2026年河北省北师大版高中物理第8章电磁学练习题

2026年河北省北师大版高中物理第8章电磁学练习题一、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2.如图所示，一个边长为L的正方形金属框，以速度v匀速进入宽度为L的匀强磁场区域，磁感应强度为B。在金属框完全进入磁场的过程中，下列说法正确的是（）A.感应电流的方向始终不变，由ab向cdB.感应电动势的大小为BLv，且保持不变C.金属框受到的安培力方向始终向左，大小逐渐增大D.金属框中产生的焦耳热为BL²v²/2R（R为金属框电阻）3.一个理想变压器原线圈匝数为n₁，副线圈匝数为n₂，原线圈接在电压为U₁的交流电源上，副线圈输出电压为U₂。若在副线圈上并联一个电阻R，则下列说法正确的是（）A.原线圈电流增大，副线圈电流减小B.变压器输入功率等于输出功率，即U₁I₁=U₂I₂C.并联电阻R后，原线圈输入功率增大，副线圈输出功率不变D.变压器原副线圈电压之比始终为n₁:n₂，与负载情况无关4.如图所示，一个带正电的粒子以速度v₀沿垂直于匀强磁场的方向射入，磁场方向垂直纸面向里。粒子在磁场中做匀速圆周运动，轨道半径为r。若将磁感应强度变为2B，则下列说法正确的是（）A.粒子轨道半径变为2r，周期变为原来的2倍B.粒子轨道半径变为√2r，周期不变C.粒子做圆周运动的向心力大小不变，但方向改变D.粒子做圆周运动的角速度增大为原来的2倍5.一个电容器C与一个电阻R串联接在电压为U的交流电源上，交流电的频率为f。下列说法正确的是（）A.电容器的容抗大小为XC=1/(ωC)，与电压U成正比B.电阻R两端的电压始终等于电源电压UC.串联电路中的总电流大小为I=U/(R+XC)，且始终滞后于电源电压D.若频率f增大，电容器两端的电压有效值增大6.如图所示，一个平行板电容器，两极板间距为d，极板面积为S。若在两极板间插入一块厚度为d/2、介电常数为ε的均匀电介质，则下列说法正确的是（）A.电容器的电容变为原来的2倍，因为电介质使极板间电场强度减半B.电容器的电容变为原来的ε倍，因为电介质填充了极板间的一半空间C.插入电介质后，电容器储存的能量减小，因为电压不变而电容增大D.插入电介质后，电容器极板间的电场强度大小不变，方向不变7.一个电感L与一个电阻R串联接在电压为U的交流电源上，交流电的频率为f。下列说法正确的是（）A.电感线圈两端的电压始终等于电源电压UB.电感线圈的感抗大小为XL=ωL，与电流I成正比C.串联电路中的总电流大小为I=U/(R+XL)，且始终滞后于电源电压D.若频率f增大，电感线圈两端的电压有效值减小8.如图所示，一个长直通电螺线管，中部的磁感应强度为B，螺线管内部有一根与轴线平行的导线，通有电流I。若导线沿轴线以速度v向外运动，则下列说法正确的是（）A.导线中产生感应电动势，大小为ε=BILvB.导线受到的安培力方向沿轴线向外，大小为F=BILC.导线中产生感应电流，方向由b到aD.导线受到的洛伦兹力方向垂直于轴线，大小为F=qvB9.一个电容器C与一个电感L串联接在电压为U的交流电源上，交流电的频率为f。下列说法正确的是（）A.串联电路的阻抗大小为Z=√(R²+(XL-XC)²)，其中XL=ωL，XC=1/(ωC)B.若f增大，电路中的总电流增大，因为感抗和容抗都减小C.串联电路中的总电流始终超前于电源电压D.若将电感L替换为电容C，电路的谐振频率不变10.如图所示，一个带正电的粒子以速度v₀沿垂直于匀强电场的方向射入，电场方向水平向右。粒子在电场中做类平抛运动，水平射程为x，竖直方向位移为y。若将电场强度变为2E，则下列说法正确的是（）A.粒子的水平射程x变为2x，竖直方向位移y不变B.粒子的水平射程x不变，竖直方向位移y变为2yC.粒子的加速度大小不变，但方向改变D.粒子的运动时间变为原来的2倍二、填空题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）1.一个边长为L的正方形金属框，以速度v匀速进入宽度为L的匀强磁场区域，磁感应强度为B。在金属框完全进入磁场的过程中，通过金属框某截面的电荷量为__________。2.一个理想变压器原线圈匝数为n₁，副线圈匝数为n₂，原线圈接在电压为U₁的交流电源上，副线圈输出电压为U₂。若在副线圈上并联一个电阻R，则原线圈输入功率为__________。3.一个带正电的粒子以速度v₀沿垂直于匀强磁场的方向射入，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度为B。粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径为r，则粒子质量为__________。4.一个电容器C与一个电阻R串联接在电压为U的交流电源上，交流电的频率为f。若电容器的容抗XC=10Ω，电阻R=20Ω，则电路中的总电流大小为__________。5.一个平行板电容器，两极板间距为d，极板面积为S。若在两极板间插入一块厚度为d/2、介电常数为ε的均匀电介质，则电容器的电容变为原来的__________倍。6.一个电感L与一个电阻R串联接在电压为U的交流电源上，交流电的频率为f。若电感线圈的感抗XL=20Ω，电阻R=30Ω，则电路中的总电流大小为__________。7.一个长直通电螺线管，中部的磁感应强度为B，螺线管内部有一根与轴线平行的导线，通有电流I。若导线沿轴线以速度v向外运动，则导线中产生的感应电动势大小为__________。8.一个电容器C与一个电感L串联接在电压为U的交流电源上，交流电的频率为f。若电容器的容抗XC=50Ω，电感线圈的感抗XL=50Ω，则电路中的总电流大小为__________。9.一个带正电的粒子以速度v₀沿垂直于匀强电场的方向射入，电场方向水平向右，电场强度为E。粒子在电场中做类平抛运动，水平射程为x，竖直方向位移为y，则粒子的质量为__________。10.一个电容器C与一个电阻R串联接在电压为U的交流电源上，交流电的频率为f。若电容器的容抗XC=30Ω，电阻R=40Ω，则电路中的总电流大小为__________。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。（）2.当导线与磁场方向平行时，安培力最大，其大小为F=BILsinθ。（）3.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。（）4.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。（）5.感应电流的方向总是由高电势流向低电势。（）6.理想变压器的输入功率始终等于输出功率，因为能量守恒。（）7.电容器在电路中可以储存电荷，但不会储存能量。（）8.电感线圈在电路中可以储存能量，但不会改变电流方向。（）9.带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，其动能始终保持不变。（）10.带电粒子在匀强电场中做类平抛运动，其加速度大小和方向始终保持不变。（）四、简答题（本大题共8小题，每小题2分，共16分）1.简述安培力的定义及其方向判定方法。2.简述法拉第电磁感应定律的内容及其数学表达式。3.简述理想变压器的原理及其工作过程。4.简述电容器的定义及其在电路中的作用。5.简述电感线圈的定义及其在电路中的作用。6.简述带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的条件及其轨道半径公式。7.简述带电粒子在匀强电场中做类平抛运动的条件及其运动规律。8.简述交流电与直流电的区别及其在电路中的应用。五、应用题（本大题共8小题，每小题4分，共24分）1.一个边长为L的正方形金属框，以速度v匀速进入宽度为L的匀强磁场区域，磁感应强度为B。求金属框完全进入磁场的过程中产生的感应电动势大小和方向。2.一个理想变压器原线圈匝数为n₁，副线圈匝数为n₂，原线圈接在电压为U₁的交流电源上，副线圈输出电压为U₂。若在副线圈上并联一个电阻R，求原线圈输入功率的表达式。3.一个带正电的粒子以速度v₀沿垂直于匀强磁场的方向射入，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度为B。求粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径和周期表达式。4.一个电容器C与一个电阻R串联接在电压为U的交流电源上，交流电的频率为f。求电路中的总电流大小表达式，并说明电流与电源电压的相位关系。5.一个平行板电容器，两极板间距为d，极板面积为S。若在两极板间插入一块厚度为d/2、介电常数为ε的均匀电介质，求电容器的电容表达式，并说明插入电介质后电容变化的原因。6.一个电感L与一个电阻R串联接在电压为U的交流电源上，交流电的频率为f。求电路中的总电流大小表达式，并说明电流与电源电压的相位关系。7.一个长直通电螺线管，中部的磁感应强度为B，螺线管内部有一根与轴线平行的导线，通有电流I。若导线沿轴线以速度v向外运动，求导线中产生的感应电动势大小表达式，并说明感应电动势的方向。8.一个电容器C与一个电感L串联接在电压为U的交流电源上，交流电的频率为f。求电路中的总电流大小表达式，并说明电路的谐振条件。【标准答案及解析】一、单项选择题1.A解析：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。当导线运动方向与电流方向垂直时，安培力最大；当导线运动方向与电流方向平行时，安培力为零。安培力的方向总是垂直于电流方向和磁场方向构成的平面，由右手定则判定。安培力做功可以改变导线运动的机械能，但不会改变电流的大小和功率。2.B解析：当金属框完全进入磁场的过程中，穿过金属框的磁通量变化率为零，因此感应电动势的大小为BLv，且保持不变。感应电流的方向由楞次定律判定，当金属框进入磁场时，感应电流的方向由cd向ab。金属框受到的安培力方向始终向左，大小为F=BIL，因为电流方向与磁场方向垂直。金属框中产生的焦耳热为Q=I²Rt，其中t为金属框进入磁场的时间，因此焦耳热为BL²v²/2R。3.D解析：变压器原副线圈电压之比始终为n₁:n₂，与负载情况无关。并联电阻R后，副线圈电流增大，原线圈电流也增大，因为变压器输入功率等于输出功率。原线圈输入功率等于副线圈输出功率，因此输入功率增大。4.B解析：粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径为r=mqv₀/B，周期为T=2πm/qB。当磁感应强度变为2B时，轨道半径变为r'=r/√2，周期变为T'=T/√2。因此，粒子轨道半径变为√2r，周期不变。5.C解析：电容器的容抗大小为XC=1/(ωC)，与频率f成正比，与电压U无关。电阻R两端的电压不一定等于电源电压U，因为电容器的容抗与电阻R串联。串联电路中的总电流大小为I=U/(R+XC)，且始终滞后于电源电压，因为电容器的容抗使电流相位滞后。6.D解析：插入电介质后，电容器电容变为C'=εC，因为电介质填充了极板间的一半空间。电容器极板间的电场强度大小不变，方向不变，因为电介质不改变电场强度。7.C解析：电感线圈两端的电压不一定等于电源电压U，因为电感线圈的感抗与电阻R串联。串联电路中的总电流大小为I=U/(R+XL)，且始终滞后于电源电压，因为电感线圈的感抗使电流相位滞后。8.D解析：导线沿轴线以速度v向外运动时，不产生感应电动势，因为磁通量不变化。导线受到的洛伦兹力方向垂直于轴线，大小为F=qvB，因为电流方向与磁场方向垂直。9.A解析：串联电路的阻抗大小为Z=√(R²+(XL-XC)²)，其中XL=ωL，XC=1/(ωC)。若f增大，感抗XL增大，容抗XC减小，因此阻抗Z可能增大或减小。电路中的总电流大小为I=U/Z，因此总电流可能增大或减小。10.B解析：带正电的粒子在电场中做类平抛运动，水平射程为x=v₀t，竖直方向位移为y=1/2at²，其中a=qE/m。当电场强度变为2E时，水平射程x不变，竖直方向位移y变为2y。二、填空题1.B²L²v/2R解析：金属框完全进入磁场的过程中，通过金属框某截面的电荷量为q=∫Idt，其中I=BLv/R。因此，q=B²L²v/2R。2.U₁²n₂²/R(n₁+n₂)²解析：原线圈输入功率为P₁=U₁²/R₁，副线圈输出功率为P₂=U₂²/R₂，其中U₂/U₁=n₁/n₂。因此，P₁=P₂(n₁/n₂)²，即P₁=U₁²n₂²/R(n₁+n₂)²。3.B²r²/mv₀²解析：带正电的粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径为r=mqv₀/B，因此粒子质量为m=B²r²/v₀²。4.4A解析：电路中的总电流大小为I=U/(R+XC)=U/(20+10)=4A，且电流超前于电源电压。5.2ε解析：插入电介质后，电容器电容变为C'=εC，因此电容变为原来的ε倍。6.2A解析：电路中的总电流大小为I=U/(R+XL)=U/(30+20)=2A，且电流滞后于电源电压。7.0解析：导线沿轴线以速度v向外运动时，不产生感应电动势，因为磁通量不变化。8.2A解析：电路中的总电流大小为I=U/(R+XL)=U/(50+50)=2A，且电流滞后于电源电压。9.mv₀²x²/2Ey解析：带正电的粒子在电场中做类平抛运动，水平射程为x=v₀t，竖直方向位移为y=1/2at²，其中a=qE/m。因此，m=mv₀²x²/2Ey。10.2A解析：电路中的总电流大小为I=U/(R+XC)=U/(40+30)=2A，且电流超前于电源电压。三、判断题1.√2.×3.√4.×5.×6.√7.×8.√9.√10.√四、简答题1.安培力是通电导线在磁场中受到的力，其大小为F=BILsinθ，其中θ为电流方向与磁场方向的夹角。安培力的方向由右手定则判定：伸开右手，使拇指与其余四指垂直，且与手掌在同一平面内，让磁感线从掌心进入，拇指所指的方向即为安培力的方向。2.法拉第电磁感应定律的内容是：闭合电路中产生的感应电动势的大小，等于穿过该电路的磁通量变化率的绝对值，即ε=|ΔΦ/Δt|。其数学表达式为ε=n|ΔΦ/Δt|，其中n为线圈匝数，ΔΦ为磁通量的变化量。3.理想变压器的原理是电磁感应。原线圈接在交流电源上时，产生变化的磁通量，穿过副线圈，在副线圈中产生感应电动势，从而产生感应电流。理想变压器的原副线圈电压之比始终为n₁:n₂，与负载情况无关。4.电容器是储存电荷的器件，由两块相互绝缘的金属板构成。电容器在电路中的作用是：可以储存电荷，可以隔断直流电，可以通交流电，可以滤波，可以耦合等。5.电感线圈是储存磁能的器件，由导线绕制而成。电感线圈在电路中的作用是：可以阻碍电流的变化，可以通直流电，可以隔交流电，可以滤波等。6.带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的条件是：粒子速度方向与磁场方向垂直，且粒子所受的洛伦兹力提供向心力。轨道半径公式为r=mqv₀/B，周期公式为T=2πm/qB。7.带电粒子在匀强电场中做类平抛运动的条件是：粒子速度方向与电场方向垂直，且粒子所受的电场力提供加速度。运动规律为：水平方向做匀速直线运动，竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动。8.交流电是大小和方向随时间周期性变化的电流，而直流电是大小和方向不随时间变化的电流。交流电在电路中的应用广泛，如电力传输、照明等；直流电在电路中的应用广泛，如电子设备、电池等。五、应用题1.感应电动势大小为BLv，方向由cd向ab。解析：金属框进入磁场时，穿过金属框的磁通量变化，产生感应电动势。感应电动势大小为ε=BIL，其中I=BLv/R。因此，ε=BLv。感应电流的方向由楞次定律判定，当金属框进入磁场时，感应电流的方向由cd向ab。2.原线圈输入功率为U₁²n₂²/R(n₁+n₂)²。解析：