工科大學物理練習8

工科大學物理練習

之

八

一、填空題：1.有一磁矩Pm為4×10-10A·m2的平面試驗線圈,把它放入待測磁場中的Q點處,試驗線圈足夠小,以致可以認為它所占據(jù)的空間內(nèi)場是均勻的,當此線圈的磁矩方向與Y軸平行時,所受力矩為零;當此線圈的磁矩方向與Z軸平行時,所受力矩大小M=8×10-11N·m,方向沿X軸負方向,則Q點處的磁感應(yīng)強度B的大小為

0.2T

,方向為

。2.如圖，在均勻磁場B中，置有半圓形線圈(半徑為R)，通電流為I，線圈平面平行于磁場，則線圈所受磁力矩大小為

，方向為

水平向右

，線圈繞OO’軸轉(zhuǎn)過

的角度時，磁力矩恰為零。3.若在磁感應(yīng)強度B=0.01T的勻強場中有一半徑為20cm的圓線圈，回路中通有I=0.5A的電流，開始時線圈磁矩與磁力線同向平行，現(xiàn)讓線圈繞某個直徑旋轉(zhuǎn)180°使其磁矩與磁力線反向平行，設(shè)線圈轉(zhuǎn)動過程中電流I保持不變，則外力的功A=

1.26×10-3J

。4.如圖一半徑為R，通電電流為I的1/4圓弧形載流導線ab，置于均勻外磁場B中，則載流導線所受的安培力大小為

IBR

。方向垂直紙面向里5.磁場中某點處的磁感應(yīng)強度為，一電子以速度通過該點，則作用于該電子上的磁場力

。6.如圖，一導體板放在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，B的方向垂于導體板的左、右側(cè)面，導體板的截面形狀為矩形，面積為S，且通有電流I，在圖示情況下導體板的上側(cè)面將積累

負

電荷；若載流子濃度為n，則每個載流子受的洛侖茲力大小

。7.兩半導體放在均勻磁場B中，且通以電流I，其上下表面積累的電荷情況如圖，試判斷它們各是何種類型的半導體：(1)

N型(電子);(2)

P型(空穴)

.(1)(2)8.磁介質(zhì)的相對磁導率為r，則順磁質(zhì)r

>1

；抗磁質(zhì)r

<1

；鐵磁質(zhì)r

>>1

。9.如圖虛線表示B=0H的關(guān)系曲線，那么圖中a、b、c分別代表哪一類磁介質(zhì)的B~H關(guān)系曲線？

a代表

鐵磁質(zhì)

的B~H關(guān)系曲線；

b代表

順磁質(zhì)

的B~H關(guān)系曲線；c代表

抗磁質(zhì)

的B~H關(guān)系曲線；8.鐵磁質(zhì)的主要特性歸結(jié)為：(1)=(H)；(2)有剩磁、磁滯現(xiàn)象；(3)存在居里溫度。三、計算題：1.一通有電流I的半圓形閉合回路，放在磁感應(yīng)強度為的均勻磁場中，回路平面垂直于磁場方向，如圖所示。求作用在半圓弧上的磁力及直徑ab段的磁力。解:建立圖示坐標，取電流元，則此電流元所受安培力為：方向沿徑向向O

根據(jù)對稱性，所受安培力沿-y方向，有：同理，直徑ab上的安培力為：2.一半徑為R的無限長半圓柱面導體，載有與軸線上的長直導線載有等值反向的電流I，如圖。試求軸線上長直導線單位長度所受磁力解:作俯視圖，建立圖示坐標柱面電流在柱面上的電流密度：在柱面上取寬為dl且平行軸線的無限長微元，此微元的電流為：此電流元在軸線處的磁場為：方向如圖此電流元施加在軸線上長為h的一段載流導線的磁力為：方向如圖根據(jù)對稱性，全部柱面電流的磁場在軸線上長為h段產(chǎn)生的合力有：因而單位長度軸線上所受磁力為：3.一半徑為R的薄圓盤，放在磁感應(yīng)強度為的均勻磁場中，的方向與盤面平行，如圖。圓盤表面的電荷面密度為，若圓盤以角速度繞其軸轉(zhuǎn)動，試求作用在圓盤上的磁力矩解:取半徑為r寬為dr的環(huán)帶，帶電量為s轉(zhuǎn)動后形成的電流為：此圓環(huán)的磁矩：此圓環(huán)所受磁力矩：方向如圖所以圓盤轉(zhuǎn)動時作用在其上的磁力矩為：方向4.如圖所示，為一均勻密繞的環(huán)型螺線管，匝數(shù)為N，通電電流為I，其橫截面積為矩形，芯子材料的磁導率為，圓環(huán)的內(nèi)外半徑分別為R1和R2，求：(1)芯子中的B值和芯子截面磁通量；(2)在r<R1和r>R2處的B值解:(1)以o為心，做半徑R1<r<R2的環(huán)路，則：⊙⊙⊕⊕⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊕⊕⊕⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙