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合肥学院2013至2014学年第2学期大学物理学课程电磁学阶段测试卷(开卷)13食品工程与技术级班学号姓名成绩一、选择题(每题3分,共24分)1.边长为a的正方体中心放置一点电荷Q,则一个侧面中心处的电场强度大小为(C)(A)20π4aQ;(B)20π8aQ;(C)20πaQ;(D)20π2aQ。2.下面说法正确的是(D)(A)等势面上各点的场强大小都相等;(B)在电势高处电势能也一定大;(C)场强大处电势一定高;(D)场强的方向总是从高电势指向低电势。3.当一个带电导体达到静电平衡时(A)(A)导体内任一点与其表面上任一点的电势差为零(B)表面曲率较大处电势较高(C)导体内部的电势比导体表面的电势高(D)表面上电荷密度较大处电势较高4.取一闭合积分回路L,使三根载流导线穿过L所围成的面,如图1所示.现改变三根导线之间的相互间隔,但不越出积分回路,则(B)(A)回路L内的I不变,L上各点的B不变(B)回路L内的I不变,L上各点的B改变(C)回路L内的I改变,L上各点的B不变(D)回路L内的I改变,L上各点的B改变5.一载有电流I的细导线分别均匀密绕在半径为R和r的长直圆筒上形成两个螺线管(R=2r),两螺线管单位长度上的匝数相等.两螺线管中的磁感应强度大小BR和Br应满足关系(B)(A)BR=2Br(B)BR=Br(C)2BR=Br(D)BR=4Br6.如图所示,一根无限长直导线载有电流I,一个矩形线圈位于导体平面沿垂直于载流导线方向以恒定速率运动,则:(B)(A)线圈中无感应电流;(B)线圈中感应电流为顺时针方向;(C)线圈中感应电流为逆时针方向;(D)线圈中感应电流方向无法确定。7.下列哪种情况的位移电流为零?(A)(A)电场不随时间变化;(B)电场随时间而变化;(C)交流电路;(D)在接通直流电路的瞬时。8.关于位移电流,下述四种说法哪一种说法正确?(A)(A)位移电流是由变化的电场产生的;(B)位移电流是由变化的磁场产生的;(C)位移电流的热效应服从焦耳-楞次定律;(D)位移电流的磁效应不服从安培环路定理。ILII1图vI二、填空题(每小题3分,共24分)1.半径为R的均匀带电球面,若其面电荷密度为,则在球面外距离球面R处的电场强度大小为。2.相距均为2R的三个点电荷在同一直线上,以q1、-q2的中心O为圆心做一半径为2R的球面如图2,则(1)通过该球面的电场强度通量dES=12qq;(2)P点的电场强度123209936qqqR。3.半径为r的导体球原来不带电.在离球心为R(rR)的地方放一个点电荷q,则该导体球的电势等于04qR。4.有一半径为R的无限长圆柱形导体,沿其轴线方向均匀地通过稳恒电流I,如图3所示.距轴线为r(r>R)处的磁感应强度大小为02IR。5.两根长直导线通有电流I,图4所示有三种环路;在每种情况下,lBd等于:0I(对于环路a);02I(对于环路b);0(对于环路c)。6.引起动生电动势的非静电力是洛仑兹力,引起感生电动势的非静电力是感生电场力。7.感应电场是由变化的磁场产生的,它的电场线是闭合的。三、计算题(共52分)1.(13分)半径为R无限长圆柱,单位体积别带有电量,试求:(1)rR;(2)rR处各点的场强。解:利用高斯定律:01iSSEdSq内。(1)rR时,2102rlrlE:102rE;(2)rR时,有:2202RlrlE,则:2202REr2.(13分)如图6所示,一内半径为a、外半径为b的金属球壳,带有电荷Q,在球壳空腔内距离球心r处有一点电荷q,设无限远处为电势零点,试求:(1)球壳内外表面上的电荷;(2)球心O点处,由球壳内表面上电荷产生的电势;(3)球心O点处的总电势。rQqaObbIccIa图42图IrR3图ABCO'O5图解:(1)由导体的静电平衡,可知金属球壳内部场强为零,则由0SEdS(arb)知,金属球壳内表面的电荷为q,由01()SEdSQq(rb)知,金属球壳外表面的电荷为Qq;(2)由04dqdVr知,由球壳内表面上电荷在球心O处产生的电势:204qVa;(3)距离球心r处点电荷q在O处产生的电势:104qVr,再由04dqdVr知,由球壳外表面上电荷在球心O处产生的电势:304QqVb,∴球心O点处的总电势为:0123VVVV04qr04qa04Qqb。3.(13分)如图所示,长直电流1I附近有一等腰直角三角形线框,通以电流2I,二者共面.求△ABC的各边所受的磁力.解:ABABBlIFd2daIIdIaIFAB22210102方向垂直AB向左CAACBlIFd2方向垂直AC向下,大小为addACdadIIrIrIFln22d210102同理BCF方向垂直BC向上,大小addBcrIlIF2d102∵45cosddrl∴adaBCdadIIrrIIFln245cos2d21012014.(13分)一根同轴电缆线由半径为R1的长导线和套在它外面的半径为R2的同轴薄导体圆筒组成,如图所示。传导电流沿导线向上流去,由圆筒向下流回,电流在截面上均匀分布。求空间各区域内的磁感强度。2R1ROII.解:因磁场柱对称,取同轴的圆形安培环路用公式0lBdlI有:当10rR时,210212rrBIR,得:10212rIBR;当12RrR时,202rBI,得:22IBr;当2rR时,320rB,得:30B;
本文标题:N考核《大学物理学》(食品科学与工程)电磁学部分(答案)
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