高考物理电磁学习题

高考物理电磁学习题一、单项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）1.如图所示，两根平行长直导线分别通有大小相等、方向相反的电流I，P为导线之间某点，则下列说法正确的是（）A.P点磁感应强度为零，是因为两导线产生的磁场相互抵消B.若将导线中的电流方向改为相同，P点磁感应强度仍为零C.若将导线间距增大，P点磁感应强度一定增大D.若在P点放置一通电小线圈，线圈将受到磁场力作用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O点，置于匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度为B。当小球从平衡位置偏转θ角后由静止释放，下列说法正确的是（）A.小球运动过程中机械能守恒B.小球运动过程中电势能始终不变C.小球运动到最低点时速度最大，此时细线拉力最小D.小球运动到最低点时速度最大，此时细线拉力等于mg•cosθ3.如图所示，两金属板M、N水平放置，间距为d，两板间存在匀强磁场，磁感应强度为B，方向垂直纸面向外。一个质量为m、带电荷量为+q的粒子以速度v0从两板中央沿垂直于电场线的方向射入，不计粒子重力，下列说法正确的是（）A.若v0满足一定条件，粒子可以沿直线运动B.若v0增大，粒子在两板间运动的时间一定变长C.若只改变磁场方向为垂直纸面向里，粒子仍能沿直线运动D.若只改变电荷量变为-q，粒子将向右偏转4.如图所示，一个边长为L的正方形金属线框，电阻为R，以速度v匀速进入一个宽度大于L的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度为B。从线框开始进入磁场到完全离开磁场的整个过程中，下列说法正确的是（）A.线框中产生的感应电流方向始终不变B.线框中产生的感应电动势最大值为BLvC.线框受到的磁场力始终向左D.线框产生的焦耳热等于其机械能的减少量5.一个理想变压器原线圈匝数为n1，副线圈匝数为n2，原线圈接在一个电压为U1的交流电源上，副线圈接一个电阻为R的负载。下列说法正确的是（）A.原副线圈的电流之比等于匝数之比B.原副线圈的电压之比等于匝数之比C.负载消耗的功率等于原线圈输入的功率D.若副线圈匝数增加，原线圈输入的功率一定增大6.如图所示，一个半径为R的圆形线圈，电阻为r，置于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面。当线圈以角速度ω匀速转动时，下列说法正确的是（）A.线圈中产生的感应电动势最大值为BωR2B.线圈转动一周产生的感应电量等于零C.线圈受到的最大磁场力矩为B2ω2R4/rD.线圈转动过程中机械能守恒7.如图所示，一个U形金属导轨，置于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向外。一根质量为m、电阻为r的金属棒ab以速度v向右匀速滑动，导轨电阻不计，下列说法正确的是（）A.金属棒ab中产生的感应电动势为BvLB.金属棒ab受到的磁场力大小为B2v2L2/rC.金属棒ab运动过程中机械能守恒D.外力做功的功率等于金属棒ab产生的焦耳热功率8.如图所示，一个平行板电容器，两板间距为d，板间存在匀强电场，电场强度为E。一个质量为m、带电荷量为+q的粒子以速度v0从两板中央沿垂直于电场线的方向射入，不计粒子重力，下列说法正确的是（）A.若v0满足一定条件，粒子可以沿直线运动B.若v0增大，粒子在两板间运动的时间一定变长C.若只改变电场方向为水平向右，粒子将向下偏转D.若只改变电荷量变为-q，粒子将向上偏转9.如图所示，一个半径为R的圆形线圈，电阻为r，置于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面。当线圈以角速度ω匀速转动时，下列说法正确的是（）A.线圈中产生的感应电动势最大值为BωR2B.线圈转动一周产生的感应电量等于零C.线圈受到的最大磁场力矩为B2ω2R4/rD.线圈转动过程中机械能守恒10.如图所示，一个边长为L的正方形金属线框，电阻为R，以速度v匀速进入一个宽度大于L的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度为B。从线框开始进入磁场到完全离开磁场的整个过程中，下列说法正确的是（）A.线框中产生的感应电流方向始终不变B.线框中产生的感应电动势最大值为BLvC.线框受到的磁场力始终向左D.线框产生的焦耳热等于其机械能的减少量二、填空题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）1.一个质量为m、带电荷量为+q的粒子，以速度v0垂直进入一个磁感应强度为B的匀强磁场中，粒子做匀速圆周运动的半径为r，周期为T，则粒子所受的洛伦兹力大小为______，圆周运动的角速度为______。2.一个边长为L的正方形金属线框，电阻为R，以速度v匀速进入一个宽度大于L的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度为B。从线框开始进入磁场到完全离开磁场的整个过程中，线框中产生的感应电动势最大值为______，感应电流方向为______（顺时针/逆时针）。3.一个理想变压器原线圈匝数为n1，副线圈匝数为n2，原线圈接在一个电压为U1的交流电源上，副线圈接一个电阻为R的负载。若原副线圈的电流之比为1:2，则原副线圈的匝数之比为______，负载消耗的功率为______。4.一个半径为R的圆形线圈，电阻为r，置于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面。当线圈以角速度ω匀速转动时，线圈中产生的感应电动势最大值为______，感应电动势的表达式为______（以线圈平面与磁场方向平行时为计时起点）。5.一个平行板电容器，两板间距为d，板间存在匀强电场，电场强度为E。一个质量为m、带电荷量为+q的粒子以速度v0从两板中央沿垂直于电场线的方向射入，不计粒子重力，粒子在两板间运动的时间为______，偏转距离为______。6.一个U形金属导轨，置于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向外。一根质量为m、电阻为r的金属棒ab以速度v向右匀速滑动，导轨电阻不计，金属棒ab中产生的感应电动势为______，金属棒ab受到的磁场力大小为______。7.一个理想变压器原线圈匝数为n1，副线圈匝数为n2，原线圈接在一个电压为U1的交流电源上，副线圈接一个电阻为R的负载。若副线圈两端的电压为U2，则原副线圈的电压之比为______，副线圈中的电流为______。8.一个半径为R的圆形线圈，电阻为r，置于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面。当线圈以角速度ω匀速转动时，线圈受到的最大磁场力矩为______，此时线圈平面与磁场方向的夹角为______。9.一个边长为L的正方形金属线框，电阻为R，以速度v匀速进入一个宽度大于L的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度为B。从线框开始进入磁场到完全离开磁场的整个过程中，线框产生的焦耳热为______，其机械能的减少量为______。10.一个平行板电容器，两板间距为d，板间存在匀强电场，电场强度为E。一个质量为m、带电荷量为+q的粒子以速度v0从两板中央沿垂直于电场线的方向射入，不计粒子重力，粒子在两板间运动的时间为______，偏转距离为______。三、判断题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）1.一个质量为m、带电荷量为+q的粒子，以速度v0垂直进入一个磁感应强度为B的匀强磁场中，粒子做匀速圆周运动的半径为r，周期为T，则粒子所受的洛伦兹力大小为qBv0，圆周运动的角速度为qB/m。2.一个边长为L的正方形金属线框，电阻为R，以速度v匀速进入一个宽度大于L的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度为B。从线框开始进入磁场到完全离开磁场的整个过程中，线框中产生的感应电动势最大值为BLv，感应电流方向为顺时针。3.一个理想变压器原线圈匝数为n1，副线圈匝数为n2，原线圈接在一个电压为U1的交流电源上，副线圈接一个电阻为R的负载。若原副线圈的电流之比为1:2，则原副线圈的匝数之比为2:1，负载消耗的功率为原线圈输入的功率的1/4。4.一个半径为R的圆形线圈，电阻为r，置于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面。当线圈以角速度ω匀速转动时，线圈中产生的感应电动势最大值为BωR2，感应电动势的表达式为e=BωR2sinωt（以线圈平面与磁场方向平行时为计时起点）。5.一个平行板电容器，两板间距为d，板间存在匀强电场，电场强度为E。一个质量为m、带电荷量为+q的粒子以速度v0从两板中央沿垂直于电场线的方向射入，不计粒子重力，粒子在两板间运动的时间为2d/(v0E)，偏转距离为d2/(v0E)。6.一个U形金属导轨，置于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向外。一根质量为m、电阻为r的金属棒ab以速度v向右匀速滑动，导轨电阻不计，金属棒ab中产生的感应电动势为BLv，金属棒ab受到的磁场力大小为BLv2/r。7.一个理想变压器原线圈匝数为n1，副线圈匝数为n2，原线圈接在一个电压为U1的交流电源上，副线圈接一个电阻为R的负载。若副线圈两端的电压为U2，则原副线圈的电压之比为n1:n2，副线圈中的电流为U2/(Rn2)。8.一个半径为R的圆形线圈，电阻为r，置于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面。当线圈以角速度ω匀速转动时，线圈受到的最大磁场力矩为B2ω2R4/r，此时线圈平面与磁场方向的夹角为90°。9.一个边长为L的正方形金属线框，电阻为R，以速度v匀速进入一个宽度大于L的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度为B。从线框开始进入磁场到完全离开磁场的整个过程中，线框产生的焦耳热为(BLv)2R/(2R)，其机械能的减少量为(BLv)2R/(2R)。10.一个平行板电容器，两板间距为d，板间存在匀强电场，电场强度为E。一个质量为m、带电荷量为+q的粒子以速度v0从两板中央沿垂直于电场线的方向射入，不计粒子重力，粒子在两板间运动的时间为d/(v0E)，偏转距离为d2/(2v0E)。四、简答题（本大题共8小题，每小题2分，共16分）1.请简述洛伦兹力的特点，并说明洛伦兹力对带电粒子做什么功？2.请简述法拉第电磁感应定律的内容，并说明感应电动势的大小与哪些因素有关？3.请简述安培力的特点，并说明安培力的大小与哪些因素有关？4.请简述电容器的电容定义，并说明电容器的电容与哪些因素有关？5.请简述交流电的特点，并说明交流电的瞬时值表达式是什么？6.请简述右手定则的应用条件，并说明如何判断通电导线在磁场中受到的安培力的方向？7.请简述左手定则的应用条件，并说明如何判断带电粒子在磁场中受到的洛伦兹力的方向？8.请简述理想变压器的原理，并说明理想变压器的输入功率与输出功率的关系？五、应用题（本大题共8小题，每小题4分，共24分）1.一个质量为m、带电荷量为+q的粒子，以速度v0垂直进入一个磁感应强度为B的匀强磁场中，粒子做匀速圆周运动的半径为r，周期为T。请计算粒子所受的洛伦兹力大小，并说明粒子做匀速圆周运动的角速度。2.一个边长为L的正方形金属线框，电阻为R，以速度v匀速进入一个宽度大于L的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度为B。请计算线框中产生的感应电动势最大值，并说明感应电流的方向。3.一个理想变压器原线圈匝数为n1，副线圈匝数为n2，原线圈接在一个电压为U1的交流电源上，副线圈接一个电阻为R的负载。请计算负载消耗的功率，并说明原副线圈的电流之比。4.一个半径为R的圆形线圈，电阻为r，置于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面。请计算线圈以角速度ω匀速转动时产生的感应电动势最大值，并说明感应电动势的表达式。5.一个平行板电容器，两板间距为d，板间存在匀强电场，电场强度为E。一个质量为m、带电荷量为+q的粒子以速度v0从两板中央沿垂直于电场线的方向射入，不计粒子重力，请计算粒子在两板间运动的时间，并说明偏转距离。6.一个U形金属导轨，置于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向外。一根质量为m、电阻为r的金属棒ab以速度v向右匀速滑动，导轨电阻不计，请计算金属棒ab中产生的感应电动势，并说明金属棒ab受到的磁场力大小。7.一个理想变压器原线圈匝数为n1，副线圈匝数为n2，原线圈接在一个电压为U1的交流电源上，副线圈接一个电阻为R的负载。请计算原副线圈的电压之比，并说明副线圈中的电流。8.一个边长为L的正方形金属线框，电阻为R，以速度v匀速进入一个宽度大于L的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度为B。请计算线框产生的焦耳热，并说明其机械能的减少量。六、案例分析题（本大题共9小题，每小题2分，共18分）1.如图所示，一个质量为m、带电荷量为+q的粒子，以速度v0垂直进入一个磁感应强度为B的匀强磁场中，粒子做匀速圆周运动的半径为r。请分析粒子做匀速圆周运动的条件，并计算粒子做匀速圆周运动的角速度。2.如图所示，一个边长为L的正方形金属线框，电阻为R，以速度v匀速进入一个宽度大于L的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度为B。请分析线框中产生的感应电动势和感应电流的方向，并计算线框中产生的感应电动势最大值。3.如图所示，一个理想变压器原线圈匝数为n1，副线圈匝数为n2，原线圈接在一个电压为U1的交流电源上，副线圈接一个电阻为R的负载。请分析理想变压器的原理，并计算负载消耗的功率。4.如图所示，一个半径为R的圆形线圈，电阻为r，置于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面。请分析线圈以角速度ω匀速转动时产生的感应电动势，并计算感应电动势的表达式。5.如图所示，一个平行板电容器，两板间距为d，板间存在匀强电场，电场强度为E。一个质量为m、带电荷量为+q的粒子以速度v0从两板中央沿垂直于电场线的方向射入，不计粒子重力，请分析粒子在两板间运动的时间，并计算偏转距离。6.如图所示，一个U形金属导轨，置于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向外。一根质量为m、电阻为r的金属棒ab以速度v向右匀速滑动，导轨电阻不计，请分析金属棒ab中产生的感应电动势和感应电流的方向，并计算金属棒ab受到的磁场力大小。7.如图所示，一个理想变压器原线圈匝数为n1，副线圈匝数为n2，原线圈接在一个电压为U1的交流电源上，副线圈接一个电阻为R的负载。请分析理想变压器的输入功率与输出功率的关系，并计算副线圈中的电流。8.如图所示，一个边长为L的正方形金属线框，电阻为R，以速度v匀速进入一个宽度大于L的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度为B。请分析线框产生的焦耳热，并说明其机械能的减少量。七、论述题（本大题共11小题，每小题2分，共22分）1.请论述洛伦兹力的特点，并说明洛伦兹力对带电粒子做什么功？2.请论述法拉第电磁感应定律的内容，并说明感应电动势的大小与哪些因素有关？3.请论述安培力的特点，并说明安培力的大小与哪些因素有关？4.请论述电容器的电容定义，并说明电容器的电容与哪些因素有关？5.请论述交流电的特点，并说明交流电的瞬时值表达式是什么？6.请论述右手定则的应用条件，并说明如何判断通电导线在磁场中受到的安培力的方向？7.请论述左手定则的应用条件，并说明如何判断带电粒子在磁场中受到的洛伦兹力的方向？8.请论述理想变压器的原理，并说明理想变压器的输入功率与输出功率的关系？9.请论述电磁感应现象的本质，并说明电磁感应现象的规律有哪些？10.请论述电磁场理论的意义，并说明麦克斯韦方程组的内容是什么？11.请论述电磁感应现象在生活中的应用，并举例说明。【标准答案及解析】一、单项选择题1.C解析：两导线产生的磁场在P点方向相同，叠加后磁感应强度不为零；若电流方向相同，P点磁感应强度为2B，不为零；若间距增大，P点磁感应强度减小；通电小线圈不受磁场力作用，因为不受洛伦兹力。2.D解析：小球受重力和洛伦兹力作用，机械能不守恒；电势能随粒子位置变化而变化；最低点速度最大，此时细线拉力等于重力与洛伦兹力的合力。3.A解析：若v0满足一定条件，即v0=Bd/E，粒子受电场力和洛伦兹力平衡，可沿直线运动；若v0增大，粒子在两板间运动的时间变短；若磁场方向改为垂直纸面向里，粒子仍受电场力和洛伦兹力平衡，可沿直线运动；若电荷量变为-q，粒子将向左偏转。4.B解析：线框中产生的感应电流方向在线框进入和离开磁场时相反；感应电动势最大值为BLv；线框受到的磁场力方向在线框进入和离开磁场时相反；线框产生的焦耳热等于其机械能的减少量。5.B解析：原副线圈的电流之比等于匝数之比的倒数；原副线圈的电压之比等于匝数之比；负载消耗的功率小于原线圈输入的功率；若副线圈匝数增加，原线圈输入的功率可能减小。6.A解析：感应电动势最大值为BωR2；感应电动势的表达式为e=BωR2sinωt。7.A解析：金属棒ab中产生的感应电动势为BvL；金属棒ab受到的磁场力大小为BIL=B2v2L2/r；金属棒ab运动过程中机械能不守恒；外力做功的功率大于金属棒ab产生的焦耳热功率。8.A解析：若v0满足一定条件，即v0=Ed/m，粒子受电场力和重力平衡，可沿直线运动；若v0增大，粒子在两板间运动的时间变短；若电场方向改为水平向右，粒子将向上偏转；若电荷量变为-q，粒子将向下偏转。9.A解析：感应电动势最大值为BωR2；感应电动势的表达式为e=BωR2sinωt。10.B解析：线框中产生的感应电流方向在线框进入和离开磁场时相反；感应电动势最大值为BLv；线框受到的磁场力方向在线框进入和离开磁场时相反；线框产生的焦耳热等于其机械能的减少量。二、填空题1.qBv0，2πm/qB解析：洛伦兹力大小为F=qv0B，圆周运动的角速度为ω=v0/r=mωqB/m，即ω=qB/m。2.BLv，逆时针解析：感应电动势最大值为BLv，根据右手定则，感应电流方向为逆时针。3.n2/n1，U2n1/U1R解析：原副线圈的电流之比为1:2，则原副线圈的匝数之比为n2/n1=2/1，负载消耗的功率为P=U2^2/R=U2n1^2/U1^2R。4.BωR2，e=BωR2sinωt解析：感应电动势最大值为BωR2，感应电动势的表达式为e=BωR2sinωt。5.2d/(v0E)，d2/(v0E)解析：粒子在两板间运动的时间为t=2d/v0，偏转距离为y=1/2at^2=1/2(v0E/m)t^2=d2/(v0E)。6.BLv，BIL=B2v2L2/r解析：金属棒ab中产生的感应电动势为BvL，金属棒ab受到的磁场力大小为F=BIL=B2v2L2/r。7.n1/n2，U2/(Rn2)解析：原副线圈的电压之比为n1/n2，副线圈中的电流为I=U2/Rn2。8.B2ω2R4/r，90°解析：线圈受到的最大磁场力矩为τ=B2ω2R4/r，此时线圈平面与磁场方向的夹角为90°。9.(BLv)2R/(2R)，(BLv)2R/(2R)解析：线框产生的焦耳热为Q=(BLv)2R/(2R)，其机械能的减少量为(BLv)2R/(2R)。10.2d/(v0E)，d2/(v0E)解析：粒子在两板间运动的时间为t=2d/v0，偏转距离为y=1/2at^2=1/2(v0E/m)t^2=d2/(v0E)。三、判断题1.×解析：洛伦兹力大小为F=qv0B，圆周运动的角速度为ω=qB/m，不是qBv0。2.×解析：感应电流方向为逆时针。3.×解析：原副线圈的电流之比为1:2，则原副线圈的匝数之比为1/2，负载消耗的功率为原线圈输入的功率的1/4。4.×解析：感应电动势的表达式为e=BωR2cosωt。5.×解析：粒子在两板间运动的时间为2d/(v0E)，偏转距离为d2/(2v0E)。6.×解析：金属棒ab受到的磁场力大小为F=BIL=B2v2L2/(R+r)。7.×解析：副线圈中的电流为I=U2/(Rn2)。8.×解析：线圈受到的最大磁场力矩为τ=B2ω2R4/(r+n2^2)。9.×解析：线框产生的焦耳热为Q=(BLv)2R/(2(R+r))，其机械能的减少量为(BLv)2R/(2(R+r))。10.×解析：粒子在两板间运动的时间为d/(v0E)，偏转距离为d2/(2v0E)。四、简答题1.洛伦兹力的特点：垂直于电荷运动方向和磁场方向；洛伦兹力不做功，因为洛伦兹力始终垂直于电荷运动方向。2.法拉第电磁感应定律的内容：闭合电路中产生的感应电动势的大小，等于穿过这一电路的磁通量变化率的绝对值；感应电动势的大小与磁通量变化率成正比。3.安培力的特点：垂直于通电导线和磁场方向；安培力的大小与电流大小、导线长度、磁感应强度以及导线与磁场方向的夹角有关。4.电容器的电容定义：电容器所带的电荷量与两板间电势差的比值；电容器的电容与两板的面积、间距以及介电常数有关。5.交流电的特点：方向和大小随时间做周期性变化的电流；交流电的瞬时值表达式为i=Imsinωt。6.右手定则的应用条件：判断通电导线在磁场中受到的安培力的方向；判断方法：伸开右手，使拇指与其余四指垂直，并都跟手掌在同一平面内，让磁感线从手心进入，并使拇指指向导线运动的方向，这时四指所指的方向就是安培力的方向。7.左手定则的应用条件：判断带电粒子在磁场中受到的洛伦兹力的方向；判断方法：伸开左手，使拇指与其余四指垂直，并都跟手掌在同一平面内，让磁感线从手心进入，并使拇指指向带电粒子运动的方向，这时四指所指的方向就是洛伦兹力的方向。8.理想变压器的原理：利用电磁感应现象，通过改变原副线圈的匝数比来改变电压；理想变压器的输入功率与输出功率的关系：P1=P2，即原线圈输入的功率等于副线圈输出的功率。五、应用题1.洛伦兹力大小为F=qv0B，圆周运动的角速度为ω=qB/m。2.感应电动势最大值为BLv，感应电流的方向为逆时针。3.负载消耗的功率为P=U2^2/R，原副线圈的电流之比为1:2。4.感应电动势最大值为BωR2，感应电动势的表达式为e=BωR2sinωt。5.粒子在两板间运动的时间为2d/(v0E)，偏转距离为d2/(v0E)。6.金属棒ab中产生的感应电动势为BLv，金属棒ab受到的磁场力大小为F=BIL=B2v2L2/(R+r)。7.原副线圈的电压之比为n1/n2，副线圈中的电流为I=U2/(Rn2)。8.线框产生的焦耳热为Q=(BLv)2R/(2(R+r))，其机械能的减少量为(BLv)2R/(2(R+r))。六、案例分析题1.粒子做匀速圆周运动的条件：洛伦兹力提供向心力；粒子做匀速圆周运动的角速度为ω=qB/m。2.线框中产生的感应电动势和感应电流的方向为逆时针，感应电动势最大值为BLv。3.理想变压器的原理是利用电磁感应现象，通过改变原副线圈的匝数比来改变电压