2013-2014普通物理学期中考试试卷与答案

共8页第1页1重庆邮电大学2013—2014学年第一学期专业：数理学院年级：2012级课程名：普通物理2（电磁学和光学）考核方式：闭卷专业：班级：姓名：学号：题号一二三四五六总分分数评卷人线线订封年级：装密一、选择题（本题40分，每个小题4分，选择1分，回答理由3分）（1）在已知静电场分布的条件下，任意两点P1和P2之间的电势差决定于［[A](A)P1和P2两点的位置．(B)P1和P2两点处的电场强度的大小和方向．(C)试验电荷所带电荷的正负．(D)试验电荷的电荷大小．并阐述选择该答案以及排除其他答案的理由：（2）有两个电荷都是＋q的点电荷，相距为2a．今以左边的点电荷所在处为球心，以a为半径作一球形高斯面．在球面上取两块相等的小面积S1和S2，其位置如图所示．设通过S1和S2的电场强度通量分别为1和2，通过整个球面的电场强度通量为S，则［D］(A)1＞2，S＝q/0.(B)1＜2，S＝2q/0．(C)1＝2，S＝q/0．(D)1＜2，S＝q/0．并阐述选择该答案以及排除其他答案的理由：S1S2Oqq2ax共8页第2页2（3）真空中有一点电荷Q，在与它相距为r的a点处有一试验电荷q．现使试验电荷q从a点沿半圆弧轨道运动到b点，如图所示．则电场力对q作功为［D］(A)24220rrQq．(B)rrQq2420．(C)rrQq204．(D)0．并阐述选择该答案以及排除其他答案的理由：（4）在坐标原点放一正电荷Q，它在P点(x=+1,y=0)产生的电场强度为E．现在，另外有一个负电荷-2Q，试问应将它放在什么位置才能使P点的电场强度等于零？［C］(A)x轴上x1．(B)x轴上0x1．(C)x轴上x0．(D)y轴上y0．(E)y轴上y0．并阐述选择该答案以及排除其他答案的理由：（5）如图所示，半径为R的均匀带电球面，总电荷为Q，设无穷远处的电势为零，则球内距离球心为r的P点处的电场强度的大小和电势为：[B](A)E=0，rQU04．(B)E=0，RQU04．(C)204rQE，rQU04．(D)204rQE，RQU04．并阐述选择该答案以及排除其他答案的理由：OrarbQyxO+QP(1,0)ORrPQ共8页第3页3（6）一铜条置于均匀磁场中，铜条中电子流的方向如图所示．试问下述哪一种情况将会发生？［A］(A)在铜条上a、b两点产生一小电势差，且UaUb．(B)在铜条上a、b两点产生一小电势差，且UaUb．(C)在铜条上产生涡流．(D)电子受到洛伦兹力而减速．并阐述选择该答案以及排除其他答案的理由：（7）如图，一个电荷为+q、质量为m的质点，以速度v沿x轴射入磁感强度为B的均匀磁场中，磁场方向垂直纸面向里，其范围从x=0延伸到无限远，如果质点在x=0和y=0处进入磁场，则它将以速度v-从磁场中某一点出来，这点坐标是x=0和［B］(A)qBmyv．(B)qBmyv2．(C)qBmyv2．（D）qBmyv．并阐述选择该答案以及排除其他答案的理由：（8）无限长直导线在P处弯成半径为R的圆，当通以电流I时，则在圆心O点的磁感强度大小等于［D］(A)RI20．(B)RI0．(C)0．(D))11(20RI．(E))11(40RI．并阐述选择该答案以及排除其他答案的理由：xy+q,mvBOORPIabB××××××××××××共8页第4页4答案是：A（10）四条皆垂直于纸面的载流细长直导线，每条中的电流皆为I．这四条导线被纸面截得的断面，如图所示，它们组成了边长为2a的正方形的四个角顶，每条导线中的电流流向亦如图所示．则在图中正方形中心点O的磁感强度的大小为［C］(A)IaB02．(B)IaB02．(C)B=0．(D)IaB0．并阐述选择该答案以及排除其他答案的理由：二大题（本大题20分，每小题5分）1，一个72.010C的点电荷处在一边长为0.2m的立方形高斯面的中心，此高斯面的电通量是多少？IIII2a2aO共8页第5页52，求距电偶极子中心为r处的电势.3，一长为22.010m，电流为10A的导线与B=1.5T的匀强磁场成30角.试计算导线所受安培力的大小和方向.4，如图所示，一根无限长载流线被弯成两根半无限长载流线和半径为R的一段载流线ab，60.求图中O点的磁感强度.解：共8页第6页6123BBBB00000(sinsin)(606062422IIIRRR72.63T10IR三大题（本题10分）两个均匀带电的同心球面，半径分别为0.1cm和0.3cm，小球面带电81.010C，大球面带电81.510C。分别求离圆心0.05m、0.2m和0.5m处的电场强度.这两个带电球面产生的电场强度是否为到圆心距离的连续函数？四大题（10分）有一同轴电缆，其尺寸如图所示.两导体中的电流均为I，但电流流向相反.求以下各处的磁感强度：(1)1Rr；(2)21RrR；(3)32RrR；(4)3Rr.共8页第7页7(第（1）种情况第一个式子等式右边的分母为R1的平方；第（3）种情况第一个式子等式右边的分子还要乘以πr2-πR22)五大题、（本题10分）圆形载流导线轴线上的磁场，并讨论一下两种情况的磁场强度（1）线圈有N匝；（2）当x=0时.共8页第8页8六大题（本题10分）用电场叠加原理求电量为Q,半径为R的均匀带电球面的电场.解:均匀带电球面的电场可看成许多垂直于球面直径的均匀带电圆环的电场的叠加,如右图所示,其中一个均匀带电圆环对到球心距离为r的一点的电场强度的贡献是322220cosd4πcossinrRqdErRR,其中的sin2Qdqd是圆环上的电量.rr点处的电场强度是3200222cossin()8πcossinrRdQErrRR作变量代换,令cosurR,得32202()8π2rRrRQuduErRRrru.用分部积分法,得220()18πQRrErrRr.共8页第9页9当rR时,21RrRr,()0Er;当rR时,21RrRrrRRr,20()4πQErr.