大学物理下册习题解答第九章1.doc

9-1如图所示,无限长载流导线附近,球面S向导线靠近,穿过S的磁通量将不变,面上各点磁感应强度的大小将增大。(均填“增大”或“减小”或“不变”)9-2如图,载有电流的无限长直导线的一侧有一等腰直角三角形的回路MNO,回路和长直导线共面,回路的MN边与导线平行,相距为,而且MN和MO的长度也等于,求通过此回路的磁通量。解:取如图所示的面积元(阴影部分),通过此面积元的磁通量为所以,通过三角形面积的磁通量为9-3图示为一张某粒子在均匀磁场B中运动轨迹的照片,中间阴影区为铅板,粒子通过铅板后速度变小,从图中可以看出左半部轨迹较右半部弯曲得厉害些,则该粒子(B)(A)不带电。()带正电。(C)带负电。(D)不能判断。解:从图中可以看出粒子由右向左运动。设粒子带正电,判断后发现其运动轨迹与图形符合,所以带正电。9-4如图,质量、电量的电子以速度水平射入均匀磁场中,当它在水平方向运动距离后,有人计算其横向偏移如下(不计重力):,加速度,时间,所以其错误在于电子做匀速圆周运动,不是抛物线运动。正确答案是___。解:正确解法如下:设电子作圆周运动的半径为,则。由图可以得出9-5图为某载流体(通电导体或半导体)的横截面,电流的方向垂直于纸面向。若在铅直向上方向加一磁场,发现在载流体左右两侧堆积如图所示的电荷,则该载流体中运动的电荷是(B)。(A)正电荷(B)负电荷(C)正、负电荷都可能9-6如图,载流I的无限长直导线附近有导线PQ,载流,如用下面的方法计算PQ受力:,,所以则是错误的,正确的解法是_______________________。解:把PQ看作许多电流元组成,任找一段电流元,则它所受的磁场力为所以,PQ受力为9-7在两条相互垂直的异面直导线AB和CD中,分别通以电流、,方向如图所示。设AB为无限长。CD对AB的张角为;两直线间相距为。AB固定,O点是CD的中点。求:(1)OC段电流所受的磁力;(2)DO段电流所受的磁力;(3)CD电流将如何运动?解:(1)如图所示,在OC上任找一段电流元,则它所受的磁场力为因为,且,所以。代入上式得所以OC段电流所受的磁力⊙(2)DO段受力与CO段大小相等、方向相反。(3)CD绕O点转动。9-8载有电流的长直导线旁有一底边长为。载有电流的等腰三角形回路。三角形顶点C距直导线为。底边DE与直导线平行,相距为,且回路与直导线共面。求回路所受的磁力。解:先求CD边受力。在CD边上任找一电流元,则其所受磁场力为由于各方向一致,所以CD边所受力为方向垂直于CD边指向左上方。CE边受力大小与CD边相同,方向指向左下方。DE边受力指向右边。在竖直方向上CD与CE的分力大小相等方向相反,所以回路所受的合力水平向左。9-9如图所示,有一无限长直线电流,另有一半径为R的圆形电流,其直径AB与此直线重合,彼此绝缘。试求在图示位置:⑴半圆弧ACB所受的作用力(不计半圆弧ADB对ACB的作用);⑵整个圆形电流所受的作用力。解:由对称分析得,不论是半圆环ACB还是整个圆环,所受合力均向右。(1)在半圆弧ACB上找一电流元,它所受磁场力半圆弧ACB所受的作用力为(2)整个圆形电流所受的作用力为9-10如图,在水平面内,三边质量都为、边长都为的正方形线框可绕水平轴转动,线框处在与轴垂直的水平方向的均匀磁场中。在线框中通以电流,若线框处于水平位置时恰好平衡,则磁感应强度的大小等于,方向水平向左。解:线框所受重力力矩与磁力矩平衡:的方向水平向左。9-11一塑料圆盘,半径为,电量均匀分布于表面,圆盘绕通过盘心垂直于盘面的轴转动,角速度为,用以下方法计算圆盘磁矩:通过圆盘的电流强度,圆盘的面积,所以磁矩但这是错误的,因为题目给出的是均匀带电圆盘,而解法中却是按均匀带电圆环来计算磁矩。正确的解法是____________。如果将此圆盘放在均匀磁场中,的方向与盘面的夹角为,如图所示,则磁场作用于圆盘的力矩大小为。解:正确解法如下:如图所示,把均匀带电圆盘看作由许多均匀带电同心圆环组成,任取一半径为、宽度为的圆环,由于转动它等校的电流为则它的磁矩为总磁矩为若把它放入均匀磁场中,圆环电流所受的磁力矩为总的磁力矩大小为9-12如图,在均匀磁场中,半径为、圆心角的扇形硬导线OAB线圈,载流,线圈平面与垂直,则圆弧AB所受到的安培力的大小为,方向为垂直于AB且沿径向向外;该线圈的磁矩大小为,方向为垂直纸面向里;该线圈所受磁力矩大小为0。解:圆弧AB所受到的安培力其大小为方向垂直于AB且沿径向向外。该线圈的磁矩大小为方向垂直纸面向里。线圈所受磁力矩。9-13如图所示,半径为的半圆环导线中通以电流为,并置于均匀磁场中。试求导线所受安培力对轴的力矩。解:方法一:如图所示,任找一电流元,其所受的安培力为它对轴的力矩为所以,半圆环导线所受的总的磁力矩为方法二: