專(zhuān)大學(xué)物理下模擬題2及參考問(wèn)題詳解

實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文檔(高起專(zhuān))大學(xué)物理下模擬題2一、填空題1，載有一定電流的圓線圈在周?chē)臻g產(chǎn)生的磁場(chǎng)與圓線圈半徑R有關(guān)，當(dāng)圓線圈半徑增大時(shí)，TOC\o"1-5"\h\z圓線圈中心點(diǎn)(即圓心)的磁場(chǎng) 。圓線圈軸線上各點(diǎn)的磁場(chǎng) 。2，有一長(zhǎng)直金屬圓筒，沿長(zhǎng)度方向有穩(wěn)恒電流I流通，在橫截面上電流均勻分布。筒內(nèi)空腔各處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 ，筒外空間中離軸線f處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 。,如圖所示的空間區(qū)域內(nèi)，分布著方向垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)， 在紙面內(nèi)有一正方形邊框abed (磁場(chǎng)以邊框?yàn)榻?。而a、b、c三個(gè)角頂處開(kāi)有很小的缺口。今有一束具有不同速度的電子由a缺口沿ad方向射入磁場(chǎng)區(qū)域，若b、c兩缺口處分別有電子射出，則此兩處出射電子的速率之比v b/vc=c4，如圖，在一固定的無(wú)限長(zhǎng)載流直導(dǎo)線的旁邊放置一個(gè)可以自由移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)的圓形的剛性線圈，線圈中通有電流，若線圈與直導(dǎo)線在同一平面，見(jiàn)圖(a) ，則圓線圈將 __ ；若線圈平面與直導(dǎo)線垂直，見(jiàn)圖(b)，則圓線圈將 。勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則此導(dǎo)線中的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì) ,勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則此導(dǎo)線中的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì) ,TOC\o"1-5"\h\z5，一個(gè)繞有500匝導(dǎo)線的平均周長(zhǎng) 50cm的細(xì)環(huán)，載有0.3A電流時(shí)，鐵芯的相對(duì)磁導(dǎo)率為 600。.. _7 _1(%=4二X10T?m?A)鐵芯中的磁感應(yīng)強(qiáng)度E為鐵芯中的磁場(chǎng)強(qiáng)度H為 。6，一導(dǎo)線被彎成如圖所示形狀，acb為半徑為R的四分之三圓弧，直線段Oa在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中，B的方向垂直圖面向內(nèi)。導(dǎo)線以角速度 ?■在圖面內(nèi)繞O點(diǎn)的點(diǎn)是

實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文檔7，圖示為一充電后的平行板電容器，A板帶正電，E板帶負(fù)電。當(dāng)將開(kāi)關(guān) k合上時(shí)，AE板之間的電場(chǎng)方向?yàn)?,位移電流的方向?yàn)?(按圖上所標(biāo)X軸正方向來(lái)回答)、是非題,可得到B1，有人作如下推理：“如果一封閉曲面上的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B,可得到B二［dS二BS=0，又因?yàn)镾M0，故可以推知必有二［dS二BS=0，又因?yàn)镾M0，故可以推知必有B=0o ”這個(gè)推理正確嗎?如有錯(cuò)誤請(qǐng)說(shuō)明錯(cuò)在哪里2，一段導(dǎo)線AE長(zhǎng)L,通有電流I,有人求解AE的中垂線上離垂足O距離為 a處的P點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度如下：以O(shè)為圓心，a為半徑在垂直于L的平面上作圓(P在圓上) 。以該圓為積分回路，由安培環(huán)路定律，則可得P處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為BpAL2~a請(qǐng)指出以上解法的錯(cuò)誤，并給出正確答案。三、選擇題1，如圖所示，螺線管內(nèi)軸上放入一小磁針，當(dāng)電鍵K閉合時(shí)，小磁針的N極的指向(A)向外轉(zhuǎn)90°。保持圖示位置不動(dòng)。(E)不能確定。2，如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為的電流元，則它們所受安培力大小的關(guān)系為(A)FaFbFc(B)Fa::Fb:::Fc(C)FbFcFa(D)FaFc-Fb實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文檔3，用細(xì)導(dǎo)線均勻密繞成長(zhǎng)為I、半徑為玄(l>>a)、總匝數(shù)為N的螺線管，管內(nèi)充滿(mǎn)相對(duì)磁導(dǎo)率為 kr的均勻磁介質(zhì)。若線圈中載有穩(wěn)恒電流I,貝y管中任意一點(diǎn)的(A)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為(E)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B-%4NI。B-\NI/I。(C)(D)磁場(chǎng)強(qiáng)度大小為磁場(chǎng)強(qiáng)度大小為H-%NI/I。H=NI/I。[，半徑為a的圓線圈置于磁感強(qiáng)度為 B的均勻磁場(chǎng)中，線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直，線圈電阻為R;當(dāng)把線圈轉(zhuǎn)動(dòng)使其法向與 B的夾角:-=600時(shí)，線圈中已通過(guò)的電量與線圈面積及轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)間的關(guān)系是(A)與線圈面積成正比，與時(shí)間無(wú)關(guān)。(E)與線圈面積成正比，與時(shí)間成正比。(C)與線圈面積成反比，與時(shí)間成正比。B中，另一半位于磁場(chǎng)之外，如圖所示。B中，另一半位于磁場(chǎng)之外，如圖所示。,一個(gè)圓形線環(huán)，它的一半放在一分布在方形區(qū)域的勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁場(chǎng)B的方向垂直指向紙內(nèi)。欲使圓線環(huán)中產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流，應(yīng)使(A)線環(huán)向右平移。(C)(A)線環(huán)向右平移。(C)線環(huán)向左平移。(E)線環(huán)向上平移。(D)磁場(chǎng)強(qiáng)度減弱。 [XXXX,一閉合正方形線圈放在均勻磁場(chǎng)中， 繞通過(guò)其中心且與一邊平行的轉(zhuǎn)軸OO /轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)軸與磁場(chǎng)方向垂直，轉(zhuǎn)動(dòng)角速度為■,一閉合正方形線圈放在均勻磁場(chǎng)中， 繞通過(guò)其中心且與一邊平行的轉(zhuǎn)軸OO /轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)軸與磁場(chǎng)方向垂直，轉(zhuǎn)動(dòng)角速度為■,如圖所示。用下述哪一種辦法可以使線圈中感應(yīng)電流的幅值增加到原來(lái)的兩倍 (導(dǎo)線的電阻不能忽略)？(A)把線圈的匝數(shù)增加到原來(lái)的兩倍。(E)把線圈的面積增加到原來(lái)的兩倍，而形狀不變。(C)把線圈切割磁力線的兩條邊增長(zhǎng)到原來(lái)的兩倍。D)把線圈的角速度??增大到原來(lái)的兩倍。CLI7>?b『實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文檔，已知圓環(huán)式螺線管的自感系數(shù)為L(zhǎng)。若將該螺線管鋸成兩個(gè)半環(huán)式的螺線管，則兩個(gè)半環(huán)螺線管的自感系數(shù)］(A)都等于1L。11(B)有一個(gè)大于 L,另一個(gè)小于 L。222(C)都大于1l。1(D)都小于 L228，如圖，一導(dǎo)體棒ab在均勻磁場(chǎng)中沿金屬導(dǎo)軌向右作勻加速運(yùn)動(dòng)，磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)軌所在平面。若導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)，并設(shè)鐵芯磁導(dǎo)率為常數(shù)，則達(dá)到穩(wěn)定后在電容器的M極板上［ ］(A)帶有一定量的正電荷。(A)帶有一定量的正電荷。帶有一定量的負(fù)電荷。(C)帶有越來(lái)越多的正電荷。(C)帶有越來(lái)越多的正電荷。(D)帶有越來(lái)越多的負(fù)電荷。m=-LI22m=-LI22(A)(B)(C)(D)10,如圖，平板電容器(忽略邊緣效應(yīng))充電時(shí)，沿環(huán)路L1、L2磁場(chǎng)強(qiáng)度H的環(huán)流中，必有：［、：■■a,■鐵芯9，用線圈的自感系數(shù)L來(lái)表示載流線圈磁場(chǎng)能量的公式W只適用于無(wú)限長(zhǎng)密繞螺線管。只適用于單匝圓線圈。只適用于一個(gè)匝數(shù)很多，且密繞的螺線環(huán)。適用于自感系數(shù)L一定的任意線圈。(A)(B)也Hdf=丄Hdt(A)(C)(D)1H(C)1，在所示圖中，(1)一個(gè)電流元的磁場(chǎng)是否在空間的所有點(diǎn)上磁感應(yīng)強(qiáng)度均不為零？為什么？(2)l與a、b、c、d均在紙平面電流元Idl在l與a、b、c、d均在紙平面內(nèi))。Ld2，圖中曲線是一帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡，斜線部分是鋁板，粒子通過(guò)它要損失能量。磁場(chǎng)方向?qū)嵱脴?biāo)準(zhǔn)文檔如圖。問(wèn)粒子電荷是正號(hào)還是負(fù)號(hào)？說(shuō)明理由。3，一長(zhǎng)直螺線管，橫截面如圖，管半徑為R,通以電流I。管外有一靜止電子e,當(dāng)通過(guò)螺線管的電流I減小時(shí)，電子e是否運(yùn)動(dòng)？如果你認(rèn)為電子會(huì)運(yùn)動(dòng)， 請(qǐng)?jiān)趫D中畫(huà)出它開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的方向， 并作簡(jiǎn)要說(shuō)明。五、證明題1，用安培環(huán)路定理證明，圖中所表示的那種不帶邊緣效應(yīng)的均勻磁場(chǎng)不可能存在。2，將兩個(gè)半徑不同，電流大小相同的電流環(huán)置于不同強(qiáng)度的均勻磁場(chǎng)中。電流環(huán)可繞垂直于磁場(chǎng)的直徑轉(zhuǎn)動(dòng)。試證：若通過(guò)兩個(gè)環(huán)路面的最大磁通量（不包括電流環(huán)自身電流產(chǎn)生的磁通量）大小相同的話，兩個(gè)電流環(huán)受到的最大轉(zhuǎn)動(dòng)力矩也相同。:>i，今使3，一單匝線圈，用互相纏繞的兩根導(dǎo)線接到一電表:>i，今使磁通量發(fā)生變化，而最后達(dá)到新的穩(wěn)定值 撫2。試證明通過(guò)線圈導(dǎo)線之感應(yīng)電量Q與磁通量變化率無(wú)關(guān),而僅與：?:\、：?:2以及整個(gè)電路的總電阻R有關(guān)。1，證明：自感系數(shù)為L(zhǎng)的線圈通有電流I °時(shí)，線圈內(nèi)貯存的磁能為-LI02，試證明：平面電磁波的電場(chǎng)能量的密度與磁場(chǎng)能量的密度相等。六、計(jì)算題實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文檔1，若把氫原子的核外電子軌道看作是圓軌道。已知基態(tài)氫原子的電子軌道半徑f= 0.53X10-1°m，速度大小v=2.18X106m/s。求對(duì)應(yīng)的軌道磁矩大小。 （基本電荷e=1.6X10-19C）2，在兩根平行放置相距為2a的無(wú)限長(zhǎng)直導(dǎo)線之間，有一與其共面的矩形線圈，線圈邊長(zhǎng)分別為 I和2b,且I邊與長(zhǎng)直導(dǎo)線平行。兩根長(zhǎng)直導(dǎo)線中通有等值同向穩(wěn)恒電流I,線圈以恒定速度 V垂直直導(dǎo)線向右運(yùn)動(dòng)（如圖所示），求：線圈運(yùn)動(dòng)到兩導(dǎo)線的中心位置（即線圈的中心線與兩根導(dǎo)線距離均為a）時(shí)，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。3，一邊長(zhǎng)為a的正方形線圈，在0時(shí)正好從如圖所示的均勻磁場(chǎng)的區(qū)域上方由靜止開(kāi)始下落，設(shè)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，線圈的自感為L(zhǎng),質(zhì)量為m,電阻可忽略。求線圈上邊進(jìn)入磁場(chǎng)前，線圈的速度與時(shí)間的關(guān)系。 1,.b=0XX 乂衣 XXXXXXXxxb實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文檔（高起專(zhuān)）大學(xué)物理下模擬題2參考答案一、 填空題1實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文檔（高起專(zhuān)）大學(xué)物理下模擬題2參考答案一、 填空題1知識(shí)點(diǎn)：畢奧-薩伐定律，減小在x:::R/.、2區(qū)域減?。辉趚.R/...2區(qū)域增大（x為離圓心的距離）知識(shí)點(diǎn)：安培環(huán)路定律，0%1/（2巧3，知識(shí)點(diǎn)：洛淪茲力、帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，12知識(shí)點(diǎn)：安培力、載流線圈的磁矩及其在磁場(chǎng)中所受到的力矩,發(fā)生平移，靠向直導(dǎo)線受力矩，繞過(guò)導(dǎo)線的直徑轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)受力向直導(dǎo)線平移知識(shí)點(diǎn)：順磁質(zhì)和抗磁質(zhì)的磁化機(jī)制、鐵磁質(zhì)特性，0.226T300A/m知識(shí)點(diǎn)：動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)、感生電動(dòng)勢(shì)，5 2-BR2O點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)：渦旋電流、位移電流，x軸正方向或?方向x軸負(fù)方向或一：？方向二、 是非題知識(shí)點(diǎn)：磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁通量、磁場(chǎng)中的高斯定理，答：這個(gè)推理不正確.cosvdS=0不論E為何值，當(dāng)0=n/2時(shí)或 jiCOS閉S=0時(shí)均可使B:：COS閉S=0 ???￡不一定等于零。LLS知識(shí)點(diǎn)：安培環(huán)路定律，解；安培環(huán)路定律中的電流必須是閉合的，對(duì)有限長(zhǎng)的一段電路不成立。由畢一薩一拉定律可得P點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為51—L_2二a..l2a實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文檔三、 選擇題1知識(shí)點(diǎn)：磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁通量、磁場(chǎng)中的高斯定理，C知識(shí)點(diǎn)：安培力、載流線圈的磁矩及其在磁場(chǎng)中所受到的力矩，C知識(shí)點(diǎn)：順磁質(zhì)和抗磁質(zhì)的磁化機(jī)制、鐵磁質(zhì)特性，D知識(shí)點(diǎn)：電磁感應(yīng)及其它，A知識(shí)點(diǎn)：電磁感應(yīng)及其它，C知識(shí)點(diǎn)：電磁感應(yīng)及其它，D知識(shí)點(diǎn)：自感、互感，D知識(shí)點(diǎn)：自感、互感，B知識(shí)點(diǎn)：磁場(chǎng)的能量，D知識(shí)點(diǎn)：電磁場(chǎng)方程組、電場(chǎng)能量及其它，C四、 問(wèn)答題知識(shí)點(diǎn)：畢奧-薩伐定律，4j-答：(1)否，由dB=匕巴丄,Idf的磁場(chǎng)在它的延長(zhǎng)線上的各點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度均為零。4町3(2)aO,bO,cC>x,dO。2分知識(shí)點(diǎn)：洛淪茲力、帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，答：粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑R=mv/(qB)^v,由圖示知鋁板下部份軌跡半徑小，所以鋁板下方粒子速度小，可知粒子由上方射入，因而粒子帶正電。知識(shí)點(diǎn)：渦旋電流、位移電流，d? - -答：運(yùn)動(dòng)方向如圖所示?由 巴E?dl可知，dtL當(dāng)電流減小時(shí)，變化磁場(chǎng)激發(fā)的渦旋電場(chǎng)方向是順時(shí)針的，又考慮到電子帶負(fù)電，電子開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的方向如圖中v的方向。五、證明題1,知識(shí)點(diǎn)：安培環(huán)路定律，假設(shè)存在圖中那樣不帶邊緣效應(yīng)的均勻磁場(chǎng)， 并設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B。作矩形有向閉合環(huán)路如圖所示,其ab邊在磁場(chǎng)內(nèi)，其上各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,cd邊在磁場(chǎng)外，其上各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零。由于環(huán)實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文檔路所圍的面積沒(méi)有任何電流穿過(guò)，因而根據(jù)安培環(huán)路定理有：[Bdl"二Bab=0因ab工0。所以E=0,這不符合原來(lái)的假設(shè)。故這樣的磁場(chǎng)不可能存在。2,知識(shí)點(diǎn)：安培力、載流線圈的磁矩及其在磁場(chǎng)中所受到的力矩,證：電流環(huán)受到的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩為 M=ISBMmax=IBSUmax故若：：JMmax=IBSUmax故若：：J1ma^：：J2max,證得M1maxm2max3,知識(shí)點(diǎn)：電磁感應(yīng)及其它,證：由電磁感應(yīng)定律dt證：由電磁感應(yīng)定律dt芯1d①iRRdt故Q僅與門(mén)2，門(mén)1和R有關(guān)，而與磁通量變化率無(wú)關(guān)。知識(shí)點(diǎn)：磁場(chǎng)的能量，證：以電源在線圈中通電為例討論，在線圈中的電流由0增加到I的過(guò)程中，線圈中產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)的rlI大小為q=-L—電源反抗自感電動(dòng)勢(shì)作功的大小為dtt Io 12A Jdt LIdlLI2也| ^0 20由能量守恒定律知，電源反抗自感電動(dòng)勢(shì)作功所消耗的能量完全轉(zhuǎn)變?yōu)檩d流線圈的磁能，即12W^-LIo2知識(shí)點(diǎn)：電磁場(chǎng)方程組、電場(chǎng)能量及其它，證：電場(chǎng)能量密度We=^ED=丄-E22TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentD