物理系05-06学年第一学期04级专科班《电磁学》考试题(B).doc

物理系05-06学年第一学期04级专科班电磁学考试题（B）一、填空题：（每小题3分共30分）1. 在地球的表面附近，通常都有电场，现测得电子在此电场中受到的力与其自身的重量相等，则地球表面电场强度的大小为_。.两个互相平行的无限大带电板，间距为a，电荷面密度分别为和，则其两板中点的电场强度E _。.地球的半径为6370千米，如果把地球当作导体球电容器，则要使地球的电位升高5伏，需 _ 库仑的电荷。.将电容为C0的平行板电容器，接在恒压电源上，其极板间的电场为E0 ，现将板间充满介电常数为r的均匀电介质，则电容器的电容变C_，极板间的电场E_。5.电动势为12 伏的汽车蓄电瓶,其内阻为0.05 欧姆，则它的短路电流 I0 _，若起动电流为100安培，这表明启动马达的内阻为_。6. 质量m6.71027千克、带电q3.21019库仑的粒子，在一匀强磁场中作速率v5.4104米秒、半径R4.0 cm的圆周运动，则该匀强磁场的B _。7.如图所示，将一条无限长直载流导线在一处弯折成半径为R的四分之一圆弧，设导线中的电流为I，直线的延长线通过圆心O，则圆心O处的磁感应强度B_。 8.在由L和R组成的充放电电路中。当电感元件的铁心中有涡流时，其充放电的时间常数将_。 9.一平行板电容器的两极板都是半径为R = 5.0厘米的圆导体片，充电时，板间电场强度的变化率为1.01012伏米秒，则两极板间的位移电流 Id = _。10.由麦克斯韦电磁理论可知，真空中EH120，若太阳每分钟垂直照射到地球表面1平方米上的能量为8.4104焦耳，由此可得，太阳光中的电场强度E_，磁场强度H_。二选择题:（每小题分共20分）1.将C和C两个空气电容器串联成一电容器组。若在C中插入一电介质板，则 （） (A) C的电容增大，电容器组总电容减小； (B) C的电容增大，电容器组总电容增大； (C) C的电容减小，电容器组总电容减小； (D) C的电容减小，电容器组总电容增大。 2.下列说法中正确的有 （ ）（A）场强较大之处,电势一定较高； （B）电势较高之处,场强一定较大；（C）场强相等之处,电势不一定相等；（D）等势面上的场强一定也相等。.一个半径为R的不带电导体球壳，在球心处放一点电荷，测得球壳外的电场。然后将此电荷移至距球心R/2处，重新测量，则电荷移动对电场的影响为 （） （A）球壳内外的电场都不改变；（B）球壳内电场改变，球壳外电场不改变；（C）球壳内外的电场都改变；（D）球壳内电场不改变，球壳外电场改变。4平行板电容器充电后又切断电源，然后将两极板的距离增大，则这时 ( )（A）电容器的电容增大； （B）电容器板间的电压增大；（C）电容器板间的电场增大； （D）电容器极板上的电荷增大。5图中、b 之间的等效电阻为 （ ）（A）30； （B）24；（C）12； （D）6。6.下列正确的说法有 （ ）（A）一段通电直导线在某处不受力，则表明该处磁感应强度B为零；（B）通电导线在磁场中受的力和电流及磁感应强度三者互相垂直；（C）导线的电流与磁感应强度B不垂直，则其受的力也与B不垂直；（D）通电直导线受的力恒垂直磁感强度与电流方向所构成的平面。7一电荷q 在均匀磁场B中运动,其正确的说法有 （ ）（A）只要速度大小不变,其所受的洛仑兹力就相同；（B）将q 改为q 而速度不变,则洛仑兹力大小不变但方向相反；（C）质量为m 的运动电荷,受洛仑茲力后,其动量不变；（D）质量为m 的运动电荷,受洛仑茲力后,其动能改变。8a、b两个相同的导体圆环互相垂直放置，当各自通一变化的电流Ia、Ib时，则 （ ）（A）a环产生自感电流，b环产生互感电流；（B）a环产生互感电流，b环产生自感电流；（C）两环同时产生自感电流和互感电流（D）两环只产生自感电流而不产生互感电流。9放在平滑桌面上的铁钉被一磁铁吸引而运动，其产生的动能是因为消耗了（ ）（A）磁场能量； （B）磁场强度；（C）磁场力； （D）磁力线。10. 由两个半径为r的金属圆片组成的平行板空气电容器，若充电时板间电场的变化率 为一常数，则两板间的位移电流为（）（A）； （B） ； （C）20r （D）0r2 。 三证明题：（10分）试证明：任何长度的沿轴向磁化磁棒的中垂面上侧表面内、外附近两点1、2的磁场强度H都相等。四（分） 如图所示，在半导体pn结附近总是堆积着等量正负电荷，在n区内有正电荷，在P区内有等量的负电荷，若把pn结看成是一对带正负电荷的无限大接触平板，其电荷分布为pn结外： (x)=0 -XnXXp： (x)=-eax式中a是常数，Xn=Xp，可统一用表示，试求p-n结内的电位分布？五（分） 球形电容器是由半径为R1的导体球和与它同心半径为R2的导体球壳构成的。设两球之间充满相对介电常数为r的均匀介质，带电q，试求：（1）导体球内、两球间及球壳外的电场强度E？（2）电容器的电容？（3）介质的两个表面的极化电荷面密度？ 六（10分） 如图所示，载流为I1的无限长直导线旁，放一电流为I2的正方形线圈，线圈与长直导线共面，边长为a，中心O到长直导线垂直距离为d，试求线圈各边受到的磁力和整个线圈受到的合力？七（10分）如图所示，只有一根辐条OA的金属轮子在匀强磁场B中运动，轮子的轴线与B平行，辐条长为R，转速为n转秒，试求：（1）OA间感应电动势的大小和方向？（2）O点和A点哪一点的电位高？试题B答案一填空题：（每小题3分共30分）1. mg/e 或5.61011NC 2. /03. 3.54102 4. rC0 ，E05.240A ，0.07 6. 2.8 102T7. 8. 增大 9. 7.0102A10. 7.3102 V/m ,1.9 A/m二选择题:（每小题2分共20分）1（B）； 2（C）； 3.（B）； 4（B）； 5（D）；6（D）； 7（B）； 8.（D）； 9（A）； 10（D）。三证明题:（10分）证明：过磁棒中垂面上侧表面内、外的点1和2作一小矩形回路，由于1、2两点在表面附近，所以bc0,da0, ab和cd平行于界面。由于对称，所以中垂面上的H只有平行分量，故Hdl =Habdl+Hbcdl+Hcddl +Hdadl = HabL- HcdL回路中未包围传导电流， = 0由环路定理 Hdl = 得 HabL- HcdL = 0即 H1 H2四（10分）由对称性分析知，电场由正电荷到负电荷，即x方向。（1）在P、n区外：由于把pn结看成是一对带正负电荷的无限大接触平板，所以 E外EE0 （2）在P、n区内：作一左底面过P点，右底面在P、n区外的圆柱面为高斯面，则EdS左底EdS右底EdS侧面EdS左底EdSESeaxsdx(x2)得 E(4x2)故 UEdl(4x2)dx五（10分）（1）由对称性分析知，场强在各球面上等大且沿半径向外,所以取同心球面为高斯面,由高斯定理 DdS = 4r2 D = 和 D =0rE 可得在 区 = 0 D1 = 0 E1 = 0在 区 = q D2= E2 =在 区 =qq=0 D3 = 0 E3 = 0 （2）由 U =Edl 和 C = 可得U12 =E2dl = dl = dr =（-） C = （3）由 = Pn D =0rE 和 D =0E + P 得 1= 2=四、（10分）由对称性分析知，磁场强度H在各同心柱面上等大。由磁环路定理 =得 2rH = H = B =H =0r H 在 0rR1 区 = 所以 H1 = B1 =在R1rR2 区 =I 所以 H2= B2 =在R2rR3 区 = 所以 H3= B3=在R3r 区 =I-I = 0 所以 H4=