大學(xué)物理2習(xí)題答案省公開(kāi)課金獎(jiǎng)全國(guó)賽課一等獎(jiǎng)微課獲獎(jiǎng)?wù)n件

習(xí)題討論課磁場(chǎng)部分濟(jì)南大學(xué)泉城學(xué)院1/23第11章恒定電流磁場(chǎng)11.1選擇題（1）有兩條長(zhǎng)直導(dǎo)線各載有5A電流，分別沿x、y軸正向流動(dòng)。在(40,20,0)cm處是[]。解yzP(40,20,0)cmoI1I2x沿x、y軸正向流動(dòng)電流分別用I1和I2表示。視兩長(zhǎng)直導(dǎo)線為無(wú)限長(zhǎng)。則I1和I2在P點(diǎn)產(chǎn)生磁感應(yīng)強(qiáng)度分別為濟(jì)南大學(xué)泉城學(xué)院2/23（2）半徑為a1圓形載流線圈與邊長(zhǎng)為a2方形載流線圈，通有相同電流，若兩線圈中心O1和O2磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相同，則半徑與邊長(zhǎng)之比a1:a2為[].a1O1a2O2a2/2圓形載流線圈在其圓心O1處磁感應(yīng)強(qiáng)度為方形載流線圈每個(gè)邊電流在中心O2點(diǎn)處產(chǎn)生磁感應(yīng)強(qiáng)度，等大同向，所以解D濟(jì)南大學(xué)泉城學(xué)院3/23（3）無(wú)限長(zhǎng)空心圓柱導(dǎo)體內(nèi)、外半徑分別為a和b，電流在導(dǎo)體截面上均勻分布，則在空間各處B大小與場(chǎng)點(diǎn)到圓柱中心軸線距離r關(guān)系，定性地分析為[

].解

載流體為無(wú)限長(zhǎng)空心圓柱導(dǎo)體，安培環(huán)路定理沿以空心圓柱導(dǎo)體軸線為中心，以r為半徑圓作為積分路徑，得

B∴答案為B.濟(jì)南大學(xué)泉城學(xué)院4/23(5)如圖所表示,一細(xì)螺繞環(huán)，它由表面絕緣導(dǎo)線在鐵環(huán)上密繞而成，每厘米繞10匝，當(dāng)導(dǎo)線中電流I為2.0A時(shí)，測(cè)得鐵環(huán)內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為1.0T。則可求得鐵環(huán)相對(duì)磁導(dǎo)率為[]解以螺繞環(huán)環(huán)心為圓心，以環(huán)平均半徑r為半徑圓周為積分路徑，依據(jù)磁介質(zhì)中安培環(huán)路定理得B濟(jì)南大學(xué)泉城學(xué)院5/23解

依據(jù)磁場(chǎng)作用于載流線圈磁力矩公式其中(6)載流I方形線框，處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中，如圖所表示，線框受到磁力矩是[].正法線方向垂直向外，磁場(chǎng)方向水平向右，那么磁力矩M

方向豎直向上。A濟(jì)南大學(xué)泉城學(xué)院6/2311.2填空題(1)在同一平面內(nèi)有兩條相互垂直導(dǎo)線L1和L2，L1為無(wú)限長(zhǎng)直導(dǎo)線，L2是長(zhǎng)為2a直導(dǎo)線，二者相對(duì)位置如圖。若L1和L2同時(shí)通以電流I，那么作用在L2上力對(duì)于O點(diǎn)磁力矩為

。解建立坐標(biāo)系如圖。OIL2aa2aIL1

在距直導(dǎo)線L1為x

遠(yuǎn)處取電流元Idl，方向該力對(duì)O點(diǎn)磁力矩為xxr其在L1產(chǎn)生磁場(chǎng)中受到力為安培力為

濟(jì)南大學(xué)泉城學(xué)院7/23(2)矩形截面螺繞環(huán)尺寸見(jiàn)圖，則在截面中點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度為

；經(jīng)過(guò)截面S磁通量為

。

解沿以環(huán)心為圓心，以r為半徑圓周為積分路徑，應(yīng)用安培環(huán)路定理drdS=hdrhS經(jīng)過(guò)截面S磁通量為11.2填空題濟(jì)南大學(xué)泉城學(xué)院8/23(5)如圖，一個(gè)載流線圈繞組中通有電流I=3A，分別寫(xiě)出解依據(jù)磁介質(zhì)中環(huán)路定理有所以有濟(jì)南大學(xué)泉城學(xué)院9/23(6)圖中所表示是一塊半導(dǎo)體樣品，其體積是a×b×c。沿x方向通有電流I，在z方向有均勻磁場(chǎng)B。試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)是：a=0.10cm，b=0.35cm，c=1.0cm，I=1.0mA，B=0.3T，兩側(cè)電壓UAA’=6.65mV。該半導(dǎo)體樣品載流子濃度是

，是正電荷導(dǎo)電(p)型還是負(fù)電荷導(dǎo)電(n)型

。解

已知磁場(chǎng)方向沿z軸正向、電流方向沿x軸正向。若載流子為負(fù)電荷，那么負(fù)電荷沿x

軸負(fù)向(與電流方向相反)運(yùn)動(dòng)，受到洛侖茲力方向也沿y

軸負(fù)向，A側(cè)積聚負(fù)電荷，即UAA’<0.濟(jì)南大學(xué)泉城學(xué)院10/23若載流子為正電荷(空穴)，那么正電荷沿x軸正向運(yùn)動(dòng)，受到洛侖茲力方向沿y軸負(fù)向，A側(cè)積聚正電荷，即UAA’>0。所認(rèn)為p型半導(dǎo)體.已知依據(jù)霍爾電勢(shì)差公式能夠得到載流子濃度為濟(jì)南大學(xué)泉城學(xué)院11/23解

能夠把無(wú)限長(zhǎng)直導(dǎo)線分為三部分，兩側(cè)半無(wú)限長(zhǎng)直導(dǎo)線和中間圓弧。它們?cè)贠點(diǎn)產(chǎn)生磁感應(yīng)強(qiáng)度均為垂直向里。(1)半無(wú)限長(zhǎng)直導(dǎo)線在O點(diǎn)B直大小。由左側(cè)半無(wú)限長(zhǎng)直導(dǎo)線右側(cè)半無(wú)限長(zhǎng)直導(dǎo)線11.4將一無(wú)限長(zhǎng)直導(dǎo)線彎成圖示形狀，其上載有電流I，計(jì)算圓心O點(diǎn)處B大小。濟(jì)南大學(xué)泉城學(xué)院12/23(2)圓弧載流導(dǎo)線在O點(diǎn)B弧(3)O點(diǎn)處B大小為濟(jì)南大學(xué)泉城學(xué)院13/2311.9電纜由導(dǎo)體圓柱和一同軸導(dǎo)體圓筒組成，使用時(shí)電流I從導(dǎo)體流出，從另一導(dǎo)體流回，電流均勻分布在橫截面上，如圖所表示。設(shè)圓柱體半徑為r1，圓筒內(nèi)、外半徑分別為r2、r3，若場(chǎng)點(diǎn)到軸線距離為r，求r從0到無(wú)窮大范圍內(nèi)各處磁感應(yīng)強(qiáng)度大小。解沿以導(dǎo)線軸線為心，半徑r圓周為積分路徑，依據(jù)安培環(huán)路定理(1)當(dāng)時(shí)，濟(jì)南大學(xué)泉城學(xué)院14/23(2)當(dāng)時(shí)(3)當(dāng)時(shí)(4)當(dāng)時(shí)，積分路徑內(nèi)電流為零，即濟(jì)南大學(xué)泉城學(xué)院15/23解(1)已知載流線圈所受到力矩為半徑為R=0.10m半圓形閉合線圈，載有電流I=10A,置于均勻外磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向與線圈平面平行，B大小是。求(1)線圈所受力矩；(2)在力矩作用下，線圈轉(zhuǎn)過(guò)90°時(shí)，力矩做功是多少？(2)力矩做功為11.17濟(jì)南大學(xué)泉城學(xué)院16/23解(1)

依據(jù)磁介質(zhì)內(nèi)安培環(huán)路定理以細(xì)環(huán)環(huán)心為中心,r為半徑

(在細(xì)環(huán)內(nèi))圓周為積分路徑得11.24將磁導(dǎo)率為鐵磁質(zhì)做成一個(gè)細(xì)圓環(huán)，環(huán)上密繞線圈，單位長(zhǎng)度匝數(shù)，形成有鐵芯螺繞環(huán)。當(dāng)線圈中電流I=4A時(shí)，試計(jì)算(1)環(huán)內(nèi)B、H大?。凰詽?jì)南大學(xué)泉城學(xué)院17/23解:

(1)沿以螺繞環(huán)心為中心，以r(在螺繞環(huán)細(xì)環(huán)內(nèi))為半徑圓周為積分路徑，應(yīng)用磁介質(zhì)中安培環(huán)路定理有得到管內(nèi)H和B那么有(2)

若管內(nèi)充滿磁介質(zhì)，則管內(nèi)B為11.25螺繞環(huán)平均周長(zhǎng)，環(huán)上線圈匝,線圈中電流。試求：(1)管內(nèi)B和H大小；(2)若管內(nèi)充滿相對(duì)磁導(dǎo)率磁介質(zhì)，管內(nèi)B大小。濟(jì)南大學(xué)泉城學(xué)院18/23一、選擇題(1)

Ek和E分別是電源中非靜電場(chǎng)和靜電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)，rI為內(nèi)阻上電勢(shì)降落，取從電源負(fù)極經(jīng)電源內(nèi)部到正極為積分路徑，則解：依據(jù)電源電動(dòng)勢(shì)定義：積分路徑是從電源負(fù)極經(jīng)電源內(nèi)部到正極，所以第一個(gè)積分為電源電動(dòng)勢(shì)。為電源內(nèi)部電源兩極間電勢(shì)差，即路端電壓，它降低方向與電動(dòng)勢(shì)升高方向相同。所以二者差，就是電源內(nèi)阻上電勢(shì)降第12章電磁感應(yīng)與電磁場(chǎng)濟(jì)南大學(xué)泉城學(xué)院19/23

12.2填空題解：閉合回路在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)軸與磁場(chǎng)平行，所圍面積內(nèi)磁通量不變，所以回路中電動(dòng)勢(shì)等于0。依據(jù)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)(1)把一根導(dǎo)線彎成平面曲線放在均勻磁場(chǎng)B中，繞其一端a以角速度ω逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，轉(zhuǎn)軸與B平行，如圖所表示。則整個(gè)回路電動(dòng)勢(shì)為

，ab兩端電動(dòng)勢(shì)大小為

，a點(diǎn)電動(dòng)勢(shì)比b點(diǎn)電動(dòng)勢(shì)

。0高badll方向b→a

濟(jì)南大學(xué)泉城學(xué)院20/2312.3

如圖所表示，長(zhǎng)直載流導(dǎo)線載有電流I，一導(dǎo)線框與它處于同一平面內(nèi)，導(dǎo)線ab可在線框上滑動(dòng)。若ab向右以勻速度v運(yùn)動(dòng)，求線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小。解

長(zhǎng)直電流I在距它r遠(yuǎn)處面元ds=xdr處產(chǎn)生磁通量為經(jīng)過(guò)導(dǎo)線框abcd磁通量為abcd濟(jì)南大學(xué)泉城學(xué)院21/2312.7

均勻磁場(chǎng)B被限制在半徑為R=0.10m

無(wú)限長(zhǎng)圓柱空間內(nèi)，方向垂直紙面向外，