上海市崇明区三年（2020-2022）年高考物理一模试题按知识点分层-02电磁学（基础题）

上海市崇明区三年（2020-2022）年高考物理一模试题按知识点分层-02电磁学（基础题）

一、单选题

1．（2022·上海崇明·统考一模）如图所示为一个外电阻R和电源组成的闭合电路。在正常工作时，若1C正电荷从负极B移到正极A的过程中，非静电力做功，将3J的其他形式的能转化为电能，同时静电力做功0.5J。则此时该电路中电源电动势E，电源内电压U内，电源端电压U外大小分别为（　　）

A．E=2.5V，U外=0.5V B．E=3V，U外=0.5V

C．E=2.5V，U内=0.5V D．E=3V，U外=2.5V

2．（2022·上海崇明·统考一模）如图所示的平面内，有静止的等量异号点电荷，M、N两点关于两电荷连线对称，M、P两点关于两电荷连线的中垂线对称。下列说法正确的是（　　）

A．M点的场强比P点的场强大 B．M点的电势比N点的电势高

C．N点的场强与P点的场强相同 D．电子在M点的电势能比在P点的电势能大

3．（2022·上海崇明·统考一模）在光滑水平桌面上有A、C两个绝缘钉子，相距2L，一根长度为πL的软导线固定在两个钉子之间，并通有大小为I的稳定电流。当桌面上加上一个磁感强度为B的匀强磁场后，稳定时，钉子A上受到导线的拉力大小为（　　）

A．BIL B．2BIL C．πBIL D．2πBIL

4．（2022·上海崇明·统考一模）如图甲所示，水平桌面上固定着一根绝缘的长直导线，矩形导线框abcd靠近长直导线静止放在桌面上。当长直导线中的电流按图乙所示的规律变化时（图甲中电流所示的方向为正方向），则（　　）

A． t1到t2时间内，线框内电流的方向为abcda，线框受力向右

B．t2到t3时间内，线框内电流的方向为abcda，线框受力向左

C．0到t2时间内，线框内感应电流方向不变，线框受力方向也不变

D．t1到t3时间内，线框内感应电流方向不变，线框受力方向改变

5．（2020·上海崇明·一模）首先发现小磁针在通电导线周围会发生偏转现象的物理学家是（　　）

A．法拉第 B．奥斯特 C．科拉顿 D．麦克斯韦

6．（2020·上海崇明·校考一模）楞次定律是下列哪个定律在电磁感应现象中的具体体现？

A．电阻定律 B．库仑定律

C．欧姆定律 D．能量守恒定律

7．（2020·上海崇明·校考一模）真空中某点电荷的等势面示意如图，图中相邻等势面间电势差相等。下列说法正确的是（　　）

A．该点电荷一定为正电荷

B．P点的场强一定比Q点的场强大

C．P点电势一定比Q点电势低

D．正检验电荷在P点比在Q点的电势能大

8．（2020·上海崇明·校考一模）以下图示中p表示质子，e表示电子，距离D＞d，其中O点的场强最大的排布方式是（　　）

A． B．

C． D．

9．（2020·上海崇明·校考一模）如图所示电路中，R1、R2为定值电阻，电源内阻为r，闭合电键S，电压表显示有读数，调节可变电阻R的阻值，电压表示数增大量为ΔU，则在此过程中（　　）

A．路端电压一定增大，变化量大于ΔU

B．电阻R2两端的电压减小，变化量等于ΔU

C．可变电阻R阻值增大，流过它的电流增大

D．通过电阻R2的电流减小，变化量小于

10．（2020·上海崇明·统考一模）如图，a、b是正点电荷电场中的一条电场线上的二点，二点的电势和电场强度分别为φa、φb和Ea、Eb，则他们的大小关系是（　　）

A．φa＞φb，Ea＞Eb B．φa＞φb，Ea＜Eb

C．φa＝φb，Ea＝Eb D．φa＜φb，Ea＞Eb

11．（2020·上海崇明·统考一模）如图电路，开关接通后三个灯消耗的电功率恰好相等。由此可以判定此时三个灯的电阻值R1、R2、R3的大小关系是（　　）

A．R1＞R2＞R3 B．R1＝R2＝R3 C．R1＜R2＜R3 D．R1＞R3＞R2

12．（2020·上海崇明·统考一模）如图，在薄金属圆筒表面上通以环绕圆筒、分布均匀的恒定电流时，由于受磁场力的作用，该圆筒的形变趋势为（　　）

A．沿轴线上下压缩，同时沿半径向内收缩

B．沿轴线上下拉伸，同时沿半径向内收缩

C．沿轴线上下压缩，同时沿半径向外膨胀

D．沿轴线上下拉伸，同时沿半径向外膨胀

二、填空题

13．（2022·上海崇明·统考一模）如图所示，在一水平向右匀强电场中，有两质量均为m、带等量异号电荷的小球M和N，通过两根长度均为L的绝缘轻绳悬挂在电场中O点，平衡后两轻绳与竖直方向的夹角均为θ=45°。若仅将两小球的电荷量同时变为原来的2倍，两小球仍能平衡在原位置。已知静电力常量为k，重力加速度大小为g，则球M带______电荷（填“正”或“负”），其原来带电量大小为______。

14．（2022·上海崇明·统考一模）如图所示，两根足够长的光滑金属导轨竖直放置，导轨间距L=0.5m，导轨电阻不计，上端与一阻值为R=0.2Ω电阻连接。在虚线以下有一足够大匀强磁场，磁感强度B=0.1T，磁场方向垂直于导轨平面。一质量m=0.025kg，电阻r=0.1Ω导体棒水平置于导轨上，离磁场上边界的距离h=0.45m。静止释放导体棒，求：（重力加速度g取10m/s2，导体棒与导轨始终良好接触。）

（1）导体棒进入磁场后电阻R上的电流方向______；（选填“向左”、“向右”）

（2）导体棒刚进入磁场时的速度v1大小和加速度a1大小与方向；______

（3）简要描述金属棒进入磁场后，速度如何变化和加速度变化情况，速度变化情况：______；加速度如何变化：______。

（4）下滑过程中电阻R上的最大功率Pm。______

15．（2020·上海崇明·校考一模）如图为某手机无线充电情景。充电的主要部件为两个线圈，分别安装在手机和无线充电器内部，其工作原理是：______；当B线圈中电流沿顺时针方向逐渐增大时，A线圈中会产生______方向的电流。

16．（2020·上海崇明·校考一模）在“用DIS研究通电螺线管的磁感应强度”的实验中，磁传感器______（选填“需要”或“不需要”）调零，能描述通电螺线管内磁感应强度大小B与磁传感器插入螺线管的长度x间关系的图线可能是______。

A． B． C． D．

17．（2020·上海崇明·统考一模）一绝缘细棒的两端固定两带等量异种电荷的小球，置于光滑绝缘水平面上，在细棒的延长线上某处有一固定的点电荷Q，如图所示。细棒由静止释放后，向右做加速度增大的加速运动，由此可知固定点电荷Q带_____电（选填“正”或“负”），位于细棒的_____侧（选填“左”或“右”）。

18．（2020·上海崇明·统考一模）电阻R1、R2的I﹣U图象如图所示，则R1＝_____Ω．若把R1、R2串联后接到一个内阻r＝2Ω的电源上时，R1消耗的电功率是8W，则电源的电动势是E＝_____V。

三、实验题

19．（2022·上海崇明·统考一模）在“用DIS测电源的电动势和内阻”实验中。

（1）下图中，A代表电流传感器，B代表电压传感器，R为变阻器，R1为定值电阻。则下面各电路图中，图______是合理正确实验电路图；

A． B． C． D．

（2）某次实验得到的电源的U–I图线如图（1）所示，由实验图线的拟合方程y=−1..03x+2.82可得，该电源的电动势E=______V，内阻r=______Ω；

（3）根据实验测得的该电源的U、I数据，若令y=UI，，则通过计算机拟合得出y-x图线如图（2）所示，则图线最高点A点的坐标x=______Ω，y=______W（结果保留2位小数）；

（4）若该电池组电池用旧了，电池内电阻会明显增加，如果用这个旧电池组重做该实验，请在图（2）中定性画出旧电池组的y-x图线。______

20．（2020·上海崇明·校考一模）图中①、②分别为锂离子电池充电过程中充电电流I、电池电压U随时间t变化的图线，此过程中充电功率最大为______W，若图中时间轴上分钟，小时，则在这1小时内，充电电量为______C。

四、解答题

21．（2020·上海崇明·校考一模）如图，两根足够长的光滑平行金属导轨间距为L，导轨平面与水平面成角，电阻忽略，空间有一足够大、与导轨所在平面垂直的匀强磁场，导轨通过电键连接一电动势为E内阻不计的电源，质量均为m电阻均为R的导体棒ab、cd垂直于导轨且与导轨接触良好，其中ab可以自由滑动，cd固定。

(1)闭合电键后释放ab，它恰能静止在导轨上，求匀强磁场的磁感应强度的大小和方向（方向请标在磁感线上）；

(2)断开电键，ab开始运动，求ab运动的最大加速度和最大速度；

(3)在ab上标出运动过程中感应电流方向，在ab棒开始运动以后，简要分析回路中的能量转化情况。

22．（2020·上海崇明·统考一模）如图所示，由10根长度都是L的金属杆连接成的一个“目”字型的矩形金属框abcdefgh，放在纸面所在的平面内。有一个宽度也为L的匀强磁场，磁场边界跟de杆平行，磁感应强度的大小是B，方向垂直于纸面向里，金属杆ah、bg、cf、de的电阻都为r，其他各杆的电阻不计，各杆端点间接触良好。现用水平向右的外力F，以速度v匀速地把金属框从磁场的左边界水平向右拉，从de杆刚进入磁场瞬间开始计时，求：

（1）de刚进入磁场时ah中的电流强度大小和方向。

（2）de进入磁场时，作用在de上的外力F大小。

（3）从开始计时到ah离开磁场的过程中，电流在de杆上做的功。

（4）从开始计时到ah刚进入磁场的过程中，通过ah某一横截面总的电荷量q。

参考答案：

1．D

【详解】电源的电动势为

内电压为

外电压为

故选D。

2．C

【详解】AC．根据等量异种点电荷的电场线分布得：

M点的场强与P点的场强大小相等，N点的场强与P点的场强大小相等，方向相同，故A错误C正确；

BD．根据等量异种点电荷的电势分布特点可知，M点的电势与N点的电势相等，M点的电势高于P点的电势，根据 可知，电子在M点的电势能比在P点的电势能小，故BD错误。

故选C。

3．A

【详解】根据题意，导线在安培力作用下张紧成半圆，其有效长度等于2L，导线受到两个钉子的弹力和安培力，对导线根据平衡条件

解得

故选A。

4．D

【详解】A．t1到t2时间内，根据安培定则可知导线框所在处的磁场方向垂直纸面向里，直导线中的电流减小，所以穿过线框的磁通量减小，根据楞次定律，可得线框中感应电流方向为abcda，根据左手定则可知导线框所受安培力向左，故A错误；

B．同理t2到t3时间内，长直导线中的电流向下且增大，根据安培定则可知导线框所在处的磁场方向垂直纸面向外，直导线中的电流增大，所以穿过线框的磁通量增大，根据楞次定律，可得线框中感应电流方向为abcda，根据左手定则可知导线框所受安培力向右，故B错误；

C．同理0到t1时间内，根据安培定则可知导线框所在处的磁场方向垂直纸面向里，直导线中的电流增大，所以穿过线框的磁通量增加，根据楞次定律，可得线框中感应电流方向为adcba，故0到t2时间内，线框内感应电流方向改变，故C错误；

D．t1到t2时间内线框中感应电流方向为abcda，根据左手定则可知导线框所受安培力向左，t2到t3时间内线框中感应电流方向为abcda，根据左手定则可知导线框所受安培力向右，故t1到t3时间内，线框内感应电流方向不变，线框受力方向改变，故D正确。

故选D。

5．B

【详解】首先观察到这个实验现象的物理学家丹麦物理学家奥斯特；故B正确，ACD错误

故选B。

6．D

【详解】楞次定律指感应电流的磁场阻碍引起感应电流的原磁场的磁通量的变化,这种阻碍作用做功将其他形式的能转变为感应电流的电能,所以楞次定律的阻碍过程实质上就是能量转化的过程.

7．B

【详解】A．正电荷和负电荷周围的等势面都为一组同心球壳，该点电荷不一定为正电荷，故A错误；

B．相邻等势面间电势差相等，P点附近的等差等势面更加密集，故P点的场强一定比Q点的场强大，故B正确；

C．正电荷和负电荷周围的等势面都为一组同心球壳，若为正点电荷，则P点电势一定比Q点电势高，故C错误；

D．从等势面的情况无法判断该点电荷为正点电荷还是负点电荷，无法判断P点电势与Q点电势的高低，就无法判断正检验电荷在P点和在Q点的电势能的大小，故D错误。

故选B。

8．C

【详解】根据质子或电子电荷产生的电场强度

电场是矢量，叠加时满足平行四边形法则。图A中O点的电场强度

图B中O点的电场强度

图C中O点的电场强度

图D中O点的电场强度

显然最大，C正确，ABD错误。

故选C。

9．D

【详解】A．由于电阻R2两端的电压减小，所以路端电压的增大量小于，故A错误；

BD．R增大，外电阻增大，干路电流减小，电阻R2两端的电压减小，路端电压增大，而路端电压等于外电路总电压，所以电阻R2两端的电压减小量小于，由欧姆定律得知，通过电阻R2的电流减小，减小量小于，故B错误，D正确；

C．由题可知，电压表的示数增大，R和R1并联的电阻增大，得知R增大，总电阻增大，总电流减小，并联部分电压增大，通过R1的电流增大，所以通过可变电阻R的电流减小，故C错误。

故选D。

10．A

【详解】由于图中没有电场线的方向，所以电场线的方向可能向左，也可能向右；

①若电场线的方向向右，则正电荷在a的左侧，所以a点的电场强度大，即

Ea＞Eb

沿电场线方向电势降低，可以比较电势高低，根据电场线方向可知

φa＞φb

②若电场线的方向向左，则正电荷在b的右侧，所以b点的电场强度大，即

Eb＞Ea

沿电场线方向电势降低，可以比较电势高低，根据电场线方向可知

φb＞φa

由以上的分析可知，A正确，BCD错误。

故选A。

11．D

【详解】三个灯泡的电功率相等，灯泡R1两端电压最大，根据可知，灯泡R1的电阻最大；由图可知通过灯泡R2的电流大于通过R3的电流，根据P＝I2R可知灯泡R2的电阻小于R3的电阻，所以三个灯泡的电阻关系为：

R1＞R3＞R2

故D正确，ABC错误。

故选D。

12．C

【详解】根据电流间的相互作用力关系：同向电流相互吸引，反向电流相互排斥，所以通以同向电流后，电流间相互吸引，所以整个圆筒有沿轴线上下压缩，同时沿半径向外膨胀的趋势，故ABD错误，C正确。

故选C。

13．     负    

【详解】[1]对小球M受力分析如图

小球M受电场力水平向左，与电场线方向相反，故小球M带负电。

[2]由几何关系，小球M和N之间距离为，当两球带电量都为q时，由平衡条件：

　　　(1)

当两球带电量都为2q时，由平衡条件：

      (2)

(1)(2)联立可得：

14．     向左     v=3m/s；a=9m/s2，方向向下     速度逐渐增大     加速度逐渐减小     5W

【详解】（1）[1]导体棒进入磁场后切割磁感线运动，由右手定则判断，导体棒上电流方向向右，所以电阻R上电流向右。

（2）[2]导体棒未进入磁场前自由落体运动，由运动规律：

进入磁场后，切割磁感线产生感应电流，感应电流受到的安培力为：

，方向竖直向上

所以，加速度为：

，方向竖直向上

（3）[3]速度逐渐增大，但增大得越来越慢，最后达到一个稳定的速度。

[4]加速度逐渐减小，最后变成0。

（4）[5]当安培力等于重力时，切割速度最大，所以最大速度为：

此时安培力的功率为：

此时电阻R上的最大功率为：

15．     电流的互感原理     逆时针

【详解】[1]充电的主要部件为两个线圈，分别安装在手机和无线充电器内部，其工作原理是电流的互感原理，由电磁感应规律可知，交变电流通过无线充电器的线圈时会产生变化的磁场，从而在手机内的线圈中产生感应电流，实现无线充电；

[2]根据麦克斯韦电磁理论可知，当B线圈中电流沿顺时针方向逐渐增大时，A线圈中会产生逆时针方向的电流。

16．     需要     B

【详解】[1]测量工具在测量之前都需要调零。

[2]在螺线管管口，磁感应强度不为零，内部磁场接近匀强磁场，磁感应强度接近不变。故选B。

17．     正     右

【详解】[1][2]细棒由静止释放后，向右做加速度增大的加速运动，根据加速度增大知道细棒受力变大，而细棒水平方向仅受库仑力，根据F＝，知道细棒距离Q越开越近，即Q在细棒右侧，又细棒向右做加速运动，合外力向右，而﹣q距离Q近，则﹣q受吸引力，则Q带正电。

18．     8     22

【详解】[1]I﹣U图象的斜率等于电阻的倒数，则有：

Ω＝8Ω

R2＝Ω＝12Ω

[2]R1、R2串联联后接到电源上时，R1消耗的电功率为：P1＝解得：

U1＝8V

根据欧姆定律可知：

＝1A

根据闭合电路欧姆定律可知：

19．     B     2.82     1.03     1.03     1.93    

【详解】（1）[1]该实验原理为闭合电路的欧姆定律，需要测量电源的路端电压和干路电流，电路应为B；

（2）[2][3]根据闭合电路的欧姆定律可得

E= 2.82V，r=1.03Ω

（3）[4]由题意可知，y=UI＝P出，

功率为

当R=r时，P出 最大

故图线最高点A点的坐标x=R=r=1.03Ω。

[5]W。

（4）[6]若电池用旧了，电动势变小，内阻变大，旧电池组的y-x图线将变为

20．     4.2     3546

【详解】[1]t2时刻电流和电压达到最大值，功率最大，最大功率为

[2]充电电量为电流图像的面积

21．(1)，垂直导轨向下；(2)gsina，；(3)见解析

【详解】(1)根据左手定则可知，磁场方向垂直导轨向下，如图

根据闭合电路欧姆定律有

对ab，磁场力与重力分力平衡

解得

(2)刚释放时，加速度最大，速度为零，故安培力为零，根据牛顿第二定律有

mgsin=ma

解得

a=gsin

当速度最大时，安培力等于重力分力，根据法拉第电磁感应定律有

根据闭合电路欧姆定律有

根据平衡条件有

解得

(3)电流方向从a到b。

能量转化：开始时，金属棒的重力势能转化为动能和两金属棒的电能最后转化为内能；当ab速度达到最大后，金属棒的机械能全部转化为内能；

22．（1），方向为a到h（2）（3）（4）

【详解】(1)根据右手定则可知，ah中的电流方向为a到h，de段做切割磁感线运动，产生的感应电动势为：E＝BLv，de段为内电路，其余为并联外电路，电阻中的总电阻为：

R＝r+＝

根据闭合电路欧姆定律可知，电路中的总电流为：

I＝

则有：

＝

(2)根据平衡条件可知：

F＝F安＝BIL＝

(3)当de段在磁场中时有：

I＝

当de段离开磁场后，运动了：

de段中的电流恒为：

有：

，

电流在de杆上做的功为：

W＝W1+W2＝

(4)在ah进入磁场前，ah上的电流方向相同，且恒定，所以通过的电量为：

Q＝＝