大学物理第9章-题库答案2(最新修改)

1、第九章 电磁场 填空题简单1、在竖直放置的一根无限长载流直导线右侧有一与其共面的任意形状的平面线圈，直导线中的电流由上向下，当线圈以垂直于导线的速度背离导线时，线圈中的感应电动势_，当线圈平行导线向上运动时，线圈中的感应电动势 。填>0, <0,= 0设顺时针方向的感应电动势为正<0, = 02、磁场的高斯定律说明磁场是 ，因为磁场发生变化而引起电磁感应，是不同于回路变化时产生的。相同之处是。无源场，动生电动势，磁通量发生改变a*bs4题图发生变化，就3、 只要有运动电荷，其周围就有 产生；而法拉弟电磁感应定律说明，只要有产生。磁场，磁通量，感应电动势4、 一磁铁自上向下运动

2、， 穿过一闭合导体回路，如图7，当磁铁运动到a处和b 处时，回路中感应电流的方向分别是 和。逆时针，顺时针5、 电磁感应就是由 生 的现象，其主要定律为 ,其中它的方向是由 定律来决定，即 。磁，电，电磁感应定律，楞次，见p3206、 当穿过某回路中的磁通量发生变化时，电路中填一定或不一定 产生感应电流；电路中填一定或不一定 产生感应电动势。不一定,一定成正比。对时间的变化率7、在电磁感应中，感应电动势的大小与闭合回路的磁通量8、在竖直放置的一根无限长载流直导线右侧有一与其共面的任意形状的平面线圈，直导线中的电流由上向下，当线圈平行导线向下运动时，线圈中的感应电动势_,当线圈以垂直于导线的速度

3、靠近导线时，线圈中的感应电动势 。填>0, <0, = 0设顺时针方向的感应电动势为正 =0, >0M-WKXC9、 将条形磁铁插入与冲击电流计串连的金属环中，有q=2.0 10-5c的电荷通过电流计，假设连接电流计的电路总电阻R 25 ,那么穿过环的磁通量的变化Wb。 q R 5 10 410、 电磁波是变化的 和变化的 在空间以一定的速度传播而形成的。电场，磁场11题图AO OC L ,那么11、如下列图，金属杆 AOC以恒定速度在均匀磁场B中垂直于磁场方向运动，杆中的动生电动势的大小为 。 B Lsin 判断题简单1、 在电磁感应中，感应电动势的大小与闭合回路的磁通量的

4、变化量成正比。x2、 只要磁通量发生变化，就一定能产生感应电流。3、电磁波是变化的电场和变化的磁场在空间以一定的速度传播而形成的。4、螺线管单位长度的匝数越多，自感系数L也越大;单项选择题1、一般综合如图长为L的铜棒，在磁感强度为 B的均匀磁场中，以角速 度在与磁场方向垂直的平面上绕棒的一端0作匀速转动，那么棒两端感应电动势为1方向由P指向0,大小为2 b l2 ；2方向由0指向P,大小为B L2 ;3方向由0指向P,大小为2 b l2 ；4方向由P指向0大小为 B L2。2、一般综合如图圆铜盘水平放置在均匀磁场中，B的方向垂直盘面向上，当铜盘绕通过中心垂直于盘面的轴沿图示方向转动时1铜盘上有

5、感应电流产生，沿着铜盘转动的相反方向流动;2铜盘上有感应电流产生，沿着铜盘转动的方向流动；3铜盘上有感应电流产生，铜盘中心处电势最高；4铜盘上有感应电流产生，铜盘边缘处电势最高。1题图2题图3、简单以下说法中正确的选项是1只要磁通变化，就会产生感应电动势2只要作切割磁力线运动，就有感应电流;3只要磁场变化，就有感应电流产生；4要产生感应电动势，就必须有闭合回路。4、 一般综合假设用条形磁铁竖直插入木质圆环，那么环中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；5、 综合磁场强度H沿任何闭合回路的

6、线积分等于1该回路所包围的传导电流的代数和;2该回路所包围的分布电流;3该回路所包围的分子圆电流的代数和;4该回路所包围的分布电流的代数和;6、一般综合图示一无限大均匀磁场中有一铜环，在下面哪种情况下，运动的铜环中有感应电流产生A铜环水平向右移动;6题图B铜环水平向左移动;C铜环垂直纸面向里移动;D铜环绕纸面内的竖直轴旋转；7、 一般综合在感生电场中电磁感应定律可写成Ek.drd dt，式中Ek为感生电场的电场强度，此式说明 A 闭合曲线L上Ek,处处相等； B感生电场是非保守力场；C 感生电场线是非闭合曲线；D在感生电场中可以像静电场那样引入电势的概念。8、 综合关于自感和自感电动势，说法正

7、确的选项是A 自感L与通过线圈的磁通量成正比，与线圈中的电流成反比；B .当线圈中有电流时才有自感，无电流时没有自感；C .线圈中的电流越大，自感电动势越大；D.线圈中的电流变化率越大，自感电动势越大。9、一般综合 一块铜板放在磁感应强度正在增大的磁场中时，铜板中出现的涡流感应电流将 1加速铜板中磁场的增加；2减缓铜板中磁场的增加；3对磁场不起作用；4使铜板中磁场反向10、 如图在一通有电流的无限长直导线所在的平面内，有一半径为r，电阻为R的导线环，环中心距直导线为a,如下列图，且a>>r，当直导线的电流被切断后，沿着导线环流过的电量均为：12aR°la22rR11、综合

8、对位移电流，以下说法正确的选项是：I、仪口A710题图1位移电流是由变化电场产生的;2位移电流的磁效应不服从安培环路定理;3位移电流的热效应服从焦耳 -楞次定律；4位移电流是由变化磁场产生的;12、一般综合电磁波的电场强度 E、磁场强度 H和传播速度的关系是：1三者、 - 1互相垂直，而E和H相位相差一；22三者互相垂直，而 E和H和.构成右手螺旋关系；3三者中E和H是同方向的，但都与 垂直；4三者中E和H是任意方向的，但都必须与 垂直;1自感L与通过线圈的磁通量成正比，与线圈中的电流成反比;当线圈中有电流时才有自感，无电流时没有自感;3线圈中的电流越大，自感电动势越大;以上说法都不正确。14

9、.一般综合感生电场中电磁感应定律可写成LEk.dr d dt，式中e为感生电场的电场强度,此式说明。(A)闭合曲线L上Ek,处处相等;B感生电场是非保守力场;(C)感生电场的电力线是非闭合曲线;(D)在感生电场中可以像静电场那样引入电势的概念。15、一般综合关于自感和自感电动势，说法正确的选项是A 自感L与通过线圈的磁通量成正比，与线圈中的电流成反比B .当线圈中有电流时才有自感，无电流时没有自感;C .线圈中的电流越大，自感电动势越大;D.以上说法都不正确。计算题1、一般综合有两根相距为d的无限长平行直导线，它们通以大小相等流向相反的电流，且电流均以dl/dt的变化率增长。假设有一边长为d的

10、正方形线圈与两导线处于同一平面内，如图求线圈中的感应电动势。解：建立如图b所示的坐标系，距 0点x处，在矩形线圈中取一宽度dx很窄的面积元ds ddx，在该面积元内可近似认为 B的大小和方向不变。由长直导线在空间一点产生 的磁感强度B丄可得穿过该面积元的磁通为：2 xd m BdS=20Ix穿过线圈的磁通量为:2d Im d m d氏迪2doldIn43再由法拉第电磁感应定律可得线圈中的感应电动势大小:(厘曲生,23 dt方向：顺时针。2回路中的感应电动势多大？感应边长为20cm的正方形的磁通为多少?电流的方向如何？解：建立如下列图坐标系，距O点为x处的正方形线圈内取一长为、宽为dx的矩形面元

11、，其面积为ds=0.2dx，通过此面元的磁通量为：d m Bds 必 ds 丄 0.2dx2 x 2 n故通过整个正方形线圈的磁通量为,0.3 也 I,也I 10md0m 0.2dx J|n3S°.12 欣10n再由法拉第电磁感应定律，可得感应电动势大小为因为电流是在增加，由楞次定律可得其方向为逆时针方向。r vs2l»cni2ociri计算题2图241cm丄3、 一般综合8如下列图，一根长直导线载有电流li = 30A,矩形回路载有电流I 2= 20A,试计算作用在回路上的合力。 d=, b=, l=0.12 m解：如下列图，BC和DA两段导线所受安培力 F2和!的大小相

12、等，方向相反，两 力的矢量和为零。AB和CD两段导线，由于载流导线所在处磁感应强度不等，所受 安培力F3和F4大小不等，且方向相反，因此线框所受的力为这两个力的合力。F0丨1丨2aF0丨1丨2a3 2 d 42 (d b)故线框所受合力的大小为F F3 F4°也 1.28 10 3N2 d 2 (d b)合力的方向向左，指向直导线。4、综合如下列图一载流导线，起电流为I，试求通过在其同一平面上的矩形线圈的磁通量。解：由前面知识可知，长直载流导线在距离x处产生的磁感应强度为在右图的x处，取一宽为dx高为I的矩形面元dS= Idx，通过该面积元 dS的磁通量为d m BdS 丄 Idx2

13、 xbd卫丄dxb 2 xoil2b dIn(T5、简单8一载流导线弯成如下列图形状，通有电流I , a、b端伸到无限远处，且彼计算4图此平行，相距为 R,求圆心O点的磁感应强度。解：如下列图，3/4个载流圆环在 O点产生的磁感应强度 B3 oI4 2R方向垂直纸面向外半无限长载流导线 a在O点产生的磁感应强度 B4 R计算题5方向垂直纸面向里无限长载流导线 b在O点产生的磁感应强度 B方向垂直纸面向里选垂直纸面向外的方向为正那么圆心O点处的磁感应强度的大小为Bo3 0 10 1 o 13 o I4 2R 4 R 4 R 8R方向垂直纸面向外。6、简单8通有电流I的无限长直导线弯成如图2的形状

14、，求圆心O点处的磁感应强度。解：因载流圆弧在圆心处产生的磁感强度为B 丛丛！叫，无限长载流直导线在距离 a处的磁感应强度2R 2 2R 2 R 4 R为B ，故由叠加原理可得：2 a图中，将载流导线看作 1 2圆电流和两段半无限长直电流，那么：计算题6图Boo1o14 R 4 Ro14Ro1 o12 R 4RBo的方向垂直纸面向外。7、简单8如下列图，几种载流导线在平面内分布，电流均为I，它们在点O的磁感强度各为多少 ？解：因载流圆弧在圆心处产生的磁感强度为：B "小 1 吗，无限长载流直导线2R 2 2R 2 R 4 R在距离a处的磁感应强度为 B 必，故由叠加原理2 a可得：(b

15、)(a)图中，将流导线看作1 4圆电流和两段半无限长载流直导线，那么:BoB圆弧B长直导线B长直导线8R+0+0二o18R(b)图中，将载流导线看作圆电流和长直电流，那么:Boo Iol2R 2 RBo的方向垂直纸面向里。(C)图中，将载流导线看作 1 2圆电流和两段半无限长直电流，那么:Bool4 Rolo I4 R 4Ro I _o12 R 4RBo的方向垂直纸面向外。8、综合如下列图，用一根硬导线弯成一半径为r的半圆，使这根半圆形导线在磁感应强度为B的匀强磁场中以频率f旋转，整个电路的电阻为 R，求感应电流的表达式和最大值。解：设在初始时刻，半圆形导线平面的法线与B之间的夹角0，那么在任

16、意时刻穿过回路的磁通量为:BScos根据法拉第电磁感应定律，有：d m i dt 由欧姆定律可得回路中的电流为：1 2Br2 cos2 ft22r2 fB sin2 ft2r2fBsin 2ft故感应电流的最大值为fB9、综合如图所求，长为 L的铜棒，以距端点 A为r处为支点，以角速率绕通过支点且垂直于铜棒的铀转动。设磁感应强度为B的均匀磁场与轴平行，求棒两 端的电势差。解法一：在棒上距 0点为I处取一导体元，如 9题图(a)所示，那么：L-r1ABab(-coBdl-r2BL(L2r)因此，棒两端的电势差为：VABAB12BL(L2r)当L 2r时，端点A处的电势咼。解法9-14题图(c)所

17、示，其中,OA1B r2,OBB (L r)2，那么22ABOAOB1-B L(L 2r)210、一般综合如卜图，均匀磁场与导体回路法线n的夹角为B,磁感应强度将AB棒上的电动势看作是0A棒和0B棒上电动势的代数和，如数),ab导体长为L,且以速度 v水平向右运动，求任意时刻感应电动势的大小和方向B=kt(k为大于零的常(设 t=0 时,x=0)解：设t时刻，导体ab移动的距离为x ,且x= U ,那么此时穿过导体回路的磁通量为：Om BS coskt t L cosk L cos任意时刻感应电动势的大小为：计算题10图2k Lcos t11、综合如下列图，将一形状不规那么的平面导线置于磁感应

18、强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里。现使导线以恒定速度v沿着y轴运动，设t=0时，导线两个端点的坐标分别为A(0 , 0)、D(L , 0)，求t时刻导线中的动生电动势。解：如果用一段直导线将 A、D连上，那么构成闭合导体回路,显然，当导体回路向上运动时，磁通量不变，回路中的动生电 动势为零，因此弯曲导线中的动生电动势与直导线中的动生电动势量值相等，方向相反。故所求的动生电动势为X B X | X X计算题11图方向为D A。BLv12、综合如下列图，在通有电流I的无限长直导线右侧，放置一U形支架支架固定，该支架由导线和电阻 R串联而成，载流导线与U形支架在同一竖直平面内，另一质量为m

19、长为L的金属杆DE可在支架上无摩擦地滑动。将DE从静止释放，求 DE向下运动速度到达 v时，回路ABDE中的感应电流。解：金属杆向下运动时，切割磁力线产生的感应电动势为2ai Bdxa回路ABDEA中的感应电流为2aI10I dx0I l n2a2 X2ivi d-_»R11 i 3*A¥计算题12图i0 ln2R2 R由楞次定律可判定，感应电流的方向在杆中是由D指向E的。补充 题1、如下列图，一截面积 S 6cm2的密绕线圈，共有 50匝，置于B 0.25T的均匀磁场中，B的方向与线圈的轴线平行。如使磁场 B在0.25S内线性地降为零，求线圈中产生的感应电动势解：由题可知 B随时间变化的关系是：B t 0.25，那么磁通量为:4m BS 6.0 10 ( t 0.25)由法拉第电