北师大版高二物理电磁学习题集及答案

北师大版高二物理电磁学习题集及答案第1页共1页北师大版高二物理电磁学习题集及答案一、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：C2.一个电子以速度v垂直于磁感线方向进入一匀强磁场，它受到的洛伦兹力大小为F。若将速度大小变为2v，则它受到的洛伦兹力大小变为A.FB.2FC.F/2D.4F参考答案：B3.一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表达式为e=10sin100πt（V）。则该线圈产生的感应电动势的有效值是A.10VB.7.07VC.5VD.3.54V参考答案：B4.一个电容器C与一个电阻R串联接在交流电源上，关于电路中的电流，下列说法正确的是A.电流的频率与电源的频率相同B.电流的频率是电源频率的2倍C.电流的相位超前电压的相位D.电流的相位滞后电压的相位参考答案：A5.一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，副线圈输出电压为U2。若保持U1不变，将副线圈匝数n2减半，则副线圈输出电压U2将变为A.U2/2B.U2C.2U2D.U2/4参考答案：A6.关于电磁感应现象，下列说法正确的是A.导体在磁场中运动一定会产生感应电动势B.感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比C.感应电流的方向由楞次定律决定，与法拉第电磁感应定律无关D.感应电动势的大小与导体切割磁感线的速度成正比参考答案：B7.一个电感L与一个电容C串联接在直流电源上，当电路稳定后，电感线圈相当于A.开路B.短路C.断路D.上述都不对参考答案：B8.一个电感L与一个电容C串联接在交流电源上，当电源频率等于电路的谐振频率时，电路呈现A.阻抗最小B.阻抗最大C.阻抗为零D.阻抗无穷大参考答案：A9.一个长直螺线管中通有变化的电流，在其附近放置一个小磁针，关于小磁针的偏转，下列说法正确的是A.小磁针会一直偏转，直到电流停止变化B.小磁针不会偏转，因为变化的电流产生的磁场是涡旋场C.小磁针会偏转，但偏转角度很小D.小磁针会偏转，但偏转角度很大参考答案：C10.关于电磁波，下列说法正确的是A.电磁波是横波B.电磁波的传播速度与频率成正比C.电磁波的传播速度与波长成正比D.电磁波不能在真空中传播参考答案：A二、填空题（共10小题，每题2分）1.一条边长为0.1m的正方形导线框，总电阻为5Ω，以1m/s的速度匀速进入一个宽度为0.2m、磁感应强度为0.5T的匀强磁场区域，进入过程中产生的感应电动势为______V。参考答案：0.052.一个电容器C=200μF，两端电压为10V，该电容器所带的电荷量为______C。参考答案：2×10^-43.在LC振荡电路中，电容器极板上的电荷量从最大值变为零所需的最短时间为______s（已知周期T=0.02πs）。参考答案：0.014.一个质量为m、带电荷量为+q的小球，以速度v进入一个方向竖直向上的匀强电场中，不计重力，小球做______运动。参考答案：类平抛5.一个电感线圈L=10mH，电阻不计，与一个阻值为100Ω的电阻串联接在电压为U=220√2sin100πt(V)的交流电源上，电路中的电流有效值为______A。参考答案：2.26.在真空中，两个点电荷分别带电荷量Q1=+4×10^-6C和Q2=-2×10^-6C，它们相距0.1m，在它们连线中点处产生的电场强度大小为______N/C。参考答案：4×10^47.一个理想变压器，原线圈匝数为1000匝，副线圈匝数为200匝，原线圈接在电压为220V的交流电源上，副线圈两端的电压为______V。参考答案：448.一个电容器C=50μF，与一个阻值为100Ω的电阻串联接在频率为50Hz的交流电源上，该电容器的容抗为______Ω。参考答案：3189.一个带电粒子以速度v进入一个方向垂直纸面向外的匀强磁场中，粒子将做______运动。参考答案：匀速圆周10.一个电感线圈L=5mH，电阻为10Ω，与一个阻值为40Ω的电阻串联接在电压为U=220√2sin50πt(V)的交流电源上，电路中的总阻抗为______Ω。参考答案：50三、判断题（共10小题，每题2分）1.磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量，其方向规定为放入该点的北指南针静止时N极所指的方向。参考答案：√2.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。参考答案：√3.在匀强磁场中，一个闭合线圈绕垂直于磁感线的轴匀速转动时，产生的感应电动势是恒定不变的。参考答案：×4.自感现象是由于导体自身电流发生变化而引起的电磁感应现象，自感系数越大的线圈，自感作用越强。参考答案：√5.电容器的电容大小与其所带的电荷量成正比，与两极板间的电压成反比。参考答案：×6.在交流电路中，电感线圈对交流电的阻碍作用称为感抗，感抗的大小与交流电的频率成正比。参考答案：√7.电容器在直流电路中相当于断路，在交流电路中相当于通路。参考答案：×8.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成正比。参考答案：√9.电磁波在真空中的传播速度等于光速，且不同频率的电磁波在真空中的传播速度不同。参考答案：×10.奥斯特实验首次证明了电与磁之间存在联系，揭示了电现象和磁现象之间的统一性。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：法拉第电磁感应定律的内容是：闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。（电磁感应现象中产生的感应电动势的大小，跟穿过电路的磁通量的变化率成正比）2.说明磁通量变化率与感应电动势之间的关系。参考答案：磁通量变化率与感应电动势之间的关系是：感应电动势的大小等于磁通量变化率的绝对值。3.列举产生感应电流的三个条件。参考答案：产生感应电流的三个条件是：①闭合回路；②穿过回路的磁通量发生变化；③回路中必须有导体。4.分析影响感应电动势大小的因素。参考答案：影响感应电动势大小的因素主要有：①磁通量变化率；②回路的面积；③磁场的强度；④线圈匝数。5.简述自感现象的特点。参考答案：自感现象的特点是：①自感电动势的方向总是阻碍原电流的变化；②自感电动势的大小与电流变化率成正比；③自感现象在电路中表现为对电流变化的阻碍作用。6.解释互感现象的基本原理。参考答案：互感现象的基本原理是：当一个线圈中的电流发生变化时，会在邻近的另一个线圈中产生感应电动势。7.列举两个利用电磁感应现象的实例。参考答案：利用电磁感应现象的实例有：①发电机；②变压器；③感应炉。8.说明交流电与直流电的主要区别。参考答案：交流电与直流电的主要区别是：①方向随时间变化（交流电）或恒定（直流电）；②波形（交流电有正弦波、方波等，直流电为恒定直流）；③产生方式（交流电由交流发电机产生，直流电由直流电源产生）。五、应用题（共8小题，每题3分）1.一平行板电容器，两极板间距为d，极板间电压为U。现使两极板间距变为2d，同时保持极板所带电荷量Q不变。求：（1）电容器的电容变为原来的多少？（2）电容器两极板间的电场强度变为原来的多少？（3）电容器两极板间的电压变为原来的多少？参考答案：（1）1/2（2）1/2（3）12.一长直导线通有电流I，在其附近放置一个矩形导线框abcd，其中ab边与长直导线平行。已知长直导线与导线框的距离为r，ab边长为L1，bc边长为L2。当导线框以速度v垂直于长直导线向远离长直导线的方向平移时，求：（1）导线框中产生的感应电动势大小；（2）感应电动势的方向。参考答案：（1）BL1v（2）逆时针方向3.一电子以速度v0垂直于磁感线方向进入一匀强磁场B中，电子的质量为m，电荷量为e。求：（1）电子在磁场中做匀速圆周运动的半径；（2）电子在磁场中做匀速圆周运动的周期。参考答案：（1）mv0/eB（2）2πm/eB4.一理想变压器，原线圈匝数为n1，副线圈匝数为n2。原线圈接在一电压为U1的交流电源上，副线圈接一电阻R。求：（1）副线圈两端的电压U2；（2）原线圈中的电流I1；（3）副线圈中的电流I2。参考答案：（1）n2U1/n1（2）n1U2/(n2R)（3）n1U1/(n2R)5.一长为L的导体棒，电阻为R，以速度v垂直于磁感线方向进入一匀强磁场B中。求：（1）导体棒中产生的感应电动势大小；（2）导体棒中产生的感应电流大小；（3）磁场对导体棒的作用力大小。参考答案：（1）BLv（2）BLv/R（3）B^2L^2v/R6.一电容器由两个平行金属板组成，板间距离为d，板面积为S。现使两板间充满介电常数为ε的介质。求：（1）电容器的电容；（2）电容器储存的电荷量Q。参考答案：（1）εS/(4πkd)（2）εQU/(4πkdS)7.一线圈匝数为N，自感系数为L，电阻为R。当线圈中通过的电流从I0均匀减小到0时，求：（1）线圈中产生的感应电动势大小；（2）线圈中产生的感应电流大小。参考答案：（1）L(dI/dt)（2）L(dI/dt)/R8.一电感线圈，自感系数为L，电阻为R。当线圈接在一电压为U的直流电源上时，求：（1）电路中的电流达到稳定值时，电流的大小；（2）电路中的电流从0增长到稳定值的过程中，电感线圈两端的电压变化情况。参考答案：（1）U/R（2）电压从U逐渐减小到0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。选项A错误，因为安培力的方向与磁场方向垂直；选项B错误，因为安培力的方向与电流方向垂直；选项C正确；选项D错误，因为安培力的方向与磁场方向和电流方向都垂直，不可能都平行。2.参考答案：B解析：根据洛伦兹力公式F=qvB，洛伦兹力的大小与速度v成正比。当速度大小变为2v时，洛伦兹力大小变为2F。选项A错误，因为洛伦兹力大小变为2F；选项B正确；选项C错误，因为洛伦兹力大小变为2F；选项D错误，因为洛伦兹力大小变为2F。3.参考答案：B解析：感应电动势的有效值E=Em/√2=10/√2=7.07V。选项A错误，因为有效值是7.07V；选项B正确；选项C错误，因为有效值是7.07V；选项D错误，因为有效值是7.07V。4.参考答案：A解析：电容器C与电阻R串联接在交流电源上，电流的频率与电源的频率相同。选项A正确；选项B错误，因为电流的频率与电源的频率相同；选项C错误，因为电流的相位滞后电压的相位；选项D错误，因为电流的相位滞后电压的相位。5.参考答案：A解析：根据理想变压器电压比公式U1/U2=n1/n2，当副线圈匝数n2减半时，副线圈输出电压U2变为U2/2。选项A正确；选项B错误，因为副线圈输出电压变为U2/2；选项C错误，因为副线圈输出电压变为U2/2；选项D错误，因为副线圈输出电压变为U2/2。6.参考答案：B解析：根据法拉第电磁感应定律，感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比。选项A错误，因为导体在磁场中运动不一定会产生感应电动势，只有当导体切割磁感线时才会产生感应电动势；选项B正确；选项C错误，因为感应电流的方向由楞次定律决定，与法拉第电磁感应定律都有关；选项D错误，因为感应电动势的大小与导体切割磁感线的速度有关，但不是成正比关系。7.参考答案：B解析：当电路稳定后，直流电的频率为零，电感线圈相当于短路。选项A错误，因为电感线圈相当于短路；选项B正确；选项C错误，因为电感线圈相当于短路；选项D错误，因为电感线圈相当于短路。8.参考答案：A解析：当电源频率等于电路的谐振频率时，电路呈现阻抗最小。选项A正确；选项B错误，因为电路呈现阻抗最小；选项C错误，因为电路呈现阻抗最小；选项D错误，因为电路呈现阻抗最小。9.参考答案：C解析：变化的电流产生的磁场是涡旋场，小磁针会受到磁场的作用而偏转，但偏转角度很小。选项A错误，因为小磁针不会一直偏转，直到电流停止变化；选项B错误，因为变化的电流产生的磁场是涡旋场，小磁针会偏转；选项C正确；选项D错误，因为小磁针的偏转角度很小。10.参考答案：A解析：电磁波是横波。选项A正确；选项B错误，因为电磁波的传播速度与频率无关；选项C错误，因为电磁波的传播速度与波长无关；选项D错误，因为电磁波可以在真空中传播。二、填空题1.参考答案：0.05解析：根据法拉第电磁感应定律，感应电动势E=BLv，其中B为磁感应强度，L为导线边长，v为速度。代入数据得E=0.5T×0.1m×1m/s=0.05V。2.参考答案：2×10^-4解析：根据电容器的公式Q=CV，其中C为电容，V为电压。代入数据得Q=200×10^-6F×10V=2×10^-4C。3.参考答案：0.01解析：LC振荡电路的周期T=2π√(LC)，其中L为电感，C为电容。代入数据得T=2π√(L/C)=2π√(10mH/200μF)=0.02πs。电容器极板上的电荷量从最大值变为零所需的最短时间为周期的一半，即0.02πs/2=0.01s。4.参考答案：类平抛解析：在匀强电场中，带电小球受到的电场力F=qE，方向与电场方向相同。由于不计重力，小球只受到电场力的作用，做类平抛运动。5.参考答案：2.2解析：交流电的有效值与最大值的关系为U_eff=U_max/√2，其中U_max为最大值。代入数据得U_eff=220√2/√2=220V。电路中的总阻抗Z=√(R^2+(ωL)^2)，其中R为电阻，ω为角频率，L为电感。代入数据得Z=√(100^2+(100π×10)^2)=√(10000+1000000π^2)≈1000Ω。电路中的电流有效值I_eff=U_eff/Z=220V/1000Ω=0.22A。6.参考答案：4×10^4解析：根据点电荷的电场强度公式E=kQ/r^2，其中k为静电力常数，Q为电荷量，r为距离。在连线中点处，两个点电荷产生的电场强度大小相等，方向相反，所以合电场强度大小为E=2kQ/(2r)^2=2kQ/4r^2=0.5kQ/r^2。代入数据得E=0.5×9×10^9N•m^2/C^2×4×10^-6C/(0.1m)^2=4×10^4N/C。7.参考答案：44解析：根据变压器的电压比公式U1/U2=n1/n2，其中U1为原线圈电压，U2为副线圈电压，n1为原线圈匝数，n2为副线圈匝数。代入数据得U2=U1×n2/n1=220V×200/1000=44V。8.参考答案：318解析：电容器的容抗Xc=1/(ωC)，其中ω为角频率，C为电容。代入数据得Xc=1/(2πfC)=1/(2π×50Hz×50×10^-6F)≈318Ω。9.参考答案：匀速圆周解析：带电粒子以速度v进入一个方向垂直纸面向外的匀强磁场中，受到的洛伦兹力F=qvB，方向垂直于速度方向和磁场方向。由于洛伦兹力提供向心力，粒子将做匀速圆周运动。10.参考答案：50解析：电路中的总阻抗Z=√(R1^2+(Xl+R2)^2)，其中R1为电感线圈电阻，Xl为电感线圈感抗，R2为电阻。感抗Xl=ωL，其中ω为角频率，L为电感。代入数据得Xl=2πfL=2π×50Hz×5mH=πΩ。电路中的总阻抗Z=√(10^2+(π+40)^2)≈50Ω。三、判断题1.参考答案：√解析：磁感应强度是描述磁场性质的基本物理量，其大小表示磁场的强弱，方向规定为放入该点的北指南针静止时N极所指的方向，这是磁场方向的标准定义，符合物理学基本原理。2.参考答案：√解析：楞次定律是电磁感应的基本定律之一，其内容为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，这是对感应电流方向判断的普遍规律，表述准确。3.参考答案：×解析：在匀强磁场中，一个闭合线圈绕垂直于磁感线的轴匀速转动时，产生的感应电动势是随时间变化的，其表达式为e=BSωsinωt，是周期性变化的，不是恒定不变的。4.参考答案：√解析：自感现象是由于导体自身电流发生变化而引起的电磁感应现象，自感系数是描述线圈自感特性的物理量，自感系数越大的线圈，自感作用越强，这是自感现象的基本原理。5.参考答案：×解析：电容器的电容大小是由其本身的物理属性决定的，与其所带的电荷量和两极板间的电压无关，电容的定义式为C=Q/U，电容大小仅与电容器本身的构造有关。6.参考答案：√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，感抗的大小与交流电的频率成正比，感抗的表达式为X_L=2πfL，频率越高，感抗越大，这是电感线圈的基本特性。7.参考答案：×解析：电容器在直流电路中相当于断路，但在直流电路的暂态过程中，电容器会充电，在交流电路中相当于通路，但实际电路中电容器对交流电也有一定的阻碍作用。8.参考答案：√解析：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成正比，这是安培力的基本公式F=BILsinθ，其中θ为电流方向与磁场方向的夹角。9.参考答案：×解析：电磁波在真空中的传播速度等于光速，且不同频率的电磁波在真空中的传播速度相同，都是3×10^8m/s，这是电磁波的基本性质，与频率无关。10.参考答案：√解析：奥斯特实验首次证明了电与磁之间存在联系，揭示了电现象和磁现象之间的统一性，这是电磁学发展史上的重要实验，具有里程碑意义。四、简答题1.参考答案：法拉第电磁感应定律的内容是：闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。（电磁感应现象中产生的感应电动势的大小，跟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是电磁学中的基本定律之一，它揭示了磁能转化为电能的规律。定律指出，当穿过闭合回路的磁通量发生变化时，回路中就会产生感应电动势。感应电动势的大小由磁通量变化率决定，即磁通量变化得越快，感应电动势越大。这个定律不仅解释了各种电磁感应现象，也是发电机、变压器等设备工作的基础。在应用该定律时，需要注意磁通量变化率的计算，它是一个矢量量，既有大小也有方向。2.参考答案：磁通量变化率与感应电动势之间的关系是：感应电动势的大小等于磁通量变化率的绝对值。解析：磁通量变化率是描述磁通量随时间变化快慢的物理量，通常用ΔΦ/Δt表示。根据法拉第电磁感应定律，感应电动势的大小与磁通量变化率成正比，即E=|ΔΦ/Δt|。这个关系表明，磁通量变化得越快，感应电动势越大。需要注意的是，感应电动势的方向由楞次定律确定，与磁通量变化的方向相反。在实际应用中，可以通过改变磁通量的大小或变化率来调节感应电动势的大小。3.参考答案：产生感应电流的三个条件是：①闭合回路；②穿过回路的磁通量发生变化；③回路中必须有导体。解析：感应电流的产生需要满足三个基本条件。首先，必须有一个闭合的回路，这样感应电动势才能驱动电荷流动形成电流。其次，穿过回路的磁通量必须发生变化，这是产生感应电动势的前提。最后，回路中必须有导体，导体是电荷流动的载体，没有导体，即使有感应电动势也不会形成感应电流。这三个条件缺一不可，只有同时满足，才能产生感应电流。4.参考答案：影响感应电动势大小的因素主要有：①磁通量变化率；②回路的面积；③磁场的强度；④线圈匝数。解析：感应电动势的大小受多种因素影响。首先，磁通量变化率是决定感应电动势大小的主要因素，变化率越大，感应电动势越大。其次，回路的面积也会影响感应电动势，面积越大，磁通量变化时产生的感应电动势越大。此外，磁场的强度也是重要因素，磁场越强，磁通量变化时产生的感应电动势越大。最后，线圈的匝数也会影响感应电动势，匝数越多，感应电动势越大。这些因素共同决定了感应电动势的大小。5.参考答案：自感现象的特点是：①自感电动势的方向总是阻碍原电流的变化；②自感电动势的大小与电流变化率成正比；③自感现象在电路中表现为对电流变化的阻碍作用。解析：自感现象是电磁感应的一种特殊形式，当电路中的电流发生变化时，会在电路自身中产生感应电动势，这个感应电动势称为自感电动势。自感现象的特点是自感电动势的方向总是阻碍原电流的变化，这就是楞次定律在自感现象中的体现。自感电动势的大小与电流变化率成正比，即电流变化越快，自感电动势越大。自感现象在电路中表现为对电流变化的阻碍作用，这在电路的开关操作中尤为重要，可以防止电流的突变。6.参考答案：互感现象的基本原理是：当一个线圈中的电流发生变化时，会在邻近的另一个线圈中产生感应电动势。解析：互感现象是电磁感应的另一种形式，当一个线圈中的电流发生变化时，会在邻近的另一个线圈中产生感应电动势，这种现象称为互感。互感现象的基本原理是变化的磁场会在邻近的线圈中产生感应电动势。互感现象在变压器、感应线圈等设备中得到了广泛应用。互感系数是描述两个线圈互感程度的物理量，互感系数越大，互感现象越明显。7.参考答案：利用电磁感应现象的实例有：①发电机；②变压器；③感应炉。解析：电磁感应现象在日常生活和工业生产中有着广泛的应用。发电机是利用电磁感应现象将机械能转化为电能的设备，当线圈在磁场中旋转时，会切割磁感线产生感应电动势，从而产生电流。变压器是利用电磁感应现象改变交流电压的设备，通过原副线圈的互感作用，可以实现电压的升高或降低。感应炉是利用电磁感应现象产生高频交变磁场，通过感应电流在金属中产生热量，用于金属的熔炼。8.参考答案：交流电与直流电的主要区别是：①方向随时间变化（交流电）或恒定（直流电）；②波形（交流电有正弦波、方波等，直流电为恒定直流）；③产生方式（交流电由交流发电机产生，直流电由直流电源产生）。解析：交流电和直流电是两种不同类型的电流，它们的主要区别在于电流方向和波形。交流电的电流方向随时间周期性变化，常见的波形有正弦波、方波等，交流电由交流发电机产生。直流电的电流方向恒定不变，通常为单向电流，直流电由直流电源产生。交流电和直流电在应用上有不同的特点，交流电易于传输和变换电压，广泛应用于电力系统；直流电适用于需要稳定电流的场合，如电子设备、电解等。五、应用题1.参考答案：（1）1/2（2）1/2（3）1解析：（1）电容器的电容C=Q/U=εS/(4πkd)，当极板间距变为2d时，电容变为C'=(εS)/(8πk(2d))=C/2。（2）电容器两极板间的电场强度E=U/d