大学物理规范作业(2013最新版)24解答.pdf

1 大学物理规范作业 总 24 磁 场 2 一 选择题一 选择题 分析 1 1 1 1 电流电流I I I I由长直导线由长直导线1 1 1 1沿半径方向经沿半径方向经a a a a点流入一电阻均匀 点流入一电阻均匀 分布的圆环 再由分布的圆环 再由b b b b点沿半径方向流出 经长直导线点沿半径方向流出 经长直导线2 2 2 2返返 回电源 已知长直导线电流为回电源 已知长直导线电流为I I I I 圆环半径圆环半径R R R R 若长直导若长直导 线线1 1 1 1 2 2 2 2和圆环在和圆环在O O O O点产生的磁感应强度用点产生的磁感应强度用B B B B1 1 1 1 B B B B2 2 2 2 B B B B3 3 3 3表表 示 则示 则O O O O点磁感应强度为 点磁感应强度为 000 0 321321 BBBBBBBA 00 00 321321 BBBDBBBC 但但 A A A A 1 l 2 l 31 I 32 I R l R I B 22 1310 31 R l R I B 22 2320 32 32 2 31 1 I S l I S l a b 1 2 R 3 2 2 取一闭合积分回路取一闭合积分回路L L L L 使三根载流导线穿过它所围使三根载流导线穿过它所围 成的面 现改变三根导线之间的相互间隔 但不越出成的面 现改变三根导线之间的相互间隔 但不越出 积分回路 则 积分回路 则 不变上各点的不变内的回路BLILA i 改变上各点的不变内的回路BLILB i 不变上各点的改变内的回路BLILC i 改变上各点的改变内的回路BLILD i i L Il dB 0 B B B B 4 二 填空题二 填空题 分析 1 1 按照经典物理理论 设氢原子处于基态时 它的电按照经典物理理论 设氢原子处于基态时 它的电 子以速度子以速度v 2 2v 2 2 10108 8cm scm s 在 在r 0 53r 0 53 1010 8 8cm cm轨道上作轨道上作 匀速圆周运动 若已知电子的带电量匀速圆周运动 若已知电子的带电量e 1 6e 1 6 1010 19 19 库 则电子在轨道中心激发的磁感应强度的大小库 则电子在轨道中心激发的磁感应强度的大小 B B 1 运动电荷的磁场 T r ev B5312 4 2 0 2 圆电流中心的磁场 2 0 r I B r v e I 2 代入后结果相同 T53 12 5 解 2 2 无限长无限长 导线弯成如图导线弯成如图 a a b b 两个形状 通过电两个形状 通过电 流为流为I I 若分别用若分别用B Ba a和和B Bb b表示两种情况下载流导线在表示两种情况下载流导线在O O 点产生的磁感应强度的大小 则点产生的磁感应强度的大小 则B Ba a 而 而 B Bb b cos cos R I R I Ba 2422 1 0 00 R I R I 44 00 R I R I Bb 6 cos0cos 24 2 23 1 00 R I R I 2 3 1 6 00 a b R I R I 44 00 2 3 1 6 00 R I R I 6 3 3 若要使半径为若要使半径为4 4 1010 3 3m m的裸铜线表面的磁感强度为 的裸铜线表面的磁感强度为 7 O7 O 1010 5 5T T 则铜线中需要通过的电流为则铜线中需要通过的电流为 解 由公式 可得电流强度为 r I B 2 0 0 2 rB I 7 53 104 100 71042 A4 1 1 4A1 4A1 4A1 4A 7 三 计算题三 计算题 1 1 研究受控热核反应的托卡马克装置中 用螺绕环研究受控热核反应的托卡马克装置中 用螺绕环 产生的磁场来约束其中的等离子体 设某一托卡马克产生的磁场来约束其中的等离子体 设某一托卡马克 装置中环管轴线的半径为装置中环管轴线的半径为2 0m2 0m 管截面半径为管截面半径为1 0m1 0m 环上均匀绕有环上均匀绕有10km10km长的水冷铜线 求铜线内通入峰值长的水冷铜线 求铜线内通入峰值 为为 的脉冲电流时 管内中心的磁场峰值多的脉冲电流时 管内中心的磁场峰值多 大 近似地按恒定电流计算 大 近似地按恒定电流计算 A 4 103 7 解 螺绕环的总匝数为 r l N 2 由安培环路定理 r lI NIRB 2 2 0 0 rR l I B 2 0 4 0 20 14 1010103 7104 2 347 T6 11 8 2 2 二平行直导线相距二平行直导线相距d 40cmd 40cmd 40cmd 40cm 每根载有电流每根载有电流 I I I I1 1 1 1 I I I I2 2 2 2 20A 20A 20A 20A 求 求 1 1 1 1 导线平面内与导线等距的 导线平面内与导线等距的A A A A点的点的 磁感应强度 磁感应强度 2 2 2 2 通过图中阴影面积的磁通量 通过图中阴影面积的磁通量 r r r r1 1 1 1 r r r r3 3 3 3 10cm L 25cm 10cm L 25cm 10cm L 25cm 10cm L 25cm d 1 r 3 r 1 I 2 I A 2 r L 解 1 如图建立坐标 x o 22 00 xd I x I Bx 2222 00 d I d I BA 104 5 T d I 02 9 d 1 r 3 r 1 I 2 I 2 r L x o 22 00 xd I x I Bx 2 2 2 2 设环路方向如图所示 设环路方向如图所示 S SdB Ldx xd I x I rd r 3 1 22 00 SBdS 102 2 6 Wb 10 3 3 矩形螺绕环 矩形螺绕环 N N N N D D D D1 1 1 1 D D D D2 2 2 2 h h h h I I I I 已知 求 已知 求 1 1 1 1 环内磁 环内磁 感应强度感应强度B B B B的分布 的分布 2 2 2 2 通过阴影部分的磁通量 通过阴影部分的磁通量 解 1 如图作环路 并让环路绕向与磁感应强度 方向