廈門(mén)大學(xué)2013年大物下期中試題解答.doc

廈門(mén)大學(xué)大學(xué)物理A、B類(lèi)課程期中試卷解答20122013第一學(xué)期（201211）一、（14分）如圖所示，電量q均勻分布在長(zhǎng)為的細(xì)桿上，求在桿外延長(zhǎng)線上與桿一端距離為的P點(diǎn)處：（1）電場(chǎng)強(qiáng)度；（2）電勢(shì)（設(shè)無(wú)窮遠(yuǎn)處為電勢(shì)零點(diǎn)）。解：（1） ； （3分） （或方向向左） （3+1=4分） （2） ； （3分） 。 （4分） 二、（14分）半徑為R的介質(zhì)球，相對(duì)介電常量為，其電荷體密度，其中為常量，r是球心到球內(nèi)某點(diǎn)的距離。求：（1）介質(zhì)球內(nèi)的電位移和場(chǎng)強(qiáng)的分布；（2）在半徑r多大處的場(chǎng)強(qiáng)最大？場(chǎng)強(qiáng)的最大值是多少？解：（1） ， ， （5分） ； （3分） （2） 得當(dāng) 時(shí)場(chǎng)強(qiáng)最大。 所求場(chǎng)強(qiáng)的最大值為： （2+2+2=6分）三、（16分）半徑分別為R1、R2的兩個(gè)導(dǎo)體球A、B，距離很遠(yuǎn)，因而可將兩球視為孤立導(dǎo)體球。原來(lái)A球帶電量Q，B球不帶電，現(xiàn)用一根細(xì)長(zhǎng)導(dǎo)線將兩球連接，靜電平衡后忽略導(dǎo)線中所帶電荷。試求：（1）A、B球上各帶電量為多少；（2）該系統(tǒng)的等效電容值；（3）該系統(tǒng)儲(chǔ)存的電場(chǎng)的能量。解：（1） , , , （1） （2分） （2） （2分） , ; （2+2=4分） （2） ; （4分） （3） 。 （4分）XOR四、（14分）已知半徑為R的載流圓形線圈，在軸線上距離環(huán)心處的一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為： ,今有一半徑為R，均勻帶電q的導(dǎo)體球殼，以勻角速度繞通過(guò)直徑的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，求球心處磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。解：帶電圓環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的環(huán)形電流： ，在垂直軸方向割取一圓環(huán)產(chǎn)生的環(huán)形電流： （4分） ， （4分） 。 （6分） ACBI2I1五、（12分）半徑為R的半圓形線圈ACD通有電流I2，置于電流為I1的無(wú)限長(zhǎng)直載流導(dǎo)線的磁場(chǎng)中，直導(dǎo)線與半圓形線圈相互絕緣。若直導(dǎo)線恰經(jīng)過(guò)半圓的直徑，如圖所示，求半圓線圈受到長(zhǎng)直線電流I1的磁力的大小和方向。解： ， ， ， （5分） ， （2+2=4分） ， ， （2+1=3分）六、（14分）IOALbadA如圖所示，一長(zhǎng)為L(zhǎng)的金屬棒OA與載有電流I的無(wú)限長(zhǎng)直導(dǎo)線共面，金屬棒可繞端點(diǎn)O在豎直平面內(nèi)以角速度沿逆時(shí)針?lè)较蜃鲃蚪撬俎D(zhuǎn)動(dòng)，試求：（1）當(dāng)金屬棒轉(zhuǎn)至與導(dǎo)線平行a位置時(shí)，棒內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和方向；（2）當(dāng)金屬棒轉(zhuǎn)至與導(dǎo)線垂直b位置時(shí)，棒內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和方向。解： （1）在a位置： ， （3分） ，方向由 ； （3+1分） （2）在b位置： , （3分） , 方向由 。 （3+1=4分）七、（16分）如圖所示，兩根無(wú)限長(zhǎng)載流直導(dǎo)線相互平行，距離為2a，兩導(dǎo)線中的電流強(qiáng)度總是大小相等、方向相反。在兩導(dǎo)線所在的平面內(nèi)有一半徑為a的金屬圓環(huán)，圓環(huán)剛好在兩平行長(zhǎng)直導(dǎo)線之間并與兩直導(dǎo)線彼此絕緣， I2a2aaayyxxoI（1）若兩無(wú)限長(zhǎng)載流導(dǎo)線中的電流隨時(shí)間變化（為常數(shù)），求圓環(huán)中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大?。唬?