《大学物理下答案习题(2).docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《大学物理下答案习题(2).docx（12页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、大学物理下答案习题习题12 12.1 选择题 (1)对于位移电流，下列说法正确的是： 与电荷的定向运动有关； 变化的电场； 产生焦耳热； 与传导电流一样。 答案：B (2)对于平面电磁波，下列说法不正确的是： 平面电磁波为横波； 电磁波是偏振波； 同一点E和H的量值关系为答案：D (3) 图示为一充电后的平行板电容器，A板带正电，B板带负电，开关K合上时，A、B位移电流方向为： x轴正向 x轴负向 A B R x轴正向或负向 k 不确定 x eE=mH； 电磁波的波速等于光速。 答案：B 12.2填空题 (1)一个变化的电场必定有一个磁场伴随它，方程为 ； rrrrdfDDr=(j0+)ds
2、答案：Hdl=I+ls1dtt(2)一个变化的磁场必定有一个电场伴随它，方程为 ； rrrdfmBr=-ds 答案：lEdl=-dtt(3)磁力线必定是无头无尾的闭合曲线，方程为 ； rr答案：Bds=0 s(4)静电平衡的导体内部不可能有电荷的分布，方程为 。 rr答案：Dds=q0=r0dVsV 12.3 圆柱形电容器内、外导体截面半径分别为R1和R2(R1R2)，中间充满介电常数为e的电介质.当两极板间的电压随时间的变化dU=k时(k为常数)，求介质内距圆柱轴线为dtr处的位移电流密度 解：圆柱形电容器电容 C=2pel R2lnR1q=CU=2pelU R2lnR1D=q2pelUeU
3、= RRS2prln2rln2R1R1 j=D=tekRrln2R112.4 试证：平行板电容器的位移电流可写成Id=CdU式中C为电容器的电容，U是dt电容器两极板的电势差如果不是平板电容器，以上关系还适用吗? 解： q=CU D=s0=CU S FD=DS=CU 不是平板电容器时 D=s0仍成立 ID=CID=dFDdU=CdtdtdU还适用 dt题12.5图 12.5 如题12.5图所示，电荷+q以速度v向O点运动，+q到O点的距离为x，在O点处作v半径为a的圆平面，圆平面与v垂直求：通过此圆的位移电流 解：如题12.5图所示，当q离平面x时，通过圆平面的电位移通量 vFD=qx(1-)
4、 222x+adFD ID=dtqa2v2(x2+a)322题12.5图 12.6 如题12.6图所示，设平行板电容器内各点的交变电场强度E=720sin10ptV/m，正方向规定如图试求： (1)电容器中的位移电流密度； (2)电容器内距中心联线r=10m的一点P，当t=0和t=-25110-5s时磁场强度的大小及方向2(不考虑传导电流产生的磁场) 解：(1) jD= jD=e0D,D=e0E tE=e0(720sin105pt)=720105pe0cos105pt Am-2 ttvvvv (2) Hdl=I0+jDdS l(S)取与极板平行且以中心连线为圆心，半径r的圆周l=2pr，则 H
5、2pr=pr2jD H=t=0时HP=rjD 2r720105pe0=3.6105pe0Am-1 2t=110-5s时，HP=0 212.7 半径为R=0.10m的两块圆板构成平行板电容器，放在真空中今对电容器匀速充电，使两极板间电场的变化率为dE13=1.010 V/(ms)求两极板间的位移电流，并计算电容dt器内离两圆板中心联线r(rR)处的磁感应强度Br以及r=R处的磁感应强度BR 解: (1) jD=DE=e0 ttID=jDS=jDpR22.8A vvvv(2) Hdl=I0+jDdS lS取平行于极板，以两板中心联线为圆心的圆周l=2pr，则 H2pr=jDpr2=e0 H=dE2
6、pr dtrdEe0 2dtmerdEBr=m0H=00 2dt当r=R时，BR= m0e0RdE2dt=5.610-6 T *12.8 有一圆柱形导体，截面半径为a，电阻率为r,载有电流I0 v(1)求在导体内距轴线为r处某点的E的大小和方向； vH(2)该点的大小和方向； v(3)该点坡印廷矢量S的大小和方向； (4)将(3)的结果与长度为l、半径为r的导体内消耗的能量作比较 解:(1)电流密度j0=I0 S由欧姆定律微分形式j0=sE得 E=j0s=rj0=rI0，方向与电流方向一致 pa2(2)取以导线轴为圆心，垂直于导线的平面圆周l=2pr，则 vvvvHdl=由 j0dS可得 lS
7、r2H2pr=I02 aH=I0r，方向与电流成右螺旋 22pavvv(3) S=EH v S垂直于导线侧面而进入导线，大小为 rI02rS=EH= 242pa(4)长为l，半径为r(ra)导体内单位时间消耗能量为 I0r22I0rlr2l W1=I01R=(2)r2=4aprpa22单位时间进入长为l，半径为r导体内的能量 I0rlr2 W2=S2prl=pa42W1=W2说明这段导线消耗的能量正是电磁场进入导线的能量 *12.9 一个很长的螺线管，每单位长度有n匝，截面半径为a，载有一增加的电流i，求： (1)在螺线管内距轴线为r处一点的感应电场； (2)在这点的坡印矢量的大小和方向 解:
8、 (1)螺线管内 B=m0ni vvvBvdS 由 Edl=-lSt取以管轴线为中心，垂直于轴的平面圆周l=2pr，正绕向与B成右螺旋关系，则 E2pr=-B2pr tvvm0nrdidirB0时，E与B成左旋关系。 dt题12.9图 vvvvvv(2) S=EH，由E与H方向知，S指向轴，如图所示. 大小为 S=EH=Eni=m0n2rdi2idt*12.10 一平面电磁波的波长为3.0cm，电场强度的振幅为30 V/m，试问该电磁波的频率为多2少?磁场强度的振幅为多少?对于一个垂直于传播方向的面积为0.5m的全吸收面，该电磁波的平均幅射压强是多大? 解: 频率u=cl=1.01010Hz 利用 ere0E=mrm0H和S=E0H0可得 B0=m0H0=e0m0E0=1.010-7T 12由于电磁波具有动量，当它垂直射到一个面积为A的全吸收表面时，这个表面在Dt时间内所吸收的电磁动量为gAcDt，于是该表面所受到的电磁波的平均辐射压强为： SEHP=gC=00=C2Ce0E02=4.010-9 Pa m02C可见，电磁波的幅射压强(包括光压)是很微弱的
