(湖南大学出版社)大学物理下册课后习题答案和全解 全册

内容发布更新时间 : 2025/6/26 21:57:08星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

v?AcosaB0mLt?BsinaB0mLt.

aB0(?AsinaB0mLt?BcosaB0mLt),

当t = 0时,v = v0,所以A = v0.加速度at = dv/dt?mLaB0当t = 0时,at = 0,所以B = 0.速度方程为v?v0cost.

mL由于v = dx/dt,所以 x?vdt?v0cos??aB0mLttd?v0aBmLsin0t?C. aB0mLaB0mLsint. aB0mLa B 当t = 0时,x = 0,所以C = 0,所以位移方程为x?v0

16.12 如图所示的圆面积内,匀强磁场B的方向垂直于圆面积向里,圆半径R = 12cm,dB/dt = 10-2T·s-1.求图中a、b、c三点的涡旋电场为多少(b为圆心)?设ab = 10cm,bc = 15cm.

[解答](1)当点在磁场之中时,以b为圆心,以r为半径作一圆形环中,其周长为 C = 2πr, 面积为 S = πr2.

取环路的逆时针方向为正,根据右手螺旋法则,面积的法向方向垂直纸面向外。

r b R 图16.12

由于磁场增加,其变化率的方向与磁场方向相同,而感应电流的磁场与磁场增加的方向的方向相反,即垂直纸面向里,根据右手螺旋法则,涡旋电场的方向与环路方向相同,所以左边等于

?BE?dl??根据安培环路定理 ??Lk?S?t?dS,

r c 蜒?ELk?dl??LEkdl?Ek??dl?Ek2?r.

L而磁感应强度的方向与面积的法向方向相反,所以右边等于

???BdBdB2?dS?dS??r. S?tdt?SdtrdB. 2dt因此涡旋电场为 Ek?对于a点,由于r = 0.1m,所以 Ek = 0.1×0.01/2 = 5×10-4(V·m-1). 对于b点,由于r = 0, 所以Ek = 0.

(2)当点在磁场之外时,以b为圆心,以r为半径作一圆形环路.根据安培环路定理

??Ek?dl???L左边的积分仍然为Ek2πr.由于半径R之外的磁感应强度及其变化率为零,所以右边的大小为πR2dB/dt,

?B?dS, S?tR2dB因此涡旋电场为 Ek?.

2rdt对于c点,由于r = 0.15m,R = 0.12m,所以Ek = (0.12)2×0.01/2×0.15 = 4.8×10-4(V·m-1).

16.13 两个共轴的导体圆筒称为电缆,其内、外半径分别为r1和r2,设电流由内筒流入,外筒流出,求长为l的一段电缆的自感系数(提示:按定义L = NΦ/I,本题中NΦ是图中阴影部分面积的磁通量).

[解答]在内外半径之间,磁感应强度的大小为 B = μ0I/2πr, r2 其中r是场点到轴线之间的距离,B的方向是以轴线为中心的同心圆. o r1 在r处取一长为l的面积元dS = ldr,通过面积元的磁通量为 dΦ = BdS,

r2总磁通量为 ???r1?0I?Ilrldr?0ln2, 2?r2?r1I I l 图16.13

电缆的自感系数为 L??I??0lr2ln. 2?r1L?0r2?ln. l2?r1[讨论]电缆单位长度的自感系数为 L0?

16.14 两个共轴圆线圈,半径分别为R和r,匝数分别为N1和N2,两者相距L.设小线圈的半径很小,小线圈处的磁场近似地可视为均匀,求两线圈的互感系数.

[解答]设大线圈中通以电流I1,N1匝线圈形成的环电流在轴在线产生的磁感应强度为

B??0N1I1R22(L2?R2)3/2,

B r 小线圈的面积为 S = πr2,

大线圈通过一匝小线圈的磁通量为 ??BS???0N1I1R2r2223/22(L?R)??0N1N2I1R2r2在小线圈中产生的全磁

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