物理学电磁学知识点习题集汇编

物理学电磁学知识点习题集汇编姓名_________________________地址_______________________________学号______________________-------------------------------密-------------------------封----------------------------线--------------------------1.请首先在试卷的标封处填写您的姓名，身份证号和地址名称。2.请仔细阅读各种题目，在规定的位置填写您的答案。一、选择题1.电磁场的基本性质

（1）电磁场是由什么组成的？

A.电荷

B.磁荷

C.电荷和磁荷

D.电荷和电流

（2）电磁场的本质是什么？

A.一种连续介质

B.一种波动现象

C.一种物质

D.一种场

2.麦克斯韦方程组

（1）麦克斯韦方程组共有几个方程？

A.2个

B.3个

C.4个

D.5个

（2）麦克斯韦方程组中，描述电场和磁场相互作用的方程是？

A.高斯定律

B.法拉第电磁感应定律

C.安培环路定律

D.勒让德狄拉克方程

3.电磁波的产生与传播

（1）电磁波的产生是由什么引起的？

A.电流的变化

B.电荷的运动

C.磁场的运动

D.电磁场的相互作用

（2）电磁波在真空中的传播速度是多少？

A.3×10^8m/s

B.3×10^9m/s

C.3×10^10m/s

D.3×10^11m/s

4.磁场与电流的关系

（1）根据安培环路定律，磁场强度H与电流I的关系是什么？

A.H∝I

B.H∝I^2

C.H∝1/I

D.H∝1/I^2

（2）根据法拉第电磁感应定律，感应电动势E与磁通量Φ的变化率的关系是什么？

A.E∝Φ

B.E∝Φ'

C.E∝Φ^2

D.E∝Φ'^2

5.电荷守恒定律

（1）电荷守恒定律是什么？

A.电荷不能被创造或消灭

B.电荷可以相互转化

C.电荷可以自由移动

D.电荷可以相互吸引或排斥

（2）在闭合电路中，电荷守恒定律如何体现？

A.电流等于电荷的流动

B.电流等于电荷的积累

C.电流等于电荷的消耗

D.电流等于电荷的

6.电磁感应定律

（1）电磁感应定律是什么？

A.磁通量的变化会产生感应电动势

B.电场的变化会产生感应电流

C.电流的变化会产生磁场

D.磁场的变化会产生电流

（2）法拉第电磁感应定律中，感应电动势E与磁通量Φ的变化率的关系是什么？

A.E∝Φ

B.E∝Φ'

C.E∝Φ^2

D.E∝Φ'^2

7.法拉第电磁感应定律

（1）法拉第电磁感应定律是什么？

A.磁通量的变化会产生感应电动势

B.电场的变化会产生感应电流

C.电流的变化会产生磁场

D.磁场的变化会产生电流

（2）法拉第电磁感应定律中，感应电动势E与磁通量Φ的变化率的关系是什么？

A.E∝Φ

B.E∝Φ'

C.E∝Φ^2

D.E∝Φ'^2

8.电磁场能量与能量密度

（1）电磁场能量是什么？

A.电磁场中储存的能量

B.电磁场中传递的能量

C.电磁场中消耗的能量

D.电磁场中产生的能量

（2）电磁场能量密度是什么？

A.单位体积内电磁场能量的多少

B.单位时间内电磁场能量的多少

C.单位长度内电磁场能量的多少

D.单位面积内电磁场能量的多少

答案及解题思路：

1.（1）A；（2）D

2.（1）C；（2）B

3.（1）A；（2）A

4.（1）A；（2）B

5.（1）A；（2）A

6.（1）A；（2）B

7.（1）A；（2）B

8.（1）A；（2）A

解题思路：

1.电磁场的基本性质：电磁场是由电荷和电流组成的，本质是一种场。

2.麦克斯韦方程组：麦克斯韦方程组共有4个方程，描述电场和磁场相互作用的方程是法拉第电磁感应定律。

3.电磁波的产生与传播：电磁波的产生是由电流的变化引起的，在真空中的传播速度是3×10^8m/s。

4.磁场与电流的关系：根据安培环路定律，磁场强度H与电流I成正比；根据法拉第电磁感应定律，感应电动势E与磁通量Φ的变化率成正比。

5.电荷守恒定律：电荷守恒定律是电荷不能被创造或消灭，在闭合电路中，电流等于电荷的流动。

6.电磁感应定律：电磁感应定律是磁通量的变化会产生感应电动势，感应电动势E与磁通量Φ的变化率成正比。

7.法拉第电磁感应定律：法拉第电磁感应定律是磁通量的变化会产生感应电动势，感应电动势E与磁通量Φ的变化率成正比。

8.电磁场能量与能量密度：电磁场能量是电磁场中储存的能量，电磁场能量密度是单位体积内电磁场能量的多少。二、填空题1.电磁场的基本方程组包括高斯定律、法拉第电磁感应定律、安培环路定律、麦克斯韦方程组的附加条件。

2.电磁波在真空中的传播速度是\(3\times10^8\)m/s。

3.电流在磁场中受到的力称为安培力。

4.电流通过导体时产生的热量称为焦耳热。

5.电场强度E的定义是单位正电荷在电场中所受的力。

答案及解题思路：

答案：

1.高斯定律、法拉第电磁感应定律、安培环路定律、麦克斯韦方程组的附加条件

2.\(3\times10^8\)m/s

3.安培力

4.焦耳热

5.单位正电荷在电场中所受的力

解题思路：

1.电磁场的基本方程组是描述电磁场基本性质的方程，其中高斯定律描述了电场的源和散度，法拉第电磁感应定律描述了变化的磁场产生电场，安培环路定律描述了电流与磁场的相互关系，麦克斯韦方程组的附加条件则涉及位移电流的概念。

2.电磁波在真空中的传播速度是光速，根据物理学中的定义，光速在真空中的值是\(3\times10^8\)m/s。

3.根据安培定律，当电流通过一个磁场时，会受到一个与电流方向和磁场方向有关的力，这个力称为安培力。

4.根据焦耳定律，电流通过导体时会产生热量，这个热量与电流的平方、导体的电阻和电流通过的时间成正比。

5.电场强度E定义为单位正电荷在电场中所受的力，是描述电场强度大小和方向的物理量。三、判断题1.电磁场是电荷与电流的产物。（）

2.电磁波在真空中的传播速度小于光速。（）

3.电场强度E越大，电荷受到的力也越大。（）

4.电流通过导体时，导体的电阻越小，导体中产生的热量也越小。（）

5.法拉第电磁感应定律描述了磁场变化时，导体中产生的电动势。（）

答案及解题思路：

1.答案：√

解题思路：根据电磁学的基本原理，电磁场是由电荷或电流产生的。电荷静止时产生静电场，电荷运动时产生磁场。因此，电磁场确实是电荷与电流的产物。

2.答案：×

解题思路：电磁波是光波的一种形式，其传播速度在真空中为光速，即约为3×10^8米/秒。因此，电磁波在真空中的传播速度等于光速，而非小于光速。

3.答案：√

解题思路：根据库仑定律，电荷在电场中所受的力F与电场强度E成正比，即F=QE。因此，电场强度E越大，电荷受到的力也越大。

4.答案：√

解题思路：根据焦耳定律，电流通过导体产生的热量Q与电流I的平方、导体的电阻R以及通电时间t成正比，即Q=I^2Rt。当电阻R减小时，在相同电流和时间内，产生的热量Q会减小。

5.答案：√

解题思路：法拉第电磁感应定律指出，当磁场通过导体的回路发生变化时，在回路中会产生感应电动势。这是电磁感应现象的基本描述，因此该定律确实描述了磁场变化时，导体中产生的电动势。四、简答题1.简述电磁场的基本性质。

答：电磁场的基本性质包括：

无穷远处的电场和磁场均趋于零；

电场强度和磁感应强度在空间中的分布服从叠加原理；

电磁场对电荷有作用力，即电场力；

电磁场可以相互转换，如变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场；

电磁场的传播速度在真空中为光速。

2.简述麦克斯韦方程组的物理意义。

答：麦克斯韦方程组的物理意义包括：

描述了电磁场的分布和变化规律；

证明了电磁场的动态性质，即电磁场可以自行产生和传播；

为电磁场理论的发展奠定了基础；

是电磁学中的基本定律，广泛应用于电磁波的产生、传播和应用的各个方面。

3.简述电磁波的产生与传播过程。

答：电磁波的产生与传播过程

电磁波的产生：由变化的电场和磁场相互作用产生；

电磁波的传播：电磁波以光速在真空中传播，也可以在介质中传播；

电磁波的传播方向垂直于电场和磁场的方向，即电磁波的传播方向遵循右手定则；

电磁波传播过程中，其频率和波长保持不变。

4.简述磁场与电流的关系。

答：磁场与电流的关系包括：

根据安培定律，通过闭合曲面的电流与磁场成正比；

根据法拉第电磁感应定律，变化的磁场会在其周围产生电场；

根据洛伦兹力定律，电流在磁场中受到力的作用，其大小与电流强度、磁场强度及电流方向有关；

根据比奥萨伐尔定律，通过一段导线的电流会在其周围产生磁场。

5.简述电荷守恒定律的内容。

答：电荷守恒定律的内容是：

在任何物理过程中，电荷的总量保持不变；

电荷既不能被创造，也不能被消灭；

电荷守恒定律是自然界的一条基本定律，广泛应用于电磁学、原子物理学、粒子物理学等领域。

答案及解题思路：

1.答案：电磁场的基本性质包括电场强度、磁场强度、电场力、电磁场相互转换等。解题思路：通过列举电磁场的基本概念和性质，回答题目。

2.答案：麦克斯韦方程组的物理意义包括描述电磁场分布、动态性质、电磁场理论的基础、电磁学的基本定律等。解题思路：结合麦克斯韦方程组在电磁学中的作用和意义，进行回答。

3.答案：电磁波的产生与传播过程包括产生、传播速度、传播方向等。解题思路：按照电磁波的产生和传播步骤，依次回答。

4.答案：磁场与电流的关系包括安培定律、法拉第电磁感应定律、洛伦兹力定律、比奥萨伐尔定律等。解题思路：结合各个定律的内容，阐述磁场与电流的关系。

5.答案：电荷守恒定律的内容是电荷总量在任何物理过程中保持不变。解题思路：简述电荷守恒定律的基本内容，并强调其在不同领域中的应用。五、计算题1.已知电场强度E=5V/m，求电荷q=2C在电场中所受的力。

2.一根长直导线通有电流I=2A，求距离导线r=0.1m处的磁感应强度B。

3.一个无限长的直导线通有电流I=10A，求距离导线r=0.2m处的磁感应强度B。

4.一个面积为S=0.1m^2的平面，距离长直导线r=0.1m，求磁通量Φ。

5.一个闭合回路中的电阻R=10Ω，电流I=2A，求回路中的电动势E。

答案及解题思路：

1.答案：F=qE=2C5V/m=10N

解题思路：根据电场力的公式F=qE，将已知的电场强度E和电荷量q代入计算。

2.答案：B=μ0I/(2πr)=(4π10^7T·m/A)2A/(2π0.1m)≈410^6T

解题思路：使用安培环路定律，计算长直导线周围磁感应强度的公式B=μ0I/(2πr)，其中μ0为真空磁导率，r为距离导线的距离。

3.答案：B=μ0I/(2πr)=(4π10^7T·m/A)10A/(2π0.2m)=10^6T

解题思路：同理，使用安培环路定律计算无限长直导线周围磁感应强度的公式B=μ0I/(2πr)。

4.答案：Φ=BS=(4π10^7T·m/A)10A/(2π0.1m)0.1m^2=210^6Wb

解题思路：计算磁通量的公式Φ=BS，其中B为磁感应强度，S为面积。

5.答案：E=IR=2A10Ω=20V

解题思路：根据欧姆定律，电动势E等于电流I与电阻R的乘积，E=IR。六、分析题1.分析电磁波的产生与传播过程。

（分析思路：首先简述电磁波的产生机制，包括变化的电场和磁场相互诱导的过程，然后描述电磁波在真空和介质中的传播特性，包括速度、相位等。）

（答案：电磁波的产生是由变化的电场和磁场相互诱导产生的。当电场随时间变化时，会在其周围空间产生磁场，而该磁场的变化又会产生新的电场，这样电场和磁场交替变化，以波的形式传播开来。电磁波在真空中的传播速度为光速，约为3×10^8m/s。在介质中，传播速度会因介质的折射率而减小。电磁波传播过程中，电场和磁场相互垂直，且与传播方向垂直。）

2.分析电流在磁场中受到的力。

（分析思路：从洛伦兹力公式出发，解释电流在磁场中受到的力的大小和方向，并结合左手定则进行分析。）

（答案：根据洛伦兹力公式，电流在磁场中受到的力F可以用以下公式表示：F=I(L×B)，其中I为电流强度，L为导体长度，B为磁场强度，×表示叉乘。电流在磁场中受到的力与电流方向、导体长度和磁场方向垂直。使用左手定则可以判断电流受到的力的方向，即将左手的拇指、食指和中指分别代表电流方向、磁场方向和受力方向，拇指指向电流方向，食指指向磁场方向，中指所指方向即为受力方向。）

3.分析电荷守恒定律在电磁学中的应用。

（分析思路：介绍电荷守恒定律的基本内容，然后举例说明其在电磁学中的应用，如电荷在电场中的分布、电流的连续性等。）

（答案：电荷守恒定律指出，在一个封闭系统中，电荷的总量保持不变。在电磁学中，电荷守恒定律广泛应用于描述电荷的分布和流动。例如在一个孤立系统中，正电荷和负电荷的总量在任何时候都是不变的。在电流的连续性方程中，也体现了电荷守恒定律的应用，即单位时间内通过任一截面的电荷量相等。）

4.分析法拉第电磁感应定律的物理意义。

（分析思路：阐述法拉第电磁感应定律的内容，然后解释其物理意义，如磁场变化产生感应电动势和感应电流的机制。）

（答案：法拉第电磁感应定律指出，当穿过闭合回路的磁通量发生变化时，会在回路中产生感应电动势。这一定律的物理意义在于揭示了磁场变化可以产生电动势，从而为电动机和发电机的工作原理提供了理论基础。具体来说，当磁通量增加时，回路中产生与磁通量增加方向相反的感应电动势，而当磁通量减少时，产生与磁通量减少方向相同的感应电动势。）

5.分析电磁场能量与能量密度的关系。

（分析思路：解释电磁场能量的定义，然后讨论能量密度与电磁场的关系，包括电磁场的能量如何分布在空间中。）

（答案：电磁场能量是指电磁场中储存的能量。能量密度则是单位体积内的电磁场能量。根据电磁学理论，电磁场能量与能量密度的关系可以表示为：E=D·E，其中E是电场强度，D是电位移矢量。电磁场的能量分布在空间中，可以通过能量密度来描述。能量密度越高，表示单位体积内的电磁场能量越多。）七、综合题1.结合麦克斯韦方程组，分析电磁波的产生与传播过程。

解答：

电磁波的产生与传播过程可由麦克斯韦方程组进行分析。麦克斯韦方程组包括四个方程：法拉第电磁感应定律、高斯磁定律、高斯电定律和安培麦克斯韦定律。电磁波的产生与传播过程的简要分析：

（1）变化磁场产生电场，即法拉第电磁感应定律；

（2）电场的变化产生磁场，即安培麦克斯韦定律；

（3）电场和磁场的传播形成电磁波。

解题思路：通过理解麦克斯韦方程组的基本原理，分析电场和磁场之间的相互关系，从而解释电磁波的产生和传播。

2.结合电磁感应定律，分析电磁场能量与能量密度的变化。

解答：

电磁场能量与能量密度的变化可通过电磁感应定律进行分析。电磁感应定律描述了时间变化的磁场在周围空间中产生电场，而电场的变化又能产生磁场。电磁场能量与能量密度的变化分析：

（1）电场能量的增加意味着电磁场能量的增加；

（2）磁场能量的增加也意味着电磁场能量的增加；

（3）电磁波传播过程中，电场和磁场能量密度保持不变。

解题思路：通过应用电磁感应定律，理解电磁场能量的传递过程，并分析能量密度在传播过程中的稳定性。

3.结合磁场与电流的关系，分析电流在磁场中受到的力。

解答：

电流在磁场中受到的力可由磁场与电流的关系进行分析。该关系由洛伦兹力定律描述，即电流与磁场的相互作用。电流在磁场中受到的力的分析：

（1）电流的方向与磁场的方向相互垂直时，电流所受的力最大；

（2）电流方向与磁场方向平行时，电流所受的力为零；

（3）当电流与磁场不垂直时，电流所受的力随夹角减小而增大。

解题思路：运用洛伦兹力定律，分析电流在磁场中受到的力的变化规律。

4.结合电荷守恒定律，分析电磁场的基本性质。

解答：

电荷守恒定律是电磁场