,其面电流密度(垂直于电流的单位长度截线上的电流)为i (如上图),则管轴线磁感强度的大小是

hi/2R

参考答案 利用填补法思想

I 1

I 1

I 2

L

P I I d d

俯视图

O

O ′

R

i

h

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