物理工練習(xí)題及答案

1、練習(xí)題2一、單項(xiàng)選擇題（共25題）1.點(diǎn)電荷 Q 被曲面 S 所包圍 ， 從無(wú)窮遠(yuǎn)處引入另一點(diǎn)電荷 q 至曲面外一點(diǎn)，如圖所示，則引入前后： A. 曲面 S 的電場(chǎng)強(qiáng)度通量不變，曲面上各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)不變B. 曲面 S 的電場(chǎng)強(qiáng)度通量變化，曲面上各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)不變 C. 曲面 S 的電場(chǎng)強(qiáng)度通量變化，曲面上各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)變化 D. 曲面 S 的電場(chǎng)強(qiáng)度通量不變，曲面上各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)變化。 【知識(shí)點(diǎn)】第5章【答案】D【解析】根據(jù)高斯定理，曲面S的電場(chǎng)強(qiáng)度通量只與曲面包圍空間內(nèi)的電荷總量有關(guān)；電量為q的點(diǎn)電荷移近后，曲面上各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)將是電量為Q和q的點(diǎn)電荷兩者產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)的矢量和。2. 半徑為R的“無(wú)限長(zhǎng)”均勻帶電圓柱面的靜電

2、場(chǎng)中各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小E與距軸線(xiàn)的距離r的關(guān)系曲線(xiàn)為： 【知識(shí)點(diǎn)】第5章【答案】B【解析】根據(jù)高斯定理，“無(wú)限長(zhǎng)”均勻帶電圓柱面內(nèi)部的電場(chǎng)強(qiáng)度為零，外部的電場(chǎng)強(qiáng)度分布與長(zhǎng)直均勻帶電線(xiàn)的電場(chǎng)分布一樣。3. 如圖所示，一帶負(fù)電荷的金屬球，外面同心地罩一不帶電的金屬球殼，則在球殼中一點(diǎn)P處的場(chǎng)強(qiáng)大小與電勢(shì)（設(shè)無(wú)窮遠(yuǎn)處為電勢(shì)零點(diǎn)）分別為： A. E = 0，U > 0 B. E = 0，U < 0 C. E = 0，U = 0 D. E > 0，U < 0 【知識(shí)點(diǎn)】第5章【答案】B【解析】靜電平衡時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)部電場(chǎng)為零，導(dǎo)體為等勢(shì)體，可以用金屬球殼外表面上的電勢(shì)來(lái)計(jì)算P點(diǎn)處的

3、電勢(shì)。根據(jù)電勢(shì)的計(jì)算方法，不難得到金屬球殼外表面上的電勢(shì)為負(fù)（等效為外球面上帶等量負(fù)電荷時(shí)的電勢(shì)）。4.兩個(gè)半徑相同的金屬球，一為空心，一為實(shí)心，兩者的電容值相比較 A相同 B.空心球電容小C. 實(shí)心球電容小 D.大小關(guān)系無(wú)法確定【知識(shí)點(diǎn)】第5章【答案】A【解析】根據(jù)孤立導(dǎo)體電容的定義，兩個(gè)半徑相同的金屬球，不管是空心還是實(shí)心，兩者的電容值是相等的。5.一平板電容器充電后保持與電源相接，若改變兩極板間的距離，則下述物理量中哪個(gè)保持不變。 A電容器的電容量 B.兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度C電容器儲(chǔ)存的能量 D.兩極板間的電勢(shì)差【知識(shí)點(diǎn)】第5章【答案】D【解析】一平板電容器充電后保持與電源相接，保持不變的

4、是兩極板間的電勢(shì)差。6.在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有兩個(gè)平面線(xiàn)圈，其面積A1=2A2，通有電流I1=2I2，則它們所受的最大磁力矩之比M1/M2等于 A1 B.2 C.4 D.1/4 【知識(shí)點(diǎn)】第6章【答案】C【解析】根據(jù)線(xiàn)圈磁力矩的定義，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中平面線(xiàn)圈所受的最大磁力矩正比于線(xiàn)圈的磁矩，而磁矩正比于線(xiàn)圈的面積和通過(guò)的電流。7. 下圖中實(shí)線(xiàn)為某電場(chǎng)中的電場(chǎng)線(xiàn)，虛線(xiàn)表示等勢(shì)（位）面，由圖可看出： A. EAEBEC，UAUBUC B. EAEBEC，UAUBUC C. EAEBEC，UAUBUC D. EAEBEC，UAUBUC 【知識(shí)點(diǎn)】第5章【答案】D【解析】電場(chǎng)線(xiàn)的疏密程度表示電場(chǎng)強(qiáng)度的大小，密集

5、的地方電場(chǎng)越強(qiáng)，反之亦反；電場(chǎng)線(xiàn)的方向是電勢(shì)降落的方向。8. 面積為S的空氣平行板電容器，極板上分別帶電量±q，若不考慮邊緣效應(yīng)，則兩極板間的相互作用力為 A. B. C. D. 【知識(shí)點(diǎn)】第5章【答案】B【解析】?jī)蓸O板間的相互作用力可以看成是一個(gè)極板上的電荷在另一個(gè)極板產(chǎn)生的電場(chǎng)中所受的力。一個(gè)無(wú)限大均勻帶電平面產(chǎn)生的電場(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng)（任意一側(cè)），場(chǎng)強(qiáng)大小為，因此另一個(gè)極板上的電荷受到的電場(chǎng)力為。9.在已知靜電場(chǎng)分布的條件下，任意兩點(diǎn)P1和P2之間的電勢(shì)差決定于 A. P1和P2兩點(diǎn)的位置 B. P1和P2兩點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向 C. 試驗(yàn)電荷所帶電荷的正負(fù) D. 試驗(yàn)電荷的電

6、荷大小 【知識(shí)點(diǎn)】第5章【答案】A【解析】與電場(chǎng)強(qiáng)度一樣，電勢(shì)也是描述電場(chǎng)性質(zhì)的物理量。因此在已知靜電場(chǎng)分布的條件下，任意兩點(diǎn)P1和P2之間的電勢(shì)差決定于P1和P2兩點(diǎn)的位置。10. 真空中四條互相平行的無(wú)限長(zhǎng)載流直導(dǎo)線(xiàn)，其電流強(qiáng)度均為I，四導(dǎo)線(xiàn)的相互位置及各導(dǎo)線(xiàn)內(nèi)電流方向如圖所示。則圖中央O點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為 A.B.C.D.0【知識(shí)點(diǎn)】第6章【答案】D【解析】中央O點(diǎn)到每條無(wú)限長(zhǎng)載流直導(dǎo)線(xiàn)的距離都相等，因此每條無(wú)限長(zhǎng)載流直導(dǎo)線(xiàn)在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小都相等，不難看出，它們的方向兩兩相反。因此它們?cè)贠點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)相互抵消。11. 無(wú)限長(zhǎng)載流導(dǎo)線(xiàn)通有電流I，在其產(chǎn)生的磁場(chǎng)中作一個(gè)以載流

7、導(dǎo)線(xiàn)為軸線(xiàn)的同軸圓柱形閉合高斯面，則通過(guò)此閉合面的磁感應(yīng)強(qiáng)度通量： A.等于0B.不一定等于0C.為D. 為【知識(shí)點(diǎn)】第6章【答案】A【解析】根據(jù)磁場(chǎng)的高斯定理，通過(guò)任意閉合面的磁感應(yīng)強(qiáng)度通量都為零。12. 一帶電粒子垂直射入磁場(chǎng)后，運(yùn)動(dòng)軌跡是半徑R的圓周，若要使軌道半徑變?yōu)椋瑒t磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)變?yōu)椋?A. B. C. D. 【知識(shí)點(diǎn)】第6章【答案】B【解析】粒子運(yùn)動(dòng)軌道半徑，若要使軌道半徑變?yōu)?，則磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)變?yōu)椤?3. 將帶電粒子垂直射入均勻磁場(chǎng)，以下錯(cuò)誤的說(shuō)法是： A. 電荷所受洛侖茲力不做功B. 洛侖茲力只改變帶電粒子的速度方向，不改變其速度大小C. 洛侖茲力做功與磁場(chǎng)強(qiáng)弱成正比D. 帶電

8、粒子一定做勻速率圓周運(yùn)動(dòng)【知識(shí)點(diǎn)】第6章【答案】C【解析】洛侖茲力與粒子運(yùn)動(dòng)速度方向始終垂直，因此它不對(duì)粒子做功。14.在真空中有半徑為R的一根半圓形導(dǎo)線(xiàn)，流過(guò)的電流為I，則圓心處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 A B C D0【知識(shí)點(diǎn)】第6章【答案】C【解析】流過(guò)的電流為I、半徑為R的圓形導(dǎo)線(xiàn)，在圓心處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為，根據(jù)磁場(chǎng)的疊加原理。半圓形導(dǎo)線(xiàn)在圓心處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為。15.一導(dǎo)體圓線(xiàn)圈在均勻磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，能使其中產(chǎn)生感應(yīng)電流的一種情況是 A線(xiàn)圈繞自身直徑軸轉(zhuǎn)動(dòng)，軸與磁場(chǎng)方向平行B線(xiàn)圈繞自身直徑軸轉(zhuǎn)動(dòng)，軸與磁場(chǎng)方向垂直C線(xiàn)圈平面垂直于磁場(chǎng)并沿垂直磁場(chǎng)方向平移D線(xiàn)圈平面平行于磁場(chǎng)并沿垂直磁場(chǎng)方向平移【

9、知識(shí)點(diǎn)】第7章【答案】 B【解析】只有當(dāng)線(xiàn)圈繞自身直徑軸轉(zhuǎn)動(dòng)，軸與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，線(xiàn)圈中才會(huì)產(chǎn)生變化的磁通量，才會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。16.尺寸相同的鐵環(huán)和銅環(huán)所包圍的面積中，通以相同變化率的磁通量，環(huán)中A感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不同 B.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相同，感應(yīng)電流相同C感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不同，感應(yīng)電流相同D感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相同，感應(yīng)電流不同【知識(shí)點(diǎn)】第7章【答案】D【解析】感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)只取決于磁通量的變化率，感應(yīng)電流還與電阻有關(guān)。17. 如圖所示，長(zhǎng)度為l的直導(dǎo)線(xiàn)ab在均勻磁場(chǎng)中以速度移動(dòng)，直導(dǎo)線(xiàn)ab中的電動(dòng)勢(shì)為 A. Blv B. Blv sina C. Blv cosa D. 0【知識(shí)點(diǎn)】第7章【答案】C【解析】只有切割磁力

10、線(xiàn)的運(yùn)動(dòng)才會(huì)產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)。把 ab 分解為與磁場(chǎng)垂直的部分即可。18. 圓銅盤(pán)水平放置在均勻磁場(chǎng)中，的方向垂直盤(pán)面向上當(dāng)銅盤(pán)繞通過(guò)中心垂直于盤(pán)面的軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)， A. 銅盤(pán)上有感應(yīng)電流產(chǎn)生，沿著銅盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的相反方向流動(dòng) B. 銅盤(pán)上有感應(yīng)電流產(chǎn)生，沿著銅盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的方向流動(dòng) C. 銅盤(pán)上產(chǎn)生渦流 D. 銅盤(pán)上有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生，銅盤(pán)邊緣處電勢(shì)最高【知識(shí)點(diǎn)】第7章【答案】D銅盤(pán)繞通過(guò)中心垂直于盤(pán)面的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，與一根直導(dǎo)線(xiàn)繞通過(guò)其一端并與導(dǎo)線(xiàn)垂直的軸轉(zhuǎn)動(dòng)等效，因此銅盤(pán)上有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生，銅盤(pán)邊緣處電勢(shì)最高。由于圓銅盤(pán)在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，盤(pán)面上的磁通量并不發(fā)生變化，所以盤(pán)面上不會(huì)產(chǎn)生沿轉(zhuǎn)動(dòng)方向的電流，自然也不會(huì)產(chǎn)生渦

11、流。19. 兩個(gè)相距不太遠(yuǎn)的平面圓線(xiàn)圈，怎樣可使其互感系數(shù)近似為零？設(shè)其中一線(xiàn)圈的軸線(xiàn)恰通過(guò)另一線(xiàn)圈的圓心 A. 兩線(xiàn)圈的軸線(xiàn)互相平行放置 B. 兩線(xiàn)圈并聯(lián)C. 兩線(xiàn)圈的軸線(xiàn)互相垂直放置 D. 兩線(xiàn)圈串聯(lián)【知識(shí)點(diǎn)】第7章【答案】C 當(dāng)兩線(xiàn)圈的軸線(xiàn)互相垂直放置時(shí)，一個(gè)載流線(xiàn)圈在另一個(gè)線(xiàn)圈中產(chǎn)生的磁通量近似為零。根據(jù)互感系數(shù)的定義，此時(shí)兩線(xiàn)圈的互感系數(shù)為零。20.對(duì)于位移電流，有下述四種說(shuō)法，請(qǐng)指出哪一種說(shuō)法正確。 A位移電流是由變化電場(chǎng)產(chǎn)生的B位移電流是由線(xiàn)性變化磁場(chǎng)產(chǎn)生的C位移電流的熱效應(yīng)服從焦耳-楞次定律D位移電流的磁效應(yīng)不服從安培環(huán)路定理【知識(shí)點(diǎn)】第7章【答案】A位移電流是由變化電場(chǎng)產(chǎn)生的

12、。21. 一均勻帶電球面，電荷面密度為，球面內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度處處為零，球面上面元d S 帶有d S 的電荷，該電荷在球面內(nèi)各點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度 ( )A. 處處為零B. 不一定為零C. 處處不為零D. 無(wú)法判斷【知識(shí)點(diǎn)】第5章解析：球面上面元d S 上的電荷在球面內(nèi)各點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度就是一個(gè)點(diǎn)電荷在空間產(chǎn)生的電場(chǎng)，因此它處處不為零。答案：C22. 半徑為R 的均勻帶電球面，若其電荷面密度為，則在距離球面R 處的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為 ( )A. B. C. D. 【知識(shí)點(diǎn)】第5章解析：半徑為R 的均勻帶電球面，若其電荷面密度為，則其帶電量為，根據(jù)高斯定理，它在距離球面R 處的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為。答案：C23. 兩

13、根平行的金屬線(xiàn)載有沿同一方向流動(dòng)的電流，這兩根導(dǎo)線(xiàn)將 ( )A. 互相吸引 B. 互相排斥 C. 先排斥后吸引 D.先吸引后排斥【知識(shí)點(diǎn)】第6章解析：兩根平行的金屬線(xiàn)載有沿同一方向流動(dòng)的電流之間的相互作用是一個(gè)電流的磁場(chǎng)對(duì)另一個(gè)電流的作用，即另一個(gè)電流受到安培力。根據(jù)安培力公式，不難判斷出這兩個(gè)電流將互相吸引。答案：A24. 取一閉合積分回路L，使三根載流導(dǎo)線(xiàn)穿過(guò)它所圍成的面。現(xiàn)改變?nèi)鶎?dǎo)線(xiàn)之間的相互間隔，但不越出積分回路，則 ( )A. 回路L 內(nèi)的I 不變，L 上各點(diǎn)的不變B. 回路L 內(nèi)的I 不變，L 上各點(diǎn)的改變C. 回路L 內(nèi)的I 改變，L 上各點(diǎn)的不變D. 回路L 內(nèi)的I 改變，L

14、 上各點(diǎn)的改變【知識(shí)點(diǎn)】第6章解析：根據(jù)安培環(huán)路定理： 在真空中的磁場(chǎng)內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的環(huán)流等于真空磁導(dǎo)率乘以穿過(guò)以該閉合曲線(xiàn)為邊界所張任意曲面的各電流的代數(shù)和，即。現(xiàn)改變?nèi)鶎?dǎo)線(xiàn)之間的相互間隔，但不越出積分回路，則回路L 內(nèi)的I 不變。根據(jù)磁場(chǎng)的疊加原理，L 上各點(diǎn)的是由三根導(dǎo)線(xiàn)電流的磁場(chǎng)的矢量和，因此L 上各點(diǎn)的改變。答案：B25. 兩根無(wú)限長(zhǎng)平行直導(dǎo)線(xiàn)載有大小相等方向相反的電流I，并各以dI /dt 的變化率增長(zhǎng)，一矩形線(xiàn)圈位于導(dǎo)線(xiàn)平面內(nèi)，如圖所示，則 ( ) A. 線(xiàn)圈中無(wú)感應(yīng)電流 B. 線(xiàn)圈中感應(yīng)電流為順時(shí)針?lè)较?C. 線(xiàn)圈中感應(yīng)電流為逆時(shí)針?lè)较?D. 線(xiàn)圈中感應(yīng)電流方向不確定【知識(shí)

15、點(diǎn)】第7章解析：當(dāng)兩根無(wú)限長(zhǎng)平行直導(dǎo)線(xiàn)載有大小相等方向相反的電流I以dI /dt 的變化率增長(zhǎng)時(shí)，在矩形線(xiàn)圈位于導(dǎo)線(xiàn)平面內(nèi)的磁通量發(fā)生變化，并且是穿出紙面的磁通量增加。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律可知，線(xiàn)圈中感應(yīng)電流為順時(shí)針?lè)较颉４鸢福築一、填空題（共6題）1. 如圖所示，一段長(zhǎng)度為l的直導(dǎo)線(xiàn)MN，水平放置在載電流為I的豎直長(zhǎng)導(dǎo)線(xiàn)旁與豎直導(dǎo)線(xiàn)共面,并從靜止圖示位置自由下落，則t秒末導(dǎo)線(xiàn)兩端的電勢(shì)差UM-UN=_。【知識(shí)點(diǎn)】第7章【答案】2. 電荷為-5X10-9C。的試驗(yàn)電荷放在電場(chǎng)中某點(diǎn)時(shí)，受到20X10-9N的向下的力，則該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為_(kāi)?！局R(shí)點(diǎn)】第5章【答案】4N/C3. 有

16、一根質(zhì)量為m，長(zhǎng)為L(zhǎng)的直導(dǎo)線(xiàn)，放在磁感強(qiáng)度為 的均勻磁場(chǎng)中的方向在水平面內(nèi)，導(dǎo)線(xiàn)中電流方向如圖所示，當(dāng)線(xiàn)所受磁力與重力平衡時(shí)，導(dǎo)線(xiàn)中電流I=_【知識(shí)點(diǎn)】第6章【答案】mg/(LB)4.半徑為R的無(wú)限長(zhǎng)柱形導(dǎo)體上均勻流有電流I，該導(dǎo)體材料的磁導(dǎo)率為，則在導(dǎo)體內(nèi)與軸線(xiàn)相距r處的磁場(chǎng)能量密度為 ?！局R(shí)點(diǎn)】第6章【答案】5. a、b、c三根無(wú)限長(zhǎng)直載流導(dǎo)線(xiàn)在真空中平行共面放置，兩相鄰導(dǎo)線(xiàn)間的距離均為l，電流強(qiáng)度分別為I、I和2I，電流方向如圖所示，則導(dǎo)線(xiàn)a所受安培力的合力為_(kāi)。【知識(shí)點(diǎn)】第6章【答案】06. 如圖所示，一段長(zhǎng)為L(zhǎng)通有穩(wěn)恒電流I的直導(dǎo)線(xiàn)位于勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中，導(dǎo)線(xiàn)與磁場(chǎng)方向的夾角為，則該段載

17、流導(dǎo)線(xiàn)所受到的安培力的大小為_(kāi)。【知識(shí)點(diǎn)】第6章【答案】IBLsin二、計(jì)算題（共4題）1. 假想從無(wú)限遠(yuǎn)處陸續(xù)移來(lái)微量電荷使一半徑為R的導(dǎo)體球帶電 (1)當(dāng)球上已帶有電荷q時(shí)，再將一個(gè)電荷元dq從無(wú)限遠(yuǎn)處移到球上的過(guò)程中，外力作多少功?(2)使球上電荷從零開(kāi)始增加到Q的過(guò)程中，外力共作多少功?【知識(shí)點(diǎn)】第5章【答案及解析】解： 令無(wú)限遠(yuǎn)處電勢(shì)為零，則帶電荷為的導(dǎo)電體球，其電勢(shì)為 將從無(wú)限遠(yuǎn)處搬到球上過(guò)程中，外力作的功等于該電荷元在球上所具有的電勢(shì)能 帶電球體的電荷從零增加到的過(guò)程中，外力作功為 2. 半徑為R的圓面上均勻帶電，電荷的面密度為e。 （1）求軸線(xiàn)上離圓心的坐標(biāo)為x處的場(chǎng)強(qiáng)； （2

18、）當(dāng)x<<R時(shí)，結(jié)果如何？【知識(shí)點(diǎn)】第5章【答案及解析】解：（1）將均勻帶電的圓面分割成無(wú)限多個(gè)寬度為dr的圓環(huán)帶如圖所示，環(huán)帶的面積為 所帶的電荷為，在軸線(xiàn)上離圓心的坐標(biāo)為x處的場(chǎng)強(qiáng)為 方向沿x方向。整個(gè)帶電圓盤(pán)在p點(diǎn)產(chǎn)生的總場(chǎng)強(qiáng)： （2）當(dāng)x<<R時(shí)，則有：，這相當(dāng)于“無(wú)限大”均勻帶電平面的場(chǎng)強(qiáng)?？梢?jiàn)物理上的“無(wú)限大”是相對(duì)的。3. 均勻帶電剛性細(xì)桿AB，線(xiàn)電荷密度為，繞垂直于直線(xiàn)的軸O以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)(O點(diǎn)在細(xì)桿AB 延長(zhǎng)線(xiàn)上). 求(1) O 點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度；(2) 系統(tǒng)的磁矩.（桿長(zhǎng)為b,O點(diǎn)距桿的近端的距離為a）【知識(shí)點(diǎn)】第6章【答案及解析】解：(1)                      (2)               4. 同軸電纜由半徑為的空心導(dǎo)