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《大学物理aⅰ》恒定磁场习题、答案及解法(.5.17)

来源:用户分享 时间:2025/8/24 13:27:14 本文由loading 分享 下载这篇文档手机版
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Qdx?dIQ?b?dx dB?0 参考答案:dI?2?2x2?b?a?bB??dB?L?a?0dI2xa?b??a?0Q??Q?a?b dx?0ln4?bx4?ba

????4.匀强磁场的磁感应强度B?5i?4j?3k(SI),则通过一半径为R、开口向z轴

负方向的半球壳表面的磁通量?= ?3?R2Wb 参考答案:?M??????2?B?S?5i?4j?3k???Rk??3?R2

????5.一电子以速率v在垂直于匀强磁场的平面内作半径为R的圆周运动,求此圆周所包围的磁通量大小??mv?RWb e???mv??Rmv?Rmvv2?m ?M?B?S??R2B??R2?参考答案: qvB?Rq???q?e R??6.如图8所示,在一圆形电流I所在的平面内,选取一个同心圆形

I??闭合回路L,则 ?B?dl?0 。环路上任意一点B 不等于零 。LLO(填\等于0”或“不等于0”)

??参考答案:因为回路L内没有电流通过,所以?B?dl?0。但是

L不等于环路L上任意一点B均等于零。

7、已知面积相等的载流圆线圈与载流正方形线圈的磁矩之比为2:1,正方形(边长为a)线圈在其中心处产生的磁感应强度大小为B0,那么圆线圈在磁感应

?强度为B0的均匀外磁场中所受最大磁力矩为2:1 。 参考答案:

M圆M方?m圆B0m方B0?m圆m方?2 18、 有一载有稳恒电流为I的任意形状的载流导线ab,按图9所示方式置于均匀外磁场B中,则该载流导线所受的安培力大小为 BILtan?,方向垂直于纸面向外 。

yaIBbxO?L???参考答案: dF?Idl?B

???b?? F??dF??Idl?B?IBL?tgk

La9、 一载有电流I的细导线分别均匀地密绕在半径为R和r的长直圆筒上,形成两个螺线管,两螺线管单位长度上的匝数相等.设R?2r,则两螺线管中的磁感应强度大小BR/Br= 1。 参考答案:B?n?0I 三.计算题。

1、 在无限长的载流直导线产生的磁场中,有一个与导线共面的正方形,其边长为a,直导线通过的电流为I,如图所示,求通过正方形线圈的磁通量。

解: 无限长的载流直导线产生的磁感应强度

B?aBRn?0I??1 Brn?0IId??I?通过正方形线圈的磁感应强度通量元 d??B?dS?0adr

2?r通过正方形线圈的磁感应强度通量

??a?d?I?Iaa?d0???B?dS??adr?0ln

d2?r2?dS?0I 2?r2、如图所示的载流体系(O点是半径为R1和R2的两个半圆弧

?的共同圆心),试计算O点的磁感应强度B。

??I解:半圆载流环对于圆心O点的磁感应强度B大小为B?0

4aI2IIOR23IIR1 B2??0I4R2 B3??0I4R141

??I?I?I 半无限长载流直导线的磁感应强度B大小为B?0, B1?0 B4?0

2?R22?R14?r?????BO?B1?B2?B3?B4 设垂直纸面向外为正方向。

BO???0I?0I?0I?0I???4?R24R24R14?R1?0I?11??0I?11???????????4??R2R1?4?R2R1???磁感应强度BO的方向垂直纸面向内。

3、如图所示,无限长的载流直导线载有恒定电流I1,直角三角形载流线框载有电流I2,并与载流导线在同一平面内,试计算各边所受的安培力,及整个线框受安培力的大小和方向。

解: B?

yI1I2O?dlx?0I1 2?r???0I1I2d?l?d?l?II012水平边: F1???dx??j??ln?j?

d2?x2?d???0I1I2lt?gi 竖直边: F2?2?(d?l)斜边:

???dF?Idl?B?i?I2dlcos?0?i0???j0??jI2dlsin?0?k0??k0?0I12?x?I2dxI2dx?tg?

?0I12?x

??II??0I1I2tg?dxi?012dxj2?x2?x??d?l?0I1I2???d?l?0I1I2??0I1I2d?l????tg?i?j?F3??dF??Idl?B??tg?dx??i???dxj?ln2?x2?x2?dLLdd

闭合线圈所收合力为:

i?1?????Fi?F1?F2?F33

?????0I1I2?d?l?ld?l???ln?j?tg?i?ln?tg?i?j??2??dd?ld???II??ld?l????012???lntg?i??2???d?ld???

4、平面线框由半径为R的

1圆弧和相互相互垂直的4二直线组成,并绕OC边以匀角速度?旋转,初始时刻如图13所示位置,通有电流为I,置入磁感应强度为B的匀强电场中,求: (1)

(2)线框的磁矩,及在任意时刻所受的磁力距。 (3)圆弧AC所受的最大安培力。

?????I?R2?sin?ti?cos?tk 解:线框的磁矩: m?IS?ISn?4CBOIA??在任意时刻所受的磁力距:

?i???I?R2M?m?B?B?sin?t41??jk?I?R20cos?t?Bcos?tj400

当磁场方向与半圆面垂直时受力最大:

?FAC

?i??2???dF??Idl?B???IRd?sin?LL0B??jIRd?cos?0??k2??0??IRBcos?d??k??IRBk00??

5、如图所示,内外半径为R1、R2,面电荷密度为?的均匀带圆环,绕轴以匀角速度?旋转,求轴线上的

?yR2OR1zPx

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