高考物理一轮复习核心考点精讲精练综合测试05 电磁场综合应用（2份，原卷版+解析版）

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注意事项：
1．本试卷分第I卷（选择题）和第II卷（非选择题）两部分。答卷前，考生务必将自己的班级、姓名、学号填写在试卷上。
2．回答第I卷时，选出每小题答案后，将答案填在选择题上方的答题表中。
3．回答第II卷时，将答案直接写在试卷上。
第Ⅰ卷（选择题 共48分）
一、选择题（共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1-8题只有一项符合题目要求，第9-12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。）
1．关于电场强度和磁感应强度，下列说法正确的是（ ）
A．带电粒子在磁场中运动时，磁感应强度的方向一定垂直于洛伦兹力的方向和带电粒子的运动方向
B．由电场强度的定义式E＝知，电场中某点E和与试探电荷的电荷量q成反比
C．由磁感应强度的定义式B＝知，一小段通电导线在某处若不受磁场力，则说明此处一定无磁场
D．库仑定律的表达式中，可以把看作点电荷产生的电场在点电荷处的场强大小
2．高大建筑物的顶端都装有避雷针来预防雷击。老师给同学们在实验室模拟尖端放电现象，原理如图所示。假设一电子在图中H点从静止开始只在电场力的作用下沿着电场线做直线运动。设电子在该电场中的运动时间为r，位移为x，速度为v，受到的电场力为F，电势能为E，运动经过的各点电势为φ，则下列四个图像可能合理的是（ ）
A．B．C．D．
3．电磁俘能器可在汽车发动机振动时利用电磁感应发电实现能量回收，结构如图甲所示。两对永磁铁可随发动机一起上下振动，每对永磁铁间有水平方向的匀强磁场，正方形闭合线圈竖直固定在减震装置上。永磁铁振动时磁场分界线不会离开线圈，某时刻磁场分界线刚好位于线圈正中央，如图乙所示。则从该时刻起（ ）
A．永磁铁振动时穿过线圈的磁通量不变
B．永磁铁振动越快，线圈中感应电动势越小
C．永磁铁振动时，受到线圈的阻力方向不变
D．永磁铁向上振动时，线圈中感应电流的方向为逆时针
4．超级电容器储存的大量电能是电磁炮瞬间大电流发射的重要基础，如图所示。若超级电容器的电容为C，充电电压为U，发射一枚电磁炮的炮弹所需电量为超级电容所存储电荷的5%，炮弹质量为m，导轨宽为l，导体推杆垂直导轨并良好接触，垂直导轨平面的磁场的磁感应强度为B，不计空气阻力和摩擦，则炮弹出膛的速度为（ ）
A．B．C．D．
5．如图所示，两个电荷量都是Q的正、负点电荷固定在A、B两点，AB连线中点为O，现将另一个电荷量为的试探电荷放在AB连线的中垂线上距O为x的C点，沿某一确定方向施加外力使电荷由静止开始沿直线从C点运动到O点，不计重力，下列说法正确的是（ ）
A．外力F的方向应当平行于AB方向水平向右
B．电荷从C点到O点的运动为匀加速直线运动
C．电荷从C点到O点的过程中逐渐增大
D．电荷从C点运动到O点的过程中逐渐增大
6．如图所示电路中，定值电阻，电源内阻，滑动变阻器的总电阻为R。当滑动变阻器的滑片P由顶端向下滑动过程中，下列说法不正确的是（ ）
A．电压表示数在变小
B．电压表示数增大，电流表示数减小
C．电容器的电荷量增大，电阻消耗的电功率减小
D．电源内阻损耗的功率变小，电源的输出功率先变大后变小
7．如图所示，空间存在着匀强磁场和匀强电场，磁场的方向垂直纸面（平面）向外，电场的方向沿y轴正方向。一质量为m、电荷量为q的带电粒子在电场和磁场的作用下，从坐标原点O由静止开始运动（其轨迹如图所示）。已知磁感应强度的大小为B，电场强度大小为E，不计粒子的重力，下列说法正确的是（ ）
A．粒子带负电
B．粒子运动轨迹是抛物线
C．粒子距离x轴的最大距离为
D．粒子运动过程中的最大速度为
8．小草在微风中会左右摇摆，有人受此启发设计了微风摇摆发电装置，其原理简化图如图所示。空间中存在垂直于纸面的匀强磁场，微风使导体棒在两固定的平行金属导轨之间垂直于磁场方向往复运动，此时导体棒相当于电源，可通过金属导轨对外供电。将导体棒的运动视为简谐运动，其速度随时间的变化规律为。已知匀强磁场的磁感应强度大小为B，两导轨的间距和导体棒的长度均为L，导体棒的电阻为r，导体棒始终与导轨垂直，导轨和导线的电阻均不计。若使其对阻值为R的电阻供电，则一个周期内电阻R产生的焦耳热为（ ）
A．B．
C．D．
9．电磁悬挂的结构示意图如图所示，电磁悬挂不同于空气悬挂，其仍使用弹簧提供支撑力，但可调阻尼减震器内部则不是传统的液压机油，而是磁流变液。磁流变液的特点就是可通过电流产生的磁场来灵活调节磁流变液的粘度，从而控制减震器的阻尼，也就是改变悬挂的软硬，且磁场越强，磁流变液的粘度越高，减震器的阻尼越大。下列说法正确的是（ ）
A．磁流变液是利用了电流的磁效应B．磁流变液是利用了电流的热效应
C．电流越强，悬挂越软，乘坐的舒适感越好D．电流越强，悬挂越硬，乘坐颠簸感越强
10．如图所示，输电线上的电阻分别为、，理想交流电压表和理想交流电流表读数分别为U、I。若电源输出的交流电压有效值恒为，家庭电路用户端为纯电阻，变压器为理想变压器，当用户端用电器增多时（ ）
A．U变大B．I变大C．变大D．变小
11．如图，圆心为O、半径为R的圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B．一带电粒子从磁场边界上的P点沿纸面射入磁场，射入速度大小为v、方向与PO连线的夹角θ=60°，粒子运动过程中恰能经过O点，不计粒子的重力。下列说法正确的是（ ）
A．该粒子带正电
B．该粒子的荷质比为
C．该粒子可能从P点离开磁场
D．若仅增大射入速度，粒子在磁场中运动的时间将变短
12．示波器可以用来观察电信号随时间变化的情况，核心部件是示波管，其示意图如下，XXʹ为水平偏转电极，YYʹ为竖直偏转电极，以下说法正确的是（ ）
A．XXʹ加图2波形电压、YYʹ加图1波形电压，屏上将出现两条竖直亮线
B．XXʹ加图3波形电压、YYʹ加图2波形电压，屏上在两个位置出现亮点
C．XXʹ加图4波形电压、YYʹ加图1波形电压，屏上将出现图1所示图线
D．XXʹ加图4波形电压、YYʹ加图2波形电压，屏上将出现图3所示图线
第II卷（非选择题 共52分）
二、实验题（满分14分）
13．某同学测量一段电阻丝的阻值（约为5Ω）的实验原理图如图甲所示，实验室提供的器材如下：
A．干电池E（电动势约为1.5V，内阻约为1Ω）；
B．电流表A1（量程为3A，内阻）；
C．电流表A2（量程为150mA，内阻）
D．电压表V（量程为1.5V，内阻约为2kΩ）；
E．电阻箱R（0~99.99Ω）；
F．滑动变阻器（最大阻值为5Ω）；
G．滑动变阻器（最大阻值为1kΩ）．
(1)该同学先用螺旋测微器测得该电阻丝的直径如图乙所示，则该电阻丝的直径为 mm。
(2)根据实验室提供的器材，电流表应选 （填“B”或“C”），滑动变阻器应选 （填“F”或“G”）。
(3)该同学通过改变电阻箱的阻值R和调节滑动变阻器的阻值始终保持电压表的示数不变，根据记录的电流表的示数和对应的电阻箱的阻值R作出的图像如图丙所示，图像的纵轴截距为b，斜率为k，则电压表的示数U＝ ，该电阻丝的阻值 。（用题目中的物理量的字母表示）
(4)该实验在设计上 （填“存在”或“不存在”）系统误差。
14．李同学测量未知电阻与电源电动势和内阻的电路图如图甲所示，图中为电阻箱。
(1)先闭合开关和，调节电阻箱，当电阻箱的阻值为时，电流表示数为；接着断开，调节电阻箱，当电阻箱的阻值为时，电流表示数仍为，则的阻值为 （结果保留一位小数）。本实验中电流表内阻，从理论上分析，此实验方法实际测得的阻值将 （填“大于”“小于”或“等于”）其真实值。
(2)保持闭合、断开，多次调节电阻箱的阻值，记录每次调节后的电阻箱的阻值及电流表A的示数I。为了直观地得到与的关系，该同学以电阻箱的阻值为纵轴，以为横轴作出了如图乙所示的图像，则横轴应为 。
(3)图乙中横轴的单位为国际单位制中的基本单位，则根据图像可知电源的电动势= V，内阻 。（结果均保留一位小数）
三、计算题（满分38分）
15．如图（a），空间有一水平向右的匀强电场，一质量为m、带电量为+q的小球用一绝缘细线悬挂于O点，悬点到球心的距离为L。小球静止时细线与竖直方向的夹角，重力加速度为g，小球可视为质点，忽略空气阻力。sin37°=0.6，cs37°=0.8。
（1）求小球静止时细线的拉力及场强的大小；
（2）若将小球拉到最低点，给小球垂直纸面向里的初速度，使小球恰好沿一倾斜平面做匀速圆周运动，如图（b）所示，求小球速度的大小。
16．北京奥运场馆的建设提现了“绿色奥运”的理念，作为北京奥运台主场之一的国家体育馆“鸟巢”拥有9.1万个座位，其扇型屋面和大面积的玻璃幕墙不仅给人以赏心悦目之感，还隐藏着一座年发电量比较大的太阳能光伏发电系统，假设该发电系统在有太阳照射时的直接输出功率为1×105W，该发电系统的输出电压为250V，现向远处输电，示意图如下，所用输电线的总电阻为8Ω，升压变压器原副线圈匝数比为1：16，求：
（1）输电线损耗的电功率；
（2）若用户获得220V电压，则降压变压器原副线圈的匝数比．
17．如图所示，两平行导轨PP'、QQ'固定在水平绝缘桌面上，间距为L，轨道右侧通过导线分别与阻值为2R（共中R未知）的电阻、阻值为R的电阻连接，开关K和电动势为E的电源相连，与导轨垂直的虚线NN'，左侧存在磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场，虚线MM'到NN的距离为L，质量为、电阻不计的导体棒a静止于虚线MM'左侧足够远处的导轨上，质量为导体棒a的2倍的绝缘棒b置于虚线NN'右侧的导轨上。现闭合开关K，导体棒a向右运动。当导体棒a运动到虚线MM'位置时，断开开关K，已知导体棒a到达MM'前已经做匀速直线运动，两棒运动过程中始终与导轨垂直，重力加速度大小为g，绝缘棒b与导轨间的动摩擦因数为μ，a、b两棒发生弹性碰撞，且碰撞时间极短，不计导体棒a与导轨间的摩擦和电源内阻。不计导轨的电阻，求：
（1）开关K断开瞬间，导体棒a的速度大小；
（2）导体棒a离开磁场时的速度大小；
（3）绝缘棒b在导轨上运动的距离s。
18．电子对湮灭是正电子发射计算机断层扫描（PET）及正电子湮灭能谱学（PAS）的物理基础，是指电子和正电子以等大反向的速度碰撞后湮灭的过程，如图所示，平面直角坐标系xOy内的P点在x轴上，且，Q点在负y轴上某处。在第Ⅰ象限内有平行于y轴向下的匀强电场，在第Ⅱ象限内有一半径为L的圆形磁场区域，与x、y轴分别相切于A、C两点，在第Ⅳ象限内有一未知的矩形区域（图中未画出），未知矩形区域和圆形区域内有完全相同的匀强磁场。一速度大小为的正电子从A点沿y轴正方向射入磁场，经C点射入电场，最后从P点射出电场区域；另一速度大小为（未知）的电子从Q点沿与y轴正向成45°角的方向射入第Ⅳ象限，而后进入未知矩形磁场区域，离开磁场时正好到达P点，且恰好与从P点射出的正电子正碰发生湮灭。已知正、负电子质量均为m、电荷量大小均为e，重力不计。求：
(1)圆形区域内匀强磁场磁感应强度B的大小和正电子到达P点时的速度大小；
(2)为确保两电子发生湮灭，两电子分别从A点、Q点释放的时间差；
(3)未知矩形磁场区域的最小面积S。