阶段检测卷02 电磁学综合-【考点通关】2025年高考物理一轮复习试卷（新高考通用）

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电磁学学综合
考试范围：力学综合；考试时间：75分钟；满分：100分
注意事项：
1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息
2．请将答案正确填写在答题卡上
一、选择题（其中1—7题为单项选择题，8—10题为多项选择题）
1．（2024·天津和平·三模）“中国天眼”位于贵州的大山深处，它通过接收来自宇宙深处的电磁波，探索宇宙。关于电磁波下列说法正确的是（ ）
A．机场安检是利用射线穿透本领强的特点来探测行李箱中的物品
B．机械波在介质中的波速与频率无关，电磁波在介质中的波速与频率有关
C．麦克斯韦电磁理论告诉我们，变化的电场一定产生变化的磁场
D．所有物体都发射红外线，因此可利用红外线设计防伪措施
【答案】B
【详解】A．机场安检是利用射线穿透本领强的特点来探测行李箱中的物品，故A错误；
B．机械波在介质中的波速由介质决定，与频率无关，电磁波在介质中的波速与频率有关，故B正确；
C．麦克斯韦电磁理论告诉我们，均匀变化的电场产生恒定的磁场，故C错误；
D．所有物体都发射红外线，可利用紫外线的荧光效应设计防伪措施，故D错误。
故选B。
2．（2025·浙江·一模）如图所示，为高中物理实验室常用的磁电式电流表的内部结构，基本组成部分是磁体和放在磁体两极之间的线圈，其物理原理就是通电线圈因受安培力而转动。电流表的两磁极装有极靴，极靴中间还有一个用软铁制成的圆柱。关于磁电式电流表，下列说法正确的是（ ）
A．铁质圆柱内部磁感应强度为零
B．线圈的磁通量始终为零
C．线圈转动时，螺旋弹簧变形，反抗线圈转动
D．电流不为零，线圈停止转动后不再受到安培力
【答案】C
【详解】AB．铁质圆柱没有将磁场屏蔽，内部有磁场，即铁质圆柱内部磁感应强度不为零；磁场是辐向分布，穿过线圈的磁通量不是始终为0，故AB错误；
CD．线圈中通电流时，线圈受到安培力的作用使线圈转动，螺旋弹簧被扭紧，阻碍线圈转动，随着弹力的增加，当弹力与安培力平衡时线圈停止转动，故C正确，D错误。
故选C。
3．（2024·湖南衡阳·模拟预测）热膨胀是很多材料的性质，对材料的热膨胀现象的研究一直是科技领域研究工作中的热点问题。但有些材料因热膨胀导致的尺寸变化很小，难以测量。某同学设计制作了电容热膨胀检测仪，原理如图所示。电容器上极板固定，下极板可随材料竖直方向的尺度变化而上下移动。现在测量某材料的热膨胀，将待测材料平放在加热器上进行加热使其温度升高，闭合开关，下列说法中正确的是（ ）
A．极板所带电荷量降低
B．检测到灵敏电流计的电流方向为从到，说明被测材料出现了反常膨胀（温度升高，高度变小）
C．滑动变阻器滑片向上滑动少许可以提高检测仪的工作电压
D．检测结束，断开开关，灵敏电流计上有从到的短暂电流
【答案】C
【详解】A．材料温度升高，材料膨胀，电容器两板间距减小，根据，电容增大。由于电容器两板电势差不变，根据，极板所带电荷量增大，A错误；
B．检测到灵敏电流计的电流方向为从到，极板所带电荷量增大，由A可知，被测材料没有反常膨胀，B错误；
C．滑动变阻器滑片向上滑动，阻值增大，根据
可知检测仪的工作电压升高，C正确；
D．断开开关，电容器放电，则灵敏电流计上有从b到a的短暂电流，D错误。
故选C。
4．（2024·广西柳州·模拟预测）如图是用电流传感器（相当于电流表，其电阻可以忽略不计）研究自感现象的实验电路，图中两个电阻的阻值均为R，L是一个自感系数足够大的自感线圈，其直流电阻值也为R。某同学画出的在时刻开关S切换前后，通过传感器的电流随时间变化的图像。关于这些图像，下列说法中正确的是（ ）
A．甲图是开关S由断开变为闭合，通过传感器1的电流随时间变化的情况
B．乙图是开关S由断开变为闭合，通过传感器1的电流随时间变化的情况
C．丙图是开关S由闭合变为断开，通过传感器2的电流随时间变化的情况
D．丁图是开关S由闭合变为断开，通过传感器2的电流随时间变化的情况
【答案】C
【详解】AB．设电源电动势为（忽略内阻），则开关S由断开变为闭合，通过传感器1瞬间会有电流通过，由于电感线圈的自感作用，电流为0，通过传感器1的电流为
自感线圈中的电流逐渐从0开始增大，则最终状态L的直流电阻值也为R。通过传感器1的电流将会逐渐增大为
故AB错误；
CD．开关S处于闭合状态并达到稳定时，电感线圈和传感器2的电流方向均是自左向右，大小相等。开关S由闭合变为断开，电感线圈充当电源且电流大小不突变，则通过传感器2的电流瞬间变为自右向左的，并逐渐减为0。故C正确，D错误。
故选C。
5．（2025·江西南昌·一模）如图（a）所示，空间中存在一个平行于xOy平面的匀强电场。若x轴、y轴上的电势分布如图（b）、（c）所示，则电场强度大小为（ ）
A．2.5V/mB．250V/mC．3.5V/mD．350V/m
【答案】B
【详解】电场强度沿x轴方向的分量为
电场强度沿y轴方向的分量为
电场强度大小为
故选B。
6．（2025·湖南益阳·一模）如图，在垂直纸面向里的足够大的匀强磁场中放置一硬质异形导线框ab，其中ab是半径为R的圆弧，直线段a长为R且与圆弧段相切。该导线框在纸面内绕点逆时针转动，则下列说法正确的是（ ）
A．B．感应电流方向b→a→
C．D．
【答案】D
【详解】B．由于转动过程，导线框的磁通量保持不变，所以导线框中不产生感应电流，故B错误；
C．对于ab部分，根据右手定则可知，产生的感应电动势方向由b→a→，则b端相当于电源的负极，端相当于电源的正极，所以电势关系为
故C错误；
A．对于a部分，则有
则有
故A错误；
D．对于b部分，则有
由几何关系可得
则有
故D正确。
故选D。
7．（2024·陕西商洛·模拟预测）如图所示，电源的电动势为E、内阻为r，定值电阻R1=R3=r，滑动变阻器R2总阻值为2r，为下极板接地的平行板电容器，所有电压表和电流表均视为理想电表。开始时滑动变阻器R2的滑片P位于中间位置，此时两极板之间的带电油滴Q恰好处于平衡状态。在将滑片P缓慢地滑到下端的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．V1示数增大，V2示数减小
B．R2消耗的电功率一直增大
C．油滴在运动过程中的电势能和动能都增大
D．停止滑动P，将两极板的正对面积减小，R3中有向下的电流
【答案】B
【详解】A．在将滑片P缓慢地滑到下端的过程中，滑动变阻器接入电路阻值变大，则电路总电阻变大，根据闭合电路欧姆定律可知，电路总电流减小，路端电压增大，则V1示数增大；由于通过的电流减小，两端电压减小，则V2示数增大，故A错误；
B．消耗的功率为
根据数学知识可知，当
消耗的功率最大，由于滑动变阻器总阻值为，则在将滑片P缓慢地滑到下端的过程中，消耗的电功率一直增大，故B正确；
C．由于并联部分的电压增大，即电容器两端电压增大，板间电场强度增大，油滴受到的电场力增大，油滴向上运动，电场力对油滴做正功，油滴在运动过程中的电势能减小，动能增大，故C错误；
D．停止滑动P，将两极板的正对面积减小，根据
，
可知电容器电容减小，电容器所带电容量减小，电容器放电，则中有向上的电流，故D错误。
故选B。
8．（2025·湖南永州·一模）理想变压器原、副线圈所接的电路如图甲所示，原、副线圈的匝数比为，其中定值电阻，两电表为理想交流电表，原线圈两端接有如图乙所示的交流电。当时，原线圈的瞬时电压为。断开，电源消耗的电功率为；闭合，电源消耗的电功率为。则下列说法正确的是（ ）
A．闭合、断开，电压表的示数为55V
B．闭合，电流表的示数为4.0A
C．断开，电流表的示数为0.04A
D．
【答案】AD
【详解】A．由题图乙可知，交流电的周期，则有角速度
可得交流电的瞬时值表达式为
当时，原线圈的瞬时电压为，代入上式可得
则有变压器原线圈的电压为
由原、副线圈的电压比与匝数比的关系可得
由
解得
闭合、断开，可知两端电压为，即电压表的示数为，A正确；
B．闭合，由欧姆定律可得副线圈中电流
由变压器原、副线圈的电流比与匝数成反比可得
解得
则有电流表的示数为，B 错误；
C．断开，由欧姆定律可得副线圈中电流
则电流表的示数为
C错误；
D．断开，电源消耗的电功率为
闭合，电源消耗的电功率为
可得
D正确。
故选AD。
9．（2021·广东广州·模拟预测）如图所示，固定在同一绝缘水平面内的两平行长直金属导轨，间距为1m，其左侧用导线接有两个阻值均为1Ω的电阻，整个装置处在磁感应强度方向竖直向上、大小为1T的匀强磁场中。一质量为1kg的金属杆MN垂直于导轨放置，已知杆接入电路的电阻为1Ω，杆与导轨之间的动摩擦因数为0.3，对杆施加方向水平向右、大小为10N的拉力，杆从静止开始沿导轨运动，杆与导轨始终保持良好接触，导轨电阻不计，重力加速度大小g取10m/s2，则当杆的速度大小为3m/s时（ ）
A．杆MN的加速度大小为5m/s2
B．通过杆MN的电流大小为1A，方向从M到N
C．杆MN两端的电压为1V
D．杆MN产生的电功率为1W
【答案】AC
【详解】AB．杆MN切割磁感线产生的感应电动势为
感应电流为
对金属杆，由牛顿第二定律得
代入数据可得
故A正确，B错误；
C．杆MN两端的电压为
故C正确；
D．杆MN产生的电功率为
故D错误。
故选AC。
10．（2024·江西·一模）心脏细胞兴奋时，在细胞膜内外产生等量异种电荷，将人体的心脏理想化为如图甲所示的模型，当心脏细胞规律性兴奋时，产生的电荷量为正常值，当心脏发生房颤时产生的电荷量减少而不能达到所需的电压值，在没有及时抢救的情况下，通常患者会在10min内死亡。如图乙，AED（自动体外除颤器）通过贴片产生强电场，使兴奋无序的心肌细胞快速回归到有序状态，使心脏兴奋时的电荷量恢复正常值，实现抢救。下列说法正确的是（ ）
A．贴片1为正极，贴片2为负极
B．实施抢救过程中，电子从人体的左侧移动到右侧
C．实施抢救过程中，人体心脏的电场对移动电荷做负功
D．抢救成功后，人体心脏的电场强度变弱
【答案】ABC
【详解】A．当心脏发生房颤时产生的电荷量减少而不能达到所需的电压值，AED（自动体外除颤器）则在人体外加强电场，使心脏兴奋时的电荷量恢复正常值，即必须在人体左侧形成更多的正电荷，右侧形成更多的负电荷，贴片1为正极，贴片2为负极，故A正确；
B．实施抢救过程中，电子从人体的左侧移动到右侧，故B正确；
C．实施抢救过程中，人体心脏的电场对移动电荷做负功，电荷移动是外界电场做正功，故C正确；
D．抢救成功后，人体心脏的电场强度变强，故D错误。
故选ABC。
第II卷（非选择题）
二、实验题
11．（2024·重庆·模拟预测）某同学利用DIS系统、定值电阻R0、电阻箱R等实验器材研究两节干电池的电动势和内阻，实验装置如图甲所示。首先测量电池的电动势和内阻，实验时多次改变R的阻值，用电流传感器测得对应的电流值I，在计算机上显示出如图乙所示的的关系图线。
(1)某次实验电阻箱调节后如图丙所示，则此时电阻箱的读数为 Ω。
(2)若定值电阻，令，，由图乙中实验图线的拟合方程可得，电池的电动势E= V，内阻r= Ω。
(3)根据实验测得的电池的R、I数据，若令，，则由计算机拟合得出的y-x图线如图丁所示，则图线最高点A的坐标值应为x= Ω，y= W（结果均保留2位有效数字）。
【答案】(1)12.0
(2) 2.0
(3) 2.0 0.22
【详解】（1）由电阻箱的读数规则可知，此时电阻箱的读数为
（2）[1]由闭合电路欧姆定律有
整理则有
结合题中图线的解析式，有
解得
[2]由
解得
（3）[1][2]分析题图中电路可知，外电路的用电器为电阻R和，结合题意可知，题图的y轴为电池的输出功率，题图的x轴为外电路的电阻。对电池有
结合题图有
由之前的分析可知
题图中A点为y最大值，由上述公式可知，当x=r时，即外电路电阻等于电池内阻时，取得最大值，所以
12．（2024·陕西西安·三模）电容储能已经在电动汽车，风光发电、脉冲电源等方面得到广泛应用。某物理兴趣小组设计图甲所示电路，探究不同电压下电容器的充放电过程。器材如下：
电容器C（额定电压10V，电容标识不清）；
电源（电动势12V，内阻不计）；
电阻箱R1（阻值0~99999.9Ω）；
滑动变阻器（最大阻值20Ω，额定电流2A）；
电压表V（量程15V，内阻很大）
发光二极管D1和D2，开关S1和S2，电流传感器，计算机，导线若干。
(1)电容器充电过程，若要提高电容两端电压，应将滑片向 （选填“左”，“右”）移动。
(2)某次实验中，完成充电后电压表读数如图乙所示，电容器两端的电压为 。
(3)继续调节滑动变阻器滑片位置，电压表示数为8.0V时，开关S2掷向1，得到电容器充电过程的I-t图像，如图丙所示。借鉴“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中估算油膜面积的方法，根据图像可估算出充电结束后，电容器存储的电荷量为 C（结果保留2位有效数字），电容器的电容为 F。
(4)电容器充电后，将开关S2掷向2，发光二极管 （选填“D1”，“D2”）发光。
【答案】(1)右
(2)6.5V
(3) 3.8×10-3 4.75×10-4
(4)D1
【详解】（1）由于滑动变阻器采用分压式接法，故向右端滑动滑片时可以提高电容两端电压。
（2）由于电压表量程为15V，所以每一小格为0.5V，所以读数为
（3）[1]I-t图像与坐标轴所围区域的面积等于电容器存储的电荷量，所以电容器存储的电荷量为
[2]根据电容的定义式可得
（4）电容器充电后，将开关S2掷向2，电容器放电，且电容器左极板高电势，右极板低电势，根据二极管的特性可知，D1闪光。
三、解答题
13．（2025·浙江·一模）如图所示，水平面上固定一光滑金属导轨ABCDE，AB、DE电阻不计，BC、CD单位长度电阻，BC与CD长度相等，以O为原点水平向右建立x坐标轴，恰好过C，导轨关于x轴对称，已知x1=3.6m，x2=4.4m，θ=37°，导轨处于垂直导轨平面向下的匀强磁场中，磁感应强度B=1T。现有一略长于导轨间距的直导体棒FG以初速度从原点O出发水平向右运动，已知直导体棒FG质量m=0.72kg，单位长度电阻。求：
(1)初始时刻直导体棒上产生的电动势；
(2)直导体棒FG停止运动瞬间的位置x3；
(3)若给直导体棒施加外力使其能始终以从原点运动至x2，求在此运动过程中直导体棒上产生的焦耳热。
【答案】(1)2.4V
(2)见解析
(3)1.35J
【详解】（1）由几何知识得，直导体棒长度为
初始时刻直导体棒产生的电动势为
（2）假设直导体棒最终停在区域，由动量定理得
又
回路中总电阻为
联立可得
由于，假设成立，最终停在距离原点处。
（3）0到过程，有
到过程，设坐标为时，直导体棒切割磁感线的有效长度为，由三角形相似得
可得
回路中总电阻为
直导体棒受到的安培力为
可知安培力与成线性关系，则到过程，安培力做功为
全过程中
直导体棒上产生的焦耳热为
14．（2024·全国·模拟预测）如图，在平面内存在匀强磁场，磁场方向与垂直，且与水平面的夹角为60°。竖直平面的右侧存在竖直向上的匀强电场，电场强度为。质量为，电量为的带负电的小球，以初速度从A点沿平面射入匀强磁场，入射方向与的夹角也为60°，小球恰好从图中的C点垂直于磁场方向水平离开，并垂直于电场方向进入匀强电场，经过一段时间后击中水平面上的P点。已知小球在磁场中的运动轨迹为抛物线，C点在M点的正上方，之间的高度差为，重力加速度g大小取，不计空气阻力，，。求：
(1)匀强磁场的磁感应强度的大小；
(2)小球在磁场中的运动时间t；
(3)小球触地时重力的瞬时功率。
【答案】(1)
(2)0.4s
(3)
【详解】（1）小球在磁场中运动时，在垂直于磁场的方向上
代入数据得
（2）沿磁场方向
设BC之间的距离为L，则
由几何关系可知
联立可得
（3）小球经过C点时的速度为
在匀强电场中，小球做类平抛运动，由牛顿第二定律可知
小球触地时竖直方向的速度为，满足
此时重力的瞬时功率
代入数据得
15．（2025·安徽·一模）在科学研究中常用电场和磁场来控制带电粒子的运动。如图所示，宽度为d的虚线框内有垂直纸面方向的匀强磁场，匀强磁场左右边界竖直。电子枪发出的电子(初速度可以忽略)经M、N之间的加速电场加速后以一定的速度水平射出并进入偏转磁场。速度方向改变角后从右边界离开磁场最终打在荧光屏上，已知加速电压为U，电子质量为m、电量值为e、电子重力不计。
(1)求偏转磁场的磁感应强度B的大小和方向；
(2)若撤去磁场，在虚线框中加一沿竖直方向的匀强偏转电场，从右边界离开电场也可使电子偏转60°角最终打在荧光屏上，求所加电场的电场强度大小E以及打到荧光屏上的电子动能。
【答案】(1)，垂直纸面向外
(2)，
【详解】（1）电子带负电，根据左手定则可知磁感应强度方向垂直纸面向外，电子在磁场中的轨迹如图所示
根据洛伦兹力提供向心力
由几何关系可得
电子经过电场加速过程，根据动能定理可得
联立解得
（2）电子在电场中做类平抛运动，假设在电场中的时间为，则有
离开电场时，假设沿电场方向的分速度为，则有
又
联立可得
离开电场时的动能为
可知打在荧光屏上的电子动能为。