大学物理第9章-题库答案2(最新修改)

第九章电磁场填空题（简单）1、在竖直放置的一根无限长载流直导线右侧有一与其共面的任意形状的平面线圈，直导线中的电流由上向下，当线圈以垂直于导线的速度背离导线时，线圈中的感应电动势，当线圈平行导线向上运动时，线圈中的感应电动势。（填0，0，＝0）（设顺时针方向的感应电动势为正）(0,＝0)2、磁场的高斯定律表明磁场是，因为磁场发生变化而引起电磁感应，是不同于回路变化时产生的。相同之处是。（无源场，动生电动势，磁通量发生改变）3、只要有运动电荷，其周围就有产生；而法拉弟电磁感应定律表明，只要发生变化，就有产生。（磁场，磁通量，感应电动势）4、一磁铁自上向下运动，穿过一闭合导体回路，（如图7），当磁铁运动到a处和b处时，回路中感应电流的方向分别是和。（逆时针，顺时针）5、电磁感应就是由生的现象，其主要定律为，其中它的方向是由定律来决定，即。（磁，电，电磁感应定律，楞次，见p320）6、当穿过某回路中的磁通量发生变化时，电路中(填一定或不一定)产生感应电流；电路中(填一定或不一定)产生感应电动势。(不一定,一定)7、在电磁感应中，感应电动势的大小与闭合回路的磁通量成正比。（对时间的变化率）8、在竖直放置的一根无限长载流直导线右侧有一与其共面的任意形状的平面线圈，直导线中的电流由上向下，当线圈平行导线向下运动时，线圈中的感应电动势，当线圈以垂直于导线的速度靠近导线时，线圈中的感应电动势。（填0，0，＝0）（设顺时针方向的感应电动势为正）(＝0，0)9、将条形磁铁插入与冲击电流计串连的金属环中，有-5q=2.010c的电荷通过电流计，若连接电流计的电路总电阻25R,则穿过环的磁通量的变化Wb。（4510qR）10、电磁波是变化的和变化的在空间以一定的速度传播而形成的。(电场，磁场)11、如图所示，金属杆AOC以恒定速度在均匀磁场B中垂直于磁场方向运动，已知AOOCL，则杆中的动生电动势的大小为。(sinBL)判断题（简单）1、在电磁感应中，感应电动势的大小与闭合回路的磁通量的变化量成正比。（×）2、只要磁通量发生变化，就一定能产生感应电流。(×)11题图4题图6题图3、电磁波是变化的电场和变化的磁场在空间以一定的速度传播而形成的。（√）4、螺线管单位长度的匝数越多，自感系数L也越大；（√）；单项选择题1、（一般综合）(如图)长为L的铜棒，在磁感强度为B的均匀磁场中，以角速度在与磁场方向垂直的平面上绕棒的一端O作匀速转动，则棒两端感应电动势为（）（1）方向由P指向O，大小为221LB；（2）方向由O指向P，大小为2LB；（3）方向由O指向P，大小为221LB；（4）方向由P指向O，大小为2LB。2、（一般综合）(如图)圆铜盘水平放置在均匀磁场中，B的方向垂直盘面向上，当铜盘绕通过中心垂直于盘面的轴沿图示方向转动时（）（1）铜盘上有感应电流产生，沿着铜盘转动的相反方向流动；（2）铜盘上有感应电流产生，沿着铜盘转动的方向流动；（3）铜盘上有感应电流产生，铜盘中心处电势最高；（4）铜盘上有感应电流产生，铜盘边缘处电势最高。3、（简单）下列说法中正确的是（）（1）只要磁通变化,就会产生感应电动势（2）只要作切割磁力线运动,就有感应电流；（3）只要磁场变化,就有感应电流产生；（4）要产生感应电动势,就必须有闭合回路。4、（一般综合）若用条形磁铁竖直插入木质圆环，则环中（）A、产生感应电动势，也产生感应电流；B、产生感应电动势，不产生感应电流；C、不产生感应电动势，也不产生感应电流；D、不产生感应电动势，产生感应电流；5、（综合）磁场强度H沿任何闭合回路的线积分等于（）（1）该回路所包围的传导电流的代数和；（2）该回路所包围的分布电流；（3）该回路所包围的分子圆电流的代数和；（4）该回路所包围的分布电流的代数和；6、（一般综合）（图示）一无限大均匀磁场中有一铜环，在下面哪种情况下，运动的铜环中有感应电流产生（）（A）铜环水平向右移动；（B）铜环水平向左移动；1题图2题图10题图（C）铜环垂直纸面向里移动；（D）铜环绕纸面内的竖直轴旋转；7、（一般综合）在感生电场中电磁感应定律可写成LkdtddrE.，式中EK为感生电场的电场强度，此式表明[](A)闭合曲线L上EK，处处相等；(B)感生电场是非保守力场；(C)感生电场线是非闭合曲线；(D)在感生电场中可以像静电场那样引入电势的概念。8、（综合）关于自感和自感电动势，说法正确的是（）A．自感L与通过线圈的磁通量成正比，与线圈中的电流成反比；B．当线圈中有电流时才有自感，无电流时没有自感；C．线圈中的电流越大，自感电动势越大；D．线圈中的电流变化率越大，自感电动势越大。9、（一般综合）一块铜板放在磁感应强度正在增大的磁场中时，铜板中出现的涡流（感应电流）将（）（1）加速铜板中磁场的增加；（2）减缓铜板中磁场的增加；（3）对磁场不起作用；（4）使铜板中磁场反向10、（如图）在一通有电流的无限长直导线所在的平面内，有一半径为r，电阻为R的导线环，环中心距直导线为a，如图所示，且ar，当直导线的电流被切断后，沿着导线环流过的电量均为：（）（1）2011()2IrRaar；（2）02IrarLnRa；（3）202IraR；（4）202IarR；11、（综合）对位移电流，下列说法正确的是：[]（1）位移电流是由变化电场产生的；（2）位移电流的磁效应不服从安培环路定理；（3）位移电流的热效应服从焦耳-楞次定律；（4）位移电流是由变化磁场产生的；12、（一般综合）电磁波的电场强度E、磁场强度H和传播速度的关系是：[]（1）三者互相垂直，而E和H相位相差12；（2）三者互相垂直，而E和H和构成右手螺旋关系；（3）三者中E和H是同方向的，但都与垂直；（4）三者中E和H是任意方向的，但都必须与垂直；13、（一般综合）关于自感和自感电动势，说法正确的是[]（1）自感L与通过线圈的磁通量成正比，与线圈中的电流成反比；（2）当线圈中有电流时才有自感，无电流时没有自感；（3）线圈中的电流越大，自感电动势越大；（4）以上说法都不正确。14.（一般综合）感生电场中电磁感应定律可写成LkdtddrE.，式中EK为感生电场的电场强度，此式表明()。(A)闭合曲线L上EK，处处相等；(B)感生电场是非保守力场；(C)感生电场的电力线是非闭合曲线；(D)在感生电场中可以像静电场那样引入电势的概念。15、（一般综合）关于自感和自感电动势，说法正确的是[]A．自感L与通过线圈的磁通量成正比，与线圈中的电流成反比B．当线圈中有电流时才有自感，无电流时没有自感；C．线圈中的电流越大，自感电动势越大；D．以上说法都不正确。计算题1、（一般综合）有两根相距为d的无限长平行直导线，它们通以大小相等流向相反的电流，且电流均以dI/dt的变化率增长。若有一边长为d的正方形线圈与两导线处于同一平面内，(如图)求线圈中的感应电动势。解：建立如图(b)所示的坐标系，距O点x处，在矩形线圈中取一宽度(dx)很窄的面积元dsddx，在该面积元内可近似认为B的大小和方向不变。由长直导线在空间一点产生的磁感强度02IBx可得穿过该面积元的磁通为：0[]22()0mIμIddddxxxdBs=穿过线圈的磁通量为：220004ln22()23ddmmddIμIIddddxddxxxd再由法拉第电磁感应定律可得线圈中的感应电动势大小：04(ln)23midddIdtdt，方向：顺时针。计算题1图图（13）2、（综合）如图为无限长直导线中通有以dI/dt=10A/s增加的电流，求：（1）某时刻电流为I时，穿过边长为20cm的正方形的磁通为多少？（2）回路中的感应电动势多大？感应电流的方向如何？解：建立如图所示坐标系，距O点为x处的正方形线圈内取一长为0.2m、宽为dx的矩形面元，其面积为ds=0.2dx，通过此面元的磁通量为：000.222πmIIdBdsdsdxxx故通过整个正方形线圈的磁通量为0.3000.10.23210mmSμIμIΦdΦdxlnπxπ再由法拉第电磁感应定律，可得感应电动势大小为0010midΦμμdIεln3ln3dtπdtπ因为电流是在增加，由楞次定律可得其方向为逆时针方向。3、（一般综合8）如图所示，一根长直导线载有电流I1＝30A，矩形回路载有电流I2＝20A,试计算作用在回路上的合力。已知d＝1.0cm，b＝8.0cm，l=0.12m。解：如图所示，BC和DA两段导线所受安培力2F1和F的大小相等，方向相反，两力的矢量和为零。AB和CD两段导线，由于载流导线所在处磁感应强度不等，所受安培力34FF和大小不等，且方向相反，因此线框所受的力为这两个力的合力。01232IIaFd01242()IIaFdb故线框所受合力的大小为3012012341.281022()IIaIIaFFFNddb合力的方向向左，指向直导线。4、（综合）如图所示一载流导线，起电流为I，试求通过在其同一平面上的矩形计算题2图计算题3图计算题4图线圈的磁通量。解：由前面知识可知，长直载流导线在距离x处产生的磁感应强度为02IBx在右图的x处，取一宽为dx高为l的矩形面元dS＝ldx，通过该面积元dS的磁通量为02mIdBdSldxx故001ln()22bdmmbIlIlbdddxxd5、（简单8）一载流导线弯成如图所示形状，通有电流I，a、b端伸到无限远处，且彼此平行，相距为R，求圆心O点的磁感应强度。解：如图所示，3/4个载流圆环在O点产生的磁感应强度0342IBR方向垂直纸面向外半无限长载流导线a在O点产生的磁感应强度04IBR方向垂直纸面向里无限长载流导线b在O点产生的磁感应强度04IBR方向垂直纸面向里选垂直纸面向外的方向为正则圆心O点处的磁感应强度的大小为00000033424482IIIIIBRRRRR方向垂直纸面向外。6、（简单8）通有电流I的无限长直导线弯成如图2的形状，求圆心O点处的磁感应强度。解：因载流圆弧在圆心处产生的磁感强度为：000222224IIIllBRRRR，无限长载流直导线在距离a处的磁感应强度为02IBa，故由叠加原理可得：图中，将载流导线看作12圆电流和两段半无限长直电流，则：计算题5图计算题6图计算4图00000044424IIIIIBRRRRR0B的方向垂直纸面向外。7、（简单8）如图所示，几种载流导线在平面内分布，电流均为I，它们在点O的磁感强度各为多少?解：因载流圆弧在圆心处产生的磁感强度为：000222224IIIllBRRRR，无限长载流直导线在距离a处的磁感应强度为02IBa，故由叠加原理可得：(a)图中，将流导线看作14圆电流和两段半无限长载流直导线，则：000+0+0=88IIBBBBRR圆弧长直导线长直导线(b)图中，将载流导线看作圆电流和长直电流，则：00022IIBRR0B的方向垂直纸面向里。(C)图中，将载流导线看作12圆电流和两段半无限长直电流，则：00000044424IIIIIBRRRRR0B的方向垂直纸面向外。8、（综合）如图所示，用一根硬导线弯成一半径为r的半圆,使这根半圆形导线在磁感应强度为B的匀强磁场中以频率f旋转，整个电路的电阻为R，求感应电流的表达式和最大值。解：设在初始时刻，半圆形导线平面的法线与B之间的夹角0，则在任意时刻穿过回路的磁通量为：21coscos22mBSBrft根据法拉第电磁感应定律，有：22sin2midrfBftdt由欧姆定律可得回路中的电流为：22sin2irfBIftRR故感应电流的