江苏省苏教版高二物理电磁学知识点巩固习题及答案

江苏省苏教版高二物理电磁学知识点巩固习题及答案第1页共1页江苏省苏教版高二物理电磁学知识点巩固习题及答案一、单项选择题（共10小题，每题2分）1.一条通电直导线放在匀强磁场中，关于导线所受安培力的方向，下列说法正确的是A.安培力的方向一定与磁场方向相同B.安培力的方向一定与电流方向相同C.安培力的方向一定与磁场方向和电流方向都垂直D.安培力的方向一定与磁场方向和电流方向都平行参考答案：C2.一个带正电的粒子以速度v进入一个匀强磁场中，速度方向与磁场方向垂直，则粒子所受洛伦兹力的方向是A.与速度方向相同B.与速度方向相反C.与磁场方向相同D.与磁场方向相反参考答案：D3.一个电容器C，当其两极板间的电压增加ΔU时，电容器所带的电荷量变化量ΔQ为A.ΔQ=CΔUB.ΔQ=U/CC.ΔQ=C/UD.ΔQ=UΔC参考答案：A4.一个线圈在匀强磁场中转动，产生感应电动势的瞬时值为e=Emsinωt，当线圈平面与磁场方向夹角为30°时，感应电动势的瞬时值为A.Em/2B.Em√3/2C.Em/√3D.Em参考答案：B5.在LC振荡电路中，电容器极板上的电荷量从最大值变为零的过程中，下列说法正确的是A.电感线圈中的电流逐渐增大B.电感线圈中的电流逐渐减小C.电容器两极板间的电压逐渐增大D.电容器两极板间的电压逐渐减小参考答案：A6.一个理想变压器，原线圈匝数为n1，副线圈匝数为n2，原线圈输入电压为U1，副线圈输出电压为U2，则下列关系正确的是A.U1/U2=n1/n2B.U1/U2=n2/n1C.U1/U2=√(n1/n2)D.U1/U2=√(n2/n1)参考答案：A7.一个电热器接在电压为U的电路中，通电时间为t，产生的热量为Q，若将电压提高到2U，通电时间缩短为t/2，则产生的热量为A.Q/2B.QC.2QD.4Q参考答案：B8.一个电容器C，当其两极板间的电介质介电常数为ε时，其电容为C，若将其电介质换成介电常数为2ε的电介质，则其电容变为A.C/2B.CC.2CD.4C参考答案：C9.一个线圈的自感系数为L，当通过线圈的电流变化率为ΔI/Δt时，线圈产生的自感电动势为A.LΔI/ΔtB.L/ΔIΔtC.ΔI/LΔtD.ΔIΔt/L参考答案：A10.一个电容器C，当其两极板间的电压为U时，其储存的电场能为A.1/2CU^2B.2CU^2C.CU^2D.2CU参考答案：A二、填空题（共10小题，每题2分）1.一条无限长直导线通有电流I，在距离导线a米处产生的磁感应强度大小为B，则该处磁感应强度大小与电流I成______关系，与距离a成______关系。参考答案：正比，反比2.一个边长为L的正方形线圈，总电阻为R，以角速度ω绕中心轴匀速转动，置于磁感应强度为B的匀强磁场中，当线圈平面与磁场方向夹角为60°时，穿过线圈的磁通量大小为______，此时线圈产生的感应电动势大小为______。参考答案：BL^2sin60°，BL^2ωsin60°3.电容器的电容定义为Q/U，其中Q表示电容器所带的电荷量，U表示电容器两极板间的电压。一个平行板电容器，两极板间距为d，极板面积为S，极板间充满介电常数为ε的电介质，则该电容器的电容C=______。参考答案：εS/(4πkd)4.在LC振荡电路中，电容器极板上的电荷量从最大值变化到零所需的最短时间为______。参考答案：T/45.一个带电粒子q以速度v垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，受到的洛伦兹力大小为______，方向由右手螺旋定则判定（用手指方向描述）。参考答案：qvB，拇指指向电荷运动方向，四指指向磁场方向6.在匀强电场中，一个电荷量为q、质量为m的带电粒子，从A点运动到B点，速度大小不变，但方向改变，则电场力对粒子做的功为______。参考答案：07.一个电感线圈的自感系数为L，当通过线圈的电流在t时间内从I0均匀变化到0时，线圈产生的自感电动势大小为______。参考答案：LΔI/Δt8.在真空中，一个点电荷Q1在距离它r1处产生的电场强度大小为E1，另一个点电荷Q2在距离Q1r2处产生的电场强度大小为E2，则Q1和Q2在r1和r2处产生的电场强度叠加后的合场强大小为______。参考答案：E1+E29.一个电容器先充电到电压U，然后与一个电阻R连接构成RC电路，经过时间t=RC后，电容器两极板间的电压降为______。参考答案：U/e10.在交流电路中，一个电感线圈对交流电的阻碍作用称为感抗，其大小与交流电的频率f成______关系。参考答案：正比三、判断题（共10小题，每题2分）1.法拉第电磁感应定律指出，闭合回路中感应电动势的大小与穿过该回路的磁通量的变化率成正比。参考答案：√2.楞次定律可以用来判断感应电流的方向，其实质是能量守恒定律在电磁感应现象中的体现。参考答案：√3.磁场对通电导线的作用力方向可以用左手定则判断，该力的大小与导线长度、电流大小和磁感应强度有关。参考答案：√4.安培环路定理表明，在磁场中沿任意闭合路径的磁感应强度矢量的线积分等于穿过该路径所围面积的电流的代数和。参考答案：√5.自感现象是由于线圈自身电流变化引起自身产生感应电动势的现象，自感系数越大的线圈，自感电动势越大。参考答案：√6.互感现象是指一个线圈的电流变化引起另一个线圈产生感应电动势的现象，互感系数取决于两个线圈的相对位置和磁耦合程度。参考答案：√7.电容器的电容大小与其所带电荷量成正比，与两极板间的电压成反比。参考答案：×8.磁场中某点的磁感应强度方向就是该点小磁针N极受力的方向。参考答案：√9.电磁波是横波，其传播速度在真空中为3×10^8m/s，与频率无关。参考答案：√10.洛伦兹力是磁场对运动电荷的作用力，其方向始终与电荷的运动方向垂直。参考答案：√四、简答题（共8小题，每题2分）1.简述法拉第电磁感应定律的内容。参考答案：感应电动势的大小与穿过电路的磁通量的变化率成正比。2.说明磁通量定义的物理意义。参考答案：磁通量是描述磁场在给定面积上分布情况的物理量，定义为穿过该面积的磁感线条数。3.列举影响平行板电容器电容大小的因素。参考答案：平行板电容器的电容大小与极板间的距离、极板的面积以及极板间的介质有关。4.分析安培力的方向判定方法。参考答案：安培力的方向可以通过左手定则判定，即伸开左手，使磁感线从手心进入，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。5.判断“闭合电路中电流的方向总是从电势高处流向电势低处”的说法是否正确。参考答案：该说法不正确。6.简述交流电有效值的定义及其物理意义。参考答案：交流电的有效值是指产生相同热效应的直流电的数值，定义为交流电在一个周期内平方的平均值的平方根。7.列举影响电阻大小的因素。参考答案：电阻大小与导体的材料、长度、横截面积以及温度有关。8.说明自感现象产生的条件。参考答案：自感现象是指当通过线圈的电流发生变化时，线圈自身会产生感应电动势，阻碍电流的变化。自感现象产生的条件是线圈中存在变化的电流，以及线圈自身具有电感。五、应用题（共8小题，每题3分）1.一平行板电容器，板间距为d，两板间电压为U。现保持电压U不变，将板间距d减为d/2，求此时电容器储存的电能与原来相比如何变化？参考答案：减为原来的一半2.一长直导线通有电流I，在其附近放置一个矩形线圈abcd，线圈边长ab=L1，ad=L2，线圈与导线共面，且ad边与导线平行。当线圈以速度v匀速远离导线时，求线圈中产生的感应电动势大小？参考答案：ε=BL1v3.一电子以速度v0垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，求电子做圆周运动的半径和周期分别是多少？参考答案：半径r=v0/B，周期T=2πm/Bq4.一质点做简谐运动，周期为T，振幅为A。当质点从平衡位置向最大位移处运动时，其速度和加速度如何变化？参考答案：速度先减小后增大，加速度先增大后减小5.一束单色光从空气射入水中，入射角为θ1，折射角为θ2。求水的折射率n是多少？参考答案：n=sinθ1/sinθ26.一物体放在粗糙的水平面上，物体与水平面间的动摩擦因数为μ。现用水平力F拉物体，使物体做匀速直线运动。求物体受到的摩擦力大小？参考答案：f=μmg7.一电路由一个电阻R和一个电容器C串联接在电压为U的交流电源上。求电路中的电流有效值是多少？参考答案：I=U/(R^2+(ωC)^2)8.一质点做自由落体运动，初始速度为v0，求质点落地时的速度大小和落地所需时间分别是多少？参考答案：v=v0+gt，t=2v0/g标准答案与解析一、单项选择题1.参考答案：C解析：根据左手定则，安培力的方向一定与磁场方向和电流方向都垂直。A选项错误，因为安培力的方向与磁场方向垂直；B选项错误，因为安培力的方向与电流方向垂直；D选项错误，因为安培力的方向与磁场方向和电流方向都垂直。2.参考答案：D解析：根据左手定则，伸开左手，使磁感线从手心进入，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。由于粒子带正电，速度方向与磁场方向垂直，所以洛伦兹力的方向与磁场方向相反。A选项错误，因为洛伦兹力的方向与速度方向垂直；B选项错误，因为洛伦兹力的方向与速度方向垂直；C选项错误，因为洛伦兹力的方向与磁场方向相反；D选项正确。3.参考答案：A解析：根据电容的定义式Q=CU，当电容器两极板间的电压增加ΔU时，电容器所带的电荷量变化量ΔQ为ΔQ=CΔU。B选项错误，因为Q=CU，所以U=Q/C，而不是ΔQ=U/C；C选项错误，因为Q=CU，所以C=Q/U，而不是ΔQ=C/U；D选项错误，因为Q=CU，所以U=Q/C，而不是ΔQ=UΔC。4.参考答案：B解析：当线圈平面与磁场方向夹角为30°时，感应电动势的瞬时值为e=Emsinωt=Emcos30°=Em√3/2。A选项错误，因为Em/2是当线圈平面与磁场方向夹角为60°时的感应电动势瞬时值；C选项错误，因为Em/√3是当线圈平面与磁场方向夹角为60°时的感应电动势瞬时值；D选项错误，因为Em是当线圈平面与磁场方向垂直时的感应电动势最大值。5.参考答案：A解析：在LC振荡电路中，电容器极板上的电荷量从最大值变为零的过程中，电容器正在放电，电场能正在减少，转化为电感线圈中的磁场能，所以电感线圈中的电流逐渐增大。B选项错误，因为电感线圈中的电流逐渐增大；C选项错误，因为电容器两极板间的电压逐渐减小；D选项错误，因为电容器两极板间的电压逐渐减小。6.参考答案：A解析：根据理想变压器的电压与匝数成正比的关系，原线圈输入电压为U1，副线圈输出电压为U2，则U1/U2=n1/n2。B选项错误，因为U1/U2=n1/n2，而不是n2/n1；C选项错误，因为U1/U2=n1/n2，而不是√(n1/n2)；D选项错误，因为U1/U2=n1/n2，而不是√(n2/n1)。7.参考答案：B解析：根据电热器产生的热量公式Q=UIt，当电压提高到2U，通电时间缩短为t/2，则产生的热量为Q'=(2U)(t/2)i=UIt=Q。A选项错误，因为Q/2是当电压提高到2U，通电时间缩短为t/2时产生的热量的一半；C选项错误，因为2Q是当电压提高到2U，通电时间缩短为t/2时产生的热量的两倍；D选项错误，因为4Q是当电压提高到2U，通电时间缩短为t/2时产生的热量的四倍。8.参考答案：C解析：根据电容的定义式C=εS/4πkd，当电容器两极板间的电介质介电常数为ε时，其电容为C，若将其电介质换成介电常数为2ε的电介质，则其电容变为2C。A选项错误，因为C/2是当电容器两极板间的电介质介电常数为ε/2时，其电容变为C/2；B选项错误，因为C是当电容器两极板间的电介质介电常数为ε时，其电容为C；D选项错误，因为4C是当电容器两极板间的电介质介电常数为4ε时，其电容变为4C。9.参考答案：A解析：根据自感电动势的定义式ε=-LΔI/Δt，一个线圈的自感系数为L，当通过线圈的电流变化率为ΔI/Δt时，线圈产生的自感电动势为LΔI/Δt。B选项错误，因为L/ΔIΔt是ΔI/Δt的倒数，而不是自感电动势；C选项错误，因为ΔI/LΔt是ΔI/Δt除以L，而不是自感电动势；D选项错误，因为ΔIΔt/L是ΔIΔt除以L，而不是自感电动势。10.参考答案：A解析：根据电容器储存的电场能公式E=1/2CU^2，一个电容器C，当其两极板间的电压为U时，其储存的电场能为1/2CU^2。B选项错误，因为2CU^2是1/2CU^2的两倍；C选项错误，因为CU^2是1/2CU^2的两倍；D选项错误，因为2CU是1/2CU^2的两倍，而不是电场能。二、填空题1.参考答案：正比，反比解析：根据安培定则和毕奥-萨伐尔定律，无限长直导线周围的磁感应强度大小B=μ0I/(2πr)，其中μ0为真空磁导率，I为电流，r为距离导线的距离。由此可见，磁感应强度大小B与电流I成正比，与距离r成反比。2.参考答案：BL^2sin60°，BL^2ωsin60°解析：当线圈平面与磁场方向夹角为60°时，穿过线圈的磁通量大小Φ=BSinθ=BL^2sin60°，其中B为磁感应强度，L为正方形边长，θ为磁场方向与线圈平面的夹角。此时线圈产生的感应电动势大小为E=nBL^2ωsinθ=nBL^2ωsin60°，其中n为线圈匝数，ω为角速度。3.参考答案：εS/(4πkd)解析：平行板电容器的电容C定义为Q/U，其中Q为电容器所带的电荷量，U为电容器两极板间的电压。根据电容器的基本公式，C=εS/(4πkd)，其中ε为介电常数，S为极板面积，k为电磁学常数，d为极板间距。4.参考答案：T/4解析：在LC振荡电路中，电容器极板上的电荷量从最大值变化到零所需的最短时间为振荡周期T的四分之一，即T/4。5.参考答案：qvB，拇指指向电荷运动方向，四指指向磁场方向解析：根据洛伦兹力公式F=qvB，其中q为电荷量，v为电荷速度，B为磁感应强度。洛伦兹力的方向由右手螺旋定则判定，即用右手拇指指向电荷运动方向，四指指向磁场方向，则拇指所指的方向为洛伦兹力的方向。6.参考答案：0解析：在匀强电场中，电场力做功W=qU，其中q为电荷量，U为电势差。由于电荷量从A点运动到B点，速度大小不变，但方向改变，说明电荷量在电场力的作用下发生了偏转，但电势能没有变化，因此电场力对粒子做的功为0。7.参考答案：LΔI/Δt解析：根据法拉第电磁感应定律，线圈产生的自感电动势大小为E=LΔI/Δt，其中L为自感系数，ΔI为电流变化量，Δt为时间变化量。8.参考答案：E1+E2解析：根据电场叠加原理，两个点电荷在空间某处产生的电场强度叠加后的合场强大小等于两个点电荷单独产生的电场强度大小的矢量和。因此，Q1和Q2在r1和r2处产生的电场强度叠加后的合场强大小为E1+E2。9.参考答案：U/e解析：在RC电路中，电容器两极板间的电压随时间变化的规律为U=U0e^(-t/RC)，其中U0为初始电压，U为t时刻的电压，R为电阻，C为电容，t为时间。经过时间t=RC后，电容器两极板间的电压降为U=U0e^(-1)=U0/e。10.参考答案：正比解析：在交流电路中，电感线圈对交流电的阻碍作用称为感抗，其大小为X_L=2πfL，其中f为交流电的频率，L为自感系数。由此可见，感抗大小与交流电的频率f成正比。三、判断题1.参考答案：√解析：法拉第电磁感应定律的数学表达式为ε=-dΦ/dt，其中ε表示感应电动势，Φ表示磁通量。该定律表明感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比，这是电磁感应现象的基本规律。2.参考答案：√解析：楞次定律的内容是：感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。这一定律揭示了感应电流的方向规律，其实质是能量守恒定律在电磁感应现象中的具体体现，因为感应电流的磁场总要阻碍原磁场的磁通量变化，从而消耗了其他形式的能量。3.参考答案：√解析：左手定则用于判断磁场对通电导线的作用力方向。具体操作是伸开左手，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通电导线所受安培力的方向。安培力的大小F=BILsinθ，其中B为磁感应强度，I为电流大小，L为导线长度，θ为电流方向与磁场方向的夹角。4.参考答案：√解析：安培环路定理的数学表达式为∮B•dl=μ₀ΣI，其中∮B•dl表示磁感应强度矢量B沿任意闭合路径l的线积分，ΣI表示穿过该路径所围面积的电流的代数和，μ₀为真空磁导率。该定理揭示了磁场的一种基本性质，即磁场线是闭合的，磁场强度沿任意闭合路径的线积分只与穿过该路径所围面积的净电流有关。5.参考答案：√解析：自感现象是由于线圈自身电流变化引起自身产生感应电动势的现象。自感电动势ε_L=-L(dI/dt)，其中L为自感系数，dI/dt为电流变化率。自感系数L取决于线圈的几何形状、匝数和磁芯材料的磁导率。自感系数越大的线圈，电流变化时产生的自感电动势越大，对电流的变化起阻碍作用。6.参考答案：√解析：互感现象是指一个线圈的电流变化引起另一个线圈产生感应电动势的现象。互感电动势ε_2=-M(dI_1/dt)，其中M为互感系数，dI_1/dt为第一个线圈电流变化率。互感系数M取决于两个线圈的相对位置和磁耦合程度。互感系数越大的线圈，一个线圈电流变化时在另一个线圈产生的感应电动势越大。7.参考答案：×解析：电容器的电容大小C=Q/U，其中Q表示电容器所带电荷量，U表示两极板间的电压。该公式表明电容大小与所带电荷量成正比，与两极板间的电压成反比。实际上，电容是电容器本身的属性，只取决于其几何形状和介电常数，与所带电荷量和电压无关。8.参考答案：√解析：磁感应强度B是描述磁场强弱和方向的物理量，其方向就是该点小磁针N极受力的方向。这是磁场的基本性质之一，可以用小磁针来检验磁场的方向。9.参考答案：√解析：电磁波是横波，其电场强度和磁感应强度都与波的传播方向垂直。电磁波在真空中的传播速度为c=3×10^8m/s，这是一个基本常数。电磁波的传播速度与频率无关，但与波长有关，即c=λf，其中λ为波长，f为频率。10.参考答案：√解析：洛伦兹力是磁场对运动电荷的作用力，其大小F=qvBsinθ，其中q为电荷量，v为电荷速度，B为磁感应强度，θ为速度方向与磁场方向的夹角。洛伦兹力的方向可以用左手定则（对于负电荷用右手定则）判断，始终与电荷的运动方向垂直，因此洛伦兹力不做功，只改变电荷的运动方向，不改变其速度大小。四、简答题1.参考答案：感应电动势的大小与穿过电路的磁通量的变化率成正比。解析：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，等于穿过这一电路的磁通量变化率的绝对值。这是电磁学中的基本定律之一，揭示了变化的磁场可以产生电场的现象。定律的数学表达式为E=nΔΦ/Δt，其中E为感应电动势，n为线圈的匝数，ΔΦ为磁通量的变化量，Δt为变化的时间。2.参考答案：磁通量是描述磁场在给定面积上分布情况的物理量，定义为穿过该面积的磁感线条数。解析：磁通量Φ=BSsinθ，其中B为磁感应强度，S为面积，θ为磁场方向与面积法线方向的夹角。磁通量是标量，其正负取决于磁场方向与面积法线方向的相对关系。磁通量的单位是韦伯（Wb）。3.参考答案：平行板电容器的电容大小与极板间的距离、极板的面积以及极板间的介质有关。解析：平行板电容器的电容C=εS/4πkd，其中ε为极板间介质的介电常数，S为极板面积，k为电磁学常数，d为极板间距离。电容表示电容器储存电荷的能力，单位是法拉（F）。4.参考答案：安培力的方向可以通过左手定则判定，即伸开左手，使磁感线从手心进入，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。解析：安培力是磁场对载流导线的作用力，其大小F=BILsinθ，其中B为磁感应强度，I为电流强度，L为导线长度，θ为电流方向与磁场方向的夹角。安培力的方向垂直于电流方向和磁场方向所构成的平面。5.参考答案：该说法不正确。解析：在闭合电路中，电流的方向是由电势差驱动的，电势高的地方电荷倾向于流出，电势低的地方电荷倾向于流入。但在交流电路中，电流方向是周期性变化的，因此不能简单地说电流总是从电势高处流向电势低处。在直流电路中，电流方向是从正极流向负极，即从电势高处流向电势低处。6.参考答案：交流电的有效值是指产生相同热效应的直流电的数值，定义为交流电在一个周期内平方的平均值的平方根。解析：交流电的有效值I=Imsinωt的有效值为Im/√2，其中Im为交流电的最大值。有效值反映了交流电的实际功率和热效应，是交流电常用的参数之一。7.参考答案：电阻大小与导体的材料、长度、横截面积以及温度有关。解析：电阻R=ρL/S，其中ρ为材料的电阻率，L为导线长度，S为导线横截面积。电阻是导体对电流的阻碍作用，单位是欧姆（Ω）。不同材料的电阻率不同，温度也会影响电阻率。8.参考答案：自感现象是指当通过线圈的电流发生变化时，线圈自身会产生感应电动势，阻碍电流的变