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1、培优班大学物理(下)作业参考答案01电磁 ; 大学物理下作业学号姓名 序号练 习 一1.两个粗细不同、长度相同的铜棒串联在一起，在两端加有一定的电压V，如下图，略去分界处的边缘效应，问： 1 2 3 4通过两棒的电流强度是否相同？ 通过两棒的电流密度是否相同？ 两棒中的电场强度是否相同？细棒两端和粗棒两端的电压是否相同？ISV解： (1) 通过两棒的电流强度相同；串联2 ，I1I2,S1S212 即通过两棒的电流密度不同；E1E2 即两棒中的电场强度不同；R1R23 E，12,4 RlS12l1l2,，12,S1S2U1I1R1I2R2U2即细棒两端和粗棒两端的电压不同。 2. 一铜棒的横截面
2、积为20mm80mm，长为2m，两端的电势差为50mV。已知铜的电阻率为1.7510-8 m，铜内自由电子的数密度为8.51028/m3。求： 1棒的电阻； 2通过棒的电流； 3棒内的电流密度； 4棒内的电场强度； 5棒所耗费的功率；6棒内电子的平均漂移速度。 解：1R2I3URISlS1.7510382208010562.191035()5010/(2.1910)2.2810(A)362.2810/(20801086)1.4310(A/m)2624E1.75101.43102.50103(V/m)5PIU2.2810501063114(W)286v/(ne)1.4310/(8.5101.61
3、019)1.05104(m/s)大学物理下作业学号姓名 序号3.金属导体中的传导电流是由大量的自由电子的定向漂移运动形成的，自由电子除无规那么热运动外，将沿着电场强度E的反方向漂移。设电子电量的绝对值为e，电子的“漂移速度的平均值为v，单位体积内自由电子数为n，求金属导体中的传导电流密度大小。解：ISneSvtStnevSI4.vt在如下图的一段电路中，两边为电导率很大的导体，中间有两层电导率分别为1和2的均匀导电介质，其厚度分别为d1和d2，导体的横截面积为S，当导体中通有稳恒电流强度I时，求：1 2 解：两层导电介质中电场强度的E1和E2； 电势差UAB和UBC。IABC1d12d2I1
4、ISE， IES，1E1S2E2SIE1I1S,E2I2S,Id22UABE1d1Id11SUBCE2d22S 5. 某闭合三棱柱面如下图，处于磁感应强度大小为B2.0Wbm匀磁场中。已知ab = 40 cm, be = ad = 30cm,ae = 50cm,求：通过图中 abcd 面的磁通量； 通过图中 befc 面的磁通量； 通过图中 aefd 面的磁通量。a2、方向沿x轴正方向的均yb1 2 3e解： BSBScos(n,B)BxcO1 2abcdBSabcdcos20.300.400.24(Wb)zdfbefcBSbefccos20aefdBSaefdBSabcd0.24(Wb) 大
5、学物理下作业学号姓名 序号练习二 1.求下列图各图中P点的磁感应强度B的大小和方向。IIIPraPIPIa解：1水平段电流在P点不产生磁场，竖直段电流是一“半无限长直电流，它在P点的磁场为IrB10I22a0I4a方向垂直纸面向外。0I(2r)2两直线电流在P点的磁场相当于两个“半无限长直电流磁场的叠加，为。半圆电流在P点的磁场为圆电流在圆心处磁场的一半，即P点的总磁场大小为B0I4r。0I2r0I4r，方向垂直纸面向里。3P点到每一边的距离为a/(23)。P点的磁场是三边电流产生的同向磁场的叠加，为B30I4a/(23)(cos30cos150)0090I2a，方向垂直纸面向里。 2. 有一
6、宽为a的无限长薄金属片，自下而上通有均匀分布的电流I ，如下图，求图中P点处的磁感应强度B。IadI解： dId rdBP0dI2r0I2ardr lnlallBlal0I2ardr0I2ara方向垂直纸面向里。 3. 半径为R的圆环，均匀带电，单位长度所带的电量为，以每秒n转绕通过环心并与环面垂直的轴作等速转动。求：AO1 环中的等效电流强度； 2 环的等效磁矩大小； 3 环心的磁感应强度大小；4 在轴线上距环心为x处的任一点P的磁感应强度大小。解： (1)Iqn2RnxR大学物理下作业学号姓名 序号 (2)mIS2RnR222R3n (3)Bo4Bx0I2R230n 0IR2r0(2Rn)
7、R2Rx222320nR332R2x24.一载有电流I的圆线圈，半径为R，匝数为N。求轴线上离圆心x处的磁感应强度大小B，取R =12 cm，I=15A，N=50，计算x = 0 cm，x = 5.0 cm, x = 15 cm各点处的B值； 解：Bx0NIR2Rx22322x0：B10NIR2Rx2232410750150.1232220.1241073.910(T)3x0.05m：B20NIR2Rx223250150.1232223.010(T)322(0.120.050)24107x0.15m：B30NIR2Rx223250150.1232229.610(T)422(0.120.150)
8、2 5.在一半径R=1.0cm的无限长半圆柱形金属薄片中，自上而下通有电流I=5.0A，如下图。求圆柱轴线上任一点P处的磁感应强度。 解：dIdB0dI2RIIIRdlRIRdddy02RdBdIdBxdBsindBydBcosBy0I2R22rPsindx0I2Rcosd0I2R20cosd0I2R2sin00BBx00I2R72sind0I2R52cos00IR210沿x负向。41025.02210(T)大学物理下作业学号姓名 序号6. 质量为M、半径为R的薄均质圆盘上均匀带电，总电量为q，令此盘绕通过盘心且垂直盘面的轴线匀速转动，角速度为，求AO1 轴线上距盘心x处的磁感应强度； 2 圆盘的等效磁矩； 3 磁矩与角动量的关系。 解： 1 圆盘上电荷面密度 取半径为rrdr的圆环，那么：dq2rdr dIdqTqR2rRx222rdrrdrdB0rdI2rx222320r2232rdr2rx232220q4R2rd(r)沿x正向rxR22BdB0q4R20xxr222r2x232d(r)22xr4R20q2 22xr02x2R22R，或相反q0。 B的方向与方向相同q00qR22x22x 22Rx2 dmrm22dqrdr314dm4R0rdr143RqR142qR2矢量式：m即：m的方向与方向相同q0，或相反q0；12(3)LJMR，所以有2mq2M122MRq2ML
