暑期综合提高练习（四）电磁学1——2026-2027年高中物理新高三年级暑期强化训练含答案

这是一份暑期综合提高练习（四）电磁学1——2026-2027年高中物理新高三年级暑期强化训练含答案，共5页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

一、选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1．某一导体的伏安特性曲线如图中AB曲线所示，其电阻会随温度的改变而改变，下列说法正确的是（ ）
A．B点对应的电阻为12Ω
B．B点对应的电阻为0.25Ω
C．工作状态从A变化到B时，导体的电阻因温度的影响改变了10Ω
D．工作状态从A变化到B时，导体的电阻因温度的影响改变了9Ω
2．如图所示，软铁环上绕有M、N两个线圈，线圈M与直流电源、电阻和开关S1相连，线圈N与电流表和开关S2相连.下列说法正确的是（ ）
A．保持S1闭合，软铁环中的磁场为逆时针方向
B．保持S1闭合，在开关S2闭合的瞬间，通过电流表的电流由b→a
C．保持S2闭合，在开关S1闭合的瞬间，通过电流表的电流由b→a
D．保持S2闭合，在开关S1断开的瞬间，电流表所在回路不会产生电流
3．如图所示,金属棒ab的质量为m,通过的电流为I,处在磁感应强度大小为B的匀强磁场中,磁场方向与导轨平面的夹角为θ,ab静止于两根间距为L的水平导轨上且与磁场方向垂直.下列说法正确的是( )
A．金属棒ab受到的安培力大小F=BILsin θ
B．金属棒ab受到的摩擦力大小f=BILcs θ
C．若只增大磁感应强度B,则金属棒ab对导轨的压力将增大
D．若只改变电流方向,则金属棒ab对导轨的压力将增大
4．如图，真空中有两个电荷量均为q(q>0)的点电荷，分别固定在正三角形ABC的顶点B、C.M为三角形ABC的中心，沿AM的中垂线对称放置一根与三角形共面的均匀带电细杆，电荷量为q2.已知正三角形ABC的边长为a，M点的电场强度为0，静电力常量为k.顶点A处的电场强度大小为（ ）
A. 23kqa2B. kqa2(6+3)C. kqa2(33+1)D. kqa2(3+3)
5．如图所示，直角坐标系中三个可以看成点电荷的相同导体球固定在坐标轴上，AB=AC=L，A、B、C处导体球所带电荷量分别为2q、5q、−11q，三个电荷距离足够远且互不影响，另一个不带电的相同导体球D分别跟A、B、C处的导体球接触后再拿走，已知静电力常量为k，则A处导体球受到的电场力（ ）
A．大小为5kq2L2，方向沿第四象限
B．大小为5kq2L2，方向沿第三象限
C．大小为58kq2L2，向沿第四象限
D．大小为58kq2L2，方向沿第三象限
6．如图所示,电路中c点接地.若不考虑电流表和电压表对电路的影响,将滑动变阻器的滑片向a点移动,则( )
A．a点电势升高
B．电源的输出功率增加
C．电压表示数减小
D．电源的效率变小
二、选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多项是符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
7．如图所示为交流发电机与变压器的简化示意图。矩形线圈处于磁感应强度为B=0.2T的匀强磁场中,其边长分别为L1=0.4m、L2=0.5m,匝数N=100匝,内阻r=4Ω ,以角速度ω=10rad/s匀速转动。理想变压器原线圈匝数n1=10匝,副线圈匝数n2=20匝,定值电阻R1=2Ω 与原线圈连接,电阻箱R0与副线圈连接,下列说法正确的是（ ）
A. 交流发电机产生的电动势有效值为E=40V
B. 当电阻箱阻值R0=6Ω 时,交流发电机输出功率最大
C. 当电阻箱阻值R0=24Ω 时,R0上消耗的功率最大
D. 当电阻箱R0的阻值变大时,电阻R1消耗的热功率变小
8．［河北2022·8］（多选）如图，两光滑导轨水平放置在竖直向下的匀强磁场中，一根导轨位于x轴上，另一根由ab、bc、cd三段直导轨组成，其中bc段与x轴平行，导轨左端接入一电阻R.导轨上一金属棒MN沿x轴正向以速度v0保持匀速运动，t=0时刻通过坐标原点O，金属棒始终与x轴垂直.设运动过程中通过电阻的电流为i，金属棒受到安培力的大小为F,金属棒克服安培力做功的功率为P，电阻两端的电压为U.导轨与金属棒接触良好，忽略导轨与金属棒的电阻.下列图像可能正确的是（ ）
A．B．
C．D．
9．（多选）如图甲所示，一平行板电容器极板的长度l=10 cm，宽s=8 cm，两极板间距为d=4 cm.距极板右端l2处有一竖直放置的荧光屏；在平行板电容器左侧有一长b=8 cm的“狭缝”粒子源，可沿着两极板中心平面均匀、连续不断地向电容器内射入比荷为2×1010C/kg、速度大小为4×106 m/s的带电粒子（不计重力和粒子间的相互作用）.现在平行板电容器的两极板间加上如图乙所示的交流电，已知粒子在电容器中运动所用的时间远小于交流电的周期.下列说法不正确的是（ ）
甲乙
A. 粒子打到屏上时在竖直方向上偏移的最大距离为6.25 cm
B. 粒子打在屏上的区域面积为16 cm2
C. 在0～0.02 s内，进入电容器内的粒子有32%能够打在屏上
D. 在0～0.02 s内，屏上出现亮线的时间为0.012 8 s
10．如图甲所示的电路中，电源电压恒定不变，R2=30Ω ，通过R1的电流随它两端电压变化的关系如图乙所示，则下列说法正确的是（ ）
甲乙
A. R1的阻值是20Ω
B. 当S1、S2、S3均闭合时，若电流表的示数为0.5A，则通过电阻R2的电流是0.3A
C. 当S1、S2、S3均闭合时，若电流表的示数为0.5A，则电源电压是6V
D. 当S1闭合，S2、S3断开时，若电流表的示数为0.15A，则R3两端电压是2V
三、非选择题：本大题共5题，共56分。
11．学习小组想设计一款一氧化碳报警器，经查阅资料，发现人体所处的环境中一氧化碳浓度超过60 mg/m3，便容易发生一氧化碳中毒.他们网购了一款气敏电阻，其阻值会随着一氧化碳浓度的变化而变化，产品说明书中提供了该气敏电阻阻值随一氧化碳浓度变化的关系图像，如图甲所示.
甲
(1)该学习小组找来量程为0~3 V的电压表(内阻很大)，并将表盘的0~1 V区域涂成红色，然后将气敏电阻Rq、电源(电动势E=4 V，内阻可忽略不计)、电压表、阻值为R0=200 Ω的保护电阻和调好阻值的电阻箱连接成如图乙所示的电路.将整个电路置于密闭容器中，充入一氧化碳气体，随着一氧化碳浓度的增加，电压表的示数逐渐 (填“增大”或“减小”)，当浓度达到60 mg/m3时，电压表指针恰好指到表盘红色区的右边缘，即1 V处，则他们调好的电阻箱的阻值是 Ω.要使该装置在一氧化碳浓度更低时，指针就指到红色区，应将电阻箱的阻值适当 (填“调大”或“调小”).

乙 丙
(2)为了使报警效果更好，他们去掉电压表和保护电阻，改用绿色灯泡指示灯发光、蜂鸣器报警相结合的方式.电路如图丙所示，绿色灯泡电阻为18 Ω，电压达到0.9 V灯泡才会发光，P为光控开关，有光照时开关断开，无光照时开关接通，光控开关P正对绿色灯泡，电源为(1)中电源.要实现当一氧化碳浓度不高于60 mg/m3时绿色灯泡指示灯亮，当浓度超过60 mg/m3时绿色灯泡指示灯灭、蜂鸣器报警的功能，电阻箱的阻值应调到 Ω(结果保留三位有效数字).
12．(10分)某电学实验兴趣小组结合物理课本上的多用电表结构示意图及实验室现有器材，设计了如图所示的电路，整个电路装置既可以当量程为0～1 mA和量程为0～10 mA的电流表使用，也可以当作两个倍率的欧姆电表使用。他们使用到的器材有：
电源(电动势E＝1．5 V，内阻忽略不计)
定值电阻R1、R2
电流表G(满偏电流Ig＝100 μA，内阻Rg＝990 Ω)
滑动变阻器R(最大阻值为1 500 Ω)
单刀双掷开关S1、S2
(1)按照多用电表的构造和原理，接线柱C端应该接 表笔(填“红”或“黑”)；
(2)当单刀双掷开关S1拨到B端可作为电流表使用，S2拨到1端时，此时装置可作为0～ mA(填“1”或“10”)量程的电流表；
(3)电阻R1＝ Ω，电阻R2＝ Ω；
(4)将单刀双掷开关S1拨到A端可作为欧姆表使用，若S2拨到2端，此时作为欧姆挡“×100”倍率，则将S2拨到1端时的倍率为“ ”(填“×10”或“×1 k”)。
13．（14分）在芯片领域，技术人员往往通过离子注入方式来优化半导体.其中控制离子流运动时，采用了如图所示的控制装置，在一个边长为L的正方形ABCD的空间里，沿对角线AC将它分成Ⅰ、Ⅱ两个区域，其中Ⅰ区域有垂直于纸面的匀强磁场，在Ⅱ区域内有平行于DC且沿由C指向D方向的匀强电场（图中均未画出）.一正离子生成器不断有正离子生成，所有正离子从A点沿AB方向以v的速度射入Ⅰ区域，然后这些正离子从对角线AC上F点（图中未画出）进入Ⅱ区域，其中AF=14AC，最后这些正离子恰好从D点进入被优化的半导体.已知离子流的正离子带电荷量均为e，质量为m，不考虑离子的重力以及离子间的相互作用力.求：
（1）Ⅰ区域磁感应强度B的大小和方向；
（2）Ⅱ区域电场强度E的大小；
（3）正离子从A点运动到D点所用时间t.
14．如图所示，一根足够长的光滑绝缘杆MN，与水平面夹角为37°，固定在竖直平面内，垂直纸面向里的匀强磁场B充满杆所在的空间，杆与B垂直，质量为m的带电小环沿杆下滑到图中的P处时，对杆有垂直杆向下的压力作用，压力大小为0.4mg，已知小环的带电荷量为q，问：
(1)小环带什么电？
(2)小环滑到P处时的速度多大？
(3)小环滑到离P多远处，环与杆之间没有正压力？
15．2022年，我国阶段性建成并成功运行了“电磁撬”,创造了大质量电磁推进技术的世界最高速度纪录.
一种两级导轨式电磁推进的原理如图所示.两平行长直金属导轨固定在水平面，导轨间垂直安放金属棒.金属棒可沿导轨无摩擦滑行，且始终与导轨接触良好.电流从一导轨流入，经过金属棒，再从另一导轨流回，图中电源未画出.导轨电流在两导轨间产生的磁场可视为匀强磁场，磁感应强度B与电流i的关系式为B=ki（k为常量）,金属棒被该磁场力推动.
当金属棒由第一级区域进入第二级区域时，回路中的电流由I变为2I.已知两导轨内侧间距为L,每一级区域中金属棒被推进的距离均为s,金属棒的质量为m.求：
（1） 金属棒经过第一级区域时受到安培力的大小F.
（2） 金属棒经过第一、二级区域的加速度大小之比a1:a2.
（3） 金属棒从静止开始经过两级区域推进后的速度大小v.
参考答案
1．【知识点】闭合电路的欧姆定律及其应用
【答案】C
【解析】本题考查非线性元件的伏安特性曲线.根据欧姆定律可知，B点对应的电阻为RB=60.15Ω=40Ω ，A、B错误；根据欧姆定律可知，A点对应的电阻为RA=30.10Ω=30Ω ，可知，工作状态从A变化到B时，导体的电阻因温度的影响改变了RB−RA=40Ω−30Ω=10Ω ，C正确，D错误.
2．【知识点】楞次定律及其应用
【答案】C
【解析】本题考查楞次定律的应用.由右手螺旋定则可以判断出，软铁环中的磁场为顺时针方向，A错误；保持S1闭合，在开关S2闭合的瞬间，N线圈中磁通量不变，没有感应电流产生，B错误；保持S2闭合，在开关S1闭合的瞬间，N线圈中磁通量增大，根据楞次定律可以判断，通过电流表的电流由b→a，C正确；保持S2闭合，在开关S1断开的瞬间，N线圈中磁通量减小，根据“增反减同”可以判断，通过电流表的电流由a→b，D错误.
3．【知识点】安培力作用下的平衡问题
【答案】C
【解析】金属棒ab中的电流I的方向与磁感应强度B的方向垂直，所以金属棒ab受到的安培力大小F＝BIL，故A错误；金属棒受力分析如答图所示，金属棒ab静止，由平衡条件得 f＝BILsin θ，故B错误；对金属棒ab，由平衡条件得N＝mg＋BILcs θ，由牛顿第三定律可知，金属棒ab对导轨的压力大小为N′＝N＝mg＋BILcs θ，若只增大磁感应强度B，则金属棒ab对导轨的压力N′将增大，故C正确；若只改变电流方向，则金属棒受到的安培力方向反向，若金属棒ab仍静止，结合牛顿第三定律可知，金属棒ab对导轨的压力大小为N″＝mg－BILcs θ，压力将减小，故D错误.
4．【知识点】电场的叠加
【答案】D
【思路导引】
【解析】由于M点与A点关于带电细杆对称,故细杆在A处产生的电场强度大小E6=E3=3kqa2,方向竖直向上,故A点的电场强度大小E=E′合+E6=(3+3)kqa2,D正确.
5．【知识点】带电体在库仑力作用下的平衡问题
【答案】A
【解析】一个不带电的相同导体球D分别跟A、B、C处的导体球接触后再拿走,则最终A、B、C处的导体球的电荷量分别为qA=qD=2q2=q、qB=q′D=5q+q2=3q、qC=q″D=−11q+3q2=−4q,B处导体球对A处导体球的库仑斥力方向沿y轴负方向,大小为F1=kq⋅3qL2,C处导体球对A处导体球的库仑引力方向沿x轴正方向,大小为F2=kq⋅4qL2,则A处导体球受到的电场力方向沿第四象限,大小为F=F12+F22=5kq2L2,故A正确.
6．【知识点】电路的动态分析问题
【答案】A
【解析】将滑动变阻器的滑片向a点移动，接入电路的阻值增大，总电阻增大，总电流减小，根据闭合电路欧姆定律可得R3两端电压U3＝E－I(r＋R1)，由于总电流减小，电源内阻与定值电阻R1不变，则R3两端电压增大，则通过R3的电流增大，由并联电路电流关系有I＝I2＋I3，则通过R2的电流减小，又有φa－φb＝Uab＝U3－I2R2，则电压表的示数增大，a点电势升高，A正确，C错误；由于电源内阻无法确定，根据电源的输出功率随外电路电阻变化的规律可知，电源的输出功率无法确定，B错误；电源的效率为η＝eq \f(UI,EI)×100%＝eq \f(R,R＋r)×100%＝eq \f(1,1＋\f(r,R))×100%，将滑动变阻器的滑片向a端移动，接入电路的阻值增大，总外电阻增大，所以电源的效率也增大，D错误.
7．【知识点】含有理想变压器的动态电路分析、理想变压器原、副线圈两端的电压、功率、电流关系及其应用
【答案】CD
【题图剖析】
【详解】交流发电机产生的电动势最大值为Em=NBL1L2ω=100×0.2×0.4×0.5×10V=40V，有效值为E=202V，A错误；根据U1U2=n1n2，I1I2=n2n1可得，R等效=U1I1=n1n2U2n2n1I2=n1n22R，则R0等=n1n22R0，P出=ER+r2R=E2R−r2R+4r，当R=r时，输出功率最大，对于本题，即当R0等+R1=r时交流发电机输出功率最大，解得R0=8Ω ，B错误；由等效电源法得，等效内阻为R1+r=6Ω ，当R0等=R1+r=6Ω ，即R0=24Ω 时，R0上消耗的功率最大，C正确；当电阻箱R0的阻值变大时，R0等也变大，由闭合电路欧姆定律可知，总电流减小，故电阻R1消耗的热功率变小，D正确。
8．【知识点】导体切割磁感线产生感应电动势（电流）的分析与计算、电磁感应定律中的图像问题
【答案】AC
【解析】由于金属棒匀速沿x轴正方向运动,故电流方向一直不变,在0∼Lv0时间内,设在零时刻金属棒切割磁感线的有效长度为l0,ab、cd与x轴的夹角为θ ,金属棒运动的位移为x=v0t,则金属棒切割磁感线的有效长度l=v0ttanθ+l0,产生的感应电动势E=Blv0=Bv02ttanθ+Bl0v0,可知感应电动势从某一初始值开始随时间均匀增加,则感应电流也从某一初始值开始随时间均匀增加,设感应电流i1=I0+kt;在Lv0 ~2Lv0时间内,金属棒切割磁感线的有效长度最大且保持不变,可知感应电流最大且保持不变,设为i2=Im；在2Lv0~3Lv0时间内,感应电动势从最大值均匀减小至某一值,则感应电流也从最大值均匀减小至某一值,设i3=Im−kt,由以上分析可知,A可能正确；安培力F=Bil,可知安培力初始值不为零,故B错误；由金属棒克服安培力做功的功率P=Fv0=Bilv0=Ei可知,0∼Lv0 和 2Lv0~3Lv0 段图像应该为开口向上、不过原点的抛物线,C可能正确；由欧姆定律U=iR可知,电阻两端电压与电流大小成正比,故U−t图像应该与i−t图像相似,D错误.
【快解】
由于t=0时,金属棒切割磁感线的有效长度不为零,则金属棒两端的电压不为零,所以电流不为零,安培力也不为零,故B、D错误.
9．【知识点】带电粒子在交变电场中的运动
【答案】ABC
【解析】设粒子恰好从极板边缘射出时的电压为U0,水平方向有l=v0t,竖直方向有d2=12at2,a=qU0md,解得U0=md2v02ql2=128 V,当U>128 V时粒子打到极板上,当U≤128 V时粒子打到屏上,可知粒子通过电场时偏移的距离最大为d2,则y=d2+qU0md⋅lv0⋅l2v0,解得y=d=4 cm,又由对称性知,粒子打在屏上的总长度为2y,由于s=b,则区域面积为S=2yb=64 cm2,故A、B错误；粒子打在屏上的比例为128200×100%=64%,所以在0～0.02 s内,进入电容器内的粒子有64%能够打在屏上,故C错误；在前0∼0.005 s内,设0∼t0内出射的粒子能打到屏上,则t0=128200×0.005 s=0.003 2 s,又由对称性知,在一个周期(0～0.02 s)内,打到屏上的总时间t=4t0=0.012 8 s,即屏上出现亮线的时间为0.012 8 s,故D正确.本题选错误的,故选A、B、C.
10．【知识点】串联电路和并联电路中的电流、电压、电阻的关系及其应用
【答案】AC
【解析】根据题图乙可得,R1的阻值是R1=U′I′=100.5Ω=20Ω ,A正确；当S1、S2、S3均闭合时,R1和R2并联,R3被短路,若电流表的示数为0.5A,则有I2R2=R1R2R1+R2I,解得I2=0.2A,R2两端的电压等于电源电压,则电源电压是U=I2R2=0.2×30V=6V,B错误,C正确；当S1闭合,S2、S3断开时,则R2和R3串联,R1断路,若电流表的示数为0.15A,则R2两端电压是U2=0.15×30V=4.5V,R3两端电压是U3=6V−4.5V=1.5V,D错误.
11．【知识点】生活中的传感器
【答案】(1)减小 1 250 调小 (2)63.7
【解析】(1)根据题图甲可知，随着一氧化碳浓度的增加，气敏电阻的阻值Rq变大，电压表的示数U=ERq+R+R0·R减小.当浓度达到60 mg/m3时，由题图甲可知气敏电阻阻值为2.3 kΩ，此时U=ERq+R+R0·R=1 V，解得电阻箱的阻值R=1 250 Ω.气敏电阻和电阻箱串联，根据U=ERq+R+R0·R=ERq+R0R+1，要使在一氧化碳浓度更低时，即气敏电阻阻值更小时指针就指到红色区域，应将电阻箱的阻值适当调小.
(2)由ULRLRqRRq+R+RL=E，解得电阻箱的阻值R=63.7 Ω.
12．【知识点】电表的原理及改装
【答案】（1）黑（2分） （2）10（2分） （3）11（2分） 99（2分） （4）×10（2分）
【解析】（1）红表笔与内部电源的负极相连，黑表笔与内部电源的正极相连，故C端应与黑表笔相连。
（2）当红、黑表笔短接，单刀双掷开关S1拨到B端、S2拨到1端时，电流表量程为I1＝Ig＋Ig（Rg＋R2）R1，当S2拨到2端时，电流表量程为I2＝Ig＋IgRgR1＋R2，比较可得I1＞I2，所以当S2拨到1端时， 电流表量程为0～10 mA，当S2拨到2端时， 电流表量程为0～1 mA。
（3）当单刀双掷开关S1拨到B端、S2拨到2端时，电流表量程扩大10倍，由（2）分析可得R1＋R2＝19Rg，S2拨到1端时，电流表量程扩大100倍，则有R1＝199（Rg＋R2），联立解得R1＝11 Ω、R2＝99 Ω。
（4）由于R中＝R内，且中值电阻等于中值刻度乘以倍率，所以倍率越大，欧姆表内阻越大。又因为红、黑表笔短接时，电路总电阻即为欧姆表内阻，由闭合电路欧姆定律得R内＝EI，由（2）分析可得R内1＜R内2，故当单刀双掷开关S1拨到A端、S2拨到1端时欧姆挡的倍率为“×10”。
13．【知识点】带电粒子在组合场中的运动
【答案】（1）4mvqL，方向垂直纸面向里
（2）8mv29qL
（3）(π+6)L8v
【解析】本题考查带电粒子先进入磁场后进入电场问题.
根据左手定则，可以判断磁场方向垂直纸面向里，正离子运动轨迹如图所示，设正离子在磁场中运动的轨迹半径为r，根据几何关系有2r=AF=14AC=14⋅2L=24L，（2分）根据洛伦兹力提供向心力有qvB=mv2r，（2分）解得B=4mvqL.（1分）
（2）离子进入电场的速度方向为竖直向上，在电场中做类平抛运动，竖直方向做匀速直线运动，水平方向做匀加速直线运动，则yDF=vt2=L−r，（2分）xDF=12⋅Eqmt22=r，（2分）解得t2=3L4v，E=8mv29qL.（1分）
（3）离子做匀速圆周运动的时间为t1=T4，T=2πrv，（2分）所以离子运动的总时间为t=t1+t2=(π+6)L8v.（2分）
14．【知识点】洛伦兹力的方向与大小
【答案】(1)小环带负电；(2)；(3)
【详解】（1）因mgcs37°=0.8mg，而此时环对杆有垂直杆向下的0.4mg压力作用，则环受到的洛伦兹力垂直于杆向上时，由左手定则可知环带负电。
（2）在垂直杆的方向上，设小环滑到P点的速度为vP，在P点小环的受力如图甲所示，根据平衡条件得qvPB+FN=mgcs37°，
解得。
（3）环与杆之间没有正压力时洛伦兹力等于重力垂直于斜面向下的压力，则qv′B=mgcs37°，
得，
小球向下运动的过程中只有重力做功，洛伦兹力不做功，设两点之间的距离是L，则：，。
15．【知识点】安培力的大小
【答案】（1）kI2L
（2）14
（3）I10kLsm
【解析】（1）第一级区域的磁感应强度B1=kI,
所以金属棒受到的安培力大小F=B1IL=kI2L.
（2）第二级区域的磁感应强度B2=k×2I=2kI,
金属棒受到的安培力大小F'=B2×2I×L=4kI2L,
由牛顿第二定律可得，金属棒经过第一、二级区域的加速度大小之比a1a2=FF'=14.
（3）金属棒加速全过程，由动能定理有Fs+F's=12mv2−0,
解得v=I10kLsm.