大学物理电磁感应电磁场一习题答案上海理工.doc

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1、-第九章 电磁感应 电磁场一一选择题 A 1. 如下图，导体棒AB在均匀磁场B中 绕通过C点的垂直于棒长且沿磁场方向的轴OO转动角速度与同方向，BC的长度为棒长的，那么(A) A点比B点电势高 (B) A点与B点电势相等(C) A点比B点电势低 (D) 有稳恒电流从A点流向B点【分析】在上取一个长度微元，它离点的距离为，方向向端。那么两端的电势差由动生电动势公式可求得： 所以、两端的电势差为：同理、两端的电势差为：所以、两点的电势差可求得：点的电势高。 D 2. 在圆柱形空间有一磁感强度为的均匀磁场，如下图的大小以速率dB/dt变化在磁场中有A、B两点，其间可放直导线AB和弯曲的导线AB，那么

2、 (A) 电动势只在导线中产生(B) 电动势只在AB导线中产生(C)电动势在和AB中都产生，且两者大小相等(D)导线中的电动势小于AB导线中的电动势【分析】连接oa与ob，。因为涡旋电场总是与圆柱截面垂直，所以oa和ob上的涡旋电场方向处处垂直于oa、ob，即 C 3.面积为S和2 S的两圆线圈1、2如图放置，通有一样的电流I线圈1的电流所产生的通过线圈2的磁通用F21表示，线圈2的电流所产生的通过线圈1的磁通用F12表示，F21和F12的大小关系为： (A) F21 =2F12(B) F21 F12 (C) F21 =F12(D)F21 =F12【分析】由互感系数定义有，因为，而，所以。D

3、4. 在一自感线圈过的电流I随时间t的变化规律如图(a)所示，假设以I的正流向作为E的正方向，那么代表线圈自感电动势E随时间t变化规律的曲线应为图(b)中(A)、(B)、(C)、(D)中的哪一个？【分析】，C 5.真空中两根很长的相距为2a的平行直导线与电源组成闭合回路如图导线中的电流为I，那么在两导线正中间某点P处的磁能密度为 (A) . (B) . (C) . (D) 0 . 【分析】两根导线在点的磁感应强度方向一样，所以点的磁感应强度大小为：点的磁能密度A 6. 两根很长的平行直导线，其间距离为a，与电源组成闭合回路，如图导线上的电流为I，在保持I不变的情况下，假设将导线间的距离增大，那

4、么空间的(A) 总磁能将增大(B) 总磁能将减少(C) 总磁能将保持不变 (D) 总磁能的变化不能确定【分析】导线间距离a 增大，从而磁通增大，自感系数L 增大，总磁能也增大。二. 填空题1. 磁换能器常用来检测微小的振动如图，在振动杆的一端固接一个N匝的矩形线圈，线圈的一局部在匀强磁场中，设杆的微小振动规律为x =Acos w t ,线圈随杆振动时，线圈中的感应电动势为【分析】2在一个中空的圆柱面上严密地绕有两个完全一样的线圈aa和bb(如图)每个线圈的自感系数都等于0.05 H假设a、b两端相接，a、b接入电路，那么整个线圈的自感L =_0_假设a、b两端相连，a、b接入电路，那么整个线圈

5、的自感L =_0.2H_假设a、b相连，又a、b相连，再以此两端接入电路，那么整个线圈的自感L =_0.05 H_【分析】a、b两端相接，a、b接入电路，反接，；a、b两端相连，a、b接入电路，顺接，；a、b相连，又a、b相连，再以此两端接入电路，不变。3. 金属杆AB以匀速v =2 m/s平行于长直载流导线运动，导线与AB共面且相互垂直，如下图导线载有电流I = 40 A，那么此金属杆中的感应电动势Ei =，电势较高端为_A_(ln2 = 0.69)【分析】长直导线在周围空间产生的磁场的磁感应强度为：，为场点离直导线的距离。方向与电流方向成右手螺旋关系。在金属杆处的方向垂直纸面向。在上取一微

6、元，它离端的距离为，方向向端，那么该微元两端的电势差为：所以金属杆两端的电势差为：端的电势较高。4. 真空中两只长直螺线管1和2，长度相等，单层密绕匝数一样，直径之比d1 / d2 =1/4当它们通以一样电流时，两螺线管贮存的磁能之比为W1 / W2=_1：16_【分析】5. 如下图，aOc为一折成形的金属导线(aO =Oc =L)，位于xy平面中；磁感强度为的匀强磁场垂直于xy平面当aOc以速度沿x轴正向运动时，导线上a、c两点间电势差Uac =_；当aOc以速度沿y轴正向运动时，a、c两点的电势相比拟, 是_a_点电势高【分析】当沿x轴运动时，导线oc不切割磁力线，当沿y轴运动时，所以a点

7、电势高。三. 计算题1. 求长度为L的金属杆在均匀磁场中绕平行于磁场方向的定轴OO转动时的动生电动势杆相对于均匀磁场的方位角为q，杆的角速度为w，转向如下图解：2. 两个半径分别为R和r的同轴圆形线圈相距x，且R r，x R假设大线圈通有电流I而小线圈沿x轴方向以速率v运动，试求x =NR时(N为正数)小线圈回路中产生的感应电动势的大小解：3. 如下图，一长直导线，通有电流I=5.0安培，在与其相距d米处放有一矩形线圈，共N匝。线圈以速度v沿垂直于长导线的方向向右运动，求：1如下图位置时，线圈中的感生电动势是多少？(设线圈长L，宽a厘米)。2假设线圈不动，而长导线通有交变电流I=5sin100

8、t安培，线圈中的感生电动势是多少？解：124. RcbdaOq均匀磁场被限制在半径R =10 cm的无限长圆柱空间，方向垂直纸面向里取一固定的等腰梯形回路abcd，梯形所在平面的法向与圆柱空间的轴平行，位置如下图设磁感强度以dB/dt=1 T/s的匀速率增加，求等腰梯形回路中感生电动势的大小和方向解：由法拉第电磁感应定律有感生电动势大小，负号表示感生电动势逆时针绕向。5. 一密绕的探测线圈面积S=4cm2匝数N=160，电阻R=50。线圈与一个阻r=30的冲击电流计相连。今把探测线圈放入一均匀磁场中，线圈法线与磁场方向平行。当把线圈法线转到垂直磁场方向时，电流计指示通过的电量为410-5C。试

9、求磁感强度的大小。解：由于为匀强磁场6如下图，在竖直面有一矩形导体回路abcd置于均匀磁场中，的方向垂直于回路平面，abcd回路中的ab边的长为l，质量为m，可以在保持良好接触的情况下下滑，且摩擦力不计ab边的初速度为零，回路电阻R集中在ab边上(1) 求任一时刻ab边的速率v和t的关系；(2) 设两竖直边足够长，最后到达稳定的速率为假设干？解：(1) 安培力：(2)最后到达稳定的速率选做题1. 如下图，有一弯成q 角的金属架COD放在磁场中，磁感强度的方向垂直于金属架COD所在平面一导体杆MN垂直于OD边，并在金属架上以恒定速度向右滑动，与MN垂直设t =0时，x = 0求以下两情形，框架的感应电动势Ei (1) 磁场分布均匀，且不随时间改变 (2) 非均匀的时变磁场解：1,，电动势方向：由M指向N2对非均匀时变磁场：，在处取高为宽为的面元，. z.