2025年大学本科二年级（物理学）电磁学综合试题及答案

2025年大学本科二年级（物理学）电磁学综合试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题共30分）答题要求：本卷共6题，每题5分。每题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。请将正确答案填写在题后的括号内。1.关于静电场中的电场线，下列说法正确的是（）A.电场线是闭合曲线B.电场线从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷C.电场线的疏密表示电场的强弱D.沿电场线方向，电场强度逐渐减小答案：BC2.一个带正电的粒子在电场中运动，下列说法正确的是（）A.粒子一定沿电场线运动B.粒子的加速度方向一定与电场线方向相同C.粒子的速度方向一定与电场线方向相同D.粒子的动能一定增加答案：B3.真空中有两个点电荷，它们之间的静电力为F。如果保持它们之间的距离不变，将其中一个点电荷的电荷量增大为原来的2倍，则它们之间的静电力变为（）A.F/2B.FC.2FD.4F答案：C4.如图所示，在一匀强电场中有A、B两点，AB连线与电场线成60°角。已知A、B两点间的距离为0.2m，两点间的电势差为5V，则该匀强电场的电场强度大小为（）A.50V/mB.100V/mC.50√3V/mD.100√3V/m答案：B5.一个电容器的电容为C，当它所带电荷量为Q时，两极板间的电势差为U。如果使它所带电荷量增加ΔQ，则两极板间的电势差增加（）A.ΔQ/CB.C/ΔQC.Q/CD.C/Q答案：A6.如图所示，在垂直于纸面向里的匀强磁场中，有一个带正电的粒子在纸面内做匀速圆周运动。当磁场的磁感应强度增大时，粒子的（）A.动能增大B.周期增大C.角速度增大D.线速度增大答案：C第II卷（非选择题共70分）（一）填空题（共15分）答题要求：本大题共3小题，每空3分。请将答案填写在题中的横线上。1.电场强度的定义式为E=F/q，其中F是放入电场中某点的试探电荷所受的电场力，q是试探电荷的电荷量。电场强度的方向与______所受电场力的方向相同。答案：正电荷2.真空中两个点电荷之间的静电力大小为F=kq1q2/r²，其中k是静电力常量，q1、q2是两个点电荷的电荷量，r是它们之间的距离。当两个点电荷的电荷量都增大为原来的2倍，距离增大为原来的3倍时，它们之间的静电力大小变为原来的______倍。答案：4/93.一个电子在电场中由A点运动到B点，电场力做功5eV，则A、B两点间的电势差UAB=______V。答案：5（二）简答题（共15分）答题要求：简要回答下列问题。1.简述电场线的特点。（5分）答案：电场线从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷；电场线不相交；电场线的疏密表示电场的强弱；沿电场线方向电势逐渐降低。2.说明电容器的电容与哪些因素有关。（5分）答案：电容器的电容与极板的正对面积、极板间的距离以及极板间的电介质有关。正对面积越大，电容越大；极板间距离越小，电容越大；插入电介质，电容增大。3.解释洛伦兹力的方向是如何确定的。（5分）答案：用左手定则确定洛伦兹力的方向。伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向正电荷运动的方向，这时拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向。负电荷受力的方向与正电荷受力的方向相反。（三）计算题（共20分）答题要求：写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。1.（10分）如图所示，在匀强电场中，有A、B、C三点，AB=5cm，BC=12cm，且AB与电场线平行，BC与电场线垂直。已知A、B两点间的电势差UAB=30V，求：（1）匀强电场的电场强度大小；（2）B、C两点间的电势差UBC。解：（1）因为AB与电场线平行，所以电场强度E=UAB/AB已知UAB=30V，AB=5cm=0.05m则E=30V/0.05m=600V/m（2）因为BC与电场线垂直，所以UBC=02.（10分）一个电子以速度v=5×10⁶m/s垂直进入磁感应强度B=0.1T的匀强磁场中，电子的电荷量e=1.6×10⁻¹⁹C，质量m=9.1×10⁻³¹kg。求：（1）电子所受的洛伦兹力大小；（2）电子做匀速圆周运动的半径。解：（1）根据洛伦兹力公式F=evB已知v=5×10⁶m/s，B=0.1T，e=1.6×10⁻¹⁹C则F=1.6×10⁻¹⁹C×5×10⁶m/s×0.1T=8×10⁻¹⁴N（2）电子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，即F=mv²/r可得r=mv/eB代入数据得r=9.1×10⁻³¹kg×5×10⁶m/s/(1.6×10⁻¹⁹C×0.1T)≈2.8×10⁻⁴m（四）材料分析题（共15分）答题要求：阅读材料，回答问题。材料：如图所示，在一个边长为L的正方形区域内，存在着垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B。一个质量为m、电荷量为q的带正电粒子，以速度v从正方形的一个顶点A沿AB方向射入磁场。粒子在磁场中运动一段时间后，从正方形的另一个顶点C射出磁场。1.（5分）粒子在磁场中做什么运动？答案：粒子在磁场中做匀速圆周运动。因为粒子垂直进入匀强磁场，受到洛伦兹力作用，洛伦兹力提供向心力，使粒子做匀速圆周运动。2.（5分）求粒子在磁场中运动的时间。答案：粒子在磁场中运动的轨迹为四分之一圆周。根据圆周运动的周期公式T=2πm/qB，粒子运动的时间t=T/4=πm/2qB。3.（5分）若粒子的速度增大为原来的2倍，粒子在磁场中运动的时间如何变化？答案：粒子在磁场中运动的时间不变。因为粒子在磁场中运动的时间t=πm/2qB，与粒子的速度无关，所以速度增大为原来的2倍时，运动时间不变。（五）论述题（共15分）答题要求：结合所学知识，论述下列问题。论述电磁感应现象在生活中的应用。电磁感应现象在生活中有广泛的应用。例如发电机，通过转动线圈在磁场中切割磁感线产生感应电动势，从而将机械能转化为电能。变压器也是利用电磁感应原理，改变交流电压的大小。还有电磁炉