物理作业(下)参考答案-定稿-修订版-2014Word格式.doc
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（3）， 即两棒中的电场强度不同；
（4），
，即细棒两端和粗棒两端的电压不同。
2、一铜棒的横截面积20mm×
80mm，长为2m，两端的电势差为50mV。
已知铜的电阻率为ρ＝1.75×
10-8Ω·
m，铜内自由电子的数密度为8.5×
1028/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）棒所消耗的功率；
（6）棒内电子的平均漂移速度。
（1）
（2）
（3）
（4）
（5）
（6）
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，自由电子除无规则热运动外，将沿着电场强度的反方向漂移。
设电子电量的绝对值为e，电子的“漂移”速度的平均值为，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。
4、在如图所示的一段电路中，两边为电导率很大的导体，中间有两层电导率分别为和的均匀导电材料，其厚度分别为和，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）两层导电材料中电场强度的和；
（2）电势差和。
（1），，；
（2）
5、某闭合三棱柱面如图所示，处于磁感应强度大小为、方向沿x轴正方向的均匀磁场中。
已知ab=40cm,be=ad=30cm,ae=50cm,求：
（1）通过图中abcd面的磁通量；
（2）通过图中befc面的磁通量；
（3）通过图中aefd面的磁通量。
（3）
练习二
1、如图所示，在被折成钝角的长直导线中通有20安培的电流。
求A点的磁感应强度。
设a=2.0cm，。
，，
由于A点位于延长线上，所以
方向：
垂直于纸面向外。
2、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，如图所示。
求圆柱轴线上任一点P处的磁感应强度。
，
沿x负方向。
3、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=12cm，I=15A，N=50，计算x=0cm，x=5.0cm,x=15cm各点处的B值。
：
4、有一宽为a的无限长薄金属片，自下而上通有均匀分布的电流I，
P点与之共面，如图所示，求图中P点处的磁感应强度。
方向垂直纸面向里。
5、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。
（1）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。
（4）
6、半径为R的薄圆盘上均匀带电，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：
（1）轴线上距盘心x处的磁感应强度；
（2）圆盘的等效磁矩。
（1）圆盘上电荷面密度
取半径为的圆环，则：
—沿x正方向
的方向与方向相同（），或相反（）。
方向与方向相同（），或相反（）。
练习三
1、如图所示，两导线中的电流和均为8A，对图中所示的三条闭合曲线a、b、c，
（1）分别写出安培环路定理表达式；
（2）在各条闭合曲线上，各点的磁感应强度的大小是否相等？
（3）在闭合曲线c上各点磁感应强度的大小是否为零？
（1），
（2）不相等；
（3）不为零。
2、如图所示，两无限大平行平面上都有均匀分布的电流，设其单位宽度上的电流分别为和，且方向相同。
（1）两平面之间任一点的磁感应强度；
（2）两平面之外任一点的磁感应强度；
（3）时，结果又如何？
如图将空间分成三个区域1、2、3，
（1）两平面之间：
与方向相反
，方向：
垂直纸面向里
（2）两平面之外：
与方向相同。
垂直纸面向外；
（3）；
3、矩形截面的螺绕环，尺寸如图所示。
（1）求环内磁感应强度的分布；
（2）证明通过螺绕环截面（图中阴影区）的磁通量，
式中N为螺绕环总匝数，I为其中电流强度。
4、10A的电流均匀地流过一根截面半径为R的长直铜导线。
在导线内部取一平面S，一边为轴线，另一边在导线外壁上，长度为1m，如图所示。
（铜材料本身对磁场分布无影响）。
（1）磁感应强度分布；
（2）通过S面的磁通量。
（1）r＜R，
r＞R，，
，
5、一根很长的同轴电缆，由一导体圆柱（半径为a）和一同轴导体圆管（内外半径分别为b、c）构成，使用时，电流I从一导体流出，从另一导体流回。
设电流都是均匀分布在导体的横截面上，如图所示。
（1）导体柱内（r<
a）；
（2）两导体之间（a<
r<
b）；
（3）导体圆管内（b<
c）；
（4）电缆外（r>
c）各点处磁感应强度的大小，并画出B—r曲线。
（1）：
（2）：
（3）：
（4）：
；
空心部分
6、一根外半径为的无限长圆柱形导体管，管内空心部分的半径为，空心部分的轴与圆柱的轴相平行但不重合，两轴间距离为a，且a>
。
现在电流I沿导体管流动，电流均匀分布在管的横截面上，而电流方向与管的轴线平行，如图所示，求：
（1）圆柱轴线上的磁感应强度的大小；
（2）空心部分轴线上的磁感应强度的大小；
设R1=10mm,=0.5mm,a=5.0mm,I=20A.
（2），
练习四
1、如图所示，电流I＝7.0A，通过半径的铅丝环，铅丝的截面积，放在B＝1.0T的均匀磁场中，求铅丝中的张力及由此引起的拉应力（即单位面积上的张力）。
环上各处都受到沿法向的磁场力。
上面一段半圆环形电流I在匀强磁场中所受到的磁场力等效于直径AB上载有相同的电流I的直导线所受的力，方向竖直向上；
同理，下面一段半圆环形电流I所受的磁场力大小也相同，方向竖直向下，所以圆环形铅丝受到的合力为0。
半圆环形电流I所受的磁场力为
圆环铅丝的各个元段之间有内力作用，这就称之为张力，这个
张力总是沿着该小元段的切线方向。
（对铅丝小元段而言，每一
个小元段都受到沿法向向外的磁场力，这个张力与磁场力平衡。
）
上下两个半圆环通过A、B两个小圆形截面相连接，为两个受力
截面，每个截面所受的力为
——为铅丝中张力的平衡力。
单位面积上的张力——拉应力：
2、如图所示，在长直导线AB内通有电流，有限长导线CD中通有电流，AB与CD共面且垂直，求：
（1）长直导线AB在空间的磁场分布；
（2）CD受到AB的磁力；
（3）若CD自由，则将如何运动？
（1），，
（2），方向如图所示；
大小：
（3）向上加速运动的同时，顺时针转动到与AB平行后向右运动。
3、将一均匀分布着电流的无限大载流平面放入均匀磁场中，电流方向与此磁场垂直。
已知平面两侧的磁感应强度分别为和（如图），求该载流平面单位面积所受的磁场力的大小和方向。
载流平面在其两侧产生的磁场，方向相反
均匀外磁场在平面两侧方向相同，由图所示可知：
i的方向为垂直纸面向里，,
由此可得：
载流平面单位面积受的力为：
，方向垂直载流平面指向一侧。
4、有一根质量为m的倒U形导线，两端浸没在水银槽中，导线的上段处在均匀磁场B中，如图所示。
如果使一个电流脉冲，即电量通过导线，导线就会跳起来，假定电流脉冲的持续时间同导线跳起来的时间相比甚小，试由导线所达高度h，计算电流脉冲的大小。
设。
（提示：
利用动量原理求冲量，并找出与冲量的关系）
，即，
5、横截面积的铜线，弯成U形，其中两段保持水平方向不动，段是边长为a的正方形的三边，U形部分可绕轴转动。
如图所示，整个导线放在匀强磁场中，的方向竖直向上。
已知铜的密度，当这铜线中的电流I=10A时，在平衡情况下，AB段和CD段与竖直方向的夹角为。
求磁感应强度的大小B。
重力矩
磁力矩
平衡时，
6、如图所示，有一平面塑料圆盘，半径为R，表面带有面密度为的剩余电荷。
假定圆盘绕其轴线以角速度转动，磁场B的方向垂直于转轴，试证明磁场作用于圆盘的力矩大小为：
取半径为的圆环，则此圆环所带电荷为：
练习五
1、如图所示，在长直导线AB内通有电流，在矩形线圈CDEF中通有电流，AB与线圈共面，且CD、EF都与AB平行，已知a=9.0cm,b=20.0cm,d=1.0cm，求：
（1）矩形线圈每边受到的导线AB磁场的作用力；
（2）矩形线圈所受到的合力和以导线AB为轴的合力矩；
（3）将矩形线圈平移至左边对称位置，磁力做的功；
（4）将矩形线圈以AB为轴旋转π至左边对称位置，磁力做的功。
（1）矩形线圈每边所受的力为：
向左；
向右；
，向下；
，向上
（2），
，方向向左
由于线圈各边受力与轴共面，所以它所受的力矩为零。
（4）
2、如图所示，一直角边长为a的等腰直角三角形线圈ACD内维持稳恒电流强度为I，放在均匀磁场中，线圈平面与磁场方向平行。
（１）AC边固定，D点绕AC边向纸外转，磁力做的功；
（２）CD边固定，A点绕CD边向纸外转，磁力做的功；
（３）AD边固定，C点绕AD边向纸外转，磁力做的功。
（1）， ，
（2）， ，
（3），
3、如图所示，一电子经A沿半径R＝5cm的半圆弧以速率运动到C点，求
（1）所需磁感应强度大小和方向；
（2）所需时间。
（1）对电子的圆运动用牛顿第二定律
——磁场方向应垂直纸面向里。
（2）所需时间应为：
4、一个半径R=0.10m的半圆形闭合线圈，载有电流I=10A，放在均匀外磁场中，磁场方向与线圈平面平行（如图所示），磁感应强度的大小。
（1）求线圈所受磁力矩的大小和方向；
（2）在这力矩的作用下线圈转过（即转到线圈平面与B垂直），求磁力矩作的功。
（1），方向如右图
5、如图所示，半径为R载有电流的导体圆环，与载有电流的长直导线AB彼此绝缘，放
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