《大学物理下册9-15章(彭志华付茂林著)华中科技大学出版社课后答案12章节习题课后答案【khdaw_lxywy.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《大学物理下册9-15章(彭志华付茂林著)华中科技大学出版社课后答案12章节习题课后答案【khdaw_lxywy.docx（23页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、课后答龙网，用心为你服务!课后答案网MhdnW.com 人7:衿柬 中 芩研行絮 巧试泠戈Z的改餐岑荇龙.以作改C答龙M (u. ) !Klidawlfl队/农水刚心为人Mi务的京ft.以又注7生的7习生活为出发点.玲么为厂人少生肋友的n上卞ai捉供个分瑱和交流的f台.爱校闲(www. ai xiioyuan. cod) ill!A7答案M () 淘答東(wu*. t lodaan. co破第12$电祕似U磁场介11磁波12-1如习题121阁所，介一个空心螺络环，单位长度妞数为lOOOklinT1.坏的KfiiliiSr = 2xio-3ur, 77作坏 I.络 线阁 a, Itbft数/=5
2、1 巾:，线阅 a的电RI及=2Q,它的电流4巾一变阳器调节，使电流每秒减少10A .求: 感吨电流：(2) 2s内通过线阐A的感闷电黾.解:(1螺绕环内的磁感强度力 B = nl因为磁场完个災屮f环内.所以通过线IfflA的磁通Hl为% =酬S这样,线mA屮感生电动势r的暧俏为将己知数仉代入.衍(1)线KHA屮的感W电动势、习题12-1囝f =4x10 7 xlOOO x 2 xlO3 x5x!0 = 1.26 xlO4 (V) L26xl R 2= 630xl05(2) 在2秒内通过线|A的感应ill为q = j*: I,dt = 6.30 xlO-5 x2 = 1.26x10 1(C)U
3、-2 条綱柃长为 = 0 5m,水平放罝，吋绕距SM视为Z/5处和捧垂打的轴OO.由水平面内旋转，秘秒转动利。_置于ft直向上的匀强f . P.如习题田122所示，磁棘强度3=10x1(/47 求：(1儿忍叫瑞的电势左；(2)A. 端哪一点电势高？解：&.9H 个Wj R的公WH;绕-端做匀逨_周运动.扣速度为 w.经过时fiJ dz n转过的dO = a)dt扫过的面积为dS =縫 11切利的磁通K为d AO.所以5端的屯势比/!瑞史碍，H和5端的电灼差为ioio-= 4.71xl(V)讨论:如果棒上两点费o的距离分别为Z和八则两点间的电势差为a)B(L + /)- a)Bl2 dB(- +
4、 2 LI) =2 2 2i2-3Kf(导线ffi介i(L4的稔tniu流，附近介个。它共%的铷形绕m。如4独ra123所示，己知/=20 cni. a = 10cm.办=20cm，线圈共有W=2000附.以v=2ms-1的速度水平离幵线.W求线阅里的感收电动势的大小和方向。解I:用法拉第电K感应定th求解。长na流tf线附近一点的磁应强度b的人小为 In r报裾电流的方向AVW右手螺旋法则确定B的方向(如阳示)。 打取线圈平曲法向与B的方向一致，任fi时刻亡，线明的距离ffia + vf ,穿过线阁的磁通fflO rFl冈此，线屮的电动势为e=_NL =嶋-a、 dt 2(n +vf)(d
5、+v?)III J.线W平面向右移的过程中，通过线M平面的磁通K逐渐减少,根裾法拉第电磁感应定仲，I知冋路屮的感hV电动势为顺吋针方何,即ADCBAti解n:用动生电动势求解对r侧屮的舛一 I巾.可将其分为段來n钌，= jJ(vxB)W + J:(vxB)d7 + J:(v*U).27 + J:(vxB).o7由 J-JjvxB) rf/ = j(vxB) rfZ = O(W为 vxB 与W |c)凶此打：叫:(v x B).W + J:(vx B).d/ = jB |r.fltvfJ:-v忍 |rab+vf .dl=f 。城。城11A 2/r(r/ +v/)2(Z? +v/)2冗 a + v
6、t b + rt实呩上.Kf时刻线拔内的屯动势就等 AD和SC两段4线在时刻切割磁力线产生的屯动 势之差，W此也4以ft接写出 = ，AD-5BC = fi1/v-fiA =_ 丄-丄2冗a+vt bvt这与上面的计算结果一致*对f NMi线阁.产生的屯动势为 e:Ns、2LLXLln(a + vt)(石 + vt)电动势的可作如卜判断，ril AD处磁感W强度人Y BC处磁感脚强度，EAD段产T 的感hk电动势较5C段人，AB和CD段感賊电动势为岑，W此尽沿顺时针方向，即 ADCBA方向。令f = 0，儿代入数据.则线阁刚离H fi导线时的述W电动势沟 2x103x10x0.2x4x107
7、x 3.0 x (0.2 - 0.1)2xl0-2 (y)2x0.1x0.212-4W线oc穹成如阁所示形状，Hab=bc=0cm9打使好线ft磁感hV强坆5=2.5xl(T2T的均匀磁场屮，以述度v=1.5 cm-s 1向右运动问從间电势差多人？哪=2.5 xlO*2 xl.SxlO2 xlOxlCT2 x- 2X X x xfl X X习题12-5图习题U-4图 1.88Xl(r5 (V) C端电势髙。12-4如习题12 5阳所示.甲行导轨h放芘-&WH M,质W力w, K为L。在导轨-端接匀强磁场云垂轨T面向111.AB tl以初逨度h水平向厶运动时，求：杆能够移动的断离：(2)在移动过
8、柙中电附只上放出的热. 解:当杆运动时会产生动生电动势，在电路屮形成电流:这时H乂变成通电导休，所受的安培力勺速度向相反，所以H将做减速运动.MHHI的速 度变小，动生电动势也会变小，因而电流也会变小，所受的安培力也会变小，所以杆做加速 度不断减小的减速运动，K后缓慢地f?卜來.(1)方法一 速度法：没杆运动时时的述度力V，则耕.电动势为 e = BLv电流为I = /R所受的安培力的人小为F = ILB = eLB/R = (BZv/A.方句与速度方向相反。収述度的方叫为正，根枞1顿第二定仆F = ma W速度的微分方ft为L = m R df即:1HV=-t+c*根裾初始条件.当发=0时，
9、v = v0，DJ得常BCi = lnvD。方程的特解为山rv=dx/df,可份位移的微分方裎dx = voexp-Jclr=2邛_娅(BL)-mRd+Q七=0时，x = 0,所以常黾为C2 = .AW的特解为(BL)mRam m.时力 x =方法二 冲量法:山尸=-（5tvZR，fl -Lx = Fk R右ii积分得 1 Fd/= 0 -/n0即：杆所受的?N|! V f杆的动置的变左积分后，mv0R(W（2） H在移动过屮产生的炻坏热儿为dC=dr = -ck = 0 (b点电势较(?点高)ab边的屯动势为ea = |vx在ab上取-小段也，它距转轴的距离为X，其运动速度 v = xa,仍
10、灯v丄B而(v x B)的fj向与dl的夹角为炉 x = Z cos分，)dx = dl cos (p.闪此(b点屯势较a点高)III J=- =-|2*俄个M路的电动势 = eb +=全 : 一全+ 0 = 012-7电磁W流制动器坫一个电分申为17搜为t的MM,此盘统通过JI:屮心的 ft轴旋转，IHf-ffiift小曲积为的均句磁场云垂训盘，小曲积离 轴r(ra).如图所示，当H盘角速度为o)时，此圆盘受到祖碍其转动的磁力矩。试证该力矩的人小A/- B2a2r-coa .解：电导率S电阻率的倒数a=i/p。不妨将岡盘与磁场fll对的部 分刍成长、宽和髙分别为a、at的小导体，Jt横截面积
11、为SJ1习题127图S 二 at，电流将从侦敍側屮流过，氏度为a，因此KillHl为宽为a的述扫过磁场屮，速度人小为 v =厂产卞的述卞电动势为e = Bav = Barmm盘k他部分的电附远小r小分体的电pii. w此通过小分体的电流强嗖为 I = e/R = Barcoot所受的安培力为F = IaB = B2a2rcoat KA|iJeJ速度/jm反。产亇的磁力矩为 M = Fr - BVr2 at1CAJ4与角速度的Zfft相反。12-8磁感AV:强度为B的均匀磁场充满一半柃为R的M柱形空叫.一金诚杆放在如JJS12-8RJ所示的位H,为2R. Jt屮一半位j磁场内，另一半在磁场外.3
12、 o时.求杆内端的感叫屯动势的人小和方向。 at解：拟据磁场5 H:对称，0时，可知足为一系列h心M.即A勺半柃iH交.Ak沿平始方向+公产牛感屮屯动势，即 iAffftPl路ooc屮的电动势为为H为oc内的屯动势.么和么分别为冰和be部分内的电动势 由上面分析可知d5ldfd5drII IIq为三殆形aad的ifti积.据题没，sRS.为adfM路内磁场盃的lobc形 4面积据没R1中6=-.故S. = -R20=R2 6 2 12 dBdt.=+ bc = (1 +因为艺0,由楞次定怍可判定eWI电位离， dt12-9如习题12-9 KI所示，有 弯成柳的金架在磁场屮，磁賴强度B的COD所
13、在f rtli，一分体tl MN ifcfL r OD边， 并在金属架上以恒定速度f向右滑动，其方向与垂直，初始时刻x-o. xj于下列两种 情形，求吋刻框K内的感W电动势（1）磁场分布均匀.11随时M改变;习 12-9图（2）磁场分布作均匀.且S = rcoso）r。 解：（丨经过时问f.导体杆前进的距离为r = vr杆的介效长度为 I = xtan = v（tan动生电动势为, = Blv = Bv:（taiiX（2）好体杆扫过的三fl!形的血积为S = xl/2 =.vtan/2 = vtan6V2 通过该曲的磁通!it为BS:fct3 tai)(9cosor感碗电动势为 Ad(3r c
14、os-sin)即：F习题12-10图12-10如；J题12 10阁所牝 匀强磁场3与卟形分线|1路的让线么成沒=60。角.B:kt （fr为大T零的常数长为2；的好体杆汕以Wftv水f向 冇T动.求11路屮f时刻的感构屯动势的人小扣方向 （没 r=o 吋，x=o）.解：经过时Mf，分体杆运动的跎离为x = vZ门过的而积为 S = Lx = Lvt通过此曲积的磁通黾为少=B.S = BScos0 = LvkP/2感应电动势的人小为e = d/df = Lvktrtir问路屮磁通吊:在垧加，而感电流的磁通吊附码原磁通吊:枘加，H:磁场与隐磁场的打叫相反，所以感成电动势的乃14足顺时计的.12-1
15、1长hl览力匕的H形线阁afrcd与无 限长拔流ilV线共而，且线圈的长边平行P长it好线.线ffl以速度歹水f向右平动，fW刻adiJiK离长直导线为X; H.长良导线屮的电流按/ = JbcoswfWMt随时问变化，如ffl所示。求回路屮的电动势r.解：电流/在r处产生的磁感应强度为Inv穿过而积儿肪=G dr的磁通5为习题12-11明穿过妒形线降I abed的磁通为M路屮的也动势为dtInsin at +八 VCOSftZ x(x + /2)w然，第-项足山r磁场变化产生的感生电动势， 第二项足巾r线阍运动产亇的动卞也动势，小线闹迮人线m上【hi*叫线囲12-12如习题12 12田所示的
16、两个同轴H形9体线181，的跑离为:r，xia人川_半径及。人线圈中通脊电流J时.符半径为r 的小线阁以迚中V = dx/dr运动。小线屮的磁场作足均匀的。求无= 洲时，小线阐屮的感W电动势为多少？感成电流的/向如何？解：环电流在轴线上产生的磁感心强汝为B习题12-12图llxR时.磁感hV强度为小线幽的Illi积为SU2,通过的磁通W:为小线M运动时.感叫电动势为dr 2xx = NR时，感叫电动势为21R2ighV电流的磁场与te磁场的向相M，感A电流的方向与原屯流的坏绕方向相同。12-11如习题12 13ffl所d;的冋路.磁感崎强度云市ft r 【|路Tlftj向里，磁通B按卜述规什变
17、化m =3 + 2/+1,穴屮 ,的申W为朶IHlI. f的申位为秒.求：（1）/I r = 2s时回路屮的感1.电动妗为衫少？（2）电阻上的电流方向如何?解：（1将磁通的中位化为韦伯得XXXXXXXOm =（3p+2f+ lyio3习题 12-11 图感生电动势大小为=|dO,n /df| = 2（3r+ lyiO3f = 2s时的感生电动势为14xlO-2（V）-（2）Il J Jft磁场在增加，根枞楞次定汴.hVll流所产生的磁场的方向与Ki磁场的方 14相反，所以在线阍中感卞Jll流的躺&逆吋针的，从屯阳的左边流14石边*12-14如d题1214阁所心的Mhfti枳内，勾鈕磁场B的乃l
18、idiftfU KWil枳里，M半径及=12cm，dB/dr=1（rJr-sr,当点在磁场之屮时，以b細心， M形环屮，K周长为C = /， 如积为S = xr収环路的逆时针方向为正，报据右T螺旋法则. 垂直纸面向外*根据安培环路定理ih r磁场柑加，k变化率的力向4磁场方ft相同，血成电液的磁场与磁场增加的方w的方 向柑反，即垂ft纸面向里，根据右f煤ft法W,涡旋电场的方向与环路方向相同，所以左边Ek-di = jLEkdl = Ek2m-而磁感W强度的7/14 4iftf积的法相反.所以石边等P瓜=0 1x0 01/2 = SxIOCVto4)- 对rt点，由r-r = O,所以应=0,
19、(2)2点在磁场之外时，以心_以r力f径作-侧形坏路.UK安W环路定理乂边的积分仍然为Er. ihr半柃及之外的磁SW强度及冗变化率为；，所以心边的人小 为M此涡旋ili场为E -竺k lr dt对于c点，由F r = 0 15m. R = 0 12m.所以 = (0 12)3x001/2x0 i5=4 8xlO(VmI)12-15形战而螺绕环，岛为h,共JNHI,如习题12 15罔所示求：(1)此螺绕环的fl感系数：(2)汙线内通介电流J，环内磁能。 解：如超12-15田示(1)通过横攸ifti的磁通为2/71习题12-15图磁琏T = m = /vlnIn a4n习题12-16围UI In
20、AJ * a 1a B习题12-17围 a * SX12-1612-16 所螺线竹内fcftW祌均句磁介质，莫ttlft】分别为Si和磁科分別为均和約-两种介廉的分界面为与蝶线管M轴的脚柱面*螺线管长为八匝数为 n.符的肖抡远小r符长，没螺线符通“电流/，求螺线符的a感系数和中位长度储介的磁 能*解：H-di = Y 1NH = I = nl, B = I IIN2I= NBA += 丁 （+响）屮 N2乙=丁 = +ZZ2S，2）i2-i7如习题i217閉所示，长n导线与矩形线阁处r同一f而内，求它们之问的可.感系数（S诈肜线捧I的边离K;汽迂线的卧离为c/ .线阁宽为a . 高为Z）.解：
21、没长ft导线屮电流为/，它在与忾导线跖离为X处的感成强度B屋2xB的叫巿ft纸而叫甲.，通过而i/dr的磁通吊为dm = ds = L In x所以.通过掖个矩形线阁的磁通W:为ow=ffB=r=JJIn x Ik dih.感系数的定义，nmv线与轵形线m的a:感系数为12-18形甲匝线m共而放符.4线5线圈的长边f行，妞形线阁的边长分別为a和fc，它到A导线的跎离为；.aJSSl2-18|V|所示。当矩形线阁 屮通打电iA 1= /osinwr时，求ft汙线屮的感W电动势.| u解：ftlUJ/EfLVr线屮通以KtH电流/，AJA!离为r处产1:的磁感成强度B = poirinr在斯形线圈
22、屮取-面积元d5 = ddr,通过线_的磁通景为气线瞬屮通以交变电流i = /osuwf时，ft导线屮的感W电动势人小A尺M=(ln)/0coSG/ dt In c12-19如习題12-19 Bl所承，一_线明Ci由50ffi衣而绝缘的细好线密绕而成， H面积5 = 2cmJ,将Ci放在-个乍径及= 20cm的人圓线圈Ch的屮心，网线_轴，Ci线 M为100匝。求：习雇12-19图(1) w线m的互感从：(2) C2线圈屮的电流以50A-S-1的速率少时,CVP的感/，S电动势。 解：设大线圈中通以电流如奶K线脚形成的坏电流ft關心f的磁感疢强度为B = paNzIi/ZR小线阐屮的全磁通为少
23、12 =NBS =/4)賊砂 2見互感系数为M =關 1R=4冗x 1 (7x50x 100x2x1 (T*/2x0 2=10r(H).(2) G屮的感成电动势的大小为 = Mdzydr=i(r4x50 = 5xi(r54和及完全耦合，4tf的自铋系数1=4 0x10-.通有电潼 A = 2A. :B竹的門诏系数2 = 9x10-.通灯电流J2 = 4A.求叫线|内储1?的总磁能. 解：j符储存的自能为= 1x4x10-3x22=8x10-3(J)B竹储存的fl能为= A-x9x10_3x4- = 72x10_3(J)山r两线!完全隅介，互系数为=4 x 10-rx 9 x 10*3 = 6
24、xl 03(H)zl符和5筲储存的相年作用能为 = 6 10-3x2x4=48xi0-J) 两线阖fifi存的总能为+ + = 0128(5)12-21 rt个线M的fl感分别为Zi和Z2.它们之问的互感为M. ( 1将两个线阑顾中联，如习 12-21 m (a)所示，求1和4之fiij的n感：(2)将两线阁反中联.如1221 ffl (b)析示求1和3之间的自感。2解：两个线圈串联时，通以电之后.总磁场等F两 个线困分別产1:的磁场的矢尕和B = B| + B2.磁场的能R力 whAV= rdr+fV 2# ； l/i l 戶Bicosdr(1) 当两个线圈顺串时，两磁场的方向相M，e=o.
25、所以 pfw = |a；2 + |i2i2+m/2汽感系数为1WL = =L + L. + 1Mr (2) 当两个线阅反巾时，两磁场的方向扣反，e = 所以系数为12-22 utiiE:平行板电容器屮的位移电流可写成& = c t 的形A，式屮Ciiill容器 4 dr的电容，u是两板间的电势差。对r其他的电荞器上式可以w用叫？证明：IU据女克斯七理论：通过电场任意鉞ifti的位移电流强度等j通过该截_电位移通 的时问变化率，W7rf=ddr在平行板电容器中，由于中d:DS而电位移d等r电容器的而电米度.即 D - G因为电容器带Hl W为qmD所以 Id = d/dz即：位移电流等1极板t电
26、a的时间变化牟.根据电容的定义C = q/U,可得 Id = CdU/dtJt他电容器4以竹作由很多平等板电容器并联而成，总屯荞等f各电容之和.所以此式对r 他也nf以成用。12-23關杜形电容器内、外擎柃分别为Ri和R2,屮间允满介电常数为的介质，5 内、外两极板问的illfE随时问的变化牟为=女时，求介质内距轴线力/处的位移屯流密 dt度.解：根据位柊电流密度的定义.在电容器内r处的位移电流密度为dD=去繼槪度上所編。 1 6A2尔A电容器W极问的电吒cfcIne Rx dfJ -1 冰 r_ 饮.rf 2尔 111(/?,)rhRjR12-24在圆形极板的平行板电弃器匕,加11频率为50
27、Hz，_为2x10的交变电压， 电界器屯界C=2pF，求极板间位移电流的W人frt，解：交变电压为 t/= Wncosr位移电流为Id = CdU/dt = -CUwZTTVSinZxvfr电流a大值为/m = CUm2xv=2x 1 O2X 2x105x2jcx50 = 4x1 O5（A）12-25板曲积为S的两關形佥K板组成一f行板电容器，接在交流电源上，板上电疴 随时q = gmSinwr。求：（1）电容器中的位移电流密度：（2）两极板问磁感成强度的分布.解：（l）IHr板电容器的Ifti电ft密度力 0时，S的方向沿径向指向轴线:当di/df 、电倚7以逨运动时.j认MM以dx/df=
28、-v向电说运动.W此.通过此脚而的 位移电流为2 + a2 (-V) x2(-v)/ yjx2 + a12-29有一氦氖激光竹所发射的激光功率为lOxiaw，S激光为M柱形光汆.閼柱 横截ifti直径为2 0X10-. W求激光的敁人电场强和鉍人磁感座强度。解：_柱面积为 5- = 坡印廷矢的平均仿为S = P/SSW人电场强度力o和W人磁感hV:强度为3().吋以证明：S = E0Hq。flr-E0 = HQt nJ得所以= 103V27 = 1.549xl03(Vm)冋理，磁感W强墁的W人fft为41x10 = 5.16x10(1)12-30如习题12-30 H所示的电路,在电键Z接通后，
29、电池中的購粗电瀘为10A（线习题12-30曲M的电囲/? = （）（）说明为什么尚电键断幵时，a电路屮就产卞振荡电流？（2）求振荡电流的频率：（3）求电容器两端的A4人电势S:（4）打线阁的itlRlAO.试付论能否发生振荡？如能振荡.振 荡频率为多少？解：（1）当电键AT接通G，由f屯池屮的电的，电流木 通过电容器，只通过电感I。2：断开时，Z屮的电流发生了变化，就会产卞感以屯动势，给屯界器C允电：屯容器充完屯之后乂放电。这个 过R不断进行，就产卞振荡电流。（2） fc荡电流的频牟为12tt4lC1 103= 職 -=37.79（Hz） 272x8x108:（3）电的方程为 q = gmco
30、scor电流的方程为1 = dq/dt = -coqincotM屮（t）qm =所以44人屯S为 qm = Uo）。电容器两端的最大电势差为=10=sxl3cv）（4）当线豳屮电阻不为苓时，屯流通过电H1费产生电压降识.当电容器带电时，两41 的电压为Ut = q/C当电感屮电流变化时，产牛的感W电动势人小为UL = Ldi/dt它们相当J两个电源，方向相冋，曲与电BI上电压降的乃向相反，所以电路方程为dr Cill n=dq/dt9所以万程变为年占+i=0dr dr C SAW的解为代入微分LP + Rr + 1/C=C根的判薄式为D = -4/C,ft 41/C时，#只有实部，电路不能发1
31、:振荡.lR24L/C时，r = a + on（i为虚数巾位），其屮电路能够发生ife荡.振荡频牟为a使振幅按指数規Ht减小。讨论:当电路屮的电附只=。时，a = 0.頻率为v = 1 / 2苁 LC 这止:足纯LC屯路的枷鉍频率，12-31如习题1231困所示半枰为a的长直钟体tt打沿轴线方向的电流/. J均匀 地分布在描filW上。证明：（1）在导线表而上，坡印廷矢最云的方向垂ft于导体衣面向内;（2）导体内消耗的焦坏热等rs递米的能! 证明：（1）导体的横截面积为S = tzct电流密度为6=I/S分休的电m率为p，电场强度人小为五=以，方向与电流的流向fflw。 在汙体衣而做 个t径为
32、a的环路，K周K为c = 2 根据环路定押H-c/Z =I+Id左边为2:右边的 = 0,所以磁场强度为 H = V2ra由于电场强度的方向沿若轴向，磁场强度方向沿卷环路，根S = ExH, uj知：在线表 面.坡印迂矢置S的方向垂直于导线表面向内。（2）尔分休发面的坡印辽矢W的人小为I I I2 p= pSInaIn aS对于氏为Z的导体來说，其表面积为 S = 2naL中位时问内传递米的能W:为Jt屮R=o-iaS段导体的liRb体ifj|热Tf热的功所以好体内泊的焦珲热等于s传递來的能12-32 W到地球上的人阳光的f均能流密度足5 = 1.4xlO3WnT这-能流对地球的辐射FK力足多人（S人阳光完个被地球所吸收）？将jA-HUj和人阳对地球的引力比较一 下.解：人阳对地球的辎射ffi力为十十3=瘠3尸= 60xl0s(N)人阳对地球的引力为C7 罈= 6.67Wx198Xl0 I”1034 r-(1.5xlOn)-= 3.6xlO:N?：.!：/；,. =3.6 xlOr/6xlO8 =6 xlO13显然，Ftil .即太阳系对地球的辐力与大阳对地球力扣比傚不足道，不 计，然而对r傚小颗粒或尘埃粒+米说.人阳能等r成人r人阳的引力，例如接 近人阳时形成的s足就是这种垛因。