作业11

大学物理主讲大学物理作业11参考解答一、选择题vSN图1答案:[B]dBS0d0d0dt1.在一线圈回路中，规定满足如图1所示的旋转方向时，电动势,磁通量为正值。若磁铁沿箭头方向进入线圈，则(A)d/dt0,0.(B)d/dt0,0.(C)d/dt0,0.(D)d/dt0,0.大学物理主讲2.一磁铁朝线圈运动，如图2所示，则线圈内的感应电流的方向（以螺线管内流向为准）以及电表两端电位UA和UB的高低为：(A)I由A到B，UAUB.(B)I由B到A，UAUB.(C)I由B到A，UAUB.(D)I由A到B，UAUB.··GABNSv图2答案:[C]螺线管内磁力线方向由下往上，且增加，根据楞次定律，螺线管内电流有由B流向A点，这相当与电源内部，电源内电流有负极流向正极。所以A点电势高。大学物理主讲3.一长直螺线管，单位长度匝数为n电流为I，其中部放一面积为A，总匝数为N，电阻为R的测量线圈，如图3所示，开始时螺线管与测量线圈的轴线平行，若将测量线圈翻转180°，则通过测量线圈某导线截面上的电量q为(A)20nINA/R.(B)0nINA/R.(C)0NIA/R.(D)0nIA/R.IIA图3答案:[A]螺线管中部磁场为0BnIddt1dddqidtRRt0AA2()ddnINAqqRRRR0ANBAnINA大学物理主讲4.若尺寸相同的铁环与铜环所包围的面积中穿过相同变化率的磁通量，则在两环中(A)感应电动势不同，感应电流相同.(B)感应电动势相同，感应电流也相同.(C)感应电动势不同，感应电流也不同.(D)感应电动势相同，感应电流不同.答案:[D]ddt磁通量变化率同，感应电动势同，但材料不同，电阻不同，所以感应电流不同大学物理主讲5.如图4所示，均匀磁场被局限在无限长圆柱形空间内，且成轴对称分布，图为此磁场的截面，磁场按dB/dt0随时间变化，圆柱体外一点P的感应电场Ei应(A)等于零.(B)不为零，方向向左或向右.(C)不为零，方向向上.(D)不为零，方向向下.××××××××××·PB图4答案:[C]ddddddddBBSSttt大学物理主讲6﹡、一圆形线圈C1有N1匝,线圈半径为r.将此线圈放在另一半径为R(Rr),匝数为N2的圆形大线圈C2的中心,两者同轴共面.则此二线圈的互感系数M为(A)0N1N2R/2.(B)0N1N2R2/(2r).(C)0N1N2r2/(2R).(D)0N1N2r/2.答案:[C]线圈C2通有电流为I2，在线圈C1处产生磁场为0222NIBR通过线圈C1的磁通量为2022211112NINBSNrR20122122NNrMIR大学物理主讲(A)(B)(C)(D)答案:[D]7﹡、有一长为l截面积为A的载流长螺线管绕有N匝线圈，设电流为I，则螺线管内的磁场能量近似为2220/lNAI)2/(2220lNAI220/lAIN)2/(220lNAI8﹡、下列哪种情况的位移电流为零？(A)电场不随时间而变化；(B)电场随时间而变化；(C)交流电路；(D)在接通直流电路的瞬时。答案:[A]lNInIB/0002222BBwmlAINVwWmm2220大学物理主讲2、半径为R的金属圆板在均匀磁场中以角速度绕中心轴旋转,均匀磁场的方向平行于转轴,如图6所示.这时板中由中心至同一边缘点的不同曲线上总感应电动势的大小为,方向.vIBA图51、如图5所示，长直导线中通有电流I，有一与长直导线共面且垂直于导线的细金属棒AB，以速度v平行于长直导线作匀速运动.(1)金属棒AB两端的电势UAUB.(2)若将电流I反向，AB两端的电势UAUB.(3)若将金属棒与导线平行放置，AB两端的电势UAUB(填、、).=OOB图62/2BR沿曲线中心向外()dvBl电源正极电源负极二、填空题：大学物理主讲4、产生动生电动势的非静电力是力，产生感生电动势的非静电力是力.洛伦兹涡旋电场3、半径为a的长为l(la)密绕螺线管,单位长度上的匝数为n,当通以电流I=Imsint时,则在管外的同轴圆形导体回路(半径为ra)上的感生电动势大小为.200cosnIat6﹡、一根长为l的直螺线管，截面积为S，线圈匝数为N，管内充满磁导率为μ的均匀磁介质，则该螺线管的自感系数L＝。lNInIB/lNISBS/lNSIL//lNS/5﹡、自感为0.25H的线圈中,当电流在(1/16)s内由2A均匀减小到零时,线圈中自感电动势的大小为.8Vd020.258Vd1/16IILLtt大学物理主讲7﹡、平行板电容器的电容为，两极板上电压变化率为V/s，若忽略边缘效应，则该电容器中的位移电流为。20μFC5105.1/dtdU8﹡、半径为R的无限长柱形导体上流过电流I，电流均匀分布在导体横截面上，该导体材料的相对磁导率为1，则在导体轴线上一点的磁场能量密度为，在与导体轴线相距为r处（rR）的磁场能量密度为。9﹡、麦克斯韦关于电磁场理论的两个基本假设是______________________________；_____________________________________。变化的磁场激发涡旋电场变化的电场激发涡旋磁场（位移电流）220)2(21RIr03AdtdUCdtdUdSdtdESdtdDSId022Bwm202RIrB大学物理主讲1、如图7所示，无限长直导线通有电流I=I0sinωt，当边长为l的正方形回路abcda(回路与I共面且bc、da与I平行)以速率v向右运动时，求某时刻(此时ad距I为r)回路中的感应电动势。解：rlrIlldrrISdBlrrmln2200bdrcaIvl图7假设dcba为正方向，回路里面磁通量为trlrlImsinln200trlrlItlrrvlIdtdmcosln2sin)(200200三、计算题大学物理主讲dxxbBsdBdm)(2、有一个三角形闭合导线，如图8放置。在这三角形区域中的磁感应强度为，式中和a是常量，为z轴方向单位矢量，求导线中的感生电动势。kexBBta200Bkxxd解：atmiaebBt40121dd感生电动势方向：逆时针方向。xybob图8bSmmdxxbB0)(dbatdxxbxeB020)(atbatebBxbxeB400430121)4131(|大学物理主讲3、一很长的长方形的U形导轨，与水平面成角，裸导线可在导轨上无摩擦地下滑，导轨位于磁感强度B垂直向上的均匀磁场中，如图9所示.设导线ab的质量为m，电阻为R，长度为l，导轨的电阻略去不计,abcd形成电路.t=0时，v=0.求：(1)导线ab下滑的速度v与时间t的函数关系;(2)导线ab的最大速度vm.bBldca图9解：(1)导线ab的动生电动势为dsin(/2)cosilvBlvBlvBl/cos/iiIRvBlR方向由b到a.受安培力方向向右,大小为22|d|cos/lFIlBvBlRF在导轨上投影沿导轨向上,大小为222coscos/FFvBlR大学物理主讲bBldca图9重力在导轨上投影沿导轨向下,大小为mgsinθ222cossinvBldvmgmamRdt222sincos/()dvdtgvBlmRvmRBlvgmRBlvgdBlmRt0222)/()cos(sin))/()cos(sin()cos(222cos222sin1cosBltmRmgRveBl(2)导线ab的最大速度m222sincosmgRvBl大学物理主讲图104、电量Q均匀分布在半径为a,长为L(La)的绝缘薄壁长圆筒表面上,圆筒以角速度绕中心轴旋转.一半径为2a,电阻为R总匝数为N的圆线圈套在圆筒上,如图10所示.若圆筒转速按=0(1t/t0)的规律(0,t0为已知常数)随时间线性地减小,求圆线圈中感应电流的大小和流向.解：等效于螺线管000/22QQBnILL内0B外220d2SQBSBaaL方向与旋转方向一致.0200002020222LtQaNtLQaNdtdLQaNdtdNiRLtQaNRIii02002大学物理主讲4.5、如图11所示，一半径为a的很小的金属圆环，在初始时刻与一半径为b(ba)的大金属圆环共面且同心.求下列情况下小金属圆环中t时刻的感应电动势.(1)大金属圆环中电流I恒定，小金属圆环以匀角速度1绕一直径转动;(2)大金属圆环中电流以I=I0sin2t变化，小金属圆环不动;(3)大金属圆环中电流以I=I0sin2t变化，同时小金属圆环以匀角速度1绕一直径转动;解：因ba,可认为小金属环上的磁场是均匀.20dcoscos2SIBSBSab(1)I恒定,=1t:图11Iba)cos(2120tabI)(sin21120tsabIdtd大学物理主讲(2)I=I0sin2t,=0:(3)I=I0sin2t,=1t)sin(22200tabI)cos()sin(212200ttabI))cos()cos()sin()sin((2))cos()(sin(212212120012200ttttabIttdtdabIdtd)cos(222200tabIdtd