工科物理大作业09-电磁感应与电磁场解读

09 电磁感应与电磁场

09

班号学号姓名成绩

一、选择题

（在下列各题中，均给出了4个~5个答案，其中有的只有1个是正确答案，有的则有几个是正确答案，请把正确答案的英文字母序号填在题后的括号内）

1．如图9-1所示，在无限长载流直导线旁，放置一圆形导体线框，且线框平面与直导线共面。则在下列情况下线框会产生感应电动势的是：

A．线框与直导线相对静止； B．线框的速度v沿纸面向上运动；

C．直导线的电流I=I0sinωt，线框与直导线相对静止； D．线框绕过圆心O且垂直纸面的轴以角速度ω 转动；

E．线框以速度v向右远离直导线运动。（C、E） [知识点] 法拉第电磁感应定律，由磁通量Φm变化判断。

[分析与解答] 判断线框在磁场中是否有感应电动势，只要看通过它的磁通量Φm= I

图9-1

?B?dS=?BcosθdS是否发生变化即可，在A、B、D所示线圈中没有感应电动势因为磁通

S

S

量不变化；在C所示线框中有感应电动势，因为直导线电流在变化，磁场B在变化，则Φm会发生变化；而在E所示线框中也有感应电动势，因为离直导线越远，磁场越弱，Φm减小；。

2．如图9-2所示，通过导体线圈的磁感线减少了，则线圈内感应电动势的方向为：

A．顺时针； B．逆时针；

C．εi=0； D．无法判断。（B） [知识点] εi=-

dΦmdt

的负号意义。

图9-2

[分析与解答] 由楞次定理知，原来磁场方向向上并减弱，磁通量减少了，感应电流产生的磁场要阻碍向上的磁通量的减少，则会“减则同”，即其方向会与变化的磁场相同，则由右手螺旋法则知线圈内感应电动势的方向为逆时针。

3．如图9-3(a)所示，将一根导线弯折成半径为R的3/4圆周abcde，置于均匀磁场B中，当导线沿aoe的分角线方向以v向右运动时，导线中产生的感应电动势εi为：

A．

22

BRv； B．0；

图9-3(a)

C．BRv； D．2BRv。（D） [知识点] 补偿法，动生电动势分析与计算.

[分析与解答] 将圆弧导线abcde的a、e端用一直导线连接，形成如图9-3(b)所示的闭合回路。

当回路整体以速度v向右运动时，通过回路的磁通量不变，由法拉第电磁感应定律知，回路中电动势之和为零。即εabcdea

=εabcde+εea=0

图9-3(b)

又由动生电动势公式εi= εea=

a

?(v?B)?dl分析可知直导线ea电动势为

=vBea=

2RvB

?(v?B)?dl

e

则从上分析可知，导线abcde中的电动势与直导线ea电动势大小必相等，即圆弧形导线abcde上的电动势为

εabcde=-εea=-2RvB，负号表示其方向相反

4. 如图9-4所示，M、N为水平面内的两根平行金属导轨，ab与cd为垂直于导轨并可在其上自由滑动的两根直导线，外磁场B垂直于水平面且向上，当外力使ab 向右平移时，则cd的运动情况为：

A．不动； B．转动；

C．向左移动； D．向右移动。（ D ）

[知识点] 动生电动势与安培力。

[分析与解答] 由于直导线ab处于均匀磁场B中，且速度、磁场与杆的方向三者垂直，有电动势εi=Bvab，电动势的方向就是v?B的方向，则当ab向右平移时，会在abcda闭合回路中形成方

图9-4

向为b→a→d→c顺时针的感应电流；又由安培定律dF=Idl?B知，直导线cd会受到向右的安培力的作用，直导线将会向右移动。

5．如图9-5所示，一导体棒ab，长为L，处于均匀磁场B中，绕通过c点垂直于棒的OO'轴在水平面内转动，已知ac=

23

L。则导体棒中感应电动势和a、b两端点的电势大小关系为：

A．εab=B．εab=

16

16

2

ωBL，Ua>Ub；

2

ωBL，Ua

C．εab=0，Ua=Ub；

D．εab=0，有时Ua>Ub，有时Ua

[分析与解答] 以c点为原点，建立如图所示坐标，在导体棒上任选一线元dx，其上的动生电动势为dε=(v?B)?dl=xωBdx 整个导体棒上的电动势为ε=

?

L

32-L3

1

ωBxdx=-

16

ωBL

2

<0

图9-5

即感应电动势的方向为b→a，则a点电动势高于b点，即Ua>Ub。

6．如图9-6(a)所示，在圆柱形区域内分布着均匀磁场B，且

dBdt

为正的恒量，现将ao、ob、ab、

ab和cd 5段导线置于图示位置，则下列说法正确的是：

A．由于a、b两点电势确定，所以ab和aob上感生电动势相同，即εab=εaob；B．cd导线处于B=0的空间，故εcd=0；

C．在该区域内，变化磁场激发的涡旋电场强度Ek∝r，故

εa b >εab，εab>εao>0；

D．oa、ob均垂直于Ek，故εoa=εob=0。（D）

[知识点] 感生电动势的概念、分析。

[分析与解答] 在如图9-6(b)所示的变化磁场中，在空间产生感生电场，感生电场线的分布是以o为圆心的一系列同心圆，各点的感生电场Ek方向沿着圆周的切线方向。

由于oa和ob与感生电场的方向正交，由电动势定义ε=

图9-6(a)

?E

k

?dl

知，εa0=0，εob=0，则εaob=0；而ab导线处在感生电场中，且感生电场沿ab的分量不为零，则εab≠0，且方向由a指向b，即εab>0。

图9-6(b)

cd导线虽处在磁场以外，但该空间仍有感生电场分布，且感生电场沿cd的分量不为零，则εcd≠0。经计算知，圆柱形区域内涡旋电场强度为Ek=

且有εab=S1

εao=0。 dBdtrdB2dr，即Ek∝r。、εa?=S2?bdBdt，式中S1为三角形的面积，S2为扇形的面积，则εa?>εab，但?b

7．在下列关于自感和位移电流的表述中，正确的是：

A

I越大，L越大；

B．自感是对线圈而言的，对直导线回路不存在自感问题；

C．位移电流的本质是变化的电场；

D．位移电流只在平板电容器中存在，但它能激发磁场；

E．位移电流是电荷的定向运动产生的，也能激发磁场。（C）

[知识点] 自感系数L和位移电流的概念。

[分析与解答] 线圈的自感系数L是反映线圈电磁惯性大小的物理量，它只和线圈本身的形状、大小、匝数、磁介质分布有关，而与线圈是否载流无关。当然线圈中有电流时，Φm与I成正比，故L与I

无关。从自感的定义式L=Φm

I可知，Φm是穿过一个回路的磁通量，这个“回路”即可以指线圈回

路，也可以指一般的载流回路。因而，并不是线圈才有自感，非线圈回路也有自感，只是与前者相比自感小得多。

位移电流实质上是指“变化的电场”，因而，它可存在于真空、介质、导体中。而且变化的电场（位移电流）是能激发磁场的。

8．激发涡旋电场的场源是：

A．静止电荷； B．运动电荷；

C．变化的磁场； D．电流。（C）

[知识点] 感生电场的概念。

9．已知平板电容器的电容为C，两板间的电势差U随时间变化，则其间的位移电流为：

A．dD

dt； B．0；

C．CU； D．C[知识点] 位移电流Id的计算。

dUdt

。（D）

[分析与解答] 设平行板电容器的极板面积为S，其间的电位移为D=σ=

qS

当极板间的电势差随时间变化时，极板上的带电量也同样随时间变化，则其间的位移电流为 Id=由C=

qU

dΦDdt

=

?dt

d

S

D?dS=

=C

dUdtdUdt

dDdt

?S=

dqdt

关系可知

dqdt

则 Id=C

10．平板电容器在充电过程中，忽略边缘效应，作如图9-7所示的环路L1和

L2，则沿两个环路的磁场强度H的环流必有：

A．H?dl>

L1

H?dl；

L2

B．H?dl=

L1

H?dl；

L2

C．H?dl<

L1

H?dl；

L2

L2

D．H?dl=0，H?dl≠0。（C）

L1

图9-7

[知识点] 全电流安培环路定律。

[分析与解答] 根据全电流连续，平行板电容间的全部位移电流等于穿过L2的传导电流，因此，L1回路中的位移电流小于L2中的传导电流，则由H的环路定理知

H?dl

L1

L2

<

H?dl

L2

且

H?dl

=I传

二、填空题

1．法拉第电磁感应定律的表达式为εi=-

dΦmdt

，此式表明：感应电动势εi的大小等于

磁通量随时间的变化率；负号表示εi的方向（指向）是阻碍磁通量的变化的方向。

已知垂直通过一平面线圈的磁通量随时间变化的规律为Φ

m

=6t+7t+1（SI），则t时刻

2

线圈中的感应电动势的大小为εi= 12t+7V，它表明εi是随时间t变化的。 [知识点] 法拉第电磁感应定律的意义。 [分析与解答] Φm=6t2+7t+1 感应电动势的大小εi= 2. 如图9-8(a)所示，一条形磁铁插入线圈，根据楞次定律可知，线圈中感应电流i 的流向是由c点指向 a 点。 [知识点] 楞次定理的应用。

[分析与解答] 由图9-8(b)知，原来磁场方向向上并在增加，由楞次定理知，磁通

量增加了，则感应电流的磁场要阻碍向上的磁通量的增加，会“增则反”，即其方向会与变化后的磁场相反，则由右手螺旋法则知，线圈内感应电流的流向为顺时针方向即（即c→a）。

3．产生动生电动势的非静电力是洛伦兹力，其相应的非静电性电场强度Ek=

v?B ；动生电动势的方向（指向）就是 v?B 的方向。

产生感生电动势的非静电力是感生电场力。 [知识点] 动生电动势和感生电动势

的概念。

4．如图9-9(a)所示，长为L的导体杆ab与通有电流I的长直载流导线共面，ab

杆可绕通过a点，垂直于纸面的轴以角速度ω 转动，当ab杆转到与直导线垂直

的位置时，杆中的动生电动势为εab=

dΦmdt

=(12t+7)V

NS

v

a

图9-8(a)

b

NS

v

a

图9-8(b)

b

μ0I

2π

a

L

ω(L-Dln

D+LD

)，a端的电势较b端的电势要低。

[知识点] 导体杆在非均匀场中转动时的ε动计算。

[分析与解答] 建立如图9-9(b)所示坐标，导体杆微元dr中的动生电动势为

dεi=(v?B)?dr=(r-D)ωBdr 直导线在dr处产生的磁场为 B=

μ0I2πr

图

9-9(a)

方向向里

图9-9(b)

导体杆上的总电动势为

εi=

?dεi=?

D+L

μ0I2πr

D

?(r-D)ωdr=

μ0I2π

ω L-Dln

?

?

D+L?

? D?

其方向由a指向b，则Ua

5．如图9-10(a)所示，直角三角形金属框架abc置于均匀磁场B中，磁场方向与ab边平行，已知ac=l，∠bac=30 ，当框架以角速度ω 绕ab边作匀角速度转动时，则ac边中的动生电动势

εac=

18

Bωl ，整个回路abca中的动生电动势为εabca= 0 。

2

[知识点] 导体框在均匀场中转动时的ε动计算。

[分析与解答] 在ac上任选一线元dl，其v?B方向如图，则dl上的动生电动势为dεac=(v?B)?dl=vBsin30?dl=而微元dl处的速度为v=ωlsin30?则ac边上总的动生电动势为εac=

12

B

cvBdl

图9-10(a)

?

dεac=

?

l

12

ωlBsin30?dl=

18

ωBl

2

，方向由a指向c

B

由于ba边不切割磁场线运动，则εba=0 而cb边上总的动生电动势为

l

l

l

εcb=

=

?dε

12

cb

=

?(v?B)?dl

20

=

?

2

vBdl=

?

2

ωBldl 图9-10(b)

ωB

1?1?2

l?=ωBl 方向由b→c

8?2?

2

则εabca=εab+εbc+εca=0

6．如图9-11所示，矩形导体线框abcd处于磁感强度B=B0sinωt的均匀、变化磁场中，ab=l1，ωt 。 bc=l2，则线框内感应电动势的大小为ε= l1l2ωB0cos

[知识点] 感生电动势ε感的计算。 [分析与解答] 线框内感生电动势的大小为ε= dΦmdt

=

a?

?B?t

?dS

l1Bl

图9-11

c

=B0ωcosωtS=B0l1l2ωcosωt

7. 在半径为R的圆柱形区域内存在一匀强磁场B，且以恒定变化率dB/dt减小，则区域内任一点（ r < R ）的感应电场强度Ek的大小为Ek=的圆周在该点的切线方向。 [知识点] 感生电场Ek的大小和方向。 [分析与解答] 由于B以及

dBdt

rdB2dt

，其方向为以中心为圆心、以r为半径

的分布具有轴对称性，则感生电场的电场线

为一系列的同心圆，如图9-12所示。作半径为r(r

L

Ek?dl=2πrEk=-?

dBdt

S

?dS=πr

2

dBdt

图9-12

则 Ek=

rdB2dt

由于B在减小，则Ek的方向与图示方向相反。

8．半径为R的无限长圆柱形导体上均匀流有电流I，该导体材料的相对磁导率为μr，则在与导体轴线相距r（r

[分析与解答] 以r为半径，取圆形环路，则由有介质的安培环路定律有

μ0μrIr8πR

2

4

22

；而在导体轴线上一点的磁场能

H?dl=2πrH=

Ir2πR

2

IπR

2

?πr

2

H=

μ0μrIr2πR

2

则磁感强度B=μ0μrH=

12

2

2

则磁场能量密度 wm=

BH=

μ0μrIr8πR

2

4

导体轴线上一点，r=0 则 wm,o=0

9．麦克斯韦关于电磁场理论提出的两个基本观点，即两个基本假设是：电流）能激发磁场和变化的磁场能激发感生电场。在麦克斯韦方程组中，表示变化电

场与磁场关系的方程是。 LH?dl=?δ?dS?DS+?S?t?dS

[知识点] 麦克斯韦电磁场的基本理论。

10．如图9-13(a)所示，质量极小的薄金属片与长直导线共面，由于薄金属

片质量极小，可借用超声悬浮技术，使金属片在微重力状态下悬浮着（详见工科I薄金属片物理教程下册第192页）。当长直导线中突然通过大电流I时，由于电磁感应，

薄金属片中将产生涡电流，则它将向右运动。（填向上、向下、向左、向右

或转动）

[知识点] 涡电流的形成及方向判断。图9-13(a)

[分析与解答] 当长直导线中电流增大时，其在薄金属片空间的磁通量增加，则会在薄金属片中产生逆时针流动的感应涡旋电流，如图9-13(b)所示；这时，薄金属片内部因为带有涡流而成为载流导体，在长直导线的磁场中会受到磁力的作用；又由于长直导线的磁场与场点距离成反比，则对共面的圆电流而言，其靠近直导线的电流元受力大，且指向右边，远离直导线的电流元受力小，且指向左边，而圆电流受上、下磁力大小相等、方向相反，则圆电流将受到指向右边的合力的作用，因此，薄金属片将在此力作用下将向右运动。图9-13(b)

三、简答题

试比较位移电流与传导电流的异同点。

[答] 共同之处：位移电流与传导电流一样都会产生磁场。

不同之处：（1）传导电流源于自由电荷的定向运动，而位移电流不涉及电荷运动，本质上就是变化的电场；

（2）传导电流通过导体时要产生焦耳热，而位移电流则无热效应；

（3）传导电流只能在导体中存在，而位移电流可以在导体、电介质甚至真空中存在。

四、计算与证明题

1．如图9-14（a）所示，一边长为的正方形导体线框，内阻为R，以恒定速度v 通过宽度为3a的均匀磁场区，B的方向垂直纸面向里。以正方形线框的前端刚好进入磁场区为计时起点，试在图9-14（b）所给的坐标中，画出正方形导体线框在运动过程中，其产生的感应电流Ii与时间t的关系曲线（要求标明有关坐标值，并取顺时针方向时电流Ii为正）。

[分析与解答] 如图9-14(c)所示，在正方形导体线框正在进入均匀磁场的过程中，t时刻线框进入磁场的面积为S=ax，取顺时针方向为绕行正向，则线框的磁通量为

Φm=B?S=BS=Bax

a

图9-14(a)

图

9-14(b)

图

9-14(c)

Bav0

图

9-14(d)

图9-14(e)

图9-14(f)

则当0

=-Ba

BavR

dxdt

=-Bav

即时间为0

ε

R

=-，方向为逆时针方向

如图9-14(d)所示，在正方形导体线框已经全部进入均匀磁场的过程中，线框的磁通量不变，即时间为a/v≤t≤3a/v时，则线框内无感应电流。

如图9-14(e)所示，在正方形导体线框正在离开均匀磁场的过程中，t时刻线框留在磁场的面积为S=a(a-x)，取顺时针方向为绕行正向，则线框的磁通量为

Φm=B?S=BS=Ba(a-x)

则当0

dΦmdt

=Ba

dxdt

=Bav

即时间为3a/v

ε

R

=

BavR

，方向为顺时针方向

则在整个过程中，感应电流Ii与时间t的关系曲线如图9-14(f)所示。

2．如图9-15所示，均匀磁场B中有一矩形导体框架，B与框架平面的正法线方向n之间的夹角θ=π，框架内的ab段长为l，可沿框架以恒定速度v向右匀速运动。已知B=kt，k为正的常量，当t=0时，x=0。试求：当直导线ab运动到与cd 边相距x时，框架回路中的感应电势εi。 [分析与解答] 由题意知S的绕行方向为逆时针，则

图9-15

Φm=BScosθ，而S=xl εi=-

dΦmdt

dSdB??

=-?Bcosθ+Scosθ?dtdt??

dx??

=-?ktcosθl+lxcosθk?=-[klvtcosθ+klxcosθ]

dt??

=-2klxcosθ=-klx<0 （顺时针）

3．由两个无限长同轴薄圆筒导体组成的电缆，半径分别为R1和R2

（R2>R1），其间充满磁导率为μ 的磁介质，且流过内、外圆筒的电流I大小相等，流向相反。

（1）试求长为l的一段电缆内的磁能；（2）试证明长为l的一段电缆的自感系数为L=

μl2π

ln

R2R1

。

[分析与解答] （1）由安培环路定律，当R1

I2πr

，B=

μI

2πr

取长为l，半径为r，厚度为dr的体积元，其体积dV=2πrldr，则微元的磁能为dWm=wmdV=

12

BHdV=

μI

2

22

8πr

?2πrldr=

μIldr

大学物理复习题(电磁学)

【课后习题】 第12章 一、填空题 1、两个大小完全相同的带电金属小球，电量分别为2q 和－1q ，已知它们相距为r 时作用力为F ，则将它们放在相距3r 位置同时其电量均减半，相互作用力大小为____1/36________F 。 2、电场强度可以叙述为电场中某一点上单位正电荷所受的_____电场力___________；电场中某一点的电势可以叙述为：单位正电荷在该点所具有的__电势能_________。 3、真空环境中正电荷q 均匀地分布在半径为R 的细圆环上，在环环心O 处电场强度为____0________，环心的电势为__R q o πε4/_________。 4、高斯定理表明磁场是 无源 场,而静电场是有源场。任意高斯面上的静电场强度通量积分结果仅仅取决于该高斯面内全部电荷的代数和。现有图1-1所示的三个闭合曲面 S 1、S 2、S 3，通过这些高斯面的电场强度通量计算结果分别为： ???=Φ1 1S S E d , ???=Φ2 2S S E d , ???=Φ3 3S S E d ，则 1=___o q ε/_______;2+3=___o q ε/-_______。 5、静电场的场线只能相交于___电荷或无穷远________。 6、两个平行的无限大均匀带电平面，其电荷面密度分别如图所示，则A 、B 、C 三个区域的电场强度大小分别为：E A =_o εσ/4________；E B =_o εσ/________；E C =__o εσ/4_______。

7、由一根绝缘细线围成的边长为l的正方形线框，使它均匀带电，其电荷线密度为，则在正方形中心处的电场强度的大小E＝____0____________． 8、初速度为零的正电荷在电场力的作用下,总是从__高____电势处向_低____电势处运动。 9、静电场中场强环流为零，这表明静电力是__保守力_________。 10、如图所示，在电荷为q的点电荷的静电场中，将一电荷为q0的试验电荷从a点经任意路径移动到b点，外力所作的功 W＝___?? ? ? ? ? - 1 2 1 1 4r r Qq πε ___________． 11、真空中有一半径为R的均匀带电半园环，带电量为Q，设无穷远处为电势零点，则圆心 O处的电势为___ R Q 4πε _________；若将一带电量为q的点电荷从无穷远处移到O点，电场 力所作的功为__ R qQ 4πε __________。 12、电场会受到导体或电介质的影响，通常情况下，导体内部的电场强度__处处为零 _______；电介质内部电场强度将会减弱，其减弱的程度与电介质的种类相关， ____ ε_________越大，其电场场强越小。 13、导体在__电场_______作用下产生电荷重新分布的现象叫做__静电感应___________；而电介质在外电场作用下产生极化面电荷的现象叫做__电介质的极化_________。 14、在静电场中有一实心立方均匀导体，边长为a．已知立方导体中心O处的电势为U0，则 立方体顶点A的电势为____ U________．

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． B I (D) I (C) b c d b c d b c d v v I

5、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) ω abB (C)t abB ωωcos 2 1． (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3 1 ，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 =22 1l B ω-． v c a b d N M B B a b c l ω

大学物理电磁学练习题及答案

大学物理电磁学练习题 球壳，内半径为R 。在腔内离球心的距离为d 处（d R <），固定一点电荷q +，如图所示。用导线把球壳接地后，再把地线撤 去。选无穷远处为电势零点，则球心O 处的电势为[ D ] (A) 0 (B) 04πq d ε (C) 04πq R ε- (D) 01 1 () 4πq d R ε- 2. 一个平行板电容器, 充电后与电源断开, 当用绝缘手柄将电容器两极板的距离拉大, 则两极板间的电势差12U 、电场强度的大小E 、电场能量W 将发生如下变化：[ C ] (A) 12U 减小，E 减小，W 减小； (B) 12U 增大，E 增大，W 增大； (C) 12U 增大，E 不变，W 增大； (D) 12U 减小，E 不变，W 不变. 3．如图，在一圆形电流I 所在的平面内， 选一个同心圆形闭合回路L (A) ?=?L l B 0d ，且环路上任意一点0B = (B) ?=?L l B 0d ，且环路上 任意一点0B ≠ (C) ?≠?L l B 0d ，且环路上任意一点0B ≠ (D) ?≠?L l B 0d ，且环路上任意一点B = 常量. [ B ] 4．一个通有电流I 的导体，厚度为D ，横截面积为S ，放置在磁感应强度为B 的匀强磁场中，磁场方向垂直于导体的侧表面，如图所示。现测得导体上下两面电势差为V ，则此导体的霍尔系数等于[ C ] (A) IB V D S (B) B V S ID (C) V D IB (D) IV S B D 5．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ω转动时，abc 回路中的感应电动势ε和a 、 c 两点间的电势差a c U U -为 [ B ] (A)2 0,a c U U B l εω=-= (B) 2 0,/2a c U U B l εω=-=- (C)22 ,/2a c B l U U B l εωω=-= (D)2 2 ,a c B l U U B l εωω=-= 6. 对位移电流，有下述四种说法，请指出哪一种说法正确 [ A ] (A) 位移电流是由变化的电场产生的； (B) 位移电流是由线性变化的磁场产生的； (C) 位移电流的热效应服从焦耳——楞次定律； (D) 位移电流的磁效应不服从安培环路定理.

电磁感应中的各种题型(习题,答案)

电磁感应中的各种题型 一．电磁感应中的“双杆问题” 电磁感应中“双杆问题”是学科内部综合的问题，涉及到电磁感应、安培力、牛顿运动定律和动量定理、动量守恒定律及能量守恒定律等 1.“双杆”向相反方向做匀速运动：当两杆分别向相反方向运动时，相当于两个电池正向串联。 [例1] 两根相距d=0.20m的平行金属长导轨固定在同一水平面内，并处于竖直方向的匀强磁场中，磁场的磁感应强度B=0.2T，导轨上面横放着两条金属细杆，构成矩形回路，每条金属细杆的电阻为r=0.25Ω，回路中其余部分的电阻可不计。已知两金属细杆在平行于导轨的拉力的作用下沿导轨朝相反方向匀速平移，速度大小都是v=5.0m/s，如图所示，不计导轨上的摩擦。（1）求作用于每条金属细杆的拉力的大小。 （2）求两金属细杆在间距增加0.40m的滑动过程中共产生的热量。 2.“双杆”同向运动，但一杆加速另一杆减速：当两杆分别沿相同方向运动时，相当于两个电池反向串联。 [例2] 两根足够长的固定的平行金属导轨位于同一水平面内，两导轨间的距离为L。导轨上面横放着两根导体棒ab和cd，构成矩形回路，如图所示。两根导体棒的质量皆为m，电阻皆为R，回路中其余部分的电阻可不计。在整个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为B。设两导体棒均可沿导轨无摩擦地滑行。开始时，棒cd静止，棒ab有指向棒cd 的初速度v0。若两导体棒在运动中始终不接触，求： （1）在运动中产生的焦耳热最多是多少。 （2）当ab棒的速度变为初速度的3/4时，cd棒的加速度是多少？ 3. “双杆”中两杆都做同方向上的加速运动。：“双杆”中的一杆在外力作用下做加速运动，另一杆在安培力作用下做加速运动，最终两杆以同样加速度做匀加速直线运动。 [例3]（2003年全国理综卷）如图所示，两根平行的金属导轨，固定在同一水平面上，磁感应强度B=0.50T的匀强磁场与导轨所在平面垂直，导轨的电阻很小，可忽略不计。导轨间的距离l=0.20m。两根质量均为m=0.10kg的平行金属杆甲、乙可在导轨上无摩擦地滑动，滑动过程中与导轨保持垂直，每根金属杆的电阻为R=0.50Ω。在t=0时刻，两杆都处于静止状态。现有一与导轨平行、大小为0.20N的恒力F作用于金属杆甲上，使金属杆在导轨上滑动。经过t=5.0s，金属杆甲的加速度为a=1.37m/s2，问此时两金属杆的速度各为多少？ 4.“双杆”在不等宽导轨上同向运动。 “双杆”在不等宽导轨上同向运动时，两杆所受的安培力不等大反向，所以不能利用动量守恒定律解题。

大学物理-电磁学部分-试卷及答案word版本

学习资料 大学物理试卷 （考试时间 120分钟 考试形式闭卷） 年级专业层次 姓名 学号 一．选择题：（共30分 每小题3分） 1．如图所示，两个“无限长”的共轴圆柱面，半径分别为R 1和R 2，其上均匀带电，沿轴线方向单位长度上的带电量分别为1λ和2λ，则在两圆柱面之间，距离轴线为r 的P 点处的场强大小E 为： （A ）r 012πελ． （B ）r 0212πελλ+． （C ）)(2202r R -πελ． （D ）) (2101R r -πελ． 2．如图所示，直线MN 长为l 2，弧OCD 是以N 点为中心，l 为半径的半圆弧，N 点有正电荷+q ，M 点有负电荷-q ．今将一试验电荷+q 0从O 点出发沿路径OCDP 移到无穷远处，设无穷远处电势为零，则电场力作功 （A ） A ＜ 0且为有限常量．（B ） A ＞ 0且为有限常量． （C ） A ＝∞．（D ） A ＝ 0． 3．一带电体可作为点电荷处理的条件是 （A ）电荷必须呈球形分布． （B ）带电体的线度很小． （C ）带电体的线度与其它有关长度相比可忽略不计． （D ）电量很小． 4．下列几个说法中哪一个是正确的？ （A ）电场中某点场强的方向，就是将点电荷放在该点所受电场力的方向． （B ）在以点电荷为中心的球面上，由该点电荷所产生的场强处处相同．

学习资料 （C ）场强方向可由q F E /ρρ=定出，其中q 为试探电荷的电量，q 可正、可负，F ρ 为试探 电荷所受的电场力． （D ）以上说法都不正确． 5．在图（a ）和（b ）中各有一半径相同的圆形回路1L 、2L ，圆周内有电流1I 、2I ，其分布相同，且均在真空中，但在（b ）图中2L 回路外有电流3I ，P 1、P 2为两圆形回路上的对应点，则： （A ）212 1 ,d d P P L L B B l B l B =?=???ρρρρ （B ）212 1 ,d d P P L L B B l B l B =?≠???ρ ρρρ （C ）212 1 ,d d P P L L B B l B l B ≠?=???ρρρρ （D ）212 1 ,d d P P L L B B l B l B ≠?≠???ρ ρρρ 6．电场强度为E ρ的均匀电场，E ρ 的方向与X 轴正向平行，如图所示．则通过图中一半径 为R 的半球面的电场强度通量为 （A ）E R 2π．（B ）E R 22 1 π． （C ）E R 22π． （D ）0 7．在静电场中，有关静电场的电场强度与电势之间的关系，下列说法中正确的是： （A ）场强大的地方电势一定高． （B ）场强相等的各点电势一定相等． （C ）场强为零的点电势不一定为零． （D ）场强为零的点电势必定是零． 8．正方形的两对角上，各置点电荷Q ，在其余两对角上各置电荷q ，若Q 所受合力为零，则Q 与q 的大小关系为 （A ）q Q 22-=． （B ）q Q 2-=． （C ）q Q 4-=． （D ）q Q 2-=． 9．在阴极射线管外，如图所示放置一个蹄形磁铁，则阴极射线将 （A ）向下偏． （B ）向上偏． （C ）向纸外偏． （D ）向纸内偏．

大学物理”力学和电磁学“练习题附答案

部分力学和电磁学练习题（供参考） 一、选择题 1. 一圆盘正绕垂直于盘面的水平光滑固定轴O 转动，如图射来两个质量相同，速度大小相同，方向相反并在一条直线上的子弹，子弹射入圆盘并且留在盘内，则子弹射入后的瞬间， 圆盘的角速度ω (A) 增大． (B) 不变． (C) 减小． (D) 不能确定． ［ C ］ 2. 将一个试验电荷q 0 (正电荷)放在带有负电荷的大导体附近P 点处(如图)，测得它所受的力为F ．若考虑到电荷q 0不是足够小，则 (A) F / q 0比P 点处原先的场强数值大． (B) F / q 0比P 点处原先的场强数值小． (C) F / q 0等于P 点处原先场强的数值． (D) F / q 0与P 点处原先场强的数值哪个大无法确定． ［ A ］ 3. 如图所示，一个电荷为q 的点电荷位于立方体的A 角上，则通过侧面abcd 的电场强度通量等于： (A) 06εq ． (B) 0 12εq ． (C) 024εq ． (D) 0 48εq ． ［ C ］ 4. 两块面积均为S 的金属平板A 和B 彼此平行放置，板间距离为d (d 远小于板 的线度)，设A 板带有电荷q 1，B 板带有电荷q 2，则AB 两板间的电势差U AB 为 (A) d S q q 0212ε+． (B) d S q q 02 14ε+． (C) d S q q 021 2ε-． (D) d S q q 02 14ε-． ［ C ］ 5. 图中实线为某电场中的电场线，虚线表示等势（位）面，由图可看出： (A) E A ＞E B ＞E C ，U A ＞U B ＞U C ． (B) E A ＜E B ＜E C ，U A ＜U B ＜U C ． (C) E A ＞E B ＞E C ，U A ＜U B ＜U C ． (D) E A ＜E B ＜E C ，U A ＞U B ＞U C ． ［ D ］ 6. 均匀磁场的磁感强度B ? 垂直于半径为r 的圆面．今以该圆周为边线，作一半球面S ，则通过S 面的磁通量的大小为 (A) 2πr 2B ． (B) πr 2B ． (C) 0． (D) 无法确定的量． ［ B ］ 7. 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 ? 沿图中闭合路径L 的积 分??L l B ? ?d 等于 (A) I 0μ． (B) I 03 1 μ． (C) 4/0I μ． (D) 3/20I μ． ［ D ］ O M m m － P 0 A b c q d A S q 1q 2 C B A I I a b c d 120°

大学物理变化的电磁场习题思考题

习题8 8-1．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 dt εΦ =-，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：()a ab b v 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 0l B dl I μ?=∑? 求出电场分布，易得：02I B r μπ=， 则矩形线圈内的磁通量为：00ln 22x a x I I l x a l dr r x μμππ++Φ= ?=? ， 由i d N d t εΦ=-，有：011()2i N I l d x x a x dt μεπ=--?+ ∴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 0l B dl I μ?=∑? 求出电场分布，易得：02I B r μπ=， 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--==?++。

大学物理电磁学考试试题及答案

大学电磁学习题1 一．选择题（每题3分） 1.如图所示，半径为R 的均匀带电球面，总电荷为Q ，设无穷远处的电势为零，则球内距离球心为r 的P 点处的电场强度的大小和电势为： (A) E =0，R Q U 04επ= ． (B) E =0，r Q U 04επ= ． (C) 204r Q E επ= ，r Q U 04επ= ． (D) 204r Q E επ= ，R Q U 04επ=． ［ ］ 2.一个静止的氢离子(H +)在电场中被加速而获得的速率为一静止的氧离子(O +2)在同一电场中且通过相同的路径被加速所获速率的： (A) 2倍． (B) 22倍． (C) 4倍． (D) 42倍． ［ ］

3.在磁感强度为B ?的均匀磁场中作一半径为r 的半球面S ，S 边线所在 平面的法线方向单位矢量n ?与B ? 的夹角为? ，则通过半球面S 的磁通量(取弯面向外为正)为 (A) ?r 2B ． . (B) 2??r 2B ． (C) -?r 2B sin ?． (D) -?r 2B cos ?． ［ ］ 4.一个通有电流I 的导体，厚度为D ，横截面积为S ，放置在磁感强度为B 的匀强磁场中，磁场方向垂直于导体的侧表面，如图所示．现测得导体上下两面电势差为V ，则此导体的霍尔系数等于 (A) IB VDS ． (B) DS IBV ． (C) IBD VS ． (D) BD IVS ． (E) IB VD ． ［ ］ 5.两根无限长载流直导线相互正交放置，如图所示．I 1沿y 轴的正方向，I 2沿z 轴负方向．若载流I 1的导线不能动，载流I 2的导线可以自由运动，则载流I 2的导线开始运动的趋势 ? y z x I 1 I 2

大学物理变化的电磁场习题思考题.doc

习题8 8-1.如图所示，金属圆环半径为R,位于磁感应强度为在的均匀磁场 中，圆环平面与磁场方向垂直。当圆环以恒定速度。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1何垂直的直径两 端。、人间的电势差。 解：(1)由法拉第电磁感应定律与=-四，考虑到圆环内的磁通量不变，所以，环中的感dt 应电动势与=0 ； (2)利用：￡ab = ￡ (vx 5)-<77 ,有：￡ah = Bv-2R = IBvR o 【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/=5.0』，在与其相距d = 0.5cm 处放 有一矩形线圈，共1000匝，设线圈长/ = 4.0cm,宽2.0cm。不计线圈自 感，若线圈以速度v = 3.0cm/s沿垂直于长导线的方向|何右运动，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\B-dl=^Yl求出电场分布，易得：5 = — , J/2勿尸 则矩形线圈内的磁通量为：O=「"生?/刁尸=竺〃InW, Jv 2兀r2勿x RH N/J Q I/ I 1 dx 由￡i=-N—,有：与=一一-—( ---------------- )?— dt 2 勿x + a x dt N a J lav . .??当X = 6/时，有：弓= ----- = 1.92x107/。 2兀0 +。) 解法二：利用动生电动势公式解决。 由f应打="。￡/求出电场分布，易得：B = J/2" 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： 远端部分：& = NBJw ￡■ NLi(J 1 1 NuJal v f 志)= 1.92皿5

大学物理电磁学部分练习题讲解

大学物理电磁学部分练习题 1.在静电场中，下列说法中哪一个是正确的？（D ） （A ）带正电荷的导体，其电势一定是正值． （B ）等势面上各点的场强一定相等． （C ）场强为零处，电势也一定为零． （D ）场强相等处，电势梯度矢量一定相等． 2.当一个带电导体达到静电平衡时：D （A ）表面上电荷密度较大处电势较高． （B ）表面曲率较大处电势较高． （C ）导体内部的电势比导体表面的电势高． （D ）导体内任一点与其表面上任一点的电势差等于零． 3. 一半径为R 的均匀带电球面，其电荷面密度为σ．该球面内、外的场强分布 为（r 表示从球心引出的矢径）： （ 0 r r R 3 02εσ） =)(r E )(R r <， =)(r E )(R r >． 4.电量分别为q 1，q 2，q 3的三个点电荷分别位于同一圆周的三个点上，如图所示．设无穷远处为电势零点，圆半径为R ，则b 点处的电势U ＝ )22(813210q q q R ++πε 5.两个点电荷，电量分别为+q 和-3q ，相距为d ，试求： （l ）在它们的连线上电场强度0=E 的点与电荷量为+q 的点电荷相距多远？ （2）若选无穷远处电势为零，两点电荷之间电势U ＝ 0的点与电荷量为+q 的点电荷相距多远？ ．解：设点电荷q 所在处为坐标原点O ，X 轴沿两点电荷的连线． （l ）设0=E 的点的坐标为x ′，则 d q +q 3-

0)'(43'42 02 0=-- = i d x q i x q E πεπε 可得 0'2'222=-+d dx x 解出 d x )31(21'1+-=和 d x )13(21' 2-= 其中'1x 符合题意，'2x 不符合题意，舍去． （2）设坐标x 处 U ＝ 0，则 ) (43400x d q x q U -- = πεπε 0]) (4[40 =--= x d x x d q πε 得 4/04d x x d ==- 6.一半径为R 的半球壳，均匀地带有电荷，电荷面密度为σ，求球心处电场强度的大小. 解答：将半球面分成由一系列不同半径的带电圆环组成，带电半球面在圆心O 点处的电场就是所有这些带电圆环在O 点的电场的叠加。 今取一半径为r ，宽度为Rd θ的带电细圆环。 带电圆环在P 点的场强为：() 3222 01 ?4qx E r a x πε= + 在本题中，cos x h R θ==，a r = 所以可得：() 33 222 0044hdq hdq dE R r h πεπε= = + 上式中()222sin dq r Rd R d σπθπσθθ== 即：33 00 2sin cos sin cos 42R d dE d R σπθθθσ θθθπεε== 整个半球面为：2000sin cos 24E dE d π σ σθθθεε===????，方向沿半径向外 7. 电荷q 均匀地分布在一半径为R 的圆环上。计算在圆环的轴线上任一给定点 P 的场强。

电磁感应习题解答电磁场习题解答

第十三章 电磁感应 一 选择题 3．如图所示，一匀强磁场B 垂直纸面向内，长为L 的导线ab 可以无摩擦地在导轨上滑动，除电阻R 外，其它部分电阻不计，当ab 以匀速v 向右运动时，则外力的大小是： R L B R L B R L B R BL L B 222222222 E. D. 2 C. B. A.v v v v v 解：导线ab 的感应电动势v BL =ε，当 ab 以匀速v 向右运动时，导线ab 受到的外力与安培力是一对平衡力，所以R L B L R B F F v 22===ε 安外。 所以选（D ） 4．一根长度L 的铜棒在均匀磁场B 中以匀角速度ω旋转着，B 的方向垂直铜棒转动的平面，如图，设t = 0时，铜棒与Ob 成θ角，则在任一时刻t 这根铜棒两端之间的感应电动势是：（ ） A. )cos(2θωω+t B L B. t B L ωωcos 2 12 C. )cos(22θωω+t B L D. B L 2ω E. B L 22 1ω 解：???= ==??=L L BL l l B l B )00221d d d ωωεv l B v （ 所以选（E ） 6．半径为R 的圆线圈处于均匀磁场B 中，B 垂直于线圈平面向上。如果磁感应强度为B =3 t 2+2 t +1，则线圈中的感应电场为：（ ） A ． 2π(3 t + 1)R 2 ,顺时针方向； Ｂ． 2π(3 t + 1)R 2 ,逆时针方向； C ． (3 t + 1)R ,顺时针方向； D ． (3 t + 1)R ,逆时针方向； 解：由??? ???-=?S B l E d d i t ，则感应电场的大小满足 选择题4图 选择题3图 v

大学物理电磁学复习题含答案

题8-12图 8-12 两个无限大的平行平面都均匀带电，电荷的面密度分别为1σ和2 σ 解: 如题8-12图示，两带电平面均匀带电，电荷面密度分别为1σ与2σ， 两面间， n E )(21210 σσε-= 1σ面外， n E )(21210 σσε+- = 2σ面外， n E )(21210 σσε+= n ：垂直于两平面由1σ面指为2σ面． 8-13 半径为R 的均匀带电球体内的电荷体密度为ρ,若在球内挖去一块半径为r ＜R 的小球体，如题8-13图所示．试求：两球心O 与O '点的场强，并证明小球空腔内的电场是均匀的． 解: 将此带电体看作带正电ρ的均匀球与带电ρ-的均匀小球的组合，见题8-13图(a)． (1) ρ+球在O 点产生电场010=E ， ρ- 球在O 点产生电场'd π4π343 03 20 OO r E ερ= ∴ O 点电场'd 33 030 r E ερ= ； (2) ρ +在O '产生电场d π4d 343 03 1E ερπ=' ρ-球在O '产生电场002='E ∴ O ' 点电场 03ερ= 'E 'OO

题8-13图(a) 题8-13图(b) (3)设空腔任一点P 相对O '的位矢为r '，相对O 点位矢为r (如题8-13(b)图) 则 3ερr E PO = ， 0 3ερr E O P ' - =' , ∴ 0033)(3ερερερd r r E E E O P PO P = ='-=+=' ∴腔内场强是均匀的． 8-14 一电偶极子由q =1.0×10-6C d=0.2cm ，把这电偶极子放 在1.0×105N ·C -1 解: ∵ 电偶极子p 在外场E 中受力矩 E p M ?= ∴ qlE pE M ==max 代入数字 4536max 100.2100.1102100.1---?=?????=M m N ? 8-15 两点电荷1q =1.5×10-8C ，2q =3.0×10-8C ，相距1r =42cm ，要把它们之间的距离变为2r =25cm ， 需作多少功? 解: ? ? == ?= 2 2 2 1 0212021π4π4d d r r r r q q r r q q r F A εε )11(2 1r r - 61055.6-?-=J 外力需作的功 61055.6-?-=-='A A J 题8-16图 8-16 如题8-16图所示，在A ，B 两点处放有电量分别为+q ,-q 的点电荷，AB 间距离为2R ，现将另一正试验点电荷0q 从O 点经过半圆弧移到C 解: 如题8-16图示 0π41 ε= O U 0)(=-R q R q

电磁感应习题答案

电磁感应 、选择题 1、将形状完全相同的铜环和木环静止放置，并使通过两环面的磁通 量随时间的变化率相等，则(D ) A.铜环中有感应电动势，木环中无感应电动势 B.铜环中感应电动势大，木环中感应电动势小 C.铜环中感应电动势小，木环中感应电动势大 D.两环中感应电动势相等 2、面积为S和2S的两线圈A, B。通过相同的电流I，线圈A的电流所产生的通过线圈B的磁通用 面积为S和2S的两圆线圈A, B。通过相同的电流I，线圈A的电流所产生的通过线圈B的磁通用①21表示，线圈B的电流所产生的通过线圈A的磁通用①12表示，则应该有： (A)① 12 = 2 ① 2i . (B)① 12 =① 21/2 . (C )① 12 =① 21. (D )① 12 < ① 21 3如图所示，导线AB在均匀磁场中作下列四种运动, (1)垂直于磁场作平动； (2)绕固定端A作垂直于磁场转动； (3)绕其中心点0作垂直于磁场转动； (1) (2) (3) (4)绕通过中心点0的水平轴作平行于磁场的转动

关于导线 AB 的感应电动势哪个结论是错误的？ (B ) (A) (1)有感应电动势，A 端为高电势；(B) (2)有感应电动势，B 端为 高电势； (C) (3)无感应电动势； (D) (4)无感应电动势。 二、 填空题 4、 如图，aob 为一折成/形的金属导线 (aO=Ob=)位于XOY 平面中；磁感强度为 B 的匀强磁场垂直于 XOY 平面。当aob 以速 度 沿X 轴正向运动时，导线上a 、b 两点 间电势差Ui b =_ BLvsin _；当aob 以速度 沿Y 轴正向运动时，a 、b 两点中是_a _______ 点电势高。 5、 半径为a 的无限长密绕螺线管，单位长度上的匝数为 n ,螺线管 导线中通过交变电流i l °sin t ，贝卩围在管外的同轴圆形回路(半径 为r )上的感生电动势为 二°n a 2 l ° cos t_(V) 6、 感应电场是由 变化的磁场产生的，它的电场线是 闭合曲线。 7、 弓|起动生电动势的非静电力是 洛仑兹力，引起感生电动势的 非静 电是感生电场。 三、 计算题 8矩形线圈长I =20cm 宽b =10cm 由100匝导线绕成，放置在无限 长直 导线旁边，并和直导线在同一平面内，该直导线是一个闭合回路 的一部分，其余部分离线圈很远，其影响可略去不计。求图(a )、图 XXX XX XXX N 丈 * xxxx xx x xxx XXXXXXXXXXXX XXXXXXXXKXXX

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。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 R

电磁感应 第一节作业1 - 答案

电磁感应作业1 d ，倾角为α，轨道顶端连有一阻值为R 的定值电阻，用力将质量为m 、电阻也为R 的导体棒CD 固定于离轨道顶端l 处。整个空间存在垂直轨道平面向上的磁场，磁感应强度B 的变化规律如图(b)所示(图中B 0、t 1已知)，在t ＝t 1时刻撤去外力，之后导体棒下滑距离x 后达到最大速度，导体棒与导轨接触良好，不计导轨电阻，重力加速度为g 。求： (1)0～t 1时间内通过导体棒CD 的电流大小和方向； (2)导体棒CD 的最大速度v m ； (3)导体棒CD 加速运动的时间和该过程中导体棒产生的焦耳热Q 。 解析：(1)由楞次定律可知，流过导体棒CD 的电流方向为D 到C 由法拉第电磁感应定律得E 1＝B 0t 1 ld 由闭合电路欧姆定律得I 1＝E 12R ＝B 0dl 2Rt 1 。 (2)当导体棒CD 下滑最大速度时匀速运动，切割磁感线产生感应电动势E 2 E 2＝B 0dv m ，I 2＝E 2 2R ，mg sin α＝B 0I 2d 解得：v m ＝2mgR sin α B 02d 2 。 (3)设导体棒CD 开始下滑到达到最大速度时间为t ，则由动量定理mg sin α·t －B 0d I ·t ＝mv m －0 又I t ＝q ，q ＝ΔΦR 总＝B 0dx 2R 解得：t ＝2mR B 02d 2＋B 02d 2x 2mgR sin α 下滑过程电阻与导体棒产生热量相等，由能量守恒定律得mgx sin α＝12 mv m 2 ＋2Q 得Q ＝m ????1 2 gx sin α－????mgR sin αB 02d 22。 14. (2018·宁波十校联考)如图所示，竖直放置的“”形光滑导轨宽为L ，矩形匀强磁场Ⅰ、Ⅱ的高度均为d ，两者间距也为d ，磁感应强度大小为B ，方向垂直纸面向里，质量为m 的水平金属杆从距磁场Ⅰ上边界h 处由静止释放，进入磁场Ⅰ时的速度大小和进入磁场Ⅱ时的速度大小相等。金属杆在导轨间的电阻为r ，与导轨接触良好且始终保持水平，导轨上端连接一个定值电阻R ，不计其余电阻和空气阻力，重力加速度为g 。求： (1)金属杆离开每个磁场区域时的速度大小； (2)穿过每个磁场区域过程中金属杆上产生的焦耳热； (3)求穿过每个磁场区域所需的时间。

大学物理电磁学练习题及答案..doc

为 [ ] q (A ) 0(B) 4 兀￡(0 q q J _1 (C )4 兀￡°R (D )4兀％d (C) 护dlO EL环路上任意一点万。0 (D) 护.d「且环路上任意一点万=常量. IBV (A)DS BVS ID 大学物理电磁学练习题 一、选择题(30分) 题号123 答案 题号456 答案 1.一个未带电的空腔导体 球壳，内半径为R。在腔内离球 心的距离为d处(〃

大学物理(吴百诗)习题答案10电磁感应

法拉第电磁感应定律 10-1如图10-1所示，一半径a ＝0.10m ，电阻R ＝1.0×10-3Ω的圆形导体回路置于均匀磁场中，磁场方向与 回路面积的法向之间的夹角为π/3，若磁场变化的规律为 T 10)583()(4 2-?++=t t t B 求：（1）t ＝2s 时回路的感应电动势和感应电流； （2）最初2s 通过回路截面的电量。 解：（1）θcos BS S B =?=Φ V 10)86(6.110)86()3 cos(d d cos d d 642--?+?-=?+?-=-=Φ- =t t a t B S t i π πθε s 2=t ，V 102.35 -?-=i ε，A 10210 0.1102.323 5---?-=??-==R I ε 负号表示i ε方向与确定n 的回路方向相反 （2）422 123 112810 3.140.1()[(0)(2)]cos 4.410C 1102 i B B S q R R θ---???=Φ-Φ=-??==??? 10-2如图10-2所示，两个具有相同轴线的导线回路，其平面相互平行。大回路中有电流I ，小的回路在大 的回路上面距离x 处，x >>R ，即I 在小线圈所围面积上产生的磁场可视为是均匀的。若 v dt dx =等速率变化，（1）试确定穿过小回路的磁通量Φ和x 之间的关系；（2）当x ＝NR （N 为一正数），求小回路的感应电动势大小；（3）若v ＞0，确定小回路中感应电流方向。 解：（1）大回路电流I 在轴线上x 处的磁感应强度大小 2 02232 2()IR B R x μ= +，方向竖直向上。 R x >>时，2 03 2IR B x μ= ，22 2 03 2IR r B S BS B r x πμπΦ=?==?= （2）224032i d dx IR r x dt dt πμε-Φ=-=，x NR =时，2024 32i Ir v R N πμε= （3）由楞次定律可知，小线圈中感应电流方向与I 相同。 动生电动势 10-3 一半径为R 的半圆形导线置于磁感应强度为B 的均匀磁场中，该导线以 速度v 沿水平方向向右平动，如图10-3所示，分别采用（1）法拉第电磁感应定律和（2）动生电动势公式求半圆导线中的电动势大小，哪一端电势高？ 解：（1）假想半圆导线在宽为2R 的U 型导轨上滑动，设顺时针方向为回路方向， 在x 处 2 1(2)2m Rx R B π=+Φ，∴22m d dx RB RBv dt dt εΦ=-=-=- 由于静止U 型导轨上电动势为零，所以半圈导线上电动势为 2RBv ε=- 负号表示电动势方向为逆时针，即上端电势高。 图10-2