大学物理课后习题问题详解(下)

实用文档《大学物理》练习题No.13感生电动势班级__________学号__________姓名__________成绩_________说明：字母为黑体者表示矢量一、选择题1.如图13.1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/dt随时间变化，圆柱体外一点P的感应电场Ei应[B](A)等于零.(B)不为零，方向向上或向下.(C)不为零，方向向左或向右.(D)不为零，方向向内或向外.(E)无法判定.2.一无限长直螺线管内放置两段与其轴垂直的直线导体，如图13.2所示为此两段导体所处的螺线管截面，其中ab段在直径上，cd段在一条弦上，当螺线管通电的瞬间（电流方向如图）则ab、cd两段导体中感生电动势的有无及导体两端电位高低情况为：[D]？(A)ab中有感生电动势，cd中无感生电动势，a端电位高.(B)ab中有感生电动势，cd中无感生电动势，b端电位高.(C)ab中无感生电动势，cd中有感生电动势，d端电位高.(D)ab中无感生电动势，cd中有感生电动势，c端电位高.3.圆电流外有一闭合回路，它们在同一平面内，ab是回路上的两点，如图13.3所示，当圆电流I变化时，闭合回路上的感应电动势及a、b两点的电位差分别为：[A](A)闭合回路上有感应电动势，但不能引入电势差的概念.(B)闭合回路上有感应电动势，Ua－Ub0.(C)闭合回路上有感应电动势，Ua－Ub0.(D)闭合回路上无感应电动势，无电位差.4.匝数为N的矩形线圈长为a宽为b,置于均匀磁场B中.线圈以角速度旋转,如图13.4所示,当t=0时线圈平面处于纸面,且AC边向外,DE边向里.设回路正向ACDEA.则任一时刻线圈内感应电动势为[B](A)abNBsint(B)abNBcost(C)abNBsint(D)abNBcost二.填空题1.单位长度匝数n=5000/m，截面S=2×103m2的螺绕环（可看作细螺绕环）套在一匝数为N=5，电阻R=2.0的线圈A内（如图13.5），如使螺绕环内的电流I按每秒减少20A的速率变化，则线圈A内产生的感应电动势为V31026.1伏，感应电流为A4103.5安，两秒内通过线圈A某一截面的感应电量为C31026.1库仑.××××××××××·PB图13.1abcdI图13.2·abI·图13.3CADEOOBab图13.4实用文档dBdtE感图8.10v0例8-1图例8-2图00102qABCIv例8-3图例8-3(解法一图）vICBAdlvxBd+lcos例8-3(解法二图）ABCIvdSdxxxy例8-4图xxdxCBdSDvyMN0I例8-5图xABCba例8-5图解rAIBCxdxdSv0LhAB例8-6图IIR1R2L例8-7图abcI=I0sinwt例8-8图例8-9图Iabxdxx1234例8-10图RrP例8-12图av(t)图8-1aar2r10图8-2a2aLL1L2图8-3NSrA图8-6x0y图8-7vqacqabLRB图8-8ybN匝线圈振动杆xB图8-9HIabccddab图8-10////60°BLd0cab图8-11图8-12BIcab图8-13图8-14B60°0MN图8-150BAL1L2图8-19图8-200PrEx图8-21yRtq0图8-26aabb//PQ图8-27图13-62.在圆柱形空间内，有一均匀磁场的变化方向如图13-6，磁场中两点间有直导线及弧形导线，则两导线中感应电动势较大的是弧形导线。三.计算题1.均匀磁场被限制在无限长圆柱形空间，如图13-7，磁场方向为沿轴线并垂直图面向里，磁场大小既随到轴线的距离r成正比而变化，又随时间t作正弦变化，即trBBsin0，B0、均为常数。若在磁场内放一半径为a的金属圆环，环心在圆柱状磁场轴线上，求金属环中的感生电动势解：金属环中的感生电动势ardrtrBSddtBddtd002cos所以，3cos203tBa2.在半径为R的圆柱形空间中存在着均匀磁场B，B的方向与轴线平行，有一长为l0的金属棒AB，置于该磁场中，如图13-8所示，当dB/dt以恒定值增长时，求金属棒上的感应电动势，并指出A、B点电位的高低.解：根据磁场B柱对称，当0ddtB时，可知iE为一系列同心圆，即iE与半径正交，故沿半径方向不会产生感生电动势，即0oBoA，这样在回路OAB中的电动势为ABOBABoAoABAB为AB部分内的电动势。由上面分析可知tBSOABABdd1ABABAB·······················IA图13.5·××××××××××ABOBaR图13-7图13-8实用文档1S为三角形OAB的面积，据题设，,4420201lRlStBlRltBSABdd44dd20201因为0ddtB，由楞次定律可判定B端电位高。《大学物理》练习题No.14自感互感班级____________学号__________姓名_______________成绩________一、选择题1.在一中空圆柱面上绕有两个完全相同的线圈aa′和bb′，当线圈aa′和bb′如图(1)绕制及联结时，ab间自感系数为L1；如图(2)彼此重叠绕制及联结时，ab间自感系数为L2，则：[A](A)L1=L2=0。(B)L1=L20。(C)L1=0，L20。(D)L10，L2=0。2.面积为S和2S的两圆线圈1、2如图放置，通有相同的电流I。线圈1的电流所产生的通过线圈2的磁通量用21Φ表示，线圈2的电流所产生的通过线圈1的磁通量用12Φ表示，则21Φ和12Φ的大小关系为：[C](A)12212ΦΦ。(B)122121ΦΦ。(C)1221ΦΦ。(D)1221ΦΦ。3.两个通有电流的平面圆线圈相距不远，如果要使其互感系数近似为零，则应调整线圈的取向使[C](A)两线圈平面都平行于两圆心的连线.(B)两线圈平面都垂直于两圆心的连线.(C)一个线圈平面平行于两圆心的连线，另一个线圈平面垂直于两圆心的连线.(D)两线圈中电流方向相反.4.对于线圈其自感系数的定义式为L=m/I.当线圈的几何形状,大小及周围磁介质分布不变,且无铁磁性物质时,若线圈中的电流变小,则线圈的自感系数L[C](A)变大,与电流成反比关系.(B)变小.)2(图)1(图a'ab'ba'ab'bS2ISI12实用文档(C)不变.(D)变大,但与电流不成反比关系.二、填空题1.细长螺线管的截面积为2cm2，线圈总匝数N=200，当通有4A电流时，测得螺线管内的磁感应强度B=2T，忽略漏磁和两端的不均匀性，则该螺线管的自感系数为：mH20.2.一圆形线圈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:RrNN22021.三、计算题1.两半径为a的长直导线平行放置,相距为d,组成同一回路,求其单位长度导线的自感系数L0.解：设二导线通有等值反向的电流I，在二导线间坐标x处取一面元xlSdd，则长为L的二导线间构成一回路，略去导线内磁通，故穿过该回路的磁通量应为aadIlxlxISBadalnd22d00由此可得，长为l的这一对导线的自感系数为aadlILln0单位长度导线的自感系数lLL0aadln02.如图所示，长直导线和矩形线圈共面，AB边与导线平行，a=1cm,b=8cm,l=30cm(1)若长直导线中的电流I在1s内均匀地从10A降为零，则线圈ABCD中的感应电动势的大小和方向如何？(2)长直导线和线圈的互感系数M=？(ln2=0.693)解：（1）通过矩形线圈的磁通链，dxxIlSdBba20得到，8ln20Il所以，线圈ABCD中的感应电动势的大小ABCDlabI实用文档Vdtd61025.1，方向为逆时针。(2)长直导线和线圈的互感系数701025.12ln23lIM《大学物理》练习题No.15磁场的能量麦克斯韦方程组班级____________学号__________姓名_______________成绩________说明：字母为黑体者表示矢量一、选择题1.对位移电流，有下述四种说法，请指出哪一种说法是正确的。[A](A)位移电流是由变化电场产生的;(B)位移电流是由变化磁场产生的;(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。2.设位移电流与传导电流激发的磁场分别为Bd和B0，则有[A](A)SS0d,0dd0SBSB．(B)SS0d,0dd0SBSB．(C)SS0d,0dd0SBSB．(D)SS0d,0dd0SBSB．3.在某空间,有静止电荷激发的电场E0,又有变化磁场激发的电场Ei,选一闭合回路l,则有[A](A)一定有0d,0di0lElEll．(B)一定有0d,0di0lElEll．(C)可能有,0d0llE一定有0dilEl．(D)一定有0d0llE，可能有0dilEl．4.用线圈的自感系数L来表示载流线圈磁场能量的公式Wm=LI2/2[D](A)只适用于无限长密绕螺线管.(B)只适用于单匝圆线圈.(C)只适用于一个匝数很多，且密绕的螺线环.(D)适用于自感系数L一定的任意线圈.二.填空题1.真空中两条相距2a的平行长直导线,通以方向相同,大小相等的电流I，O、P两点与两导线在同一平面内，与导线的距离如图所示，则··POaaaII实用文档O点的磁场能量密度wmo=0，P点的磁场能量密度wmP=22020365aI.2.反映电磁场基本性质和规律的麦克斯韦方程组积分形式为：　niiSqSD1d…………①　tΦlEmLddd………………②　0dSBS…………③tΦIlHeniiLddd1　　　…………④试判断下列结论是包含或等效于哪一个麦克斯韦方程式的，将你确定的方程是用代号填在相对应结论的空白处．(1)变化的磁场一定伴随有传导电流：②；(2)磁感应线是无头无尾的：③；(3)电荷总伴随有电场：①。3.在没有自由电荷与传导电流的变化电磁场中llHdSdtD；llEdSdtBS．《大学物理》练习题No.16光的干涉性分波面干涉班级________学号________姓名_________成绩_______一、选择题1.真空中波长为的单色光，在折射率为n的均匀透明媒质中，从A点沿某一路径传播到B点，路径的长度为l.A、B两点光振动位相差记为,则[C](A)当l=3/2,有=3.(B)当l=3/(2n),有=3n.(C)当l=3/(2n),有=3.(D)当l=3n/2,有=3n.2.在双缝干涉中,两缝间距离为d,双缝与屏幕之间的距离为D(Dd),波长为的平行单色光垂直照射到双缝上,屏幕上干涉条纹中相邻暗纹之间的距离是[D](A)2D/d.(B)d/D.(C)dD/.(D)D/d.3.在双缝干涉实验中，为使屏上的干涉条纹间距变大，可以采取的办法是[C](A)使屏靠近双缝.(B)把两个缝的宽度稍微调窄.(C)使两缝的间距变小.实用文档(D)改用波长较小的单色光源4.在双缝实验中,设缝是水平的,若双缝所在的平板稍微向上平移,其它条件不变,则屏上的干涉条纹[B](A)向下平移,且间距不变.(B)向上平移,且间距不变.(C)不移动,但间距改变.(D)向上平移,且间距改变.5.如图所示，用波长为的单色光照射双缝干涉实验装置，若将一折射率为n、劈角为