广东省肇庆市高考物理2021-2022模拟题知识点分类汇编-04电磁学

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广东省肇庆市高考物理2021-2022模拟题知识点分类汇编-04电磁学 一、单选题1．（2022·广东肇庆·统考三模）2020年9月，中国发布“双碳战略”，计划到2030年实现碳达峰、2060年实现碳中和。电力作为远程输送能量的载体，特高压远距离输送清洁电能是实现碳中和的重要途径之一。若在输送电能总功率、输电线电阻不变的情况下，仅将原来的150kV高压输电升级为1350kV的特高压输电，下列说法正确的是（　　）A．输电线中的电流变大 B．输电线上损失的电压变大C．输电线上损失的功率变小 D．用户得到的电功率变小2．（2022·广东肇庆·统考三模）示波管原理图如图甲所示。它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，管内抽成真空。如果在偏转电极XX′和YY′之间都没有加电压，电子束从电子枪射出后沿直线运动，打在荧光屏中心，产生一个亮斑如图乙所示。若板间电势差UXX′和UYY′随时间变化关系图像如丙、丁所示，则荧光屏上的图像可能为（  ）A． B．C． D．3．（2022·广东肇庆·统考二模）对小功率用电设备供电时，经常需要通过变压器将电压有效值为220V的交流电的电压变小，若某用电器的额定交流电压为6.0V，则变压器（视为理想变压器）的原副线圈匝数比为（　　）A． B．110：3 C． D．220：34．（2022·广东肇庆·统考二模）等边三角形的三个顶点上垂直纸面放置3根长直导线，导线中通以大小相同的电流，电流方向如图所示，一束带正电的粒子垂直纸面向里射入三角形中心，关于粒子束所受洛伦兹力方向，下列示意图正确的是（　　）A． B． C． D．5．（2022·广东肇庆·统考二模）开口极小的金属环P、Q用不计电阻的导线相连组成闭合回路，金属环P内存在垂直圆环平面向里的匀强磁场，匀强磁场的磁感应强度随时间的变化率为k，若使金属环Q中产生逆时针方向逐渐增大的感应电流，则（　　）A．k>0且k值保持恒定 B．k>0且k值逐渐增大C．k＜0且k值逐渐增大 D．k＜0且k逐渐减小6．（2021·广东肇庆·统考三模）如图所示电路，用输出电压有效值不变的应急发电机通过一理想变压器给照明电路供电，灯泡L正常发光。原线圈的输入电压、匝数、输入电功率、电流和交流电的频率分别为、、、和；副线圈的输出电压、匝数、输出电功率、电流和交流电的频率分别为、、、和。已知，下列关系式正确的是（　　）A． B． C． D．7．（2021·广东肇庆·统考三模）如图所示，某垂直纸面向外的匀强磁场的边界为一条直线，且与水平方向的夹角为45°，现有大量带等量正电荷的同种粒子以大小不同的初速度从边界上某点垂直边界射入磁场，不计粒子的重力及粒子之间的相互作用，下列说法正确的是（　　）A．所有粒子在磁场中圆周运动的半径均相等B．所有粒子在磁场中受到的洛伦兹力大小均相等C．所有粒子在磁场中运动的时间均相等D．所有粒子射出磁场时的速度方向均为竖直向下8．（2021·广东肇庆·统考二模）如图所示，将粗细均匀的导体圆环固定在竖直平面内，圆环半径为a，圆环的最高点A处用铰链连接粗细均匀的导体棒AD，导体棒的长度为2a，电阻为r，圆环电阻不计，整个装置处于垂直纸面向里的 x匀强磁场中。现使导体棒AD绕铰链从水平位置开始顺时针匀速转动，导体棒与圆环始终接触良好。导体棒转动一周的过程中，i表示 x流过导体棒的电流，取电流从A流向D的方向为正方向，则正确描述电流i随时间t变化关系的是（　　）A． B． C． D．9．（2021·广东肇庆·统考二模）如图所示，两同学把一条长导线的两端连接在一灵敏电流计的两个接线柱上，构成闭合电路。然后两个同学沿东西方向站在赤道上，上下快速摇动导线的一部分。赤道附近地磁场方向可认为平行于水平地面，下列说法正确的是（　　）A．导线向下运动过程中所受安培力的方向平行地面向南B．导线向上运动过程中所受安培力的方向平行地面向北C．导线向下运动过程中所受安培力的方向垂直地面向上D．导线向上运动过程中所受安培力的方向垂直地面向上10．（2021·广东肇庆·统考二模）一小型水电站通过升压变压器和降压变压器给某生活区供电，发电机组输出电压恒定，输电线电阻R保持不变。该生活区夜晚用电量大于白天用电量，则夜晚与白天比较（　　）A．发电机的输出功率不变 B．用户获得的电压升高C．输电线上损失的功率减小 D．降压变压器输出电压降低 二、多选题11．（2022·广东肇庆·统考三模）如图甲所示为无线充电技术中使用的通电线圈示意图，线圈匝数为n，面积为S，电阻为R。匀强磁场平行于线圈轴线穿过线圈，设向右为正方向，磁感应强度随时间变化的图像如图乙所示。则在0到t1时间内，下列说法正确的是（　　）A．线圈a端的电势比线圈b端的电势高B．通过线圈的磁通量的变化量为C．线圈ab两端的电势差U恒为D．若用导线将线圈a、b两端连接起来，则通过导线横截面的电荷量为12．（2022·广东肇庆·统考三模）真空中某电场的电场线如图中实线所示，M、O、N为同一根电场线上的不同位置的点，两个带电粒子a、b均从P点以相同速度射入该电场区域，仅在电场力作用下的运动轨迹如图中虚线所示，下列说法正确的是（　　）A．a粒子带正电，b粒子带负电B．电场力对a、b粒子均做正功C．a、b带电粒子的电势能均减小D．若在O点由静止释放a粒子，仅在电场力的作用下，a粒子将沿电场线运动到M点13．（2022·广东肇庆·统考二模）如图所示，正方形四个顶点a、b、c、d分别固定一个点电荷，a、d处电荷带电量为+Q，b、c处电荷带电量为，e、f分别为ad、bc的中点。自e点由静止释放一个带正电的点电荷，点电荷仅在库仑力的作用下运动，下列说法正确的是（　　）A．O点的电场强度为0B．点电荷在e点的电势能比在f点的电势能大C．点电荷沿直线ef从e点到f点的过程中，先做加速运动再做减速运动D．库仑力对点电荷在e、O两点间做的功等于在O、f两点间做的功14．（2021·广东肇庆·统考三模）如图甲所示为电流天平，图乙为电流天平的电路连接图，它可以用来研究通电导体在磁场中受到的安培力与哪些因素有关。实验时，先断开、，调节等臂天平横梁，使指针指到刻度盘中央位置；然后闭合并在励磁线圈中通入电流，线圈内部产生匀强磁场；闭合并给横梁上的E型导线通入电流，此时磁场对通电E型导线产生安培力作用，破坏了横梁的平衡，使指针向右偏转，这时在砝码钩上挂质量为m的砝码，使天平恢复平衡。已知重力加速度为g，不计E型导线电阻。下列说法正确的是（　　）A．天平平衡时，E型导线受到的安培力大小为B．天平平衡后，若仅将滑动变阻器的滑片向上移动，指针向右偏C．天平平衡后，若仅将滑动变阻器的滑片向上移动，指针向右偏D．天平平衡后，若仅将开关拨到2，指针向左偏15．（2021·广东肇庆·统考二模）将一带正电的点电荷Q固定在水平放置且带负电的正方形金属薄板中心的正上方，点电荷Q与薄板间的电场线竖直切面如图所示。其中b、d两点在同一竖直且垂直于薄板的电场线上，a、b、c三点在同一条平行于薄板的直线上，a、c关于b点对称。关于各点的电场强度及电势的判断，正确的是（　　）A．c点电势比b点电势低 B．a点电势与b点电势相等C．a点电场强度与c点电场强度相同 D．b点电场强度大于d点电场强度 三、解答题16．（2022·广东肇庆·统考三模）如图所示，平面直角坐标系xOy的第一象限存在垂直于xOy平面向里的匀强磁场，第二象限存在沿x轴正方向的匀强电场，电场强度大小为E。一质量为m，电荷量为q的带正电粒子在x轴上的A(- d，0)点沿y轴正方向射入电场区域，粒子第一次经过y轴时的速度方向与y轴正方向的夹角为60°，之后每相邻两次经过y轴时的位置间距相等。不计粒子重力。求：（1）粒子的初速度v0的大小；（2）匀强磁场磁感应强度B的大小；（3）粒子从A点运动到第n次经过y轴的时间。17．（2022·广东肇庆·统考二模）如图所示，半径为R的圆形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，圆形区域内ac、df为互相垂直的竖直和水平两条直径，沿df方向距f点为R的g点处固定一足够长的挡板，挡板与fg的夹角，粒子打到挡板上会被吸收，圆形磁场区域以外空间存在竖直向上的匀强电场。一质量为m、电荷量为的带负电粒子自c点沿ca方向以速度v射入磁场，经磁场偏转后从f点沿fg方向射出磁场，之后恰好未打在挡板上，图中已画出粒子在电场中运动的轨迹。（1）求匀强磁场的磁感应强度大小；（2）求匀强电场的电场强度大小E；（3）若将原电场换为方向垂直纸面向里的匀强磁场，其磁感应强度大小（），求粒子返回圆形磁场区域边界时的位置到f点的距离。18．（2021·广东肇庆·统考三模）如图所示，在粗糙的水平面上，粗细均匀的单匝正方形闭合金属线圈竖直放置，已知线圈边长为L，总电阻为R，线圈的质量为m。在线圈右侧有一长为L、宽为的矩形区域，矩形区域中存在磁感应强度大小为B、垂直于线圈平面向外的匀强磁场。现给线圈施加一水平拉力，使线圈从初始位置以速度v匀速穿过磁场区域，线圈在穿过磁场区域的运动过程中，边一直处在磁场区域且始终未离开地面。求：（1）边框在磁场区域运动过程中，边框受到的安培力的大小；（2）线圈穿过磁场区域过程中产生的焦耳热。19．（2021·广东肇庆·统考二模）在如图所示的直角坐标系xOy中，第一象限内存在沿y轴负方向的匀强电场，场强大小为E（未知）。在第四象限内，有一半径为l的圆形匀强磁场区域，该磁场区域圆心坐标为（2l，-l），磁场方向垂直于坐标平面向外。在第三、四象限内、磁场区域外存在竖直向上的匀强电场E'（未知）。现将某一电荷量为＋q，质量为m的带电粒子（不计重力）从坐标为的M点以初速度v。沿x轴正方向射入第一象限，粒子恰好从（2l，0）处进入磁场区域，后经过第三、四象限中的磁场、电场偏转后与x轴交于N点（图中未标出），已知粒子在磁场中运动的轨道半径R=l，求：（1）匀强电场场强E和E'的大小和圆形磁场区域的磁感应强度B的大小；（2）粒子从M点运动到N点所用的时间。
参考答案：1．C【详解】A．由公式可知，在输电总功率不变的情况下，电压升高，输送电流变小，A错误；B．由欧姆定律可知，导线上损失的电压，输电线电阻不变，所以输电线上损失的电压变小，B错误；C．输电线上损失的功率，所以输电线上损失的功率变小，C正确；D．用户得到的电功率，变小，用户得到的电功率变大，D错误。故选C。2．A【详解】UXX′和UYY′均为正值，电场强度方向由X指向X′，Y指向Y′，电子带负电，电场力方向与电场强度方向相反，所以分别向X，Y方向偏转，可知A正确。3．B【详解】变压器原副线圈的匝数比为电压比，交流电压一般指有效值，故变压器原副线圈的匝数比为220：6 =110：3故选B。4．A【详解】带正电的粒子束可以等效为垂直纸面向内的电流，根据同向电流相吸，异向电流相斥，可以判断粒子受力方向向下，A正确，BCD错误。故选A。5．B【详解】若使金属环Q中产生逆时针方向逐渐增大的感应电流，则金属环P中也有逆时针方向逐渐增大的感应电流，根据楞次定律和安培定则可知，金属环P中向里穿过的磁感线增加，且增加得越来越快，即k>0且k值逐渐增大。故选B。6．D【详解】A．根据理想变压器的电压关系由于则有A错误；B．理想变压器原、副线圈的频率总是相同，B错误；C．根据理想变压器的电流关系由于则有C错误；D．理想变压器原、副线圈的电功率总是相等， D正确。故选D。7．C【详解】AB．由解得可知，由于速度不同，所有粒子在磁场中受到的洛伦兹力不同，做圆周运动的半径不相等，AB错误；CD．粒子在磁场中运动的周期根据左手定则易得，所有粒子垂直边界进入，垂直边界射出，圆心角均为180°，所有粒子在磁场中运动的时间所有粒子在磁场中运动的时间均相等， D错误C正确。故选C。8．C【详解】金属棒AD与圆环接触点间的电动势为电阻为由欧姆定律可知电流为顺时针转动过程中前半个周期有电流，由右手定则或楞次定律可以判定电流由A指向D，后半个周期，即转到180°后不再构成回路，金属棒AD中无电流。故选C。9．C【详解】赤道上的地磁场由南向北，则当导线向下运动过程中，根据右手定则可知产生向东的电流，由左手定则可知，导线所受安培力的方向垂直地面向上；同理可知导线向上运动过程中所受安培力的方向垂直地面向下。故选C。10．D【详解】A．生活区夜晚用电量大于白天用电量，所以对应的发电机的输出功率夜晚大于白天，A错误；B．夜晚输电线上电流比较大，输电线上的电压损失比较大，所以到达用户时，用户获得的电压变低，B错误；C．夜晚输电线上电流比较大,根据输电线上损失的功率变大，C错误D．夜晚输电线上电流比较大，输电线上的电压损失比较大，所以到达降压变压器时，降压变压器输入电压降低，对应的降压变压器输出电压也降低，D正确。故选D。11．AD【详解】A．线圈中原磁场先向左减弱后向后增强，由楞次定律可知，感应磁场方向一直向左，根据线圈环绕方向知a端电势比b端电势高，故A正确；B．在0到时间内，通过线圈的磁通量的变化量为故B错误；C．由法拉第电磁感应定律故C错误；D．若用导线将线圈a、b两端连接起来，通过导线横截面的电荷量故D正确。故选AD。12．BC【详解】A．根据粒子的受力和运动轨迹可知，a粒子带负电，b粒子带正电，A错误；BC．电场力对a、b两个粒子均做正功，电势能均减小，BC正确；D．由于M、O、N所在电场线为曲线，电场线不是粒子的运动轨迹，所以在O点由静止释放带电粒子，不可能沿电场线运动到M点，D错误。故选BC。13．BD【详解】ABC．a、d两点为等量同种正电荷，在O点的电场方向水平向右，b、c两点为等量同种负电荷，在O点的电场方向也是水平向右，故O点的电场强度方向水平向右，不为0。正点电荷由静止沿直线ef从e点到f点的过程中库仑力做正功，点电荷做加速运动，动能增大，电势能减小，故B正确，AC错误；D．由对称性可知库仑力对点电荷在e、O两点间做的功等于在O、f两点间做的功，故D正确。故选BD。14．AD【详解】A．由题意，在砝码钩上挂质量为m的砝码，天平恢复平衡，所以，E型导线受到的安培力大小为，故选项A正确；B．天平平衡后，若将滑动变阻器的滑片向上移动，则励磁线圈中电流变小，所以，E型导线受到的安培力变小，因此指针向左偏，故选项B错误；C．天平平衡后，若将滑动变阻器的滑片向上移动，则通过E型导线的电流变小，所以，E型导线受到的安培力变小，因此指针向左偏，故选项C错误；D．天平平衡后，若将开关拨向2，由于不计E型导线电阻，所以通过E型导线的电流大小不变，但导线长度变短，所以，E型导线受到的安培力变小，因此指针向左偏，故选项D正确。故选AD。15．AD【详解】AB．点电荷周围电场公式所以可知c点与a点的电势均比b点电势低，故A正确，故B错误；C．电场强度为矢量，可知a点电场强度与c点电场强度大小相等，方向不相同，故C错误；D．越靠近点电荷周围，电场线越密集，电场强度越大，可知b处更靠近点电荷，故b点电场强度大于d点电场强度，D正确；故选AD。16．（1）；（2）；（3）见解析【详解】（1）粒子进入电场后做类平抛运动，沿x轴方向的加速度大小从A点运动到第一次经过y轴的过程，x轴方向有第一次经过y轴时有联立解得（2）粒子第一次经过y轴时的速度大小粒子在磁场中运动洛伦兹力提供向心力由几何关系可知，粒子每次进入磁场到离开磁场的过程中沿y轴方向运动的距离粒子每次从y轴进入电场到离开电场，运动的时间时间内，粒子沿y轴方向运动的距离为由题意可知联立解得（3）设粒子从A点到第一次经过y轴的时间为，则由解得粒子第一次经过y轴到第二次经过y轴，在磁场中做匀速圆周运动，由几何关系可知粒子在磁场中运动的时间为粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期解得粒子第二次经过y轴到第三次经过y轴，在电场中运动的时间所以粒子从A点运动到第n次经过y轴时的时间17．（1）；（2）；（3）【详解】（1）粒子运动的轨迹如图1所示，由几何关系可知，粒子运动的轨迹半径 粒子在磁场中做圆周运动    解得        （2）粒子在电场中做类平抛运动，粒子速度和挡板相切时         解得 （3）粒子离开圆形磁场区域到返回的过程中，运动轨迹如图2所示，粒子在匀强磁场内做圆周运动 解得 根据几何关系可知粒子返回圆形磁场区域边界的位置i到出射点f的距离当k较小时，粒子运动轨迹恰好与挡板相切，如图3所示，根据几何关系可知则        故时粒子返回圆形磁场区域的位置到f点的距离当时，粒子不能返回圆形磁场区域。18．（1）；（2）【详解】（1）由法拉第电磁感应定律得由电路特点得（2）焦耳热为联立解得：19．（1），，；（2）【详解】（1）粒子在匀强电场E中做类平抛运动，设加速度为a1，类平抛运动的水平竖直位移分别为由类平抛运动规律得又有解得竖直方向速度设粒子进入磁场时的速度方向与x轴正方向的夹角为，则故由几何关系，粒子进入磁场的速度为粒子的运动轨迹如图所示因粒子在磁场中运动的半径故以出射点、入射点、磁场圆圆心和轨迹圆圆心为顶点的四边形为菱形，所以粒子出磁场时的速度为2v0，且沿x轴负方向由得粒子进入匀强电场E′后做类平抛运动，粒子的水平和竖直位移分别为由又有解得（2）由（1）可得，粒子在第一象限运动的时间为粒子在磁场中运动的时间为粒子在三、四象限电场中运动的时间为故总时间为