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电磁感应与电磁场练习题及答案

12
的大小关系为：
［C ］
(A) 21 = 212 ； (B) 21 > 12 ；
(C)

=
21
12
；
(D) 21 = 12 ．
I
I
S 1 2S
2
6、电位移矢量的时间变化率 dD / dt 的单位是
（A）库仑／米2 ；（B）库仑／秒；（C）安培／米2 ；（D）安培•米2 .
解： (1)
U q 1 t i d t 1 0.2et t 0.2 (1 et )
C C0
C
0C
(2) 由全电流的连续性，得
I d i 0.2et
四、问答题
18、简述方程

L
H
d
l

I

S
t
D
d
S
中各项的意义，并简述这个
方程揭示了什么规律．
C
(2) 非均匀的时变磁场 B Kx cost ．
O B
v
D
解：(1) 由法拉第电磁感应定律：
B 1 xy
2
y tg x
x vt
x N
i

d
/d t

d dt
(1 2
B tg
x2)
1 B tg 2x d x /dt B tg v 2t
2
在导体MN内 i 方向由M向N．
［C］
7、在感应电场中电磁感应定律可写成
EK
为感应电场的电场强度．此式表明： L
d
l

d
dt
(A) 闭合曲线 L上 EK 处处相等；

13电磁感应习题解答14电磁场习题解答

第十三章电磁感应一选择题3．如图所示，一匀强磁场B 垂直纸面向内，长为L 的导线ab 可以无摩擦地在导轨上滑动，除电阻R 外，其它部分电阻不计，当ab 以匀速v 向右运动时，则外力的大小是： R L B R L B R L B R BL L B 222222222 E. D. 2 C. B. A.v v v vv 解：导线ab 的感应电动势v BL =ε，当ab 以匀速v 向右运动时，导线ab 受到的外力与安培力是一对平衡力，所以RL B L R B F F v 22===ε安外。

所以选（D ） 4．一根长度L 的铜棒在均匀磁场B 中以匀角速度ω旋转着，B 的方向垂直铜棒转动的平面，如图，设t = 0时，铜棒与Ob 成θ角，则在任一时刻t 这根铜棒两端之间的感应电动势是：（） A. )cos(2θωω+t B L B. t B L ωωcos 212 C. )cos(22θωω+t B L D. B L 2ωE. B L 221ω 解：⎰⎰⎰===⋅⨯=L L BL l l B l B )00221d d d ωωεv l B v （所以选（E ）6．半径为R 的圆线圈处于均匀磁场B 中，B 垂直于线圈平面向上。

如果磁感应强度为B =3 t 2+2 t +1，则线圈中的感应电场为：（）A ． 2π(3 t + 1)R 2 ,顺时针方向；Ｂ． 2π(3 t + 1)R 2 ,逆时针方向；C ． (3 t + 1)R ,顺时针方向；D ． (3 t + 1)R ,逆时针方向；解：由⎰⎰⎰⋅∂∂-=⋅S B l E d d i t ，则感应电场的大小满足选择题4图选择题3图v2i π)26(π2R t R E +=⋅解出 E i = (3 t + 1)R 所以选（C ）。

7．在圆柱形空间内有感应强度B 的均匀磁场，如图所示，B 的大小以速率d B/d t 变化，在磁场中有C ，D 两点，其间可放置直导线和弯曲导线，则( )A ．电动势只在直导线中产生B ．电动势只在弯曲导线中产生C ．电动势在直导线和弯曲导线中产生，且两者大小相等D ．直导线中的电动势小于弯曲导线中的电动势解：在圆柱形空间内的感生电场是涡选场，电场线是与圆柱同轴的同心圆，因为⎰⋅=l E d i ε，所以弯曲导线中的电动势比直导线中的电动势大。

(压轴题)高中物理必修三第十三章《电磁感应与电磁波初步》检测题(有答案解析)

一、选择题1．沈括在《梦溪笔谈》中记载了“以磁石磨针锋”制造指南针的方法，磁针“常微偏东，不全南也”。

他是世界上第一个指出地磁场存在磁偏角的人，比西方早了400年。

关于地磁场，下列说法中正确的是（）A ．地磁场只分布在地球的外部B ．地理南极点的地磁场方向竖直向上C ．地磁场穿过地球表面的磁通量为零D ．地球表面各处地磁场的磁感应强度相等2．下列说法中正确的是（）A ．电源的电动势反映电源把其他形式的能转化为电能本领的大小B ．电动势等于闭合电路中接在电源两极间的电压表测得的电压C ．电流元IL 在磁场中受力为F ，则磁感应强度B 可能小于或等于F ILD ．磁感应强度越大的地方，线圈面积越大，则穿过线圈的磁通量越大3．如图所示，通有恒定电流的导线MN 与闭合金属框共面，第一次将金属框由Ⅰ平移到Ⅱ，第二次将金属框绕cd 边翻转到Ⅱ，设先后两次通过金属框的磁通量的变化量的绝对值分别为1∆Φ和2∆Φ，则（）A ．12∆Φ>∆ΦB ．12∆Φ=∆ΦC ．12∆Φ<∆ΦD ．不能判断1∆Φ与2∆Φ的关系 4．关于磁感应强度，下列说法正确的是（）A ．一小段通电导线放在磁感应强度不为零的位置，那么它受到的磁场力可能为零B ．通电导线所受的磁场力为零，该处的磁感应强度也一定为零C ．放置在磁场中1m 长的通电导线，通过1A 的电流，受到的磁场力为1N ，则该处的磁感应强度就是1TD ．磁场中某处的磁感应强度的方向跟电流在该处受到的磁场力F 的方向相同 5．如图所示，在直角三角形acd 中，∠a =60︒，三根通电长直导线垂直纸面分别放置在a 、b 、c 三点，其中b 为ac 的中点。

三根导线中的电流大小分别为I 、2I 、3I ，方向均垂直纸面向里。

通电长直导线在其周围空间某点产生的磁感应强度B ＝kI r，其中I 表示电流强度，r 表示该点到导线的距离，k 为常数。

已知a 点处导线在d 点产生的磁感应强度大小为B 0，则d 点的磁感应强度大小为（）A．B0B．2B0C．3B0D．4B06．如图为三根通电平行直导线的断面图，若它们的电流大小都相同，且==，则A点的磁感应强度的方向是（）AB AC ADA．垂直纸面指向纸外B．垂直纸面指向纸里C．沿纸面由A指向B D．沿纸面由A指向D7．如图所示，线圈两端接在电流表上组成闭合电路．在下列情况中，电流表指针不发生偏转的是（）A．线圈不动，磁铁插入线圈B．线圈不动，磁铁从线圈中拔出C．磁铁不动，线圈上、下移动D．磁铁插在线圈内不动8．如图所示，两直导线中通以相同的电流I，矩形线圈位于两导线之间的实线位置Ⅰ，穿过线圈的磁通量为Φ，已知虚线位置Ⅱ与实线位置Ⅰ关于右边的直导线对称，虚线位置Ⅲ与两直导线的距离相等，虚线位置Ⅳ和虚线位置Ⅴ关于左边直导线对称，且与左边直导线的距离和实线位置Ⅰ与右边直导线的距离相等，现将线圈由实线位置移到图示各个虚线位置，则（）A．将线圈由实线位置Ⅰ移到图示虚线位置Ⅱ时，磁通量大小不变B．将线圈由实线位置Ⅰ移到图示虚线位置Ⅲ时，磁通量变化大小为ΦC．将线圈由实线位置Ⅰ移到图示虚线位置Ⅳ时，磁通量变化为零D．将线圈由实线位置Ⅰ移到图示虚线位置Ⅴ时，磁通量大小不变9．在闭合铁芯上绕有一组线圈，线圈与滑动变阻器、电源构成闭合电路，假定线圈产生的磁感线全部集中在铁芯内，a、b、c三个闭合金属圆环的位置如图所示．当滑动变阻器的滑片滑动时，能产生感应电流的圆环是()A．a、bB．b、cC．a、cD．a、b、c10．三根通电长直导线平行放置，其截面构成等边三角形，O点为三角形的中心，通过三根直导线的电流大小分别用小I1，I2、I3表示，电流方向如图所示.当I1=I2=I3=I时，O点的磁感应强度大小为B，通电长直导线在某点产生的磁感应强度大小跟电流成正比，则下列说法正确的是（）A．当I1=3I，I2=I3=I时，O点的磁感应强度大小为2BB．当I1=3I，I2=I3=I时，O点的磁感应强度大小为3BC．当I2=3I，I1=I3=I时，O点的磁感应强度大小为3 2BD．当I3=3I，I1=I2=I时，O点的磁感应强度大小为23B11．如图所示，两根相互平行的长直导线过纸面上的M、N两点，且与纸面垂直，导线中通有大小相等、方向相反的电流. a、0、b在M、N的连线上，O为MN的中点，c、d位于MN的中垂线上，且a、b、c、d到O点的距离均相等.关于以上几点处的磁场，下列说法正确的是（）A．O点处的磁感应强度为零B．a 、c两点处的磁感应强度的方向相同C．c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相反D．a、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相反12．三根完全相同的长直导线互相平行，它们的截面处于一个正方形abcd的三个顶点a、b、c处，导线中通有大小相同的电流，导线a、c中电流同向且与b中电流方向相反，如图所示。

高考物理电磁学知识点之电磁感应图文答案

高考物理电磁学知识点之电磁感应图文答案一、选择题1．下图为无线充电技术中使用的受电线圈示意图，线圈匝数为n ，面积为S .若在1t 到2t 时间内，匀强磁场平行于线圈轴线向右穿过线圈，其磁感应强度大小由1B 均匀增加到2B ，则该段时间线圈两端a 和b 之间的电势差a b ϕϕ-A ．恒为2121()nS B B t t -- B ．从0均匀变化到2121()nS B B t t --C ．恒为2121()nS B B t t ---D ．从0均匀变化到2121()nS B B t t --- 2．两条平行虚线间存在一匀强磁场，磁感应强度方向与纸面垂直。

边长为0.1m 、总电阻为0.005Ω的正方形导线框abcd 位于纸面内，cd 边与磁场边界平行，如图甲所示。

已知导线框向右做匀速直线运动，cd 边于t =0时刻进入磁场。

导线框中感应电动势随时间变化的图线如图乙所示（规定感应电流的方向abcda 为正方向）。

下列说法正确的是（）A ．磁感应强度的方向垂直纸面向内B ．磁感应强度的大小为0.5TC ．导线框运动速度的大小为0.05m/sD ．在t =0.4s 至t =0.6s 这段时间内，导线框所受的安培力大小为0.04N3．如图所示，把金属圆环在纸面内拉出磁场，下列叙述正确的是（）A ．将金属圆环向左拉出磁场时，感应电流方向为逆时针B ．不管沿什么方向将金属圆环拉出磁场时，感应电流方向都是顺时针C ．将金属圆环向右匀速拉出磁场时，磁通量变化率不变D．将金属圆环向右加速拉出磁场时，受到向右的安培力4．如图所示，铁芯P上绕着两个线圈A和B， B与水平光滑导轨相连，导体棒放在水平导轨上。

A中通入电流i（俯视线圈A，顺时针电流为正），观察到导体棒向右加速运动，则A中通入的电流可能是（）A．B．C．D．5．如图所示，A、B是相同的白炽灯，L是自感系数很大、电阻可忽略的自感线圈。

下面说法正确的是（）A．闭合开关S瞬间，A、B灯同时亮，且达到正常B．闭合开关S瞬间，A灯比B灯先亮，最后一样亮C．断开开关S瞬间，P点电势比Q点电势低D．断开开关S瞬间，通过A灯的电流方向向左6．如图甲所示，矩形线圈位于一变化的匀强磁场内，磁场方向垂直线圈所在的平面（纸面）向里，磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示．用I表示线圈中的感应电流，取顺时针方向的电流为正．则下图中的I-t图像正确的是 ( )A ．B ．C ．D ．7．如图所示，将直径为d ，电阻为R 的闭合金属环从匀强磁场B 中拉出，这一过程中通过金属环某一截面的电荷量为（）A ．24B d R π B ．2Bd R π C ．2Bd R D ．2Bd Rπ 8．磁卡的磁条中有用于存储信息的磁极方向不同的磁化区，刷卡器中有检测线圈．当以速度v 0刷卡时，在线圈中产生感应电动势，其E －t 关系如图所示．如果只将刷卡速度改为02v ，线圈中的E －t 关系图可能是( )A．B．C．D．9．如图所示，一闭合直角三角形线框abc以速度v匀速向右穿过匀强磁场区域，磁场宽度大于ac边的长度．从bc边进入磁场区，到a点离开磁场区的过程中，线框内感应电流的情况（以逆时针方向为电流的正方向）是下图中的（）A．B．C．D．10．有一种自行车，它有能向自行车车头灯泡供电的小型发电机，其原理示意图如图甲所示，图中N，S是一对固定的磁极，磁极间有一固定的绝缘轴上的矩形线圈，转轴的一端有一个与自行车后轮边缘结束的摩擦轮．如图乙所示，当车轮转动时，因摩擦而带动摩擦轮转动，从而使线圈在磁场中转动而产生电流给车头灯泡供电．关于此装置，下列说法正确的是（）A．自行车匀速行驶时线圈中产生的是直流电B ．小灯泡亮度与自行车的行驶速度无关C ．知道摩擦轮与后轮的半径，就可以知道后轮转一周的时间里摩擦轮转动的圈数D ．线圈匝数越多，穿过线圈的磁通量的变化率越大11．如图所示，矩形线圈abcd 在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁场方向的轴P 1和P 2以相同的角速度匀速转动，当线圈平面转到与磁场方向平行时( )A ．线圈绕P 1转动时的电流等于绕P 2转动时的电流B ．线圈绕P 1转动时的电动势小于绕P 2转动时的电动势C ．线圈绕P 1和P 2转动时电流的方向相同，都是a →b →c →dD ．线圈绕P 1转动时dc 边受到的安培力大于绕P 2转动时dc 边受到的安培力12．两块水平放置的金属板间的距离为d ，用导线与一个n 匝线圈相连，线圈电阻为r ，线圈中有竖直方向的磁场，电阻R 与金属板连接，如图所示，两板间有一个质量为m 、电荷量＋q 的油滴恰好处于静止，则线圈中的磁感应强度B 的变化情况和磁通量的变化率分别是A ．磁感应强度B 竖直向上且正增强，tφ∆＝dmg nq B ．磁感应强度B 竖直向下且正增强，t φ∆＝dmg nq C ．磁感应强度B 竖直向上且正减弱，t φ∆＝()dmg R r nqR + D ．磁感应强度B 竖直向下且正减弱，tφ∆＝()dmgr R r nqR + 13．如图所示，绕在铁芯上的线圈与电源、滑动变阻器和电键组成闭合回路，在铁芯的右端套有一个表面绝缘的铜环a ，下列各种情况中铜环a 中没有感应电流的是（）A．将电键突然断开的瞬间B．线圈中通以恒定的电流C．通电时，使滑动变阻器的滑片P做加速移动D．通电时，使滑动变阻器的滑片P做匀速移动14．如图所示，a、b两个闭合正方形线圈用同样的导线制成，匝数均为10匝，边长l a＝3l b，图示区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间均匀增大，不考虑线圈之间的相互影响，则()A．两线圈内产生顺时针方向的感应电流B．a、b线圈中感应电动势之比为9∶1C．a、b线圈中感应电流之比为3∶4D．a、b线圈中电功率之比为3∶115．如图甲所示，竖直放置的螺线管与导线abcd构成回路，导线所围区域内有一垂直纸面向里的匀强磁场，螺线管正下方水平桌面上有一导体圆环。

磁场与电磁感应习题及答案

一选择题 (共36分)1. (本题 3分)(2734) 两根平行的金属线载有沿同一方向流动的电流．这两根导线将： (A) 互相吸引． (B) 互相排斥．(C) 先排斥后吸引． (D) 先吸引后排斥．［］2. (本题 3分)(2595) 有一N 匝细导线绕成的平面正三角形线圈，边长为a ，通有电流I ，置于均匀外磁场B v中，当线圈平面的法向与外磁场同向时，该线圈所受的磁力矩M m 值为 (A) 2/32IB Na ． (B) 4/32IB Na ．(C) °60sin 32IB Na ． (D) 0．［］3. (本题 3分)(2657) 若一平面载流线圈在磁场中既不受力，也不受力矩作用，这说明： (A) 该磁场一定均匀，且线圈的磁矩方向一定与磁场方向平行． (B) 该磁场一定不均匀，且线圈的磁矩方向一定与磁场方向平行． (C) 该磁场一定均匀，且线圈的磁矩方向一定与磁场方向垂直．(D) 该磁场一定不均匀，且线圈的磁矩方向一定与磁场方向垂直．［］4. (本题 3分)(2404) 一导体圆线圈在均匀磁场中运动，能使其中产生感应电流的一种情况是 (A) 线圈绕自身直径轴转动，轴与磁场方向平行． (B) 线圈绕自身直径轴转动，轴与磁场方向垂直． (C) 线圈平面垂直于磁场并沿垂直磁场方向平移．(D) 线圈平面平行于磁场并沿垂直磁场方向平移．［］5. (本题 3分)(5137) 尺寸相同的铁环与铜环所包围的面积中，通以相同变化率的磁通量，当不计环的自感时，环中(A) 感应电动势不同． (B) 感应电动势相同，感应电流相同． (C) 感应电动势不同，感应电流相同．(D) 感应电动势相同，感应电流不同．［］6. (本题 3分)(1932) 如图所示，一矩形金属线框，以速度vv从无场空间进入一均匀磁场中，然后又从磁场中出来，到无场空间中．不计线圈的自感，下面哪一条图线正确地表示了线圈中的感应电流对时间的函数关系？(从线圈刚进入磁场时刻开始计时，I 以顺时针方向为正)[ ] BvIO(D)IO (C)O (B)I7. (本题 3分)(2417) 对于单匝线圈取自感系数的定义式为L =Φ /I ．当线圈的几何形状、大小及周围磁介质分布不变，且无铁磁性物质时，若线圈中的电流强度变小，则线圈的自感系数L(A) 变大，与电流成反比关系． (B) 变小． (C) 不变．(D) 变大，但与电流不成反比关系．［］8. (本题 3分)(2752) 在真空中一个通有电流的线圈a 所产生的磁场内有另一个线圈b ，a 和b 相对位置固定．若线圈b 中电流为零(断路)，则线圈b 与a 间的互感系数： (A) 一定为零． (B)一定不为零．(C) 可为零也可不为零, 与线圈b 中电流无关． (D) 是不可能确定的．［］9. (本题 3分)(2421) 已知一螺绕环的自感系数为L ．若将该螺绕环锯成两个半环式的螺线管，则两个半环螺线管的自感系数(A) 都等于L 21． (B) 有一个大于L 21，另一个小于L 21．(C) 都大于L 21． (D) 都小于L 21．［］对于单匝线圈取自感系数的定义式为L =Φ /I ．当线圈的几何形状、大小及周围磁介质分布不变，且无铁磁性物质时，若线圈中的电流强度变小，则线圈的自感系数L(A) 变大，与电流成反比关系． (B) 变小． (C) 不变．(D) 变大，但与电流不成反比关系．［］11. (本题 3分)(5675) 真空中一根无限长直细导线上通电流I ，则距导线垂直距离为a 的空间某点处的磁能密度为(A) 2002(21a I πµµ (B) 2002(21aI πµµ (C) 20)2(21I a µπ (D)2002(21aI µµ ［］12. (本题 3分)(2415) 用导线围成如图所示的回路(以O 点为心的圆，加一直径)，放在轴线通过O 点垂直于图面的圆柱形均匀磁场中，如磁场方向垂直图面向里，其大小随时间减小，则感应电流的流向为［］二填空题 (共76分)13. (本题 3分)(5303) 一平面试验线圈的磁矩大小p m 为1×10-8 A ·m 2，把它放入待测磁场中的A 处，试验线圈如此之小，以致可以认为它所占据的空间内场是均匀的．当此线圈的p m 与z 轴平行时，所受磁力矩大小为M =5×10-9 N ·m ，方向沿x 轴负方向；当此线圈的p m 与y 轴平行时，所受磁力矩为零．则空间A 点处的磁感强度B v的大小为____________，方向为______________．14. (本题 5分)(2066) 一带电粒子平行磁感线射入匀强磁场，则它作________________运动．一带电粒子垂直磁感线射入匀强磁场，则它作________________运动．一带电粒子与磁感线成任意交角射入匀强磁场，则它作______________运动.如图所示，一半径为R ，通有电流为I 的圆形回路，位于Oxy 平面内，圆心为O ．一带正电荷为q 的粒子，以速度v v沿z 轴向上运动，当带正电荷的粒子恰好通过O 点时，作用于圆形回路上的力为________，作用在带电粒子上的力为________．16. (本题 5分)(2070) 截面积为S ，截面形状为矩形的直的金属条中通有电流I ．金属条放在磁感强度为B v 的匀强磁场中，B v的方向垂直于金属条的左、右侧面(如图所示)．在图示情况下金属条的上侧面将积累____________电荷，载流子所受的洛伦兹力f m =______________．(注：金属中单位体积内载流子数为n )17. (本题 5分)(2580) 电子质量m ，电荷e ，以速度v 飞入磁感强度为B 的匀强磁场中，v v与B v 的夹角为θ ，电子作螺旋运动，螺旋线的螺距h =________________________，半径R =______________________．18. (本题 3分)(2387) 已知面积相等的载流圆线圈与载流正方形线圈的磁矩之比为2∶1，圆线圈在其中心处产生的磁感强度为B 0，那么正方形线圈(边长为a )在磁感强度为B v的均匀外磁场中所受最大磁力矩为______________________．19. (本题 3分)(2096) 在磁场中某点放一很小的试验线圈．若线圈的面积增大一倍，且其中电流也增大一倍，该线圈所受的最大磁力矩将是原来的______________倍．20. (本题 5分)(2603) A 、B 、C 为三根共面的长直导线，各通有10 A 的同方向电流，导线间距d =10 cm ，那么每根导线每厘米所受的力的大小为=l F Ad d ______________________， =l F Bd d ______________________， =lF Cd d ______________________． (µ0 =4π×10-7 N/A 2) I半径为a 的无限长密绕螺线管，单位长度上的匝数为n ，通以交变电流i =I m sin ωt ，则围在管外的同轴圆形回路(半径为r )上的感生电动势为_____________________________．22. (本题 5分)(2702) 如图所示，一直角三角形abc 回路放在一磁感强度为B 的均匀磁场中，磁场的方向与直角边ab 平行，回路绕ab 边以匀角速度ω旋转，则ac 边中的动生电动势为__________________________，整个回路产生的动生电动势为____________________________．v23. (本题 3分)(2692) 有一根无限长直导线绝缘地紧贴在矩形线圈的中心轴OO ′上，则直导线与矩形线圈间的互感系数为_________________．24. (本题 3分)(2525) 一自感线圈中，电流强度在 0.002 s 内均匀地由10 A 增加到12 A ，此过程中线圈内自感电动势为 400V ，则线圈的自感系数为L =____________．25. (本题 4分)(2619) 位于空气中的长为l ，横截面半径为a ，用Ｎ匝导线绕成的直螺线管，当符合________和____________________的条件时，其自感系数可表成V I N L 20)/(µ=，其中V 是螺线管的体积．26. (本题 3分)(2624) 一个中空的螺绕环上每厘米绕有20匝导线，当通以电流I =3 A 时，环中磁场能量密度w =_____________ ．(µ 0 =4π×10-7 N/A 2)27. (本题 3分)(5678) 真空中一根无限长直导线中通有电流I ，则距导线垂直距离为a 的某点的磁能密度w m =________________．有两个长度相同，匝数相同，截面积不同的长直螺线管，通以相同大小的电流．现在将小螺线管完全放入大螺线管里(两者轴线重合)，且使两者产生的磁场方向一致，则小螺线管内的磁能密度是原来的__________倍；若使两螺线管产生的磁场方向相反，则小螺线管中的磁能密度为____________(忽略边缘效应)．29. (本题 4分)(2180) 写出麦克斯韦方程组的积分形式：_____________________________，_____________________________， _____________________________，_____________________________．30. (本题 3分)(2198) 坡印廷矢量S v的物理意义是：_____________________________________________________________；其定义式为 _____________________ ．31. (本题 3分)(2339) 反映电磁场基本性质和规律的积分形式的麦克斯韦方程组为∫∫⋅=VSV S D d d ρv v， ① ∫∫⋅⋅∂∂−=SL S t B l E v vv v d d ， ②0d =∫⋅S S B vv ， ③ ∫⋅∫⋅∂∂+=SL S t DJ l H v vv v v d )(d ． ④试判断下列结论是包含于或等效于哪一个麦克斯韦方程式的．将你确定的方程式用代号填在相应结论后的空白处．(1) 变化的磁场一定伴随有电场；__________________(2) 磁感线是无头无尾的；________________________ (3) 电荷总伴随有电场．__________________________在没有自由电荷与传导电流的变化电磁场中, 沿闭合环路l (设环路包围的面积为S )=∫⋅ll H vv d __________________________________________．=∫⋅ll E vv d __________________________________________．三计算题 (共46分)33. (本题10分)(2737) 两根平行无限长直导线相距为d ，载有大小相等方向相反的电流I ，电流变化率d I /d t =α >0．一个边长为d 的正方形线圈位于导线平面内与一根导线相距d ，如图所示．求线圈中的感应电动势E ，并说明线圈中的感应电流是顺时针还是逆时针方向．34. (本题10分)(2409) 如图所示，一半径为r 2电荷线密度为λ的均匀带电圆环，里边有一半径为r 1总电阻为R 的导体环，两环共面同心(r 2 >> r 1)，当大环以变角速度ω =ω(t )绕垂直于环面的中心轴旋转时，求小环中的感应电流．其方向如何？35. (本题10分)(2410) 一内外半径分别为R 1, R 2的均匀带电平面圆环，电荷面密度为σ，其中心有一半径为r 的导体小环(R 1 >>r )，二者同心共面如图．设带电圆环以变角速度ω =ω(t )绕垂直于环面的中心轴旋转，导体小环中的感应电流i 等于多少？方向如何(已知小环的电阻为R ＇)？36. (本题 8分)(2138) 求长度为L 的金属杆在均匀磁场B v中绕平行于磁场方向的定轴OO ＇转动时的动生电动势．已知杆相对于均匀磁场B v的方位角为θ，杆的角速度为ω，转向如图所示．O无限长直导线旁有一与其共面的矩形线圈，直导线中通有恒定电流I ，将此直导线及线圈共同置于随时间变化的而空间分布均匀的磁场B v 中．设0>∂∂tB，当线圈以速度v v垂直长直导线向右运动时，求线圈在如图所示位置时的感应电动势．一选择题 (共36分)1. (本题 3分)(2734) (A)2. (本题 3分)(2595) (D)3. (本题 3分)(2657) (A)4. (本题 3分)(2404) (B)5. (本题 3分)(5137) (D)6. (本题 3分)(1932) (C)7. (本题 3分)(2417) (C)8. (本题 3分)(2752) (C)9. (本题 3分)(2421) (D)10. (本题 3分)(2417) (C)11. (本题 3分)(5675) (B)12. (本题 3分)(2415) (B)二填空题 (共76分)13. (本题 3分)(5303) 0.5 T 2分y 轴正方向 1分参考解：B p M m v v v ×=，由m p v平行y 轴时M = 0可知B v 必与y 轴平行，m p v沿z 轴时M 最大，故有 5.0==mp M B T由B p M m v v v ×=定出B v沿y 轴正方向．14. (本题 5分)(2066) 匀速直线 1分匀速率圆周 2分等距螺旋线 2分15. (本题 4分)(0361) 0 2分 0 2分16. (本题 5分)(2070) 负 2分 IB / (nS ) 3分17. (本题 5分)(2580) )/(cos 2eB m θv π 3分 )/(sin eB m θv 2分3分19. (本题 3分)(2096) 4 3分20. (本题 5分)(2603) 3×10-6N/cm 2分 0 2分3×10-6N/cm 1分21. (本题 3分)(2615) t a nI m ωωµcos 20π− 3分22. (本题 5分)(2702) 8/2B l ω 3分 0 2分23. (本题 3分)(2692) 0 3分24. (本题 3分)(2525) 0.400 H 3分25. (本题 4分)(2619) l >>a 2分细导线均匀密绕 2分26. (本题 3分)(2624) 22.6 J ·m -3 3分27. (本题 3分)(5678) )8/(2220a I πµ 3分28. (本题 5分)(2425) 4 3分 0 2分29. (本题 4分)(2180) ∫∫⋅=V S V S D d d ρv v 1分 ∫∫⋅⋅∂∂−=S L S t B l E v v v v d d 1分 0d =∫⋅SS B v v 1分∫⋅∫⋅∂∂+=SL S t D J l H v v v v v d )(d 1分 30. (本题 3分)(2198) 电磁波能流密度矢量 2分 H E S v v v ×= 1分31. (本题 3分)(2339) ② 1分 ③ 1分 ① 1分32. (本题 4分)(5160) ∫∫⋅∂∂S S D t v v d 或 t D /d d Φ 2分 ∫∫⋅∂∂−S S B t v v d 或 t m /d d Φ− 2分三计算题 (共46分)33. (本题10分)(2737) 解：(1) 载流为I 的无限长直导线在与其相距为r 处产生的磁感强度为： )2/(0r I B π=µ 2分以顺时针绕向为线圈回路的正方向，与线圈相距较远的导线在线圈中产生的磁通量为： 23ln 2d 203201π=π⋅=∫Id r r I d d dµµΦ 与线圈相距较近的导线对线圈的磁通量为：2ln 2d 20202π−=π⋅−=∫Id r r I d d dµµΦ 总磁通量 34ln 2021π−=+=Id µΦΦΦ 4分感应电动势为： 34ln 2d d )34(ln 2d d 00αµµπ=π=−=d t I d t ΦE 2分由E >0和回路正方向为顺时针，所以E 的绕向为顺时针方向，线圈中的感应电流亦是顺时针方向． 2分解：大环中相当于有电流 2)(r t I λω⋅=2分这电流在O 点处产生的磁感应强度大小λωµµ)(21)2/(020t r I B == 2分以逆时针方向为小环回路的正方向，210)(21r t π≈λωµΦ 2分∴ tt r t i d )(d 21d d 210ωλµΦπ−=−=E tt R r R i i d )(d 2210ωλµ⋅π−==E 2分方向：d ω(t ) /d t >0时，i 为负值，即i 为顺时针方向．1分 d ω(t ) /d t <0时，i 为正值，即i 为逆时针方向．1分35. (本题10分)(2410) 解：带电平面圆环的旋转相当于圆环中通有电流I ．在R 1与R 2之间取半径为R 、宽度为d R 的环带，环带内有电流R t R I d )(d ωσ= 2分d I 在圆心O 点处产生的磁场R t R I B d )(21/.d 21d 00σωµµ== 2分由于整个带电环面旋转，在中心产生的磁感应强度的大小为))((21120R R t B −=σωµ 1分选逆时针方向为小环回路的正方向，则小环中2120))((21r R R t π−≈σωµΦ 1分tt R R r t i d )(d )(2d d 1220ωσµΦ−π−=−=E tt R R R r R i i d )(d 2)( 1220ωσµ⋅′−−=′=E 2分方向：当d ω (t ) /d t >0时，i 与选定的正方向相反．1分当d ω (t ) /d t <0时，i 与选定的正方向相同．1分36. (本题 8分)(2138) 解：在距O 点为l 处的d l 线元中的动生电动势为d E l B v v v d )(⋅×=v 2分θωsin l =v 2分∴ E ∫∫⋅π=×=Ld cos )21sin(v d )v (l B l B L αv v v ∫∫==ΛθωθθωL l l B l lB 02d sin sin d sin θω22sin 21BL = 3分 E 的方向沿着杆指向上端．1分 O B v v ×v解：取顺时针方向回路正向．设动生电动势和感生电动势分别用E 1和E 2表示，则总电动势EE = E 1 + E 2 l B l B 211v v −=E ))(22(00b a I a I l +π−π=µµv )(20b a a lIb +π=v µ 4分 ∫∂∂−=⋅∂∂−=S t B bl S t B v v d 2E 3分∴ bl tB b a a I ])(2[0∂∂−+π=vµE 1分。

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电磁场与波课后思考题1-1 什么是标量与矢量?举例说明 .仅具有大小特征的量称为标量.如:长度 ,面积 ,体积 ,温度 ,气压 ,密度 ,质量 ,能量及电位移等.不仅具有大小而且具有方向特征的量称为矢量 .如:力 ,位移 ,速度 ,加速度 ,电场强度及磁场强度 .1-2 矢量加减运算及矢量与标量的乘法运算的几何意义是什么矢量加减运算表示空间位移.矢量与标量的乘法运算表示矢量的伸缩.1-3矢量的标积与矢积的代数定义及几何意义是什么?矢量的标积 : A B A x B x A y B y A z B z A B cos ,A 矢量的模与矢量 B 在矢量 A方向上的投影大小的乘积 .矢积 :e x e y e z矢积的方向与矢量A,B 都垂直 ,且A B A x A y A z e z A B sin由矢量 A 旋转到 B,并与矢积构成右B x B y B z旋关系 ,大小为 A B sin1-4什么是单位矢量 ?写出单位矢量在直角坐标中的表达式.模为 1的矢量称为单位矢量. e a cos e x cos e y cos e z1-5梯度与方向导数的关系是什么?试述梯度的几何意义,写出梯度在直角坐标中的表示式 .标量场在某点梯度的大小等于该点的最大方向导数, 方向为该点具有最大方向导数的方向.梯度方向垂直于等值面，指向标量场数值增大的方向在直角坐标中的表示式:x e x y e y z e z1-6什么是矢量场的通量 ?通量值为正 ,负或零时分别代表什么意义?矢量 A 沿某一有向曲面S 的面积分称为矢量 A 通过该有向曲面S 的通量 ,以标量表示，即Ψ A dS通量为零时表示该闭合面中没有矢量穿过.S; 通量为负时表示闭合面中有洞 .通量为正时表示闭合面中有源1-7给出散度的定义及其在直角坐标中的表示式.d 散度：当闭合面S向某点无限收缩时，矢量 A 通过该闭合面S的通量div Alim S 与该闭合面包围的体积之比的极限称为矢量场 A 在该点的散度。

电磁感应带答案

第十章电磁感应考试说明的要求:知识网络:回归教材人教版教材索引：“（B1，10）”、“（X1，10）”中的“B1”表示高中物理必修1，“X1”表示高中物理选修3-1，“10”、表示第10页《选修3-2》1．（X2，3）法拉第把引起感应电流的原因概括为哪五类？2．（X2，5-7）图4.2-1、2、3，三个实验；图4.2-6，如何将导体切割磁感线等效为磁通量变化？图4.2-7，摇绳发电（再次关注地磁场）。

3．（X2，8-9）第2题，磁场不变，面积变化；第6题，可进一步思考线圈B中产生的感应电流的变化情况；第7题，注意从两个角度思考该问题——感生、动生电动势大小和方向；磁通量变化。

4．（X2，10）图4.3-2，探究感应电流方向。

5．（X2，13）图4.3-7，右手定则。

6．（X2，13）第1题，超导体中的感应电流。

7．（X2，14）第6题，楞次环实验。

思考：当磁铁N极移近B环时，B环中缺口处哪端电势高？8．（X2，14）第7题，法拉第圆盘发电机的工作原理。

E 。

9．（X2，16）图4.4-1，由法拉第电磁感应定律推导Blv10．（X2，16）反电动势，联系电动机输出的机械功率与反电动势的关系。

11．（X2，17）第3题，航天飞机、绳系卫星利用地磁场发电，思考：缆绳两端的电势高低。

12．（X2，18）第4题，动圈式扬声器；第7题，电磁流量计。

13．（X2，19）感生电场；“感生”现象中的非静电力；了解电子感应加速器。

14．（X2，20）思考与讨论，“动生”现象中的非静电力。

15．（X2，20）第1题，估算飞机两翼尖间的电势差，以及电势高低。

16．（X2，22-23）图4.6-2，定性画出通过A1的电流随时间变化的图线；图4.6-4，回答思考与讨论中的问题。

17．（X2，24）图4.6-6中产生电火花的原因？如何避免？自感系数；磁场的能量。

18．（X2，25）第1题，延时继电器；第2题，断路自感。

19．（X2，26）图4.7-1，涡流的产生；图4.7-2，真空冶炼，注意对电源的要求；图4.7-3，减小涡流的方法；图4.7-4，探雷器、安检门探测人是否携带金属制品的原理。

第八章电磁感应电磁场习题解答-感生电场习题

资料范本本资料为word版本，可以直接编辑和打印，感谢您的下载第八章电磁感应电磁场习题解答-感生电场习题地点：__________________时间：__________________说明：本资料适用于约定双方经过谈判，协商而共同承认，共同遵守的责任与义务，仅供参考，文档可直接下载或修改，不需要的部分可直接删除，使用时请详细阅读内容第八章电磁感应电磁场习题解答8 －6 一铁心上绕有线圈100匝，已知铁心中磁通量与时间的关系为，求在时，线圈中的感应电动势．分析由于线圈有N 匝相同回路，线圈中的感应电动势等于各匝回路的感应电动势的代数和，在此情况下，法拉第电磁感应定律通常写成，其中称为磁链．解线圈中总的感应电动势当时，．8 －7 有两根相距为d 的无限长平行直导线，它们通以大小相等流向相反的电流，且电流均以的变化率增长．若有一边长为d 的正方形线圈与两导线处于同一平面内，如图所示．求线圈中的感应电动势．分析本题仍可用法拉第电磁感应定律来求解．由于回路处在非均匀磁场中，磁通量就需用来计算（其中B 为两无限长直电流单独存在时产生的磁感强度B1 与B2 之和）．为了积分的需要，建立如图所示的坐标系．由于B 仅与x 有关，即，故取一个平行于长直导线的宽为ｄx、长为d 的面元ｄS，如图中阴影部分所示，则，所以，总磁通量可通过线积分求得（若取面元，则上述积分实际上为二重积分）．本题在工程技术中又称为互感现象，也可用公式求解．解1 穿过面元ｄS 的磁通量为因此穿过线圈的磁通量为再由法拉第电磁感应定律，有解2 当两长直导线有电流I 通过时，穿过线圈的磁通量为线圈与两长直导线间的互感为当电流以变化时，线圈中的互感电动势为8 －10 如图（ａ）所示，把一半径为R 的半圆形导线OP 置于磁感强度为B的均匀磁场中，当导线以速率v 水平向右平动时，求导线中感应电动势E 的大小，哪一端电势较高？分析本题及后面几题中的电动势均为动生电动势，除仍可由求解外（必须设法构造一个闭合回路），还可直接用公式求解．在用后一种方法求解时，应注意导体上任一导线元ｄl 上的动生电动势.在一般情况下，上述各量可能是ｄl 所在位置的函数．矢量（v ×B）的方向就是导线中电势升高的方向．解1 如图（ｂ）所示，假想半圆形导线OP 在宽为2R 的静止形导轨上滑动，两者之间形成一个闭合回路．设顺时针方向为回路正向，任一时刻端点O 或端点P 距形导轨左侧距离为x，则即由于静止的形导轨上的电动势为零，则ε ＝－2RvB．式中负号表示电动势的方向为逆时针，对OP 段来说端点P 的电势较高．解2 建立如图（c）所示的坐标系，在导体上任意处取导体元ｄl，则由矢量（v ×B）的指向可知，端点P 的电势较高．解3 连接OP 使导线构成一个闭合回路．由于磁场是均匀的，在任意时刻，穿过回路的磁通量.由法拉第电磁感应定律可知，ε ＝0又因ε ＝εOP ＋εPO即εOP ＝－εPO ＝2RvB由上述结果可知，在均匀磁场中，任意闭合导体回路平动所产生的动生电动势为零；而任意曲线形导体上的动生电动势就等于其两端所连直线形导体上的动生电动势．上述求解方法是叠加思想的逆运用，即补偿的方法．8 －12 如图所示，长为L 的导体棒OP，处于均匀磁场中，并绕OO′轴以角速度ω旋转，棒与转轴间夹角恒为θ，磁感强度B 与转轴平行．求OP 棒在图示位置处的电动势．分析如前所述，本题既可以用法拉第电磁感应定律计算（此时必须构造一个包含OP导体在内的闭合回路，如直角三角形导体回路OPQO），也可用来计算．由于对称性，导体OP 旋转至任何位置时产生的电动势与图示位置是相同的．解1 由上分析，得由矢量的方向可知端点P 的电势较高．解2 设想导体OP 为直角三角形导体回路OPQO 中的一部分，任一时刻穿过回路的磁通量Φ为零，则回路的总电动势显然，εQO ＝0，所以由上可知，导体棒OP 旋转时，在单位时间内切割的磁感线数与导体棒QP 等效．后者是垂直切割的情况．8 －13 如图（ａ）所示，金属杆AB 以匀速平行于一长直导线移动，此导线通有电流I ＝40A．求杆中的感应电动势，杆的哪一端电势较高？分析本题可用两种方法求解．（1）用公式求解，建立图（a）所示的坐标系，所取导体元，该处的磁感强度．（2）用法拉第电磁感应定律求解，需构造一个包含杆AB 在内的闭合回路．为此可设想杆AB在一个静止的形导轨上滑动，如图（ｂ）所示．设时刻t，杆AB 距导轨下端CD的距离为y，先用公式求得穿过该回路的磁通量，再代入公式，即可求得回路的电动势，亦即本题杆中的电动势．解1 根据分析，杆中的感应电动势为式中负号表示电动势方向由B 指向A，故点A 电势较高．解2 设顺时针方向为回路ABCD 的正向，根据分析，在距直导线x 处，取宽为ｄx、长为y 的面元ｄS，则穿过面元的磁通量为穿过回路的磁通量为回路的电动势为由于静止的形导轨上电动势为零，所以式中负号说明回路电动势方向为逆时针，对AB 导体来说，电动势方向应由B 指向A，故点A 电势较高．8 －17 半径为R ＝2.0 cm 的无限长直载流密绕螺线管，管内磁场可视为均匀磁场，管外磁场可近似看作零．若通电电流均匀变化，使得磁感强度B 随时间的变化率为常量，且为正值，试求：（1）管内外由磁场变化激发的感生电场分布；（2）如，求距螺线管中心轴r ＝5．0 cm处感生电场的大小和方向．分析变化磁场可以在空间激发感生电场，感生电场的空间分布与场源———变化的磁场（包括磁场的空间分布以及磁场的变化率等）密切相关，即.在一般情况下，求解感生电场的分布是困难的．但对于本题这种特殊情况，则可以利用场的对称性进行求解．无限长直螺线管内磁场具有柱对称性，其横截面的磁场分布如图所示．由其激发的感生电场也一定有相应的对称性，考虑到感生电场的电场线为闭合曲线，因而本题中感生电场的电场线一定是一系列以螺线管中心轴为圆心的同心圆（若电场线是其他类型的曲线则与其对称性特点不符），同一圆周上各点的电场强度Ek 的大小相等，方向沿圆周的切线方向．图中虚线表示r ＜R和r ＞R 两个区域的电场线．电场线绕向取决于磁场的变化情况，由楞次定律可知，当时，电场线绕向与B 方向满足右螺旋关系；当时，电场线绕向与前者相反．解如图所示，分别在r ＜R 和r ＞R 的两个区域内任取一电场线为闭合回路l（半径为r 的圆），依照右手定则，不妨设顺时针方向为回路正向．（1） r ＜R，r ＞R，由于，故电场线的绕向为逆时针．（2）由于r ＞R，所求点在螺线管外，因此将r、R、的数值代入，可得，式中负号表示Ek的方向是逆时针的．8 －18 在半径为R 的圆柱形空间中存在着均匀磁场，B 的方向与柱的轴线平行．如图（ａ）所示，有一长为l 的金属棒放在磁场中，设B 随时间的变化率为常量．试证：棒上感应电动势的大小为分析变化磁场在其周围激发感生电场，把导体置于感生电场中，导体中的自由电子就会在电场力的作用下移动，在棒内两端形成正负电荷的积累，从而产生感生电动势．由于本题的感生电场分布与上题所述情况完全相同，故可利用上题结果，由计算棒上感生电动势．此外，还可连接OP、OQ，设想PQOP 构成一个闭合导体回路，用法拉第电磁感应定律求解，由于OP、OQ 沿半径方向，与通过该处的感生电场强度Ek 处处垂直，故，OP、OQ 两段均无电动势，这样，由法拉第电磁感应定律求出的闭合回路的总电动势，就是导体棒PQ 上的电动势．证1 由法拉第电磁感应定律，有证2 由题８－17可知，在r ＜R 区域，感生电场强度的大小设PQ 上线元ｄx 处，Ek的方向如图（b）所示，则金属杆PQ 上的电动势为讨论假如金属棒PQ 有一段在圆外，则圆外一段导体上有无电动势？该如何求解？8 －23 如图所示，一面积为4.0 cm2 共50 匝的小圆形线圈A，放在半径为20 cm 共100 匝的大圆形线圈B 的正中央，此两线圈同心且同平面．设线圈A 内各点的磁感强度可看作是相同的．求：（1）两线圈的互感；（2）当线圈B 中电流的变化率为－50 A·ｓ－1 时，线圈A 中感应电动势的大小和方向．分析设回路Ⅰ中通有电流I1 ，穿过回路Ⅱ的磁通量为Φ21 ，则互感M ＝M21 ＝Φ21I1 ；也可设回路Ⅱ通有电流I2 ，穿过回路Ⅰ的磁通量为Φ12 ，则．虽然两种途径所得结果相同，但在很多情况下，不同途径所涉及的计算难易程度会有很大的不同．以本题为例，如设线圈B 中有电流I 通过，则在线圈A 中心处的磁感强度很易求得，由于线圈A 很小，其所在处的磁场可视为均匀的，因而穿过线圈A 的磁通量Φ≈BS．反之，如设线圈A 通有电流I，其周围的磁场分布是变化的，且难以计算，因而穿过线圈B 的磁通量也就很难求得，由此可见，计算互感一定要善于选择方便的途径．解（1）设线圈B 有电流I 通过，它在圆心处产生的磁感强度穿过小线圈A 的磁链近似为则两线圈的互感为（2）互感电动势的方向和线圈B 中的电流方向相同．8 －24 如图所示，两同轴单匝线圈A、C 的半径分别为R 和r，两线圈相距为d．若r很小，可认为线圈A 在线圈C 处所产生的磁场是均匀的．求两线圈的互感．若线圈C 的匝数为N 匝，则互感又为多少？解设线圈A 中有电流I 通过，它在线圈C 所包围的平面内各点产生的磁感强度近似为穿过线圈C 的磁通为则两线圈的互感为若线圈C 的匝数为N 匝，则互感为上述值的N 倍．8 －26 一个直径为0.01 m，长为0.10 m 的长直密绕螺线管，共1 000 匝线圈，总电阻为7.76 Ω．求：（1）如把线圈接到电动势E ＝2.0 V 的电池上，电流稳定后，线圈中所储存的磁能有多少？磁能密度是多少？*（2）从接通电路时算起，要使线圈储存磁能为最大储存磁能的一半，需经过多少时间？分析单一载流回路所具有的磁能，通常可用两种方法计算：（1）如回路自感为L（已知或很容易求得），则该回路通有电流I 时所储存的磁能，通常称为自感磁能．（2）由于载流回路可在空间激发磁场，磁能实际是储存于磁场之中，因而载流回路所具有的能量又可看作磁场能量，即，式中为磁场能量密度，积分遍及磁场存在的空间．由于，因而采用这种方法时应首先求载流回路在空间产生的磁感强度B 的分布．上述两种方法还为我们提供了计算自感的另一种途径，即运用求解L．解（1）密绕长直螺线管在忽略端部效应时，其自感，电流稳定后，线圈中电流，则线圈中所储存的磁能为在忽略端部效应时，该电流回路所产生的磁场可近似认为仅存在于螺线管中，并为均匀磁场，故磁能密度处处相等，（2）自感为L，电阻为R 的线圈接到电动势为E 的电源上，其电流变化规律，当电流稳定后，其最大值按题意1，则，将其代入中，得8 －31 设有半径R ＝0.20 m 的圆形平行板电容器，两板之间为真空，板间距离d ＝0.50 cm，以恒定电流I ＝2.0 A 对电容器充电．求位移电流密度（忽略平板电容器的边缘效应，设电场是均匀的）．分析尽管变化电场与传导电流二者形成的机理不同，但都能在空间激发磁场．从这个意义来说，变化电场可视为一种“广义电流”，即位移电流．在本题中，导线内存在着传导电流Ic，而在平行板电容器间存在着位移电流Id，它们使电路中的电流连续，即．解忽略电容器的边缘效应，电容器内电场的空间分布是均匀的，因此板间位移电流，由此得位移电流密度的大小。

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第十三章电磁感应
选择题
以选(E )
6 .半径为R 的圆线圈处于均匀磁场 B 中，B 垂直于线圈平面向上。

如果磁感应强度为B=3 t 2+2 t+1 ,则线圈中的感应电场为：
( )
2 2
A.
2π (3 t + 1)R ,顺时针方向； B. 2π (3 t + 1)R ,逆时针方向；
C . (3 t + 1)R ,顺时针方向；
D . (3 t + 1)R ,逆时针方向；
解：由：E idI = - — d S ，则感应电场的大小满足
Ll
∂.
3 •如图所示, 地在导轨上滑动，则外力的大
一匀强磁场
除电阻R 外, B 垂直纸面向内，长为 L 的导线其它部分电阻不计，当ab 以匀速
ab 可以无摩擦
V 向右运动时,
2 2
A. B L V
2、2 BLV C.- 2R
解：导线ab BL V B.- R BLV D. R
的感应电动势
2,2 2
BLV E. R
.；：=BL V ，当
XX Jy X
-
Γζ ~X ~X - X 共 V * X X -÷⅛_⅛⅛_X
选择题3图
ab 以匀速V 向右运动时，导线 ab 受到的外力与安培力是一对平衡力，所以 F 外=F 安=B -L
R
所以选(D )
4 .一根长度L 的铜棒在均匀磁场 B 中以匀角速度ω旋转着，B 的方向垂直
铜棒转动的平面，如图，设 t = 0 时，铜棒与棒两端之间的感应电动势是: (
) 2
A. L B cos(，t
■')
B. 1
∙L 2B COS 7
2
C. 2 , L 2 Bcos( ∙ ∙t …R
D. L 2 B
E. 1 ■ .L 2 B
2
解： ;=(V B ) d I =(L BVdl = O
L
B *
'∣dl
Ob 成θ角，则在任一时刻t 这根铜 =1 BL 2
，所
2
选择题4图
E i 2 TtR= (6t ■ 2) πR 2
解出
E i = (3 t + 1)R 所以选(C )O
7 •在圆柱形空间内有感应强度 B 的均匀磁场，如图所示，
B 的大小以速率
dB/dt 变化，在磁场中有 C , D 两点，其间可放置直导线和弯曲导线，则
( )
A •电动势只在直导线中产生 B. 电动势只在弯曲导线中产生
C. 电动势在直导线和弯曲导线中产生，且两者大小相等 D .直导线中的电动势小于弯曲导线中的电动势解：在圆柱形空间内的感生电场是涡选场，
电场线是与圆
柱同轴的同心圆，因为；=E i
d l ,所以弯曲导线中的电动势解：感生电流l
「，又因为l =dq ,所以有-丸,
R Rdt
dt
Rdt dt
即二:』-Rg =25 2.G 1G § =5 1G^Wb
8. —个薄壁纸筒，长为 3Gcm 、截面直径为3.0cm ,筒上绕有5GG 匝线圈,
比直导线中的电动势大。

所以选( 二填空题
1.如图所示，一很长的直导线通有交变电流
I= I o Sin ω t ,
形线圈ABCD ,长为I ,宽为b£,线圈与导线在同一平面内，则回路的感应
电动势 ___________ O
解：在矩形线圈上距直导线 X 处，取一宽为dx ,长为 l ,且与直导线平行的长条形面积，该面积上磁感应强度
D )O 它旁边有一长方 ABCD 中
磁通量
出 μ
o I
为B —
2 πx ^Il
d ①=BdS
d x
2 πx
b
」II
①
-dx a
2 πx
JG I l . b
In — 2 π a »ol
⑷ b =— = ------------- (IL) = — ------------------ ( I L ) l G Co S)t
dt 2 π a dt 2 ∏ a
2 .将条形磁铁插入与冲击电流计串联的金属环中时，有电荷通过电流计，若连接电流计的电路总电阻 .计=
整个线圈的磁通量感应电动势
d ① J G I b d I
——(I L )- =
2 π a dt
q = 2.0× 1θ'c 的
R = 25Ω ,则穿过环磁通的变化 l
填空题1图
纸筒内用= 5000的铁芯充满，则线圈的自感系数为 ______
2 2
N 7 (500) 2
L S =5000 4 ∏10 ^ ∏0.015)2 =3.7(H)
l 0.3
计算题
1 •两根无限长平行直导线相距为d,载有大小相等方向相反的电流I,电流变化率dl∕dt= α>0。

一个边长为d的正方形线圈位于导线平面内与一根导线相距d,如图所示，求线圈中的感应电动势；，并说明线圈中的感应电动势是顺时针
还是逆时针。

解：通过正方形线圈的总磁通为(以顺时针绕向为线圈回路的正方向)
解:
」0 I 2
----- d dr — d
2∏ r ■
J O Id 3 ^0Id .L0Id
ln ln 2 ln 2 π2 2 π 2 π
感应电动势为：
d
2 ∏r
计算题1图
d①POd 4 dI I I Od a 4
(ln ) In
dt 2∏ 3 dt 2∏ 3
由于；>0,所以；的绕向为顺时针方向。

3 •如图，有两条相距I的平行长直光滑裸导线MN、M'N',其两端分别与
电阻R1、R2相连；匀强磁场B垂直于图面向里；裸导线ab垂直搭在平行导线上，
向右作匀速运动，裸导线MN、M'N'与并在外力作用下以速率V平行于导线MN ab
的电阻均不计；
(1)求电阻R1与R2中的电流I1与
(2)设外力提供的功率不能超过某值I2 ,并说明其流向；
P o,求导线ab的最大速率。

解：(1)导线ab中的动生电动势
= B∕v不计导线电阻时, a，b两点电×
U a -U b =； = Blv RI 故I l = (U a -U b) / R 1 = Blv / R i 由M流向
M •
∣2 = ( U a - U b) / R 2=B∣V∕ R2
X l X
LL
X
a
X
b.
× × ×
计算题3图
由N流向N
(2)外力提供的功率等于两电阻上消耗的焦耳热功率
2 2 2 2 2
P = R i 11 +R2 12 = B l V ( R1+R2) / R1R2
2 2 2
B IV (R 1+R 2) / R 1R 2≤ P o
1 I R I R
2 P
V
m
^ BI I R 1
■ R 2
6.在一个长直密绕的螺线管中间放一正方形小线圈，若螺线管长 1m ，绕了 1000匝，通以电流
I =
10cos100π t ( SI ),正方形小线圈每边长 5cm ,共100 匝，电阻为1 Ω，求线圈中感应电流最大值 (正方形线
圈的法线方向与螺线管的轴线方向一致)
解： n =1000 (匝 ∕m ) B=^nl
J--N d
Na 2 -O n 巴=二 2
10 丄 Sin 100 π t
dt dt 2 ↑
I
m =ε m
/ R =π 10 A =0.99A
第十四章电磁场
一选择题
1 .对位移电流，有下述四种说法，请指出哪一种说法正确。

()
(A) 位移电流是由变化电场产生的。

(B) 位移电流是由线性变化磁场产生的。

(D)
位移电流的磁效应不服从安培环路定理。

解：本题选(A )。

d ①
2 .在感应电场中电磁感应定律可以写成 -L
E K d I---,式中E K 为感
dt
应电场的电场强度。

此式表明：
(
)
(A) 闭合曲线I 上E K 处处相等。

(B) 感应电场是保守场。

(D)
在感应电场中不能像对静电场那样引入电势的概念。

解：本题选(D )。

最大速率
计算题6图。