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

上海市宝山区三年（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·上海宝山·统考一模）能运用平行四边形法则进行合成的物理量是（  ）

A．动能 B．加速度 C．电荷量 D．磁通量

2．（2022·上海宝山·统考一模）如图，空间O点有一带电荷量为Q的正点电荷，P点距离O点为r，设该正点电荷在P点产生的场强大小为E。若保持r不变，则下图中能正确描述E、Q关系的是（　　）

A． B． C． D．

3．（2022·上海宝山·统考一模）A、B 是一条电场线上的两点，若在A点释放一初速为零的电子，电子仅在电场力作用下沿电场线从A运动到B，其电势能 Ep 随位移 s 变化的规律如图所示。设 A、B 两点的电场强度分别为 EA和 EB，电势分别为 φA 和 φB．则（　　）

A．EA>EB，φA>φB B．EA>EB，φA＜φB

C．EA＜EB，φA>φB D．EA＜EB，φA＜φB

4．（2022·上海宝山·统考一模）如图所示，电源的电动势和内阻分别为 E、r，R 为定值电阻，U 表示电压表的读数，I 表示电流表的读数，相应的变化量大小分别为 ΔU 和 ΔI，则在滑动变阻器的滑片 P 由 M 向 N 移动的过程中（　　）

A．U 先减小后增大 B．电源的效率 η 先减小后增大

C．保持不变 D．保持不变

5．（2020·上海宝山·统考一模）真空中某一区域有A、B、C三个静止的点电荷，现保持A、B位置不变，移去点电荷C，则A、B之间的静电力大小和原来的相比（  ）

A．变大 B．变小 C．不变 D．都有可能

6．（2020·上海宝山·统考一模）类似电势的定义，我们把质点在地面附近某点的重力势能与质点质量的比值叫做该点的重力势，则以地面为参考平面，离地面竖直高度为h处的重力势为（  ）

A． B． C． D．

7．（2020·上海宝山·统考一模）如图，A、B是匀强电场中的两点，若在A点释放一初速为零的电子，电子仅在电场力作用下沿电场线从A运动到B，设其电势能与动能之和为，则随时间t变化的关系是（　　）

A． B．

C． D．

8．（2020·上海宝山·统考一模）如图所示，铁芯上绕有L1和L2两个线圈，铁芯左边挂一个轻小金属环，小磁针在导线AB的正下方，则当电键S闭合时（  ）

A．小金属环仍保持静止

B．小金属环将向右运动

C．小磁针仍保持静止

D．从上往下看小磁针顺时针转

二、填空题

9．（2022·上海宝山·统考一模）如图，为了研究磁体S极附近Q点的磁场强弱，在该处垂直于磁场方向放置“很短”的一小段通电导线，设导线中的电流为I，导线的长为l，受到的磁场力为F。若改变I或l，则比值将______（选填“发生变化”或“保持不变”）。试问通电导线为什么要取得“很短”？______。

10．（2022·上海宝山·统考一模）磁悬浮高速列车在我国已投入正式运行，磁悬浮的原理如图所示。图中A是圆柱形磁铁，B是超导圆环，将B靠近A，水平放在A的上方，它就能在磁场力的作用下保持悬浮。在B靠近A的过程中，B中就会产生感应电流，这是因为___________。由B中的感应电流方向可知，A的上端为___________极。

11．（2022·上海宝山·统考一模）如图为太阳能路灯示意图，在白天太阳能电池组件向蓄电池充电，晚上蓄电池给 LED 灯供电，实现照明。已知 LED 灯的额定电压为 24 V，额定功率为 48 W，则 LED 灯的额定电流为___________A，通常路灯每天晚上工作 10 h，若要求太阳能路灯能连续正常工作 6 个阴雨天，并考虑蓄电池放电需要预留 20% 的电荷量，以及线路等因素造成关于电荷量的 20% 损耗率（损耗率 =×100%，消耗量 = 净耗量+损耗量），则蓄电池储存的电荷量至少为___________Ah（安培·小时）。

12．（2020·上海宝山·统考一模）如图所示，直线a为电源的U—I图线，直线b为电阻R的U—I图线，用该电源和该电阻组成闭合电路时，电源内部非静电力将1C正电荷从负极移到正极所做的功为______J，电源的输出功率为______W。

13．（2020·上海宝山·统考一模）如图，两根互相平行的长直导线M、N垂直穿过纸面，导线中通有大小相等、方向相反的电流，A、O、B在MN连线上，且将连线四等分。已知直线电流I产生磁场的磁感应强度分布规律是（k为比例系数，为磁场中某点到直导线的距离），现测得O点磁感应强度的大小为3T，则A点的磁感应强度大小为__________T。直导线M受到的磁场力是由_________产生的磁场对其施加的。

三、解答题

14．（2022·上海宝山·统考一模）如图所示，MN、PQ为在同一水平面上放置的、足够长的平行粗糙导轨，导轨间距为L，导轨左端接有理想电压表V、电键S和阻值为R的电阻。将一根质量为m的金属棒cd垂直放置在导轨上，且与导轨接触良好，cd棒的电阻为r，导轨电阻不计，cd棒与导轨间的动摩擦因数为μ，整个装置处于竖直向下的，磁感应强度为B的匀强磁场中。若cd棒在垂直于它的水平恒力F作用下，正以v0速度向右作匀速直线运动。求：

（1）在图示情况下电压表的读数U；

（2）合上电键S的瞬间，cd棒的加速度a；

（3）合上电键S后，电阻R能产生的最多焦耳热QR；

（4）合上电键S后，cd棒克服摩擦力所能做的最多的功Wf。

15．（2020·上海宝山·统考一模）如图所示，两根足够长的平行光滑金属导轨MN和PQ固定放置在水平面上，电阻不计，导轨间距为l，左侧接一阻值为R的电阻，空间有竖直向上的磁感应强度为B的匀强磁场，质量为m，电阻为r的导体棒CD垂直于导轨放置，并接触良好。导体棒在平行于导轨向右的水平拉力F作用下由静止开始做匀加速直线运动，若经过一段时间后撤去拉力F，棒在磁场中通过距离d后恰好停止，已知撤去拉力F后棒的速度v随位移s的变化规律满足（k为已知的常数）。

（1）求撤去拉力F时导体棒的速度大小v0；

（2）撤去拉力F时导体棒中感应电流的方向怎样？

（3）求撤去拉力F时导体棒中感应电流的大小；

（4）为了保持导体棒做匀加速直线运动，拉力F的大小随时间如何变化？

参考答案：

1．B

【详解】AC．动能和电荷量只有大小，没有方向，都是标量，运算遵守代数运算法则，AC错误；

B．加速度是矢量，运用平行四边形法则进行合成，B正确；

D．磁通量虽有方向，但磁通量运算遵守代数运算法则，D错误。

故选B。

2．A

【详解】该正点电荷在P点产生的场强大小为

若保持r不变，E与Q成正比关系。

故选A。

3．B

【详解】电子仅在电场力作用下沿电场线从A运动到B，电势能减小，电场力做正功，电场力向右，电场强度向左，电势升高，所以φA＜φB；

因为 ，电子仅在电场力作用下沿电场线从A运动到B，图像的斜率减小，电场强度减小，所以EA>EB。

故选B。

4．D

【详解】图中电流表测量总电流，电压表测量路端电压；滑动变阻器的滑片P左右两侧的电阻并联后与R串联。

AC．滑动变阻器的滑片 P 由 M 向 N 移动的过程中，变阻器并联的电阻先增大后减小，故外电路总电阻先增大后减小，而电压表与电流表读数的比值等于外电路总电阻，所以先增大后减小，由欧姆定律知，总电流先减小后增大，则根据可知，电压表的读数U先增大后减小，故AC错误；

B．电源的效率为

由于路端电压U先增大后减小，则η先增大后减小，故B错误；

D．根据闭合电路欧姆定律有U=E-Ir，则得

保持不变，故D正确。

故选D。

5．C

【详解】A与B之间的库仑力为，故两者之间的静电力与有没有C电荷无关，则移去C电荷，A与B之间的库仑力不变，故C正确，ABD错误。

故选C。

6．C

【详解】以地面为参考平面，离地面竖直高度为h处的重力势能为

根据重力势的定义有

故C正确，ABD错误。

故选C。

7．A

【详解】电子仅在电场力作用下沿电场线从A运动到B，只有电场力做正功，减小的电势能转化为增加的动能，则电势能和动能的总和保持不变，故A正确，BCD错误。

故选A。

8．D

【详解】闭合电键S闭合时，L1线圈通电，由右手螺旋定则可得电流I1产生的磁场方向向右穿过螺旋管，如图所示

AB．穿过小金属环的磁通量向右增大，由楞次定律可得感应电流I3的方向，从而使得小金属环在原磁场中受安培力而阻碍磁通量的增多，故小金属环有缩小的趋势和向左摆动，故AB错误；

CD．线圈L2的磁通量向右增多，由楞次定律可得感应电流I2的方向，在通电导线周围产生的磁场方向由右手螺旋定则为上方叉进下方点出，小磁针受磁力而转动N极指向来显示磁场方向，故N极向纸面外转，S极向纸面里转动，则从上往下看小磁针顺时针转动，故C错误，D正确。

故选D。

9．     保持不变     为了研究磁场中较精确地属于某一点的磁场强弱

【详解】[1]由

F=BIl

可得

Q点的磁场强度是磁场本身的属性，与通电导线长度、导线中电流大小无关，改变I或l，则比值将保持不变。

[2]为了研究磁场中较精确地属于某一点的磁场强弱，通电导线要取得“很短”。

10．     穿过B的磁通量增大     S（南）

【详解】[1]在B靠近A的过程中，B中就会产生感应电流，这是因为穿过B的磁通量增大；

[2]根据安培定则，超导圆环B相当于一个条形磁铁，其下端是S极，根据同名磁极相互排斥，A的上端为S（南）极。

11．     2     180

【详解】[1]LED 灯的额定电流为

[2]6天的耗电量为

损耗的电量为

设蓄电池储存的电荷量至少为Q

解得

12．     3     4

【详解】[1]直线a为电源的U-I图线，结合

可得，电源的电动势为图像的总截距

电源的内阻为图像的斜率

Ω=05Ω

直线b为电阻R的U-I图线，由

可知其阻值为图像的斜率

Ω=1Ω

用该电源和该电阻组成闭合电路时，可读出工作电流为，工作电压为。

而电源内部非静电力将1C正电荷从负极移到正极所做的功为

[2]电源的输出功率为

13．     4     直导线N

【详解】[1]设MN的距离为L，根据两通电直导线在O的磁场由右手螺旋定则知均竖直向下，磁感应强度的大小为两同向合成，有

同理A点的磁感应强度为

方向竖直向下；

[2]直导线M处在直导线N的磁场中，直导线M受到的磁场力是由直导线N产生的磁场对其施加的。

14．（1）BLv0；（2）；（3）；（4）

【详解】（1）在图示情况下，由于电键S断开，电压表的读数即为cd棒产生的感应电动势，根据法拉第电磁感应定律有

U=BLv0

（2）cd棒的受力如图所示：

由于cd棒向右作匀速直线运动有

合上电键S的瞬间由牛顿第二定律可知

又

所以

联立解得

a=

（3）cd棒在磁场力作用下，做加速度减小的减速运动，直至静止。由于F=f，所以F做功输入的能量等于cd棒克服摩擦力做功产生的热，所以cd棒减少的动能ΔEk等于cd棒克服磁场力做的功WA，即

ΔEk=WA

感应电流通过R和r产生的电热等于克服磁场力做的功，即

所以

又

所以

QR=

（4）对于cd棒在减速运动过程中的任一时刻，有

设从这一时刻起，cd棒运动了极短的时间，则有

又

推得

对于cd棒作减速运动的全过程，可以分割成一系列连续的在、、……时间内的运动，则有

……

推得

又有

，

所以

Wf=

15．（1）kd；（2）由D指向C；（3）；（4）随时间均匀增大

【详解】（1）将，，代入

得

所以撤去拉力F时导体棒的速度大小

（2）撤去拉力F时导体棒的速度向右，由右手定则知感应电流的方向D指向C；

（3）导体棒切割磁感线产生的电动势为

由闭合电路的欧姆定律

可得撤去拉力F时导体棒中感应电流的大小为

（4）设导体棒做匀加速直线运动，有

而

可得

可得关于时间t是一次函数，即要保证导体棒做匀加速直线运动，拉力F的大小随时间均匀增大。