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

上海市奉贤区三年（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．（2022·上海奉贤·统考一模）下列物理量中的“−”表示方向的是（　　）

A．电势−5V B．气温−3℃ C．重力势能−12J D．速度−2m/s

2．（2022·上海奉贤·统考一模）如图，a、b、c分别位于等腰直角三角形的三个顶点，在a、b处各有一通电长直导线垂直穿过纸面，电流方向如图所示，大小均为I。若其中一根长直导线在c处的磁感应强度大小为B，忽略其他因素影响，则c处的磁感应强度（　　）

A．大小为B，方向向上 B．大小为2B，方向向左

C．大小为B，方向向下 D．大小为2B，方向向右

3．（2022·上海奉贤·统考一模）如图所示电路中，电源内阻和定值电阻的阻值均为，滑动变阻器的最大阻值为。闭合开关，将滑动变阻器的滑片P由端向端滑动的过程中（　　）

A．电压表示数变大 B．电源的输出功率变小

C．电源的效率变大 D．变阻器消耗功率变小

4．（2022·上海奉贤·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

5．（2022·上海奉贤·统考一模）如图，在匀强电场A、B两处分别放入两个正点电荷qA和qB，且qA = 2qB。甲同学选择零势能面后，算出A、B两点的电势能，得出A的电势能小于B的电势能的结论。其他同学看了甲的结论，分别发表了以下看法。你赞同的看法是（　　）

A．甲同学得出的结论与零势能面选择无关

B．甲同学选取的零势能面一定在A的左边

C．甲同学选取的零势能面一定在B的右边

D．甲同学选取的零势能面一定在A和B之间

6．（2022·上海奉贤·统考一模）已知一根无限长直导线通过电流I时，所产生的磁场在距离导线d处磁感应强度大小为B。现有两足够长直导线均折成直角EO1F和PO2Q，按图示方式放置在同一平面内，O1与O2几乎重合，EO1与O2Q在一条直线上，PO2与O1F在一条直线上。两导线相互绝缘，且通有相等的电流I，电流方向如图所示。则图中与导线距离均为d的M、N两点处的磁感应强度大小分别为（   ）

A．2B，2B B．B，B C．0，B D．0，2B

7．（2020·上海奉贤·统考一模）一个负点电荷仅受电场力作用，从电场中的a点移到b点，该点电荷在b点的动能大于在a点的动能，则（　　）

A．a点场强大于b点场强 B．a点场强小于b点场强

C．a点电势高于b点电势 D．a点电势低于b点电势

8．（2020·上海奉贤·统考一模）如图所示电路，电源内阻忽略不计，开关K闭合后，变阻器R0的滑片向下滑动。在此过程中可能减小的是（　　）

A．电压表示数 B．电流表示数 C．变阻器消耗的功率 D．电阻R1消耗的功率

9．（2020·上海奉贤·统考一模）如图所示，两个匀强磁场的磁感应强度B1和B2大小相等、方向相反，金属圆环的直径与两磁场的边界重合。可以使环中产生顺时针方向的感应电流的措施及整个环受到的安培力的方向分别是（　　）

A．向下平移，平行于纸面向上 B．向下平移，因抵消无方向

C．向上平移，平行于纸面向下 D．向上平移，因抵消无方向

二、填空题

10．（2022·上海奉贤·统考一模）如图，一点电荷Q周围的同一电场线有A、B、C三点，距离AB=BC。现将一个电量为1.6×10-6C的正电荷从A点移到C点，其电势能增加1.92×10-5J，则AC的电势差UAC为___________V。在此过程中该电荷从A点移到B点电场力做功___________从B点移到C点电场力做功（选填“大于”“等于”“小于”）。

11．（2022·上海奉贤·统考一模）如图所示，电路中A、B、C灯泡均正常发光，阻值分别为RA=2Ω，RB=3Ω，RC=2Ω，电源电动势E=12V，内阻r=0.8Ω，三个灯泡中消耗功率最大的是___________灯，电源的输出功率为___________W。

12．（2022·上海奉贤·统考一模）静止电荷周围存在一种特殊的物质，这种物质叫______。为检验这种物质是否存在，可采用的方法是_____________。

13．（2022·上海奉贤·统考一模）如图所示电路，滑动变阻器R0 = 4 Ω，电阻R = 4 Ω，电源的电动势E = 6 V、内阻r = 2.2 Ω，伏特表为理想电表。则当PA之间的的电阻是1 Ω时，伏特表的示数为_________V。当滑片P从B移动到A的过程中，电源的输出功率_________（选填“变大”、“变小”、“先变大后变小”或“先变小后变大”）。

14．（2020·上海奉贤·统考一模）磁通量是描述穿过___________面积的磁感线的多少。某同学说：若某处磁感线越密，则磁通量就越大。你认为该同学的说法是否正确？ ___________（需要简要说明理由）。

三、解答题

15．（2022·上海奉贤·统考一模）如图所示，两平行导轨在同一水平面内，间距L=1m。一根质量m=0.2kg的导体棒垂直置于导轨上，整个装置置于匀强磁场中，磁感应强度大小恒定为B=0.8T，方向与金属棒垂直，与水平向右方向的夹角θ可调。导体棒通以恒定电流，电流I=2A，有向右的初速度。当磁场方向斜向上，且与水平向右方向的夹角，棒沿导轨向右运动，5s内速度v随时间t的变化关系如图所示。（取重力加速度g=10m/s2，sin=0.8，cos=0.6）

（1）写出棒中电流的方向；

（2）求棒与导轨间的动摩擦因素μ；

（3）第5s末开始调节磁场方向，从θ=逆时针持续不断转至θ=（即磁场方向竖直向上），请说明此过程中棒的加速度是如何变化的，并在v-t图上画出速度v随时间t的变化关系的可能的示意图。

16．（2022·上海奉贤·统考一模）如图，质量m = 0.01 kg的金属棒ab置于光滑的金属框上，框两侧接有电阻R1和R2，整个装置处于磁感应强度B = 0.1 T的匀强磁场中。现让棒ab在框上由静止开始向右做匀加速直线运动。已知棒ab长L = 0.5 m，棒ab与框接触始终良好。棒ab的电阻为r = 0.5 Ω，电阻R1和R2的阻值分别为6 Ω和3 Ω，运动t = 2 s时测得流过R1的电流为0.02 A。则

（1）棒ab中的感应电流方向；

（2）t = 2 s时感应电动势的大小；

（3）棒ab的加速度的大小；

（4）t = 2 s时外力做功的功率。

17．（2020·上海奉贤·统考一模）如图所示，足够长的不计电阻的平行光滑金属导轨CD、EF固定在水平面内，导轨间距为L，一端连接阻值为R的电阻，导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场。质量为m、电阻为r的导体棒MN放在导轨上，其长度恰好等于导轨间距，与导轨接触良好，不计空气阻力。t=0时刻，MN棒与DE的距离为d，磁感应强度为B，问：

(1)若保持磁感应强度不变，给MN棒一初速度v0向右运动，求其最大加速度；

(2)若保持磁感应强度不变，施加一个向右的水平拉力，MN棒以恒定速度v向右运动。试从能量转化和守恒的角度推导MN棒中产生的感应电动势E的大小；

(3)若不施加拉力等其他外力的情况下，从t=0时开始改变磁感应强度，要使导体棒MN保持恒定速度v向右运动，试问磁感应强度Bt随时间t变化的情况。

参考答案：

1．D

【详解】A．电势是标量，电势−5V，“−”表示电势比零电势低5V，“−”不表示方向，A错误；

B．温度是标量，气温−3℃，“−”表示温度比零度低3℃，“−”不表示方向，B错误；

C．重力势能是标量，重力势能−12J，“−”表示重力势能比零势能低12J，“−”不表示方向，C错误；

D．速度是矢量，速度−2m/s，“−”表示速度方向与正方向相反，“−”表示方向，D正确。

故选D。

2．C

【详解】根据安培定则可得导线a、b的电流在c处的磁场方向，作出合磁场如图：

根据几何关系可知合磁场方向向下，大小

故选C。

3．D

【详解】A．开关闭合后，电压表测量路端电压，电流表测量总电流。当滑动变阻器的滑片P由a端向b端滑动过程中，接入电路的电阻减小，总电流增大，电源的内电压增大，路端电压减小，故电压表的示数变小，故A错误；

B．电源的输出功率

可知，当

时，电源输出功率最大，将滑动变阻器的滑片P由a端向b端滑动的过程中，外电阻的大小向内阻接近，故输出功率变大，故B错误；

C．电源的效率

由于路端电压减小，所以电源的效率变小，故C错误；

D．把定值电阻看作电源的内阻，滑动变阻器的滑片P由a端向b端滑动的过程中，滑动变阻器的阻值减小，外电路的阻值远离等效电源的内阻，等效电源的输出功率变小，滑动变阻器消耗功率变小，故D正确。

故选D。

4．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。

5．B

【详解】若规定零电势在A的左侧，则AB电势均小于零，根据 可知，两个正点电荷的A和B，A的电势能小于B的电势能；若规定零电势在B的右侧，则AB电势均大于零，根据可知，两个正点电荷的A和B，A的电势能大于B的电势能；若规定零电势在AB之间，则A电势大于零，而B电势小于零，根据可知，两个正点电荷的A和B，A的电势能大于B的电势能；故B正确ACD错误；

故选B。

6．D

【详解】两导线相互绝缘，通有相等的电流，根据安培定则可知，O1F在M处产生的磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里，O2Q在M处产生的磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外，根据磁场的叠加原理M处磁感应强度大小为0。两导线相互绝缘，通有相等的电流I，根据安培定则可知，PO2在N处产生的磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里，O2Q在N处产生的磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里，根据磁场的叠加原理N处磁感应强度大小为2B。

故选D。

7．D

【详解】AB．题目中只告诉了负电荷在电场中运动中的能量关系，所以无法判断a点和b点场强关系，故AB错误；

CD．仅受电场力作用，电势能和动能之和不变，该点电荷在b点的动能大于在a点的动能，可知该点电荷在b点的电势能小于在a点的电势能，负点电荷在电势高的点，电势能小，在电势低的点，电势能大，所以a点电势低于b点电势，故D正确，C错误；

故选D。

8．C

【详解】在变阻器R0的滑片向下滑动的过程中，变阻器接入电路的电阻减小，变阻器R0与R2并联，电阻R并减小，则外电路总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律得知，干路电流I增大，电阻R1消耗的功率变大，电源内阻不计，则路端电压U不变，则电压表示数不变，并联电路两端的电压减小，流过R2电流减小，电流表示数增大，由于变阻器两端电压减小，流过变阻器的电流增大，则变阻器消耗的功率可能减小。

故选C。

9．A

【详解】若圆环向下平移，由右手定则得，圆环上部分产生流顺时针方向的电流，下部分也产生顺时针方向的电流，由左手定则得圆环上、下部分受到的安培力平行于纸面向上。同理，当圆环向下平移，产生逆时针方向电流，安培力平行于纸面向下，故A正确，BCD错误。

故选A。

10．     −12     大于

【详解】[1]由题意，电量为1.6×10-6C的正电荷从A点移到C点，其电势能增加1.92×10-5J，可知电场力做负功是1.92×10-5J，由电势差与电场力做功关系可得

[2]由于正电荷在点电荷Q的电场中从A点移到C点的运动中，受电场力逐渐减小，距离AB=BC，则有正电荷从A点移到B点电场力做功大于从B点移到C点电场力做功。

11．     A     28.8

【详解】[1]B与C并联，并联电阻为

由公式及

可知，A的电阻大于，故A灯泡的功率最大；

[2]电路总电流为

电源输出功率为

12．     静电场     在其中放入一检验电荷由静止释放，观察其运动状态是否发生变化（也可写在其中放入一检验电荷后观察其是否受到力的作用，或者是否具有向外界做功的本领等）

【详解】[1]静止电荷周围存在一种特殊的物质，这种物质叫静电场。

[2]为检验这种物质是否存在，可采用的方法是在其中放入一检验电荷由静止释放，观察其运动状态是否发生变化（也可写在其中放入一检验电荷后观察其是否受到力的作用，或者是否具有向外界做功的本领等）。

13．     1.6     变小

【详解】[1]由图可知，R与PA并联部分电阻为

电路中的总电流为

则电压表的示数为

[2]根据题意可知当变阻器取最大阻值时，与R并联后的阻值最大，即

则有

根据输出功率与外阻间的关系图像可知，在滑片P从B移动到A的过程中，外电阻逐渐减小，则输出功率也逐渐变小。

14．     某一     错误。磁通量Φ的大小与磁感应强度B、穿过磁场的面积S、B与S的夹角θ都有关系；

【详解】[1]磁通量是描述穿过某一面积的磁感线的多少；

[2]错误。磁通量Φ的大小与磁感应强度B、穿过磁场的面积S、B与S的夹角θ都有关系；则某处磁感线越密，磁通量不一定就越大。

15．（1）a→b；（2）0.5；（3）加速度向左逐渐减到0，然后向右逐渐增大，图见解析

【详解】（1）根据v-t图像，可得棒在0~5s内的加速度大小

方向向左。假设电流方向从b到a，则棒受力如图所示

棒所受安培力大小为

则有

所以假设错误。故电流方向应该从a到b。

（2）棒受力如图

在水平方向

在竖直方向

又因

可得

（3）当磁场方向从逆时针持续不断转至，安培力从斜向右下变成水平向右。根据牛顿第二定律得

在时，棒做减速运动，所以安培力的水平分力小于摩擦力，加速度方向向左；从变到过程中，变大，变小，可知合力先减小，则加速度也减小，方向向左；当时，摩擦力大小

由于此时大于摩擦力，则加速度方向向右，说明从磁场方向从逆时针持续不断转至的过程中，加速度向左减小到零后又向右增大了。因此，加速度先减小后增大，方向先向左后向右。根据加速度的变化情况，做出速度v随时间t的变化关系的可能的示意图如图所示

各图中曲线与直线在t=5s时相切。甲图是速度在整个过程中没有减速到0的情况；乙图是速度减小到0时，加速度也减到0，随后就向右加速的情况；丙图是速度减小到0瞬间，加速度向左，然后棒静止一段时间，当合力变成向右时，棒向右加速的情况。乙图和丙图中速度减小的0时，应该超过t=10s时刻。

16．（1）从b到a流过金属棒；（2）0.15 V；（3）1.5 m/s2；（4）0.054 W

【详解】（1）根据右手定则可知，感应电流方向从b到a流过金属棒。

（2）由并联电路特点

得

A

总电流

A

并联电阻

R并 = = 2 Ω

总电阻

2.5 Ω

电动势

E = =0.06 ×2.5 V = 0.15 V

（3）由

E = BLv

得

a = = 1.5 m/s2

（4）安培力

F安 = =0.1×0.06×0.5N= 0.003 N

F合 =F安 = ma

得

F = F安 + ma =0.003N+0.01×1.5N=0.018N

功率

P = Fv =0.018×3W= 0.054 W

17．(1)；(2)BLv；(3)Bt=

【详解】(1)棒刚开始运动时受到的安培力最大，即Fm=BIL，根据闭合电路欧姆定律，得电流

电动势E=BLv0，根据牛顿第二定律得，最大加速度

a==

(2)根据能量转化和守恒定律，拉力做功输入能量全部转化为电能，即拉力做功功率等于电功率，拉力做功功率

P1=Fv

电功率

P2=EI

因为匀速直线运动，所以拉力

F=F安=BIL

则

BILv=EI

得到

E=BLv

(3)要导体棒MN保持恒定速度v向右运动，则MN棒不受力，也即MN棒中无感应电流产生，则穿过MNED回路的磁通量不变，则

Φ1=BS=BLd

Φ2=Bt=Bt L(d+vt)

且

Φ1=Φ2

即

BLd=BtL(d+vt)

得

Bt=