中南林业科技大学大学物理作业.ppt

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1、大学物理大学物理大学物理大学物理 主讲主讲主讲主讲 1、如、如图图1所示，三条平行的无限所示，三条平行的无限长长直直导线导线，垂直通，垂直通过过边长为边长为a 的正三角形的正三角形顶顶点，每条点，每条导线导线中的中的电电流都是流都是I，这这三条三条导线导线在正三角形中心在正三角形中心O点点产产生的磁感生的磁感应应强强度度为为：(A)B=0 (B)B=0I/(a)(C)B=0I/(2 a)(D)B=0I/(3 a)大学物理作业大学物理作业10参考解答参考解答答案答案:B aIII O图图1 一、选择题：一、选择题：大学物理大学物理大学物理大学物理 主讲主讲主讲主讲答案答案:D 2、如图、如图2,

2、载流圆线圈载流圆线圈(半径为半径为R)与正方形线圈与正方形线圈(边长边长为为a)通有相同电流通有相同电流I,若两线圈中心若两线圈中心O1与与O2处的磁感处的磁感应强度大小相同应强度大小相同,则半径则半径R与边长与边长a之比之比R:a为为:(A)1:1 (B)(C)(D)O1O2RaII图图2大学物理大学物理大学物理大学物理 主讲主讲主讲主讲3、有有一一半半径径为为R的的单单匝匝圆圆线线圈圈，通通以以电电流流I.若若将将该该导导线线弯弯成成匝匝数数N=2的的平平面面圆圆线线圈圈，导导线线长长度度不不变变，并并通通以以同同样样的的电电流流，则则线线圈圈中中心心的的磁磁感感应应强强度度和和线线圈的磁

3、矩分圈的磁矩分别别是原来的是原来的:(A)2倍和倍和1/4倍；倍；(B)2倍和倍和 1/2倍；倍；(C)4倍和倍和1/2倍；倍；(D)4倍和倍和1/8倍倍答案答案:C 大学物理大学物理大学物理大学物理 主讲主讲主讲主讲答案答案:C 4、运动电荷产生的磁场可由公式、运动电荷产生的磁场可由公式 计算。计算。有一点电荷在真空中作直线运动，它在定点处产生的磁有一点电荷在真空中作直线运动，它在定点处产生的磁感应强度的大小、方向的情况为：感应强度的大小、方向的情况为：(A)大小和方向都发生变化。大小和方向都发生变化。(B)大小不变，方向变化。大小不变，方向变化。(C)大小变化，方向不变。大小变化，方向不变

4、。(D)大小和方向不变。大小和方向不变。大学物理大学物理大学物理大学物理 主讲主讲主讲主讲5、一一铜铜板厚度板厚度为为D=1.00mm,放置在磁感放置在磁感应应强强度度为为B=1.35T的匀的匀强强磁磁场场中中,磁磁场场方向垂直于方向垂直于导导体的体的侧侧表表面面,如如图图3所示所示,现测现测得得铜铜板上下两面板上下两面电势电势差差为为V=1.1010 5 V,已知已知铜铜板中自由板中自由电电子数密度子数密度 n=4.201028m 3,则则此此铜铜板中的板中的电电流流为为：(A)22.2A；(B)30.8A；(C)54.8A；(D)82.2A答案答案:C VIDB图图3大学物理大学物理大学物

5、理大学物理 主讲主讲主讲主讲6、磁磁介介质质有有三三种种，用用相相对对磁磁导导率率r表表示示它它们们各各自自的的特性时：特性时：(A)顺磁质顺磁质r0，抗磁质，抗磁质r0，铁磁质，铁磁质r1。(B)顺磁质顺磁质r1，抗磁质，抗磁质r=1，铁磁质，铁磁质r1。(C)顺磁质顺磁质r1，抗磁质，抗磁质r1，铁磁质，铁磁质r1。(D)顺磁质顺磁质r0，抗磁质，抗磁质r0，铁磁质，铁磁质r1。答：C大学物理大学物理大学物理大学物理 主讲主讲主讲主讲答：A7、用细导线均匀密绕成长为、用细导线均匀密绕成长为l、半径为、半径为a(la)、总匝、总匝数为数为N的螺线管，通以稳恒电流的螺线管，通以稳恒电流I，当管

6、内充满相对磁，当管内充满相对磁导率为导率为 的均匀介质后，管中任意一点的磁感应强度大的均匀介质后，管中任意一点的磁感应强度大小为小为(A)(B)(C)(D)大学物理大学物理大学物理大学物理 主讲主讲主讲主讲1、一质点带有电荷一质点带有电荷q=8.0 10 19 C，以速度，以速度v=3.0 105 m/s在半径为在半径为R=6.0 10 8 m的圆周上，的圆周上，作匀速圆周运动，该运动的带电质点在轨道中心作匀速圆周运动，该运动的带电质点在轨道中心所产生的磁感应强度所产生的磁感应强度B=。该运动的。该运动的带电质点轨道运动的磁矩带电质点轨道运动的磁矩Pm=。6.710-6 T7.210-21 A

7、m2二、填空题：二、填空题：大学物理大学物理大学物理大学物理 主讲主讲主讲主讲2、真空中稳恒电流、真空中稳恒电流I 流过两个半径分别为流过两个半径分别为R1、R2的同心的同心半圆形导线，两半圆导线间由沿直径的直导线连接，电半圆形导线，两半圆导线间由沿直径的直导线连接，电流沿直导线流入流沿直导线流入(1)如果两个半圆面共面，如图如果两个半圆面共面，如图4(a)，圆心，圆心O点磁感应强点磁感应强度度B0 的大小为的大小为 ，方向为，方向为 ；(2)如果两个半圆面正交，如图如果两个半圆面正交，如图4(b)，则圆心，则圆心O点磁感应点磁感应强度强度B0 的大小为的大小为 ，B0的方向与的方向与y轴的轴

8、的夹角为夹角为 .图图4R1R2IO(a)OxyzIIR1R2(b)垂直向外垂直向外 +arctan(R1/R2)大学物理大学物理大学物理大学物理 主讲主讲主讲主讲3、如图、如图5所示，真空中有两圆形电流所示，真空中有两圆形电流I1 和和 I2 和三个环和三个环路路L1、L2、L3，则安培环路定律的表达式为，则安培环路定律的表达式为 =,=,=.图图50(I1+I2)-0I10大学物理大学物理大学物理大学物理 主讲主讲主讲主讲4、一半、一半圆圆形形闭闭合合线线圈，半径圈，半径R=0.2m，通通过电过电流流I=5A，放在均匀磁，放在均匀磁场场中。中。磁磁场场方向与方向与线线圈平面平行圈平面平行,

9、如如图图6所示。磁感所示。磁感应应强强度度B=0.5T。则线则线圈所受到磁圈所受到磁力矩力矩为为 。若此。若此线线圈受磁力矩的作用从上圈受磁力矩的作用从上述位置述位置转转到到线线圈平面与磁圈平面与磁场场方向成方向成30 的位置，的位置，则则此此过过程中磁力矩作功程中磁力矩作功为为 。RIB图6大学物理大学物理大学物理大学物理 主讲主讲主讲主讲5、如、如图图7所示，在真空中有一半径所示，在真空中有一半径为为R的的3/4圆圆弧形的弧形的导线导线，其中通以，其中通以稳稳恒恒电电流流I，导线导线置于均匀外磁置于均匀外磁场场中，中，且且B与与导线导线所在平面平行。所在平面平行。则该载则该载流流导线导线所

10、受的安培所受的安培力的大小力的大小为为 。OBIcbRa图 7R大学物理大学物理大学物理大学物理 主讲主讲主讲主讲6、如图、如图8所示，将半径为所示，将半径为R的无限长导体薄壁管的无限长导体薄壁管(厚度忽略厚度忽略)沿轴向割去一宽度为沿轴向割去一宽度为h(h R)的无限的无限长狭缝后，再沿轴向均匀地流有电流，其面电流长狭缝后，再沿轴向均匀地流有电流，其面电流的线密度为的线密度为i，则管轴线上磁感应强度的大小是，则管轴线上磁感应强度的大小是 。ihRoo图8大学物理大学物理大学物理大学物理 主讲主讲主讲主讲7、长直电缆由一个圆柱导体和一共轴圆筒状导体、长直电缆由一个圆柱导体和一共轴圆筒状导体组成

11、，两导体中有等值反向均匀电流组成，两导体中有等值反向均匀电流I通过，其间通过，其间充满磁导率为充满磁导率为的均匀磁介质，介质中离中心轴距的均匀磁介质，介质中离中心轴距离为离为r的某点处的磁场强度的大小的某点处的磁场强度的大小H=，磁，磁感应强度的大小感应强度的大小B=。8、硬磁材料的特点是、硬磁材料的特点是 ，适于制造适于制造 。软磁材料的特点是软磁材料的特点是 ，它们适，它们适于用来制造于用来制造 等。等。磁化后保留较大的剩磁耳机 录音机 等材料易磁化也易失磁变压器 镇流器 大学物理大学物理大学物理大学物理 主讲主讲主讲主讲1、如图、如图9所示，宽度为所示，宽度为a的薄长金属板中通有电流的薄

12、长金属板中通有电流I，电流沿薄板宽度方向均匀分布。求在薄板所在平，电流沿薄板宽度方向均匀分布。求在薄板所在平面内距板的边缘为面内距板的边缘为x的的P点处的磁感应强度。点处的磁感应强度。图9y解：解：取离取离P点点为为y宽宽度度为为dy的无限的无限长载长载流流细细条条 长载长载流流细细条条在在P点产生的磁感应强度点产生的磁感应强度 载载流流长长条在条在P点点产产生的磁感生的磁感强强度的方向都相同，度的方向都相同，方向垂直方向垂直纸纸面向外面向外。所以所以 方向垂直方向垂直纸纸面向外面向外。三、计算题三、计算题大学物理大学物理大学物理大学物理 主讲主讲主讲主讲2、一根很一根很长长的同的同轴电缆轴电

13、缆，由半径，由半径为为R1的的导导体体圆圆柱和柱和套在它外面的内半径套在它外面的内半径为为R2、外半径、外半径为为R3的同的同轴导轴导体体圆圆筒筒组组成，如成，如图图10所示。所示。电电流流I沿沿导导体体圆圆柱流去，由柱流去，由导导体体圆圆筒流回，筒流回，设电设电流都均匀分布在它流都均匀分布在它们们的横截面上。的横截面上。设设导导体的磁体的磁导导率均率均为为 。求：。求：电缆电缆内外磁感内外磁感应应强强度随距度随距轴线轴线距离的分布距离的分布 。R3R1R2解解:(1)当当r R1时时,大学物理大学物理大学物理大学物理 主讲主讲主讲主讲(2)当当R1 r R2时时,(3)当当R2 r R3时时

14、,(4)当当r R3时时,R3R1R2大学物理大学物理大学物理大学物理 主讲主讲主讲主讲3、如、如图图11所示，一根半径所示，一根半径为为R的无限的无限长载长载流直流直导导体，体，内有一半径内有一半径为为R 的的圆圆柱形空腔，其柱形空腔，其轴轴与直与直导导体的体的轴轴平行，两平行，两轴轴相距相距为为 d。电电流流I沿沿轴轴向流向流过过，并均匀分布，并均匀分布在横截面上。在横截面上。试试求空腔中任意一点的磁感求空腔中任意一点的磁感应应强强度。度。图11O2RdOR解：此电流可认为是由半径为解：此电流可认为是由半径为R的无的无限长圆柱电流限长圆柱电流I1和一个同电流密度的和一个同电流密度的反方向的

15、半径为反方向的半径为R 的无限长圆柱电的无限长圆柱电流流I2组成。组成。I1=J R2 I2=J R 2 J=I/(R2 R 2)它们在空腔内产生的磁感应强度分别为它们在空腔内产生的磁感应强度分别为 B1=0r1J/2 B2=0r2J/2 方向如图。方向如图。大学物理大学物理大学物理大学物理 主讲主讲主讲主讲 Bx=B2sin 2 B1sin 1 =(0J/2)(r2sin 2 r1sin 1)=0OO Ir1r2 1 1 2 2B1B2yxRR dBy=B2cos 2B1cos 1 =(0J/2)(r2cos 2r1cos 1)=(0J/2)d所以所以 B=By=0dI/2(R2R 2)方向

16、沿方向沿y轴正向轴正向大学物理大学物理大学物理大学物理 主讲主讲主讲主讲4、如、如图图12所示，半径所示，半径为为R的半的半圆线圆线圈圈ACD通有通有电电流流I2，置于置于电电流流为为I1的无限的无限长长直直线电线电流的磁流的磁场场中，直中，直线电线电流流I1 恰恰过过半半圆圆的直径，两的直径，两导线导线相互相互绝缘绝缘。求半。求半圆线圆线圈受到圈受到长长直直线电线电流流I1的磁的磁场场力。力。解：解：在圆环上取微元在圆环上取微元I2dl=I2Rd,该处磁场为该处磁场为:B=0I1/(2 Rcos)I2dl与与B垂直垂直,所以有所以有dF=I2dlBsin(/2)dF=0I1I2d/(2 co

17、s)dFx=dFcos=0I1I2d /(2)dFy=dFsin=0I1I2sin d /(2 cos)=0I1I2/2因对称因对称Fy=0.故故 F=0I1I2/2 方向向右向右.I1 I2 R x y dF图12大学物理大学物理大学物理大学物理 主讲主讲主讲主讲 解：解：(1)由介质中的安培环路定理由介质中的安培环路定理5、环形螺线管中心周长环形螺线管中心周长l=10cm，环上均匀密绕线圈，环上均匀密绕线圈N=200匝，匝，线圈中通有电流线圈中通有电流I=100mA。（1）求管内的磁感应强度）求管内的磁感应强度B0和磁场强度和磁场强度H0；（2）若管内充满相对磁导率）若管内充满相对磁导率 =4200的磁性物质，则管内的的磁性物质，则管内的B和和H是多少？是多少？（3）磁性物质内由导线中电流产生的）磁性物质内由导线中电流产生的B0和由磁化电流产生的和由磁化电流产生的 各是多少？各是多少？大学物理大学物理大学物理大学物理 主讲主讲主讲主讲(2)由介质中的安培环路定理由介质中的安培环路定理(3)