大学物理规范作业(本一)32解答

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,大学物理规范作业,总（37）,单元测试四（电磁感应）,1,一、填空题,1.,载有恒定电流I的长直导线旁有一半圆环导线cd,半圆环半径为R,环面与直导线垂直,且半圆环两端点连线的延长线与直导线相交,如图。当半圆环以速率v沿平行于直导线的方向平移时,半圆环上的感应电动势的大小是,。,解：,由于速度的方向与磁感应强度的方向垂直，,如图所示构构造回路，,运动过程中，穿过该回路的磁通量保持不变。,2,2.一限定在半径为R的圆柱体内均匀磁场，其大小以恒定的变化率变化，位于圆柱体内离轴线R/2处的质量为m、带电量为Q的带电粒子的加速度大小是a，则该磁场随时间的变化率|dB/dt|=_。,即,可得,依题意可知,设 (,C,为常数),解：,回路方向,解得,根据法拉第电磁感应定律有:,3,3.二线圈自感系数分别为L,1,和L,2,、互感系数为M。若L,1,线圈中通电流I,1,，则通过L,2,线圈中的磁通量 =,，,通过L,1,线圈中的磁通量 ,。,分析：,4,4.在半径为R的圆柱形区域内，磁感应强度保持均匀，并以 的速率增加，则在离轴线a(aR)的b处的感生电场的大小Eb =,；图中所示杆和杆的感应电势,1,=,；,2,=,。,解:,在离轴线a(aR)的b处,方向如图示。,5,对杆利用法拉第电磁感应定律，有：,方向如图所示,对杆利用法拉第电磁感应定律，有：,方向如图所示,6,5.半径为R的圆形电容器某一时刻的放电电流为,I,0,，此时圆形电容器内的位移电流密度j,d,=,；圆形电容器内离中心r(rR)处的磁场强度H=,，方向,。,解:,与,I,0,组成右手系,根据安培环路定律,方向与,I,0,组成右手系,7,二、计算题,1.发电机由矩形线环组成，线环平面绕竖直轴旋转。此竖直轴与大小为2.0,10,-2,T的均匀水平磁场垂直。环的尺寸为10.0cm,20.0cm,它有120圈。导线的两端接到外电路上，为了在两端之间产生最大值为12.0v的感应电动势，线环必须以多大的转速旋转？,解:,线环转动时，,8,2.一圆环形线圈a由50匝细线绕成，截面积为4.0 cm,2,，放在另一个匝数等于100匝，半径为20.0cm的圆环形线圈b的中心，两线圈同轴。求：（1）两线圈的互感系数；（2）当线圈a中的电流以50A/s的变化率减少时，线圈b内磁通量的变化率；（3）线圈b的感生电动势。,解,：(1)线圈b通电流时, 由于线圈a的半径较线圈b的半径甚小, 所以可近似求得线圈a通过的磁链为：,由此得两线圈的互感系数为：,9,(2),(3),10,3.如图所示的截面为矩形的螺绕环，总匝数为N。（1）求此螺绕环的自感系数；（2）沿环的轴线拉一根直导线。求直导线与螺绕环的互感系数M,12,和M,2,1，二者是否相等？,解：(1)可求得电流为I时环截面积的磁通量为:,因此自感系数为,(2)直导线可以认为在无限远处闭合,匝数为1.螺绕环通过电流I,1,时,通过螺绕环截面的磁通量也就是通过直导线回路的磁链. 因此,11,当直导线通有电流I,2,时,其周围的磁场为：,通过螺绕环截面积的磁通量为：,比较两个结果得：,12,4.一同轴电缆由中心导体圆柱和外层导体圆筒组成，二者半径分别为R,1,和R,2,，筒和圆柱之间充以电介质，电介质和金属的,r,均可取作1，求此电缆通过电流I(由中心圆柱流出，由圆筒流回)时，单位长度内储存的磁能，并通过和自感磁能的公式比较求出单位长度电缆的自感系数。,解:,单位长度电缆的自感系数为：,13,5.长为,L,的金属棒置于一无限长直电流I的磁场中，设金属棒与长直电流共面，并在此平面内绕其一端O以匀角速度旋转，O端距直导线为d，如图所示。试求棒转至下述两种位置时的感应电动势：(1)转至OA位置（0）；(2)转至OB位置（/2）。,解,:(1)棒上各处的磁感应大小：,方向垂直纸面向内。,方向O,A,。,14,(2)如图建立坐标系，,线元dx处的磁感应强度为：,方向垂直纸面向内。,方向O,B,。,15,解：1）由全电流连续性原理I,o,=1.84A,2),6.一个边长为122m的方形平行板电容器，充电瞬间电流为I,c,1.84A求此时 (1)通过板间的位移电流； (2)沿虚线回路的 (虚线回路为边长为61cm的正方形),16,