第八章-恒定電流的磁場(chǎng)(二)作業(yè)答案2023-嚴(yán)非男-新

第八章恒定電流的磁場(chǎng)（二）選擇題[C]1.（基礎(chǔ)訓(xùn)練2）三條無(wú)限長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)等距地并排安放，導(dǎo)線(xiàn)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分別載有1A，2A，3A同方向的電流．由于磁相互作用的結(jié)果，導(dǎo)線(xiàn)Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ單位長(zhǎng)度上分別受力F1、F2和F3，如圖所示．則F1與F2的比值是：(A)7/16．(B)5/8．(C)7/8．(D)5/4．提示：設(shè)導(dǎo)線(xiàn)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的電流強(qiáng)度分別為，產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度分別為，相鄰導(dǎo)線(xiàn)相距為a，則式中故.[D]2.(基礎(chǔ)訓(xùn)練6)兩個(gè)同心圓線(xiàn)圈，大圓半徑為R，通有電流I1；小圓半徑為r，通有電流I2，方向如圖．若r<<R(大線(xiàn)圈在小線(xiàn)圈處產(chǎn)生的磁場(chǎng)近似為均勻磁場(chǎng))，當(dāng)它們處在同一平面內(nèi)時(shí)小線(xiàn)圈所受磁力矩的大小為(A)．(B)．(C)．(D)0．提示：大圓電流在圓心處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為；小圓電流的磁矩為所以，小圓電流受到的磁力矩為[B]3.（自測(cè)提高4）一個(gè)動(dòng)量為p的電子，沿圖示方向入射并能穿過(guò)一個(gè)寬度為D、磁感強(qiáng)度為(方向垂直紙面向外)的均勻磁場(chǎng)區(qū)域，則該電子出射方向和入射方向間的夾角為(A)．(B)．(C)．(D)．提示：[B]4.（自測(cè)提高5）如圖，在一固定的載流大平板附近有一載流小線(xiàn)框能自由轉(zhuǎn)動(dòng)或平動(dòng)．線(xiàn)框平面與大平板垂直．大平板的電流與線(xiàn)框中電流方向如圖所示，則通電線(xiàn)框的運(yùn)動(dòng)情況對(duì)著從大平板看是：(A)靠近大平板．(B)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)．(C)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)．(D)離開(kāi)大平板向外運(yùn)動(dòng)．提示：圖11-33填空題圖11-331．（基礎(chǔ)訓(xùn)練14）如圖11-33，在粗糙斜面上放有一長(zhǎng)為l的木制圓柱，已知圓柱質(zhì)量為m，其上繞有N匝導(dǎo)線(xiàn)，圓柱體的軸線(xiàn)位于導(dǎo)線(xiàn)回路平面內(nèi)，整個(gè)裝置處于磁感強(qiáng)度大小為B、方向豎直向上的均勻磁場(chǎng)中．如果繞組的平面與斜面平行，則當(dāng)通過(guò)回路的電流I=_______時(shí)，圓柱體可以穩(wěn)定在斜面上不滾動(dòng)．提示：圓柱體所受合力為零，所以有，式中的θ為斜面的傾角。以圓柱體的軸線(xiàn)為轉(zhuǎn)軸，則圓柱體所受的合力矩為零。而合力矩=摩擦力矩和磁力矩的矢量和，即，式中的磁矩為，聯(lián)立三個(gè)式子求解，即得答案。2．（基礎(chǔ)訓(xùn)練15）電子質(zhì)量m，電荷e，以速度v飛入磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，與的夾角為，電子作螺旋運(yùn)動(dòng)，螺旋線(xiàn)的螺距h=___，半徑R=_____．提示：3.（基礎(chǔ)訓(xùn)練16）有半導(dǎo)體通以電流I，放在均勻磁場(chǎng)B中，其上下表面積累電荷如圖所示．試判斷它們各是什么類(lèi)型的半導(dǎo)體？提示：4.（基礎(chǔ)訓(xùn)練19）如圖，一個(gè)均勻磁場(chǎng)只存在于垂直于圖面的P平面右側(cè)，的方向垂直于圖面向里．一質(zhì)量為m、電荷為q的粒子以速度射入磁場(chǎng)．在圖面內(nèi)與界面P成某一角度．那么粒子在從磁場(chǎng)中射出前是做半徑為_(kāi)_____的圓周運(yùn)動(dòng)．如果q>0時(shí)，粒子在磁場(chǎng)中的路徑與邊界圍成的平面區(qū)域的面積為S，那么q<0時(shí)，其路徑與邊界圍成的平面區(qū)域的面積是_______．提示：（1），所以；（2）參見(jiàn)下圖。圖11-37圖11-375.（基礎(chǔ)訓(xùn)練20）如圖，一根載流導(dǎo)線(xiàn)被彎成半徑為R的1/4圓弧，放在磁感強(qiáng)度為B的均勻磁場(chǎng)中，則載流導(dǎo)線(xiàn)ab所受磁場(chǎng)的作用力的大小為_(kāi)_____，方向___沿y軸正向____。提示：如圖，電流從a流向b.6.（自測(cè)提高10）如圖所示，一半徑為R，通有電流為I的圓形回路，位于Oxy平面內(nèi)，圓心為O．一帶正電荷為q的粒子，以速度沿z軸向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)帶正電荷的粒子恰好通過(guò)O點(diǎn)時(shí)，作用于圓形回路上的力為_(kāi)__0____，作用在帶電粒子上的力為_(kāi)___0___．提示：為圓電流在O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。7.（自測(cè)提高12）磁場(chǎng)中某點(diǎn)處的磁感強(qiáng)度為，一電子以速度(SI)通過(guò)該點(diǎn)，則作用于該電子上的磁場(chǎng)力為_(kāi)___．(基本電荷e=1.6×1019C)提示：qI圖11-538.（自測(cè)提高14）如圖11-53，半徑為R的空心載流無(wú)限長(zhǎng)螺線(xiàn)管，單位長(zhǎng)度有n匝線(xiàn)圈，導(dǎo)線(xiàn)中電流為I。今在螺線(xiàn)管中部以與軸成角的方向發(fā)射一個(gè)質(zhì)量為m，電量為q的粒子，則該粒子初速度必須小于或等于____,才能保證不與螺線(xiàn)管壁相撞。qI圖11-53提示：設(shè)粒子運(yùn)動(dòng)的半徑為R’，則要求，其中，所以.計(jì)算題1．（基礎(chǔ)訓(xùn)練24）一通有電流I1(方向如圖)的長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)，旁邊有一個(gè)與它共面通有電流I2(方向如圖)每邊長(zhǎng)為a的正方形線(xiàn)圈，線(xiàn)圈的一對(duì)邊和長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)平行，線(xiàn)圈的中心與長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)間的距離為(如圖)，在維持它們的電流不變和保證共面的條件下，將它們的距離從變?yōu)?，求磁?chǎng)對(duì)正方形線(xiàn)圈所做的功．解：其中式中為長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)I1產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度。所以磁場(chǎng)對(duì)正方形線(xiàn)圈作正功。2.（自測(cè)提高18）如圖所示線(xiàn)框，銅線(xiàn)橫截面積S=2.0mm2，其中OA和DO＇兩段保持水平不動(dòng)，ABCD段是邊長(zhǎng)為a的正方形的三邊，它可繞OO＇軸無(wú)摩擦轉(zhuǎn)動(dòng)．整個(gè)導(dǎo)線(xiàn)放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，的方向豎直向上．已知銅的密度=8.9×103kg/m3，當(dāng)銅線(xiàn)中的電流I=10A時(shí)，導(dǎo)線(xiàn)處于平衡狀態(tài)，AB段和CD段與豎直方向的夾角=15°．求磁感強(qiáng)度的大小．解：線(xiàn)圈的電流如圖所示，才能保持平衡。此時(shí)，對(duì)轉(zhuǎn)軸OO’的合力矩為零。即三條邊的重力矩和BC邊的安培力的力矩的矢量和為零。重力矩：，其中m為一條邊的質(zhì)量：BC邊的安培力的力矩：，其中安培力平衡時(shí)，合力矩為零，即得3.(自測(cè)提高20)在一回旋加速器中的氘核，當(dāng)它剛從盒中射出時(shí)，其運(yùn)動(dòng)半徑是R=32.0cm，加在D盒上的交變電壓的頻率是=10MHz。試求：(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大??；(2)氘核射出時(shí)的能量和速率(已知氘核質(zhì)量m=3.35×10-27kg)解：（1）（2）因?yàn)関<<c,所以【附加題】（自測(cè)提高21）