程守洙《普通物理学》(第5版)(上册)章节题库-电磁感应 电磁场理论(圣才出品)

第9章电磁感应电磁场理论

一、选择题

1．一个电阻为R、自感系数为L的线圈，将它接在一个电动势为ε（t）的交变电源上。

设线圈的自感电动势为，则流过线圈的电流为（）。

A．

B．

C．

D．

【答案】B

【解析】自感是阻碍交变电压的，所以方向与ε（t）相反

2．如图9-1所示，两个环形线圈a、b互相垂直放置，当它们的电流I1和I2同时发生变化时，则有下列情况发生：（）。

图9-1

A．a中产生自感电流，b中产生互感电流

B．b中产生自感电流，a中产生互感电流

C．a、b中同时产生自感和互感电流

D．a、b中只产生自感电流，不产生互感电流

【答案】D

3．一半圆形的闭合金属导线绕轴O在矩形均匀分布的恒定磁场中作逆时针方向的匀速转动，如图9-2所示。选项中能表示导线中感应电动势i-t的函数关系的曲线为（）。

图9-2

A．

B．

C．

D．

【答案】A

二、填空题

1．一宽为a，长为b的矩形导线框与“无限长”直导线共面放置，如图9-3所示，则线圈与“无限长”直导线间的互感M＝______。若线圈中通以的电流，式中均为

常数，则在t时刻，“无限长”直导线上的感应电动势＝______。

图9-3

【答案】

2．反映电磁场基本性质和规律的麦克斯韦方程组的积分形式是

试判断下列结论包含于或等效于哪一个方程式（将方程的编号填入括号内）。

A．电荷总伴随有电场（）

B．静电场是保守场（）

C．磁感线是无头无尾的（）

D．变化的磁场一定伴随有电场（）

E．感生电场是有旋场（）

F．变化的电场总伴随有磁场（）

G．电场线的头尾在电荷上（）

【答案】A（①）；B（②）；C（③）D（②）；E（②）；F（④）；G（①）。

3．一长为40cm、半径为1.0cm的纸筒上绕有600匝细导线，可被看作“无限长”螺线管，此螺线管的自感系数为______；如果在此线圈内放入相对磁导率为5000的铁心，这时线圈的自感系数为L＝______。

【答案】；

4．充了电的、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、R、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______。

【答案】；相反

5．把一根导线弯成平面曲线放在均匀磁场中，绕其一端a以角速率ω逆时针方向旋转，转轴与平行，如图9-4所示。则整个回路电动势为______，ab两端的电动势为______，

a点的电动势比b点的______。

图9-4

【答案】0；；高

6．一长直螺线管，单位长度上的线圈匝数为n，横截面积为S。在螺线管上绕一线圈，

其匝数为N。螺线管和线圈的互感系数为______，若螺线管上通有电流I＝I0e－αt，则线圈上的互感电动势为______，若线圈上通有电流I＝I0e－αt，则螺线管上的互感电动势为______。

【答案】；；

三、问答题

1．将尺寸完全相同的铜环和木环适当放置，使通过两环中的磁通量的变化率相等。问在两环中是否产生相同的感应电场和感应电流？

答：产生相同的感应电场，感应电动势相同，但木环内没有感应电流。

2．在磁场变化的空间里，如果没有导体，那么在这个空间里是否存在电场？是否存在感应电动势？

答：这个空间里存在电场，存在感应电动势。

3．有人说：“因为自感所以通过线圈中的电流愈大，自感愈小。”这种说法对吗？

答：不对。自感L与回路的形状、大小、位置、匝数以及周围磁介质及其分布有关，而与回路中的电流无关。

4．说明位移电流和传导电流的不同含义。

答：传导电流是大量自由电荷的宏观定向运动，位移电流的实质却是关于电场的变化率而与电荷的定向移动元关；传导电流通过电阻时会产生焦耳热，而位移电流没有热效应；传

导电流主要存在于导体中，而位移电流可存在于真空、导体和介质中。

5．什么是坡印廷矢量？它和电场和磁场有什么关系？

答：坡印廷矢量就是电磁波的能流密度。它和电场和磁场的关系为S＝E×H。

6．如图9-5所示，当导体棒在均匀磁场中运动时，棒中出现恒定的电场E＝v B，这是否和导体中E＝0的静电平衡条件相矛盾？为什么？是否需要外力来维持棒在磁场中作匀速运动？

图9-5

答：不矛盾。导体在静电平衡状态下电场强度等于零，而导体棒运动时，由于电子受到洛伦兹力而运动，从而在棒两端形成电荷的聚集，产生恒定的电场，电场力和洛伦兹力相等；导体棒在磁场中作匀速运动需要外力维持以克服安培力。

7．试说明：

（1）当线圈中的电流增加时，自感电动势的方向和电流的方向相同还是相反；

（2）当线圈中的电流减小时，自感电动势的方向和电流的方向相同还是相反，为什么？

答：（1）相反；

（2）相同。根据楞次定律可知，这两种情况下产生的自感电动势都将阻止引起感应电