2026年河北省人教版高中物理第12章电磁学知识点巩固习题

2026年河北省人教版高中物理第12章电磁学知识点巩固习题一、单项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）1.在研究通电导线在磁场中受力的问题时，下列说法正确的是（）A.安培力既可以是动力也可以是阻力，取决于导线运动方向与电流方向的夹角B.当导线与磁场方向平行时，安培力最大，其大小为F=BILsinθC.安培力的方向总是垂直于电流方向，也可能垂直于磁场方向D.安培力做功可以改变导线电流的大小，但不会改变电流的功率参考答案：A解析：安培力方向由左手定则判定，始终垂直于电流方向与磁场方向构成的平面。安培力做功情况需结合具体情境分析，若导线运动方向与安培力方向相同则做正功，相反则做负功，若垂直则不做功。选项B错误，导线与磁场平行时安培力为零；选项C错误，安培力方向垂直于电流方向与磁场方向的平面；选项D错误，安培力做功仅改变导线机械能，不改变电流大小或功率。2.一个质量为m、带电荷量为+q的小球，用长为L的绝缘细线悬挂于水平方向的匀强磁场中，当小球静止时，细线与竖直方向成θ角。已知磁感应强度为B，重力加速度为g，下列关于小球受力分析的说法正确的是（）A.小球受到的洛伦兹力大小为F洛=qBLsinθB.小球受到的安培力（此处应为洛伦兹力）方向水平向左C.细线拉力大小为T=mgcosθD.小球所受合外力不为零，因此会沿细线方向加速运动参考答案：B解析：小球静止时处于平衡状态，受力平衡。水平方向洛伦兹力与细线水平分力平衡，竖直方向重力与细线竖直分力平衡。洛伦兹力大小为F洛=qvB，方向由右手定则判定（若v方向已知）；选项A错误，静止时小球速度为零，洛伦兹力为零；选项B正确，若v方向水平向右，则洛伦兹力方向水平向左；选项C错误，细线拉力需分解为水平与竖直分力平衡，T=mg/cosθ；选项D错误，静止时合外力为零。3.如图所示，一个边长为a的正方形金属框，从高h处由静止自由下落进入磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里。若金属框电阻为R，重力加速度为g，下列说法正确的是（）A.金属框进入磁场瞬间，感应电流方向为逆时针B.金属框完全进入磁场后，机械能守恒C.金属框离开磁场时，产生的焦耳热等于其重力势能减少量D.整个过程中金属框受到的安培力始终做负功参考答案：A解析：金属框进入磁场时，切割磁感线产生感应电动势，感应电流方向由右手定则判定为逆时针；选项B错误，进入磁场后安培力做负功，机械能不守恒；选项C错误，除焦耳热外还有部分能量转化为安培力做功；选项D错误，金属框在磁场中若做匀速运动，安培力不做功。4.一个理想变压器原副线圈匝数比为10:1，原线圈接在电压有效值为220V的交流电源上，副线圈连接一个标有“36V40W”的灯泡。下列说法正确的是（）A.副线圈输出电压瞬时值为36sin100πtVB.原线圈输入电流有效值为4AC.变压器铁芯中磁通量变化率为22VD.若副线圈多并联一个相同灯泡，原线圈输入功率增大参考答案：B解析：变压器电压比等于匝数比，副线圈电压有效值为22V，瞬时值表达式需考虑相位差；选项A错误，原副线圈电压相位差未知；选项B正确，副线圈电流为1.1A，原线圈电流为0.11A；选项C错误，铁芯磁通量变化率等于原线圈感应电动势，为2200V；选项D错误，并联灯泡后副线圈总电流增大，原线圈输入功率增大。5.如图所示，平行板电容器两极板间距为d，极板间电压为U，一个质量为m、带电荷量为+q的小球以速度v0水平射入电容器，恰好沿极板边缘飞出。下列说法正确的是（）A.小球在电容器中做类平抛运动B.电容器两极板间场强大小为E=mv0^2/(2qd)C.小球飞出时动能增加量为ΔEk=qUD.若极板间距减半，小球飞出时速度方向不变参考答案：C解析：小球在电场中受电场力作用做类平抛运动；选项A正确，水平方向匀速，竖直方向初速度为零的匀加速运动；选项B错误，场强E=U/d；选项C正确，电场力做功等于动能增加量，ΔEk=qU；选项D错误，间距减半场强增大，小球在电场中偏转角度增大。6.一个带电粒子以速度v0垂直射入磁感应强度为B的匀强磁场中，粒子质量为m，电荷量为q。下列说法正确的是（）A.粒子做匀速圆周运动的半径为r=mvo/(qB)B.粒子运动周期与速度大小有关C.若粒子速度方向与磁场方向成30°角，则洛伦兹力大小为F洛=qBv0sin30°D.粒子做螺旋运动时，其轨迹半径与螺距无关参考答案：A解析：洛伦兹力提供向心力，r=mvo/(qB)；选项B错误，周期T=2πm/(qB)与速度无关；选项C错误，速度方向与磁场成θ角时，洛伦兹力F洛=qvBsinθ；选项D错误，螺旋运动半径r=mvsinθ/(qB)，螺距与速度垂直分量有关。7.如图所示，一个带正电的金属球靠近一个绝缘的金属空腔（不带电），下列说法正确的是（）A.金属空腔内表面出现感应电荷，分布均匀B.若将金属球与空腔接触，空腔内表面电荷会转移到金属球上C.金属空腔外表面出现感应电荷，电荷量等于金属球电荷量D.若将金属球移走，空腔内表面电荷会消失参考答案：C解析：静电感应导致金属球与空腔内表面电荷分布不均，外表面出现等量异种感应电荷；选项A错误，内表面电荷分布不均；选项B错误，接触后电荷中和；选项C正确，外表面感应电荷量等于金属球电荷量；选项D错误，外表面电荷会保留。8.一个电容器先通过电阻R充电，然后断开电源，再通过开关S连接另一个相同电容器C0。下列说法正确的是（）A.充电完成后，原电容器电压为U0B.接通开关后，两个电容器电压相等C.接通开关后，电路中总电荷量守恒D.接通开关后，原电容器电荷量减少为原来的一半参考答案：C解析：充电完成后电容器电压等于电源电压U0；选项A正确；选项B错误，接通后电荷重新分布，电压不等；选项C正确，电荷守恒；选项D错误，电荷量重新分配，减少量取决于电容比。9.一个理想直流电动机接在电压为U的电源上，线圈电阻为R，反电动势为E，输入电流为I。下列说法正确的是（）A.电动机消耗的总功率为P=UIB.电动机线圈发热功率为P热=I^2RC.电动机机械功率为P出=EID.若电源电压减小，电动机转速一定减小参考答案：B解析：电动机总功率P=UI，发热功率P热=I^2R，机械功率P出=EI；选项A错误，总功率P=UI=EI+I^2R；选项B正确；选项C错误，机械功率为反电动势做功；选项D错误，电压减小若反电动势不变，转速减小。10.一个电感线圈与一个电容器串联接在交流电源上，电源电压有效值为U，频率为f。下列说法正确的是（）A.若线圈电阻不可忽略，电路总阻抗为Z=√(R^2+(ωL-1/(ωC))^2)B.当ωL=1/(ωC)时，电路发生串联谐振C.谐振时电路电流最大，电容器电压等于电源电压D.若频率增大，电路总阻抗一定增大参考答案：B解析：串联电路总阻抗Z=√(R^2+(ωL-1/(ωC))^2)；选项A错误，需考虑电阻；选项B正确，谐振条件ωL=1/(ωC)；选项C错误，谐振时电容器电压等于电源电压乘以Q因子；选项D错误，频率增大若L增大，阻抗可能减小。二、填空题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）1.一个边长为a的正方形导线框，总电阻为R，以速度v匀速进入磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里。若导线框进入磁场过程中产生的感应电流方向为逆时针，则感应电流大小为______，安培力做功功率为______。参考答案：Bav^2/(2R)；Bav^3/(2R)解析：感应电动势E=Bav，感应电流I=E/R=Bav/(2R)，安培力做功功率P=I^2R=Bav^3/(2R)。2.一个带电荷量为+q的小球，用长为L的绝缘细线悬挂于水平方向的匀强磁场中，当细线与竖直方向成θ角时，小球受到的洛伦兹力大小为______，方向______（相对于水平方向）。参考答案：qBLsinθ；与速度方向垂直且指向细线外侧解析：洛伦兹力大小F洛=qvB，方向由右手定则判定，与速度方向垂直。3.一个理想变压器原副线圈匝数比为n1:n2，原线圈接在电压有效值为U1的交流电源上，副线圈输出电压有效值为U2。若副线圈连接一个标有“U2R2”的灯泡，则原线圈输入电流有效值为______。参考答案：U2R2/(n1U1)解析：原副线圈电流比与匝数比成反比，I1=n2/(n1)I2=U2R2/(n1U1)。4.一个平行板电容器两极板间距为d，极板间电压为U，一个质量为m、带电荷量为+q的小球以速度v0水平射入电容器，恰好沿极板边缘飞出。则电容器两极板间场强大小为______，小球飞出时动能增加量为______。参考答案：U/d；qU解析：场强E=U/d，电场力做功ΔEk=qU。5.一个带电粒子以速度v0垂直射入磁感应强度为B的匀强磁场中，粒子质量为m，电荷量为q。则粒子做匀速圆周运动的半径为______，周期为______。参考答案：mvo/(qB)；2πm/(qB)解析：洛伦兹力提供向心力，r=mvo/(qB)，周期T=2πm/(qB)。6.一个电容器先通过电阻R充电，然后断开电源，再通过开关S连接另一个相同电容器C0。充电完成后，原电容器电压为U0，则接通开关后，原电容器电荷量减少为原来的一半，减少的电荷量为______。参考答案：C0U0/2解析：电荷守恒，减少量q=C0U0/2。7.一个理想直流电动机接在电压为U的电源上，线圈电阻为R，反电动势为E，输入电流为I。则电动机消耗的总功率为______，线圈发热功率为______。参考答案：UI；I^2R解析：总功率P=UI，发热功率P热=I^2R。8.一个电感线圈与一个电容器串联接在交流电源上，电源电压有效值为U，频率为f。若线圈电阻不可忽略，电路总阻抗为______。参考答案：√(R^2+(ωL-1/(ωC))^2)解析：总阻抗Z=√(R^2+(ωL-1/(ωC))^2)，ω=2πf。9.一个电容器先通过电阻R充电，然后断开电源，再通过开关S连接另一个电容为C0的相同电容器。充电完成后，原电容器电压为U0，则接通开关后，两个电容器总电压为______。参考答案：U0/2解析：电荷守恒，总电压U0/2。10.一个电感线圈与一个电容器串联接在交流电源上，电源电压有效值为U，频率为f。当ωL=1/(ωC)时，电路发生串联谐振，此时电路电流为______。参考答案：U/R解析：谐振时阻抗最小Z=R，电流I=U/R。三、判断题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）1.安培力既可以是动力也可以是阻力，取决于导线运动方向与电流方向的夹角。（）参考答案：正确解析：安培力方向由左手定则判定，与电流方向和磁场方向共同决定，可做正功也可做负功。2.一个带电粒子以速度v0垂直射入磁感应强度为B的匀强磁场中，粒子做匀速圆周运动的半径与速度大小无关。（）参考答案：错误解析：半径r=mvo/(qB)，与速度大小成正比。3.一个理想变压器原副线圈匝数比为10:1，原线圈接在电压有效值为220V的交流电源上，副线圈输出电压有效值为22V。（）参考答案：正确解析：电压比等于匝数比，U2=U1/n1=220/10=22V。4.一个平行板电容器两极板间距为d，极板间电压为U，一个质量为m、带电荷量为+q的小球以速度v0水平射入电容器，恰好沿极板边缘飞出。则电容器两极板间场强大小为U/d。（）参考答案：正确解析：场强E=U/d，由电场力提供小球竖直方向加速度。5.一个电感线圈与一个电容器串联接在交流电源上，电源电压有效值为U，频率为f。当ωL=1/(ωC)时，电路发生串联谐振，此时电路电流最大。（）参考答案：正确解析：谐振时阻抗最小Z=R，电流最大I=U/R。6.一个电容器先通过电阻R充电，然后断开电源，再通过开关S连接另一个相同电容器C0。充电完成后，原电容器电压为U0，则接通开关后，两个电容器总电压为U0/2。（）参考答案：正确解析：电荷守恒，总电压U0/2。7.一个带正电的金属球靠近一个绝缘的金属空腔（不带电），金属空腔外表面出现感应电荷，电荷量等于金属球电荷量。（）参考答案：正确解析：静电感应导致金属球与空腔内表面电荷分布不均，外表面出现等量异种感应电荷。8.一个理想直流电动机接在电压为U的电源上，线圈电阻为R，反电动势为E，输入电流为I。则电动机消耗的总功率为UI，线圈发热功率为I^2R。（）参考答案：正确解析：总功率P=UI，发热功率P热=I^2R。9.一个电感线圈与一个电容器串联接在交流电源上，电源电压有效值为U，频率为f。若线圈电阻不可忽略，电路总阻抗为√(R^2+(ωL-1/(ωC))^2)。（）参考答案：正确解析：总阻抗Z=√(R^2+(ωL-1/(ωC))^2)，ω=2πf。10.若频率增大，电路总阻抗一定增大。（）参考答案：错误解析：频率增大若L增大，阻抗可能减小。四、简答题（本大题共8小题，每小题2分，共16分）1.简述安培力的方向判定方法，并举例说明安培力可以做正功、负功或不做功的情况。参考答案：安培力方向由左手定则判定，伸开左手，使磁感线从掌心进入，并使四指指向电流方向，拇指所指方向即为安培力方向。举例：-正功：导线运动方向与安培力方向相同，如通电导线在磁场中向右运动，安培力向右，做正功；-负功：导线运动方向与安培力方向相反，如通电导线在磁场中向左运动，安培力向右，做负功；-不做功：导线运动方向与安培力方向垂直，如通电导线在磁场中向上运动，安培力向右，不做功。2.一个带电粒子以速度v0垂直射入磁感应强度为B的匀强磁场中，粒子质量为m，电荷量为q。简述粒子做匀速圆周运动的条件及半径表达式。参考答案：粒子做匀速圆周运动的条件是洛伦兹力提供向心力，即F洛=m(v^2)/r。半径表达式：r=mvo/(qB)。3.一个理想变压器原副线圈匝数比为n1:n2，原线圈接在电压有效值为U1的交流电源上，副线圈输出电压有效值为U2。简述变压器的工作原理。参考答案：变压器利用互感现象改变交流电压。原线圈接交流电源时产生变化的磁通量，副线圈切割该磁通量产生感应电动势，电压比等于匝数比U2/U1=n2/n1。4.一个平行板电容器两极板间距为d，极板间电压为U，一个质量为m、带电荷量为+q的小球以速度v0水平射入电容器，恰好沿极板边缘飞出。简述小球在电容器中的运动轨迹及受力情况。参考答案：小球在电容器中做类平抛运动，水平方向匀速，竖直方向初速度为零的匀加速运动。受重力mg和电场力F电=qE=qU/d，电场力做正功，增加动能。5.一个电感线圈与一个电容器串联接在交流电源上，电源电压有效值为U，频率为f。简述串联谐振的条件及特点。参考答案：串联谐振的条件是ωL=1/(ωC)，即f=f0=1/(2π√(LC))。特点：-阻抗最小Z=R；-电流最大I=U/R；-电压与电流同相；-电感电压与电容电压大小相等方向相反。6.一个电容器先通过电阻R充电，然后断开电源，再通过开关S连接另一个电容为C0的相同电容器。简述电荷重新分布的过程。参考答案：断开电源后，原电容器电荷量q=CU0，电压U0。接通开关后，两个电容器并联，总电容C总=C+C0，总电荷量不变仍为q，总电压U=q/C总=U0/(1+C0/C)。原电容器电压变为U，电荷量变为CU。7.一个理想直流电动机接在电压为U的电源上，线圈电阻为R，反电动势为E，输入电流为I。简述电动机的功率关系。参考答案：电动机总功率P=UI，机械功率P出=EI，发热功率P热=I^2R。关系式：P=P出+P热，即UI=EI+I^2R。8.一个电感线圈与一个电容器串联接在交流电源上，电源电压有效值为U，频率为f。简述频率变化对电路总阻抗的影响。参考答案：总阻抗Z=√(R^2+(ωL-1/(ωC))^2)，ω=2πf。-当f增大，ω增大，若ωL>1/(ωC)，则Z增大；-若ωL<1/(ωC)，则Z减小；-若ωL=1/(ωC)，则Z最小Z=R。五、应用题（本大题共8小题，每小题4分，共32分）1.如图所示，一个边长为a的正方形导线框，总电阻为R，以速度v匀速进入磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里。求导线框进入磁场过程中产生的感应电流大小及方向。案例背景：导线框以速度v匀速进入磁场，进入过程中切割磁感线产生感应电动势。解题思路：-感应电动势E=Bav；-感应电流I=E/R=Bav/R；-方向由右手定则判定，若v方向向右，则感应电流方向为逆时针。参考答案：感应电流大小为Bav/R，方向为逆时针。2.一个带正电的金属球靠近一个绝缘的金属空腔（不带电），金属球电荷量为Q。求金属空腔内表面和外表面的电荷分布情况。案例背景：静电感应导致金属空腔内表面出现感应电荷，外表面出现等量异种感应电荷。解题思路：-金属球电荷Q导致金属空腔内表面出现-Q的感应电荷；-由于空腔接地或自身不带电，外表面出现+Q的感应电荷。参考答案：内表面电荷量为-Q，外表面电荷量为+Q。3.一个理想变压器原副线圈匝数比为10:1，原线圈接在电压有效值为220V的交流电源上，副线圈连接一个标有“36V40W”的灯泡。求原线圈输入电流有效值。案例背景：变压器改变电压的同时改变电流，功率守恒。解题思路：-副线圈电压U2=220/10=22V；-副线圈电流I2=40W/36V≈1.11A；-原线圈电流I1=I2/n1=1.11/10=0.111A。参考答案：原线圈输入电流有效值为0.111A。4.一个平行板电容器两极板间距为d，极板间电压为U，一个质量为m、带电荷量为+q的小球以速度v0水平射入电容器，恰好沿极板边缘飞出。求电容器两极板间场强大小及小球飞出时动能增加量。案例背景：电场力做功等于动能增加量，电场力由场强E=U/d提供。解题思路：-场强E=U/d；-电场力做功ΔEk=qU；-小球飞出时动能增加量为qU。参考答案：场强大小为U/d，动能增加量为qU。5.一个带电粒子以速度v0垂直射入磁感应强度为B的匀强磁场中，粒子质量为m，电荷量为q。求粒子做匀速圆周运动的半径及周期。案例背景：洛伦兹力提供向心力，粒子做匀速圆周运动。解题思路：-向心力F洛=m(v^2)/r，洛伦兹力F洛=qvB；-半径r=mvo/(qB)；-周期T=2πr/v0=2πm/(qB)。参考答案：半径为mvo/(qB)，周期为2πm/(qB)。6.一个电容器先通过电阻R充电，然后断开电源，再通过开关S连接另一个电容为C0的相同电容器。充电完成后，原电容器电压为U0，求接通开关后，原电容器电荷量减少为原来的一半。案例背景：电荷守恒，两个电容器并联后电压相等。解题思路：-原电容器电荷量q=CU0；-接通后总电容C总=C+C0，总电荷量不变仍为q；-新电压U=q/C总=U0/(1+C0/C)；-原电容器电荷量变为CU=CU0/(1+C0/C)；-减少量Δq=CU0-CU0/(1+C0/C)=CU0C0/(C+C0)=CU0/2（当C=C0时）。参考答案：原电容器电荷量减少为原来的一半。7.一个理想直流电动机接在电压为U的电源上，线圈电阻为R，反电动势为E，输入电流为I。求电动机消耗的总功率及线圈发热功率。案例背景：电动机消耗的总功率等于输入电压乘以电流，发热功率等于电流平方乘以电阻。解题思路：-总功率P=UI；-发热功率P热=I^2R；-机械功率P出=EI；-关系式P=P出+P热，即UI=EI+I^2R。参考答案：总功率为UI，发热功率为I^2R。8.一个电感线圈与一个电容器串联接在交流电源上，电源电压有效值为U，频率为f。当ωL=1/(ωC)时，求电路电流大小。案例背景：串联谐振时阻抗最小，电流最大。解题思路：-谐振条件ωL=1/(ωC)；-阻抗Z=R；-电流I=U/Z=U/R。参考答案：电路电流大小为U/R。【标准答案及解析】一、单项选择题1.A2.B3.A4.B5.C6.A7.C8.C9.B10.B二、填空题1.Bav^2/(2R)；Bav^3/(2R)12.qBLsinθ；与速度方向垂直且指向细线外侧2.U2R2/(n1U1)14.U/d；qU15.mvo/(qB)；2πm/(qB)3.C0U0/217.UI；I^2R18.√(R^2+(ωL-1/(ωC))^2)4.U0/220.U/R三、判断题1.√22.×23.√24.√25.√26.√27.√28.√29.√30.×四、简答题1.安培力方向由左手定则判定，伸开左手，使磁感线从掌心进入，并使四指指向电流方向，拇指所指方向即为安培力方向。举例：-正功：导线运动方向与安培力方向相同，如通电导线在磁场中向右运动，安培力向右，做正功；-负功：导线运动方向与安培力方向相反，如通电导线在磁场中向左运动，安培力向右，做负功；-不做功：导线运动方向与安培力方向垂直，如通电导线在磁场中向上运动，安培力向右，不做功。2.粒子做匀速圆周运动的条件是洛伦兹力提供向心力，即F洛=m(v^2)/r。半径表达式：r=mvo/(qB)。3.变压器利用互感现象改变交流电压。原线圈接交流电源时产生变化的磁通量，副