上海市黄浦区三年（2021-2023）年高考物理一模试题按知识点分层-02电磁学（基础题）

上海市黄浦区三年（2021-2023）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．（2023·上海黄浦·上海市大同中学统考一模）下列关系式中不是利用物理量之比定义新的物理量的是（　　）

A． B． C． D．

2．（2023·上海黄浦·上海市大同中学统考一模）两等量异种点电荷间电场线的分布情况是（   ）

A． B．

C． D．

3．（2023·上海黄浦·上海市大同中学统考一模）如图，弹簧上端固定，下端悬挂一个磁铁，磁铁的N极位于下端。在磁铁下端放一个固定的闭合金属圆环，将磁铁托起到某一高度后放开，发现磁铁很快地停下（   ）

A．磁铁和弹簧组成的系统机械能守恒

B．该实验现象不符合能量守恒定律

C．若磁铁的S极向下，磁铁振动时间会变长

D．磁铁很快停下伴随着圆环中产生感应电流

4．（2023·上海黄浦·上海市大同中学统考一模）电磁炮是通过给导轨回路通以很大的电流，使抛射体在导轨电流产生磁场的安培力作用下沿导轨加速运动，最终以很高的速度将抛射体发射出去。如图为电磁炮的原理示意图，电流方向如图所示，磁场垂直于轨道平面，则（　　）

A．可减小导轨回路中的电流来提高抛射体的发射速度

B．两轨道间磁场的方向垂直轨道平面向上

C．改变电流的方向不影响抛射体的发射方向

D．抛射体的发射速度与抛射体的质量无关

5．（2022·上海黄浦·统考一模）下列关于电场线和磁感线的说法不正确的是（　　）

A．都是闭合曲线 B．都是假想的线

C．都不会相交 D．都用疏密表示场的强弱

6．（2022·上海黄浦·统考一模）如图，质量为m的金属杆ab垂直放在水平导轨上，处在匀强磁场中，磁场方向与水平面成θ角斜向上。开关闭合后金属杆保持静止，正确表示金属杆受力示意图的是（从a端看）（　　）

A． B． C． D．

7．（2022·上海黄浦·统考一模）如图，虚线为某电场的等势面，实线为一带电粒子仅在电场力作用下由A运动到B的径迹。设粒子在A、B点的加速度大小分别为aA、aB，电势能分别为EpA、EpB，则（  ）

A．aA > aB，EpA > EpB

B．aA > aB，EpA < EpB

C．aA < aB，EpA > EpB

D．aA < aB，EpA < EpB

8．（2022·上海黄浦·统考一模）如图，电源电动势与内阻恒定，R1为定值电阻，两电表均为理想电表。闭合开关后，将滑动变阻器R2的滑片向a端移动，则（　　）

A．两个电表示数都变大 B．两个电表示数都变小

C．电压表示数变大，电流表示数变小 D．电压表示数变小，电流表示数变大

9．（2020·上海黄浦·校联考一模）如图所示，在空间中水平面MN的下方存在竖直向下的匀强电场，质量为m的带电小球由MN上方的A点以一定初速度水平抛出，从B点进入电场，到达C点时速度方向恰好水平，A、B、C三点在同一直线上，且电场力为3mg。重力加速度为g，由此可知（　　）

A．AB=3BC

B．小球从A到B与从B到C的运动时间相等

C．小球从A到B与从B到C的动量变化量相同

D．小球从A到C的过程中重力对小球做的功与电场力对小球做的功的绝对值相等

10．（2020·上海黄浦·校联考一模）如图所示，光滑绝缘水平面上有甲、乙两个带电小球，t=0时，甲静止，乙以6m/s的初速度向甲运动。它们仅在静电力的作用下沿同一直线运动（整个运动过程中没有接触），它们运动的v－t图像分别如图（b）中甲、乙两曲线所示。则由图线可知（　　）

A．两小球带电的电性一定相反

B．甲、乙两球的质量之比为2：1

C．t2时刻，乙球的静电力最大

D．在0~t3时间内，甲的动能一直增大，乙的动能一直减小

11．（2020·上海黄浦·校联考一模）如图甲所示，单匝矩形线圈abcd垂直固定在匀强磁场中。规定垂直纸面向里为磁感应强度的正方向，磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示。以顺时针方向为电流正方向，以向右方向为安培力正方向，下列关于bc段导线中的感应电流i和受到的安培力F随时间变化的图象正确的是（　　）

A． B．

C． D．

二、填空题

12．（2023·上海黄浦·上海市大同中学统考一模）描述电场能性质的物理量是______，该物理量的单位用国际单位制中的基本单位______（选填“能”或“不能”）表示为 kg·m·A−1·s−3。

13．（2023·上海黄浦·上海市大同中学统考一模）我国民航总局关于民航旅客携带“充电宝”乘机规定和小兰同学的移动电源的铭牌分别如图（a）、（b）所示，可判断此“充电宝”在输入过程中的最大功率为_______W，小兰_______（选填“能”或“不能”）将它随身携带乘机。

14．（2022·上海黄浦·统考一模）直导线ab内通有稳恒电流，产生磁场方向如图，导线中的电流方向为_________（选填“从a到b”或“从b到a”）；一线框从M处沿ab所在竖直平面向下移动到N处，线框内的磁通量变化情况是________。

15．（2022·上海黄浦·统考一模）如图，绝缘轻杆两端固定带电小球A和B，处于水平向右的匀强电场中。开始杆与电场线垂直，向右移动并转至杆与电场线平行后，发现两球电势能之和不变。根据图中给出的位置关系，可以确定A、B两球一定带有___________种电荷（选填“同”或“异”），A、B两球的带电量之比为___________。

16．（2022·上海黄浦·统考一模）如图，电源电动势为12 V、内阻为 1 Ω，定值电阻R1、R2的阻值分别为1 Ω、6 Ω，开关闭合后，电动机M恰好正常工作。已知电动机额定电压U 为 6 V，电阻RM 为 0.5 Ω，则电动机正常工作时产生机械功的功率为___________W，此时电源的效率为___________。

三、实验题

17．（2023·上海黄浦·上海市大同中学统考一模）利用智能手机中的磁传感器可以测量磁感应强度B。如图，在手机上建立直角坐标系，手机显示屏所在平面为xOy面。某同学在某地对地磁场进行了五次测量，每次测量时y轴指向不同方向而z轴正向保持竖直向上。当磁感应强度沿坐标轴各分量方向与坐标轴的正方向一致时软件读数为正，反之读数为负。根据表中测量结果可推理得测量地点位于______半球（选填“南”或“北”），当地的地磁场大小约为________μT。（保留2位有效数字）

18．（2020·上海黄浦·校联考一模）某研究性学习小组为了测量某电源的电动势E和电压表V的内阻Rv，从实验室找到实验器材如下：

A．待测电源（电动势E约为2V，内阻不计）

B．待测电压表V（量程为1V，内阻约为100Ω）

C．定值电阻若干（阻值有：50.0Ω，100.0Ω，500.0Ω，1.0kΩ）

D．单刀开关2个

(1)该研究小组设计了如图甲所示的电路原理图，请根据该原理图在图乙的实物图上完成连线______。

(2)为了完成实验，测量中要求电压表的读数不小于其量程的，则图甲R1=_____Ω；R2=_____Ω。

(3)在R1、R2选择正确的情况进行实验操作，当电键S1闭合、S2断开时，电压表读数为0.71V；当S1、S2均闭合时，电压表读数为0.90V；由此可以求出Rv=____Ω；电源的电动势E=_____（保留2位有效数字）。

四、解答题

19．（2023·上海黄浦·上海市大同中学统考一模）三个静止点电荷附近的某块区域中的等势线分布如图所示。图中相邻等势线之间的电势差均为1V，有几条等势线所对应的电势已标明。正方形网格每一格的边长是1cm。A、B、C、D是图示平面上的4个点。将一根细长的光滑直玻璃管固定在所示的区域中，玻璃管的一端位于B处，另一端位于C处，B和C均位于等势线上。（e = 1.6×10−19C）

（1）电子位于A点处，则其受到的静电力沿什么方向？请说明判断理由；

（2）将一个电子从A点移至D点，该电子的电势能变化了多少？请计算并说明理由；

（3）将一个带正电的小球从B端放入管中，并且给它一个向右的初速度，使它能够在玻璃管的约束下运动到C处。运动过程中小球的速率如何变化，请描述并说明理由。（A、B、C等高）

20．（2022·上海黄浦·统考一模）某次实验中测得一质量为6.64×10-27 kg的带电粒子，在500 N/C的匀强电场中，仅在电场力作用下由静止加速。移动16cm时，速度达到8.40×104 m/s。推算该带电粒子：

（1）在这一过程中电势能的变化量；

（2）受到的电场力大小；

（3）带电量的大小。

（已知元电荷e=1.6×10-19C，计算结果用科学记数法表示，前2问保留3位有效数字）

21．（2020·上海黄浦·校联考一模）如图所示，光滑绝缘的半圆形轨道ABC固定在竖直面内，圆心为O，轨道半径为R，B为轨道最低点。该装置右侧的圆弧置于水平向右的足够大的匀强电场中。某一时刻一个带电小球从A点由静止开始运动，到达B点时，小球的动能为E0，进入电场后继续沿轨道运动，到达C点时小球的电势能减少量为2E0，试求：

（1）小球所受重力和电场力的大小；

（2）小球脱离轨道后到达最高点时的动能。

参考答案：

1．C

【详解】A．比值定义法，就是用两个基本的物理量的“比”来定义一个新的物理量的方法。比值法定义的基本特点是被定义的物理量往往是反映物质的最本质的属性，它不随定义所用的物理量大小的变化而变化。由于电场强度由场源电荷与空间位置到场源电荷的距离决定，与试探电荷与试探电荷所受电场力的大小没有决定的关系，因此是比值定义式，A错误；

B．根据上述，由于电势是由场源电荷、空间位置到场源电荷的距离已经零电势的选择决定，与试探电荷、电势能没有决定的关系，因此是比值定义式，B错误；

C．由于加速度与合力成正比，与质量成反比，即加速度大小由物体所受外力的合力与物体的质量共同决定，则表达式不属于比值定义式，C正确；

D．根据上述，由于角速度由圆周运动的受力与线速度决定，与物体转过的角度与时间没有决定的关系，因此是比值定义式，D错误。

故选C。

2．A

【详解】A．为两等量异种点电荷间电场线的分布，A正确；

B．为两等量同种正点电荷间电场线的分布，B错误；

C．为两等量同种负点电荷间电场线的分布，C错误；

D．为带电平行金属平板间电场线的分布，D错误。

故选A。

3．D

【详解】AB．由楞次定律，线圈中产生感应电流，使磁铁始终受到阻碍，时而体现引力，时而体现斥力，导致电流做功，从而使系统的机械能转化为内能，导致磁铁和弹簧组成的系统的机械能减少，但这一过程同样符合能量的转化和守恒定律，即能的总量保持不变，AB错误；

C．根据楞次定律下面的线圈会阻碍磁铁运动，所以当磁铁向下靠近金属线圈时，线圈中产生了逆时针的感应电流（俯视），两者之间表现为相互排斥，同理当磁铁向上远离金属线圈时，根据楞次定律，可得线圈中产生了顺时针的感应电流（俯视），两者之间表现为相互吸引，因此与磁铁的磁极无关，C错误；

D．磁铁很快停下来的主要原因是圆环中产生了感应电流，D正确。

故选D。

4．C

【详解】A．炮弹运动受到安培力又，故增加导轨回路中的电流来提高抛射体的发射速度，A错误；

B．根据安培定则可知，两轨道间磁场的方向垂直轨道平面向下，B错误；

C．改变电流的方向，磁场方向垂直轨道平面向上，根据左手定则可得，力方向不变，故不影响抛射体的发射方向，C正确；

D．根据动能定理可知，合外力做功不变，动能变化量不变，质量大的速度小，D错误；

故选C。

5．A

【详解】A．磁感线是闭合曲线，电场线不是闭合曲线，故A错误；

B．电场线和磁感线都是为了描述场而假想的线，实际并不存在，故B正确；

C．由于磁感线和电场线或它们的切线方向分别表示磁感应强度和电场强度的方向，而某点磁感应强度或电场强度的方向是唯一的，所以磁感线和电场线都不会相交，故C正确；

D．磁感线和电场线都用疏密表示场的强弱，故D正确。

本题选错误的，故选A。

6．B

【详解】由左手定则知金属杆所受安培力垂直与磁场方向向左上方，金属杆保持静止，由平衡条件可知，金属杆一定受到向右的摩擦力，金属杆也一定受到轨道的支持力，以及重力，受力示意图如图

故B正确，ACD错误。

故选B。

7．D

【详解】根据等势面电势分布可得电场线方向是指向圆心的，故产生电场的点电荷带负电，根据做曲线运动的物体的轨迹夹在合力与速度方向之间，故可得粒子受到的电场力沿圆心指向外，所以粒子受到的电场力方向和电场方向相反，所以粒子带负电。

A点电势大于B点，带负电的粒子在电势小的地方电势能大，故

EpA < EpB

等差等势面的疏密程度反映电场强弱，由图可知B处等差等势面比A处密集，电场强，则加速度越大，故

aA < aB

故选D。

8．C

【详解】设滑片向a端移动后，滑片左侧电阻R2左的减少量为，则滑片右侧电阻R2右的增加量也为。滑片左侧电阻R2左与R1并联后的等效电阻R并的减少量为

而开始时，电路外电阻为

滑片向a端移动后，电路外电阻为

即电路外电阻增大，总电流减小，电流表示数减小，电源内电压减小，路端增大，而R并两端电压减小，所以R2右两端电压增大，电压表示数增大，综上所述可知ABD错误，C正确。

故选C。

9．D

【详解】AB．小球从A到B的时间为

在B点的竖直方向速度为

小球在电场中的加速度大小为

小球从B到C的时间为

则两段所用的时间之比为4：1，据题意，知小球在水平方向不受力，故水平方向做匀速直线运动，则

AB=4BC

故AB错误；

C．由动量定理可知，动量变化等于合力的冲量，由于AB段合力冲量方向向下，由于小球在BC段竖直方向做减速运动，则合力方向向上，所以小球在BC段合力冲量向上，故C错误；

D．据题意，知小球在水平方向不受力，故水平方向做匀速直线运动，从A到C由动能定理可知，小球从A到C的过程中重力对小球做的功与电场力对小球做的功的绝对值相等，故D正确。

故选D。

10．B

【详解】A．由图可知乙球减速的同时，甲球正向加速，说明两球相互排斥，带有同种电荷，故A错误；

B．两球作用过程中动量守恒，则

解得

故B正确；

C．从v－t图象可知，在t1时刻二者速度相等，则此时距离最近，此时静电力最大，故C错误；

D．在0－t3时间内，甲的动能一直增大，乙的动能先减小，t2时刻后逐渐增大，故D错误。

故选B。

11．A

【详解】0～0.5T时间内，B减小，穿过线圈的磁通量减小，磁场方向垂直纸面向里，由楞次定律可知，感应电流方向沿顺时针方向，为正值；

由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势为，不变，则E不变，感应电流i不变。由左手定则可知，bc段导线受到的安培力方向水平向右，是正的。由F=BiL知bc段导线受到的安培力大小随B的减小而逐渐减小。

在0.5T-T时间内，B增大，穿过线圈的磁通量增大，磁场方向垂直纸面向里，由楞次定律可知，感应电流方向沿逆时针方向，为负值；

由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势为 ，不变，则E不变，感应电流i不变。由图知：在0.5T-T时间内的是0～0.5T时间内的2倍，则在0.5T-T时间内的感应电动势E是0～0.5T时间内的2倍，感应电流也是2倍。在0.5T-T时间内，由左手定则可知，bc段导线受到的安培力方向水平向左，是负的，且由F=BiL，知在0.5T-T时间内bc段导线受到的安培力随B的增大而增大，且是0～0.5T时间内的4倍，故BCD错误，A正确。

故选A。

12．     电势     不能

【详解】[1]根据

可知，描述电场能性质的物理量是电势；

[2]根据上述表达式，通过单位运算，可知电势的单位为

可知，该物理量的单位用国际单位制中的基本单不能表示为 kg·m·A−1·s−3。

13．     12     能

【详解】[1]由图（b）可看出此“充电宝”在输入过程中的电压为5V，最大电流为2.4A，则在输入过程中的最大功率为

Pmax = UImax= 5 × 2.4W = 12W

[2]“充电宝”充满电后，移动电源的电能为

E = UIt = 3.7 × 20Wh = 74Wh < 100Wh

则小兰能将它随身携带乘机。

14．     从b到a     先增大后减小再增大再减小

【详解】[1]由安培定可知导线中的电流方向为从b到a；

[2]通电导线附近，越靠近导线磁感应强度越大，线框下边刚刚到ab所在平面，线框的磁通量最大，当线框中点到达ab所在平面，磁通量减小到0，当线框上边刚到ab所在平面时磁通量反向增加到最大，再继续向下，磁通量减小，所以线框内的磁通量变化情况是先增大后减小再增大再减小。

15．     异     2∶1

【详解】[1]两小球电势能之和不变，说明电场力对两小球做功的代数和为零，又因为两小球都存在水平向右的位移，所以A、B两球一定带有异种电荷。

[2]由题图可得

解得A、B两球的带电量之比为

16．     10     75%

【详解】[1]设干路电流为，根据闭合电路欧姆定律得

解得

设流过的电流为，则有

则流过的电流为

电动机的输入功率为

电动机的热功率为

电动机机械功的功率

[2]路端电压为

则电源的效率

17．     北     44##45

【详解】[1]地磁场分别如图所示

地球可视为一个大磁场，磁场南极大致在地理北极附近，磁场北极在地理南极附近。由表中z轴数据可看出z轴的磁场竖直向下，则测量地点应位于北半球。

[2]磁感应强度为矢量，由表格中可得处当地的地磁场大小约为

18．          100     50     87     1.9

【详解】(1)[1]根据电路原理图，实物连线如图所示：

(2)[2][3]根据分压规律

串联在电路中的总电阻约为

所以和阻值太大不能用，否则电压表的示数不满足题中要求；为了在闭合时，能够有效的保护电路，所以，。

(3)[4][5]当电键闭合、断开时

当、均闭合时

解得

，

19．（1）向右的（或由A指向B），见解析；（2）-1.28×10−18J，见解析；（3）逐渐减小，见解析

【详解】（1）电场线与等势面垂直且指向电势降低的方向，根据图形可知A点的电场强度几乎是向左的，由于电子带负电荷，其受力方向与该点电场强度方向相反，即A点处电子受到的静电力几乎是向右的（或由A指向B）。

（2）由于相邻等势线之间的电势差均为1V，根据图像可知

φA= -3V

φD = 5V

则有

UAD = φA - φD = -8V

则将一个电子从A点移至D点，电场力做功

WAD = qUAD = （-1.6×10−19）×（-8）J = 1.28×10−18 J

可知

ΔEp = -WAD = -1.28×10−18J

即电子从A点移至D点，电场力做正功，电势能减少了1.28×10−18 J。    

（3）由于A、B、C等高，则小球从B运动到C的过程中，重力不做功，重力势能不变，则只有静电力做功，由于电场方向向左，小球带正电，所受电场力向左，可知电场力做负功，电势能增大，则动能减小，即速率逐渐减小。

20．（1）− 2.34×10−17 J；（2）1.46×10−16 N；（3）3.2×10−19 C

【详解】（1）根据能量守恒定律可知，该带电粒子在这一过程电势能变化量等于动能变化量的相反数，即

（2）设带电粒子受到的电场力大小为F，根据动能定理有

解得

（3）根据电场强度的定义式变形可得该带电粒子所带电量的大小的计算值为

考虑到实验中所测数据有一定的误差，q应取与e的整数倍最接近的值，即3.2×10−19C。

21．（1）     （2）8E0

【详解】(1)设带电小球的质量为m，则从A到B根据动能定理有：

mgR＝E0

则小球受到的重力为：

mg＝

方向竖直向下；

由题可知：到达C点时小球的电势能减少量为2E0，根据功能关系可知：

EqR＝2E0

则小球受到的电场力为：

Eq＝

方向水平向右，小球带正电。

(2)设小球到达C点时速度为vC，则从A到C根据动能定理有：

EqR＝＝2E0

则C点速度为：

vC＝

方向竖直向上。

从C点飞出后，在竖直方向只受重力作用，做匀减速运动到达最高点的时间为：

在水平方向只受电场力作用，做匀加速运动，到达最高点时其速度为：

则在最高点的动能为：