2025年大学物理学（电磁学基础）试题及答案

2025年大学物理学（电磁学基础）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40分）答题要求：每题只有一个正确答案，请将正确答案的序号填在括号内。（总共8题，每题5分）1.关于静电场的电场强度和电势，下列说法正确的是（）A.电场强度为零的地方，电势也一定为零B.电场强度处处相同的区域内，电势也一定处处相同C.电场强度的方向总是跟等势面垂直D.沿电场线方向，电场强度逐渐减小，电势逐渐降低答案：C2.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：C3.一个带正电的质点，电荷量q=2.0×10⁻⁹C，在静电场中由a点移到b点，在这过程中，除电场力外，其他力做的功为6.0×10⁻⁵J，质点的动能增加了8.0×10⁻⁵J，则a、b两点间的电势差Uab为（）A.3.0×10⁴VB.1.0×10⁴VC.4.0×10⁴VD.7.0×10⁴V答案：B4.如图所示，一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地。两板间有一个正试探电荷固定在P点，以E表示两板间的电场强度，U表示电容器两板间的电势差，Ep表示试探电荷在P点的电势能，若保持负极板不动，将正极板向下移到图示位置，则（）A.U变小，E不变B.E变大，Ep变大C.U变小，Ep不变D.U不变，Ep不变答案：A5.一匀强电场的电场强度E随时间t变化的图象如图所示，在该匀强电场中，有一个带电粒子于t=0时刻由静止释放，若带电粒子只受电场力作用，则下列说法中正确的是（）A.带电粒子只向一个方向运动B.0～2s内，电场力的功等于0C.4s末带电粒子回到原出发点D.2.5～4s内，电场力的冲量等于0答案：B6.关于磁场和磁感线的描述，下列说法正确的是（）A.磁感线可以形象地描述各点磁场的方向B.磁感线是磁场中客观存在的线C.磁感线总是从磁铁的北极出发，到南极终止D.实验中观察到的铁屑的分布就是磁感线答案：A7.如图所示，两根平行放置的长直导线a和b载有大小相同、方向相反的电流，a受到的磁场力大小为F1。当加入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后，a受到的磁场力大小变为F2，则此时b受到的磁场力大小变为（）A.F2B.F1-F2C.F1+F2D.2F1-F2答案：A8.如图所示，在x轴上方存在着垂直于纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场。一个不计重力的带电粒子从坐标原点O处以速度v进入磁场，粒子进入磁场时的速度方向垂直于磁场且与x轴正方向成120°角，若粒子穿过y轴正半轴后在磁场中到x轴的最大距离为a，则该粒子的电荷量和质量之比q/m是（）A.v/2aBB.v/3aBC.3v/2aBD.2v/3aB答案：B第II卷（非选择题共60分）9.（10分）如图所示，A、B为两块平行金属板，A板带正电、B板带负电。两板间存在着匀强电场，两板间电势差为U。有一带电荷量为q的粒子，从A板边缘的P点以初速度v0垂直于电场方向射入电场，粒子恰好从B板边缘的Q点射出电场。已知两板间距离为d，粒子的重力忽略不计。求：（1）粒子从P点到Q点的时间t；（2）粒子从P点到Q点的过程中电场力所做的功W。10.（12分）如图所示，两根足够长的平行金属导轨MN、PQ间距为L=0.5m，导轨平面与水平面夹角θ=37°，导轨电阻不计，磁感应强度B=1T的匀强磁场垂直于导轨平面向上。两根金属棒ab和cd垂直于导轨放置，且与导轨接触良好，每根金属棒的电阻均为R=0.5Ω，质量均为m=0.1kg，金属棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.5。现用平行于导轨向上的力F拉金属棒ab，使它沿导轨向上做匀速运动，此时金属棒cd也恰好静止。已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，重力加速度g=10m/s²。求：（1）通过金属棒cd的电流I；（2）金属棒ab的速度v。11.（12分）如图所示，边长为L的正方形导线框abcd，质量为m，电阻为R，以速度v0进入磁感应强度为B的匀强磁场区域，磁场方向垂直于线框平面，线框ab边与磁场边界平行。已知线框进入磁场过程中做匀速直线运动。求：（1）线框进入磁场过程中产生的感应电流I；（2）线框进入磁场过程中安培力做的功W安。12.（13分）材料：如图所示，在真空中有一水平放置的平行板电容器，板间距离为d，两板间电压为U。有一电荷量为q、质量为m的带电粒子，从电容器下极板的小孔以初速度v0竖直向上射入电容器中。已知粒子恰好能到达上极板。若在电容器中加上垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，粒子仍从下极板小孔以初速度v0竖直向上射入电容器中，粒子恰好能水平射出电容器。（1）求粒子在电场中运动的加速度大小a；（2）求粒子在磁场中运动的轨道半径r。13.（13分）材料：如图所示，在xOy平面内，有一个以O为圆心、半径为R的圆形区域，区域内存在垂直于xOy平面的匀强磁场。在x轴上的P点（坐标为（2R，0））有一个粒子源，沿y轴正方向发射出速率不同的同种带电粒子，粒子的电荷量为q，质量为m。已知这些粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径都为R。（1）求磁场的磁感应强度B的大小；（2）若这些粒子在磁场中运动的时间为t，求粒子的发射速率v。9.答案：（1）粒子在垂直于电场方向做匀速直线运动，时间\(t=\frac{d}{v_0}\)。（2）粒子在电场中沿电场方向做匀加速直线运动，加速度\(a=\frac{qU}{md}\)，沿电场方向的位移\(y=\frac{1}{2}at^2=\frac{qUd^2}{2mv_0^2}\)，电场力做功\(W=qEy=\frac{q^2U^2d}{2mv_0^2}\)。10.答案：（1）对cd棒，受力平衡有\(F安=mgsinθ+μmgcosθ\)，\(F安=BIL\)，可得\(I=\frac{mgsinθ+μmgcosθ}{BL}=2A\)。（2）对ab棒，受力平衡有\(F=mgsinθ+μmgcosθ+BIL\)，又\(I=\frac{E}{2R}\)，\(E=BLv\)，解得\(v=4m/s\)。11.答案：（1）线框进入磁场过程中，\(E=BLv_0\)，\(I=\frac{E}{R}=\frac{BLv_0}{R}\)。（2）安培力\(F安=BIL=\frac{B^2L^2v_0}{R}\)，线框进入磁场的位移为L，安培力做功\(W安=F安L=\frac{B^2L^3v_0}{R}\)。12.答案：（1）粒子在电场中运动，由\(qU=\frac{1}{2}mv^2-\frac{1}{2}mv_0^2\)，\(v=0\)，可得\(a=\frac{qU}{md}\)。（2）粒子在磁场中运动，由\(qvB=\frac{mv^2}{r}\)，粒子在电场中运动的时间\(t=\frac{v_0}{a}\)，水平位移\(x=vt\)，且\(x=d\)，联立解得\(r=\frac{mv_0d}{qU}\)。13.答案：（1）粒子在磁场中做匀速圆周运动，\(qvB=\frac{mv^2}{R}\)，又\(v=\frac{qBR}{m}\)，粒子运动轨