電磁感應(yīng)測(cè)驗(yàn)

1、.大學(xué)物理第10 章測(cè)試 ( 滿(mǎn)分 120 分 )一、選擇題 ( 每小題 3 分，共 18 分)N1. 在兩個(gè)永久磁極中間放置一圓形線(xiàn)圈，線(xiàn)圈的大小和磁極大小約相等，線(xiàn)圈平面和磁場(chǎng)方向垂直。 今欲使線(xiàn)圈中產(chǎn)OiO生逆時(shí)針?lè)较?( 俯視 ) 的瞬時(shí)感應(yīng)電流 i( 如圖 ) ，可選擇下列O哪一種方法？ S(A) 把線(xiàn)圈在自身平面內(nèi)繞圓心旋轉(zhuǎn)一個(gè)小角度。(B) 把線(xiàn)圈繞通過(guò)其直徑的 OO 軸轉(zhuǎn)一個(gè)小角度。(C) 把線(xiàn)圈向上平移。(D) 把線(xiàn)圈向下平移。2. 半徑為 a 的圓線(xiàn)圈置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B 的均勻磁場(chǎng)中， 線(xiàn)圈平面與磁場(chǎng)方向垂直， 線(xiàn)圈電阻為 R；當(dāng)把線(xiàn)圈轉(zhuǎn)動(dòng)使其法向與B 的夾角= 60時(shí)，

2、線(xiàn)圈中已通過(guò)的電量與線(xiàn)圈面積及轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)間的關(guān)系是( A) 與線(xiàn)圈面積成正比，與時(shí)間無(wú)關(guān)。( B) 與線(xiàn)圈面積成正比，與時(shí)間成正比。(C) 與線(xiàn)圈面積成反比，與時(shí)間成正比。 ( D) 與線(xiàn)圈面積成反比，與時(shí)間無(wú)關(guān)。3. 棒 AD 長(zhǎng)為 L，在勻強(qiáng)磁場(chǎng) B 中繞 OO 轉(zhuǎn)動(dòng)。角速度為 ，AC = L/ 3。則 A 、D 兩點(diǎn)間電勢(shì)差為： (A) UDU A1B L2。O6( B)U AU D1 2。AD6BLC( C)U DU A2B 2。OB9L( D)U AU D2 2。9B L4. 將形狀完全相同的銅環(huán)和木環(huán)靜止放置， 并使通過(guò)兩平面的磁通量隨時(shí)間的變化率相等，則( A) 銅環(huán)中有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

3、，木環(huán)中無(wú)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。( B) 銅環(huán)中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大，木環(huán)中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)小。( C) 銅環(huán)中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)小，木環(huán)中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大。( D) 兩環(huán)中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等。5. 對(duì)于單匝線(xiàn)圈取自感系數(shù)的定義式為L(zhǎng) =/ I 。當(dāng)線(xiàn)圈的幾何形狀、大小及周?chē)沤橘|(zhì)分布不變，且無(wú)鐵磁性物質(zhì)時(shí)，若線(xiàn)圈中的電流強(qiáng)度變小，則線(xiàn)圈的自感系數(shù)L( A) 變大，與電流成反比關(guān)系。( B) 變小。( C) 不變。( D) 變大，但與電流不成反比關(guān)系。6. 有兩個(gè)長(zhǎng)直密繞螺線(xiàn)管，長(zhǎng)度及線(xiàn)圈匝數(shù)均相同，半徑分別為r 1 和 r2，管內(nèi)充滿(mǎn)均.勻磁介質(zhì)，其磁導(dǎo)率分別為1和212= 12，12= 21，當(dāng)將兩只螺線(xiàn)，設(shè) r r管串聯(lián)在電路

4、中通電穩(wěn)定后，其自感系數(shù)之比L1 L2 與磁能之比 Wm1 Wm2 分別為：(A) 11 與 11。(B) 12 與 11。(C) 12 與 12。(D) 21 與 21。二、填空題 ( 每空 2 分，共 84 分)1. 如圖所示，一導(dǎo)線(xiàn)被彎成半徑為 R 的 3/ 4 圓弧和沿徑向長(zhǎng)為 R 的小段。當(dāng)它在垂直于均勻磁場(chǎng) B 的平面內(nèi)繞O 點(diǎn)以角速度逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，在Ob 兩點(diǎn)間產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)Ob =，O 與 b 兩點(diǎn)電勢(shì)較高的為點(diǎn)。RIabLvBdaRcOb2. 如圖所示，在一無(wú)限長(zhǎng)的通電導(dǎo)線(xiàn) ( 電流為 I) 的同一平面內(nèi)有一長(zhǎng)為 L 的金屬棒 ac。該棒以水平速度 v 勻速向右離開(kāi)長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)，則

5、當(dāng)金屬棒的 a 端離長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)距離為 d 時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)為。3. 如圖，兩無(wú)限長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)通有相同的電流 I ，且方向相同，平行地放在水平面上，相距為 2l。如果使長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn) AB 以勻速率v 從圖中的位置向左移動(dòng)t 秒時(shí)( 導(dǎo)線(xiàn) AB 仍在兩電流之間 ) ，AB 兩端產(chǎn)生的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)大小為。A、B 兩端，電勢(shì)高的一端是。4. 如圖所示， 4 根輻條的金屬輪子在均勻磁場(chǎng) B 中轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)軸與 B 平行。輪子和輻條都是導(dǎo)體。輻條長(zhǎng)為R，輪子轉(zhuǎn)速為 n，則輪子中心 a 與輪子邊緣 b 之間的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為 ，電勢(shì)最高點(diǎn)是在處。AIIvBll.abBOaRdcbB5. 在圓柱形區(qū)域內(nèi)有一均勻磁場(chǎng)B ，且 d

6、B0 。一邊長(zhǎng)為 l 的正方形金屬框置于磁場(chǎng)dtab 邊的中點(diǎn) O，則中，位置如圖所示，框平面與圓柱形軸線(xiàn)垂直，且軸線(xiàn)通過(guò)金屬框ad =； dc =； abcda =。6. 產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的非靜電力是，其相應(yīng)的非靜電場(chǎng)強(qiáng)=；產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)的非靜電力是，激發(fā)感生電場(chǎng)的場(chǎng)源是。7. 將一寬度為 l 的薄銅片卷成一個(gè)半徑為 R 的細(xì)圓筒，設(shè) l R，電流過(guò)此銅片，如圖所示。若忽略邊緣效應(yīng)，筒內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度=；此裝置的自感系數(shù)L =。ROIlI 均勻分布通B 的大小 Ba8. 如圖所示，電量 Q 均勻分布在半徑為 r 的長(zhǎng)直圓筒上，一單匝矩形線(xiàn)圈的一個(gè)邊與圓筒的軸重合， 圓筒以角速度 ( t) 旋轉(zhuǎn)，設(shè)

7、單匝線(xiàn)圈的電阻為 R，則線(xiàn)圈中的感生電流的大小為。9. 如圖所示，一無(wú)限長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)和一半徑為a 的導(dǎo)體圓環(huán)放在同一平rR ( t)面內(nèi)，直導(dǎo)線(xiàn)通過(guò)圓環(huán)中心，接觸處相互絕緣。則直導(dǎo)線(xiàn)與圓環(huán)之間的互感系數(shù)M=。10. 試相應(yīng)地寫(xiě)出哪一個(gè)麥克斯韋方程相當(dāng)于或包括下列事實(shí)。( 1)一個(gè)變化的電場(chǎng)，必定有一個(gè)磁場(chǎng)伴隨它。方程是；( 2)一個(gè)變化的電場(chǎng)，必定有一個(gè)磁場(chǎng)伴隨它。方程是；( 3)不存在磁單極子。方程是；.( 4) 在靜電平衡條件下，導(dǎo)體內(nèi)部不可能有電荷分布。方程是。11. 如圖，在一長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn) L 中通有電流 I ，ABCD 為一矩形線(xiàn)圈，它與 L 皆在紙面內(nèi)，且 AB 邊與 L 平行。( 1)矩

8、形線(xiàn)圈在紙面內(nèi)向右移動(dòng)時(shí)，線(xiàn)圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向?yàn)椤? 2) 矩形線(xiàn)圈繞 AD 邊旋轉(zhuǎn)，當(dāng) BC 邊已離開(kāi)紙面正向外運(yùn)動(dòng)時(shí)，線(xiàn)圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向?yàn)椤?2. 一根直導(dǎo)線(xiàn)在磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B 的均勻磁場(chǎng)中以速度 v 運(yùn)動(dòng)切割磁力線(xiàn)。導(dǎo)線(xiàn)中對(duì)應(yīng)于非靜電力的場(chǎng)強(qiáng)( 稱(chēng)作非靜電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng) ) E v =。ADILBC13. 如左下圖所示，在豎直向上的均勻穩(wěn)恒磁場(chǎng)中， 有兩條與水平面成 角的平行導(dǎo)軌，相距 L，導(dǎo)軌下端與電阻 R 相連，若一段質(zhì)量為 m 的裸導(dǎo)線(xiàn) ab 在導(dǎo)軌上保持勻速下滑。在忽略導(dǎo)軌與導(dǎo)線(xiàn)的電阻和其間摩擦的情況下，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；導(dǎo)線(xiàn)abi上端電勢(shì)高；感應(yīng)電流的大小i =，方向。BRabLcbadB

9、14. 如右上圖所示，一導(dǎo)線(xiàn)構(gòu)成一正方形線(xiàn)圈然后對(duì)折， 并使其平面垂直置于均勻磁場(chǎng) B中。當(dāng)線(xiàn)圈的一半不動(dòng)，另一半以角速度張開(kāi)時(shí) ( 線(xiàn)圈邊長(zhǎng)為 2l) ，線(xiàn)圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小=。( 設(shè)此時(shí)的張角為，見(jiàn)圖 )15. 金屬圓板在均勻磁場(chǎng)中以角速度繞中心軸旋轉(zhuǎn)，均勻磁場(chǎng)的方向平行于轉(zhuǎn)軸，如圖。這時(shí)板中由中心至同一邊緣點(diǎn)的不同曲線(xiàn)上總感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，方向。OABOBXV0C16. 在圖示的電路中，導(dǎo)線(xiàn) AC 在固定導(dǎo)線(xiàn)上向右平移，設(shè) AC = 5cm，均勻磁場(chǎng)隨時(shí)間的變化率 dB/ dt =0.1 T/ s，某一時(shí)刻導(dǎo)線(xiàn) AC 速度 V0，B = 0.5T，= 2m/ sx = 10cm則這時(shí)動(dòng)

10、生電動(dòng)勢(shì)的大小為，總感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為，以后動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的大小隨著AC 的運(yùn)動(dòng)而。17. 一個(gè)薄壁紙筒，長(zhǎng)為30 cm、截面直徑為 3 cm，筒上繞有 500 匝線(xiàn)圈，紙筒內(nèi)由r.= 5000 的鐵芯充滿(mǎn)，則線(xiàn)圈的自感系數(shù)為。18. 在自感系數(shù) L = 0.05 mH 的線(xiàn)圈中，流過(guò) I = 0.8A的電流。在切斷電路后經(jīng)過(guò) t = 100s 的時(shí)間，電流強(qiáng)度近似變?yōu)榱?，回路中產(chǎn)生的平均自感電動(dòng)勢(shì)=。19. 圖示為一充電后的平行板電容器， A 板帶正電， B 板帶負(fù)AB電。當(dāng)將開(kāi)關(guān) K 合上時(shí)，AB 板之間的電場(chǎng)方向?yàn)椋灰齐娏鞯姆较驗(yàn)?按圖上所標(biāo) x 軸正方向來(lái)回答 ) 。R20. 平行板電容

11、器的電容 C 為 20F，兩板上的電壓變化率為KxdU / dt1.50 105 V s 1 ，則該平行板電容器中的位移電流為。21. 在沒(méi)有自由電荷與傳導(dǎo)電流的變化電磁場(chǎng)中，H dl；E dl。LL三、計(jì)算題 ( 每題 6 分，共 18 分)1. 一無(wú)限長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)中通有穩(wěn)恒電流 I。導(dǎo)線(xiàn)旁有一長(zhǎng)度為 L 的金屬棒繞其一端 O 點(diǎn)以勻角速度在一平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)， O 點(diǎn)到導(dǎo)線(xiàn)的垂直距離為a ( a L) ，如圖所示。設(shè)長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)與金屬棒的旋轉(zhuǎn)平面共面，( 1) 當(dāng)金屬棒轉(zhuǎn)到與長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)垂直，即ON 位置時(shí)，棒內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) ON 的大小和方向， O、N 兩點(diǎn)哪一點(diǎn)電IM位高？( 2) 當(dāng)金屬棒轉(zhuǎn)到圖中 O

12、M 位置時(shí)，MON = 位置時(shí)，ON求棒內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)OM 的大小和方向。2. 一半徑為 a 的小圓線(xiàn)圈，電阻為 R，開(kāi)始時(shí)與一個(gè)半徑為 b ( b a) 的大圓線(xiàn)圈共面且同心。固定大線(xiàn)圈，并在其中維持恒定電流 I，使小線(xiàn)圈繞其直徑以勻角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖所示 ( 線(xiàn)圈的自感忽略 ) 。求：( 1)小線(xiàn)圈中的電流i；( 2)兩線(xiàn)圈的互感系數(shù)M ；( 3)大線(xiàn)圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。3. 一被限制在半徑為 R 的無(wú)限長(zhǎng)圓柱體內(nèi)的均勻磁場(chǎng)， B方向垂直與紙面，且均勻增加，dBc 。有一長(zhǎng)為 2R 的dt導(dǎo)體棒以速度 V 掃過(guò)磁場(chǎng)，試求導(dǎo)體棒在EF 位置時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。aLIbaRRVFE B R.答案：一、

13、選擇題1(C) ；2( A ) ；3 ( A) ；4( D)； 5( C) ；6( C)二、 填空題52；O點(diǎn)1BR220 Ivtgdb2lnd0 Ilv11； B32lvtlvt4 BnR 2 ；a5l 2dB；l2dB0；dt；4dt6 洛侖茲力， vB ；感生電場(chǎng)力，變化的磁場(chǎng)70I ；0 R 2l l809010 ( 1) H dlD dS ；( 2) E dlB dS ；LSLtLSL t( 3)BdS0 ；( 4)D dSq0SS11 ADCBA 繞向； ADCBA 繞向12 v B13 mgR tan ；a； mg tan；由 b 向 aBLBL14 2l 2 Bsin15相同

14、( 或 BR2/ 2) ；沿曲線(xiàn)由中心向外1650 mV； 49.5 mV；減小173.7 H180.4 V軸正方向或 ?方向； x 軸負(fù)方向或i?方向19 xi20 I d3A.21 H dl D dSE dlB dSsts t三、計(jì)算題1. 解 ( 1) 如圖建立坐標(biāo)系。導(dǎo)體棒上 r 處 dr 小段中的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)為dvB dlr Bdr(1分)直導(dǎo)線(xiàn)在 dr小段產(chǎn)生的磁場(chǎng)為B0 I方向向里。(1分)Idrr2r aONv導(dǎo)體棒上的總電動(dòng)勢(shì)為0 Ir0 Ia LaLLdrLa ln(1分)ON0 2raa2其方向由 O指向 N(1分)( 2)(略) OM0 ILaln aL cos(1分)2cosa其方向由 O 指向 M(1分)2. 解 ( 1) 大圓線(xiàn)圈在圓心處產(chǎn)生的磁場(chǎng)為B0 I( 1分)2b方向與其平面垂直，由于 b a，則小圓線(xiàn)圈處的磁場(chǎng)可近似看成是均勻的，而且和圓心處的磁場(chǎng)相同，小圓線(xiàn)圈轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)它的磁通量為B S BS cos0I a2 cos t2b其中， 是大圓線(xiàn)圈平面與小圓線(xiàn)圈平面法線(xiàn)之間的夾角。小圓線(xiàn)圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為d