2025年大学物理实验B（电磁学实验操作）试题及答案.doc

2025年大学物理实验B（电磁学实验操作）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：本卷共6小题，每小题5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. 在研究电磁感应现象的实验中，以下关于操作和现象的描述正确的是（ ）
A. 闭合开关瞬间，电流表指针会迅速偏转
B. 闭合开关后，将磁铁从螺线管中快速抽出，电流表指针不偏转
C. 保持磁铁不动，只改变螺线管的匝数，电流表指针会偏转
D. 断开开关瞬间，电流表指针不会有任何反应
答案：A

2. 用伏安法测电阻时，若采用电流表外接法，测量结果与真实值相比（ ）
A. 偏大
B. 偏小
C. 相等
D. 无法确定
答案：B

3. 关于磁场中某点的磁感应强度B，下列说法正确的是（ ）
A. 由B = F/IL可知，B与F成正比，与IL成反比
B. B的大小与通电导线的长度和电流的大小无关
C. B的方向与通电导线所受安培力的方向一致
D. 通电导线在该点不受安培力作用，则该点B = 0
答案：B

4. 在测定电源电动势和内阻的实验中，以下哪种方法误差相对较小（ ）
A. 电流表外接法
B. 电流表内接法
C. 伏安法
D. 用电压表和电阻箱测电源电动势和内阻的方法
答案：D

5. 一个矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的交变电动势的瞬时值表达式为e = Eₘsinωt。若将线圈的转速提高一倍，其他条件不变，则电动势的瞬时值表达式变为（ ）
A. e = Eₘsin2ωt
B. e = 2Eₘsin2ωt
C. e = Eₘsinωt
D. e = 2Eₘsinωt
答案：B

6. 对于理想变压器，下列说法正确的是（ ）
A. 原、副线圈中交变电流的频率之比等于原、副线圈匝数之比
B. 原、副线圈中交变电流的功率之比等于原、副线圈匝数之比
C. 原、副线圈中交变电流的电压之比等于原、副线圈匝数之比
D. 原、副线圈中交变电流的电流之比等于原、副线圈匝数之比
答案：C

第II卷（非选择题 共70分）

（一）填空题（共20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. 某同学在做“用多用电表测电阻”的实验时，用“×100”挡测量一个电阻的阻值，发现指针偏转角度过大，为了更准确地测量该电阻的阻值，他应该换用______挡（选填“×10”或“×1k”），换挡后需要进行的操作是______。
答案：×10；重新进行欧姆调零

2. 有一个标有“220V 100W”的灯泡，其电阻为______Ω。若将它接在110V的电路中，它的实际功率为______W。
答案：484；25

3. 如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一与磁场方向垂直的平面，面积为S的矩形线圈abcd绕垂直于磁感线的轴OO′匀速转动。已知线圈的匝数为n，角速度为ω，则线圈中产生的交变电动势的最大值Eₘ =______。

答案：nBSω

4. 某同学在探究影响感应电流方向的因素时，发现当把磁铁的N极向下插入螺线管时，螺线管中感应电流的方向为逆时针（从螺线管上方看）。则当把磁铁的S极向上拔出螺线管时，螺线管中感应电流的方向为______（从螺线管上方看）。
答案：逆时针

（二）实验题（共15分）
答题要求：本大题共1小题，共15分。请按要求作答。

1. （15分）某同学要测定一个阻值约为20Ω的电阻Rₓ的阻值，实验室提供了如下器材：
A. 电源（电动势约为3V，内阻不计）
B. 电流表A₁（量程0～30mA，内阻约为10Ω）
C. 电流表A₂（量程0～0.6A，内阻约为0.2Ω）
D. 电压表V（量程0～3V，可以看成理想电压表）
E. 滑动变阻器R₁（阻值0～10Ω，额定电流2A）
F. 滑动变阻器R₂（阻值0～100Ω，额定电流lA）
G. 开关S，导线若干

（1）为了能较准确地测量电阻Rₓ的阻值，电流表应选用______，滑动变阻器应选用______。（填器材前面的字母序号）
（2）请在虚线框内画出实验电路图。
（3）实验中，该同学记录了多组电流表A和电压表V的示数I、U，并画出了U - I图像，如图所示。由图像可得电阻Rₓ =______Ω。

答案：（1）B；E （2）电路图：电源正极连接滑动变阻器R₁一端，滑动变阻器R₁另一端连接电流表B负极，电流表B正极连接电阻Rₓ一端，电阻Rₓ另一端连接电压表V负极，电压表V正极连接电源负极，开关S在干路上。 （3）20

（三）计算题（共15分）
答题要求：本大题共1小题，共15分。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. （15分）如图所示，两根足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在水平面上，导轨间距L = 0.5m，导轨电阻不计。导轨左端接有阻值R = 2Ω的电阻。质量m = 0.1kg、电阻r = 1Ω的金属棒ab垂直放置在导轨上，且与导轨接触良好。整个装置处于磁感应强度B = 2T的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向下。现用一水平恒力F = 1N拉金属棒ab，使其由静止开始运动。已知金属棒与导轨间的动摩擦因数μ = 0.2，求：
（1）金属棒ab的最大速度；
（2）当金属棒ab的速度v = 5m/s时，金属棒ab的加速度大小。

答案：（1）对金属棒ab受力分析，根据牛顿第二定律F - μmg - F安 = ma，当a = 0时速度最大，此时F安 = F - μmg = 1 - 0.2×0.1×10 = 0.8N。又F安 = BIL，I = E/(R + r)，E = BLvₘ，可得vₘ = 10m/s。 （2）当v = 5m/s时，E = BLv = 2×0.5×5 = 5V，I = E/(R + r) = 5/(2 + 1) = 5/3A，F安 = BIL = 2×5/3×0.5 = 5/3N，根据牛顿第二定律F - μmg - F安 = ma，可得a = 2m/s²。

（四）材料分析题（共15分）
答题要求：本大题共3小题，每小题5分。阅读材料，回答问题。

材料：在电磁学实验中，常常会遇到各种误差来源。比如在测量电流时，电流表本身存在内阻，这会对测量结果产生影响。在伏安法测电阻中，电流表外接法和内接法由于电流表和电压表内阻的影响，会导致测量结果与真实值存在偏差。另外，实验环境中的磁场干扰也可能使测量数据不准确。

1. 请分析电流表内阻对测量电流的影响原理。
在测量电流时，电流表串联在电路中，其内阻会分走一部分电压。根据欧姆定律I = U/R，当电流表内阻r不为零时，测量的电流值I测 = U/(R + r)，而真实电流I真 = U/R，所以测量值小于真实值，且内阻越大，测量误差越大。

2. 说明伏安法测电阻中电流表外接法和内接法测量结果与真实值偏差的原因。
电流表外接法时，电压表测量的是电阻R和电流表内阻r两端的电压，电流表测量的是通过电阻R的电流，根据R测 = U/I，此时测量值R测 = U/(I + Ir/R)，小于真实值R真。内接法时，电流表测量的是通过电阻R和电压表内阻RV的电流，电压表测量的是电阻R两端的电压，测量值R测 = (U + UrV/R)/I，大于真实值R真。

3. 针对实验环境中的磁场干扰，提出一种减小其影响的方法。
可以采用屏蔽措施，比如用金属外壳将实验仪器屏蔽起来，阻挡外界磁场的进入。或者合理布置实验仪器，使它们之间的磁场相互抵消。还可以在实验区域设置磁屏蔽装置，如软磁材料制成的屏蔽罩等，来减小磁场干扰对测量数据的影响。

（五）论述题（共5分）
答题要求：本大题共1小题，共5分。请简要论述电磁学实验在实际生活中的应用。
电磁学实验在实际生活中有广泛应用。例如，发电机就是基于电磁感应原理制成的，通过将机械能转化为电能，为人们提供电力。电动机则利用通电导体在磁场中受力的原理，实现电能到机械能的转换，广泛应用于各种电器设备中。变压器能改变交流电压，在电力传输和分配中起着重要作用。此外，电磁流量计用于测量流体流量，电磁继电器可实现远距离控制等。电磁学实验原理的应用推动了现代生活的电气化和自动化进程。