电磁学(赵凯华)答案[第3章 电磁感应]

1 一根长直导线载有 5.0A直流电流,旁边有一个与它共面的矩形线圈ABCD,已知l=20cm,a=10cm,b=20cm;线圈共有N=1000匝,以v=3.0m/s的速度离开直导线,如图所示。试求线圈中的感应电动势的大小与方向。

解:

2. 如图所示,无限长直导线中的电流为I,在它附近有一边长为2a的正方形线圈,可绕其中心轴以匀角速度旋转,转轴与长直导线的距离为b。试求线圈中的感应电动势。

解:

3. 如图所示，一无限长的直导线中通有交变电流:，它旁边有一个与其共面的长方形线圈ABCD，长为l，宽为（）。试求：（1）穿过回路ABCD的磁通量；（2）回路ABCD中的感应电动势。

解:

4.一无限长直导线，通电流为I。在它旁边放有一矩形金属框，边长分别为a、b，电阻为R，如图所示。当线圈绕轴转过180o时，试求流过线框截面的感应电量。

解:

5. 如图所示为具有相同轴线的两个导线回路，小线圈在大线圈上面x处，已知大、小线圈半径分别为R、r，且x>> R，故当大线圈中有电流I流动时，小线圈所围面积内（）

的磁场可近似视为均匀的。设大小线圈在同轴情况下，其间距x以匀速变化。

试求：（1）穿过小线圈的磁通量和x之间的关系；（2）当x=NR时（N为一正数），小线圈内产生的感应电动势；（3）若v>0，小线圈内的感应电流的方向。

解:

6.如图所示，在均匀磁场B中放一很长的良导体线框，其电阻可忽略。今在此线框上横跨一长度为l、质量为m、电阻为R的导体棒，并让其以初速度运动起来，忽略棒与线框之间的摩擦，试求棒的运动规律。

解:

7. 如图所示，在电阻为零，相距为l的两条平行金属导轨上，平行放置两条质量为m 电阻为R/2的匀质金属棒AB、CD，他们与导线相垂直，且能沿导轨做无摩擦的滑动。整个装置水平地置于方向垂直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B。若不考虑感应电流的影响，今对AB施加一恒力F，使其从静止开始运动起来。试求：导轨上感应电流恒定后的大小，以及两棒的相对速度。

解:

8.一金属棒OA在均匀磁场中绕过O点的垂直轴OZ作锥形匀角速旋转，棒OA长为，与OZ的夹角为，旋转角度为，磁感应强度为，方向与OZ的方向一致，如图

所示。试求OA两端的电势差。

解:

9. 如图所示，一长为L的金属棒OA与载有电流I的无限长直导线共面，金属棒可绕端点O在平面内以角速度匀速转动。试求当金属棒转至图示位置时（即棒垂直于长直导线），棒内的感应电动势。

解:

10. 如图所示，在均匀磁场中有一金属框架aOba，ab边可无摩擦自由滑动，已

知:，磁场随时间变化的规律为:。若t=0时，ab边由x=0处开始以速率v作平行与X轴的匀速滑动。试求任意时刻t金属框中感应电动势的大小

和方向。

解:

11. 如图所示，电磁“涡流”制动器由电导率为、厚度为t的圆盘组成，圆盘绕通过其中心的轴旋转。覆盖面积为的磁场B垂直于圆盘，设面积在离轴r处。当圆盘的角速度为时，圆盘将受转矩使其速度减慢。试求转距M。

解:

12. 在无限长螺线管中，均匀分布变化的磁场B（t），设B以速率变化（，且为常量），方向与螺线管轴线平行，如图所示。现在其中放置一直角导线abc。若已知螺线管截面半径为R，，试求：（1）螺线管中的感生电场；（2）两段导线中的感生电动势。

解:

13.如图所示，在无限长直螺线管的磁场中放一段直导线ab，轴O到ab的垂直距离为h，垂足P为ab的中心，P对O点的张角为，试求ab上的感生电动势。

解:

14. 如图所示，将一个圆柱形金属块放在高频感应炉中加热，设感应炉产生的磁场是均匀的，磁感应强度的方根值为B，频率为f，金属柱的直径和高度分别为D和h，导电率为，金属柱的轴平行磁场。设涡流产生的磁场可以忽略，试求金属柱内涡流产生的热功率。

解:

15. 如图（a）所示，一圆柱形区域内的匀强磁场B随时间t变化，磁场区域内在垂直于B的XOY平面上有一光滑的细空心管MN，他固定在X轴上相对Y轴对称，为磁场

区域中央轴与XY平面的交点，与之间的夹角为。现在管内放有一质量为m、电量为+q的光滑小球。时小球静止于M点。设B的大小为:，

其中都为正的常量。设B的这种变化规律恰好使小球在MN中心O点为中心，以OM为振幅作简谐震动。试求小球作简谐震动的圆频率。

解:

16. 如图所示，二同轴无限长的导体薄壁圆筒，内筒的半径为，外筒的半径为，二

筒上均匀地流着方向相反的电流，电流的强度皆为。试求二筒单位长度上的自感系数。

解:

:

17.如图所示，两根无限长载流导线互相平行，相距为，两导线中电流强度相同，但电流彼此反向。在两平行无限长直导线所在的平面内有一半径为的圆环，环刚好在两平行长直导线之间并且彼此绝缘。试求圆环与两平行长直导线之间的互感系数。

解:

18. 截面为矩形的螺绕环共有N匝，如图所示，在螺绕环的轴线上另放有一无限长直导线。试求：（1）螺绕环的自感系数；（2）无限长直导线和螺绕环的互感系数.

解:

19. 一圆形线圈由50匝表面绝缘的细导线绕成，圆的面积为cm2，放在另一个

半径为R=20cm的大圆形线圈中心，两者同轴，如图所示。大圆线圈由表面绝缘的导线绕成。试求：（1）两线圈的互感系数M;（2）当大线圈导线中的电流以每秒减少50A时，小线圈中的感应电动势。

解:

20. 如图所示，一个半径为a的小线圈，开始时和一个半径为的大线圈共面

同心，大线圈通有一恒定电流，并保持不动，现使小线圈以角速度绕直径转动。设小线圈的电阻为R。试求：（1）两线圈的互感系数；（2）小线圈中的感应电流；（3）大线圈中的感生电动势。

解: