2025年大学大二（物理学）电磁学基础测试题及答案.doc

2025年大学大二（物理学）电磁学基础测试题及答案

（考试时间：90分钟 满分100分）
班级______ 姓名______

第I卷（选择题 共30分）
答题要求：本大题共10小题，每小题3分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1. 关于电场强度的定义式E = F/q，下列说法正确的是（ ）
A. E与F成正比，与q成反比
B. E的方向与F的方向相同
C. E的大小可由F/q确定，但E与F、q无关
D. 该公式只适用于点电荷产生的电场

2. 一个带正电的粒子，在电场中从A点运动到B点，电场力做正功，则（ ）
A. 粒子的动能增加，电势能增加
B. 粒子的动能增加，电势能减少
C. 粒子的动能减少，电势能增加
D. 粒子的动能减少，电势能减少

3. 真空中有两个点电荷，它们之间的静电力为F。如果保持它们之间的距离不变，将其中一个点电荷的电荷量增大为原来的2倍，则它们之间的静电力变为（ ）
A. F/2
B. F
C. 2F
D. 4F

4. 关于磁感线，下列说法正确的是（ ）
A. 磁感线是真实存在的曲线
B. 磁感线总是从N极出发，到S极终止
C. 磁感线上某点的切线方向表示该点的磁场方向
D. 磁感线越密的地方，磁场越弱

5. 一个闭合线圈放在变化的磁场中，线圈产生的感应电动势为E。若仅将线圈匝数增加为原来的2倍，则线圈产生的感应电动势变为（ ）
A. E/2
B. E
C. 2E
D. 4E

6. 如图所示，在匀强磁场中有一矩形线圈abcd，线圈平面与磁场方向垂直。当线圈绕ab边转动时，下列说法正确的是（ ）
A. 线圈中会产生感应电流
B. 线圈中不会产生感应电流
C. 线圈中会产生感应电动势，但不会产生感应电流
D. 以上说法都不对

7. 关于自感现象，下列说法正确的是（ ）
A. 自感现象是由导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象
B. 自感电动势的方向总是与原电流的方向相反
C. 自感电动势的大小与通过导体的电流变化率成正比
D. 自感系数L与线圈的匝数、横截面积、长度等因素有关

答案：1. C 2. B 3. C 4. C 5. C 6. A 7. ACD

第II卷（非选择题 共70分）

二、填空题（共16分）
答题要求：本大题共4小题，每空2分。把答案填在题中的横线上。

1. 电场强度的单位是______，电容的单位是______。

2. 一个电容器的电容是20μF，带电荷量是6×10⁻⁴C，则两极板间的电压是______V，如果使它的带电荷量增加1×10⁻⁴C，则两极板间的电压将增加______V。

3. 如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个边长为L的正方形线框abcd，线框平面与磁场方向垂直。当线框绕垂直于磁场方向的轴OO'匀速转动时，线框中产生的感应电动势的最大值为______。

4. 某交变电流的电压随时间变化的规律为u = 220√2sin100πt V，则该交变电流的有效值为______V，频率为______Hz。

三、简答题（共12分）
答题要求：简要回答下列问题。

1. 简述电场线的特点及作用。

2. 简述右手定则的内容及应用。

四、计算题（共24分）
答题要求：解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。

1. 如图所示，在真空中有两个点电荷Q₁ = +4×10⁻⁶C和Q₂ = -1×10⁻⁶C，它们相距r = 30cm。求：
（1）两电荷间的静电力大小；
（2）若在两电荷连线中点放一个电荷量为q = 2×10⁻⁶C的点电荷，该点电荷所受的静电力大小和方向。

2. 如图所示，一个匝数为n = 100的矩形线圈abcd，边长ab = 0.2m，bc = 0.1m，电阻r = 1Ω。线圈在磁感应强度为B = 0.5T的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴OO'匀速转动，角速度ω = 1 rad/s。求：
（1）线圈中产生的感应电动势的最大值；
（2）线圈中产生的感应电流的有效值。

五、材料分析题（共18分）
答题要求：阅读材料，回答问题。

材料：电磁学在现代科技中有着广泛的应用。例如，发电机是利用电磁感应原理制成的，它将机械能转化为电能；电动机则是利用通电导体在磁场中受力的原理工作的，它将电能转化为机械能。电磁感应现象还应用于变压器、电磁炉等设备中。

1. 请简述发电机的工作原理，并说明其能量转化过程。
2. 分析电动机工作时，其内部的电流方向与磁场方向的关系，以及这种关系如何导致电动机转动。

答案：
二、1. N/C；F 2. 30；5 3. 2BL²ω 4. 220；50
三、1. 电场线特点：电场线从正电荷或无穷远出发，终止于负电荷或无穷远；电场线不相交；电场线的疏密表示电场强度的大小。作用：形象直观地描述电场的分布。2. 右手定则：伸开右手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一平面内；让磁感线从掌心进入，并使拇指指向导线运动的方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向。应用：判断导体切割磁感线时感应电流的方向。
四、1. （1）根据库仑定律F = kQ₁Q₂/r²，k = 9×10⁹N·m²/C²，可得F = 9×10⁹×4×10⁻⁶×1×10⁻⁶/(0.3)² = 4N。（2）两电荷连线中点的场强E = kQ₁/(r/2)² - kQ₂/(r/2)² = 9×10⁹×4×10⁻⁶/(0.15)² - 9×10⁹×1×10⁻⁶/(0.15)² = 4×10⁵N/C，方向由Q₁指向Q₂。点电荷所受静电力F = qE = 2×10⁻⁶×4×10⁵ = 0.8N，方向与场强方向相同。2. （1）感应电动势最大值Em = nBSω = 100×0.5×0.2×0.1×1 = 1V。（2）感应电动势有效值E = Em/√2 = 1/√2 V，感应电流有效值I = E/(r + R)，这里假设R = 0（题目未提及负载电阻），则I = E/r = 1/√2/1 = √2/2 A。
五、1. 发电机工作原理是电磁感应。闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生感应电流。能量转化过程是机械能转化为电能。2. 电动机工作时，电流方向与磁场方向垂直。根据通电导体在磁场中受力的原理，磁场对通电导体产生力的作用，力的方向由左手定则判断。由于电流方向与磁场方向垂直，使得导体受到的力在空间上形成一个力矩，从而使电动机转动。