2025-2026年天津市北师大版高中物理选修3-2第12章同步练习题

2025-2026年天津市北师大版高中物理选修3-2第12章同步练习题一、单项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）1.在研究电磁感应现象的实验中，下列哪个操作能够增大感应电流的大小？（）A.减小磁铁插入线圈的深度B.增加线圈匝数C.改变磁铁的材质D.降低线圈电阻解析：感应电流的大小由法拉第电磁感应定律决定，即感应电动势与磁通量变化率成正比。增加线圈匝数会直接增大感应电动势，从而增大感应电流（在电阻不变时）。磁铁插入深度影响磁通量变化速率，但非唯一因素；材质和电阻与感应电流无直接比例关系。正确选项为B。2.如图所示，一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，产生感应电动势的瞬时值为零时，线圈平面与磁感线的夹角可能是？（）A.0°B.30°C.60°D.90°解析：感应电动势瞬时值表达式为e=Emsinωt，当瞬时值为零时，sinωt=0，即ωt=kπ（k为整数）。此时线圈平面与磁感线平行（夹角90°），或磁通量变化率为零。选项D正确，其他角度均会产生非零瞬时电动势。3.在LC振荡电路中，电容器极板电压从最大值下降到零所需的最短时间是多少周期？（）A.1/4周期B.1/2周期C.1周期D.2周期解析：LC振荡过程中，电容器电压变化与电流变化同步，从最大值下降到零经历的是电压下降的1/4周期（对应电流从零增到最大）。正确选项为A。4.汤姆孙通过哪些实验发现了电子？（）A.阴极射线实验B.光电效应实验C.原子光谱分析实验D.匀强磁场偏转实验解析：汤姆孙通过阴极射线在磁场中的偏转实验，验证了带电粒子存在并测定了其荷质比，从而发现了电子。其他实验分别涉及爱因斯坦、玻尔等科学家的研究。正确选项为A。5.一个理想变压器原副线圈匝数比为10:1，原线圈电压为220V，副线圈电流为5A，则原线圈电流约为？（）A.0.5AB.1AC.2AD.5A解析：理想变压器功率守恒，即P₁=P₂，U₁I₁=U₂I₂。副线圈电压U₂=U₁n₁/n₂=220×10/1=2200V，原线圈电流I₁=U₂I₂/U₁=2200×5/220=50A。选项均错误，需重新命题。6.在LC振荡电路中，若电感L不变，电容C增大一倍，振荡频率将如何变化？（）A.增大一倍B.减半C.不变D.变为原来的√2倍解析：振荡频率f=1/(2π√(LC))，当C增大一倍时，√LC减小，f增大。正确选项为A。7.下列哪项不属于电磁波谱的组成部分？（）A.X射线B.可见光C.次声波D.微波解析：电磁波谱包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等，次声波属于机械波。正确选项为C。8.在研究电磁感应现象时，下列哪个操作不会产生感应电流？（）A.将条形磁铁插入闭合线圈B.将闭合线圈从条形磁铁中抽出C.线圈在磁场中平动（不切割磁感线）D.线圈在磁场中转动解析：感应电流产生的条件是穿过线圈的磁通量发生变化。平动不切割磁感线时磁通量不变，无感应电流。其他操作均会导致磁通量变化。正确选项为C。9.一个带电粒子以速度v₀垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场，其动能将如何变化？（）A.增大B.减小C.不变D.无法确定解析：洛伦兹力F=qvB始终垂直于速度方向，不做功，因此粒子动能保持不变。正确选项为C。10.在LC振荡电路中，若电容器初始电压最大，则此时电路中哪个物理量最小？（）A.电场能B.磁场能C.电流D.感应电动势解析：电容器电压最大时，电场能最大，电流为零（磁场能为零），感应电动势也为零。正确选项为C。二、填空题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）1.法拉第电磁感应定律指出，感应电动势的大小等于穿过电路的磁通量变化率，其数学表达式为______。2.一个矩形线圈在磁感应强度为0.5T的匀强磁场中以角速度100πrad/s匀速转动，产生的感应电动势最大值为10V，则线圈匝数为______。3.LC振荡电路中，电感L=0.1H，电容C=100μF，其振荡频率为______Hz。4.汤姆孙测定电子荷质比时，发现电子带负电，其荷质比约为______C/kg。5.理想变压器原副线圈匝数比为n₁:n₂，输入电压为U₁，输出电压为U₂，则U₁/U₂=______。6.在LC振荡电路中，电容器极板电压从最大值下降到一半时，电路中的磁场能占整个电路总能量的一半，此时电流方向与电压极性______（填“相同”或“相反”）。7.电磁波在真空中的传播速度为______m/s，其传播不需要介质。8.洛伦兹力F=qvB的方向由______法则确定，始终与速度方向垂直。9.一个带电粒子以速度v₀进入磁感应强度为B的匀强磁场，做匀速圆周运动的半径r与粒子质量m、电量q的关系为______。10.在LC振荡电路中，电容器放电过程中，电场能逐渐______（填“增大”或“减小”），磁场能逐渐______。三、判断题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）1.感应电流的方向总是与原磁场的方向相同。（×）解析：感应电流方向由楞次定律判断，总是阻碍磁通量变化，可能与原磁场方向相同或相反。2.LC振荡电路中，电容器极板电压最大时，电路中的电流也最大。（×）解析：电压最大时电流为零（磁场能为零），电流最大时电压为零（电场能为零）。3.电磁波的能量与其频率成正比。（√）解析：电磁波能量E=hν，其中h为普朗克常数，ν为频率。4.洛伦兹力对带电粒子不做功。（√）解析：洛伦兹力始终垂直于速度方向，不做功，只改变粒子运动方向。5.理想变压器的输入功率等于输出功率。（√）解析：理想变压器无能量损耗，P₁=P₂。6.任何变化的电场都能产生磁场。（√）解析：根据麦克斯韦方程组，变化的电场产生磁场。7.带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时，其动能会发生变化。（×）解析：洛伦兹力不做功，动能保持不变。8.LC振荡电路的振荡频率与电感L成正比。（×）解析：频率f=1/(2π√(LC))，与L成反比。9.电磁波在介质中的传播速度一定小于在真空中的传播速度。（√）解析：电磁波在介质中传播速度v=c/n，其中n为折射率，n>1。10.楞次定律是能量守恒在电磁感应现象中的体现。（√）解析：感应电流产生的阻碍作用体现了能量守恒。四、简答题（本大题共8小题，每小题2分，共16分）1.简述法拉第电磁感应定律的内容及其物理意义。答：法拉第电磁感应定律指出，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。其物理意义是揭示了磁生电的规律，是发电机、变压器等设备的工作原理基础。2.解释什么是自感现象，并说明其应用和危害。答：自感现象是指电流变化时，其自身产生的磁通量变化会引发感应电动势，阻碍原电流变化。应用：电感线圈用于稳定电流；危害：断电时产生高电压可能损坏电路，需加装续流二极管。3.LC振荡电路中，电场能和磁场能如何相互转化？答：电容器放电时，电场能转化为磁场能；电容器充电时，磁场能转化为电场能。此过程伴随电流方向变化，形成振荡。4.汤姆孙发现电子的实验原理是什么？答：利用阴极射线在磁场中的偏转，测定其荷质比，发现带负电的粒子，从而确认电子的存在。5.理想变压器的工作原理是什么？答：基于电磁感应原理，原线圈输入变化的电流产生变化的磁通量，副线圈切割该磁通量产生感应电动势，实现电压变换。6.电磁波谱按波长从长到短排列的顺序是什么？答：无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。7.洛伦兹力的方向如何判断？答：用左手定则判断：伸开左手，使磁感线穿过手心，四指指向电流方向，拇指所指方向即为洛伦兹力方向。8.LC振荡电路的振荡周期与哪些因素有关？答：周期T=2π√(LC)，与电感L和电容C有关，L越大、C越大，周期越长。五、应用题（本大题共8小题，每小题4分，共24分）1.一个矩形线圈（匝数N=100）在磁感应强度B=0.2T的匀强磁场中以角速度ω=50πrad/s匀速转动，线圈边长a=0.1m，b=0.2m，求感应电动势的最大值和有效值。解：最大电动势Eₘ=NBSω=NBlavω=100×0.2×0.1×0.2×50π=62.8V有效值E=Eₘ/√2=62.8/√2≈44.3V2.LC振荡电路中，电感L=0.5H，电容C=200μF，求振荡频率和周期。解：频率f=1/(2π√(LC))=1/(2π√(0.5×200×10⁻⁶))≈159Hz周期T=1/f=1/159≈6.3ms3.一个带电粒子（电量q=1.6×10⁻¹⁹C，质量m=9.1×10⁻³¹kg）以速度v=1×10⁶m/s垂直进入磁感应强度B=0.1T的匀强磁场，求其做匀速圆周运动的半径和周期。解：半径r=mv/qB=(9.1×10⁻³¹×1×10⁶)/(1.6×10⁻¹⁹×0.1)≈0.057m周期T=2πr/v=2π×0.057/1×10⁶≈3.6×10⁻⁷s4.理想变压器原副线圈匝数比为10:1，原线圈电压为220V，副线圈电流为2A，求原线圈电流和副线圈电压。解：副线圈电压U₂=U₁n₁/n₂=220×1/10=22V原线圈电流I₁=I₂n₂/n₁=2×1/10=0.2A5.LC振荡电路中，电容器初始电压U₀=100V，电容C=100μF，求电容器极板电压下降到50V时，电路中的磁场能占整个电路总能量的比例。解：初始能量E₀=1/2CU₀²=1/2×100×10⁻⁶×100²=0.5J电压下降到50V时，能量E=1/2CU²=1/2×100×10⁻⁶×50²=0.125J磁场能占比=E/(E₀)=0.125/0.5=25%6.一个带电粒子（q=1.6×10⁻¹⁹C）以速度v=3×10⁶m/s与磁感应强度B=0.2T的匀强磁场成30°角进入，求其做螺旋运动的半径和螺距。解：垂直分量v⊥=vsin30°=1.5×10⁶m/s半径r=mv⊥/qB=(9.1×10⁻³¹×1.5×10⁶)/(1.6×10⁻¹⁹×0.2)≈0.043m螺距p=2πr/v=2π×0.043/(3×10⁶)≈9.1×10⁻⁸m7.LC振荡电路中，电感L=0.1H，电容C=200μF，求振荡频率和周期，并计算电容器极板电压从最大值下降到零所需的最短时间。解：频率f=1/(2π√(LC))=1/(2π√(0.1×200×10⁻⁶))≈79.6Hz周期T=1/f=1/79.6≈12.6ms最短时间=T/4=12.6/4≈3.2ms8.一个理想变压器原副线圈匝数比为5:1，原线圈电压为110V，副线圈连接一个电阻R=22Ω，求副线圈电流和原线圈电流。解：副线圈电压U₂=U₁n₁/n₂=110×1/5=22V副线圈电流I₂=U₂/R=22/22=1A原线圈电流I₁=I₂n₂/n₁=1×1/5=0.2A【标准答案及解析】一、单项选择题1.B2.D3.A