物理学11章习题解答(第三版)
高中物理(新人教版)必修第三册课后习题：第十一章测评(课后习题)【含答案及解析】
第十一章测评(时间:75分钟满分:100分)一、单项选择题(本题共7小题,每小题4分,共28分。
在每小题给出的四个选项中,只有一个选项符合题目要求)1.根据欧姆定律,下列判断正确的是()A.导体两端的电压越大,导体的电阻越大B.加在气体两端的电压与通过的电流的比值是一个常数C.电流经过电阻时,沿电流方向电势要升高D.电解液短时间内导电的U-I图线是一条直线,A选项错误;欧姆定律不适用于气态导体,故B选项错误;由欧姆定得U=IR,可知电流经过电阻时,电阻两端有电压,沿电流方向电势降低,故C选项错误;欧姆定律律I=UR适用于电解液导电,故D选项正确。
2.R1=10 Ω,R2=20 Ω,R1允许通过的最大电流为1.5 A,R2两端允许加的最大电压为10 V。
若将它们串联,加在电路两端的最大电压是()A.45 VB.5 VC.25 VD.15 VR1、R2串联,R1允许通过的最大电流为1.5 A,经计算,R2允许通过的最大电流仅为0.5 A,则通过串联电路的最大电流以最小的为准,从而求得加在电路两端的最大电压是15 V,因而选D。
3.如图为路口交通指示灯的示意图,指示灯可以通过不同颜色灯光的变化指挥车辆和行人的交通行为,据你对交通指示灯的了解可以推断()A.红灯、黄灯、绿灯是串联的B.红灯、黄灯、绿灯是并联的C.红灯与黄灯并联后再与绿灯串联D.绿灯与黄灯并联后再与红灯串联,不可能出现同时有两盏灯亮,故由串并联电路特点可知:三盏灯任意两盏都不可能是串联的,所以,红灯、黄灯、绿灯是并联的,故选项B正确。
4.用电流表和电压表测量电阻的电路如图所示,其中R x为待测电阻。
电表内阻对测量结果的影响不能忽略,下列说法中正确的是()A.电流表的示数小于通过R x的电流B.电流表的示数大于通过R x的电流C.电压表的示数小于R x两端的电压D.电压表的示数大于R x两端的电压,采用电流表外接法,电流表所测电流等于通过电阻的电流与通过电压表的电流之和,电流表的示数大于通过R x的电流,故A错误,B正确;由题中电路图可知,电压表与待测电阻并联,测量待测电阻两端电压,电压表的示数等于R x两端的电压,故C、D错误。
2020--2021(新教材)物理必修第三册第11章 电路及其应用(含答案)
2020--2021（新教材）物理必修第三册第11章电路及其应用（含答案）（新教材）人教必修第三册第11章电路及其应用1、（双选）如图所示是某同学改装成某一量程电流表的原理图(其中表头内阻为R g，并联的定值电阻的阻值为R)，结果他发现该电流表的示数总是比准确值稍大一点，请问以下哪些措施可以加以改进()A．给表头并联一个比R g和R的总电阻小得多的电阻B．给定值电阻串联一个比R小得多的电阻C．给表头并联一个比R大得多的电阻D．给表头串联一个比R g小得多的电阻2、关于导线中的电场，下列说法正确的是()A．导线内的电场线可以与导线相交B．导线内的电场E是由电源电场E0和导线侧面堆积电荷形成的电场E′叠加的结果C．导线侧面堆积电荷分布是稳定的，故导线处于静电平衡状态D．导线中的电场是静电场的一种3、如图所示，某一导体的形状为长方体，其长、宽、高之比为a∶b∶c＝5∶3∶2。
在此长方体的上下、左右四个面上分别通过导线引出四个接线柱1、2、3、4。
在1、2两端加上恒定电压，导体的电阻为R1；在3、4两端加上恒定电压，导体的电阻为R2，则R1∶R2为()A．1∶1 B．9∶25C．25∶4 D．4∶254、在“测定金属丝的电阻率”的实验中，以下操作中错误的是()A．用米尺测量金属丝的全长，且测量三次，算出其平均值，然后再将金属丝接入电路中B．用螺旋测微器在金属丝三个不同部位各测量一次直径，算出其平均值C．用伏安法测电阻时采用电流表外接法，多次测量后算出平均值D．实验中应保持金属丝的温度不变5、下列说法错误的是()A．一个电阻R和一根电阻为零的理想导线并联，总电阻为零B．并联电路的总电阻一定小于并联支路中最小的电阻C．在并联电路中，任意支路电阻增大或减小时，总电阻将随之增大或减小D．电阻R和阻值无限大的电阻并联，总电阻为无限大6、有一个多用电表，其欧姆挡的四个挡位分别为“×1”“×10”“×100”“×1 k”，某同学把选择开关旋到“×100”挡测量一未知电阻时，发现指针偏转角很大，为了减小误差，他应该() A．换用“×1 k”挡，不必重新调整调零旋钮B．换用“×10”挡，不必重新调整调零旋钮C．换用“×1 k”挡，必须重新调整调零旋钮D．换用“×10”挡，必须重新调整调零旋钮*7、关于公式I＝qt，下列说法中正确的是()A．式中的q表示单位时间内通过导体横截面的电荷量B．式中的q表示通过导体单位横截面积的电荷量C．比值qt能表示电流的强弱D．该公式表明电流跟通过导体横截面的电荷量成正比，跟通电时间成反比*8、一根粗细均匀的电阻丝阻值为R，若温度不变，则下列情况中其电阻仍为R 的是()A．长度和横截面半径都增大一倍时B．当长度不变、横截面积增大一倍时C．当截面积不变、长度增大一倍时D．当长度和横截面积都缩小一半时*9、如图所示电路的三根导线中，有一根是断的，电源、电阻R1、R2及另外两根导线是好的。
大学物理第十一章气体动理论习题详细答案
第十一章 气体动理论习题详细答案一、选择题1、答案：B解：根据速率分布函数()f v 的统计意义即可得出。
()f v 表示速率以v 为中心的单位速率区间内的气体分子数占总分子数的比例，而dv v Nf )(表示速率以v 为中心的dv 速率区间内的气体分子数，故本题答案为B 。
2、答案：A解：根据()f v 的统计意义和p v 的定义知，后面三个选项的说法都是对的，后面三个选项的说法都是对的，而只有而只有A 不正确，气体分子可能具有的最大速率不是p v ，而可能是趋于无穷大，所以答案A 正确。
正确。
3、答案： A 解：2rms 1.73RT v v M ==，据题意得222222221,16H O H H H O O O T T T M M M T M ===，所以答案A 正确。
正确。
4、 由理想气体分子的压强公式23k p n e =可得压强之比为：可得压强之比为：A p ∶B p ∶C p ＝n A kA e ∶n B kB e ∶n C kC e ＝1∶1∶1 5、 氧气和氦气均在标准状态下，二者温度和压强都相同，而氧气的自由度数为5，氦气的自由度数为3，将物态方程pV RT n =代入内能公式2iE RT n =可得2iE pV =，所以氧气和氦气的内能之比为5 : 6，故答案选C 。
6、 解：理想气体状态方程PV RTn =，内能2iU RT n =(0m M n =)。
由两式得2UiP V =，A 、B 两种容积两种气体的压强相同，A 中，3i =；B 中，5i =，所以答案A 正确。
正确。
7、 由理想气体物态方程'm pV RT M=可知正确答案选D 。
8、 由理想气体物态方程pV NkT =可得气体的分子总数可以表示为PV N kT =，故答案选C 。
9、理想气体温度公式21322k m kT e u ==给出了温度与分子平均平动动能的关系，表明温度是气体分子的平均平动动能的量度。
大学物理3第11章习题分析与解答
大学物理3第11章习题分析与解答-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN习 题 解 答11-1 在双缝干涉实验中，若单色光源S 到两缝21S S 、距离相等，则观察屏上中央明纹位于图中O 处。
现将光源S 向下移动到示意图中的S '位置，则（ ）（A ）中央明条纹也向下移动，且条纹间距不变 （B ）中央明条纹向上移动，且条纹间距不变 （C ）中央明条纹向下移动，且条纹间距增大 （D ）中央明条纹向上移动，且条纹间距增大解 由S 发出的光到达21S S 、的光成相等，它们传到屏上中央O 处，光程差0=∆，形成明纹，当光源由S 向下移动S '时，由S '到达21S S 、的两束光产生了光程差，为了保持原中央明纹处的光程差为0，它将上移到图中O '处，使得由S '沿21S S 、传到O '处的两束光的光程差仍为0.而屏上各级明纹位置只是向上平移，因此条纹间距不变。
故选B11-2 单色平行光垂直照射在薄膜上，经上下两表面反射的两束光发生干涉，如附图所示，若薄膜厚度为e ， 且n 1＜n 2，n 3＜n 2， λ1为入射光在n 1中的波长，则两束反射光的光程为（ ）（A ）e n 22 （B ）11222n e n λ-3n S S ’OO ’（C ）22112λn e n - （D ）22122λn e n - 习题11-2图解 由于n 1〈n 2，n 3〈n 2，因此光在表面上的反射光有半波损失，下表面的反射光没有半波损失，所以他们的光程差222λ-=∆e n ，这里λ是光在真空中的波长，与1λ的关系是11λλn =。
故选C11-3 如图所示，两平面玻璃板构成一空气劈尖，一平面单色光垂直入射到劈尖上，当A 板与B 板的夹角θ增大时，干涉图样将发生（ ）变化（A ）干涉条纹间距增大，并向O 方向移动 （B ）干涉条纹间距减小，并向B 方向移动 （C ）干涉条纹间距减小，并向O 方向移动 （D ）干涉条纹间距增大，并向B 方向移动解 空气劈尖干涉条纹间距θλsin 2n l =∆，劈尖干涉又称为等厚干涉，即k相同的同一级条纹，无论是明纹还是暗纹，都出现在厚度相同的地方. 当A 板与B 板的夹角θ增大时，△ｌ变小. 和原厚度相同的地方向顶角方向移动，所以干涉条纹向O 方向移动。
2023人教版带答案高中物理必修三第十一章电路及其应用微公式版知识汇总笔记
2023人教版带答案高中物理必修三第十一章电路及其应用微公式版知识汇总笔记单选题1、汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，并通过实验测量了电子的比荷，从而开启了人类对原子认识的新=1.76×1011C/kg，若将此物理量以国际单位制中的基本单位表示，下列篇章。
现代测量发现电子的比荷是em e结果中正确的是（）A．1.76×10−11A⋅s/kg B．1.76×1011A⋅s/kgC．1.76×1011A/(s⋅kg)D．1.76×10−11A/(s⋅kg)答案：B由电流强度的定义可知q=It所以1C=1A⋅s因此可得1.76×1011C/kg=1.76×1011A⋅s/kg故选B。
2、如图所示，a、b、c、d是滑动变阻器的四个接线柱，现把此变阻器接成一个分压电路向一个小灯泡供电，并要求滑片P向c移动时，小灯泡两端电压减小，下列说法中正确的是（）A．a接电源正极，b接电源负极，c、d接小灯泡两端B．a接电源正极，b接电源负极，c、b接小灯泡两端C．a接电源正极，b接电源负极，d、b接小灯泡两端D．a接电源正极，b接电源负极，d、a接小灯泡两端答案：D分压电路的正确接法是“一上两下”，而且a与b需要接电源两极，可将a接电源正极，b接电源负极。
由于题目要求“滑片P向c移动时，小灯泡两端电压减小”，可知滑片P向c移动时，分压部分的电阻丝的长度减小，由题图可知P与a之间的电阻丝长度减小，所以需要c、a或d、a接小灯泡两端。
故选D。
3、电导率σ就是电阻率ρ的倒数，即σ=1ρ。
下列说法中正确的是（）A．材料的电导率越小，其导电性能越强B．材料的电导率与材料的形状有关C．电导率的单位是1Ω·mD．电导率大小与温度无关答案：CA．材料的电导率越小，电阻率越大，则其导电性能越弱，选项A错误；B．材料的电导率与材料的形状无关，选项B错误；C．根据R=ρl S则σ=1ρ=LRS则电导率的单位是mΩ⋅m2=1Ω⋅m，选项C正确；D．电阻率大小与温度有关，则电导率大小与温度有关，选项D错误。
大学物理学第三版(上海交大)下册习题答案
第十一章习题11-1.直角三角形ABC 的A 点上，有电荷C 108.191-⨯=q ，B 点上有电荷C 108.492-⨯-=q ，试求C 点的电场强度(设m 03.0m ,04.0==AC BC ).解：1q 在C 点产生的场强 20114ACq E πε=2q 在C 点产生的场强 22204q E BC πε=C 点的合场强 43.2410VE m==⨯ 方向如图11-2. 用细的塑料棒弯成半径为cm 50的圆环，两端间空隙为cm 2，电量为C 1012.39-⨯的正电荷均匀分布在棒上，求圆心处电场强度的大小和方向.解： 棒长 m d r l 12.32=-=π电荷线密度 19100.1--⋅⨯==m C lqλ若有一均匀带电闭合线圈，则圆心处的合场强为0，有一段空隙，则圆心处场强等于闭合线圈产生电场再减去m d 02.0=长的带电棒在该点产生的场强。
由于r d ，该小段可看成点电荷 C d q 11100.2-⨯=='λ圆心处场强 1211920072.0)5.0(100.2100.94--⋅=⨯⨯⨯='=m V r q E πε 方向由缝隙指向圆心处11-3. 将一“无限长”带电细线弯成图示形状，设电荷均匀分布，电荷线密度为λ，四分之一圆弧AB 的半径为R ，试求圆心O 点的场强．解：设O 为坐标原点，水平方向为x 轴，竖直方向为y 轴 半无限长导线∞A 在O 点的场强 )(40j i E 1-=Rπελ半无限长导线∞B 在O 点的场强 )(40j i E 2+-=RπελAB 圆弧在O 点的场强 )(40j i E 3+=Rπελ总场强 j)i E E E E 321+=++=(40Rπελ11-4. 带电细线弯成半径为R 的半圆形，电荷线密度为φλλsin 0=，式中0λ为一常数，φ为半径R 与x 轴所成的夹角，如图所示．试求环心O 处的电场强度． 解：R d R dldE 00204sin 4πεϕϕλπελ==ϕcos dE dE x = 考虑到对称性 0=x E ϕsin dE dE y =RR d dE E y 00002084sin sin ελπεϕϕλϕπ===⎰⎰方向沿y 轴负向11-5. 一半径为R 的半球面，均匀地带有电荷，电荷面密度为σ，求球心O 处的电场强度．解：把球面分割成许多球带，球带所带电荷 dl r dq σπ2= 2322023220)(42)(4r x dl rx r x xdq dE +=+=πεσππεθc o s R x = θs i n R r = θRd dl =21sin 2224E d i πσσθθεε==⎰11-6. 图示一厚度为d 的“无限大”均匀带电平板，电荷体密度为ρ．求板内、外的场强分布，并画出场强随坐标x 变化的图线，即x E -图线(设原点在带电平板的中央平面上，Ox 轴垂直于平板)．解：在平板内作一个被平板的中间面垂直平分的闭合圆柱面1S 为高斯面S E d S ∆=∙⎰21S E S x q ∆=∑ρ20ερx E =)2(d x ≤ 同理可得板外一点场强的大小 02ερd E =()2dx >11-7. 设电荷体密度沿x 轴方向按余弦规律x cos 0ρρ=分布在整个空间，式中0ρ为恒量．求空间的场强分布．解：过坐标x ±处作与x 轴垂直的两平面S ，用与x 轴平行的侧面将之封闭，构成高斯面。
大学物理学第三版修订版下册第11章答案
习题1111.1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)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](3) 用线圈的自感系数 L 来表示载流线圈磁场能量的公式221LI W m=（）( A )只适用于无限长密绕线管； ( B ) 只适用于一个匝数很多，且密绕的螺线环； ( C ) 只适用于单匝圆线圈； ( D )适用于自感系数L 一定的任意线圈。
[答案：D](4)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 ）涡旋场由电荷激发； （D ）涡旋电场的电力线闭合的。
[答案：C]11.2 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：洛伦兹力，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 ，这个导线上的电动势最大，数值为 ；如果转轴的位置在 ，整个导线上的电动势最小，数值为 。
[答案：端点，221l B ω；中点，0]11.3一半径r =10cm 的圆形回路放在B =0.8T 的均匀磁场中．回路平面与B ϖ垂直．当回路半径以恒定速率tr d d =80cm ·s -1收缩时，求回路中感应电动势的大小． 解: 回路磁通 2πr B BS m ==Φ感应电动势大小40.0d d π2)π(d d d d 2====trr B r B t t m Φε V11.4 一对互相垂直的相等的半圆形导线构成回路，半径R =5cm ，如题11.4图所示．均匀磁场B =80×10-3T ，B 的方向与两半圆的公共直径(在Oz 轴上)垂直，且与两个半圆构成相等的角α当磁场在5ms 内均匀降为零时，求回路中的感应电动势的大小及方向．解: 取半圆形cba 法向为i ϖ， 题11.4图则 αΦcos 2π21B R m =同理，半圆形adc 法向为j ϖ，则αΦcos 2π22B R m=∵ B ϖ与i ϖ夹角和B ϖ与j ϖ夹角相等，∴ ︒=45α 则 αΦcos π2R B m =221089.8d d cos πd d -⨯-=-=Φ-=tBR t m αεV 方向与cbadc 相反，即顺时针方向．题11.5图 11.5 如题11.5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N M U U -．解: 作辅助线MN ，则在MeNM 回路中，沿v ϖ方向运动时0d =m Φ∴ 0=MeNM ε 即 MN MeN εε= 又∵ ⎰+-<+-==ba ba MN ba ba Iv l vB 0ln 2d cos 0πμπε 所以MeN ε沿NeM 方向，大小为ba ba Iv -+ln 20πμ M 点电势高于N 点电势，即b a ba Iv U U N M -+=-ln 20πμ题11.6图11.6如题11.6所示，在两平行载流的无限长直导线的平面内有一矩形线圈．两导线中的电流方向相反、大小相等，且电流以tId d 的变化率增大，求： (1)任一时刻线圈内所通过的磁通量； (2)线圈中的感应电动势． 解: 以向外磁通为正则 (1) ]ln [lnπ2d π2d π2000dad b a b Ilr l rIr l rIab bad dm +-+=-=⎰⎰++μμμΦ (2) tIb a b d a d l t d d ]ln [ln π2d d 0+-+=-=μΦε11.7 如题11.7图所示，用一根硬导线弯成半径为r 的一个半圆．令这半圆形导线在磁场中以频率f 绕图中半圆的直径旋转．整个电路的电阻为R ．求：感应电流的最大值．题11.7图解: )cos(2π02ϕωΦ+=⋅=t r B S B m ϖϖ ∴ Bfr f r B r B t r B t m m i 222202ππ22π2π)sin(2πd d ===+=-=ωεϕωωΦε ∴ RBfr R I m22π==ε11.8 如题11.8图所示，长直导线通以电流I =5A ，在其右方放一长方形线圈，两者共面．线圈长b =0.06m ，宽a =0.04m ，线圈以速度v =0.03m ·s -1垂直于直线平移远离．求：d =0.05m 时线圈中感应电动势的大小和方向．题11.8图解: AB 、CD 运动速度v ϖ方向与磁力线平行，不产生感应电动势． DA 产生电动势⎰==⋅⨯=AD I vb vBb l B v d2d )(01πμεϖϖϖBC 产生电动势)(π2d )(02d a Ivbl B v CB+-=⋅⨯=⎰μεϖϖϖ∴回路中总感应电动势8021106.1)11(π2-⨯=+-=+=ad d Ibv μεεε V 方向沿顺时针．11.9 长度为l 的金属杆ab 以速率v 在导电轨道abcd 上平行移动．已知导轨处于均匀磁场Bϖ中，B ϖ的方向与回路的法线成60°角(如题11.9图所示)，B ϖ的大小为B =kt (k 为正常)．设t =0时杆位于cd 处，求：任一时刻t 导线回路中感应电动势的大小和方向． 解: ⎰==︒=⋅=22212160cos d klvt lv kt Blvt S B m ϖϖΦ∴ klvt tm-=-=d d Φε 即沿abcd 方向顺时针方向．题11.9图11.10 一矩形导线框以恒定的加速度向右穿过一均匀磁场区，B ϖ的方向如题11.10图所示．取逆时针方向为电流正方向，画出线框中电流与时间的关系(设导线框刚进入磁场区时t =0)． 解: 如图逆时针为矩形导线框正向，则进入时0d d <Φt,0>ε； 题11.10图(a)题11.10图(b)在磁场中时0d d =tΦ,0=ε； 出场时0d d >tΦ，0<ε，故t I -曲线如题10-9图(b)所示. 题11.11图11.11 导线ab 长为l ，绕过O 点的垂直轴以匀角速ω转动，aO =3l磁感应强度B 平行于转轴，如图11.11所示．试求： （1）ab 两端的电势差；（2）b a ,两端哪一点电势高? 解: (1)在Ob 上取dr r r +→一小段 则 ⎰==320292d l Ob l B r rB ωωε 同理 ⎰==302181d l Oa l B r rB ωωε ∴ 2261)92181(l B l B Ob aO ab ωωεεε=+-=+= (2)∵ 0>ab ε 即0<-b a U U ∴b 点电势高．题11.12图11.12 如题11.12图所示，长度为b 2的金属杆位于两无限长直导线所在平面的正中间，并以速度v ϖ平行于两直导线运动．两直导线通以大小相等、方向相反的电流I ，两导线相距2a ．试求：金属杆两端的电势差及其方向．解：在金属杆上取r d 距左边直导线为r ，则 ba b a Iv r r a r Iv l B v b a b a BA AB-+-=-+-=⋅⨯=⎰⎰+-ln d )211(2d )(00πμπμεϖϖϖ ∵ 0<AB ε ∴实际上感应电动势方向从A B →，即从图中从右向左， ∴ ba ba Iv U AB -+=ln 0πμ题11.13图11.13 磁感应强度为B ϖ的均匀磁场充满一半径为R 的圆柱形空间，一金属杆放在题11.13图中位置，杆长为2R ，其中一半位于磁场内、另一半在磁场外．当tBd d ＞0时，求：杆两端的感应电动势的大小和方向．解： ∵ bc ab ac εεε+=tBR B R t t ab d d 43]43[d d d d 21=--=-=Φε =-=tabd d 2Φεt BR B R t d d 12π]12π[d d 22=-- ∴ tB R R acd d ]12π43[22+=ε∵0d d >tB∴ 0>ac ε即ε从c a →11.14 半径为R 的直螺线管中，有dtdB＞0的磁场，一任意闭合导线abca ，一部分在螺线管内绷直成ab 弦，a ,b 两点与螺线管绝缘，如题10-13图所示．设ab =R ，试求：闭合导线中的感应电动势．解：如图，闭合导线abca 内磁通量)436π(22R R B S B m -=⋅=ϖϖΦ∴ tB R R i d d )436π(22--=ε ∵0d d >tB∴0<i ε，即感应电动势沿acba ，逆时针方向．题11.14图题11.15图11.15 如题11.15图所示，在垂直于直螺线管管轴的平面上放置导体ab 于直径位置，另一导体cd 在一弦上，导体均与螺线管绝缘．当螺线管接通电源的一瞬间管内磁场如题11.15图示方向．试求：（1）ab 两端的电势差；（2）cd 两点电势高低的情况．解： 由⎰⎰⋅-=⋅l S t B l E ϖϖϖϖd d d d 旋知，此时旋E ϖ以O 为中心沿逆时针方向． (1)∵ab 是直径，在ab 上处处旋E ϖ与ab 垂直∴ ⎰=⋅ll 0d ϖ旋∴0=ab ε,有b a U U =(2)同理， 0d >⋅=⎰l E cddc ϖϖ旋ε∴ 0<-c d U U 即d c U U >题11.16图11.16 一无限长的直导线和一正方形的线圈如题11.16图所示放置(导线与线圈接触处绝缘)．求：线圈与导线间的互感系数．解： 设长直电流为I ，其磁场通过正方形线圈的互感磁通为⎰==32300122ln π2d π2a a Iar rIaμμΦ∴ 2ln π2012aIM μΦ==11.17两线圈顺串联后总自感为1.0H ，在它们的形状和位置都不变的情况下，反串联后总自感为0.4H ．试求：它们之间的互感． 解： ∵顺串时 M L L L 221++= 反串联时M L L L 221-+='∴ M L L 4='-15.04='-=L L M H题11.18图11.18 一矩形截面的螺绕环如题11.18图所示，共有N 匝．试求： (1)此螺线环的自感系数；(2)若导线内通有电流I ，环内磁能为多少? 解：如题11.18图示 (1)通过横截面的磁通为 ⎰==baab NIhr h r NIlnπ2d π200μμΦ 磁链 ab IhN N lnπ220μΦψ== ∴ ab hN IL lnπ220μψ==(2)∵ 221LI W m =∴ ab hI N W m ln π4220μ=11.19 一无限长圆柱形直导线，其截面各处的电流密度相等，总电流为I ．求：导线内部单位长度上所储存的磁能． 解：在R r <时 20π2RI B rμ=∴ 4222002π82Rr I B w m μμ== 取 r r V d π2d =(∵导线长1=l ) 则 ⎰⎰===RRm I Rrr I r r w W 0204320π16π4d d 2μμπ（资料素材和资料部分来自网络，供参考。
大学物理学第三版修订版下册第11章答案(赵近芳)
习题1111.1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)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](3) 用线圈的自感系数 L 来表示载流线圈磁场能量的公式221LI W m=（）( A )只适用于无限长密绕线管； ( B ) 只适用于一个匝数很多，且密绕的螺线环； ( C ) 只适用于单匝圆线圈； ( D )适用于自感系数L 一定的任意线圈。
[答案：D](4)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 ）涡旋场由电荷激发； （D ）涡旋电场的电力线闭合的。
[答案：C]11.2 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：洛伦兹力，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 ，这个导线上的电动势最大，数值为 ；如果转轴的位置在 ，整个导线上的电动势最小，数值为 。
[答案：端点，221l B ω；中点，0]11.3一半径r =10cm 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tr d d =80cm ·s -1收缩时，求回路中感应电动势的大小． 解: 回路磁通 2πr B BS m ==Φ感应电动势大小40.0d d π2)π(d d d d 2====trr B r B t t m Φε V11.4 一对互相垂直的相等的半圆形导线构成回路，半径R =5cm ，如题11.4图所示．均匀磁场B =80×10-3T ，B 的方向与两半圆的公共直径(在Oz 轴上)垂直，且与两个半圆构成相等的角α当磁场在5ms 内均匀降为零时，求回路中的感应电动势的大小及方向．解: 取半圆形cba 法向为i， 题11.4图则 αΦcos 2π21B R m =同理，半圆形adc 法向为j，则αΦcos 2π22B R m=∵ B 与i 夹角和B 与j 夹角相等，∴ ︒=45α 则 αΦcos π2R B m =221089.8d d cos πd d -⨯-=-=Φ-=tBR t m αεV 方向与cbadc 相反，即顺时针方向．题11.5图 11.5 如题11.5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N M U U -．解: 作辅助线MN ，则在MeNM 回路中，沿v方向运动时0d =m Φ∴ 0=MeNM ε 即 MN MeN εε= 又∵ ⎰+-<+-==ba ba MN ba ba Iv l vB 0ln 2d cos 0πμπε 所以MeN ε沿NeM 方向，大小为ba ba Iv -+ln 20πμ M 点电势高于N 点电势，即b a ba Iv U U N M -+=-ln 20πμ题11.6图11.6如题11.6所示，在两平行载流的无限长直导线的平面内有一矩形线圈．两导线中的电流方向相反、大小相等，且电流以tId d 的变化率增大，求： (1)(2)解: 以向外磁通为正则 (1) ]ln [lnπ2d π2d π2000dad b a b Ilr l r Ir l r I ab b ad d m +-+=-=⎰⎰++μμμΦ (2) tIb a b d a d l t d d ]ln [ln π2d d 0+-+=-=μΦε11.7 如题11.7图所示，用一根硬导线弯成半径为r 的一个半圆．令这半圆形导线在磁场中以频率f 绕图中半圆的直径旋转．整个电路的电阻为R ．求：感应电流的最大值．题11.7图解: )cos(2π02ϕωΦ+=⋅=t r B S B m∴ Bfr f r B r B t r B t m m i 222202ππ22π2π)sin(2πd d ===+=-=ωεϕωωΦε ∴ RBfr R I m22π==ε11.8 如题11.8图所示，长直导线通以电流I =5A ，在其右方放一长方形线圈，两者共面．线圈长b =0.06m ，宽a =0.04m ，线圈以速度v =0.03m ·s -1d =0.05m 时线圈中感应电动势的大小和方向．题11.8图解: AB 、CD 运动速度v方向与磁力线平行，不产生感应电动势． DA 产生电动势⎰==⋅⨯=AD I vb vBb l B v d2d )(01πμεBC 产生电动势)(π2d )(02d a Ivbl B v CB+-=⋅⨯=⎰με∴回路中总感应电动势8021106.1)11(π2-⨯=+-=+=ad d Ibv μεεε V 方向沿顺时针．11.9 长度为l 的金属杆ab 以速率v 在导电轨道abcd 上平行移动．已知导轨处于均匀磁场B中，B 的方向与回路的法线成60°角(如题11.9图所示)，B的大小为B =kt (k 为正常)．设t =0时杆位于cd 处，求：任一时刻t 导线回路中感应电动势的大小和方向．解: ⎰==︒=⋅=22212160cos d klvt lv kt Blvt S B m Φ∴ klvt tm-=-=d d Φε 即沿abcd 方向顺时针方向．题11.9图11.10 一矩形导线框以恒定的加速度向右穿过一均匀磁场区，B的方向如题11.10图所示．取逆时针方向为电流正方向，画出线框中电流与时间的关系(设导线框刚进入磁场区时t =0)． 解: 如图逆时针为矩形导线框正向，则进入时0d d <Φt,0>ε； 题11.10图(a)题11.10图(b)在磁场中时0d d =tΦ,0=ε； 出场时0d d >tΦ，0<ε，故t I -曲线如题10-9图(b)所示. 题11.11图11.11 导线ab 长为l ，绕过O 点的垂直轴以匀角速ω转动，aO =3l磁感应强度B 平行于转轴，如图11.11所示．试求： （1）ab 两端的电势差； （2）b a ,两端哪一点电势高? 解: (1)在Ob 上取dr r r +→一小段 则 ⎰==320292d l Ob l B r rB ωωε 同理 ⎰==302181d l Oa l B r rB ωωε ∴ 2261)92181(l B l B Ob aO ab ωωεεε=+-=+= (2)∵ 0>ab ε 即0<-b a U U ∴b 点电势高．题11.12图11.12 如题11.12图所示，长度为b 2的金属杆位于两无限长直导线所在平面的正中间，并以速度v平行于两直导线运动．两直导线通以大小相等、方向相反的电流I ，两导线相距2a ．试求：金属杆两端的电势差及其方向．解：在金属杆上取r d 距左边直导线为r ，则 b a b a Iv r r a r Iv l B v b a b a BA AB-+-=-+-=⋅⨯=⎰⎰+-lnd )211(2d )(00πμπμε∵ 0<AB ε ∴实际上感应电动势方向从A B →，即从图中从右向左， ∴ ba ba Iv U AB -+=ln 0πμ题11.13图11.13 磁感应强度为B的均匀磁场充满一半径为R 的圆柱形空间，一金属杆放在题11.13图中位置，杆长为2R ，其中一半位于磁场内、另一半在磁场外．当tBd d ＞0时，求：杆两端的感应电动势的大小和方向．解： ∵ bc ab ac εεε+=tBR B R t t ab d d 43]43[d d d d 21=--=-=Φε =-=tabd d 2Φεt BR B R t d d 12π]12π[d d 22=--∴ tB R R acd d ]12π43[22+=ε∵0d d >tB∴ 0>ac ε即ε从c a →11.14 半径为R 的直螺线管中，有dtdB＞0的磁场，一任意闭合导线abca ，一部分在螺线管内绷直成ab 弦，a ,b 两点与螺线管绝缘，如题10-13图所示．设ab =R ，试求：闭合导线中的感应电动势．解：如图，闭合导线abca 内磁通量)436π(22R R B S B m -=⋅= Φ∴ tB R R i d d )436π(22--=ε ∵0d d >tB∴0<i ε，即感应电动势沿acba ，逆时针方向．题11.14图题11.15图11.15 如题11.15图所示，在垂直于直螺线管管轴的平面上放置导体ab 于直径位置，另一导体cd 在一弦上，导体均与螺线管绝缘．当螺线管接通电源的一瞬间管内磁场如题11.15图示（1）ab（2）cd解： 由⎰⎰⋅-=⋅l S t B l Ed d d d 旋知，此时旋E 以O 为中心沿逆时针方向． (1)∵ab 是直径，在ab 上处处旋E与ab 垂直∴⎰=⋅ll 0d旋∴0=ab ε,有b a U U = (2)同理， 0d >⋅=⎰l E cddc旋ε∴ 0<-c d U U 即d c U U >题11.16图11.16 一无限长的直导线和一正方形的线圈如题11.16图所示放置(导线与线圈接触处绝缘)．求：线圈与导线间的互感系数．解： 设长直电流为I ，其磁场通过正方形线圈的互感磁通为⎰==32300122ln π2d π2a a Iar rIaμμΦ∴ 2ln π2012aIM μΦ==11.17两线圈顺串联后总自感为1.0H ，在它们的形状和位置都不变的情况下，反串联后总自感为0.4H ．试求：它们之间的互感． 解： ∵顺串时 M L L L 221++= 反串联时M L L L 221-+='∴ M L L 4='-15.04='-=L L M H题11.18图11.18 一矩形截面的螺绕环如题11.18图所示，共有N(1)(2)若导线内通有电流I ，环内磁能为多少? 解：如题11.18图示 (1)通过横截面的磁通为 ⎰==baab NIhr h r NIlnπ2d π200μμΦ 磁链 ab IhN N lnπ220μΦψ==∴ abhN IL lnπ220μψ==(2)∵ 221LI W m = ∴ ab hI N W m ln π4220μ=11.19 一无限长圆柱形直导线，其截面各处的电流密度相等，总电流为I ．求：导线内部单位长度上所储存的磁能． 解：在R r <时 20π2RI B rμ=∴ 4222002π82Rr I B w m μμ== 取 r r V d π2d =(∵导线长1=l ) 则 ⎰⎰===RRm I Rrr I r r w W 0204320π16π4d d 2μμπ。
大学物理3第11章习题分析与解答.
习 题 解 答11-1 在双缝干涉实验中，若单色光源S 到两缝21S S 、距离相等，则观察屏上中央明纹位于图中O 处。
现将光源S 向下移动到示意图中的S '位置，则（ ）（A ）中央明条纹也向下移动，且条纹间距不变 （B ）中央明条纹向上移动，且条纹间距不变 （C ）中央明条纹向下移动，且条纹间距增大 （D ）中央明条纹向上移动，且条纹间距增大解 由S 发出的光到达21S S 、的光成相等，它们传到屏上中央O 处，光程差0=∆，形成明纹，当光源由S 向下移动S '时，由S '到达21S S 、的两束光产生了光程差，为了保持原中央明纹处的光程差为0，它将上移到图中O '处，使得由S '沿21S S 、传到O '处的两束光的光程差仍为0.而屏上各级明纹位置只是向上平移，因此条纹间距不变。
故选B11-2 单色平行光垂直照射在薄膜上，经上下两表面反射的两束光发生干涉，如附图所示，若薄膜厚度为e ， 且n 1＜n 2，n 3＜n 2， λ1为入射光在n 1中的波长，则两束反射光的光程为（ ）（A ）e n 22 （B ）11222n e n λ-（C ）22112λn e n - （D ）22122λn e n -习题11-2图解 由于n 1〈n 2，n 3〈n 2，因此光在表面上的反射光有半波损失，下表面的反射光没有半波损失，所以他们的光程差222λ-=∆e n ，这里λ是光在真空中的波3n S S ’OO ’长，与1λ的关系是11λλn =。
故选C11-3 如图所示，两平面玻璃板构成一空气劈尖，一平面单色光垂直入射到劈尖上，当A 板与B 板的夹角θ增大时，干涉图样将发生（ ）变化 （A ）干涉条纹间距增大，并向O 方向移动 （B ）干涉条纹间距减小，并向B 方向移动 （C ）干涉条纹间距减小，并向O 方向移动 （D ）干涉条纹间距增大，并向B 方向移动解 空气劈尖干涉条纹间距θλsin 2n l =∆，劈尖干涉又称为等厚干涉，即k相同的同一级条纹，无论是明纹还是暗纹，都出现在厚度相同的地方. 当A 板与B 板的夹角θ增大时，△ｌ变小. 和原厚度相同的地方向顶角方向移动，所以干涉条纹向O 方向移动。
大学普通物理学习题答案-第十一章-恒定电流与恒定磁场
第十一章恒定电流与恒定磁场一、选择题1.如图11-1所示，有两根载有相同电流的无限长直导线，分别通过x1=1m、x2=3m的点，且平行于y轴，则磁感应强度B等于零的地方是（）。
A.x=2m的直线上B.在x>2m的区域C.在x<1m的区域D.不在x、y平面上图11-11.【答案】A。
解析：根据对称性可得，两条载流导线在x=2m的直线上产生的磁感应强度大小相等；用右手螺旋定则可判断两磁感应强度的方向相反，相互抵消，合磁感应强度为零，故选A。
2.图11-2中6根无限长导线互相绝缘，通过电流均为I，区域Ⅰ、Ⅰ、Ⅰ、Ⅰ均为全等的正方形，哪一个区域指向纸内的磁通量最大（）。
A. Ⅰ区域B. Ⅰ区域C. Ⅰ区域D. Ⅰ区域2.【答案】B。
解析：通过Ⅰ区域的磁通量为0，通过Ⅰ区城的磁通量最大且指向纸内，通过Ⅰ区域的磁通量最大但指向纸外，通过IV区域的磁通量为0。
故选B。
3.如图11-3所示，在一圆形电流I所在的平面内，选取一个同心圆形闭合回路L，则由安培环路定理可知（）。
A.d 0LB l ⋅=⎰，且环路上任意一点B =0 B.d 0LB l ⋅=⎰，且环路上任意一点B ≠0 C.d 0LB l ⋅≠⎰，且环路上任意一点B ≠0 D.d 0LB l ⋅≠⎰，且环路上任意一点B =常量3.【答案】B 。
解析：根据安培环路定理，闭合回路内没有电流穿过，所以环路积分等于0.但是由于圆形电流的存在，环路上任意一点的磁感应强度都不等于0。
故选B 。
4.无限长直圆柱体，半径为R ，沿轴向均匀流有电流，设圆柱体内（r <R ）的磁感应强度为B i ，圆柱体外（r>R ）的磁感应强度为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4.【答案】B 。
解析：导体横截面上的电流密度2πR I J =，以圆柱体轴线为圆心，半径为r 的同心圆作为安培环路，当r <R ，20ππ2r J r B i ⋅=⋅μ，20π2R IrB i μ=；当r <R ，I r B e ⋅=⋅0π2μ，rIB e π20μ=；所以选D 。
新教材人教版高中物理必修第三册 第十一章电路及其应用 知识点考点总结及配套习题 含解析
第十一章电路及其应用1、电源和电流一电源和电流的性质1.电源:(1)电源的定义:电源是不断把负电荷从正极搬运到负极从而维持正、负极之间存在一定电势差的装置。
(2)电源的作用:从电荷移动的角度看,电源的作用就是移送电荷,能把电子从电源正极搬运到电源负极,保持电源正、负极间有一定的电压,使导体中有持续的电流。
2.电流的形成:(1)形成原因:电荷的定向移动。
(2)形成条件:导体两端有电压。
(3)电路中产生持续电流的条件:电路中有电源且电路闭合。
【思考·讨论】水为什么能从水池A流到水池B?(科学思维)提示:因为水池A比水池B高【典例示范】关于电流,下列叙述正确的是( )A.只要将导体置于电场中,导体内就有持续电流B.电源的作用可以使电路中有持续电流C.导体内没有电流时,就说明导体内部的电荷没有移动D.只要将电源连接到物体两端,物体中就会有电流【解析】选B。
导体置于电场中,达到静电平衡后没有电流,故A项错误;导体两端存在持续的电压,导体中才有持续的电流,电源能提供持续的电压,可以使电路中有持续电流,故B项正确;导体中没有电流时,电荷在做无规则的热运动,没有定向移动,故C项错误;将电源连接到绝缘物体两端,物体中不会有电流,故D项错误。
【素养训练】1.下列关于电源和电流的说法正确的是( )A.因为电流有方向,所以电流是矢量B.通过导体横截面的电荷量越多,电流越大C.电源是将电能转化为其他形式的能的装置D.电源能把自由电子从正极搬运到负极【解析】选D。
电流有方向,但电流的计算不能根据平行四边形定则进行计算,故电流是标量,故A项错误;根据电流的定义式I=可知,通过导体横截面的电荷量越大,导体中的电流不一定大,还要看时间长短,故B项错误;电源是提供电能的装置,把其他形式的能转化成电能,故C项错误;电源能把自由电子从正极搬运到负极,从而形成两极间的电势差,故D项正确。
2.下列关于电流的说法中,不正确的是( )A.习惯上规定正电荷定向移动的方向为电流的方向B.国际单位制中,电流的单位是安培,简称安C.电流既有大小又有方向,所以电流是矢量D.由I=可知,电流越大,单位时间内通过导体横截面的电荷量就越多【解析】选C。
大学物理第三版第11章部分习题解答
2
(2) 如果用导线把AB两球连接起来再求以上两 点的电势
第11章部分习题解答
解: (1)
q E 2 4 0 r 1
R1 r R2
r R2
R2
q
R1
U1 q
R2
q 4 0 r
第11章 部分习题解答
第11章部分习题解答
P408题11.3.4 如图所示,两个无限大带电平板,电荷面密度 分别为 ,设P为两板间任意一点.(1)求A板上 的电荷在P点产生的场强 E A ; (2)求B板上的电 荷在P点产生的场强 E B ;(3)求A、B两板上的电 荷在P点产生的场强;(4)如果把B板拿走，A板 上的电荷如何分布?求它在P点产生的场强.
1 Q2 We 2 QU 球壳、 2 8 0 R3
Q 1 1 1 We We1 We 2 ( ) 8 0 R1 R2 R3
2
第11章部分习题解答
(2)
1 Q2 We ' QU 球 壳、 2 8 0 R3
2010.5.25
第11章部分习题解答
解： 因为A、B都是无限大带电平板,所以 (1) (2)
EA 2 0
方向向右
EB 2 0
EP E A EB 0
方向向右
(3)
方向向右
第11章部分习题解答
(4) 如果将B板拿走,A上的电荷将均匀分布在 左右两个面上,每一个面上的电荷面密度为 / 2 ,它们在P点产生的场强大小都是 2 E'A 方向向右 2 0 4 0
第11章部分习题解答
证明: 该电容器是由两个 电容分别为 C1 和 C2 的电容器并联而成 的
大学物理学第三版(上海交大)下册习题答案
第十一章习题11-1.直角三角形ABC 的A 点上，有电荷C 108.191-⨯=q ，B 点上有电荷C 108.492-⨯-=q ，试求C 点的电场强度(设m 03.0m,04.0==AC BC ).解：1q 在C 点产生的场强 20114AC q E πε= 2q 在C 点产生的场强 22204q E BC πε=C 点的合场强 43.2410V E m ==⨯ 方向如图11-2. 用细的塑料棒弯成半径为cm 50的圆环，两端间空隙为cm 2，电量为C 1012.39-⨯的正电荷均匀分布在棒上，求圆心处电场强度的大小和方向.解： 棒长 m d r l 12.32=-=π电荷线密度 19100.1--⋅⨯==m C l q λ若有一均匀带电闭合线圈，则圆心处的合场强为0，有一段空隙，则圆心处场强等于闭合线圈产生电场再减去m d 02.0=长的带电棒在该点产生的场强。
由于r d ，该小段可看成点电荷 C d q 11100.2-⨯=='λ圆心处场强 1211920072.0)5.0(100.2100.94--⋅=⨯⨯⨯='=m V r q E πε 方向由缝隙指向圆心处11-3. 将一“无限长”带电细线弯成图示形状，设电荷均匀分布，电荷线密度为λ，四分之一圆弧AB 的半径为R ，试求圆心O 点的场强．解：设O 为坐标原点，水平方向为x 轴，竖直方向为y 轴半无限长导线∞A 在O 点的场强 )(40j i E 1-=Rπελ 半无限长导线∞B 在O 点的场强 )(40j i E 2+-=Rπελ AB 圆弧在O 点的场强 )(40j i E 3+=Rπελ总场强 j)i E E E E 321+=++=(40Rπελ 11-4. 带电细线弯成半径为R 的半圆形，电荷线密度为φλλsin 0=，式中0λ为一常数，φ为半径R 与x 轴所成的夹角，如图所示．试求环心O 处的电场强度． 解：R d Rdl dE 00204sin 4πεϕϕλπελ== ϕcos dE dE x = 考虑到对称性 0=x Eϕsin dE dE y =R R d dE E y 00002084sin sin ελπεϕϕλϕπ===⎰⎰方向沿y 轴负向11-5. 一半径为R 的半球面，均匀地带有电荷，电荷面密度为σ，求球心O 处的电场强度．解：把球面分割成许多球带，球带所带电荷 dl r dq σπ2=2322023220)(42)(4r x dl rx r x xdqdE +=+=πεσππε θc o s R x = θs i n R r = θRd dl = 001sin 2224E d i πσσθθεε==⎰ 11-6. 图示一厚度为d 的“无限大”均匀带电平板，电荷体密度为ρ．求板内、外的场强分布，并画出场强随坐标x 变化的图线，即x E -图线(设原点在带电平板的中央平面上，Ox 轴垂直于平板)．解：在平板内作一个被平板的中间面垂直平分的闭合圆柱面1S 为高斯面S E d S ∆=∙⎰21S E S x q ∆=∑ρ2 0ερx E =)2(d x ≤ 同理可得板外一点场强的大小 02ερd E = ()2d x >11-7. 设电荷体密度沿x 轴方向按余弦规律x cos 0ρρ=分布在整个空间，式中0ρ为恒量．求空间的场强分布．解：过坐标x ±处作与x 轴垂直的两平面S ，用与x 轴平行的侧面将之封闭，构成高斯面。
《大学物理学》习题解答(第11章 静电场)
1
Q L
L
2 0 r 1 4r 2 L2
2 0 r
2
【11.5】一半径为 R 的半圆细环上均匀的分布电荷 Q，求环心处的电场强度。 解取坐标 Oxy ，电荷元 d q d l R d ，由点电荷场强公式
y
d
dl
dq dE eR 4 0 R 2
由于电荷对称分布，场强也对称，则： Ex dEx 0
13
以 1.0 10 C s 的变化率失去电荷，求两球彼此趋近的瞬时相对速率（即
9
1
T q F mg x
l q
dx ）是多少？ dt
解 （1）如图所示，小球平衡时，
T sin F , T cos mg , F
q
2
4 0 x 2
13
q 2l x ， 很小时， tan sin ，因此 x 则 mg tan 2 mg 2l 4 0 x 2 0
E d S E d S ER 2 cos ER 2
S S
z
A F C E O D B
【11.11】边长为 a 的立方体如图所示，其表面分别平行于 xy ， yz 和 zx 平 面，立方体的一个顶点为坐标原点。现将立方体置于电场强度
E ( E1 kx)i E2 j 的非均匀电场中， 求立方体各表面及整个立方体表面的
Q d x ，则 L
EP
Qdx Q 1 1 1 Q [ ] 2 2 L 2 4 L ( r x ) 4 0 L r L 2 r L 2 0 4r L2 0
L2
1
（2）若点 P 在棒的垂直平分线上，因对称性， E 沿 x 轴方向的分量叠加为零，因此， E 的方向沿 y 轴， 大小为
人教版高中物理必修第三册课后习题 第11章 电路及其应用 第十一章测评
第十一章测评(时间:60分钟满分:100分)一、单项选择题(本题共5小题,每小题5分,共25分。
每小题只有一个选项符合题目要求)1.关于电流,下列说法正确的是( )A.通过导体横截面的电荷量越多,电流越大B.某一导体内电子运动的速率越大,电流越大C.单位时间内通过导体横截面的电荷量越多,电流越大D.电流的传导速率越大,电流越大答案:C解析:由电流的公式I=q及电流的微观表达式I=neSv可知,选项C正确。
t2.两根完全相同的金属裸导线,如果把一根导线对折起来当一个电阻R1使用,把另一根均匀地拉伸到原来长度的2倍当电阻R2使用,假如它们的密度和电阻率不发生变化,则第一个电阻R1与第二个电阻R2的比值为( ) A.1∶4 B.1∶8C.1∶16D.1∶32答案:C解析:设原来的导线电阻为R,其中的一根对折起来,横截面积变为原来的2倍,长度变为原来的12,根据电阻定律,电阻R 1=R4;另一根均匀地拉伸到原来长度的2倍,长度变为原来的2倍,横截面积变为原来的12,根据电阻定律,电阻R 2=4R,则R 1与R 2之比为1∶16。
3.两根材料相同的均匀导线A 和B,其长度分别为l 和2l,串联在电路中时沿长度方向电势的变化如图所示,则A 和B 导线的横截面积之比为( )A.2∶3B.1∶3C.1∶2D.3∶1答案:B解析:由图像可知两导线电压降分别为U A =6V,U B =4V;由于它们串联,则3R B =2R A ;由电阻定律可知R A R B=l A S B l B S A,得S A S B=13,选项B 正确。
4.两个定值电阻R 1、R 2串联接在U 稳定于12 V 的直流电源上,有人把一个内阻不是远大于R 1、R 2的电压表接在R 1的两端,如图所示,电压表示数为8 V,如果把它改接在R 2的两端,则电压表的示数将( )A.小于4 VB.等于4 VC.大于4 V而小于8 VD.等于或大于8 V答案:A解析:当电压表并联在R1两端时,ab间的电阻是R1与电压表内阻R V并联后的等效电阻R ab,R ab<R1,R ab两端电压为8V,R2两端电压为4V,则R ab=2R2,所以R1>2R2,由此可以推断,当不用电压表测量时,R2分得的电压小于4V。
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[物理学11章习题解答]11-1如果导线中得电流强度为8、2 a，问在15 s内有多少电子通过导线得横截面？解设在t秒内通过导线横截面得电子数为n，则电流可以表示为,所以、11-2 在玻璃管内充有适量得某种气体，并在其两端封有两个电极，构成一个气体放电管。
当两极之间所施加得电势差足够高时，管中得气体分子就被电离，电子与负离子向正极运动，正离子向负极运动，形成电流。
在一个氢气放电管中，如果在3 s内有2、8⨯1018 个电子与1、0⨯1018 个质子通过放电管得横截面，求管中电流得流向与这段时间内电流得平均值。
解放电管中得电流就是由电子与质子共同提供得，所以、电流得流向与质子运动得方向相同。
11-3 两段横截面不同得同种导体串联在一起，如图11-7所示，两端施加得电势差为u。
问：(1)通过两导体得电流就是否相同？(2)两导体内得电流密度就是否相同？(3)两导体内得电场强度就是否相同？(4)如果两导体得长度相同，两导体得电阻之比等于什么？(5)如果两导体横截面积之比为1: 9，求以上四个问题中各量得比例关系，以及两导体有相同电阻时得长度之比。
解(1)通过两导体得电流相同，。
(2)两导体得电流密度不相同，因为,图11-7又因为,所以、这表示截面积较小得导体电流密度较大。
(3)根据电导率得定义,在两种导体内得电场强度之比为、上面已经得到，故有、这表示截面积较小得导体中电场强度较大。
(4)根据公式,可以得到,这表示，两导体得电阻与它们得横截面积成反比。
(5)已知，容易得到其她各量得比例关系,,,、若，则两导体得长度之比为、11-4两个同心金属球壳得半径分别为a与b(>a)，其间充满电导率为σ得材料。
已知σ就是随电场而变化得，且可以表示为σ = ke，其中k为常量。
现在两球壳之间维持电压u，求两球壳间得电流。
解在两球壳之间作一半径为r得同心球面，若通过该球面得电流为i，则、又因为,所以、于就是两球壳之间得电势差为、从上式解出电流i，得、11-5一个电阻接在电势差为180 v电路得两点之间，发出得热功率为250w。
现将这个电阻接在电势差为300 v得电路上，问其热功率为多大？解根据焦耳定律，热功率可以表示为,该电阻可以求得，为、当将该电阻接在电压为u2= 300 v得电路上时其热功率为、11-7当对某个蓄电池充电时，充电电流为2、0 a，测得蓄电池两极间得电势差为6、6 v；当该蓄电池放电时，放电电流为3、0 a，测得蓄电池两极间得电势差为5、1 v。
求该蓄电池得电动势与内阻。
解设蓄电池得电动势ε、为内阻为r。
充电时，电流为i1 = 2、0 a，两端得电压为u1 = 6、6 v，所以、(1)放电时，电流为i2= 3、0 a，两端得电压为u2= 5、1 v，所以、(2)以上两式联立，解得,、11-8 将阻值为3、6 ω得电阻与电动势为2、0 v得电源相联接，电路中得电流为0、51 a，求电源得内阻。
解在这种情况下，电路得电流可以表示为、由此解得电源得内阻为、11-9 沿边长为a 得等边三角形导线流过电流为I ，求： (1)等边三角形中心得磁感应强度；(2)以此三角形为底得正四面体顶角得磁感应强度。
解(1)由载流导线ab 在三角形中心o (见图11-8)产生得磁感应强度b 1得大小为,式中,、 于就是、由三条边共同在点o 产生得磁感应强度得大小为 ,方向垂直于纸面向里。
(2)图11-9 (a)表示该四面体，点p 就就是四面体得顶点。
载流导线ab 在点p 产生得磁感应强度得大小为,式中b 就是点p 到ab 得距离，显然、α1 = pad = 60︒ ，α2= π-pbd = 120︒，于就是,b *处于平面pcd 之内、并与pd 相垂直，如图11-9 (b)所示。
由图11-9 (b)还可以瞧到，b *与竖直轴线op 得夹角为α，所以载流导线ab 在点p 产生得磁感应强度沿该竖直轴得分量为图11-8 图11-9、由于对称性，载流导线bc 与ca 在点p 产生得磁感应强度沿竖直轴得分量，与上式相同。
同样由于对称性，三段载流导线在点p 产生得磁感应强度垂直于竖直轴得分量彼此抵消。
所以点p 得实际磁感应强度得大小为,方向沿竖直轴po 向下。
11-10 两个半径相同、电流强度相同得圆电流，圆心重合，圆面正交，如图11-10所示。
如果半径为r ，电流为i ，求圆心处得磁感应强度b 。
解 两个正交得圆电流，一个处于xy 平面内，产生得磁感应强度b 1，沿z 轴正方向，另一个处于xz 平面内，产生得磁感应强度b 2，沿y 轴正方向。
这两个磁感应强度得大小相等，均为、圆心o 处得磁感应强度b 等于以上两者得合成，b 得大小为,方向处于yz 平面内并与轴y 得夹角为45︒。
11-11 两长直导线互相平行并相距d ，它们分别通以同方向得电流i 1 与i 2。
a 点到两导线得距离分别为r 1 与r 2，如图11-11所示。
如果d = 10、0 cm , i 1 = 12 a ，i 2= 10 a ，r 1 = 6、0 cm ，r 2= 8、0 cm ，求a 点得磁感应强度。
解 由电流i 1与i 2在点a 产生得磁感应强度得大小分别为与,它们得方向表示在图11-11中。
r 1与r 2之间得夹角α，在图中画作任意角，而实际上这就是一个直角，原因就是,图11-10图11-11所以b 1与b 2必定互相垂直。
它们合成得磁感应强度b 得大小为、设b 1与b 2得夹角为 ，则,、11-14 一长直圆柱状导体，半径为r ，其中通有电流i ，并且在其横截面上电流密度均匀分布。
求导体内、外磁感应强度得分布。
解 电流得分布具有轴对称性，可以运用安培环路定理求解。
以轴线上一点为圆心、在垂直于轴线得平面内作半径为r 得圆形环路，如图11-12所示，在该环路上运用安培环路定理：在圆柱体内部,由上式解得(当 时)、在圆柱体外部,由上式解得(当 时) 、11-15 一长直空心圆柱状导体，电流沿圆周方向流动，并且电流密度各处均匀。
若导体得内、外半径分别为r 1与r 2，单位长度上得电流为i ，求空心处、导体内部与导体以外磁感应强度得分布。
解 电流得这种分布方式，满足运用安培环路定理求解所要求得对称性。
必须使所取环路得平面与电流相垂直，图11-13中画得三个环路就就是这样选取得。
在管外空间：取环路1，并运用安培环路定理，得, 、在管内空间：取环路2，并运用安培环路定理，得,图11-12图11-13即, 、b 2得方向可用右手定则确定，在图11-13中用箭头表示了b 2方向。
在导体内部，取环路3，ab 边处于导体内部，并与轴线相距r 。
在环路3上运用安培环路定理，得,整理后，得,于就是可以解得 ,方向向左与轴线平行。
12-16 有一长为l = 2、6⨯10-2m 得直导线，通有i = 15 a 得电流，此直导线被放置在磁感应强度大小为b = 2、0 t 得匀强磁场中，与磁场方向成α = 30︒角。
求导线所受得磁场力。
解 导线与磁场方向得相对状况如图12-15所示。
根据安培定律,导线所受磁场力得大小为,力得方向垂直于纸面向里。
11-17 有一长度为1、20 m 得金属棒，质量为0、100 kg ，用两根细线缚其两端并悬挂于磁感应强度大小为1、00 t 得匀强磁场中，磁场得方向与棒垂直，如图11-16所示。
若金属棒通以电流时正好抵消了细线原先所受得张力，求电流得大小与流向。
解 设金属棒所通电流为i 。
根据题意，载流金属棒在磁场中所受安培力与其重力相平衡，即,所以、电流得流向为自右向左。
图12-15图11-1611-18 在同一平面内有一长直导线与一矩形单匝线圈，矩形线圈得长边与长直导线平行，如图11-17所示。
若直导线中得电流为i 1 = 20 a ，矩形线圈中得电流为i 2= 10 a ，求矩形线圈所受得磁场力。
解 根据题意，矩形线圈得短边bc 与da (见图11-18)所受磁场力得大小相等、方向相反，互相抵消。
所以矩形线圈所受磁场力就就是其长边ab 与cd 所受磁场力得合力。
ab 边所受磁场力得大小为,方向向左。
cd 边所受磁场力得大小为,方向向右。
矩形线圈所受磁场力得合力得大小为 ,方向沿水平向左，与图11-18中f 1得方向相同。
11-19 在半径为r 得圆形单匝线圈中通以电流i 1 ，另在一无限长直导线中通以电流i 2，此无限长直导线通过圆线圈得中心并与圆线圈处于同一平面内，如图11-19所示。
求圆线圈所受得磁场力。
解 建立如图所示得坐标系。
根据对称性，整个圆线圈所受磁场力得y 分量为零，只考虑其x 分量就够了。
在圆线圈上取电流元i 1 d l ，它所处位置得方位与x 轴得夹角为 ，如图所示。
电流元离开y 轴得距离为x ，长直电流在此处产生得磁场为、电流元所受得磁场力得大小为、这个力得方向沿径向并指向圆心(坐标原点)。
将、代入上式，得、其x 分量为,整个圆线圈所受磁场力得大小为,图11-18图11-17图11-19负号表示f x沿x轴得负方向。
11-20有一10匝得矩形线圈，长为0、20 m，宽为0、15 m，放置在磁感应强度大小为1、5⨯10-3 t得匀强磁场中。
若线圈中每匝得电流为10 a，求它所受得最大力矩。
解该矩形线圈得磁矩得大小为,磁矩得方向由电流得流向根据右手定则确定。
当线圈平面与磁场方向平行，也就就是线圈平面得法向与磁场方向相垂直时，线圈所受力矩为最大，即、11-21当一直径为0、020 m得10匝圆形线圈通以0、15 a电流时，其磁矩为多大？若将这个线圈放于磁感应强度大小为1、5 t得匀强磁场中，所受到得最大力矩为多大？解线圈磁矩得大小为、所受最大力矩为、11-22由细导线绕制成得边长为a得n匝正方形线圈，可绕通过其相对两边中点得铅直轴旋转，在线圈中通以电流i，并将线圈放于水平取向得磁感应强度为b得匀强磁场中。
求当线圈在其平衡位置附近作微小振动时得周期t。
设线圈得转动惯量为j，并忽略电磁感应得影响。
解设线圈平面法线与磁感应强度b成一微小夹角α，线圈所受力矩为、(1)根据转动定理，有,式中负号表示l得方向与角加速度得方向相反。
将式(1)代入上式，得,或写为、 (2)令,(3)将式(3)代入式(2)，得(4)因为ω就是常量，所以上式就是标准得简谐振动方程，立即可以得到线圈得振动周期，为、11-23假如把电子从图11-20中得o点沿y方向以1、0⨯107 m⋅s-1 得速率射出，使它沿图中得半圆周由点o到达点a，求所施加得外磁场得磁感应强度b得大小与方向，以及电子到达点a得时间。
图11-20解要使电子沿图中所示得轨道运动，施加得外磁场得方向必须垂直于纸面向里。
磁场得磁感应强度得大小可如下求得,、电子到达点a得时间为、11-24电子在匀强磁场中作圆周运动，周期为t = 1、0⨯10-8 s。