大學(xué)物理第9章-題庫(kù)答案

第九章電磁場(chǎng)填空題（簡(jiǎn)單）1、在豎直放置的一根無限長(zhǎng)載流直導(dǎo)線右側(cè)有一與其共面的任意形狀的平面線圈，直導(dǎo)線中的電流由上向下，當(dāng)線圈以垂直于導(dǎo)線的速度背離導(dǎo)線時(shí)，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，當(dāng)線圈平行導(dǎo)線向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。（填>0，<0，＝0）（設(shè)順時(shí)針方向的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為正）(<0,＝0)2、磁場(chǎng)的高斯定律表明磁場(chǎng)是，因?yàn)榇艌?chǎng)發(fā)生變化而引起電磁感應(yīng)，是不同于回路變化時(shí)產(chǎn)生的。相同之處是。（無源場(chǎng)，動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)，磁通量發(fā)生改變）3、只要有運(yùn)動(dòng)電荷，其周圍就有產(chǎn)生；而法拉弟電磁感應(yīng)定律表明，只要發(fā)生變化，就有產(chǎn)生。（磁場(chǎng)，磁通量，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)）4題圖4、一磁鐵自上向下運(yùn)動(dòng)，穿過一閉合導(dǎo)體回路，（如圖7），當(dāng)磁鐵運(yùn)動(dòng)到a處和b處時(shí)，回路中感應(yīng)電流的方向分別是和。（逆時(shí)針，順時(shí)針）4題圖5、電磁感應(yīng)就是由生的現(xiàn)象，其主要定律為，其中它的方向是由定律來決定，即。（磁，電，電磁感應(yīng)定律，楞次，見p320）6、當(dāng)穿過某回路中的磁通量發(fā)生變化時(shí)，電路中(填一定或不一定)產(chǎn)生感應(yīng)電流；電路中(填一定或不一定)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。(不一定,一定)7、在電磁感應(yīng)中，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與閉合回路的磁通量成正比。（對(duì)時(shí)間的變化率）8、在豎直放置的一根無限長(zhǎng)載流直導(dǎo)線右側(cè)有一與其共面的任意形狀的平面線圈，直導(dǎo)線中的電流由上向下，當(dāng)線圈平行導(dǎo)線向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，當(dāng)線圈以垂直于導(dǎo)線的速度靠近導(dǎo)線時(shí)，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。（填>0，<0，＝0）（設(shè)順時(shí)針方向的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為正）(＝0，>0)11題圖9、將條形磁鐵插入與沖擊電流計(jì)串連的金屬環(huán)中，有的電荷通過電流計(jì)，若連接電流計(jì)的電路總電阻,則穿過環(huán)的磁通量的變化Wb。（）11題圖10、電磁波是變化的和變化的在空間以一定的速度傳播而形成的。(電場(chǎng)，磁場(chǎng))11、如圖所示，金屬桿以恒定速度在均勻磁場(chǎng)中垂直于磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)，已知，則桿中的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的大小為。()判斷題（簡(jiǎn)單）1、在電磁感應(yīng)中，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與閉合回路的磁通量的變化量成正比。（×）2、只要磁通量發(fā)生變化，就一定能產(chǎn)生感應(yīng)電流。(×)3、電磁波是變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)在空間以一定的速度傳播而形成的。（√）4、螺線管單位長(zhǎng)度的匝數(shù)越多，自感系數(shù)L也越大；（√）；單項(xiàng)選擇題1題圖1、（一般綜合）(如圖)長(zhǎng)為L(zhǎng)的銅棒，在磁感強(qiáng)度為B的均勻磁場(chǎng)中，以角速度在與磁場(chǎng)方向垂直的平面上繞棒的一端O作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則棒兩端感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為（）1題圖（1）方向由P指向O，大小為；（2）方向由O指向P，大小為；（3）方向由O指向P，大小為；（4）方向由P指向O，大小為。2題圖2、（一般綜合）2題圖（1）銅盤上有感應(yīng)電流產(chǎn)生，沿著銅盤轉(zhuǎn)動(dòng)的相反方向流動(dòng)；（2）銅盤上有感應(yīng)電流產(chǎn)生，沿著銅盤轉(zhuǎn)動(dòng)的方向流動(dòng)；（3）銅盤上有感應(yīng)電流產(chǎn)生，銅盤中心處電勢(shì)最高；（4）銅盤上有感應(yīng)電流產(chǎn)生，銅盤邊緣處電勢(shì)最高。3、（簡(jiǎn)單）下列說法中正確的是（）（1）只要磁通變化,就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（2）只要作切割磁力線運(yùn)動(dòng),就有感應(yīng)電流；（3）只要磁場(chǎng)變化,就有感應(yīng)電流產(chǎn)生；（4）要產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),就必須有閉合回路。4、（一般綜合）若用條形磁鐵豎直插入木質(zhì)圓環(huán)，則環(huán)中（）A、產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，也產(chǎn)生感應(yīng)電流；B、產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，不產(chǎn)生感應(yīng)電流；C、不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，也不產(chǎn)生感應(yīng)電流；D、不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，產(chǎn)生感應(yīng)電流；5、（綜合）磁場(chǎng)強(qiáng)度H沿任何閉合回路的線積分等于（）（1）該回路所包圍的傳導(dǎo)電流的代數(shù)和；（2）該回路所包圍的分布電流；（3）該回路所包圍的分子圓電流的代數(shù)和；（4）該回路所包圍的分布電流的代數(shù)和；6題圖6、（一般綜合）（圖示）一無限大均勻磁場(chǎng)中有一銅環(huán)，在下面哪種情況下，運(yùn)動(dòng)的銅環(huán)中有感應(yīng)電流產(chǎn)生（6題圖（A）銅環(huán)水平向右移動(dòng)；（B）銅環(huán)水平向左移動(dòng)；計(jì)算題2圖2、（綜合）如圖為無限長(zhǎng)直導(dǎo)線中通有以dI/dt=10A/s增加的電流，求：（1）某時(shí)刻電流為I時(shí)，穿過邊長(zhǎng)為計(jì)算題2圖解：建立如圖所示坐標(biāo)系，距O點(diǎn)為x處的正方形線圈內(nèi)取一長(zhǎng)為0.2m、寬為dx的矩形面元，其面積為故通過整個(gè)正方形線圈的磁通量為再由法拉第電磁感應(yīng)定律，可得感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為因?yàn)殡娏魇窃谠黾?，由楞次定律可得其方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向。3、（一般綜合8）如圖所示，一根長(zhǎng)直導(dǎo)線載有電流I1＝30A，矩形回路載有電流I2＝20A,試計(jì)算作用在回路上的合力。已知d＝1.0cm，b＝8.0cm，l=0.12m。計(jì)算題3圖解：如圖所示，BC和DA兩段導(dǎo)線所受安培力的大小相等，方向相反，兩力的矢量和為零。AB和CD兩段導(dǎo)線，由于載流導(dǎo)線所在處磁感應(yīng)強(qiáng)度不等，所受安培力大小不等，且方向相反，因此線框所受的力為這兩個(gè)力的合力。計(jì)算題3圖圖（13）圖（13）故線框所受合力的大小為合力的方向向左，指向直導(dǎo)線。計(jì)算題4圖4、計(jì)算題4圖解：由前面知識(shí)可知，長(zhǎng)直載流導(dǎo)線在距離x處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度為計(jì)算4圖在右圖的x處，取一寬為dx高為l的矩形面元dS＝ldx，通過該面積元dS的磁通量為計(jì)算4圖故計(jì)算題5圖5、（簡(jiǎn)單8）一載流導(dǎo)線彎成如圖所示形狀，通有電流I，計(jì)算題5圖解：如圖所示，3/4個(gè)載流圓環(huán)在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向外半無限長(zhǎng)載流導(dǎo)線a在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向里無限長(zhǎng)載流導(dǎo)線b在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向里選垂直紙面向外的方向?yàn)檎齽t圓心O點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為方向垂直紙面向外。6、（簡(jiǎn)單8）通有電流I的無限長(zhǎng)直導(dǎo)線彎成如圖2的形狀，求圓心O點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度。計(jì)算題6圖解：因載流圓弧在圓心處產(chǎn)生的磁感強(qiáng)度為：，無限長(zhǎng)載流直導(dǎo)線在距離處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為，故由疊加原理可得：計(jì)算題6圖圖中，將載流導(dǎo)線看作圓電流和兩段半無限長(zhǎng)直電流，則：的方向垂直紙面向外。(a)(b)(c)計(jì)算題7題圖7、（簡(jiǎn)單8）(a)(b)(c)計(jì)算題7題圖解：因載流圓弧在圓心處產(chǎn)生的磁感強(qiáng)度為：，無限長(zhǎng)載流直導(dǎo)線在距離處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為，故由疊加原理可得：(a)圖中，將流導(dǎo)線看作圓電流和兩段半無限長(zhǎng)載流直導(dǎo)線，則：(b)圖中，將載流導(dǎo)線看作圓電流和長(zhǎng)直電流，則：的方向垂直紙面向里。 (C)圖中，將載流導(dǎo)線看作圓電流和兩段半無限長(zhǎng)直電流，則：的方向垂直紙面向外。8、（綜合）如圖所示，用一根硬導(dǎo)線彎成一半徑為的半圓,使這根半圓形導(dǎo)線在磁感應(yīng)強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以頻率旋轉(zhuǎn)，整個(gè)電路的電阻為，求感應(yīng)電流的表達(dá)式和最大值。解：設(shè)在初始時(shí)刻，半圓形導(dǎo)線平面的法線與之間的夾角，則在任意時(shí)刻穿過回路的磁通量為：計(jì)算題8計(jì)算題8圖根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，有：由歐姆定律可得回路中的電流為：故感應(yīng)電流的最大值為9題圖9、（綜合）如圖所求，長(zhǎng)為的銅棒，以距端點(diǎn)為處為支點(diǎn)，以角速率繞通過支點(diǎn)且垂直于銅棒的鈾轉(zhuǎn)動(dòng)。設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度為的均勻磁場(chǎng)與軸平行，求棒兩端的電勢(shì)差。9題圖解法一：在棒上距點(diǎn)為處取一導(dǎo)體元，如9題圖(a)所示，則：因此，棒兩端的電勢(shì)差為：當(dāng)時(shí)，端點(diǎn)A處的電勢(shì)高。解法二：將AB棒上的電動(dòng)勢(shì)看作是OA棒和OB棒上電動(dòng)勢(shì)的代數(shù)和，如9-14題圖(c)所示，其中，，，則10、（一般綜合）如圖所示,均勻磁場(chǎng)與導(dǎo)體回路法線n的夾角為θ，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=kt(k為大于零的常數(shù)),ab導(dǎo)體長(zhǎng)為L(zhǎng)，且以速度v水平向右運(yùn)動(dòng)，求任意時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和方向(設(shè)t=0時(shí),x=0)。計(jì)算題10圖解：設(shè)t時(shí)刻，導(dǎo)體ab移動(dòng)的距離為x，且x=υt，則此時(shí)穿過導(dǎo)體回路的磁通量為：計(jì)算題10圖任意時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向：計(jì)算題11圖11、（綜合）如圖所示，將一形狀不規(guī)則的平面導(dǎo)線置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里?，F(xiàn)使導(dǎo)線以恒定速度v沿著y軸運(yùn)動(dòng)，設(shè)t=0時(shí)，導(dǎo)線兩個(gè)端點(diǎn)的坐標(biāo)分別為A(0，0)、D(L，計(jì)算題11圖解:如果用一段直導(dǎo)線將A、D連上，則構(gòu)成閉合導(dǎo)體回路，顯然,當(dāng)導(dǎo)體回路向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，磁通量不變，回路中的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)為零，因此彎曲導(dǎo)線中的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)與直導(dǎo)線中的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)量值相等，方向相反。故所求的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)為方向?yàn)镈—A。計(jì)算題12圖12、（綜合）如圖所示，在通有電流I的無限長(zhǎng)直導(dǎo)線右側(cè)，放置一U形支架(支架固定)，該支架由導(dǎo)線和電阻R串聯(lián)而成，載流導(dǎo)線與U形支架在同一豎直平面內(nèi)，另一質(zhì)量為m、長(zhǎng)為L(zhǎng)的金屬桿DE可在支架上無摩擦地滑動(dòng)。將DE從靜止釋放，求DE向下運(yùn)動(dòng)速度達(dá)到v時(shí)，計(jì)算題12圖解：金屬桿向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，切割磁力線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為回路ABDEA中的感應(yīng)電流為由楞次定律可判定，感應(yīng)電流的方向在桿中是由D指向E的。補(bǔ)充題1、如圖所示，一截面積的密繞線圈，共有匝，置于的均勻磁場(chǎng)中，的方向與線圈的軸線平行。如使磁場(chǎng)在內(nèi)線性地降為零，求線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。解：由題可知隨時(shí)間變化的關(guān)系是：，則磁通量為：由法拉第電磁感應(yīng)定律可得：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向?yàn)椋骸?、把磁棒的一極用的時(shí)間由線圈的頂部一直插到底部,在這段時(shí)間內(nèi)穿過每一匝線圈的磁通量改變了，線圈的匝數(shù)為匝，求線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小。若閉合回路的總電阻為，再求感應(yīng)電流的大小。解：由法拉第電磁感應(yīng)定律有：又由有：3、如圖9-13所示，導(dǎo)線矩形框的平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度為的均勻磁場(chǎng)相垂直。在此矩形框上，有一質(zhì)量為，長(zhǎng)為的可移動(dòng)的細(xì)導(dǎo)體棒；矩形框還接有一個(gè)電阻，其值比導(dǎo)線的電阻值大得多。若開始（）