大学物理第十章稳恒磁场答案

第九章 稳恒磁场

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I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a，而且ＭＮ和ＭＯ的长度也等于a，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

???Id??B?dS?0(2a?r)dr

2?r所以，通过三角形面积的磁通量为

???d???2aa?0I?Ia(2a?r)dr?0(2ln2?1) 2?r2??9-4 如图，质量m、电量?e的电子以速度v水平射入均匀磁场B中，当它在水平方向运动l距离后，有人计算其横向偏移y如下（不计重力）：

evBl，时间t?，所以 f?evB，加速度a?mv1y?at2?eBl2/(2mv)

2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R，则R?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

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第十章

真空中的 恒定磁场

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引言: 人们对磁现象的认识可追溯到公元前600多年 最初人们认为电现象和磁现象是两种独立的现象.

1819年，丹麦的物理学家自然哲学家奥斯特( Hans Christian Oersted)在一次偶然的机会发现 了电流的磁效应。经反复实验，于1820年4月在哥 本哈根以拉丁文发表“关于磁针的电流碰撞”之 论文. 七天后，在丹麦的法国人阿拉果(Arago)得 知消息即回巴黎向法国科学院报告，引起在座的 安培(Andre Marie Ampere)的关注。安培完成 了载流螺线管与磁铁等效的实验后提出了分子环 流假说，揭示了磁现象的电本质：一切磁性起源 于电流，电流周围存在磁场。上一张 下一张 返回

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中国古代 对磁现象的认识

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在战国晚期成书的《吕氏春秋》中，

就有 “慈石召铁，或引之也”的话。这种吸铁性曾被喻为慈母爱恋子女，因此，

秦汉以前，都把磁石写成“慈石”。

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东汉王充在《论衡》中曾有记述：“司南之 杓，投之于地，其柢指南。”

司 南

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司南

与 地盘

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大连出土元代磁州浮针瓷碗

第十章 磁场 A．电流的磁场

A卷

一．填空题

1．如图（a）所示为一条形磁铁，如图（b）所示为一蹄形磁铁的两个磁极，磁铁旁小磁针静止时所指的方向如图所示，请在图中画出磁感线方向，并标出磁铁的N、S极。

2．各种电流周围的磁场方向都可以用 定则来判定，对于直线电流，电流方向用 表示，则周围磁感线方向就由 表示；对于环形电流和通

电螺线管，电流方向用 表示，而大拇指方向就是 的 方向。

3．如图所示的通电螺线管，试判断在A、B、C三点所放小磁针静止时N极的指向。

4．如图所示，两个条形磁铁并排放置，在图中画出甲磁铁N极所受磁场力的方向和S极所受磁场力的方向，甲磁铁所受的合磁场力方向是 。

5．如图所示，如果将乙磁铁换成一根直导线，垂直纸面放于正中位置，电流方向指向纸内，则甲磁铁所受合磁场力方向是 。

6．如图所示，在通电螺线管旁放一条形磁铁，试画出条形磁铁的N极、S极所受磁场力

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的方向，条形磁铁所受合磁场力方向是 。

7．如图所示为两个相互平行且距离很近的异名磁极，中间放有一

稳恒磁场基本要求

（1）理解磁的基本现象和规律；

（2）理解磁场的概念，理解磁感应强度，理解磁感应线； （3）理解安培定律（微分形式和积分形式）；

（4）掌握毕奥-萨法尔定律，能用毕奥-萨法尔定律求简单电流的磁感应强度；

（5）掌握安培环路定理，能用安培环路定理求对称磁场的磁感应强度；

（6）掌握磁场的高斯定理，能用高斯定理分析有关问题，理解磁矢势；

（7）掌握安培力公式，能求简单载流导线在磁场中所受的安培力；

（8）理解磁力矩，能求载流线圈在均匀磁场中受到的磁

力矩；

（9）理解洛仑兹力，理解带电粒子在磁场中的运动； （10）理解霍尔效应，了解等离子体的磁约束。

（4）理解欧姆定律及微分形式，理解焦耳定律及微分形式；

（5）理解电动势和非静电力，

理解电源的内阻和路端电压； （6）了解化学电源、温差电效应和各种导体的导电机制。

稳恒电流场

本题中要学习研究描述电流的电流强度、电流密度及相互

关系，电流的基本规律，稳恒电流的实现条件及基本规律，稳恒电场的基本规律，电源与电动势，欧姆定律及微分形式，用场的观点说明稳恒电路的基本规律。

电流强度 电流密度

电流：电荷的定向运动。 形成条件：自由电荷、电场

电流方向：规定为正电荷的运

10-4 B0?2B1?B2?2??0I?0Il?0I?0L?0I?3???(8?3?) 方向垂直纸面向外。 ?(2??)?2????4?R4?R216?R4?R4?R?4?2??0NIR?10-5 （1）P点的磁感应强度为（利用课本P74（10-18）结论） B?B1?B2 ?

（2）据题设a?R，则P点的B为B?2?22??R?(a/2?x)?1?3/2???? 223/2?R?(a/2?x)??1??0NIR2??22?22??R?(R/2?x)?1?3/2???? 223/2?R?(R/2?x)??1?令 u?R?(R/2?x),v?R?(R/2?x) 则 B?222222?0NIR?121??3?3?

v??u3?0NIR2dB?0NIR2?1du1dv??(?3)?4?4? ??dx22?udxvdx?当x=0时，u=v, ∴

?1(R/2?x)1(R/2?x)? d?4?41/21/2?uvv?u?dBdx?0 这表明a=R, x=0处的o点磁场最为均匀。将上述条件代入B中，可得o点磁感

x?0B0??0NIR22?2?8?0NI

第十章 波动光学

选择题

10—1 两个LC无阻尼自由振荡电路,它们的自感之比L1:L2?1:2.电容之比

C1:C2?2:3,则它们的振荡频率之比?1:?2为 （ C ）

(A)

11; (B) ; (C) 3; (D) 3. 3310—2 平面电磁波的电场强度E和磁场强度H （ C ） (A) 相互平行,相位差为0; (B)相互平行,相位差为

π; 2π. 2(C) 相互垂直,相位差为0; (D)相互垂直,相位差为

10—3 在杨氏双缝干涉实验中,若双缝间的距离稍微增大一点,其他条件不变,则干涉条纹将 （ A ）

(A) 变密; (B) 变稀; (C) 不变; (D) 消失. 10—4 在杨氏双缝干涉实验中,为了使屏上的干涉条纹间距

208269331.doc

稳恒磁场

一、选择题

?1. 一圆电流在其环绕的平面内各点的磁感应强度B 【 】 (A) 方向相同， 大小相等； (B) 方向不同，大小不等； (C) 方向相同， 大小不等； (D) 方向不同，大小相等。

2. 电流由长直导线流入一电阻均匀分布的金属矩形框架，再从长直导线流出，设图中

???O1,O2,O3处的磁感应强度为B1,B2,B3,则 【 】

?????? (A) B1?B2?B3； (B) B1?B2?0B3?0；

?????? (C) B1?0,B2?0,B3?0； (D) B1?0,B2?0,B3?0

选择题(2)

3. 所讨论的空间处在稳恒磁场中，对于安培环路定律的理解，正确的是 【 】

???B?dl?0(A) 若?，则必定L上B处处为零 L??(B) 若?B?dl?0， 则必定L不包围电流

L??(C) 若?B?dl?0， 则L所包围电流的代数和为零

L?(D) 回路L上各点的B仅与所包围的电流有关。

4. 在匀强磁场中，有两个平面线圈，其面

第11章 稳恒电流磁场

人类发现磁现象已有十分悠久的历史，在公元前七世纪，人类就发现了磁石能够吸引铁器。然而在物理学发展的早期，磁现象和电现象一直被当作两种不同的物理现象分别进行研究。直到1820年，丹麦科学家奥斯特发现了电流具有磁效应，第一次揭示了电与磁之间存在着联系，从而使对电学与磁学的研究统一起来，电磁学的研究进入一个崭新的阶段。1821年安培（Ampere）发现通有电流的螺线管具有和磁铁相同的作用，因此提出了分子电流的假说，解释了物质具有磁性的原因。现代物理学研究表明，原子核外的电子除绕核运转外，电子自身还有自旋。分子或原子内部带电微观粒子的运动，等效于分子电流。这些分子电流在它的周围激发磁场，这就是物质磁性的来源。1820年，毕奥（Biot）和萨伐尔（Savart ）独立地发表了电流产生磁场的实验结果，长直通电导线对磁极作用力的大小反比于从磁极到导线的垂直距离。拉普拉斯（Laplace）在此发现的基础上引入“电流元”的概念，并进一步引入电流强度和磁感应强度概念，建立了“毕奥-萨伐尔-拉普拉斯定律”。

磁场是一种特殊的物质，它是物质存在的一种形式。磁场的物质性表现在：它对置于磁场中的电流、运动电荷和磁体有力的作用。电流与电流、电流与

第十章 量子物理基础

第十章 量子物理基础

本章提要

1． 光的量子性

· 物体由于自身具有一定温度而以电磁波的形式向周围发射能量的现象称热辐射。

· 在任何温度下都能全部吸收照射到它表面上的各种波长的光（电磁波），则这种物体称为绝对黑体，简称黑体。

· 单位时间内物体单位表面积发出的包括所有波长在内的电磁波的辐射功率，称为辐射出射度。

2． 维恩位移定律

· 在不同的热力学温度T下，单色辐射本领的实验曲线存在一个峰值波长λm，维恩从热力学理论导出T和λm满足如下关系

λmT=b

其中b是维恩常量。

3． 斯忒藩—玻尔兹曼定律

· 斯忒藩—玻尔兹曼定律表明黑体的辐射出射度M与温T的关系

M??T4

其中s为斯忒藩—玻尔兹曼常量。对于一般的物体

M???T4

e称发射率。

4． 黑体辐射

· 黑体辐射不是连续地辐射能量，而是一份份地辐射能量，并且每一份能量与电磁波的频率?成正比，这种能量分立的现象被称为能量的量子化，每一份最小能量E=hv被称为一个量子。黑体辐射的能量为E=nhv，其中n＝1，2，3，…，等正整数，h为普朗克常数。

· 普朗克黑体辐射公式简称普朗克公式

2πhc21Ml(T)=

λ5ehc/λkT-1第十章 量子物理

大学物理第九章《稳恒磁场》

大学物理第九章《稳恒磁场》

教学基本要求一 掌握描述磁场的物理量——磁感强度的 概念，理解它是矢量点函数. 二 理解毕奥-萨伐尔定律，能利用它计算 一些简单问题中的磁感强度. 三 理解稳恒磁场的高斯定理和安培环路定理. 理解用安培环路定理计算磁感强度的条件和方法. 四 理解洛伦兹力和安培力的公式 ，能分析 电荷在均匀电场和磁场中的受力和运动. 了解磁矩 的概念. 能计算简单几何形状载流导体和载流平面 线圈在均匀磁场中或在无限长载流直导体产生的非 均匀磁场中所受的力和力矩.

大学物理第九章《稳恒磁场》

研究方法：与静电场相似，可比较学习。 区别：多处用到矢量叉乘(牢记的运算)。 主要内容(与静电场相比较):1. 作为出发点的基本定律：静电场 ~ 库仑定律； 稳恒磁场 ~ 毕奥—萨伐尔定律。

2. 求场强：静电场 ~ 已知电荷分布求 E 。

稳恒磁场 ~ 已知电流分布求磁感应强度 B 。

(b)稳恒磁场：将稳恒电流看成无数电流元 Id 构成，每 个电流元单独在场点P处产生磁感应强 dB (毕奥-萨

(a)静电场：将有限大带电体看成无数点电荷dq构成， 每个点电荷单独在场点P处产生场强，根据场强的迭加 原理得P点的总场