大学物理下册练习及标准答案

电磁力V0ac10厘米如图DC7-1所示，电子通过a点时有速度。(1)要使电子沿着半圆移动，请试验所需磁场的大小和方向。(。(2)寻找电子从a运动移动到c所需的时间。解决方案：(1)电子由洛伦兹力提供向心力引出磁场方向要求垂直纸张指向内部。(2)所需时间DC7-2的正电子射在B=0.1T的磁感应强度b=0.1t的均匀磁场中，速度矢量与B成89度角，路径呈螺旋，轴位于B方向。寻找此螺旋运动的周期t、节距h和半径r。解决方案：正电子的速度M/s螺旋运动的周期是s螺距为m半径为mdba abI如图DC7-3所示，如果将一个铜置于厚度为d=1.0mm、B=1.5T的磁场中，磁场方向将垂直于铜表面。铜有每立方厘米8.4个自由电子，每电子有电荷c，铜有I=200A的电流流动时，(1)在铜片两侧找到电位差。(2)铜宽度b有影响吗？怎么了？解决方案：(1)V，负值表示横向位移高。(2)铜宽度b不影响=。如果电流I恒定，则与=b相关，因为漂移速度与b成反比。ca aIbaxyzb如图DC7-4所示，一个半导体样品是在x方向有电流I，在z轴方向添加均匀磁场b的体积。实验结果为a=0.10cm、b=0.35cm、c=1.0cm、I=1.0mA、B=3000G、切片两侧的电位差=6.55mV。(1)这个半导体是正电荷导电(p型)还是负电荷导电(n型)？(2)找到载波浓度。解决方案：(1)该半导体是负电荷导体，由电流方向、磁场方向和高于A 侧电位的A侧电位决定。(2)托架浓度DC7-5方形线圈由外壳绝缘的薄导线缠绕，共200转。如果每条边的长度为150mm，并且放置在B=4.0T的外部磁场中，则导线通过I=8.0A的电流时：(1)线圈磁矩m的大小；(2)作用于线圈的力矩的最大值。解决方案：(1)Am2(2)NmDC7-6质量为m半径r的均匀介质盘具有均匀电荷，面电荷密度为s。如果以w的角速度通过中心，并绕垂直于圆盘面的轴旋转，则磁矩的大小为，磁矩m和角动量l的关系为。其中q是磁带的总电量。orr灾难恢复sw解法：环形dr的磁矩大小，如图所示整个旋转圆盘的磁矩大小因为所以IqqDFDFxDFyDqIdloxyabc如图DC7-7所示，导线ACB是通过电流I的半径r的半圆，线圈平面垂直于均匀磁场b的方向。测试线圈接收的磁力。解法：建立贴花座标系统。从电线中提取电流源，其电流量将DF分解为dFx，dFy后，对称分析表明x方向合力为零，整条导线受力orbDC7-8半径R=0.1m的半圆闭合线圈，包含电流I=10A。放在均匀磁场中，磁场方向与线圈平面平行，如图所示。(1)找到线圈接收的转矩的大小和方向。(2)在这个力矩的作用下，线圈绕直径的轴旋转90，求出力矩所做的工作。解决方案：(1)力矩尺码Nm力矩方向由矢量关系从直径向上确定。(2)扭矩的作用jI1I2bacdefFEFFDEFCDFCFxo如图DC7-9所示，长直导线AB内部具有电流I1=40A。矩形线圈CDEF，水平方向各为a=9.0cm厘米，b=20.0cm厘米中央有电流I2=5A，AB与CDEF共面，CD和AB平行，距离d=1.0厘米尝试：(1)矩形线圈的每一侧由导线AB作用；(2)矩形线圈受到线材AB的合力和相对矩形中心的接合力矩。解决方案：(1)矩形各侧的力方向，如图所示。角边力大小nnn(2)CF与DE的力大小相同，方向相反，相互抵消。所以矩形线圈的合力方向向左。因为每个力都在同一平面上，所以配合力矩为零。DC7-10电流的长直线导线与一侧长a的电流的正三角形线圈位于同一平面上，一侧平行于长直线导线并远离。测试线圈接收的合力。I1I2F1F3A/2acbxoDF2I2dl解决方案：三角形各边的力方向，如图所示。线材AB力大小导线交流与导线BC力大小相同，并且符合以下条件垂直方向的元件相互抵消，仅具有水平向右分力。线材交流力大小其中，也就是说沿x方向的元件包括三角形的合力如下方向水平向左。电磁学磁场的来源DC8-1在每个图中查找p点的磁感应强度b的大小和方向。(a) P点位于水平导线延长线上。(b)p在半圆中心；(c)P位于正三角形的中心解决方案：(a)方向垂直纸张朝外。(b)垂直纸的内部方向；(c)垂直纸向内。IIII2a2aoDC8-2通过4个电流连接的无限直导线相互平行放置在边长为2a的正方形的每个顶点上查找正方形中心o的磁感应强度尺码。解决方案：对称分析表明矩形对角线上的两个电流位于o点处的磁感应强度是矩形的中心，因为其大小相同，方向相反o的磁感应强度大小为0。DC8-3是无限长通电流的扁平铜片，宽度a，厚度，电流I均匀分布在铜片上，得到铜外铜片上共面，铜片右边缘上b的p点的磁感应强度b的大小。解法：设定贴花座标系统，其中铜片的宽度占dx的一小部分可以认为是电流、电流强度大小的无限直线。对于载流导线，此电流在p点产生的磁场的大小为，方向垂直纸向内。p点整铜的磁场大小DC8-4两条导线沿半径方向拉至铁环a，c 2点，电流方向如图所示。环中心o的磁感应强度是多少？解决方案：两条导线在o点的磁场大小为零。将“环形半径”设置为r铁环的A1C电流是o中磁感应强度的大小，方向垂直纸张面向外；铁环的A2C电流是o中磁感应强度的大小，方向垂直纸向内。以两种形式导入以获得o点总磁感应强度大小DC8-5在半径R=1.0cm厘米的无限半圆金属薄片中从下向上通过I=5.0A的电流，以找到圆柱轴上任意点p的磁感应强度b的大小和方向，如图所示。解决方案：对于俯视图，设置贴花坐标系并导入圆柱薄片对于以前的电流，宽度为：在p点磁场中可以看到。对称分析表明，整个半圆柱电流在p点将磁场沿x轴方向。所以另外，所以=tDC8-6两条平行的直导线相距d=40cm厘米，每条导线都包含电流，如图所示。(1)在两条导线所在的平面上，与两条导线距离相等的点的磁感应强度；(2)通过图中斜线指示的区域的磁通量。(cm设置，l=25cm厘米。)，以获取详细信息解决方案(1)在与两条导线距离相等的点处，磁感应强度方向垂直纸向外，大小为(2)在矩形中，两个电流的磁通量是对称的，大小相同，因此单个导体的两倍是这里的磁通量。设定图形的座标，取长而宽的面元素，邮报由DC8-7导体的圆柱(半径a)和导体的同轴管(内部和外部半径分别为b和c)组成的长同轴电缆。使用时，电流I从一个导体流回来，然后从一个导体流回来。把电流均匀分布在导体的横截面上，求出空间的磁场分布解决方案：内部圆柱体中有电流，外部管道流入，半径为安培回路的中心点，顺时针方向为正值，如下所示：1)当时，安培回路清理路，是，方向沿回路切线逆时针方向。2)当时，相同的1)解决方案，是，方向是沿回路切线逆时针方向。3)当时，相同的1)解决方案，是的，方向是沿回路切线逆时针方向。4)那时，如果将矩形线圈放置在长直线电流附近(如图DC8-8中所示)，则线圈的每个边都平行和垂直于长直线导线。线圈长度为l，宽度为b，近距长直线导线距离为a，长直线导线具有电流I。将电流I1传递给矩形线圈时，该线圈接收的磁力的大小和方向分别是什么？收到多少磁矩？解决方案：1)安培力表明，线圈四面力(如图所示)，其中2、4力大小相同，方向相反，位于直线上，因此被抵消了。而且，而且，线圈接收的合力方向是向左，大小是(2)线圈的力与线圈相同的面，球体线圈的磁矩为零。DC8-9均匀电流在两个平行的大型金属板中流动，面电流密度均为j，但相反。球板之间的空腔外部磁场分布。解决方案：已知无限均匀平板电流磁场公式和磁场分布方向。1)两个平板之间的磁场方向相同，大小为2)两个板在板外磁场的相反方向，大小为0。DC8-10无限长度导体圆柱沿轴的电流通过I，电流密度均匀分布在整个剖面中，柱半径为r。求柱子内外的磁场分布。用l围绕长圆柱内的中心轴的磁通量是多少？解法：在插图中，电流沿圆柱的垂直地面流动，并成为圆柱轴上的一点对于中心点，下一个半径是沿逆时钟方向的垂直轴上的安培回路1)通过安培环路定理，是，方向沿回路切线逆时针方向。(2)相同的1)是，是，方向沿回路切线逆时针方向。电磁学电磁感应DC10-1在经过电流的长直线导线附近有一个导线段ab，远离长直线导线。在平行于长直线导线的方向上转换速度时，导线中的感应电动势是多少？a，b哪一方的电位高？故障排除： 0导致0，因此b侧的功率很高。DC10-5半径为2.0厘米的螺线管均匀缠绕1200圈，线圈为空气，长度为30.0厘米。(1)这个线圈的磁感是多少？(2)线圈中的电流以恒定速度变化时，线圈中产生的磁力电动势是多少？故障排除：(1)根据定义，线圈的磁电感。(2)磁电感电动势大小DC10-6圆形线圈a缠绕在50转的细线上，截面放置在另一个灯为100转、半径为20.0厘米的圆形线圈b的中心，两个线圈同轴。查找：(1)两个线圈的互感(2)线圈a的电流以变化率减少时线圈b内的磁通变化率(3)线圈b的感应电动势。故障排除：(1)线圈b通过电流时，线圈a的半径非常小，因此两个线圈的互感系数可以近似得出线圈a通过的磁链。(2)。(3)。DC10-7两条平行的输电线半径为a，中心为d，电流一次一条。忽略导体内的磁场，证明了这两个导线单位长度的自我感觉。解决问题：两条平行导线一次形成一个窄回路，可以引入单位长度的磁角概念。如果导线具有电流I，则通过导线之间单位长度的面积的磁通量为获得单位长度的输电线路的磁感。使用DC10-8小型线圈测量磁场的一种方法是：对于较小的线圈，是将灯连接到n，将面积连接到s，将两端连接到电量测量冲击电流表。电流表电路的总电阻为r。以q表示电流表可以通过的电流量，首先将线圈平面垂直于磁场位置，然后迅速移动到磁场外部。n，s，q，r表示正在测量的磁场的大小。故障排除：线圈移动时通过冲击电流表的总功率因此。DC10-9两个线圈的磁感分别为和，它们之间的相互感应为m。(1)如果这两者是串联的，即2，3端是串联的，则1，4端是串联的电路，证明这两者的等价性为l=；(2)如果两者相反连接，即两、四段连接，并且有一、三段接入电路，则证明这两者是等效的自感应。故障排除：(1)两者是连续连接的，因此当电流通过时，此线圈与通过不同线圈的磁通线的方向不同，线圈本身产生的磁通方向相同。因此，通过两个线圈的磁通量总数因为，还有。通过常识获得。(2)如果两者相反连接，则通过此线圈生成的其他线圈的磁通量方向与其他线圈本身生成的磁通量方向相反，在上述磁通量关系中，前面的符号必须变为负号。这样，仍然可以利用上述磁通量系数或互感之间的关系来获得。DC10-10同轴电缆由中心导体圆柱和外部导体圆柱组成，半径分别填充圆柱和圆柱之间的电介质，介质和金属估计为1。当该电缆通过电流I(从中心圆柱流出，从圆柱再流时)时，求出单位长度内存储的磁能，并与自感磁能的公式进行比较，求出单位长度电缆的自感系数。故障排除：因此，具有单位长度电缆的自检测系数为。光学干扰。GX3-1双狭缝干涉