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2008-2009学年上学期期中

2008-2009学年上学期期中试卷(A)(含答案)​

说明​

  • 原卷标题:华东师范大学期中试卷(A)2008-2009 学年第一学期

一、选择题(每题 3 分,共 21 分)​

  1. 电荷面密度均为 +σ+\sigma 的两块“无限大”均匀带电的平行平板如图放置,其周围空间各点电场强度 E⃗\vec E 随位置坐标 xx 变化的关系曲线为:(设场强方向向右为正、向左为负)( )。

    第1题题图

    A. 第1题A选项

    B. 第1题B选项

    C. 第1题C选项

    D. 第1题D选项

    答案:

    B


  2. 图示为一具有球对称性分布的静电场的 E−rE-r 关系曲线。请指出该静电场是由下列哪种带电体产生的( )。

    第2题图

    A. 半径为 RR 的均匀带电球面

    B. 半径为 RR 的均匀带电球体

    C. 半径为 RR、电荷体密度 ρ=Ar\rho=Ar(AA 为常数)的非均匀带电球体

    D. 半径为 RR、电荷体密度 ρ=A/r\rho=A/r(AA 为常数)的非均匀带电球体

    答案:

    D


  3. 半径分别为 RR 和 rr 的两个金属球,相距很远。用一根细长导线将两球连接在一起并使它们带电,在忽略导线的影响下,两球表面电荷面密度之比 σR/σr\sigma_R/\sigma_r 为( )。

    A. R/rR/r

    B. R2/r2R^2/r^2

    C. r2/R2r^2/R^2

    D. r/Rr/R

    答案:

    D


  4. 如图所示,两个同心球壳,内球壳半径为 R1R_1,均匀带有电荷 QQ;外球壳半径为 R2R_2,壳的厚度忽略,原先不带电,但与地相连接。设地为电势零点,则在内球壳里面,距离球心为 rr 处的 PP 点的场强大小及电势分别为( )。

    第4题图

    A. E=0E=0,U=Q4πε0R1U=\dfrac{Q}{4\pi\varepsilon_0R_1}

    B. E=0E=0,U=Q4πε0(1R1−1R2)U=\dfrac{Q}{4\pi\varepsilon_0}\left(\dfrac1{R_1}-\dfrac1{R_2}\right)

    C. E=Q4πε0r2E=\dfrac{Q}{4\pi\varepsilon_0r^2},U=Q4πε0rU=\dfrac{Q}{4\pi\varepsilon_0r}

    D. E=Q4πε0r2E=\dfrac{Q}{4\pi\varepsilon_0r^2},U=Q4πε0R1U=\dfrac{Q}{4\pi\varepsilon_0R_1}

    答案:

    B


  5. 一“无限大”均匀带电平面 AA,其附近放一与它平行的有一定厚度的“无限大”平板导体 BB,如图所示。已知 AA 上的电荷面密度为 +σ+\sigma,则在导体板 BB 的两个表面 1 和 2 上的感生电荷面密度为( )。

    第5题图

    A. σ1=−σ\sigma_1=-\sigma,σ2=+σ\sigma_2=+\sigma

    B. σ1=−12σ\sigma_1=-\dfrac12\sigma,σ2=+12σ\sigma_2=+\dfrac12\sigma

    C. σ1=+12σ\sigma_1=+\dfrac12\sigma,σ2=−12σ\sigma_2=-\dfrac12\sigma

    D. σ1=−σ\sigma_1=-\sigma,σ2=0\sigma_2=0

    答案:

    D


  6. 在真空中有一根半径为 RR 的半圆形细导线,流过的电流为 II,则圆心处的磁感强度为( )。

    A. μ04πIR\dfrac{\mu_0}{4\pi}\dfrac IR

    B. μ02πIR\dfrac{\mu_0}{2\pi}\dfrac IR

    C. 00

    D. μ04IR\dfrac{\mu_0}{4}\dfrac IR

    答案:

    D


  7. 一电子以速度 v⃗\vec v 垂直地进入磁感强度为 B⃗\vec B 的均匀磁场中,此电子在磁场中运动轨道所围的面积内的磁通量将( )。

    第7题图

    A. 正比于 BB,反比于 v2v^2

    B. 反比于 BB,正比于 v2v^2

    C. 正比于 BB,反比于 vv

    D. 反比于 BB,反比于 vv

    答案:

    B


二、填空题(共 20 分)​

  1. (3 分)电荷分别为 q1q_1、q2q_2、q3q_3 的三个点电荷分别位于同一圆周的三个点上,如图所示。设无穷远处为电势零点,圆半径为 RR,则 bb 点处的电势 U=‾U=\underline{\qquad}。

    第8题图

    答案:

    Qq4πε0(1R1−1r2)\dfrac{Qq}{4\pi\varepsilon_0}\left(\dfrac1{R_1}-\dfrac1{r_2}\right)


  2. (4 分)如图所示,两同心导体球壳,内球壳带电荷 +q+q,外球壳带电荷 −2q-2q。静电平衡时,外球壳的电荷分布为:内表面 ‾\underline{\qquad},外表面 ‾\underline{\qquad}。

    第9题图

    答案:

    −q-q,−q-q


  3. (3 分)真空中均匀带电的球面和球体,如果两者的半径和总电荷都相等,则带电球面的电场能量 W1W_1 与带电球体的电场能量 W2W_2 相比,W1‾W2W_1\underline{\qquad}W_2(填 <<、==、>>)。

    答案:

    <<


  4. (3 分)空气的击穿电场强度为 2×106 V⋅m−12\times10^6\ \mathrm{V\cdot m^{-1}},直径为 0.10 m0.10\ \mathrm m 的导体球在空气中耐击穿最多能带的电荷为 ‾\underline{\qquad}。(真空介电常量 ε0=8.85×10−12 C2⋅N−1⋅m−2\varepsilon_0=8.85\times10^{-12}\ \mathrm{C^2\cdot N^{-1}\cdot m^{-2}})

    答案:

    5.6×10−7 C5.6\times10^{-7}\ \mathrm C


  5. (3 分)如图,在无限长直载流导线的右侧有面积为 S1S_1 和 S2S_2 的两个矩形回路。两个回路与长直载流导线在同一平面,且矩形回路的一边与长直载流导线平行。则通过面积为 S1S_1 的矩形回路的磁通量与通过面积为 S2S_2 的矩形回路的磁通量之比为 ‾\underline{\qquad}。

    第12题图

    答案:

    1:11:1


  6. (4 分)有一半径为 aa、通有稳恒电流为 II 的 1/41/4 圆弧形载流导线 bcbc,按图示方式置于均匀外磁场 B⃗\vec B 中,则该载流导线所受的安培力大小为 ‾\underline{\qquad}。

    第13题图

    答案:

    aIBaIB


三、计算题(共 50 分)​

  1. (12 分)电荷为 q1=8.0×10−6 Cq_1=8.0\times10^{-6}\ \mathrm C 和 q2=−16.0×10−6 Cq_2=-16.0\times10^{-6}\ \mathrm C 的两个点电荷相距 20 cm20\ \mathrm{cm},求离它们都是 20 cm20\ \mathrm{cm} 处的电场强度。(真空介电常量 ε0=8.85×10−12 C2⋅N−1⋅m−2\varepsilon_0=8.85\times10^{-12}\ \mathrm{C^2\cdot N^{-1}\cdot m^{-2}})

    解:
    E1=q14πε0d2,E2=∣q2∣4πε0d2.E_1=\frac{q_1}{4\pi\varepsilon_0d^2},\qquad E_2=\frac{|q_2|}{4\pi\varepsilon_0d^2}.

    ∵ 2q1=∣q2∣\because\ 2q_1=|q_2|,∴ 2E1=E2\therefore\ 2E_1=E_2。由余弦定理:

    E=E12+E22−2E1E2cos⁡60∘=3E1=3q14πε0d2=3.11×106 V/m.(3 分)E=\sqrt{E_1^2+E_2^2-2E_1E_2\cos60^\circ} =\sqrt3E_1 =\sqrt3\frac{q_1}{4\pi\varepsilon_0d^2} =3.11\times10^6\ \mathrm{V/m}. \tag{3 分}

    由正弦定理得:

    Esin⁡60∘=E1sin⁡α,sin⁡α=E1Esin⁡60∘=12,\frac{E}{\sin60^\circ}=\frac{E_1}{\sin\alpha},\qquad \sin\alpha=\frac{E_1}{E}\sin60^\circ=\frac12,α=30∘.\alpha=30^\circ.

    ∴ E⃗\therefore\ \vec E 的方向与中垂线的夹角 β=60∘\beta=60^\circ,如图所示。(2 分)

    第14题答案图


  2. (12 分)图中所示为一沿 xx 轴放置的长度为 ll 的不均匀带电细棒,其电荷线密度为 λ=λ0(x−a)\lambda=\lambda_0(x-a),λ0\lambda_0 为一常量。取无穷远处为电势零点,求坐标原点 OO 处的电势。

    第15题图

    解:

    在任意位置 xx 处取长度元 dx\mathrm dx,其上带有电荷

    第15题答案图

    dq=λ0(x−a) dx.\mathrm dq=\lambda_0(x-a)\,\mathrm dx.

    它在 OO 点产生的电势

    dU=λ0(x−a) dx4πε0x.\mathrm dU=\frac{\lambda_0(x-a)\,\mathrm dx}{4\pi\varepsilon_0x}.

    OO 点总电势

    U=∫dU=λ04πε0[∫aa+ldx−a∫aa+ldxx]=λ04πε0[l−aln⁡a+la].U=\int\mathrm dU =\frac{\lambda_0}{4\pi\varepsilon_0} \left[\int_a^{a+l}\mathrm dx-a\int_a^{a+l}\frac{\mathrm dx}{x}\right] =\frac{\lambda_0}{4\pi\varepsilon_0} \left[l-a\ln\frac{a+l}{a}\right].

  3. (13 分)厚度为 dd 的“无限大”均匀带电导体板两表面单位面积上电荷之和为 σ\sigma。试求图示离左板面距离为 aa 的一点与离右板面距离为 bb 的一点之间的电势差。

    第16题图

    解:

    选坐标如图。由高斯定理,平板内、外的场强分布为:

    第16题答案图

    E=0(板内),E=0\qquad\text{(板内)},Ex=±σ2ε0(板外).E_x=\pm\frac{\sigma}{2\varepsilon_0}\qquad\text{(板外)}.

    1、2 两点间电势差

    U1−U2=∫12Ex dx=∫−(a+d/2)−d/2−σ2ε0 dx+∫d/2b+d/2σ2ε0 dx=σ2ε0(b−a).U_1-U_2=\int_1^2E_x\,\mathrm dx =\int_{-(a+d/2)}^{-d/2}-\frac{\sigma}{2\varepsilon_0}\,\mathrm dx +\int_{d/2}^{b+d/2}\frac{\sigma}{2\varepsilon_0}\,\mathrm dx =\frac{\sigma}{2\varepsilon_0}(b-a).

  4. (13 分)三根平行长直导线在同一平面内,1、2 和 2、3 之间距离都是 d=3 cmd=3\ \mathrm{cm},其中电流 I1=I2=II_1=I_2=I,I3=−(I1+I2)I_3=-(I_1+I_2),方向如图。试求在该平面内 B=0B=0 的直线的位置。

    第17题图

    解:

    建立坐标系,OxOx 如图所示,设 OxOx 轴上一点 PP 为 B=0B=0 的位置,其坐标为 xx,在 PP 点 B⃗1\vec B_1 向上,B⃗2\vec B_2 向下,B⃗3\vec B_3 向上,故有下式

    μ0I2πx+2μ0I2π(2d−x)=μ0I2π(d−x).\frac{\mu_0I}{2\pi x} +\frac{2\mu_0I}{2\pi(2d-x)} =\frac{\mu_0I}{2\pi(d-x)}.1x+22d−x=1d−x,\frac1x+\frac2{2d-x}=\frac1{d-x},2d−x+2xx(2d−x)=1d−x,\frac{2d-x+2x}{x(2d-x)}=\frac1{d-x},x=2 cm.x=2\ \mathrm{cm}.

    代入数据解出 B=0B=0 的线在 1、2 连线间,距导线 1 为 2 cm2\ \mathrm{cm} 处,且与 1、2、3 平行(在同一平面内)。

    第17题答案图


四、问答题(9 分)​

  1. 为什么引入电场中的试验电荷?体积必须很小,电荷量也必须很小?

    答:

    试验电荷是为了探测电场对电荷有施力作用的性质而引入的。为了确定电场中各不同点对试验电荷施力的大小和方向,试验电荷的体积很小才能确定其位置,表明在该点所受的力。(4 分)

    试验电荷的电荷也必须足够小,使得它不致影响原有电场的分布,否则所测得的结果并非是原有电场的真实值。(5 分)


2008-2009学年上学期期中试卷(B)(含答案)​

说明​

  • 原卷标题:华东师范大学期中试卷(B)2008-2009 学年第一学期

一、选择题(每题 4 分,共 16 分)​

  1. 在坐标原点放一正电荷 QQ,它在 PP 点(x=+1,y=0x=+1,y=0)产生的电场强度为 E⃗\vec E。现在,另外有一个负电荷 −2Q-2Q,试问负电荷应在什么位置才能使 PP 点的电场强度等于零?( )。

    第1题图

    A. xx 轴上 x>1x>1

    B. xx 轴上 0<x<10<x<1

    C. yy 轴上 y>0y>0

    D. xx 轴上 x<0x<0

    答案:

    D


  2. 设有一“无限大”均匀带负电荷的平面。取 xx 轴垂直带电平面,坐标原点位于带电平面上,则其周围空间各点的电场强度 EE 随距离平面的位置坐标 xx 变化的关系曲线为(规定场强方向沿 xx 轴正向为正、反之为负)( )。

    第2题选项图

    答案:

    B


  3. 有两个大小不相同的金属球,大球直径是小球的两倍,大球带电,小球不带电,离各相距很远。今用细长导线将两者相连,在忽略导线的影响下,大球与小球的带电之比为( )。

    A. 22

    B. 11

    C. 1/21/2

    D. 00

    答案:

    A


  4. 在匀强电场中,将一负电荷从 AA 移到 BB,如图所示,则( )。

    第4题图

    A. 电场力作正功,负电荷的电势能减小

    B. 电场力作正功,负电荷的电势能增加

    C. 电场力作负功,负电荷的电势能减小

    D. 电场力作负功,负电荷的电势能增加

    答案:

    D


二、填空题(共 24 分)(每空格 2 分)​

  1. 静电场的高斯定理的数学表示式为:‾\underline{\qquad}。该式的物理意义是:‾\underline{\qquad}。该定理表明,静电场是 ‾\underline{\qquad} 场。

    答案:
    ∮SE⃗⋅dS⃗=∑qiε0\oint_S\vec E\cdot\mathrm d\vec S=\frac{\sum q_i}{\varepsilon_0}

    在真空静电场内,通过任意封闭曲面的电通量等于该封闭面所包围的电荷的代数和的 1/ε01/\varepsilon_0 倍;

    有势(保守力),静电场是无旋场。


  2. 图中所示以 OO 为心的各同心圆弧为静电场的等势(位)线图,已知 U1<U2<U3U_1<U_2<U_3,在图上画出 aa、bb 两点的电场强度的方向,并比较它们的大小,Ea‾EbE_a\underline{\qquad}E_b(填 <<、==、>>)。方向为 ‾\underline{\qquad}。

    第6题图

    答案:

    Ea=EbE_a=E_b;方向均指向 OO。

    第6题答案图


  3. 想象电子的电荷 −e-e 均匀分布在半径 re=1.4×10−15 mr_e=1.4\times10^{-15}\ \mathrm m(经典的电子半径)的球表面上,电子表面附近的电势(以无穷远处为电势零点)U=‾ VU=\underline{\qquad}\ \mathrm V。(14πε0=9×109 N⋅m2/C2\dfrac1{4\pi\varepsilon_0}=9\times10^9\ \mathrm{N\cdot m^2/C^2},e=1.6×10−19 Ce=1.6\times10^{-19}\ \mathrm C)

    答案:

    −1.03×106 V-1.03\times10^6\ \mathrm V


  4. 一条无限长载流导线折成如图形状,导线上通有电流 II。PP 点在 cdcd 的延长线上,它到折点的距离为 aa,则 PP 点的磁感强度 B=‾B=\underline{\qquad},方向:‾\underline{\qquad}。

    第8题图

    答案:

    μ0I4πa\dfrac{\mu_0I}{4\pi a};方向垂直向纸里。


  5. 一磁场的磁感强度为 B⃗=ai⃗+bj⃗+ck⃗\vec B=a\vec i+b\vec j+c\vec k(SI),则通过一半径为 RR、开口向 zz 轴正方向的半球壳表面的磁通量的表达式为:‾\underline{\qquad},大小为 ‾ Wb\underline{\qquad}\ \mathrm{Wb}。

    答案:

    (ai⃗+bj⃗+ck⃗)⋅k⃗ πR2(a\vec i+b\vec j+c\vec k)\cdot\vec k\,\pi R^2;cπR2 Wbc\pi R^2\ \mathrm{Wb}。


  6. 一空气平行板电容器,电容为 CC,两极板间距离为 dd。充电后,两极板间相互作用力为 FF,则两极板间的电势为 ‾\underline{\qquad},极板上的电荷为 ‾\underline{\qquad}。

    答案:

    2Fd/C\sqrt{2Fd/C};2FdC\sqrt{2FdC}。


三、计算题(计算题共 50 分)​

  1. (10 分)一电偶极子由电荷 q=1.0×10−6 Cq=1.0\times10^{-6}\ \mathrm C 的两个异号点电荷组成,两电荷相距 l=2.0 cml=2.0\ \mathrm{cm}。把这电偶极子放在场强大小为 E=1.0×105 N/CE=1.0\times10^5\ \mathrm{N/C} 的均匀电场中。试求:

    (1)电场作用于电偶极子的最大力矩;

    (2)电偶极子从受最大力矩的位置转到平衡位置过程中,电场力作的功。

    解:

    (1)电偶极子在均匀电场中所受力矩为

    M⃗=p⃗×E⃗,\vec M=\vec p\times\vec E,

    其大小

    M=pEsin⁡θ=qlEsin⁡θ.M=pE\sin\theta=qlE\sin\theta.

    当 θ=π/2\theta=\pi/2 时,所受力矩最大,

    Mmax⁡=qlE=2×10−3 N⋅m.(5 分)M_{\max}=qlE=2\times10^{-3}\ \mathrm{N\cdot m}. \tag{5 分}

    第11题答案图

    (2)电偶极子在力矩作用下,从受最大力矩的位置转到平衡位置(θ=0\theta=0)过程中,电场力所作的功为

    A=∫π/20−M dθ=−qlE∫π/20sin⁡θ dθ=qlE=2×10−3 N⋅m.(5 分)A=\int_{\pi/2}^{0}-M\,\mathrm d\theta =-qlE\int_{\pi/2}^{0}\sin\theta\,\mathrm d\theta =qlE=2\times10^{-3}\ \mathrm{N\cdot m}. \tag{5 分}

  2. (10 分)图中所示为一沿 xx 轴放置的长度为 ll 的不均匀带电细棒,其电荷线密度为 λ=λ0(x−a)\lambda=\lambda_0(x-a),λ0\lambda_0 为一常量。取无穷远处为电势零点,求坐标原点 OO 处的电势。

    第12题图

    解:

    在任意位置 xx 处取长度元 dx\mathrm dx,其上带有电荷

    dq=λ0(x−a) dx.\mathrm dq=\lambda_0(x-a)\,\mathrm dx.

    它在 OO 点产生的电势

    dU=λ0(x−a) dx4πε0x.\mathrm dU=\frac{\lambda_0(x-a)\,\mathrm dx}{4\pi\varepsilon_0x}.

    第12题答案图

    OO 点总电势

    U=∫dU=λ04πε0[∫aa+ldx−a∫aa+ldxx]=λ04πε0[l−aln⁡a+la].U=\int\mathrm dU =\frac{\lambda_0}{4\pi\varepsilon_0} \left[\int_a^{a+l}\mathrm dx-a\int_a^{a+l}\frac{\mathrm dx}{x}\right] =\frac{\lambda_0}{4\pi\varepsilon_0} \left[l-a\ln\frac{a+l}{a}\right].

  3. (10 分)一个同心导体球壳,半径为 R1R_1,带电荷 QQ。内有一个同心导体球,半径为 R2R_2,带电荷 −q-q。求:

    (1)各个空间电场强度的分布并画分布曲线;

    (2)内球的电势;

    (3)两个球间的电势差;

    (4)画出各个空间的电势分布曲线。

    第13题图

    解:

    (1)根据高斯定理,

    E1=0(r≤R2),E_1=0\qquad(r\leq R_2),E2=−q4πε0r2(R2≤r<R1),E_2=-\frac{q}{4\pi\varepsilon_0r^2}\qquad(R_2\leq r<R_1),E3=Q−q4πε0r2(r≥R1).E_3=\frac{Q-q}{4\pi\varepsilon_0r^2}\qquad(r\geq R_1).

    第13题电场分布答案图

    (2)内球为等势体,

    φ2=14πε0(QR1−qR2).\varphi_2=\frac1{4\pi\varepsilon_0}\left(\frac Q{R_1}-\frac q{R_2}\right).

    (3)外球的电势为:

    φ1=Q−q4πε0R1.\varphi_1=\frac{Q-q}{4\pi\varepsilon_0R_1}.

    两球间的电势差为:

    φ1−φ2=−q4πε0(1R1−1R2)>0.\varphi_1-\varphi_2 =-\frac q{4\pi\varepsilon_0}\left(\frac1{R_1}-\frac1{R_2}\right)>0.

    (4)φ1>φ2\varphi_1>\varphi_2。

    第13题电势分布答案图


  4. (10 分)一无限长圆柱形导体(磁导率 μ0\mu_0),半径为 RR,通有均匀分布的电流 II。今取一矩形平面 SS(长为 1 m1\ \mathrm m,宽为 2R2R),位置如右图中画斜线部分所示,求通过该矩形平面的磁通量。

    第14题图

    解:

    在圆柱体内部与导体中心轴线相距为 rr 处的磁感强度的大小,由安培环路定律可得:

    B=μ0I2πR2r(r≤R).B=\frac{\mu_0I}{2\pi R^2}r\qquad(r\leq R).

    因而,穿过导体内画斜线部分平面的磁通量为

    Φ1=∫B⃗⋅dS⃗=∫0Rμ0I2πR2r dr=μ0I4π.\Phi_1=\int\vec B\cdot\mathrm d\vec S =\int_0^R\frac{\mu_0I}{2\pi R^2}r\,\mathrm dr =\frac{\mu_0I}{4\pi}.

    在圆形导体外,与导体中心轴线相距 rr 处的磁感强度大小为

    B=μ0I2πr(r>R).B=\frac{\mu_0I}{2\pi r}\qquad(r>R).

    因而,穿过导体外画斜线部分平面的磁通量 Φ2\Phi_2 为

    Φ2=∫B⃗⋅dS⃗=∫R2Rμ0I2πr dr=μ0I2πln⁡2.\Phi_2=\int\vec B\cdot\mathrm d\vec S =\int_R^{2R}\frac{\mu_0I}{2\pi r}\,\mathrm dr =\frac{\mu_0I}{2\pi}\ln2.

    穿过整个矩形平面的磁通量

    Φ=Φ1+Φ2=μ0I4π+μ0I2πln⁡2.\Phi=\Phi_1+\Phi_2 =\frac{\mu_0I}{4\pi}+\frac{\mu_0I}{2\pi}\ln2.

  5. (10 分)在无限长直流载流 I1I_1 导线旁有长度为 ll 的载流 I2I_2 导线,位置如图,求导线 I2I_2 的合力。如果 I2I_2 的质量为 mm,加速度为多少?其中 I1=I2I_1=I_2。

    第15题图

    解:

    受力如图。在 ll 上,力是变化的,要积分求合力。定义垂直指向纸内的方向为 k⃗\vec k。

    第15题答案图

    F⃗1=∫0lI dl⃗×B⃗=∫0lI dl i⃗×μ0I2πrk⃗=μ0I22π∫0ldlr(−j⃗).\vec F_1=\int_0^l I\,\mathrm d\vec l\times\vec B =\int_0^l I\,\mathrm dl\,\vec i\times\frac{\mu_0I}{2\pi r}\vec k =\frac{\mu_0I^2}{2\pi}\int_0^l\frac{\mathrm dl}{r}(-\vec j).

    其中 rr 为从 dl\mathrm dl 到左边无限长导线的距离。

    dl⊥k⃗,\mathrm dl\perp\vec k,x=a+lcos⁡60∘,x=a+l\cos60^\circ,dx=dlcos⁡60∘,\mathrm dx=\mathrm dl\cos60^\circ,r=x.r=x.

    所以,

    F1=μ0I22π∫aa+l/2dxxcos⁡60∘=μ0I2π[ln⁡(a+l2)−ln⁡a].F_1=\frac{\mu_0I^2}{2\pi} \int_a^{a+l/2}\frac{\mathrm dx}{x\cos60^\circ} =\frac{\mu_0I^2}{\pi} \left[\ln\left(a+\frac l2\right)-\ln a\right].

    方向:相对于 xx 轴 120∘120^\circ。

    a=Fm=2μ0I22πm[ln⁡(a+l2)−ln⁡a].a=\frac Fm =\frac{2\mu_0I^2}{2\pi m} \left[\ln\left(a+\frac l2\right)-\ln a\right].

四、问答题(10 分)​

  1. 为什么不能把磁场作用于运动电荷的力的方向,定义为磁感强度的方向?

    答:

    因为磁力的方向还随电荷运动速度方向而不同,因而在磁场中同一点运动电荷受力的方向是不确定的。(10 分)