2021-2022学年高二物理竞赛课件：稳恒磁场和磁介质习题课

1、稳恒磁场和磁介质（1）有限长载流直导线（2）载流圆线圈轴线上的磁场（3）无限长载流密绕螺线管几种典型载流体的磁场（4）载流螺绕环 一电容器由两个很长的同轴薄圆筒组成,内、外圆筒半径分别为R1=2cm,R2=5cm,其间充满相对电容率为 的各向同性、均匀电介质。电容器接在电压U=32V的电源上(如图所示),试求：（1）距离轴线R=3.5cm处的A点的电场强度和A点与外筒间的电势差。(2)电介质表面的极化电荷面密度。（3）沿轴向单位长度上的电容和能量。AU 例 在真空中， 、 两板相距 ，面积都为 （平板的尺寸远大于两板间距）， 、 两板各带 、 . 则两板间的相互作用力为：（ ）(1)(2)(3

2、)(4)一空气平行板电容器，电容为C，两板间距为d，充电后相互作用力为F，则U=，Q=_。Sqrt(2Fd/C), Sqrt(2FdC), 例3. 一平板电容器的电容为C0，间隔为d，面积为S，现把该电容器接到电压为U0的电源上，在两板间充以厚度为d ，相对电容率为 的电介质。则电容C = ；电压U= ；极板上电量Q = ；电介质表面的电量Q= ；电场强度E1= ,E2= 。 USdd 一空气平行板电容器，面积为S，极板间距为d，电容为C1。若分别在两板中间平行地插入一块面积为S，厚度为d/3的某金属板和某介质板，则其电容值分别为C2和C3。可以判定这些电容值大小次序为（A）C1C2C3 （B

3、）C1C3C2（C）C3C2C1 （D）C2C3C1 一平行板电容器充电后，将其中左边一半空间充以各向同性均匀电介质，则左边有介质的部分和右边无介质的部分电场强度，电位移矢量，两部分对应的极板上自由电荷面密度。（填相等和不等） 一平行板电容器充电后与电源保持连接，然后使两极板间充以相对电容率为r的各向同性均匀电介质，这时两极板上电荷是原来的倍；电场强度是原来的倍；电场能量是原来的倍。 例. 如下图所示，C1、 C2和C3是三个完全相同的平板电容器，当接通电源后，三个电容器存贮的电场能之比W1： W2 ：W3为 。 UC1C2C3例 在均匀磁场中，有两个平面线圈，其面积 A1 = 2A2，通有电

4、流 I1 = 2I2，它们所受到的最大磁力矩之比 M1 / M2等于 （A）1 （B）2 （C）4 （D）1 / 4例 一带电粒子，垂直射入均匀磁场，如果粒子质量增大到2倍，入射速度增大到2倍，磁场的磁感应强度增大到4倍，则通过粒子运动轨道包围范围内的磁通量增大到原来的（A）2倍 （B）4倍 （C）1/2倍 （D）1/4倍如图所示，设样品长为l=8mm,宽为w=2mm,厚为d=0.2mm的Ge,。在样品长度两端加1.0V的电压，得到10mA沿x正方向的电流，再沿样品垂直方向（+z）加0.1T的磁场，则在样品宽度两端测得电压UAC为-10mV。设材料主要是一种载流子导电，（1）确定材料的导电类型

5、；（2）根据平衡条件，推导霍耳系数与载流子浓度的关系；（3）计算载流子浓度和载流子迁移率；（4）计算该样品的电导率和电阻率。 如图所示，一个带有正电荷q的粒子，以速度v平行于一均匀带电的长直导线运动，该导线的线电荷密度为，并载有传导电流I。试问粒子要以多大的速度运动，才能使其保持在一条与导线距离为r的平行直线上？vqrI一矩形线圈边长分别为a=10cm和b=5cm，导线中电流为I=2A，此线圈可绕它的一边OO 即z轴转动，如图。当加上正y方向的B=0.5T均匀外磁场B，且与线圈平面成=30角时，线圈的角加速度为= 2 rad/s2，求：（1）线圈对OO 转动惯量；（2）线圈由初始位置转到与B垂直时磁力的功。zBxOyOabI 例. 一长直导线直径为D mm，每公里长的电阻为R ，载有电流 IA ，则导体表面内侧一点处的电场强度E= ？磁感应强度B= ？例 一无限长载流 I 的导线，中部弯成如图所示的四分之一圆周 AB，圆心为O，半径为R，则在O点处的磁感应强度的大小为 （A） （B） （C） （D）例 如图所示，四条皆垂直于纸面“无限长”