普通物理学第五版第11章磁场答案题

这里是普通物理学第五版1、本答案是对普通物理学第五版第十一章的答案，本章共10节内容，习题有54题，希望大家对不准确的地方提出宝贵意见。2、答案以ppt的格式，没有ppt的童鞋请自己下一个，有智能手机的同学可以下一个软件在手机上看的哦，亲们，赶快行动吧。11-1在地球北半球的某区域,磁感应强度的大小为4×10-5T,方向与铅直线成600角求:(1)穿过面积为1m2的水平面的磁通量;(2)穿过面积为1m2的竖直平面的磁通量的最大值和最小值By600x目录结束160qBSm20===4×10-5T已知：Φ求：解：(1).=ΦBScos=BS600=4×10-5×1×0.5=2×10-5Wbcos=BS3003=4×10-5×1×23.46×10-5Wb=3.46×10-5WbΦ´=´.=ΦBS´(2)目录结束11-2设一均匀磁场沿x轴正方向,其磁感应强度值B=1Wb/m2。求：在下列情况下，穿过面积为2m2的平面的磁通量。（1）面积与y~z平面平行；（2）面积与x~z平面平行；（3）面积与y轴平行又与x轴成450角。目录结束1×2==2WbΦ求：已知：2BSm2==1Wb/m2cos=BS900解：(1)yz=Φ.BS=BS(2)xz=Φ.BScos=BS450(3)y=Φ.BS2=21×2×=1.41Wbxzyn450目录结束11-3一边长为l=0.15m的立方体如图放置，有一均匀磁场B=(6i+3j+1.5k)T通过立方体所在区域，计算（1）通过立方体上阴影面积的磁通量；（2）通过立方体六面的总通量。xyzBloll目录结束0.135Wb=已知：l=0.15mB=(6i+3j+1.5k)T=Φ.BS解：(1)B=(6i+3j+1.5k)20.15i=2li=S.()=(6i+3j+1.5k)20.15i(2)=Φ´0求：ΦxyzBloll目录结束11-4两根长直导线互相平行地放置在真空中，如图所示，其中通以同向的电流I1=I2=10A。试求：P点的磁感应强度。已知PI1=PI2=0.5m,PI1垂直于PI2。I1I2P目录结束解：1PB=2PB求：PB=mπ20a1I=+PB1PB2PB22=21PB10=×××2π4×10-7π20.50=5.66×10-6T==qarctg1PB2PB4500.5m===已知：1I2I10AP1I2IPaI1I2Paa2PB2PBPB目录结束11-5如图所示的被折成钝角的长导线中通有20A的电流。求：A点的磁感应强度。设d=2cm,a=1200APOdQaI目录结束=1.73×10-4T20AId==已知：=2cma1200求：AB解：=+OPBOQBAB=0OPBβ()=sinr2Imπ40βsin1OQB()=×π410-7×20×π410-2×2.0×0.86112APOdQaI目录结束11-6高为h的等边三角形的回路载有电流I，试求：该三角形的中心处的磁感应强度。O.III目录结束解：3hr=β()=sinr2Imπ40βsin11Bπ3+()=sinhImπ401B3πsin333=hImπ40=0B1B339=hImπ40已知：hI求：0BO.III目录结束11-7一正方形的线圈边长为l，载有电流I（1）求线圈轴线上离线圈中心为x处的磁感应强度；（2）如果l=8.0cm,I=5.0A,x=10cm,则B值是多少？xlIP.目录结束xlIPab.qB1cβ2qqqaB1l已知：I,l,x求：BP解：ax2=+4l2bx2+c2=x2+=2l22lc=2.=2lb=2lx2+2l2βsin2=βsin2目录结束ax2=+4l2=2lx2+2l2βsin2=βsin2由上面得到：β()=sina2Imπ40βsin11Bx2+4l2=Imπ4012lx2+2l2×2×x2+4l2=Imπ40lx2+2l2.目录结束qqaB1l1Bx2+4l2=Imπ40lx2+2l2.=sin4B1Bq=4x2+4l2Imπ40lx2+2l2.×x2+4l22l24x2+4l2Imπ0l2()x2+4l2=sinq2la==x2+4l22l目录结束=4.8×10-6T=4×4π×10-7×5×(8×10-2)2π(0.04+0.0064)(0.04+0.128)1/2=sin4B1Bq24x2+4l2Imπ0l2()x2+4l2=目录结束11-8如图所示，一无限长直导线，其中部被弯成半圆环形状，环的半径r=10cm，当导线中通有电流4A时，求：（1）环心O处的磁感应强度；（2）垂直于环面的轴线上距O点为40cm处P点的磁感应强度。Pro目录结束4BIam00==4π×10-7×4.04×0.10=1.26×10-5TIIaO解：(1)目录结束4πμrdlI3dB=×roqIkjsincosdl=+dldlqIIad=qqkjsincos+aqdqIIxri+qkjsincos=aaq(2)先计算半圆形部分电流在P点的磁场IzxrydlxqqcosaqqqsinaaIPO目录结束4πμrdlI3dB=×roIdlad=qqkjsincos+aqdqIIxri+qkjsincos=aaqμ=4πrI3oadqqkjsincosaqdqixqsincosaaq0qsincosaaqxdqdqxkj+adqqsincosaqdq2222()iμ=4πrI3o=dBxdBydBzkji++目录结束adqqsincosaqdq2222()=μ4πrI3odBxadqqsincosqdq222μ4πrI3oBx=π2π2π2π2+2qsincos+21qqπ2π2a2μ4πrI3o=2qsincos21qqπ2π2a2μ4πrI3o2a2μ4πrI3o=π2π+a2μ4rI3o=a2+x232a2μ4Io==-1.79×10-7T目录结束sinaqxdq=μ4πrI3odByxaμ4πrI3oBy=π2π2sinqdq0=cosaqxdq=μ4πrI3odBzxaμ4πrI3oBz=π2π2cosqdq=xaμ4πrI3o×2μxaπIoa2+x2322==-4.5×10-7T目录结束a=sinβ1x2+a21900==sinβ2sin再计算两半无限长直线电流的磁场B´.βzx1yPxaI´´x=By=0Bz´β()=sinx2Imπ40βsin1B=B2×´=xImπ20ax2+a21()15.2×10-7T=目录结束PB=xBi´zBzB++k=1.79×10-7i4.5×10-715.2×10-7+k=1.79×10-7i19.7×10-7k1.79×10-7Tz´B´´x=By=0BxB4.5×10-7TzB15.2×10-7T===yB=0由前面得到:BP=19.8×10-7T=5.70a=xB´zBzB+atctg目录结束11-9两根长直导线沿半径方向引到铁环上A、B两点，并与很远的电源相连，如图所示。求：环中心的磁感应强度。ABIIO目录结束解：BI10dlmπ40r2=1l1==I1I2R2R1l2l10=B=B1B2BI20dlmπ40r2=2l2ABIOIl21l21Il=I21l21目录结束11-10一段导线先弯成图(a)所示的形状，然后将同样长的导线再弯成图(b)所示的形状。当导线中通以电流I后，求：P1和P2两点磁感应强度之比B1/B2。P1P12llllII(a)(b)目录结束=2Ilmπ02=IRm404=πRl×B1=B22Ilmπ02IRm40解：β()=sinl2Imπ40βsin11B4×π=sinlIm0450B2=900sinR2Idlmπ40=R2Idlmπ40Rπ0P1P12llllII(a)(b)4=πRl82=2π目录11-11一密绕的圆形线圈，直径是0.4m，线圈中通有电流2.5A时，在线圈中心处的B=1.26×10-4T。问线圈有多少匝？目录结束解：2BNRIm0=2BNRIm0==16=2×0.2×1.26×10-44π×10-7×2.5匝目录结束11-12A和B为两个正交放置的圆形线圈，其圆心相重合。A线圈半径RA=0.2m,NA=10匝，通有电流IA=10A。B线圈半径为RB=0.1m,NB=20匝。通有电流IB=5A。求两线圈公共中心处的磁感应强度。IAIB目录结束解：2m0=NARABAIA=10×10×4π×10-72×0.2=31.4×10-5T2m0=NBRABBIB=20×5×4π×10-72×0.1=6.28×10-5T=+BBA2BB2=7.0×10-4T==qarctgBaBB26.60目录结束11-13电流均匀地流过宽度为b的无限长平面导体薄板，电流为I，沿板长方向流动。求：IPbb.（1）在薄板平面内，距板的一边为b的P点处的磁感应强度；目录结束解：(1)Ibd=Ixdπ2xm0Bd=Idπ2bm0=Ixxd2Bπ2bm0=Ixxdbb=π2bm0Iln2IPbb.xxd目录结束（2）通过板的中线并与板面垂直的直线上一点Q处的磁感应强度，Q点到板面的距离为x。Qxb2b2I.目录结束xyIqrxyoIdBdqIbd=Iydπ2rm0Bd=Idbxsec=Iydπ2m0q(2)解：qxsec=bIydπ2m0By=B=Bydcosq=qxsecbIydπ2m02由对称性Bx=0目录结束ByB==Bydcosq=qxsecbIydπ2m02y=xtgq=ydqsec2xdq=bIπ2m0dqarctgxb2arctgxb2=bIπm0arctgxb2B=qxsecbIydπ2m02目录结束11-14在半径R=1cm的“无限长”的半圆柱形金属薄片中，有电流I=5A自下而上通过。如图所示。试求：圆柱轴线上一点P的磁感应强度。IP目录结束πqId=IdBxcosBd==Bq2π2πIdmπ20=BdRm=Iπ20R2qd=Imπ20R2qdcosq2π2π=Imπ02R解：y=B0由对称性xy...........qddlBdqPqR目录结束11-15半径为R的木球上绕有细导线，所绕线圈很紧密，相邻的线圈彼此平行地靠着，以单层盖住半个球面，共有N匝。如图所示。设导线中通有电流I。求：在球心O处的磁感应强度。2R目录结束2Iy2()+m0Bd=x232y2Nd解：πqNdNd=2=yRcosqRsinq=x=πqNdIy2()+m0x232y2+=πqNdI()m032RcosqRcosRsinqq222222=πqNdIm0cosqR22π=BπqNdIm0cosqR20=NIm0R4xyxyqdqoR目录结束11-16一个塑料圆盘，半径为R，电荷q均匀分布在表面，圆盘绕通过圆心垂直盘面的轴转动，角速度为ω。求：圆盘中心处的磁感应强度。ωRq目录结束πσ2rqd=rdm0Bd=2rIdnId=qdBπσrdnm0=0R=πσnm0R=πσrdnm0πσ2r=rdnπ2=σRq解：ωn=π2=πm0R2ωqRdrrω目录结束11-17两平行直长导线相距d=40cm,每根导线载有电流I1=I2=20A电流流向如图所示。求:(1)两导线所在平面内与该两导线等距的一点A处的磁感应强度；(2)通过图中斜线所示面积的磁通量.(r1=r3=10cm,l=25cm)I2lr3r2r1I1A.目录结束解(1)：AB=+1AB2ABπ2Id1()m0AB=22πId1m0=2=2×4π×10-7×20π×40×10-2=4.0×10-5T目录结束解(2)：Φ.BdSS=π2Ixrxld11()=++m0π2Ix2m0dr2r11=πI1m0llndr1r=2.2×10-6Wb4π×10-7×20×25×10-230×10-210×10-2=πlnI2lr3r2r1I1xdxxd目录结束11-18一根很长的铜导线，载有电流10A,在导线内部通过中心线作一平面S如图所示。试计算通过导线1m长的S平面内的磁感应通量。IS目录结束Φ0Bld=Rx=π2RIx2m0l0dRx=π4Im0l=4π×10-7×