大学物理-电磁学部分-试卷及答案

大学物理试卷（考试时间120分钟考试形式闭卷）年级专业层次姓名学号一．选择题：（共30分每小题3分）1．如图所示，两个“无限长”的共轴圆柱面，半径分别为R1和R2，其上均匀带电，沿轴线方向单位长度上的带电量分别为1和2，则在两圆柱面之间，距离轴线为r的P点处的场强大小E为：（A）r012．（B）r0212．（C）)(2202rR．（D）)(2101Rr．2．如图所示，直线MN长为l2，弧OCD是以N点为中心，l为半径的半圆弧，N点有正电荷+q，M点有负电荷-q．今将一试验电荷+q0从O点出发沿路径OCDP移到无穷远处，设无穷远处电势为零，则电场力作功（A）A＜0且为有限常量．（B）A＞0且为有限常量．（C）A＝∞．（D）A＝0．3．一带电体可作为点电荷处理的条件是（A）电荷必须呈球形分布．（B）带电体的线度很小．（C）带电体的线度与其它有关长度相比可忽略不计．（D）电量很小．4．下列几个说法中哪一个是正确的？（A）电场中某点场强的方向，就是将点电荷放在该点所受电场力的方向．（B）在以点电荷为中心的球面上，由该点电荷所产生的场强处处相同．（C）场强方向可由qFE/定出，其中q为试探电荷的电量，q可正、可负，F为试探电荷所受的电场力．（D）以上说法都不正确．5．在图（a）和（b）中各有一半径相同的圆形回路1L、2L，圆周内有电流1I、2I，其分布相同，且均在真空中，但在（b）图中2L回路外有电流3I，P1、P2为两圆形回路上的对应点，则：（A）2121,ddPPLLBBlBlB（B）2121,ddPPLLBBlBlB（C）2121,ddPPLLBBlBlB（D）2121,ddPPLLBBlBlB6．电场强度为E的均匀电场，E的方向与X轴正向平行，如图所示．则通过图中一半径为R的半球面的电场强度通量为（A）ER2．（B）ER221．（C）ER22．（D）07．在静电场中，有关静电场的电场强度与电势之间的关系，下列说法中正确的是：（A）场强大的地方电势一定高．（B）场强相等的各点电势一定相等．（C）场强为零的点电势不一定为零．（D）场强为零的点电势必定是零．8．正方形的两对角上，各置点电荷Q，在其余两对角上各置电荷q，若Q所受合力为零，则Q与q的大小关系为（A）qQ22．（B）qQ2．（C）qQ4．（D）qQ2．9．在阴极射线管外，如图所示放置一个蹄形磁铁，则阴极射线将（A）向下偏．（B）向上偏．（C）向纸外偏．（D）向纸内偏．10．对位移电流，有下述四种说法，请指出哪一种说法正确．（A）位移电流是由变化电场产生的．（B）位移电流是由线性变化磁场产生的．（C）位移电流的热效应服从焦耳—楞次定律．（D）位移电流的磁效应不服从安培环路定理．二．填空题：（共30分每小题3分）1．一平行板电容器，两板间充满各向同性均匀电介质，已知相对电容率为r，若极板上的自由电荷面密度为，则介质中电位移的大小D＝，电场强度的大小E＝．2．一空气平行板电容器，电容为C，两极板间距离为d．充电后，两极板间相互作用力为F．则两极板间的电势差为，极板上的电荷量大小为．3．在相对介电常数4r的各向同性均匀电介质中，与电能密度36J/cm102ew相应的电场强度的大小E=.（ε0＝8.85×10-12C2N-1m-2）4．平行板电容器，充电后与电源保持连接，然后使两极板间充满相对电容率为0的各向同性均匀电介质，这时两极板上的电量是原来的倍，电场强度是原来的倍；电场能量是原来的倍．5．真空中，半径为R1和R2的两个导体球，相距很远，则两球的电容之比C1:C2＝．当用细长导线将两球相连后，电容C＝，今给其带电，平衡后两球表面附近场强之比El／E2＝.6．电量为C1059的试探电荷放在电场中某点时，受到N10209向下的力，则该点的电场强度大小为，方向.7．当带电量为q的粒子在场强分布为E的静电场中从a点到b点作有限位移时，电场力对该粒子所作功的计算式为A＝．8．图示为某静电场的等势面图，在图中画出该电场的电力线．9．均匀磁场的磁感应强度B垂直于半径为r的圆面．今以该圆周为边线，作一半球面S，则通过S面的磁通量的大小为．10．面积为S的平面，放在场强为E的均匀电场中，已知E与平面间的夹角为)21(，则通过该平面的电场强度通量的数值e．三．计算题：（共40分每小题10分）1、两个点电荷，电量分别为+q和-3q，相距为d，试求：（l）在它们的连线上电场强度0E的点与电荷量为+q的点电荷相距多远？（2）若选无穷远处电势为零，两点电荷之间电势U＝0的点与电荷量为+q的点电荷相距多远？0V10V20V30V2、无限长直导线折成V形，顶角为，置于X—Y平面内，且一个角边与X轴重合，如图．当导线中通有电流I时，求Y轴上一点P（0，a）处的磁感应强度大小．3、电量Q均匀分布在半径为a、长为L（L＞＞a）的绝缘薄壁长圆筒表面上，圆筒以角速度绕中心轴线旋转．一半径为2a、电阻为R的单匝圆形线圈套在圆筒上（如图所示）．若圆筒转速按照)/1(00tt的规律（0和0t是已知常数）随时间线性地减小，求圆形线圈中感应电流的大小和流向．4、图中所示为水平面内的两条平行长直裸导线LM与L′M′，其间距离为l其左端与电动势为0的电源连接.匀强磁场B垂直于图面向里.一段直裸导线ab横放在平行导线间（并可保持在导线间无摩擦地滑动）把电路接通．由于磁场力的作用，ab将从静止开始向右运动起来．求（1）ab能达到的最大速度V．（2）ab达到最大速度时通过电源的电流I．dqq3I),0(aPyx大学物理（电磁学）试卷1答案一．选择题：（共30分，每小题3分）1．（A）2．（D）3．（C）4．（C）5．（C）6．（D）7．（C）8．（A）9．（B）10．（A）二．填空题：(共30分）l．2分)/(0r1分2．CFd/23分FdC22分3．3.36×1011V／m4．r1分11分r1分5．R1／R2l分)(4210RR2分R2／R12分6．4N/C2分向上1分7．balEqd3分8．9．Br23分10．)21cos(ES3分三．计算题：（共40分）l．解：设点电荷q所在处为坐标原点O，X轴沿两点电荷的连线．（l）设0E的点的坐标为x′，则0V10V20V30VE0)'(43'42020idxqixqE3分可得0'2'222ddxx解出dx)31(21'1和dx)13(21'22分其中'1x符合题意，'2x不符合题意，舍去．（2）设坐标x处U＝0，则)(43400xdqxqU0])(4[40xdxxdq3分得4/04dxxd2分2．解：如图所示，将V形导线的两根半无限长导线分别标为1和2。则导线1在P点的磁感应强度为aIB401方向垂直止面向里4分导线2在P点的磁感应强度为)sin1(cos402aIB方向垂直纸面向外。4分P点的总磁感应强度)cossin1(cos4012aIBBB方向垂直纸面向外。2分3．解：圆筒以旋转时，相当于表面单位长度上有环形电流2LQ，它和通电流螺线管的nI等效．按长螺线管产生磁场的公式，筒内均匀磁场的磁感应强度为：LQB20（方向沿筒的轴向）4分筒外磁场为零．所以穿过线圈的磁通量为：LaQBa22022分在单匝线圈中产生感生电动势为0020202)dd(2ddLtQatLQat2分感应电流i为00202RLtQaRi1分i的方向与转向一致．l分4．解：（1）导线ab运动起来时，切割磁感应线，产生动生电动势。设导线中电流为i，导体运动速度为v，则ab上的动生电动势为Blv由b指向a3分在由ab接通的电路中riBlv00在磁场力作用下，v不断增大，则i不断减小。2分当v增大到某一值V时，若00BlV，则i=0,ab所受磁场力为零，其速度不再增加，导线作匀速运动，这也就是ab能达到的最大速度)/(0BlV3分（2）这时电路中和电源中的电流都是I=02分