2026年天津市人教版高二物理选修3-1第4章习题集

2026年天津市人教版高二物理选修3-1第4章习题集一、单项选择题（总共10题，每题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.安培力的方向始终与电流方向垂直，但可能与磁场方向不垂直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，一根通电直导线MN固定在水平桌面上，上方有一可自由转动的金属环，导线与环平面垂直。当导线中电流突然增大时，金属环的运动情况是（）A.向右平动并顺时针转动B.向左平动并逆时针转动C.不发生平动，仅顺时针转动D.不发生平动，仅逆时针转动3.在研究电磁感应现象时，下列实验中能够产生感应电流的是（）A.将条形磁铁缓慢插入闭合线圈，磁铁与线圈运动方向平行B.将闭合线圈从条形磁铁上方快速移开，磁铁与线圈运动方向垂直C.将闭合线圈放在通电螺线管内部，线圈与螺线管同轴静止D.将闭合线圈从通电长直导线附近移开，线圈与导线运动方向平行4.如图所示，两根平行导线分别通有方向相反的电流I1和I2，且I1>I2。当导线ab向右移动时，导线cd受到的安培力方向是（）A.向左B.向右C.向上D.向下5.在研究自感现象时，下列说法正确的是（）A.自感现象是由于电流变化引起电磁感应，属于法拉第电磁感应定律的范畴B.自感电动势的方向总是阻碍原电流的变化，因此自感线圈相当于一个断路C.自感系数越大的线圈，其自感电动势越大，对电流变化的阻碍作用越强D.自感现象只发生在交流电路中，直流电路中不会出现自感现象6.如图所示，一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO'匀速转动，当线圈从图示位置转动90°的过程中，下列说法正确的是（）A.感应电流的方向始终不变B.感应电动势先增大后减小C.感应电流的大小先增大后减小D.感应电动势的最大值等于BLv7.在研究交流电的产生时，下列说法正确的是（）A.交流电的产生是基于法拉第电磁感应定律，但与直流电的产生原理相同B.正弦交流电的瞬时值表达式为e=Emsinωt，其中Em是最大值C.交流电的有效值是最大值的2倍，即Ee=2EmD.交流电的频率越高，其产生的电磁感应现象越弱8.如图所示，一个带电粒子以速度v0垂直进入一个匀强磁场和匀强电场的正交区域，不计粒子重力。当粒子运动到P点时，下列说法正确的是（）A.粒子受到的洛伦兹力方向与电场力方向相同B.粒子受到的洛伦兹力大小等于电场力大小C.粒子的动能保持不变，但电势能可能变化D.粒子的速度方向会发生偏转，但速率保持不变9.在研究变压器的工作原理时，下列说法正确的是（）A.变压器只能改变交流电的电压，不能改变直流电的电压B.变压器原副线圈的电压比等于匝数比，即U1/U2=N1/N2C.变压器工作时，原副线圈的功率始终相等，即P1=P2D.变压器可以改变交流电的频率，但无法改变交流电的相位10.如图所示，一个理想变压器原副线圈匝数比为10:1，原线圈接在一个电压有效值为220V的交流电源上。当副线圈接一个电阻为22Ω的负载时，下列说法正确的是（）A.原线圈中的电流有效值为22AB.副线圈中的电压有效值为22VC.变压器原副线圈的功率比为1:10D.变压器原副线圈的功率比为1:1二、填空题（总共10题，每题2分，共20分）1.通电导线在磁场中受到的安培力大小为F=BILsinθ，其中θ是__________与__________的夹角。2.闭合线圈在磁场中运动时，产生感应电流的条件是穿过线圈的__________发生变化。3.自感现象是由于__________变化引起电磁感应，自感电动势的方向总是阻碍__________的变化。4.一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的感应电动势的最大值为Em，则其有效值为__________。5.正弦交流电的瞬时值表达式为e=Emsinωt，其中Em是__________，ω是__________。6.交流电的频率越高，其产生的电磁感应现象越__________。7.一个带电粒子以速度v0垂直进入一个匀强磁场，受到的洛伦兹力大小为F=Bqv，其中q是__________，v是__________。8.变压器的工作原理是基于__________，原副线圈的电压比等于__________。9.理想变压器的原副线圈匝数比为n1:n2，原线圈接在一个电压有效值为U1的交流电源上，副线圈接一个电阻为R的负载，则副线圈中的电流有效值为__________。10.一个带电粒子以速度v0垂直进入一个匀强磁场和匀强电场的正交区域，不计粒子重力，当粒子运动到P点时，其动能__________（填“变化”或“不变”），电势能__________（填“变化”或“不变”）。三、判断题（总共10题，每题2分，共20分）1.安培力的方向始终与电流方向垂直，但可能与磁场方向不垂直。（）2.当导线与磁场方向平行时，安培力为零。（）3.闭合线圈在磁场中运动时，只要磁通量发生变化，就一定产生感应电流。（）4.自感现象只发生在交流电路中，直流电路中不会出现自感现象。（）5.正弦交流电的瞬时值表达式为e=Emsinωt，其中Em是最大值。（）6.交流电的有效值是最大值的2倍，即Ee=2Em。（）7.一个带电粒子以速度v0垂直进入一个匀强磁场，受到的洛伦兹力方向与速度方向始终垂直。（）8.变压器可以改变交流电的频率，但无法改变交流电的相位。（）9.理想变压器的原副线圈匝数比为n1:n2，原线圈接在一个电压有效值为U1的交流电源上，副线圈接一个电阻为R的负载，则副线圈中的电流有效值为I2=U1/(n1/n2)R。（）10.一个带电粒子以速度v0垂直进入一个匀强磁场和匀强电场的正交区域，不计粒子重力，当粒子运动到P点时，其动能不变，电势能不变。（）四、简答题（总共8题，每题2分，共16分）1.简述安培力的方向判定方法。2.简述产生感应电流的条件。3.简述自感现象的原理。4.简述交流电的产生原理。5.简述交流电的有效值与最大值的关系。6.简述洛伦兹力的方向判定方法。7.简述变压器的工作原理。8.简述交流电与直流电的区别。五、应用题（总共8题，每题4分，共24分）1.一个长度为0.5m的通电导线，通有2A的电流，置于一个磁感应强度为0.2T的匀强磁场中，导线与磁场方向夹角为30°。求导线受到的安培力大小。2.一个矩形线圈边长分别为0.2m和0.3m，共有100匝，以角速度100rad/s绕垂直于磁场的轴匀速转动，置于磁感应强度为0.1T的匀强磁场中。求线圈产生的感应电动势的最大值。3.一个带电粒子以速度v0=10^6m/s垂直进入一个磁感应强度为0.1T的匀强磁场，求粒子受到的洛伦兹力大小。4.一个理想变压器原副线圈匝数比为10:1，原线圈接在一个电压有效值为220V的交流电源上，求副线圈中的电压有效值。5.一个带电粒子以速度v0=10^6m/s垂直进入一个匀强磁场和匀强电场的正交区域，磁感应强度为0.1T，电场强度为100V/m，求粒子受到的洛伦兹力大小和电场力大小。6.一个理想变压器原副线圈匝数比为10:1，原线圈接在一个电压有效值为220V的交流电源上，副线圈接一个电阻为22Ω的负载，求副线圈中的电流有效值。7.一个带电粒子以速度v0=10^6m/s垂直进入一个磁感应强度为0.1T的匀强磁场，求粒子运动的轨道半径。8.一个理想变压器原副线圈匝数比为10:1，原线圈接在一个电压有效值为220V的交流电源上，副线圈接一个电阻为22Ω的负载，求变压器原副线圈的功率比。【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。安培力的方向始终与电流方向垂直，但可能与磁场方向不垂直。2.A解析：当导线中电流突然增大时，根据安培定则，导线周围会产生一个变化的磁场，金属环中会产生感应电流。根据楞次定律，感应电流的方向会产生一个与原磁场相反的磁场，从而对金属环产生一个向右的安培力，使金属环向右平动并顺时针转动。3.B解析：将闭合线圈从条形磁铁上方快速移开，磁铁与线圈运动方向垂直，穿过线圈的磁通量发生变化，根据法拉第电磁感应定律，线圈中会产生感应电流。4.B解析：根据安培定则，两根平行导线分别通有方向相反的电流I1和I2，且I1>I2，导线ab和cd之间的磁场方向相反，导线ab受到的安培力方向向右，导线cd受到的安培力方向向左。5.C解析：自感现象是由于电流变化引起电磁感应，属于法拉第电磁感应定律的范畴。自感电动势的方向总是阻碍原电流的变化，但自感线圈相当于一个阻碍电流变化的元件，而不是一个断路。自感系数越大的线圈，其自感电动势越大，对电流变化的阻碍作用越强。6.D解析：当线圈从图示位置转动90°的过程中，感应电动势和感应电流的大小都会发生变化。感应电动势的最大值等于BLv，感应电流的大小先增大后减小。7.B解析：交流电的产生是基于法拉第电磁感应定律，但与直流电的产生原理不同。正弦交流电的瞬时值表达式为e=Emsinωt，其中Em是最大值。交流电的有效值是最大值的开方，即Ee=Em/√2。交流电的频率越高，其产生的电磁感应现象越强。8.D解析：当粒子运动到P点时，其速度方向会发生偏转，但速率保持不变。洛伦兹力方向始终与速度方向垂直，不做功，因此粒子的动能保持不变，但电势能可能变化。9.B解析：变压器只能改变交流电的电压，不能改变直流电的电压。变压器原副线圈的电压比等于匝数比，即U1/U2=N1/N2。变压器工作时，原副线圈的功率近似相等，即P1≈P2。变压器无法改变交流电的频率，但可以改变交流电的相位。10.B解析：理想变压器原副线圈匝数比为10:1，原线圈接在一个电压有效值为220V的交流电源上，副线圈中的电压有效值为22V。副线圈接一个电阻为22Ω的负载时，副线圈中的电流有效值为1A。变压器原副线圈的功率比为1:1。二、填空题1.电流方向，磁场方向解析：通电导线在磁场中受到的安培力大小为F=BILsinθ，其中θ是电流方向与磁场方向的夹角。2.穿过线圈的磁通量解析：闭合线圈在磁场中运动时，产生感应电流的条件是穿过线圈的磁通量发生变化。3.电流，电流解析：自感现象是由于电流变化引起电磁感应，自感电动势的方向总是阻碍电流的变化。4.Em/√2解析：一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的感应电动势的最大值为Em，则其有效值为Em/√2。5.最大值，角速度解析：正弦交流电的瞬时值表达式为e=Emsinωt，其中Em是最大值，ω是角速度。6.强解析：交流电的频率越高，其产生的电磁感应现象越强。7.电荷量，速度解析：一个带电粒子以速度v0垂直进入一个匀强磁场，受到的洛伦兹力大小为F=Bqv，其中q是电荷量，v是速度。8.电磁感应，匝数比解析：变压器的工作原理是基于电磁感应，原副线圈的电压比等于匝数比。9.U1/(n1/n2)^2R解析：理想变压器的原副线圈匝数比为n1:n2，原线圈接在一个电压有效值为U1的交流电源上，副线圈接一个电阻为R的负载，则副线圈中的电流有效值为I2=U1/(n1/n2)^2R。10.不变，变化解析：一个带电粒子以速度v0垂直进入一个匀强磁场和匀强电场的正交区域，不计粒子重力，当粒子运动到P点时，其动能不变，电势能变化。三、判断题1.×解析：安培力的方向始终与电流方向垂直，且与磁场方向垂直。2.√解析：当导线与磁场方向平行时，安培力为零。3.√解析：闭合线圈在磁场中运动时，只要磁通量发生变化，就一定产生感应电流。4.×解析：自感现象不仅发生在交流电路中，直流电路中也会出现自感现象，例如开关断开时出现的电弧。5.√解析：正弦交流电的瞬时值表达式为e=Emsinωt，其中Em是最大值。6.×解析：交流电的有效值是最大值的开方，即Ee=Em/√2。7.√解析：一个带电粒子以速度v0垂直进入一个匀强磁场，受到的洛伦兹力方向与速度方向始终垂直。8.×解析：变压器无法改变交流电的频率，但可以改变交流电的电压和相位。9.×解析：理想变压器的原副线圈匝数比为n1:n2，原线圈接在一个电压有效值为U1的交流电源上，副线圈接一个电阻为R的负载，则副线圈中的电流有效值为I2=U1/(n2/n1)^2R。10.×解析：一个带电粒子以速度v0垂直进入一个匀强磁场和匀强电场的正交区域，不计粒子重力，当粒子运动到P点时，其动能不变，电势能可能变化。四、简答题1.安培力的方向判定方法：安培力的方向可以用左手定则判定，即伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一平面内；让磁感线从手心进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是安培力的方向。2.产生感应电流的条件：闭合线圈在磁场中运动时，只要穿过线圈的磁通量发生变化，就一定产生感应电流。3.自感现象的原理：自感现象是由于电流变化引起电磁感应，当电流增大时，产生的磁场增强，穿过线圈的磁通量增加，根据法拉第电磁感应定律，线圈中会产生一个阻碍电流增大的自感电动势；当电流减小时，产生的磁场减弱，穿过线圈的磁通量减少，根据法拉第电磁感应定律，线圈中会产生一个阻碍电流减小的自感电动势。4.交流电的产生原理：交流电的产生是基于法拉第电磁感应定律，当导体在磁场中运动时，导体中会产生感应电动势，如果导体构成一个闭合回路，就会产生感应电流。通过旋转磁场或旋转导体，可以产生周期性变化的感应电动势和感应电流，即交流电。5.交流电的有效值与最大值的关系：交流电的有效值是最大值的开方，即Ee=Em/√2。有效值表示交流电在相同电阻上产生的热效应与直流电相同的值。6.洛伦兹力的方向判定方法：洛伦兹力的方向可以用左手定则判定，即伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一平面内；让磁感线从手心进入，并使四指指向电荷运动的方向，这时拇指所指的方向就是洛伦兹力的方向。7.