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大学物理c电磁学试卷及答案

一、选择题（每题3分，共30分）

1.真空中两个静止点电荷之间的相互作用力遵循（）。

A.万有引力定律

B.库仑定律

C.牛顿第三定律

D.欧姆定律

答案：B

2.电场强度是矢量，其方向规定为（）。

A.正电荷所受电场力的方向

B.负电荷所受电场力的方向

C.正电荷所受电场力的反方向

D.负电荷所受电场力的反方向

答案：A

3.电势能与电势的关系是（）。

A.电势能等于电势乘以电荷量

B.电势能等于电势除以电荷量

C.电势能等于电荷量乘以电势

D.电势能等于电荷量除以电势

答案：C

4.电容器的电容与（）有关。

A.电容器两极板间的距离

B.电容器两极板的面积

C.电容器两极板间介质的介电常数

D.以上所有因素

答案：D

5.磁场对运动电荷的作用力称为（）。

A.洛伦兹力

B.磁力

C.安培力

D.磁感应力

答案：A

6.电流产生的磁场方向遵循（）。

A.右手定则

B.左手定则

C.右手螺旋定则

D.左手螺旋定则

答案：A

7.法拉第电磁感应定律描述的是（）。

A.电场与磁场之间的关系

B.磁场与电流之间的关系

C.电场与电流之间的关系

D.磁场变化产生电场的现象

答案：D

8.麦克斯韦方程组包括（）个方程。

A.1

B.2

C.3

D.4

答案：D

9.光的偏振现象说明光是一种（）。

A.横波

B.纵波

C.球面波

D.表面波

答案：A

10.光的干涉现象说明光具有（）。

A.粒子性

B.波动性

C.粒子波动二象性

D.以上都不是

答案：B

二、填空题（每题4分，共20分）

11.两个点电荷q1和q2之间的库仑力大小为F，当它们之间的距离增大为原来的2倍时，库仑力大小变为原来的________。

答案：1/4

12.电容器的电容C与电容器两极板间的距离d和面积A的关系为C=________，其中ε0为真空的介电常数。

答案：ε0A/d

13.磁场中某点的磁感应强度B与该点的磁场强度H的关系为B=________，其中μ0为真空的磁导率。

答案：μ0H

14.根据楞次定律，当线圈中的磁通量增加时，感应电流产生的磁场将使磁通量________。

答案：减少

15.光在真空中的传播速度为________。

答案：c=3×10^8m/s

三、计算题（每题10分，共40分）

16.一个半径为R的均匀带电球体，其总电荷量为Q。求球体外距离球心r（rR）处的电场强度。

答案：

由于球体是均匀带电的，球体外的电场与点电荷产生的电场相同。根据库仑定律，球体外距离球心r（rR）处的电场强度E为：

E=kQ/r^2

其中k为库仑常数，k=1/(4πε0)。

17.一个平行板电容器，其极板面积为A，极板间距离为d，极板间介质的介电常数为ε。求电容器的电容。

答案：

根据电容的定义，C=Q/U，其中Q为电容器所带电荷量，U为极板间的电势差。对于平行板电容器，电势差U=Ed，其中E为电场强度。电场强度E与极板间的电势差和极板间距离的关系为E=U/d。将U=Ed代入C=Q/U，得到C=Qd/Ed=Q/(Ed)。由于电容器极板间介质的介电常数为ε，电场强度E与电荷面密度σ的关系为E=σ/ε。电荷面密度σ与电容器所带电荷量Q和极板面积A的关系为σ=Q/A。将E=σ/ε和σ=Q/A代入C=Q/(Ed)，得到C=Q/((Q/A)d)=A/(εd)。

18.一个长直导线，其通有电流I。求距离导线r处的磁场强度。

答案：

根据安培环路定理，长直导线周围任意一点的磁场强度B与该点到导线的距离r和导线中的电流I的关系为：

B=(μ0I)/2πr

其中μ0为真空的磁导率。

19.一个线圈，其面积为A，匝数为N，线圈中通有电流I。求线圈的磁通量Φ。

答案：

根据磁通量的定义，Φ=B·A，其中B为线圈中的磁场强度，A为线圈的面积。对于一个匝数为N的线圈，其磁通量Φ与线圈中的电流I的关系为：

Φ=N(μ0I)/2

其中μ0为真空的磁导率。

四、简答题（每题5分，共10分）

20.什么是电势能？电势能与电势的关系是什么？

答案：

电势能是指一个电荷在电场中由于受到电场力作用而具有的能量。电势能与电势的关系是：电势能等于电荷量乘以电势，即U=qV，其中U为电势能，q为电荷量，V为电势。

21.什么是电磁波？电磁波有哪些特性？

答案：

电磁波是由变化的电场和磁场相互作用而产生的波动现象。电磁波具有以下特性：

1.电磁波是一种横波，其电场和磁场方向相互垂直，且都垂直于传播方向。

2.电磁波在真空中的传播速度等于光速，约为3×10^8