大學(xué)物理學(xué)第版版北京郵電大學(xué)出版社下冊習(xí)題答案

1、選擇題(1)(A)(B)(C)(D)對(duì)于安培環(huán)路定理的理解,若環(huán)流等于零，則在回路若環(huán)流等于零，則在回路若環(huán)流等于零，則在回路正確的是：L上必定是H處處為零；L上必定不包圍電流；L所包圍傳導(dǎo)電流的代數(shù)和為零;(A)(B)(C)(D)回路L上各點(diǎn)的H僅與回路L包圍的電流有關(guān)。答案：C對(duì)半彳全為R載流為I的無限長直圓柱體，距軸線r處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B()內(nèi)外部磁感應(yīng)強(qiáng)度內(nèi)部磁感應(yīng)強(qiáng)度內(nèi)外部磁感應(yīng)強(qiáng)度內(nèi)部磁感應(yīng)強(qiáng)度答案:BB都與r成正比；B與r成正比，外部磁感應(yīng)強(qiáng)度B都與r成反比；B與r成反比，外部磁感應(yīng)強(qiáng)度B與r成反比;B與r成正比。(3)質(zhì)量為m電量為q的粒子，以速率v與均勻磁場B成0角射入磁場，軌

2、跡為一螺旋線，若要增大螺距則要()(A)增加磁場B;(B)減少磁場B;(C)增加。角；(D)減少速率v答案：Be=0的位置轉(zhuǎn)到(4) 一個(gè)100匝的圓形線圈，半徑為5厘米，通過電流為安，當(dāng)線圈在的磁場中從180度(0為磁場方向和線圈磁矩方向的夾角)時(shí)磁場力做功為()(A);(B);(C);(D)14J。答案：A填空題(1)邊長為a的正方形導(dǎo)線回路載有電流為I,則其中心處的磁感應(yīng)強(qiáng)度2oI答案：,方向垂直正方形平面2a(2)計(jì)算有限長的直線電流產(chǎn)生的磁場用畢奧一一薩伐爾定律，而用安培環(huán)路定理求得(填能或不能)。答案：能，不能(3)電荷在靜電場中沿任一閉合曲線移動(dòng)一周，電場力做功為o電荷在磁場中沿

3、任一閉合曲線移動(dòng)一周，磁場力做功為。答案：零，正或負(fù)或零(4)兩個(gè)大小相同的螺線管一個(gè)有鐵心一個(gè)沒有鐵心，當(dāng)給兩個(gè)螺線管通以電流時(shí)，管內(nèi)的磁力線H分布相同，當(dāng)把兩螺線管放在同一介質(zhì)中，管內(nèi)的磁力線H分布將o答案：相同，不相同在同一磁感應(yīng)線上，各點(diǎn)B的數(shù)值是否都相等？為何不把作用于運(yùn)動(dòng)電荷的磁力方向定義為磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向？解：在同一磁感應(yīng)線上，各點(diǎn)B的數(shù)值一般不相等.因?yàn)榇艌鲎饔糜谶\(yùn)動(dòng)電荷的磁力方向不僅與磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向有關(guān)，而且與電荷速度方向有關(guān)，即磁力方向弁不是唯一由磁場決定的，所以不把磁力方向定義為B的方向.題圖(1)在沒有電流的空間區(qū)域里，如果磁感應(yīng)線是平行直線，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小在

4、沿磁感應(yīng)線和垂直它的方向上是否可能變化(即磁場是否一定是均勻的)?(2)若存在電流，上述結(jié)論是否還對(duì)？解：(1)不可能變化，即磁場一定是均勻的.如圖作閉合同路abcd可證明&B2一BiB2(2)若存在電流，上述結(jié)論不對(duì).如無限大均勻帶電平面兩側(cè)之磁力線是平行直線，但B方向相反，即BiB2.用安培環(huán)路定理能否求有限長一段載流直導(dǎo)線周圍的磁場？答：不能，因?yàn)橛邢揲L載流直導(dǎo)線周圍磁場雖然有軸對(duì)稱性，但不是穩(wěn)恒電流，安培環(huán)路定理弁不適用.在載流長螺線管的情況下，我們導(dǎo)出其內(nèi)部B0nI,外面B=0,所以在載流螺線管外面環(huán)繞一周(見題圖)的環(huán)路積分0LB外dl=0但從安培環(huán)路定理來看，環(huán)路L中有電

5、流I穿過，環(huán)路積分應(yīng)為LB外,dl=0I這是為什么？解：我們導(dǎo)出B內(nèi)0nLB外0有一個(gè)假設(shè)的前提，即每匝電流均垂直于螺線管軸線.這時(shí)圖中環(huán)路L上就一定沒有電流通過，即也是:B外dl0I0,與B外dl00dl0是不矛盾的.但這是導(dǎo)線橫截面積為零，螺距為零的理想模型.實(shí)際上以上假設(shè)并不真實(shí)存在，所以使得穿過的電流為I,因此實(shí)際螺線管若是無限長時(shí)，只是B外的軸向分量為零，而垂直于軸的圓周方向分量B吐，r為管外一點(diǎn)到螺線管軸的距離.2r題圖如果一個(gè)電子在通過空間某一區(qū)域時(shí)不偏轉(zhuǎn)，能否肯定這個(gè)區(qū)域中沒有磁場？如果它發(fā)生偏轉(zhuǎn)能否肯定那個(gè)區(qū)域中存在著磁場？解：如果一個(gè)電子在通過空間某一區(qū)域時(shí)不偏轉(zhuǎn)，不能肯定

6、這個(gè)區(qū)域中沒有磁場，也可能存在互相垂直的電場和磁場，電子受的電場力與磁場力抵消所致.如果它發(fā)生偏轉(zhuǎn)也不能肯定那個(gè)區(qū)域存在著磁場，因?yàn)閮H有電場也可以使電子偏轉(zhuǎn).已知磁感應(yīng)強(qiáng)度B2.0Wb,m2的均勻磁場，方向沿X軸正方向，如題9-6圖所示.試求：（1）通過圖中abcd面的磁通量；（2）通過圖中befc面的磁通量；（3）通過圖中aefd面的磁通量.解：如題圖所示（1）通過abcd面積S的磁通是（2）通過befc面積S2的磁通量通過aefd面積S3的磁通量3B020.30.5cos20.340.50.24Wb(或0.24Wb)5如題圖所示，AB、CD為長直導(dǎo)線，BC為圓心在O點(diǎn)的一段圓弧形導(dǎo)線，其半

7、徑為R.若通以電流I,求O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度.解：如題圖所示,O點(diǎn)磁場由AB、BC、CD三部分電流產(chǎn)生.其中AB產(chǎn)生BiCD產(chǎn)生B212R,方向垂直向里CD段產(chǎn)生B30|(sin90sin60)24(1胃)，方向向里一B0B1B2B3向里.在真空中，有兩根互相平行的無限長直導(dǎo)線L1和L2,相距0.1m,通有方向相反的電流,I1=20A,I2=10A,如題圖所示.A,B兩點(diǎn)與導(dǎo)線在同一平面內(nèi).這兩點(diǎn)與導(dǎo)線L2的距離均為5.0cm.試求A,B兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度，以及磁感應(yīng)強(qiáng)度為零的點(diǎn)的位置.0.05a產(chǎn).ZuI0A解：如題圖所示,Ba方向垂直紙面向里(2)設(shè)B0在L2外側(cè)距離L2為r處。1解得2(r0

8、.1)A,B兩點(diǎn)，并在很遠(yuǎn)處與電源相連.已知圓環(huán)的粗r0.1題圖如題圖所示，兩根導(dǎo)線沿半徑方向引向鐵環(huán)上的細(xì)均勻，求環(huán)中心O的磁感應(yīng)強(qiáng)度.解：如題圖所示，圓心O點(diǎn)磁場由直電流A和B及兩段圓弧上電流Ii與I2所產(chǎn)生，但A和B在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁場為零。且IiI2電阻R2電阻R12Ii產(chǎn)生Bi方向紙面向外Bi0Ii(2)2R2'I2產(chǎn)生B2方向紙面向里BiB2Ii(2)iI2BoBiB20在一半徑R=i.0cm的無限長半圓柱形金屬薄片中，自上而下地有電流I=5.0A通過，電流分布均勻.如題圖所示.試求圓柱軸線任一點(diǎn)P處的磁感應(yīng)強(qiáng)度.解：因?yàn)榻饘倨瑹o限長，所以圓柱軸線上任一點(diǎn)P的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向都在

9、圓柱截面上，取坐標(biāo)如題圖所示，取寬為dIdl,在軸上P點(diǎn)產(chǎn)生dB與R垂直，大小為dl的一無限長直電流2Icosd0IBx_22RTRtsin-sin(-)22R2R22Y-6.37i05T2RB6.37i05iT氫原子處在基態(tài)時(shí)，它的電子可看作是在半徑a=xio-8cmi勺軌道上作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，速率v=x108cms求電子在軌道中心所產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度和電子磁矩的值.解：電子在軌道中心產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度如題圖，方向垂直向里，大小為電子磁矩Pm在圖中也是垂直向里，大小為題圖題圖兩平行長直導(dǎo)線相距d=40cm,每根導(dǎo)線載有電流I1=I2=20A,如題圖所示.求:(1)兩導(dǎo)線所在平面內(nèi)與該兩導(dǎo)線等距的一

10、點(diǎn)A處的磁感應(yīng)強(qiáng)度;通過圖中斜線所示面積的磁通量.(r1=r3=10cm,l=25cm).解：(1)Ba0114105T方向紙面向外(2)取面元dSldr一根很長的銅導(dǎo)線載有電流10A,設(shè)電流土勻分布.在導(dǎo)線內(nèi)部彳一平面S,如題圖所示.試計(jì)算通過).銅的磁導(dǎo)率S平面的磁通量(沿導(dǎo)線長度方向取長為1ml勺一段作計(jì)算解：由安培環(huán)路定律求距圓導(dǎo)線軸為r處的磁感應(yīng)強(qiáng)度磁通量(sBdSR02R2106Wb設(shè)題圖中兩導(dǎo)線中的電流均為電流的代數(shù)和.并討論：解:8A,對(duì)圖示的三條閉合曲線a,b,c,分別寫出安培環(huán)路定理等式右邊(1)在各條閉合曲線上，各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小是否相等？(2)在閉合曲線c上各點(diǎn)的

11、B是否為零？為什么？Bdl80a(1)在各條閉合曲線上，各點(diǎn)B的大小不相等.（2）在閉合曲線C上各點(diǎn)B不為零.只是B的環(huán)路積分為零而非每點(diǎn)題圖中所示是一根很長的長直圓管形導(dǎo)體的橫截面，內(nèi)、外半徑分別為a,b,導(dǎo)體內(nèi)載有沿軸線方向的電流I,且I均勻地分布在管的橫截面上.設(shè)導(dǎo)體的磁導(dǎo)率0,試證明導(dǎo)體內(nèi)部各點(diǎn)（arb）的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小由下式給出:解：取閉合同路l2r（arb）dlB2r0I(r2a2)2r(b2a2)一根很長的同軸電纜，由一導(dǎo)體圓柱（半徑為a）和一同軸的導(dǎo)體圓管（內(nèi)、外半徑分別為b,c）構(gòu)成,如題圖所示.使用時(shí)，電流I從一導(dǎo)體流去，從另一導(dǎo)體流回.設(shè)電流都是均勻地分布在導(dǎo)體的橫截面

12、上，求：（1）導(dǎo)體圓柱內(nèi)（r<a）,（2）兩導(dǎo)體之間電纜外（r>c）各點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度的大?。╝<r<b）,（3）導(dǎo)體圓筒內(nèi)（b<r<c）以及（4）解:B2(2)B20IB2r2I匚0I2cb2LBdl0IIr2R2在半徑為B2R的長直圓柱形導(dǎo)體內(nèi)部，與軸線平行地挖成一半徑為r的長直圓柱形空腔，兩軸間距離為a,且a>r,橫截面如題圖所示.現(xiàn)在電流I沿導(dǎo)體管流動(dòng)，電流均勻分布在管的橫截面上，而電流方向與管的軸線平行.求：(1)圓柱軸線上的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大?。豢招牟糠州S線上的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小.解：空間各點(diǎn)磁場可看作半徑為R,電流Ii均勻分布在橫截面上的圓柱導(dǎo)體

13、和半徑為r電流上均勻分布在橫截面上的圓柱導(dǎo)體磁場之和.(1)圓柱軸線上的O點(diǎn)B的大小:電流Ii產(chǎn)生的Bi0,電流I2產(chǎn)生的磁場Bo222a(R2r2)0卜2(2)空心部分軸線上O點(diǎn)B的大小:電流I2產(chǎn)生的B20,電流Ii產(chǎn)生的B20Ia22aR2r20Ia2(R2r2)B0dlcos450Ia_222(Rr)如題圖所示，長直電流Ii附近有一等腰直角三角形線框，通以電流I2,二者共面.求ABC的各邊所受的磁力.解：FabtdlBBJFab12a瑞芳方向垂直AB向左FacCI2dlB方向垂直AC向下，大小為A'同理Fbc方向垂直BC向上，大小drda01211dr0IiI2,daFbcIn

14、a2rcos45.2d如題9-19在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的均勻磁場中，垂直于磁場方向的平面內(nèi)有一段載流彎曲導(dǎo)線，電流為I,圖所示.求其所受的安培力.解：在曲線上取dlb則FabIdlBa:dl與B夾角dl,B不變，B是均勻的.，2bb二FabIdlBI(dl)BIabBaa方向，而向上，大小FabBI瓦AB與線如題圖所示，在長直導(dǎo)線AB內(nèi)通以電流I1=20A,在矩形線圈CDEF中通有電流12=10A,圈共面，且CD,EF都與AB平行.已知a=9.0cm,b=20.0cm,d=1.0cm,求：(1)導(dǎo)線AB的磁場對(duì)矩形線圈每邊所作用的力；(2)矩形線圈所受合力和合力矩.解：(1)Fcd方向垂直CD向左

15、，大小同理Ffe方向垂直FE向右，大小Fcf方向垂直CF向上，大小為Fed方向垂直ED向下，大小為FedFcf9.2105N(2)合力FFcdFfeFcfFed方向向左，大小為合力矩MPmB線圈與導(dǎo)線共面邊長為l=0.1m的正三角形線圈放在磁感應(yīng)強(qiáng)度題圖所示，使線圈通以電流I=10A,求：(1)線圈每邊所受的安培力；(2)對(duì)OO軸的磁力矩大?。籔mBB=1T的均勻磁場中，線圈平面與磁場方向平行(3)從所在位置轉(zhuǎn)到線圈平面與磁場垂直時(shí)磁力所作的功.解：(1)FbcIlB0FabIlB方向紙面向外，大小為FcaIlB方向紙面向里，大小(2)PmISMPmB沿OO方向，大小為磁力功AI(21):10

16、2l2B4AIl2B4.33102J4一正方形線圈，由細(xì)導(dǎo)線做成，邊長為a,共有N匝，可以繞通過其相對(duì)兩邊中點(diǎn)的一個(gè)豎直軸自由轉(zhuǎn)動(dòng).現(xiàn)在線圈中通有電流I,并把線圈放在均勻的水平外磁場B中，線圈對(duì)其轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為求線圈磁矩與磁場B的夾角為時(shí)，線圈受到的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩解：由線圈所受磁力矩MPmB得到一長直導(dǎo)線通有電流11=20A,旁邊放一導(dǎo)線ab,其中通有電流12=10A,且兩者共面，如題圖所示.求導(dǎo)線ab所受作用力對(duì)O點(diǎn)的力矩.解：在ab上取dr,它受力dFab向上，大小為dF對(duì)O點(diǎn)力矩dMrFdM方向垂直紙面向外，大小為r=3.0cm,已知B垂直于紙面向外，某時(shí)電子在B=70X10-4T的勻強(qiáng)磁場

17、中作圓周運(yùn)動(dòng)，圓周半徑刻電子在A點(diǎn)，速度v向上，如題圖.試畫出這電子運(yùn)動(dòng)的軌道；(2)求這電子速度v的大?。磺筮@電子的動(dòng)能Ek.題圖解：(1)軌跡如圖(2).一電子在B=20X10-4T的磁場中沿半徑為(1)求這電子的速度；VevBmreBr71v3.710msm1 216EKmv26.21016J2R=2.0cm的螺旋線運(yùn)動(dòng)，螺距h=5.0cm,如題圖.磁場B的方向如何？解：(1)mvcoseBh2coseB；eBRoeBho61v.()()7.5710ms,m2m(3)磁場B的方向沿螺旋線軸線.或向上或向下，由電子旋轉(zhuǎn)方向確定.在霍耳效應(yīng)實(shí)3中，一寬1.0cm,長4.0cm,厚x10-3c

18、m的導(dǎo)體，沿長度方向載有3.0A的電流，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為8=的磁場垂直地通過該導(dǎo)體時(shí)，產(chǎn)生x10-5V的橫向電壓.試求：解：(1)載流子的漂移速度；(2)每立方米的載流子數(shù)目.eE”evBH.EhUhvBIBI為導(dǎo)體寬度,I1.0cmUhIB1.0102101.56.7104ms-1(2).題圖中的三條線表示三種不同磁介質(zhì)的BH關(guān)系曲線，虛線是B=0H關(guān)系的曲線，試指出哪一InevSInevS兩種不同磁性材料做成的小棒，放在磁鐵的兩個(gè)磁極之間，小棒被磁化后在磁極間處于不同的方位,如題圖所示.試指出哪一個(gè)是由順磁質(zhì)材料做成的，哪一個(gè)是由抗磁質(zhì)材料做成的？解：見題圖所示條是表示順磁質(zhì)？哪一條是表示抗磁質(zhì)？哪一條是表示鐵磁質(zhì)答：曲線n是順磁質(zhì)，曲線田是抗磁質(zhì)，曲線I是鐵磁質(zhì).螺繞環(huán)中心周長L=10cm,環(huán)上線圈匝數(shù)N=200匝，線圈中通有電流I=100mA.(1)當(dāng)管內(nèi)是真空時(shí)，求管中心的磁場強(qiáng)度H和磁感應(yīng)強(qiáng)度B0；若環(huán)內(nèi)充滿相又t磁導(dǎo)率r=4200的磁性物質(zhì)，則管內(nèi)的B和H各是多少？*(3)磁性物質(zhì)中心處由導(dǎo)線中傳導(dǎo)電流產(chǎn)生的B0和由磁化電流產(chǎn)生的B'各是多少？解：(1)產(chǎn)dlI(2) H200Am1BHroH1.05T(3)由傳導(dǎo)電流產(chǎn)生的Bo即(1)中1的Bo2.5104T-2Wbrm,已知環(huán)的平