物理下练习册第十四章答案.docVIP

第14章 稳恒电流的磁场 一、选择题 1(B)，2(B)，3(B)，4(C)，5(A) 二、填空题 (1). 最大磁力矩，磁矩 ; (2). ?R2c ； (3). ?0i，沿轴线方向朝右. ； (4). ； (5). 正，负. 三 计算题 1. 一根很长的圆柱形铜导线均匀载有10 A电流，在导线内部作一平面S，S的一个边是导线的中心轴线，另一边是S平面与导线表面的交线，如图所示．试计算通过沿导线长度方向长为1m的一段S平面的磁通量． (真空的磁导率?0 =4?×10-7 T·m/A，铜的相对磁导率?r≈1) 解：在距离导线中心轴线为x与处，作一个单位长窄条， 其面积为 ．窄条处的磁感强度 所以通过dS的磁通量为 通过１m长的一段S平面的磁通量为 Wb 2. 计算如图所示的平面载流线圈在P点产生的磁感强度，设线圈中的电流强度为I． 解：如图，CD、AF在P点产生的 B = 0  ， 方向? 其中 ， ∴ ， 同理, ，方向?． 同样 ，方向⊙． ∴ 方向?． 3. 如图所示线框，铜线横截面积S = 2.0 mm2，其中OA和DO＇两段保持水平不动，ABCD段是边长为a的正方形的三边，它可绕OO＇轴无摩擦转动．整个导线放在匀强磁场中，的方向竖直向上．已知铜的密度? = 8.9×103 kg/m3，当铜线中的电流I =10 A时，导线处于平衡状态，AB段和CD段与竖直方向的夹角? =15°．求磁感强度的大小． 解：在平衡的情况下，必须满足线框的重力矩与线框所受的磁力矩平衡(对OO＇轴而言)． 重力矩 磁力矩 平衡时 所以 T 4. 如图两共轴线圈，半径分别为R1、R2，电流为I1、I2．电流的方向相反，求轴线上相距中点O为x处的P点的磁感强度． 解：取x轴向右，那么有 沿x轴正方向 沿x轴负方向 若B 0，则方向为沿x轴正方向．若B 0，则的方向为沿x轴负方向． 5. 空气中有一半径为r的“无限长”直圆柱金属导体，竖直线OO′为其中心轴线．在圆柱体内挖一个直径为的圆柱空洞，空洞侧面与OO′相切，在未挖洞部分通以均匀分布的电流I，方向沿OO′向下，如图所示．在距轴线3r处有一电子(电荷为-e )沿平行于OO′轴方向，在中心轴线OO′和空洞轴线所决定的平面内，向下以速度 飞经P点．求电子经P时，所受的磁场力． 解∶导体柱中电流密度 用补偿法来求P处的磁感强度．用同样的电流密度把空洞补上，由安培环路定律，这时圆柱电流在P处产生的磁感强度为 ， 方向为? 再考虑空洞区流过同样电流密度的反向电流，它在P处产生的磁感强度为 ， 方向为⊙ ∴ P处磁感强度 方向为? 电子受到的洛伦兹力为 方向向左 四 研讨题 1. 将磁场的高斯定理与电场的高斯定理相比，两者有着本质上的区别。从类比的角度可作何联想？ 参考解答： 磁场的高斯定理与电场的高斯定理： 作为类比，反映自然界中没有与电荷相对应“磁荷”（或叫单独的磁极）的存在。但是狄拉克1931年在理论上指出，允许有磁单极子的存在，提出： 式中q 是电荷、qm 是磁荷。电荷量子化已被实验证明了。然而迄今为止，人们还没有发现可以确定磁单极子存在可重复的直接实验证据。如果实验上找到了磁单极子，那么磁场的高斯定理以至整个电磁理论都将作重大修改。 1982年，美国斯坦福大学曾报告，用直径为5cm的超导线圈放入直径20cm的超导铅筒，由于迈斯纳效应屏蔽外磁场干扰，只有磁单极子进入才会引起磁通变化。运行151天，记录到一次磁通变化，但此结果未能