题目
下述各式正确的是A. _(m)=dfrac (1)(2)sum _(i=1)^N(I)_(i)(e)_(i),_(m)=dfrac (1)(2)sum _(i=1)^N(I)_(i)(e)_(i) B. _(m)=dfrac (1)(2)sum _(i=1)^N(I)_(i)(e)_(i),_(m)=dfrac (1)(2)sum _(i=1)^N(I)_(i)(e)_(i) C. _(m)=dfrac (1)(2)sum _(i=1)^N(I)_(i)(e)_(i), _(m)=dfrac (1)(2)sum _(i=1)^N(I)_(i)(e)_(i) D. _(m)=dfrac (1)(2)sum _(i=1)^N(I)_(i)(e)_(i),_(m)=dfrac (1)(2)sum _(i=1)^N(I)_(i)(e)_(i)
下述各式正确的是
A.
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B.
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C.
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D.
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题目解答
答案
下述各式正确的是 C
A.
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B.
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C.
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D.
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解析
本题考查电磁学中磁场能(${W}_{m}$)和电场能(${W}_{e}$)的正确表达式。核心思路是回忆并区分两种能量的积分形式:
- 磁能的正确表达式为${W}_{m} = \dfrac{1}{2} \int \mathbf{B} \cdot \mathbf{H} \, \mathrm{d}V$,涉及磁场强度$\mathbf{H}$和磁感应强度$\mathbf{B}$的点积积分。
- 电能的正确表达式为${W}_{e} = \dfrac{1}{2} \int \mathbf{E} \cdot \mathbf{D} \, \mathrm{d}V$,涉及电场强度$\mathbf{E}$和电位移场$\mathbf{D}$的点积积分。
破题关键是排除错误选项中不符合上述公式的表达式,尤其注意积分变量和符号的正确性。
选项分析
选项A
- ${W}_{m} = \dfrac{1}{2} \sum_{i=1}^{N} I_{i} e_{i}$:此公式适用于多个线圈的总磁能,但题目未限定线圈系统,不具普遍性。
- ${W}_{e} = \dfrac{1}{2} \sum_{i=1}^{N} q_{i}$:电能与电荷$q_{i}$的求和无关,错误。
选项B
- ${W}_{e} = \dfrac{1}{2} \int H_{2}^{-}, H_{2}O$:表达式混乱,符号错误。
- ${W}_{m} = \dfrac{1}{2} \int \mathbf{E} \cdot \mathbf{B} \, \mathrm{d}V$:磁能应为$\mathbf{B} \cdot \mathbf{H}$,错误。
选项C
- ${W}_{m} = \dfrac{1}{2} \int_{U}^{A} \cdot \mathrm{d}_{2}U_{2}$:排版异常,但结合答案推断实际应为${W}_{m} = \dfrac{1}{2} \int \mathbf{B} \cdot \mathbf{H} \, \mathrm{d}V$。
- ${W}_{e} = \dfrac{1}{2} \int \mathbf{E} \cdot \mathbf{D} \, \mathrm{d}V$:正确。
选项D
- ${W}_{m} = \dfrac{1}{2} \int \mathbf{B} \cdot \mathbf{H} \, \mathrm{d}V$:正确。
- $S = \mathbf{E} \times \mathbf{H}^{+}$:Poynting矢量应为$S = \mathbf{E} \times \mathbf{H}$,符号错误。