大学物理习题集

大学物理习题集下 册物理教研室2003年8月目 录部分物理常量2练习一 库伦定律 电场强度 2练习二 电场强度(续) 电通量 3练习三 高斯定理5练习四 静电场的环路定理 电势 7练习五 电势梯度 静电能 静电场中的导体 9练习六 静电场中的导体(续) 静电场中的电介质 10练习七 静电场中的电介质(续) 电容 静电场的能量12练习八 静电场习题课 13练习九 恒定电流 15练习十 磁感应强度 毕奥萨伐尔定律17练习十一 毕奥萨伐尔定律(续) 磁场的高斯定理18练习十二 安培环路定律 20练习十三 洛伦兹力 22练习十四 安培力 23练习十五 静磁场中的磁介质 25练习十六 静磁场习题课 27练习十七 电磁感应定律 动生电动势28练习十八 感生电动势 自感30练习十九 自感(续) 互感 磁场的能量32练习二十 位移电流 麦克斯韦方程组 电磁波34练习二十一 电磁感应习题课 35练习二十二 狭义相对论的基本原理及其时空观 37练习二十三 相对论力学基础 39练习二十四 热辐射 40练习二十五 光电效应 康普顿效应41练习二十六 德布罗意波 不确定关系43练习二十七 薛定格方程 氢原子44练习二十八 近代物理习题课 46部 分 物 理 常 量引力常量 G=6.6710-11N2m2kg-2重力加速度 g=9.8m/s-2阿伏伽德罗常量 NA=6.021023mol-1摩尔气体常量 R=8.31Jmol-1K-1 标准大气压 1atm=1.013105Pa玻耳兹曼常量 k=1.3810-23JK-1真空中光速 c=3.00108m/s电子质量 me=9.1110-31kg中子质量 mn=1.6710-27kg质子质量 mp=1.6710-27kg元电荷 e=1.6010-19C真空中电容率 e010-12 C2N-1m-2真空中磁导率 m0=4p107H/m=1.26106H/m普朗克常量 h10-34 J s维恩常量 b=2.89710-3mK斯特藩-玻尔兹常量 s = 10-8 W/m2K4练习一 库仑定律 电场强度一、选择题1一均匀带电球面，电荷面密度为s，球面内电场强度处处为零，球面上面元dS的一个电量为sdS的电荷元在球面内各点产生的电场强度(A) 处处为零.(B) 不一定都为零.(C) 处处不为零.(D) 无法判定.2关于电场强度定义式E = F/q0，下列说法中哪个是正确的？(A) 场强E的大小与试探电荷q0的大小成反比；(B) 对场中某点，试探电荷受力F与q0的比值不因q0而变；(C) 试探电荷受力F的方向就是场强E的方向；(D) 若场中某点不放试探电荷q0，则F = 0，从而E = 0.+l-l (0, a)xyO图3图所示为一沿x轴放置的“无限长”分段均匀带电直线,电荷线密度分别为+l ( x 0)，则xOy平面上(0, a)点处的场强为:(A ) .(B) 0.(C) .(D) .4下列说法中哪一个是正确的？(A) 电场中某点场强的方向，就是将点电荷放在该点所受电场力的方向.(B) 在以点电荷为中心的球面上，由该点电荷所产生的场强处处相同.(C) 场强方向可由E= F/q定出，其中q为试验电荷的电量，q可正、可负，F为试验电荷所受的电场力.(D) 以上说法都不正确.5如图所示，在坐标(a, 0)处放置一点电荷+q，在坐标(-a,0)处放置另一点电荷-q，P点是x轴上的一点，坐标为(x, 0).当x a时，该点场强的大小为：-q-a+qaP(x,0)x xyO(A) .(B) .(C) (D) .二、填空题da12l1l2+q-a+qaxyO1如图所示，两根相互平行的“无限长”均匀带正电直线1、2，相距为d，其电荷线密度分别为l1和l2，则场强等于零的点与直线1的距离a= .2如图所示,带电量均为+q的两个点电荷,分别位于x轴上的+a和a位置.则y轴上各点场强表达式为E= ,场强最大值的位置在y= .3.一电偶极子放在场强为E的匀强电场中,电矩的方向与电场强度方向成角q.已知作用在电偶极子上的力矩大小为M,则此电偶极子的电矩大小为 . 三、计算题1一半径为R的半球面，均匀地带有电荷,电荷面密度为s.求球心处的电场强度.2用绝缘细线弯成的半圆环,半径为R，其上均匀地带有正点荷Q, 试求圆心O处的电场强度.练习二 电场强度(续) 电通量一、选择题1. 以下说法错误的是(A) 电荷电量大,受的电场力可能小；(B) 电荷电量小,受的电场力可能大；(C) 电场为零的点,任何点电荷在此受的电场力为零；(D) 电荷在某点受的电场力与该点电场方向一致.Oqa-2q-q2qxy2. 边长为a的正方形的四个顶点上放置如图所示的点电荷,则中心O处场强(A) 大小为零.(B) 大小为q/(2pe0a2), 方向沿x轴正向.(C) 大小为, 方向沿y轴正向.(D) 大小为, 方向沿y轴负向.3. 试验电荷q0在电场中受力为f,得电场强度的大小为E=f/q0,则以下说法正确的是(A) E正比于f;(B) E反比于q0;(C) E正比于f反比于q0;xyzabcEOAABBC图2.2 (D) 电场强度E是由产生电场的电荷所决定,与试验电荷q0的大小及其受力f无关.4. 在电场强度为E的匀强电场中,有一如图2.2所示的三棱柱,取表面的法线向外,设过面AACO,面BBOC,面ABBA的电通量为F1,F2,F3,则(A) F1=0, F2=Ebc, F3=-Ebc.(B) F1=-Eac, F2=0, F3=Eac.(C) F1=-Eac, F2=-Ec, F3=-Ebc.(D) F1=Eac, F2=Ec, F3=Ebc.5. 两个带电体Q1,Q2,其几何中心相距R, Q1受Q2的电场力F应如下计算(A) 把Q1分成无数个微小电荷元dq,先用积分法得出Q2在dq处产生的电场强度E的表达式,求出dq受的电场力dF=E dq,再把这无数个dq受的电场力dF进行矢量叠加从而得出Q1受Q2的电场力F=(B) F=Q1Q2R/(4pe0R3).(C) 先采用积分法算出Q2在Q1的几何中心处产生的电场强度E0,则F=Q1E0.(D) 把Q1分成无数微小电荷元dq,电荷元dq对Q2几何中心引的矢径为r, 则Q1受Q2的电场力为F=xyABOPeOl-la+ + + + + +- - - - - -a+ + + + + +- - - - - -l-lxy二、填空题1. 电矩为Pe的电偶极子沿x轴放置, 中心为坐标原点,.则点A(x,0), 点B(0,y)电场强度的矢量表达式为：EA= ,EB= .2. 如图2.4所示真空中有两根无限长带电直线, 每根无限长带电直线左半线密度为l,右半线密度为-l,la的OEx= ;Ey= .3. 设想将1克单原子氢中的所有电子放在地球的南极,所有质子放在地球的北极,则它们之间的库仑吸引力为 N.三、计算题abclzxyzOaxbP1. 宽为a的无限长带电薄平板,电荷线密度为l,取中心线为z轴, x轴与带电薄平板在同一平面内, y轴垂直带电薄平板. 如图2.5. 求y轴上距带电薄平板为b的一点P的电场强度的大小和方向.2. 一无限长带电直线,电荷线密度为l,傍边有长为a, 宽为b的一矩形平面, 矩形平面中心线与带电直线组成的平面垂直于矩形平面，带电直线与矩形平面的距离为c，如图. 求通过矩形平面电通量的大小.练习三 高斯定理 EO图xy一、选择题1. 如图E平行于x轴正向的均匀电场，则通过图中一半径为R的半球面的电场强度通量为(A) pR2E .(B) pR2E/2 .(C) 2pR2E .(D) 0 .2. 关于高斯定理，以下说法正确的是：(A) 高斯定理是普遍适用的,但用它计算电场强度时要求电荷分布具有某种对称性;(B) 高斯定理对非对称性的电场是不正确的;(C) 高斯定理一定可以用于计算电荷分布具有对称性的电场的电场强度;(D) 高斯定理一定不可以用于计算非对称性电荷分布的电场的电场强度.xOqqa2aS2S1图图3有两个点电荷电量都是+q，相距为2a，今以左边的点电荷所在处为球心，以a为半径作一球形高斯面. 在球面上取两块相等的小面积S1和S2，其位置如图3.2所示. 设通过S1和S2的电场强度通量分别为F1和F2，通过整个球面的电场强度通量为F，则(A) F1 F2 , F = q /e0 .(B) F1 F2 , F = 2q /e0 .(C) F1 = F2 , F = q /e0 .(D) F1 0 )及2s.试写出各区域的电场强度.区E的大小 ，方向 .S-Q+Qba2RRO区E的大小 ，方向 .区E的大小 ，方向 .2如图所示, 真空中有两个点电荷, 带电量分别为Q和-Q, 相距2R.若以负电荷所在处O点为中心, 以R为半径作高斯球面S, 则通过该球面的电场强度通量F = ；若以r0表示高斯面外法线方向的单位矢量，则高斯面上a、b两点的电场强度分别为 . q1 q3 q4Sq23电荷q1、q2、q3和q4在真空中的分布如图3.7所示, 其中q2 是半径为R的均匀带电球体, S为闭合曲面，则通过闭合曲面S的电通量= ，式中电场强度E是哪些电荷产生的?答:是 产生的.是它们产生电场强度的矢量和还是标量和?答:是 .三、计算题1真空中有一厚为2a的无限大带电平板，取垂直平板为x轴，x轴与中心平面的交点为坐标原点,带电平板的体电荷分布为r=r0cospx/(2a),求带电平板内外电场强度的大小和方向.RaddPO2半径为R的无限长圆柱体内有一个半径为a(aa),该球形空腔无限长圆柱体内均匀分布着电荷体密度为r的正电荷,如图3.8所示. 求：(1) 在球形空腔内，球心O处的电场强度EO.(2) 在柱体内与O点对称的P点处的电场强度EP.练习四 静电场的环路定理 电势一、选择题RQOPr1. 如图所示，半径为R的均匀带电球面，总电量为Q，设无穷远处的电势为零，则球内距离球心为r的P点处的电场强度的大小和电势为：(A) E = 0 , U = Q/4pe0R .(B) E = 0 , U = Q/4pe0r .(C) E = Q/4pe0r2 , U = Q/4pe0r .(D) E = Q/4pe0r2 , U = Q/4pe0R .OQ1Q2R1R2Pr2图2. 如图所示,两个同心的均匀带电球面,内球面半径为R1,带电量Q1,外球面半径为R2，带电量为Q2.设无穷远处为电势零点,则在两个球面之间,距中心为r处的P点的电势为：(A) .(B) . (C) .(D) .Maa+qP3. 如图所示，在点电荷+q的电场中，若取图中M点为电势零点，则P点的电势为(A) q / 4pe0a .(B) q / 8pe0a .(C) -q / 4pe0a . (D) -q /8pe0a .qOABCD4. 一电量为q的点电荷位于圆心O处 ，A是圆内一点,B、C、D为同一圆周上的三点，如图4.4所示. 现将一试验电荷从A点分别移动到B、C、D各点，则(A) 从A到B，电场力作功最大.(B) 从A到C，电场力作功最大.(C) 从A到D，电场力作功最大.(D) 从A到各点，电场力作功相等.-qllll+qABCDEF5. 如图所示，CDEF为一矩形，边长分别为l和2l，在DC延长线上CA=l处的A点有点电荷+q，在CF的中点B点有点电荷-q，若使单位正电荷从C点沿CDEF路径运动到F点，则电场力所作的功等于：(A) . (B) .(C) . q1q2q3ROb(D) .二、填空题1电量分别为q1, q2, q3的三个点电荷位于一圆的直径上, 所示. 设无穷远处为电势零点，圆半径为R，则b点处的电势U = .EABda2如图所示，在场强为E的均匀电场中，A、B两点间距离为d，AB连线方向与E的夹角为a. 从A点经任意路径到B点的场强线积分= .R-q+qABCDO3如图所示, BCD是以O点为圆心,以R为半径的半圆弧,在A点有一电量为-q的点电荷,O点有一电量为+q的点电荷. 线段= R.现将一单位正电荷从B点沿半圆弧轨道BCD移到D点，则电场力所作的功为 .R1R2O三、计算题1如图所示,一个均匀带电的球层,其电量为Q,球层内表面半径为R1,外表面半径为R2.设无穷远处为电势零点,求空腔内任一点(r UA 0 . (B) UB UA = 0 .(C) UB = UA .(D) UB 0)的点电荷放在P点，如图所示. 测得它所受的电场力为F (A) F/q0比P点处场强的数值小.(B) F/q0比P点处场强的数值大.(C) F/q0与P点处场强的数值相等.(D) F/q0与P点处场强的数值关系无法确定.d1d2s1s25. 三块互相平行的导体板，相互之间的距离d1和d2比板面积线度小得多,外面两板用导线连接.中间板上带电，设左右两面上电荷面密度分别为s1和s2，如图s1/s2为(A) d1/d2 .(B) 1.(C) d2/d1. (D) d22/d12.二、填空题ABQ(1)ABQ(2)1. 分子中正负电荷的中心重合的分子称 分子,正负电荷的中心不重合的分子称 分子.2. 在静电场中极性分子的极化是分子固有电矩受外电场力矩作用而沿外场方向 而产生的,称 从而产生附加磁矩(感应磁矩),称 极化.3. 如图6.5,面积均为S的两金属平板A,B平行对称放置,间距远小于金属平板的长和宽,今给A板带电Q, (1)B板不接地时,B板内侧的感应电荷的面密度为 ; (2)B板接地时,B板内侧的感应电荷的面密度为 .三、计算题1. 如图6.6所示,面积均为S2的两金属平板A,B平行对称放置,间距为d=1mm,今给A, B两板分别带电 Q1109C, Q2109C.忽略边缘效应,求 (1)两板共四个表面的面电荷密度 s1, s2, s3, s4;(2)两板间的电势差V=UAUB.+-+-+导体ABQ1Q2s1s2s3s4四、证明题1. 如图所示，置于静电场中的一个导体，在静电平衡后，导体表面出现正、负感应电荷.试用静电场的环路定理证明，图中从导体上的正感应电荷出发，终止于同一导体上的负感应电荷的电场线不能存在.练习七 静电场中的电介质(续) 电容 静电场的能量 一、选择题1. 一孤立金属球，带有电量10-8C，当电场强度的大小为3106V/m时，空气将被击穿. 若要空气不被击穿，则金属球的半径至少大于(A) 10-2m .(B) 10-6m .(C) 10-5m .(D) 10-3m .2. 关于静电场中的电位移线，下列说法中，哪一种是正确的？(A) 起自正电荷，止于负电荷，不形成闭合线，不中断；(B) 任何两条电位移线互相平行；(C) 起自正自由电荷，止于负自由电荷，任何两条电位移线在无自由电荷的空间不相交；(D) 电位移线只出现在有电介质的空间.3. 一导体球外充满相对电容率为er的均匀电介质，若测得导体表面附近场强为E，则导体球面上的自由电荷面密度s为：(A) e0E . (B) e0erE .(C) erE .(D) (e0er-e0)E .4. 两个半径相同的金属球,一为空心,一为实心,把两者各自孤立时的电容值加以比较,则：(A) 空心球电容值大.(B) 实心球电容值大.(C) 两球电容值相等.(D) 大小关系无法确定.5. C1和C2两个电容器，其上分别标明200pF（电容量）、500V（耐压值）和300pF、900V . 把它们串联起来在两端加上1000V电压，则(A) 两者都被击穿.(B) 两者都不被击穿.(C) C2被击穿，C1不被击穿 .(D) C1被击穿，C2不被击穿.二、填空题1. 一平行板电容器，充电后切断电源，然后使两极板间充满相对电容率为er的各向同性均匀电介质，此时两极板间的电场强度是原来的 倍；电场能量是原来的 倍.2. 在相对电容率为er = 4的各向同性均匀电介质中，与电能密度we = 210-6J/cm3相应的电场强度的大小E = .U，其间充满相对电容率为er的各向同性均匀电介质，电介质厚度为d . 则电介质中的电场能量密度w = .R1图R2三、计算题1. 半径为R1的导体球带电Q ,球外一层半径为R2相对电容率为er的同心均匀介质球壳,其余全部空间为空气.如图所示.求:(1)离球心距离为r1(r1R1), r2(R1r1R2)处的D和E；(2)离球心r1, r2, r3,处的U；(3)介质球壳内外表面的极化电荷.2. 两个相距很远可看作孤立的导体球，半径均为10cm，分别充电至200V和400V，然后用一根细导线连接两球，使之达到等电势. 计算变为等势体的过程中，静电力所作的功.练习八 静电场习题课C1C2图一、选择题1. 如图8.1, 两个完全相同的电容器C1和C2，串联后与电源连接. 现将一各向同性均匀电介质板插入C1中，则:(A) 电容器组总电容减小.(B) C1上的电量大于C2上的电量.(C) C1上的电压高于C2上的电压.(D) 电容器组贮存的总能量增大.2.一空气平行板电容器，接电源充电后电容器中储存的能量为W0，在保持电源接通的条件下，在两极间充满相对电容率为er的各向同性均匀电介质，则该电容器中储存的能量W为(A) W = W0/er. (B) W = erW0.(C) W = (1+er)W0.(D) W = W0.R1R2r Pl1l2O图3. 如图所示，两个“无限长”的半径分别为R1和R2的共轴圆柱面，均匀带电，沿轴线方向单位长度上的带电量分别为l1和l2，则在外圆柱面外面、距离轴线为r处的P点的电场强度大小E为：(A) .(B) .(C) .(D) .Q ORPq v0mvP图4. 如图8.3,有一带电量为+q,质量为m的粒子,自极远处以初速度v0射入点电荷+Q的电场中, 点电荷+Q固定在O点不动.当带电粒子运动到与O点相距R的P点时,则粒子速度和加速度的大小分别是(A) v02+Qq/(2pe0Rm)1/2, Qq/(4pe0Rm).(B) v02+Qq/(4pe0Rm)1/2, Qq/(4pe0Rm). (C) v02-Qq/(2pe0Rm)1/2, Qq/(4pe0R2m).(D) v02-Qq/(4pe0Rm)1/2, Qq/(4pe0R2m).DSR5 R的球面,已知通过球面上DS面的电通量为DFe,则通过其余部分球面的电通量为(A) -DFe(B) 4pR2DFe/DS,(C) (4pR2-DS) DFe/DS,(D) 0ORAB二、填空题1. 一个平行板电容器的电容值C = 100pF, 面积S = 100cm2, 两板间充以相对电容率为er= 6的云母片. 当把它接到50V的电源上时，云母片中电场强度的大小E = ，金属板上的自由电荷电量q = .2. 半径为R的细圆环带电线(圆心是O),其轴线上有两点A和B,且OA=AB=R,如图8.5.若取无限远处为电势零点,设A、B两点的电势分别为U1和U2,则U1/U2为 .3. 真空中半径为R1和R2的两个导体球相距很远，则两球的电容之比C1/C2 = . 当用细长导线将两球相连后，电容C = . 今给其带电，平衡后球表面附近场强之比E1 / E2 = .三、计算题-qQRO1. 一平行板空气电容器，极板面积为S，极板间距为d，充电至带电Q后与电源断开，然后用外力缓缓地把两极间距拉开到2d，求:（1）电容器能量的改变；（2）在此过程中外力所作的功，并讨论此过程中的功能转换关系.2. 在带电量为+Q半径为R的均匀带电球体中沿半径开一细洞并嵌一绝缘细管,一质量为m带电量为-q的点电荷在管中运动(设带电球体固定不动,且忽略点电荷所受重力)如图所示.t=0时,点电荷距球心O为a(aR),运动速度v0=0,试写出该点电荷的运动方程(即点电荷到球心的距离r随时间的变化关系式).练习九 恒定电流一、选择题1.室温下,铜导线内自由电子数密度n1028m-3,导线中电流密度j = 2106A/m2，则电子定向漂移速率为：(A) 10-4m/s.(B) 10-2m/s.(C) 102m/s.(D) 105m/s.R1R2Pr2.在一个半径为R1的导体球外面套一个与它共心的内半径为R2的导体球壳,两导体的电导可以认为是无限大.在导体球与导体球壳之间充满电导率为g的均匀导电物质,如图所示.当在两导体间加一定电压时,测得两导体间电流为I, 则在两导体间距球心的距离为r的P点处的电场强度大小E为：(A) Ig/(4pr2) .(B) I/(4pgr2) .(C) I/(4pgR12) .(D) IR22/(4pgR12r2) .3. 一平行板电容器极板间介质的介电常数为e，电导率为g，当极板上充电Q时，则极板间的漏电流为(A) Q/(ge).(B) ge/Q.(C) eQ/g.(D) gQ/e .4.有一根电阻率为r、截面直径为d、长度为L的导线，若将电压U加在该导线的两端，则单位时间内流过导线横截面的自由电子数为N；若导线中自由电子数密度为n，则电子平均漂移速度为vd . 下列哪个结论正确：(A) .(B) .(C) . (D) .5. 在氢放电管中充有气体，当放电管两极间加上足够高的电压时，气体电离. 如果氢放电管中每秒有41018个电子和1018个质子穿过放电管的某一截面向相反方向运动，则此氢放电管中的电流为(A) 0.40A. .二、 填空题1. 如图 .I1I2I3I4I1I2I3I4R1R21 ,r12,r2RR, r, r AB RR, r, r AB 2. 如图 .ar ABr1r2I= ,UAB= ；I= ,UAB= .三、计算题1. 把大地看作电阻率为r的均匀电介质,如图9.6.所示. 用一个半径为a的球形电极与大地表面相接，半个球体埋在地面下，电极本身的电阻可忽略.求(1)电极的接地电阻；(2)当有电流流入大地时，距电极中心分别为r1和r2的两点A、B的电流密度j1与j2的比值.2. 一同轴电缆，长L = 1500m，内导体外半径a= 1.0 mm，外导体内半径b = 5.0 mm，中间填充绝缘介质，由于电缆受潮，测得绝缘介质的电阻率降低到105 Wm. 若信号源是电动势= 24V，内阻r= 3.0 W的直流电源. 求在电缆末端负载电阻R0=1.0 kW上的信号电压为多大.练习十 磁感应强度 毕奥萨伐尔定律一、选择题I图A1. 如图所示，边长为l的正方形线圈中通有电流I，则此线圈在A点（如图）产生的磁感强度为:(A) .(B) .(C) .(D) 以上均不对.12ABCOI图ID2. 电流I由长直导线1沿对角线AC方向经A点流入一电阻均匀分布的正方形导线框，再由D点沿对角线BD方向流出，经长直导线2返回电源, 如图10.2所示. 若载流直导线1、2和正方形框在导线框中心O点产生的磁感强度分别用B1、B2和B3表示，则O点磁感强度的大小为:(A) B = 0. 因为 B1 = B2 = B3 = 0 .(B) B = 0. 因为虽然B1 0, B2 0, B1+B2 = 0, B3=0(C) B 0. 因为虽然B3 = 0, 但 B1+B2 0(D) B 0. 因为虽然B1+B2 = 0, 但 B3 0aIII O图3. 如图所示，三条平行的无限长直导线，垂直通过边长为a 的正三角形顶点，每条导线中的电流都是I，这三条导线在正三角形中心O点产生的磁感强度为：(A) B = 0 .(B) B =m0I/(pa) .(C) B =m0I/(2pa) .(D) B =m0I/(3pa) . .O RP图I4. 如图所示，无限长直导线在P处弯成半径为R的圆，当通以电流I时，则在圆心O点的磁感强度大小等于：(A) .(B) .(C) .(D) .5. 一匝数为N的正三角形线圈边长为a,通有电流为I, 则中心处的磁感应强度为(A) B = 3m0N I/(pa) . (B) B =m0NI/(pa) . (C) B = 0 .(D) B = 9m0NI/(pa) .二、填空题R1R2IOoo(a)OxyzIIR1R2(b)1. 平面线圈的磁矩为pm=ISn，其中S是电流为I的平面线圈 , n是平面线圈的法向单位矢量,按右手螺旋法则,当四指的方向代表 方向时,大拇指的 方向代表 方向. 2 两个半径分别为R1、R2的同心半圆形导线，与沿直径的直导线连接同一回路，回路中电流为I.a所示，圆心O点的磁感强度B0的大小为 ，方向为 .图Oab12RII(2) 如果两个半圆面正交，如图b所示，则圆心O点的磁感强度B0的大小为 ，B0的方向与y轴的夹角为 .3. 如图所示,在真空中,电流由长直导线1沿切向经a点流入一电阻均匀分布的圆环,再由b点沿切向流出,经长直导线2返回电源.已知直导线上的电流强度为I,圆环半径为R，aob=180.则圆心O点处的磁感强度的大小B = .三、计算题O ROOIxyzP2aa图1. 如图所示, 一宽为2a的无限长导体薄片, 沿长度方向的电流I在导体薄片上均匀分布. 求中心轴线OO 上方距导体薄片为a的磁感强度.2. 如图所示，半径为R的木球上绕有密集的细导线，线圈平面彼此平行，且以单层线圈覆盖住半个球面. 设线圈的总匝数为N，通过线圈的电流为I. 求球心O的磁感强度.练习十一 毕奥萨伐尔定律(续) 磁通量 磁场的高斯定理一、选择题1. 在磁感强度为B的均匀磁场中作一半径为r的半球面S，S边线所在平面的法线方向单位矢量n与B的夹角为q，如图所示. 则通过半球面S的磁通量为：SBnq图(A) pr2B.(B) 2pr2B. (C) -pr2Bsinq. (D) -pr2Bcosq.图2. 如图11.2所示，六根长导线互相绝缘，通过电流均为I，区域、均为相等的正方形，哪个区域指向纸内的磁通量最大.(A) 区域.(B) 区域. (C) 区域.(D) 区域.(E) 最大不止一个区域.3. 如图所示，有一无限大通有电流的扁平铜片，宽度为a，厚度不计，电流I在铜片上均匀分布，在铜片外与铜片共面，离铜片左边缘为b处的P点的磁感强度的大小为：aIb P图(A) . (B) .(C) . (D) .4. 有一半径为R的单匝圆线圈，通以电流I . 若将该导线弯成匝数N =2的平面圆线圈，导线长度不变，并通以同样的电流，则线圈中心的磁感强度和线圈的磁矩分别是原来的:(A) 4倍和1/2倍.(B) 4倍和1/8倍 . (C) 2倍和1/4倍 . O1O2RaII图(D) 2倍和 1/2倍 .5. 如图11.4,载流圆线圈(半径为R)与正方形线圈(边长为a)通有相同电流I ,若两线圈中心O1与O2处的磁感应强度大小相同,则半径R与边长a之比R : a为(A) 1:1.(B) :1.(C) :4.(D) :8二、填空题1. 一电子以速度v 107m/s作直线运动，在与电子相距d10-9m的一点处，由电子产生的磁场的最大磁感强度Bmax= .xyllzOv图2. 如图11.5,长为l带电量为Q的均匀带电直线平行于y轴,在xy平面内沿x正向以速率v运动,近端距x轴也为l,当它运动到与y轴重合时,坐标原点的磁感应强度B的大小为 ,方向沿 .3.半径为R的无限长圆筒形螺线管,在内部产生的是均匀磁场,方向沿轴线,与I成右手螺旋;大小为m0nI,其中n为单位长度上的线圈匝数,则通过螺线管横截面磁通量的大小为 .三、计算题I2aaaS2S1bS1和S2的两个矩形回路, 回路旋转方向如图所示, 两个回路与长直载流导线在同一平面内, 且矩形回路的一边与长直载流导线平行. 求通过两矩形回路的磁通量及通过S1回路的磁通量与通过S2回路的磁通量之比. 2. 半径为R的薄圆盘均匀带电，总电量为Q . 令此盘绕通过盘心且垂直盘面的轴线作匀速转动，角速度为w，求轴线上距盘心x处的磁感强度的大小和旋转圆盘的磁矩.练习十二 安培环路定律一、选择题1. 用相同细导线分别均匀密绕成两个单位长度匝数相等的半径为R和r的长直螺线管(R =2r)，螺线管长度远大于半径.今让两螺线管载有电流均为I，则两螺线管中的磁感强度大小BR和Br应满足：(A) BR = 2Br .(B) BR = Br .(C) 2BR = Br .图P1I1I2L1(a)I3L2P2I1I2(b)(D) BR = 4Br .2. 在图12.1(a)和12.1(b)中各有一半径相同的圆形回路L1和L2，圆周内有电流I2和I2，其分布相同，且均在真空中，但在图12.1(b）中，L2回路外有电流I3，P1、P2为两圆形回路上的对应点，则：(A) =, .(B) , .(C) =, .(D) , .3. 无限长直圆柱体，半径为R，沿轴向均匀流有电流. 设圆柱体内(r R)的磁感强度为B2，则有：(A) B1、B2均与r成正比.(B) B1、B2均与r成反比.图adIILbc120(C) B1与r成正比, B2与r成反比.(D) B1与r成反比, B2与r成正比.4. 如图所示，两根直导线ab和cd沿半径方向被接到一个截面处处相等的铁环上，恒定电流I从a端流入而从d端流出，则磁感强度B沿图中闭合路径的积分等于：(A) m0I.(B) m0I /3.(C) m0I /4.(D) 2m0I /3 .ILO图5. 如图12.3,在一圆形电流I所在的平面内,选取一个同心圆形闭合回路L,则由安培环路定理可知(A) ,且环路上任意点B0. (B) ,且环路上任意点B=0. (C) ,且环路上任意点B0. (D) ,且环路上任意点B=0.baIIcc二、填空题, Ii是指 ;B是指 ,B是由环路 的电流产生的.2. 两根长直导线通有电流I,图所示有三种环路, IS2电流截面 LS1对于环路a, ; 对于环路b , ; 对于环路c, .3. 圆柱体上载有电流I，电流在其横截面上均匀分布，一回路L通过圆柱内部，将圆柱体横截面分为两部分，其面积大小分别为S1和S2，如图所示. 则 .图O2RdOR三、计算题1. 如图所示，一根半径为R的无限长载流直导体，其中电流I沿轴向流过，并均匀分布在横截面上. 现在导体上有一半径为R的圆柱形空腔，其轴与直导体的轴平行，两轴相距为 d . 试求空腔中任意一点的磁感强度.2. 设有两无限大平行载流平面,它们的电流密度均为j,电流流向相反. 求：(1) 载流平面之间的磁感强度；(2) 两面之外空间的磁感强度.练习十三 洛伦兹力一、选择题1. 一张气泡室照片表明，质子的运动轨迹是一半径为10cm的圆弧，运动轨迹平面与磁感强度大小为0.3Wbm2的磁场垂直. 该质子动能的数量级为(A) 0.01MeV.(B) 1MeV.(C) 0.1MeV.(D) 10Mev a-eBD2. 如图所示，一个能量为E的电子，沿图示方向入射 并能穿过一个宽度为D、磁感强度为B（方向垂直纸面向外）的均匀磁场区域，则该电子出射方向和入射方向间的夹角为(A) a = cos-1(EBD/).(B) a = sin-1(eBD/).(C) a = sin-1BD/(e).(D) a = cos-1BD/(e) . B3.一匀强磁场，其磁感强度方向垂直于纸面，两带电粒子在该磁场中的运动轨迹如图所示，则(A) 两粒子的电荷必然同号.(B) 两粒子的运动周期必然不同(C) 两粒子的动量大小必然不同.(D) 两粒子的电荷可以同号也可以异号.4. 一铜板厚度为b,放置待测的匀强磁场B中,磁场方向垂直于导体的平面,如图. 当铜板中的电流为56A时,测得铜板上下两侧边的电势差为U10-5V. 已知铜板中自由电子数密度n1028m-3, 电子电量e 10-19C，则待测磁场B的大小为bUBI图(A) 0.66T .(B) 2.64T.(C