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电磁学试题库试题及答案

电磁学试题库 试题3一、填空题(每小题2分,共20分)1、带电粒子受到加速电压作用后速度增大,把静止状态下的电子加速到光速需要电压是( )。

2、一无限长均匀带电直线(线电荷密度为λ)与另一长为L ,线电荷密度为η的均匀带电直线AB 共面,且互相垂直,设A 端到无限长均匀带电线的距离为a ,带电线AB 所受的静电力为( )。

3、如图所示,金属球壳内外半径分别为a 和b ,带电量为Q ,球壳腔内距球心O 为r 处置一电量为q 的点电荷,球心O 点的电势(~4、两个同心的导体薄球壳,半径分别为b a r r 和,其间充满电阻率为ρ的均匀介质(1)两球壳之间的电阻( )。

(2)若两球壳之间的电压是U ,其电流密度( )。

5、载流导线形状如图所示,(虚线表示通向无穷远的直导线)O 处的磁感应强度的大小为( )6、一矩形闭合导线回路放在均匀磁场中,磁场方向与回路平 '面垂直,如图所示,回路的一条边ab 可以在另外的两条边上滑动,在滑动过程中,保持良好的电接触,若可动边的长度为L , 滑动速度为V ,则回路中的感应电动势大小( ),方向( )。

7、一个同轴圆柱形电容器,半径为a 和b ,长度为L ,假定两板间的电压t U u m ω=sin ,且电场随半径的变化与静电的情况相同,则通过半径为r (a<r<b )的任一圆柱面的总位移电流是( )。

8、如图,有一均匀极化的介质球,半径为R ,极 化强度为P ,则极化电荷在球心处产生的场强 是( )。

9、对铁磁性介质M B H、、三者的关系是( ) )。

:10、有一理想变压器,12N N =15,若输出端接一个4Ω的电阻,则输出端的阻抗为( )。

一、选择题(每小题2分,共20分) 1、关于场强线有以下几种说法( ) (A )电场线是闭合曲线(B )任意两条电场线可以相交(C )电场线的疏密程度代表场强的大小(D )电场线代表点电荷在电场中的运动轨迹R I O a bvPzRLI2、对某一高斯面S ,如果有0=⋅⎰SS d E 则有( )(A )高斯面上各点的场强一定为零!(B )高斯面内必无电荷(C )高斯面内必无净电荷 (D )高斯面外必无电荷3、将一接地的导体B 移近一带正电的孤立导体A 时,A 的电势。

( ) (A )升高 (B )降低 (C )不变 (D )无法判断4、一个电容量为C 的平行板电容器,两极板的面积都是S ,相距为d ,当两极板加上电压U 时,(略去边缘效应),则两极板间的作用力为:( )(A )d CU F 22=排斥力 (B )d CU F 2=排斥力 (C )d CU F 22=吸引力 (D )d CU F 22=吸引力"5、一个功率为45w 的电烙铁,额定电压是220/110V丝有中心抽头[如图(a )所示],当电源是220V 时,用A 、 B 两点接电源;当电源是110V 时,则将电阻丝并联后接 电源[如图(b )所示]在这两种接法中:( )(A )通过电阻丝的电流相同,电源供应的电流相同 (B )通过电阻丝的电流相同,电源供应的电流不相同 (C )通过电阻丝的电流不相同,电源供应的电流不相同 (D )通过电阻丝的电流不相同,电源供应的电流相同!6、如图所示,在载流螺线管的外面环绕闭合路径一周积分ld B L •⎰等于( )(A )0 (B )nI 0μ(C )20nIμ (D )I 0μ7、已知两共轴细长螺线管,外管线圈半径为1r 内管线圈半径为2r ,匝数分别为21N N 、.它们的互感系数是:( )(A )2121L L r r M =(B )2112L L r r M =(C )21L L M =(D )21L L M =8、在与磁感应强度为B 的均匀恒定磁场垂直的平面内,有一长为L 的直导线ab ,导线绕a 点以匀角速度ω转动,转轴与B 平行,则ab 上的动生电动势为:( ) …A B)(a(A )221BL ω=ε(B )2BL ω (C )241BL ω=ε(D )ε=09、把一相对介电常数为r ε的均匀电介质球壳套在一半径为a 的金属球外,金属球带有电量q ,设介质球壳的内半径为a ,外半径为b ,则系统的静电能为:( )(A )2028a q W πε= (B))(b a q W r r 11802-ε+επε= (C ))(b a q W r 11802-επε= (D))(b a q W r r 111802-εε-πε=[10、一无限长的同轴电缆线,其芯线的截面半径为1R ,相对磁导率为1rμ,其中均匀地通过电流I ,在它的外面包有一半径为2R 的无限长同轴圆筒(其厚度可忽略不计),筒上的电流与前者等值反向,在芯线与导体圆筒之间充满相对磁导率为2r μ的均匀不导电磁介质。

则磁感应强度B 在21R r R 〈〈区中的分布为:( )(A )B=0 ;(B )2102R Ir B r πμμ=! (C)r I B r πμμ=220;(D)r IB πμ=20 三、半径为R 的无限长直圆柱体内均匀带电,体电荷密度为ρ,求场强和电势的分布(以圆柱体的中心轴线作为电势的零参考点),并画出)(r E E =和)(r ϕ=ϕ曲线。

(12分)四、两导体球,半径分别为R 和r ,相距甚远,分别带有电量Q 和q ,今用一细导线连接两球,求达到静电平衡时,两导体球上的电荷面密度之比值。

(12分)五、用安培环路定理计算载流长螺线管内部的磁场。

(12分) 六、一圆柱形线圈由50匝表面绝缘的细导线绕成,圆面积S=²,放在另一个半径R=20cm 的大圆形线圈中心,两者同轴,大圆线圈由100匝表面绝缘的导线绕成。

(1)求这两个线圈的互感M 。

(2)当大线圈导线中电流每秒减少50A 时,求小线圈中感应电动势。

(12分)七、如图3-1所示的电阻R 、质量m 、宽为L 的窄长矩形回路,受恒力F 的作用从所画的位置由静止开始运动,在虚线右方有磁感应强度为B 、垂直于图面的均匀磁场。

(1)画出回路速度随时间变化的函数曲线;(2)求末速度。

(12分)?abωB电磁学试题库 试题3答案一、填空题(每小题2分,共20分) 1.V51056.2⨯2.a La +πεηλln 20>3.⎪⎭⎫ ⎝⎛++-πεb q Q a q r q 0414.b a ab r r r r -πρ4 2r r r r r U a b b a )(-ρ5.RI 40μ6. BLV a b →7.t a b LU m ωωπcos ln 2…8.3ε-P9.MB H -=0μ10. 900Ω二.选择题(每小题2分,共20分) 1:C ;2:C;3:B;4:C;5:B;6:D;7:B;8:A;9:B;10:C三、半径为R 的无限长直圆柱体内均匀带电,体电荷密度为ρ,求场强和电势的分布(以圆柱体的中心轴线作为电势的零参考点),并画出)(r E E =和)(r ϕ=ϕ曲线。

(12分) 解:由对称性和高斯定理,求得圆柱体内外的场强为r<R 02112ε⋅π⋅ρ=⋅⋅π=⋅⎰⎰lr E l r S d E…re r E 012ερ=r>R 02222ε⋅π⋅ρ=⋅⋅π=⋅⎰⎰l R E l r S d E 图re r R E 0222ερ=场强的变化规律如图所示,由电势与场强的 关系求得圆柱体的内外的电势为r<R 020001|42rr r e rdr e r d E ε-=ε-=⋅=ϕ⎰⎰204rερ=图20200020224ln 222Rr R R dr r dr r R Edr dr E R RrRrRερερερερϕ+-=--=--=⎰⎰⎰⎰~⎪⎭⎫ ⎝⎛+περ=R r R ln 21402电势的变化规律如图所示四、两导体球,半径分别为R 和r ,相距甚远,分别带有电量Q 和q ,今用一细导线连接两球,求达到静电平衡时,两导体球上的电荷面密度之比值。

(12分)解:当导体球相距甚远时,每一导体球都可以看作为孤立导体处理。

导体球的电势分别为014QR ϕπε=当用导线连结时,两导体球上的电荷重新分布,电量变为 'Q 和 'q 但导线很细,分布在导线上的电荷忽略不计。

这是两导体球的电势相等,即!E rϕrq 041πεϕ=而由此可求得*面电荷密度所以.五、用安培环路定理计算载流长螺线管内部的磁场。

(12分)解:设密绕螺线管单位长度的匝数为n ,导线中的电流为I 。

如果螺线管很长,管内每一点的磁场几乎都平行于轴线。

作矩形闭合路径,使两条边与轴线平行,并分别位于管内外,另两条边与轴线垂直,如图所示。

磁场对abcd 这一闭合路径的环流为}即在螺线管内磁场是均匀的。

磁场对abfe 这一闭合路径的环流为所以$即在螺线管外磁场为零。

六、一圆柱形线圈由50匝表面绝缘的细导线绕成,圆面积S=²,放在另一个半径R=20cm 的大圆形线圈中心,两者同轴,大圆线圈由100匝表面绝缘的导线绕成。

(1)求这两个线圈的互感M 。

(2)当大线圈导线中电流每秒减少50A 时,求小线圈中感应电动势。

(12分)解:(1)令大线圈为1线圈,小线圈为2线圈,且设大线圈中通以电流1I 。

每一匝大线圈在圆心处产生的r q R Q ''=q Q q Q +=+'')('q Q r R RQ ++=)('q Q rR r q ++=R r R Q q R Q R 1)(44'2++==ππσr r R Q q r q r 1)(44'2++==ππσRr r R =σσb c d aC a b c d B dl B dl B dl B dl B dl ⋅=⋅+⋅+⋅+⋅⎰⎰⎰⎰⎰0cd ab B B l =-∆=()0cd ab B B B nI μ===b f e aC a b f e B dl B dl B dl B dl B dl⋅=⋅+⋅+⋅+⋅⎰⎰⎰⎰⎰0()fe ab B B l nI l μ=-∆=-∆0fe ab B B nI μ-=-0000fe ab B nI B nI nI μμμ=-+=-+=o 'o磁感强度为 (整个大线圈在圆心处产生的磁感强度为011112N I B N B R μ==因小线圈半径远小于R ,穿过小线圈的磁通匝链数为\(2)小线圈中的感应电动势为七、如图3-1所示的电阻R 、质量m 、宽为L 的窄长矩形回路,受恒力F 的作用从所画的位置由静止开始运动,在虚线右方有磁感应强度为B 、垂直于图面的均匀磁场。

(1)画出回路速度随时间变化的函数曲线;(2)求末速度。

(12分)解:当回路进入磁场时,CD 边切割磁感线,在回路中产生的动生电动势和感应电流分别是 1)Bvl ε=BvlI RR ε==载流导体CD 在磁场中受到与F 方向相反的安培力作用,大小为 图3-122B l vF IlB R '==dvF F mdt '-=222222222200t v B l dv F v mR dt dt dv B l mF vR B l d F v R B l dt B l Rm F vR -==-⎛⎫- ⎪⎝⎭-=-⎰⎰由初始条件t=0,v =0,得回路的速度方程为 图3-201112N I B R μ=01212212122N N I S N B S R μψ==01222112N N S M I Rμψ==7441010050 4.01020.20π--⨯⨯⨯⨯⨯=⨯66.310H -=⨯646.310(50) 3.210dIM V dtε--=-=-⨯⨯-=⨯ A B C DFt2222(1)B l t RmFR v e B l -=-由速度方程画出回路的速度随时间变化的曲线如图3-2所示2)当安培力与外力相等时,回路速度达到稳定,由平衡条件20B lF v R -=得末速度为22FR v B l =。

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