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2026年高考物理二轮复习命题热点情境3科技前沿类专项训练
一、单项选择题
1．如图是工业生产中用到的光控继电器示意图（部分），它由电源、光电管、放大器、电磁继电器等组成。当用黄光照射光电管阴极时，没有发生光电效应，当用蓝光照射光电管阴极时，发生了光电效应。则（　　）
A．端应该接电源正极
B．增大黄光照射强度，电路中可能存在光电流
C．增大蓝光照射强度，光电子的最大初动能增大
D．若将电源正负极对调，电路中可能没有电流
【答案】D
【知识点】光电效应
【解析】【解答】本题考查光电效应，要求学生能分析实验发生的装置图以及结合光电效应方程进行分析。光电效应方程：Ek=hν-W0，其中hν为入射光子的能量，Ek为光电子的最大初动能，W0是金属的逸出功A．电路中产生电流，结合题意可知，使逸出的光电子在光电管中加速，放大器的作用是将光电管中产生的电流放大后，则a端接电源的正极，故A错误；
B．否发生光电效应取决于入射光的频率，与入射光强度无关。黄光照射时未发生光电效应，说明黄光频率低于光电管阴极材料的截止频率，即便增大黄光强度，也不会发生光电效应，电路中不会有光电流，故B错误；
C．光电子的最大初动能只与入射光频率有关，增大蓝光照射强度，即增加蓝光的光子数，但蓝光频率不变，所以光电子的最大初动能不变，故C错误；
D．调转电源正负极，可以减小电路中的电流，若当电源电压小于光电管的遏制电压时，电路中有电流出现，当电源电压大于光电管的遏制电压时，电路中没有电流，故若将电源正负极对调，电路中可能没有电流，故D正确。
故选D。
【分析】电路中a端应该接电源正极，则经放大器放大后的电流使电磁铁被磁化，将衔铁吸住；调转电源正负极，电流会减小但不一定为零；光电效应的发生与否决定于光的频率；若光电效应能发生，光电子的最大初动能由光的频率决定而与强度无关。
2．电磁炮是一种利用电磁作用发射炮弹的先进武器，某同学利用饼型强磁铁和导轨模拟电磁炮的发射原理，如图所示，相同的饼型强磁铁水平等间距放置，使导轨平面近似为匀强磁场。下列说法不正确的是（　　）
A．放置强磁铁时，应保证磁铁的磁极同向
B．强磁铁磁性越强，在相同电流条件下，受到的安培力越大
C．随着导体棒运动的速度增加，棒受到的安培力将增大
D．若全部磁铁N极向上，导体棒所受安培力水平向右
【答案】C
【知识点】安培力的计算
3．当今社会，人工智能迅猛发展，而形形色色的科技材料是人工智能的基础。如图为某同学用平行板电容器探究某材料在竖直方向的尺度随温度变化关系的装置示意图，电容器上极板固定，下极板可随材料尺度的变化上下移动。若保持电容器所带电荷量不变，发现材料温度降低时，两极板间电压升高。则下列说法正确的是（　　）
A．极板间距离增大 B．被测材料竖直方向尺度增大
C．极板间电场强度变大 D．电容器电容变大
【答案】A
【知识点】电容器及其应用
4．光电效应在自动化控制领域有着广泛的应用。如图所示的光电控制报警电路中，某一频率的光束照射到光电管，光电管产生光电效应，与光电管连接的电路有电流，电磁铁产生磁场，会吸引报警电路中的开关断开，从而实现自动控制。则（　　）
A．任意频率的光照射到光电管上，只要光照时间足够长就能产生光电流
B．对于光电管来说，入射光波长必须大于某一极限值，才能产生光电效应
C．该频率的光照射光电管，光的强度越强，单位时间内逸出的电子数越少
D．当物体从光源和光电管间通过时，挡住光束，使报警电路中的开关闭合
【答案】D
【知识点】光电效应
【解析】【解答】AB、入射光的频率大于金属的截止频率或入射光的波长小于极限波长时才能发生光电效应，并不需要时间积累能量，故AB错误；C、光的强度越强，单位时间内的光子数越多，单位时间内逸出的电子数也越多，故C错误；
D、当物体从光源和光电管间通过时，挡住光束，光电效应现象消失，与光电管连接的电路没有电流，电磁铁不产生磁场，报警电路中的开关闭合，故D正确。
故选：D。
【分析】根据光电效应的条件分析；根据光的强度与光电流的关系分析；根据光电管与电路的连接方式分析。
5．地铁靠站时列车车体和屏蔽门之间安装有光电传感器，如图甲所示。若光线被乘客阻挡，电流发生变化，工作电路立即报警。如图乙所示，光线发射器内大量处于激发态的氢原子向低能级跃迁时，辐射出的光中只有、两种可以使该光电管阴极逸出光电子，图丙所示为、光单独照射光电管时产生的光电流与光电管两端电压的关系图线。下列说法正确的是（　　）
A．光的频率高于光的频率
B．经同一障碍物时，光比更容易发生明显衍射
C．该光电管阴极材料的逸出功不能小于
D．若部分光线被遮挡，则放大器的电流将增大，从而引发报警
【答案】C
【知识点】玻尔理论与氢原子的能级跃迁；光电效应
6．复旦大学的研究团队成功研发了新型钙基电池，其特点是成本低、更环保。图甲是研究光电效应的电路图，光电管阴极为钙金属，逸出功为，图乙是氢原子的能级图。若用大量处于能级的氢原子发光照射阴极，下列跃迁过程不能发生光电效应现象的是（　　）
A．从跃迁到 B．从跃迁到
C．从跃迁到 D．从跃迁到
【答案】B
【知识点】玻尔理论与氢原子的能级跃迁；光电效应
【解析】【解答】A．由可知，从能级跃迁到能级发出的光子的能量为12.75eV，大于金属钙的逸出功，能使金属钙发生光电效应，A错误；
B．由可知，从能级跃迁到能级发出的光子的能量为2.55eV，小于金属钙的逸出功，不能使金属钙发生光电效应，B正确；
C．同理可知，从能级跃迁到能级发出的光子的能量为12.09eV，大于金属钙的逸出功，能使金属钙发生光电效应，C错误；
D．同理可知，从能级跃迁到能级发出的光子的能量为10.20eV，大于金属钙的逸出功，能使金属钙发生光电效应，D错误。
故答案为：B。
【分析】根据氢原子能级跃迁的光子能量公式计算光子能量，与钙的逸出功（3.2eV）比较，光子能量小于逸出功时无法发生光电效应。
7．工业上常用电磁流量计来测量高黏度及强腐蚀性流体的流量Q（单位时间内流过管道横截面的液体体积），原理如图甲所示，在非磁性材料做成的圆管处加一磁感应强度大小为B的匀强磁场，当导电液体流过此磁场区域时，测出管壁上下M、N两点间的电势差U，就可计算出管中液体的流量。为了测量某工厂的污水排放量，技术人员在充满污水的排污管末端安装了一个电磁流量计，如图乙所示，已知排污管和电磁流量计处的管道直径分别为20和10。当流经电磁流量计的液体速度为10时，其流量约为280，若某段时间内通过电磁流量计的流量为70，则在这段时间内（　　）
A．M点的电势一定低于N点的电势
B．通过排污管的污水流量约为140
C．排污管内污水的速度约为2.5
D．电势差U与磁感应强度B之比约为0.25
【答案】D
【知识点】电磁流量计
8．太空单车是利用电磁阻尼原理的一种体育锻炼器材。某同学根据电磁学的相关知识，设计了如图的单车原理图：在铜质轮子外侧有一些磁铁（与轮子不接触），人在健身时带动轮子转动，磁铁会对轮子产生阻碍，磁铁与轮子间的距离可以改变，则下列说法正确的是（　　）
A．轮子受到的阻力主要来源于铜制轮内产生的感应电流受到的安培力
B．轮子受到的阻力大小与其材料电阻率无关
C．若轮子用绝缘材料替换，也能保证相同的效果
D．磁铁与轮子间距离不变时，轮子转速越大，受到的阻力越小
【答案】A
【知识点】安培力；涡流、电磁阻尼、电磁驱动；感应电动势及其产生条件；导体切割磁感线时的感应电动势
【解析】【解答】A .轮子受到的阻力来源于铜轮切割磁感线产生的涡流（动生感应电动势和感应电流）所受的安培力，对运动的轮子产生阻力，以阻碍轮子与磁场之间的相对运动，所以轮子受到的阻力主要来源于磁铁对它的安培力，安培力大小与电阻率有关这是电磁阻尼的核心原理，故A正确；
B . 阻力大小与材料电阻率密切相关（电阻率越小，涡流越大，安培力越强），故B错误；
C . 绝缘材料无法形成涡流，无法产生电磁阻尼效果，故C错误；
D . 转速越大，切割磁感线的速率越快，感应电流和安培力越大，阻力越大，故D错误；
故选A；
【分析】（1）电磁感应分析：铜轮旋转切割磁感线→产生涡流→安培力阻碍运动（楞次定律）；
参数影响：阻力大小取决于磁感应强度 B、转速 ω、材料电阻率 ρ 和轮子尺寸。
（2）易错点：混淆电磁阻尼与摩擦阻力的区别，误认为绝缘材料可替代导体（需闭合回路或涡流），忽略电阻率对涡流强度的直接影响。
9．电子感应加速器是利用感生电场加速电子的设备，主要由上、下电磁铁磁极和环形真空室组成，如图（a）所示（图中上部分为侧视图、下部分为俯视图）。当电磁铁线圈通入交变电流时，真空室中就会产生变化的磁场，而变化的磁场会产生感应电场，感应电场能够使电子做加速运动。若t=0时刻，电子枪放出一初速度可忽略的电子，电磁铁线圈通入如图（b）所示的交变电流，以图（a）中线圈标示方向为电流正方向，则下列说法中正确的是（　　）
A．电子在轨道中加速的驱动力是洛伦兹力
B．在0~时间内，俯视图中真空室内的磁场方向为垂直纸面向外
C．在0~时间内，从俯视图的视角判断电子沿顺时针方向做加速圆周运动
D．在0~时间内，若电子未被引出轨道，则电子一直做加速圆周运动
【答案】B
【知识点】楞次定律；电磁感应现象中的感生电场
10．太阳能电池发电的原理主要是半导体的光电效应，太阳能硅晶片中，P型半导体中含有较多的空穴（可视为正电荷），而N型半导体中含有较多的电子。当能量等于、波长为的光子打在太阳能硅晶片上时，太阳能硅晶片吸收一个光子恰好产生一对自由电子和空穴，电子—空穴对从太阳能硅晶片表面向内迅速扩散，在结电场的作用下，最后建立一个与光照强度有关的电动势，工作原理如图所示。太阳光照强度越大，太阳能硅晶片单位时间内释放的电子越多，若光速为，则（　　）
A．可以得出普朗克常量
B．太阳能硅晶片内部电流方向从下极板流向上极板
C．继续增大太阳光照强度，上下电极间的电势差不会变化
D．用能量为的光子照射太阳能硅晶片，电子和空穴的最大初动能为零
【答案】D
【知识点】光电效应；光子及其动量
【解析】【解答】A． 能量等于、波长为的光子，根据可以得出普朗克常量，A错误；
B．由题图可知带负电的电子向上极板移动，带正电的空穴向下极板移动，电流方向与正电荷定向运动的方向相同，所以太阳能硅晶片内部电流方向从上极板流向下极板，故B错误；
C．继续增大太阳光照强度，太阳能硅晶片单位时间内释放的电子越多，上下电极间电势差越大，故C错误；
D．用能量为Eg的光子照射太阳能硅晶片， 太阳能硅晶片吸收一个光子恰好产生一对自由电子和空穴， 即恰好发生光电效应，Eg即为逸出功，电子和空穴的最大初动能为零，故D正确。
故选：D。
【分析】根据光子的能量公式求出普朗克常量；结合电子运动的方向判断电流的方向；根据电势差的有关因素判断；根据光电效应方程判断。
二、多项选择题
11．如图是汽车上使用的电磁制动装置示意图。与传统的制动方式相比，电磁制动是一种非接触的制动方式，避免了因摩擦产生的磨损。电磁制动的原理是当导体在通电线圈产生的磁场中运动时，会产生涡流，使导体受到阻碍运动的制动力。下列说法正确的是（　　）
A．制动过程中，导体不会产生热量
B．制动力的大小与导体运动的速度有关
C．线圈中既可以通交流电，也可以通直流电
D．如果改变线圈中的电流方向，可以使导体获得促进它运动的动力
【答案】B,C
【知识点】涡流、电磁阻尼、电磁驱动
【解析】【解答】A．电磁制动的原理是当导体在通电线圈产生的磁场中运动时，会产生涡流，电流流过电阻时会产生热量，故A错误；
B．导体运动的速度越大磁通量变化越快，产生的感应电流越强，制动器对转盘的制动力越大，故制动力的大小与导体运动的速度有关，故B正确；
C．电磁制动的原理是当导体在通电线圈产生的磁场中运动时，产生涡流，故通电线圈可以通直流电，产生方向不变的磁场也是可以的，故C正确；
D．如果改变线圈中的电流方向，铁芯产生的磁感线的方向变为反向，此时产生的涡流方向也相反，根据安培力的公式，电流和所处的磁场方向同时反向，安培力方向不变，故还是使导体受到阻碍运动的制动力，故D错误。
故答案为：BC。
【分析】结合电磁感应中的涡流现象、安培力的影响因素和楞次定律，分析电磁制动装置的工作原理，逐一判断选项正误。
12．某些为屏蔽电磁波设计的人工材料，其折射率为负值（n<0），称为负折射率材料。电磁波从空气射入这类材料时，折射定律和电磁波传播规律仍然不变，但是折射波与入射波位于法线的同一侧（此时折射角取负值）。如图所示，波源S发出的一束电磁波的入射角i=45°，经负折射率的平板介质材料后，从另一侧面射出（图中未画出），已知平板介质的厚度为d，电磁波在真空中的传播速度为c，不考虑电磁波在介面处的反射，下列说法正确的是（　　）
A．该电磁波的出射点位于法线OO1的上方
B．电磁波射出平板的出射方向与射入平板的入射方向平行
C．电磁波由空气进入平板介质，波长变长
D．电磁波在平板介质中的传播时间为
【答案】B,D
【知识点】光的折射及折射定律
【解析】【解答】本题考查了折射定律的基本运用，与平时做的常规题有所区别，注意折射光线与入射光线在法线的同一侧，掌握折射率的公式和的灵活运用。
A． 折射定律和电磁波传播规律仍然不变， 由于平板介质材料的折射率为负值，则电磁波在材料中折射方向位于法线的下方，所以该电磁波的出射点位于法线的下方，故A错误；
B．根据光路可逆原理，电磁波的出射方向与电磁波入射到平板介质的方向平行，故B正确；
C．根据
则电磁波由空气进入平板介质，波长变短，故C错误；
D．根据
得折射光线与法线夹角为
由B选项可知，光在平板介质中的速度为，则电磁波在平板介质中的传播时间为
故D正确。
故选BD。
【分析】根据折射的规律分析，根据折射定律结合几何关系解得电磁波的传播路程和传播速度，从而计算时间。
13．如图是一种利用电磁原理制作的充气泵的结构示意图。当电磁铁通入电流时，可吸引或排斥上部的小磁铁，从而带动弹性金属片对橡皮碗下面的气室施加力的作用，达到充气的目的。下列说法正确的是（　　）
A．电磁铁的工作原理是电流的磁效应
B．电磁铁用的铁芯应选用不易退磁的材料
C．工作时AB接线柱应接入稳恒电流
D．当电流从B接线柱流入时，电磁铁吸引小磁铁向下运动，则小磁铁的下端为S极
【答案】A,D
【知识点】通电导线及通电线圈周围的磁场；电流、电源的概念
【解析】【解答】AB．当电磁铁通入电流时，可吸引或排斥上部的小磁铁，从而带动弹性金属片对橡皮碗下面的气室施加力的作用，故电磁铁的工作原理是电流的磁效应；根据电磁铁的工作要求，当没有电流时，要让铁芯失去磁性，当通电时，要有磁性，因此铁芯应选用易磁化和退磁的软磁性材料，故A正确，B错误；
C．当A、B间接入恒定电流时，电磁铁的磁场始终保持一个方向，小磁铁将只能被吸引或排斥，如果接入的是交流电，电磁铁的磁场方向在不断变化，从而可以使小磁铁不断地与电磁铁之间有吸引和排斥的作用，使得弹性金属片上下振动，故A、B间应接入交流电，故C错误；
D．当电流从电磁铁的接线柱B流入时，根据右手螺旋定则可知电磁铁的下端为S极，上端为N极；吸引小磁铁向下运动，根据磁铁同极相斥，异极相吸的特性可知，小磁铁的下端为S极，故D正确。
故答案为：AD。
【分析】结合电流的磁效应、电磁铁铁芯材料要求、电流类型对磁场的影响，以及右手螺旋定则和磁极相互作用规律，分析各选项的正误。
14．原子钟对提升导航定位、深空探测、电力系统授时等技术具有重要意义，如图所示为某原子钟工作原子的四能级体系。首先，工作原子吸收波长为的光子a，从基态能级Ⅰ跃迁至激发态能级Ⅱ。然后，工作原子自发辐射出波长为的光子，跃迁到“钟跃迁”的上能级2，并在一定条件下跃迁到“钟跃迁”的下能级1，辐射出波长为的光子，实现受激辐射，发出钟激光。最后，工作原子从下能级1回到基态，同时辐射出波长为的光子。则（　　）
A．某“振荡器”产生的电磁场能使工作原子从能级1跃迁到能级2，则“振荡器”的振荡频率为
B．该原子钟产生的钟激光的波长
C．光子a的动量一定比钟激光的动量大
D．钟激光可以让某金属材料发生光电效应，光子a一定也可以
【答案】A,C,D
【知识点】波长、波速与频率的关系；玻尔理论与氢原子的能级跃迁；光电效应；光子及其动量
【解析】【解答】A．当电磁场能使工作原子从能级1跃迁到能级2时，说明电磁场的波长等于，由电磁波的波速公式可知“振荡器”的振荡频率为，故A正确；
B．由能量守恒可以判断
带入光子能量公式和波速公式
可得
化简可得
故B错误；
C．由光子动量公式
光子能量公式和波速公式
可知
由题意可知
所以
故C正确；
D．发生光电效应需要入射光频率大于截止频率，光子a的能量大于钟激光的能量，由光子能量公式可知，光子a的频率大于钟激光的频率，所以当钟激光可以让某金属材料发生光电效应时，光子a一定也可以，故D正确。
故选ACD。
【分析】A、当电磁场能使工作原子从能级1跃迁到能级2时，电磁场的波长等于，由可知“振荡器”的振荡频率为；
B、由能量守恒：结合光子能量公式和波速公式，联立可得；
C、由光子动量公式、光子能量公式和波速公式，可知，由，所以；
D．光子a的能量大于钟激光的能量，由光子能量公式可知，光子a的频率大于钟激光的频率，所以当钟激光可以让某金属材料发生光电效应时，光子a一定也可以。
三、非选择题
15．中国科学院微重力塔能为科研工作提供微重力实验环境。过程如下：如图所示，实验舱放置在电磁控制平台上，由电磁驱动，从A位置静止匀加速到位置，在位置与电磁控制平台脱离；之后，实验舱从竖直上抛到，再从自由下落到，这两个过程中微重力塔为科研工作提供微重力环境，实验舱处于完全失重状态；实验舱在返回到位置再与电磁控制平台接触，经历电磁阻尼过程匀减速回到A位置且回到A位置的速度恰好为零。已知：在电磁驱动过程和电磁阻尼过程中实验舱运行的加速度大小相同且，重力加速度。
（1）若该微重力塔能够提供持续时间为的微重力环境状态，则实验舱在位置处的速度大小为多少？
（2）因为设备安装和保护空间预留等原因，微重力塔的实际高度为实验舱运行位置区间高度的1.5倍，则该微重力塔的实际高度为多少？
【答案】（1）
（2）
【知识点】自由落体运动；竖直上抛运动
16．为了确保载人飞船返回舱安全着陆，设计师在返回舱的底盘安装了4台电磁缓冲装置。每台电磁缓冲装置包含两条绝缘光滑缓冲轨道MN、PQ，且缓冲轨道内存在稳定的匀强磁场，方向垂直于整个缓冲轨道平面。4台电磁缓冲装置与率先着陆的4个缓冲滑块分别对接，缓冲滑块外部由高强度绝缘材料制成，其内部边缘绕有闭合单匝矩形线圈abcd。当缓冲滑块接触地面时，滑块立即停止运动，此后线圈与缓冲轨道中的磁场相互作用，返回舱一直做减速运动，直至速度达到软着陆的要求，从而实现缓冲。现已知缓冲滑块竖直向下撞向地面时，返回舱的速度大小为，4台电磁缓冲装置结构相同，其中一台电磁缓冲装置的结构简图如图所示，线圈的电阻为R，ab边长为L，返回舱的质量为m，磁场的磁感应强度大小为B。假设缓冲轨道足够长，线圈足够高，软着陆时返回舱的速度大小为v，重力加速度大小为g，一切摩擦阻力均不计。
（1）求缓冲滑块刚停止运动时，线圈中的电流大小；
（2）求缓冲滑块刚停止运动时，返回舱的加速度大小；
（3）若返回舱的速度大小从减到v的过程中，经历的时间为t，求该过程中返回舱下落的高度h和每台电磁缓冲装置中产生的焦耳热Q。
【答案】（1）解：ab边产生的感应电动势
线圈中的电流
（2）解：返回舱所受单个团合矩形线圈的安培力大小
根据牛顿第二定律得
解得
（3）解：设一小段时间内返回舱下落的高度为，对返回舱，由动量定理，得
则对t时间内返回舱的运动，有
解得
由能量守恒定律有
解得
【知识点】电磁感应中的动力学问题；电磁感应在生活中的应用；电磁感应中的能量类问题
【解析】【分析】易错点剖析
1、易错点1：线圈电动势计算错误
错误做法：只考虑一条边切割磁感线，得到 E = BLv。
正确分析：线圈的 ab 边和 cd 边都在磁场中，且运动方向相同，切割速度方向相同，产生的感应电动势在同一条回路中是串联的。因此，总电动势应为 E = BLv + BLv = 2BLv。
结论：必须仔细分析线圈的有效切割边数及其连接方式。
2、易错点2：安培力合力计算错误
错误做法1：计算了一个线圈的安培力后，忘记乘以4（4台装置）。
错误做法2：计算了一个线圈的安培力时，只算了一条边的力，忘记另一条边（cd边）也受安培力。
正确分析：单根导体棒安培力：F单边 = BIL。单个线圈安培力：F线圈 = 2BIL (ab边和cd边)。
总安培力：F总 = 4 F线圈 = 8BIL。将 I = 2BLv/R 代入后，得到 F总 = 16 B2 L2 v / R。
3、易错点3：第(3)问中下落高度h的求解方法错误
错误思路：试图用匀变速直线运动公式 或其他运动学公式求解。
原因：返回舱做的是变减速运动，加速度 a = g - (kv)/m 在不断变化，不是匀变速运动，因此运动学公式不适用。
正确方法：使用基于微元法的动量定理。这是解决变力作用下位移问题的标准方法之一。
4、易错点4：能量关系分析及焦耳热计算错误
错误做法1：认为安培力做的功就等于产生的焦耳热，即 Q = -W安。
虽然结果数值上可能一样，但逻辑上不清晰。在本题中，安培力是阻力做负功，但重力做正功，最稳妥的方法是使用系统能量守恒。
错误做法2：在能量守恒方程中漏掉了重力势能。
错误做法3：计算出的总焦耳热 Q总 后，错误地除以 4 得到每台的焦耳热 Q。题目中有4台装置，且线圈是独立的，因此总热确实是4台之和，所以 Q = Q总 / 4 是正确的。但需注意，如果线圈是串联的，则分配方式不同。本题暗示装置相同且独立，所以平均分配。
正确分析：系统（返回舱）机械能的变化等于安培力做功产生的总焦耳热。
注意等式左边是末态机械能 - 初态机械能，而安培力做负功产生热量，所以这个差值等于 -Q总。
（1）ab边产生的感应电动势
线圈中的电流
（2）返回舱所受单个团合矩形线圈的安培力大小
根据牛顿第二定律得
解得
（3）设一小段时间内返回舱下落的高度为，对返回舱，由动量定理，得
则对t时间内返回舱的运动，有
解得
由能量守恒定律有
解得
17．“途灵底盘”是华为公司新推出的一款智能化多场景的汽车减震系统。电磁减震器是该系统中重要组成部分。小明同学在实验室中模拟电磁减震器的工作原理。在绝缘滑动杆上固定4个完全相同且相互紧靠（忽略线圈间距离）的矩形线圈，使其进入右侧由电磁铁产生的磁场做减速运动。右侧磁场的磁感应强度与电流之间的关系为，其中k=50T/A且产生的磁场范围足够大。已知滑动杆及线圈的总质量为m=1.0kg，每个矩形线圈的匝数均为匝，阻值R=1.0Ω，长为L=20cm，宽为d=10cm，整个过程不考虑互感影响，不计一切摩擦。
（1）若电磁铁中的电流为20mA，求线圈1完全进入磁场时的速度变化量；
（2）若电磁铁中的电流为20mA且第3个线圈完全进入磁场时恰好减速为零，求线圈中产生的焦耳热Q。
【答案】（1），方向水平向左；（2）
【知识点】电磁感应中的磁变类问题；电磁感应中的能量类问题
18．智能手机
智能手机已经成为当代人们生活中最重要的一件科技产品，无论是微信、支付宝还是其他软件平台等等，智能手机都成为人类社会中不可缺少的一环。
（1）很多智能手机配备了智能皮套，如图甲所示，当智能皮套的磁体靠近霍尔元件时，霍尔传感器会检测到磁场的变化，从而使屏幕自动进入休眠状态；当用户打开皮套时，屏幕则会自动点亮。
图乙为一块长、宽、高分别为a、b、c的N型半导体（载流子为自由电子）霍尔元件，通以方向向右的电流，电子的定向移动速度为v。当合上皮套时，水平放置的元件处于竖直向下的匀强磁场中，元件前、后表面间产生电压，当电压达到某一临界值时，屏幕自动熄灭。
①霍尔元件的前、后两表面，　 　（选填“前”或“后”）表面电势高；
②若屏幕自动熄灭时临界电压为U，则此时的磁感应强度　 　；
③下列说法中正确的有　 　
A.合屏过程中，元件前、后表面间的电压变大
B.开屏过程中，元件前、后表面间的电压变大
C.若磁场变强，可能出现闭合屏幕时无法自动熄屏
D.若磁场变弱，可能出现闭合屏幕时无法自动熄屏
（2）某兴趣小组为了测量手机电池的电动势和内电阻，设计如图甲所示的实验原理图，已知手机电池的电动势约4V，内阻约2Ω。现提供如下器材：
A.手机电池
B.电压表（量程0~6V）
C.电阻箱R（0~999.9Ω）
D.定值电阻
E.定值电阻
F.开关和导线若干
①要尽可能精确测量手机电池的电动势和内阻，定值电阻，应选择　 　（选填“D”或“E”）。
③改变电阻箱的阻值R，记录对应电压表的读数U，作出的图像如图乙所示，则该手机电池电池的电动势为　 　V，内阻为　 　Ω。（保留三位有效数字）
（3）科技改变生活，如今手机无线充电已日趋流行。图甲是手机无线充电器的示意图，其工作原理如图乙所示，当送电线圈接上的正弦交流电后，会产生一个变化的磁场从而使手机中的受电线圈中产生变化的电流，该电流经过整流装置转化为直流电给手机充电。送电线圈和受电线圈可看作理想变压器，整流装置和手机电池等效为一只二极管和一个电阻R。二极管正向导通时，阻值为零，负向截止时，阻值为无穷大。已知，其充电的功率。
①该正弦交流电的周期为　 　；
②电阻R两端电压的有效值为　 　V；
③在图丙中定性画出0~T时间内流经R的电流i随时间t变化的图像　 　；（以流经R向下的电流为正）
④送电线圈和受电线圈的匝数比为　 　
【答案】（1）前；；AD
（2）D；4.17；2.26
（3）0.02；；；
【知识点】变压器原理；霍尔元件；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值；电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】 （1） ①根据左手定则可知电子受洛伦兹力的方向向后，所以后表面聚集电子，则前表面的电势高于后表面；
② 当霍尔电压为U时，对自由电子来说，根据平衡条件有
解得
③AB、由上面的分析可得霍尔电压为U=Bvb，在合屏过程中，元件所在位置的磁感应强度变大，则元件前、后表面的电压变大，同理可知在开屏过程过程中，元件前、后表面的电压变小，故A正确，B错误；
CD、由上面的分析可知，元件前、后表面的电压达到一定值才会自动熄屏，所以磁场变弱，则霍尔电压可能达不到临界电压，可能会出现闭合屏幕时无法自动熄屏，故C错误，D正确。
故选：AD。
（2）已知电池内阻约为2Ω，为了使电路中的电流和电压有合适的变化范围，便于测量，定值电阻的阻值应与电池内阻相当，更合适，即选D。
根据闭合电路欧姆定律
整理得
结合图乙可知，，
联立解得
（3）题意可知，则周期
根据功率
则
由于有二极管，电流只在半个周期内导通，由于电流通过R的方向向下为正。则在时间内，电流为正，时间内电流为0 ，由于不确定刚开始时通过R的电流方向，则图像可为
题意知送电线圈电压有效值
则送电线圈和受电线圈的匝数比
【分析】（1）①根据左手定则判断；
②根据电子受洛伦兹力和电场力平衡计算；
③根据霍尔电压的表达式分析；
（2） ① 根据电池组的电动势求电压表的量程，根据实验原理判断电路中的最大电流，选择电阻R0的大小；
③ 根据闭合电路欧姆定律写出表达式，结合题设图像的斜率和纵截距求电源电动势和内阻；
（3）①根据周期和角速度的关系计算；
②根据功率公式计算；
③先计算出电流的有效值，然后根据电流的热效应计算出最大电流，然后作图即可；
④根据变压器的变压比计算。
（1）[1]N型半导体载流子为自由电子（带负电），结合图乙，左手定则可知电子向后表面偏转，则前表面电势高；
[2]当达到稳定时，电子受到的洛伦兹力和电场力平衡，即
解得
[3]A．合屏过程中，磁场从无到有或磁场变强，根据
可知元件前、后表面间的电压变大，故A正确；
B．开屏过程中，磁场变弱或消失，根据
可知元件前、后表面间的电压变小，故B错误；
C．若磁场变强，根据
可知电压会变大，更容易达到临界电压，会自动熄屏，故C错误；
D．若磁场变弱，根据
电压变小，可能达不到临界电压，出现闭合屏幕时无法自动熄屏，故D正确。
故选AD。
（2）[1]已知电池内阻约为2Ω，为了使电路中的电流和电压有合适的变化范围，便于测量，定值电阻的阻值应与电池内阻相当，更合适，即选D。
[2][3]根据闭合电路欧姆定律
整理得
结合图乙可知，，
联立解得
（3）[1]题意可知，则周期
[2]根据功率
则
[3]由于有二极管，电流只在半个周期内导通，由于电流通过R的方向向下为正。则在时间内，电流为正，时间内电流为0 ，由于不确定刚开始时通过R的电流方向，则图像可为
[4]题意知送电线圈电压有效值
则送电线圈和受电线圈的匝数比
1 / 12026年高考物理二轮复习命题热点情境3科技前沿类专项训练
一、单项选择题
1．如图是工业生产中用到的光控继电器示意图（部分），它由电源、光电管、放大器、电磁继电器等组成。当用黄光照射光电管阴极时，没有发生光电效应，当用蓝光照射光电管阴极时，发生了光电效应。则（　　）
A．端应该接电源正极
B．增大黄光照射强度，电路中可能存在光电流
C．增大蓝光照射强度，光电子的最大初动能增大
D．若将电源正负极对调，电路中可能没有电流
2．电磁炮是一种利用电磁作用发射炮弹的先进武器，某同学利用饼型强磁铁和导轨模拟电磁炮的发射原理，如图所示，相同的饼型强磁铁水平等间距放置，使导轨平面近似为匀强磁场。下列说法不正确的是（　　）
A．放置强磁铁时，应保证磁铁的磁极同向
B．强磁铁磁性越强，在相同电流条件下，受到的安培力越大
C．随着导体棒运动的速度增加，棒受到的安培力将增大
D．若全部磁铁N极向上，导体棒所受安培力水平向右
3．当今社会，人工智能迅猛发展，而形形色色的科技材料是人工智能的基础。如图为某同学用平行板电容器探究某材料在竖直方向的尺度随温度变化关系的装置示意图，电容器上极板固定，下极板可随材料尺度的变化上下移动。若保持电容器所带电荷量不变，发现材料温度降低时，两极板间电压升高。则下列说法正确的是（　　）
A．极板间距离增大 B．被测材料竖直方向尺度增大
C．极板间电场强度变大 D．电容器电容变大
4．光电效应在自动化控制领域有着广泛的应用。如图所示的光电控制报警电路中，某一频率的光束照射到光电管，光电管产生光电效应，与光电管连接的电路有电流，电磁铁产生磁场，会吸引报警电路中的开关断开，从而实现自动控制。则（　　）
A．任意频率的光照射到光电管上，只要光照时间足够长就能产生光电流
B．对于光电管来说，入射光波长必须大于某一极限值，才能产生光电效应
C．该频率的光照射光电管，光的强度越强，单位时间内逸出的电子数越少
D．当物体从光源和光电管间通过时，挡住光束，使报警电路中的开关闭合
5．地铁靠站时列车车体和屏蔽门之间安装有光电传感器，如图甲所示。若光线被乘客阻挡，电流发生变化，工作电路立即报警。如图乙所示，光线发射器内大量处于激发态的氢原子向低能级跃迁时，辐射出的光中只有、两种可以使该光电管阴极逸出光电子，图丙所示为、光单独照射光电管时产生的光电流与光电管两端电压的关系图线。下列说法正确的是（　　）
A．光的频率高于光的频率
B．经同一障碍物时，光比更容易发生明显衍射
C．该光电管阴极材料的逸出功不能小于
D．若部分光线被遮挡，则放大器的电流将增大，从而引发报警
6．复旦大学的研究团队成功研发了新型钙基电池，其特点是成本低、更环保。图甲是研究光电效应的电路图，光电管阴极为钙金属，逸出功为，图乙是氢原子的能级图。若用大量处于能级的氢原子发光照射阴极，下列跃迁过程不能发生光电效应现象的是（　　）
A．从跃迁到 B．从跃迁到
C．从跃迁到 D．从跃迁到
7．工业上常用电磁流量计来测量高黏度及强腐蚀性流体的流量Q（单位时间内流过管道横截面的液体体积），原理如图甲所示，在非磁性材料做成的圆管处加一磁感应强度大小为B的匀强磁场，当导电液体流过此磁场区域时，测出管壁上下M、N两点间的电势差U，就可计算出管中液体的流量。为了测量某工厂的污水排放量，技术人员在充满污水的排污管末端安装了一个电磁流量计，如图乙所示，已知排污管和电磁流量计处的管道直径分别为20和10。当流经电磁流量计的液体速度为10时，其流量约为280，若某段时间内通过电磁流量计的流量为70，则在这段时间内（　　）
A．M点的电势一定低于N点的电势
B．通过排污管的污水流量约为140
C．排污管内污水的速度约为2.5
D．电势差U与磁感应强度B之比约为0.25
8．太空单车是利用电磁阻尼原理的一种体育锻炼器材。某同学根据电磁学的相关知识，设计了如图的单车原理图：在铜质轮子外侧有一些磁铁（与轮子不接触），人在健身时带动轮子转动，磁铁会对轮子产生阻碍，磁铁与轮子间的距离可以改变，则下列说法正确的是（　　）
A．轮子受到的阻力主要来源于铜制轮内产生的感应电流受到的安培力
B．轮子受到的阻力大小与其材料电阻率无关
C．若轮子用绝缘材料替换，也能保证相同的效果
D．磁铁与轮子间距离不变时，轮子转速越大，受到的阻力越小
9．电子感应加速器是利用感生电场加速电子的设备，主要由上、下电磁铁磁极和环形真空室组成，如图（a）所示（图中上部分为侧视图、下部分为俯视图）。当电磁铁线圈通入交变电流时，真空室中就会产生变化的磁场，而变化的磁场会产生感应电场，感应电场能够使电子做加速运动。若t=0时刻，电子枪放出一初速度可忽略的电子，电磁铁线圈通入如图（b）所示的交变电流，以图（a）中线圈标示方向为电流正方向，则下列说法中正确的是（　　）
A．电子在轨道中加速的驱动力是洛伦兹力
B．在0~时间内，俯视图中真空室内的磁场方向为垂直纸面向外
C．在0~时间内，从俯视图的视角判断电子沿顺时针方向做加速圆周运动
D．在0~时间内，若电子未被引出轨道，则电子一直做加速圆周运动
10．太阳能电池发电的原理主要是半导体的光电效应，太阳能硅晶片中，P型半导体中含有较多的空穴（可视为正电荷），而N型半导体中含有较多的电子。当能量等于、波长为的光子打在太阳能硅晶片上时，太阳能硅晶片吸收一个光子恰好产生一对自由电子和空穴，电子—空穴对从太阳能硅晶片表面向内迅速扩散，在结电场的作用下，最后建立一个与光照强度有关的电动势，工作原理如图所示。太阳光照强度越大，太阳能硅晶片单位时间内释放的电子越多，若光速为，则（　　）
A．可以得出普朗克常量
B．太阳能硅晶片内部电流方向从下极板流向上极板
C．继续增大太阳光照强度，上下电极间的电势差不会变化
D．用能量为的光子照射太阳能硅晶片，电子和空穴的最大初动能为零
二、多项选择题
11．如图是汽车上使用的电磁制动装置示意图。与传统的制动方式相比，电磁制动是一种非接触的制动方式，避免了因摩擦产生的磨损。电磁制动的原理是当导体在通电线圈产生的磁场中运动时，会产生涡流，使导体受到阻碍运动的制动力。下列说法正确的是（　　）
A．制动过程中，导体不会产生热量
B．制动力的大小与导体运动的速度有关
C．线圈中既可以通交流电，也可以通直流电
D．如果改变线圈中的电流方向，可以使导体获得促进它运动的动力
12．某些为屏蔽电磁波设计的人工材料，其折射率为负值（n<0），称为负折射率材料。电磁波从空气射入这类材料时，折射定律和电磁波传播规律仍然不变，但是折射波与入射波位于法线的同一侧（此时折射角取负值）。如图所示，波源S发出的一束电磁波的入射角i=45°，经负折射率的平板介质材料后，从另一侧面射出（图中未画出），已知平板介质的厚度为d，电磁波在真空中的传播速度为c，不考虑电磁波在介面处的反射，下列说法正确的是（　　）
A．该电磁波的出射点位于法线OO1的上方
B．电磁波射出平板的出射方向与射入平板的入射方向平行
C．电磁波由空气进入平板介质，波长变长
D．电磁波在平板介质中的传播时间为
13．如图是一种利用电磁原理制作的充气泵的结构示意图。当电磁铁通入电流时，可吸引或排斥上部的小磁铁，从而带动弹性金属片对橡皮碗下面的气室施加力的作用，达到充气的目的。下列说法正确的是（　　）
A．电磁铁的工作原理是电流的磁效应
B．电磁铁用的铁芯应选用不易退磁的材料
C．工作时AB接线柱应接入稳恒电流
D．当电流从B接线柱流入时，电磁铁吸引小磁铁向下运动，则小磁铁的下端为S极
14．原子钟对提升导航定位、深空探测、电力系统授时等技术具有重要意义，如图所示为某原子钟工作原子的四能级体系。首先，工作原子吸收波长为的光子a，从基态能级Ⅰ跃迁至激发态能级Ⅱ。然后，工作原子自发辐射出波长为的光子，跃迁到“钟跃迁”的上能级2，并在一定条件下跃迁到“钟跃迁”的下能级1，辐射出波长为的光子，实现受激辐射，发出钟激光。最后，工作原子从下能级1回到基态，同时辐射出波长为的光子。则（　　）
A．某“振荡器”产生的电磁场能使工作原子从能级1跃迁到能级2，则“振荡器”的振荡频率为
B．该原子钟产生的钟激光的波长
C．光子a的动量一定比钟激光的动量大
D．钟激光可以让某金属材料发生光电效应，光子a一定也可以
三、非选择题
15．中国科学院微重力塔能为科研工作提供微重力实验环境。过程如下：如图所示，实验舱放置在电磁控制平台上，由电磁驱动，从A位置静止匀加速到位置，在位置与电磁控制平台脱离；之后，实验舱从竖直上抛到，再从自由下落到，这两个过程中微重力塔为科研工作提供微重力环境，实验舱处于完全失重状态；实验舱在返回到位置再与电磁控制平台接触，经历电磁阻尼过程匀减速回到A位置且回到A位置的速度恰好为零。已知：在电磁驱动过程和电磁阻尼过程中实验舱运行的加速度大小相同且，重力加速度。
（1）若该微重力塔能够提供持续时间为的微重力环境状态，则实验舱在位置处的速度大小为多少？
（2）因为设备安装和保护空间预留等原因，微重力塔的实际高度为实验舱运行位置区间高度的1.5倍，则该微重力塔的实际高度为多少？
16．为了确保载人飞船返回舱安全着陆，设计师在返回舱的底盘安装了4台电磁缓冲装置。每台电磁缓冲装置包含两条绝缘光滑缓冲轨道MN、PQ，且缓冲轨道内存在稳定的匀强磁场，方向垂直于整个缓冲轨道平面。4台电磁缓冲装置与率先着陆的4个缓冲滑块分别对接，缓冲滑块外部由高强度绝缘材料制成，其内部边缘绕有闭合单匝矩形线圈abcd。当缓冲滑块接触地面时，滑块立即停止运动，此后线圈与缓冲轨道中的磁场相互作用，返回舱一直做减速运动，直至速度达到软着陆的要求，从而实现缓冲。现已知缓冲滑块竖直向下撞向地面时，返回舱的速度大小为，4台电磁缓冲装置结构相同，其中一台电磁缓冲装置的结构简图如图所示，线圈的电阻为R，ab边长为L，返回舱的质量为m，磁场的磁感应强度大小为B。假设缓冲轨道足够长，线圈足够高，软着陆时返回舱的速度大小为v，重力加速度大小为g，一切摩擦阻力均不计。
（1）求缓冲滑块刚停止运动时，线圈中的电流大小；
（2）求缓冲滑块刚停止运动时，返回舱的加速度大小；
（3）若返回舱的速度大小从减到v的过程中，经历的时间为t，求该过程中返回舱下落的高度h和每台电磁缓冲装置中产生的焦耳热Q。
17．“途灵底盘”是华为公司新推出的一款智能化多场景的汽车减震系统。电磁减震器是该系统中重要组成部分。小明同学在实验室中模拟电磁减震器的工作原理。在绝缘滑动杆上固定4个完全相同且相互紧靠（忽略线圈间距离）的矩形线圈，使其进入右侧由电磁铁产生的磁场做减速运动。右侧磁场的磁感应强度与电流之间的关系为，其中k=50T/A且产生的磁场范围足够大。已知滑动杆及线圈的总质量为m=1.0kg，每个矩形线圈的匝数均为匝，阻值R=1.0Ω，长为L=20cm，宽为d=10cm，整个过程不考虑互感影响，不计一切摩擦。
（1）若电磁铁中的电流为20mA，求线圈1完全进入磁场时的速度变化量；
（2）若电磁铁中的电流为20mA且第3个线圈完全进入磁场时恰好减速为零，求线圈中产生的焦耳热Q。
18．智能手机
智能手机已经成为当代人们生活中最重要的一件科技产品，无论是微信、支付宝还是其他软件平台等等，智能手机都成为人类社会中不可缺少的一环。
（1）很多智能手机配备了智能皮套，如图甲所示，当智能皮套的磁体靠近霍尔元件时，霍尔传感器会检测到磁场的变化，从而使屏幕自动进入休眠状态；当用户打开皮套时，屏幕则会自动点亮。
图乙为一块长、宽、高分别为a、b、c的N型半导体（载流子为自由电子）霍尔元件，通以方向向右的电流，电子的定向移动速度为v。当合上皮套时，水平放置的元件处于竖直向下的匀强磁场中，元件前、后表面间产生电压，当电压达到某一临界值时，屏幕自动熄灭。
①霍尔元件的前、后两表面，　 　（选填“前”或“后”）表面电势高；
②若屏幕自动熄灭时临界电压为U，则此时的磁感应强度　 　；
③下列说法中正确的有　 　
A.合屏过程中，元件前、后表面间的电压变大
B.开屏过程中，元件前、后表面间的电压变大
C.若磁场变强，可能出现闭合屏幕时无法自动熄屏
D.若磁场变弱，可能出现闭合屏幕时无法自动熄屏
（2）某兴趣小组为了测量手机电池的电动势和内电阻，设计如图甲所示的实验原理图，已知手机电池的电动势约4V，内阻约2Ω。现提供如下器材：
A.手机电池
B.电压表（量程0~6V）
C.电阻箱R（0~999.9Ω）
D.定值电阻
E.定值电阻
F.开关和导线若干
①要尽可能精确测量手机电池的电动势和内阻，定值电阻，应选择　 　（选填“D”或“E”）。
③改变电阻箱的阻值R，记录对应电压表的读数U，作出的图像如图乙所示，则该手机电池电池的电动势为　 　V，内阻为　 　Ω。（保留三位有效数字）
（3）科技改变生活，如今手机无线充电已日趋流行。图甲是手机无线充电器的示意图，其工作原理如图乙所示，当送电线圈接上的正弦交流电后，会产生一个变化的磁场从而使手机中的受电线圈中产生变化的电流，该电流经过整流装置转化为直流电给手机充电。送电线圈和受电线圈可看作理想变压器，整流装置和手机电池等效为一只二极管和一个电阻R。二极管正向导通时，阻值为零，负向截止时，阻值为无穷大。已知，其充电的功率。
①该正弦交流电的周期为　 　；
②电阻R两端电压的有效值为　 　V；
③在图丙中定性画出0~T时间内流经R的电流i随时间t变化的图像　 　；（以流经R向下的电流为正）
④送电线圈和受电线圈的匝数比为　 　
答案解析部分
1．【答案】D
【知识点】光电效应
【解析】【解答】本题考查光电效应，要求学生能分析实验发生的装置图以及结合光电效应方程进行分析。光电效应方程：Ek=hν-W0，其中hν为入射光子的能量，Ek为光电子的最大初动能，W0是金属的逸出功A．电路中产生电流，结合题意可知，使逸出的光电子在光电管中加速，放大器的作用是将光电管中产生的电流放大后，则a端接电源的正极，故A错误；
B．否发生光电效应取决于入射光的频率，与入射光强度无关。黄光照射时未发生光电效应，说明黄光频率低于光电管阴极材料的截止频率，即便增大黄光强度，也不会发生光电效应，电路中不会有光电流，故B错误；
C．光电子的最大初动能只与入射光频率有关，增大蓝光照射强度，即增加蓝光的光子数，但蓝光频率不变，所以光电子的最大初动能不变，故C错误；
D．调转电源正负极，可以减小电路中的电流，若当电源电压小于光电管的遏制电压时，电路中有电流出现，当电源电压大于光电管的遏制电压时，电路中没有电流，故若将电源正负极对调，电路中可能没有电流，故D正确。
故选D。
【分析】电路中a端应该接电源正极，则经放大器放大后的电流使电磁铁被磁化，将衔铁吸住；调转电源正负极，电流会减小但不一定为零；光电效应的发生与否决定于光的频率；若光电效应能发生，光电子的最大初动能由光的频率决定而与强度无关。
2．【答案】C
【知识点】安培力的计算
3．【答案】A
【知识点】电容器及其应用
4．【答案】D
【知识点】光电效应
【解析】【解答】AB、入射光的频率大于金属的截止频率或入射光的波长小于极限波长时才能发生光电效应，并不需要时间积累能量，故AB错误；C、光的强度越强，单位时间内的光子数越多，单位时间内逸出的电子数也越多，故C错误；
D、当物体从光源和光电管间通过时，挡住光束，光电效应现象消失，与光电管连接的电路没有电流，电磁铁不产生磁场，报警电路中的开关闭合，故D正确。
故选：D。
【分析】根据光电效应的条件分析；根据光的强度与光电流的关系分析；根据光电管与电路的连接方式分析。
5．【答案】C
【知识点】玻尔理论与氢原子的能级跃迁；光电效应
6．【答案】B
【知识点】玻尔理论与氢原子的能级跃迁；光电效应
【解析】【解答】A．由可知，从能级跃迁到能级发出的光子的能量为12.75eV，大于金属钙的逸出功，能使金属钙发生光电效应，A错误；
B．由可知，从能级跃迁到能级发出的光子的能量为2.55eV，小于金属钙的逸出功，不能使金属钙发生光电效应，B正确；
C．同理可知，从能级跃迁到能级发出的光子的能量为12.09eV，大于金属钙的逸出功，能使金属钙发生光电效应，C错误；
D．同理可知，从能级跃迁到能级发出的光子的能量为10.20eV，大于金属钙的逸出功，能使金属钙发生光电效应，D错误。
故答案为：B。
【分析】根据氢原子能级跃迁的光子能量公式计算光子能量，与钙的逸出功（3.2eV）比较，光子能量小于逸出功时无法发生光电效应。
7．【答案】D
【知识点】电磁流量计
8．【答案】A
【知识点】安培力；涡流、电磁阻尼、电磁驱动；感应电动势及其产生条件；导体切割磁感线时的感应电动势
【解析】【解答】A .轮子受到的阻力来源于铜轮切割磁感线产生的涡流（动生感应电动势和感应电流）所受的安培力，对运动的轮子产生阻力，以阻碍轮子与磁场之间的相对运动，所以轮子受到的阻力主要来源于磁铁对它的安培力，安培力大小与电阻率有关这是电磁阻尼的核心原理，故A正确；
B . 阻力大小与材料电阻率密切相关（电阻率越小，涡流越大，安培力越强），故B错误；
C . 绝缘材料无法形成涡流，无法产生电磁阻尼效果，故C错误；
D . 转速越大，切割磁感线的速率越快，感应电流和安培力越大，阻力越大，故D错误；
故选A；
【分析】（1）电磁感应分析：铜轮旋转切割磁感线→产生涡流→安培力阻碍运动（楞次定律）；
参数影响：阻力大小取决于磁感应强度 B、转速 ω、材料电阻率 ρ 和轮子尺寸。
（2）易错点：混淆电磁阻尼与摩擦阻力的区别，误认为绝缘材料可替代导体（需闭合回路或涡流），忽略电阻率对涡流强度的直接影响。
9．【答案】B
【知识点】楞次定律；电磁感应现象中的感生电场
10．【答案】D
【知识点】光电效应；光子及其动量
【解析】【解答】A． 能量等于、波长为的光子，根据可以得出普朗克常量，A错误；
B．由题图可知带负电的电子向上极板移动，带正电的空穴向下极板移动，电流方向与正电荷定向运动的方向相同，所以太阳能硅晶片内部电流方向从上极板流向下极板，故B错误；
C．继续增大太阳光照强度，太阳能硅晶片单位时间内释放的电子越多，上下电极间电势差越大，故C错误；
D．用能量为Eg的光子照射太阳能硅晶片， 太阳能硅晶片吸收一个光子恰好产生一对自由电子和空穴， 即恰好发生光电效应，Eg即为逸出功，电子和空穴的最大初动能为零，故D正确。
故选：D。
【分析】根据光子的能量公式求出普朗克常量；结合电子运动的方向判断电流的方向；根据电势差的有关因素判断；根据光电效应方程判断。
11．【答案】B,C
【知识点】涡流、电磁阻尼、电磁驱动
【解析】【解答】A．电磁制动的原理是当导体在通电线圈产生的磁场中运动时，会产生涡流，电流流过电阻时会产生热量，故A错误；
B．导体运动的速度越大磁通量变化越快，产生的感应电流越强，制动器对转盘的制动力越大，故制动力的大小与导体运动的速度有关，故B正确；
C．电磁制动的原理是当导体在通电线圈产生的磁场中运动时，产生涡流，故通电线圈可以通直流电，产生方向不变的磁场也是可以的，故C正确；
D．如果改变线圈中的电流方向，铁芯产生的磁感线的方向变为反向，此时产生的涡流方向也相反，根据安培力的公式，电流和所处的磁场方向同时反向，安培力方向不变，故还是使导体受到阻碍运动的制动力，故D错误。
故答案为：BC。
【分析】结合电磁感应中的涡流现象、安培力的影响因素和楞次定律，分析电磁制动装置的工作原理，逐一判断选项正误。
12．【答案】B,D
【知识点】光的折射及折射定律
【解析】【解答】本题考查了折射定律的基本运用，与平时做的常规题有所区别，注意折射光线与入射光线在法线的同一侧，掌握折射率的公式和的灵活运用。
A． 折射定律和电磁波传播规律仍然不变， 由于平板介质材料的折射率为负值，则电磁波在材料中折射方向位于法线的下方，所以该电磁波的出射点位于法线的下方，故A错误；
B．根据光路可逆原理，电磁波的出射方向与电磁波入射到平板介质的方向平行，故B正确；
C．根据
则电磁波由空气进入平板介质，波长变短，故C错误；
D．根据
得折射光线与法线夹角为
由B选项可知，光在平板介质中的速度为，则电磁波在平板介质中的传播时间为
故D正确。
故选BD。
【分析】根据折射的规律分析，根据折射定律结合几何关系解得电磁波的传播路程和传播速度，从而计算时间。
13．【答案】A,D
【知识点】通电导线及通电线圈周围的磁场；电流、电源的概念
【解析】【解答】AB．当电磁铁通入电流时，可吸引或排斥上部的小磁铁，从而带动弹性金属片对橡皮碗下面的气室施加力的作用，故电磁铁的工作原理是电流的磁效应；根据电磁铁的工作要求，当没有电流时，要让铁芯失去磁性，当通电时，要有磁性，因此铁芯应选用易磁化和退磁的软磁性材料，故A正确，B错误；
C．当A、B间接入恒定电流时，电磁铁的磁场始终保持一个方向，小磁铁将只能被吸引或排斥，如果接入的是交流电，电磁铁的磁场方向在不断变化，从而可以使小磁铁不断地与电磁铁之间有吸引和排斥的作用，使得弹性金属片上下振动，故A、B间应接入交流电，故C错误；
D．当电流从电磁铁的接线柱B流入时，根据右手螺旋定则可知电磁铁的下端为S极，上端为N极；吸引小磁铁向下运动，根据磁铁同极相斥，异极相吸的特性可知，小磁铁的下端为S极，故D正确。
故答案为：AD。
【分析】结合电流的磁效应、电磁铁铁芯材料要求、电流类型对磁场的影响，以及右手螺旋定则和磁极相互作用规律，分析各选项的正误。
14．【答案】A,C,D
【知识点】波长、波速与频率的关系；玻尔理论与氢原子的能级跃迁；光电效应；光子及其动量
【解析】【解答】A．当电磁场能使工作原子从能级1跃迁到能级2时，说明电磁场的波长等于，由电磁波的波速公式可知“振荡器”的振荡频率为，故A正确；
B．由能量守恒可以判断
带入光子能量公式和波速公式
可得
化简可得
故B错误；
C．由光子动量公式
光子能量公式和波速公式
可知
由题意可知
所以
故C正确；
D．发生光电效应需要入射光频率大于截止频率，光子a的能量大于钟激光的能量，由光子能量公式可知，光子a的频率大于钟激光的频率，所以当钟激光可以让某金属材料发生光电效应时，光子a一定也可以，故D正确。
故选ACD。
【分析】A、当电磁场能使工作原子从能级1跃迁到能级2时，电磁场的波长等于，由可知“振荡器”的振荡频率为；
B、由能量守恒：结合光子能量公式和波速公式，联立可得；
C、由光子动量公式、光子能量公式和波速公式，可知，由，所以；
D．光子a的能量大于钟激光的能量，由光子能量公式可知，光子a的频率大于钟激光的频率，所以当钟激光可以让某金属材料发生光电效应时，光子a一定也可以。
15．【答案】（1）
（2）
【知识点】自由落体运动；竖直上抛运动
16．【答案】（1）解：ab边产生的感应电动势
线圈中的电流
（2）解：返回舱所受单个团合矩形线圈的安培力大小
根据牛顿第二定律得
解得
（3）解：设一小段时间内返回舱下落的高度为，对返回舱，由动量定理，得
则对t时间内返回舱的运动，有
解得
由能量守恒定律有
解得
【知识点】电磁感应中的动力学问题；电磁感应在生活中的应用；电磁感应中的能量类问题
【解析】【分析】易错点剖析
1、易错点1：线圈电动势计算错误
错误做法：只考虑一条边切割磁感线，得到 E = BLv。
正确分析：线圈的 ab 边和 cd 边都在磁场中，且运动方向相同，切割速度方向相同，产生的感应电动势在同一条回路中是串联的。因此，总电动势应为 E = BLv + BLv = 2BLv。
结论：必须仔细分析线圈的有效切割边数及其连接方式。
2、易错点2：安培力合力计算错误
错误做法1：计算了一个线圈的安培力后，忘记乘以4（4台装置）。
错误做法2：计算了一个线圈的安培力时，只算了一条边的力，忘记另一条边（cd边）也受安培力。
正确分析：单根导体棒安培力：F单边 = BIL。单个线圈安培力：F线圈 = 2BIL (ab边和cd边)。
总安培力：F总 = 4 F线圈 = 8BIL。将 I = 2BLv/R 代入后，得到 F总 = 16 B2 L2 v / R。
3、易错点3：第(3)问中下落高度h的求解方法错误
错误思路：试图用匀变速直线运动公式 或其他运动学公式求解。
原因：返回舱做的是变减速运动，加速度 a = g - (kv)/m 在不断变化，不是匀变速运动，因此运动学公式不适用。
正确方法：使用基于微元法的动量定理。这是解决变力作用下位移问题的标准方法之一。
4、易错点4：能量关系分析及焦耳热计算错误
错误做法1：认为安培力做的功就等于产生的焦耳热，即 Q = -W安。
虽然结果数值上可能一样，但逻辑上不清晰。在本题中，安培力是阻力做负功，但重力做正功，最稳妥的方法是使用系统能量守恒。
错误做法2：在能量守恒方程中漏掉了重力势能。
错误做法3：计算出的总焦耳热 Q总 后，错误地除以 4 得到每台的焦耳热 Q。题目中有4台装置，且线圈是独立的，因此总热确实是4台之和，所以 Q = Q总 / 4 是正确的。但需注意，如果线圈是串联的，则分配方式不同。本题暗示装置相同且独立，所以平均分配。
正确分析：系统（返回舱）机械能的变化等于安培力做功产生的总焦耳热。
注意等式左边是末态机械能 - 初态机械能，而安培力做负功产生热量，所以这个差值等于 -Q总。
（1）ab边产生的感应电动势
线圈中的电流
（2）返回舱所受单个团合矩形线圈的安培力大小
根据牛顿第二定律得
解得
（3）设一小段时间内返回舱下落的高度为，对返回舱，由动量定理，得
则对t时间内返回舱的运动，有
解得
由能量守恒定律有
解得
17．【答案】（1），方向水平向左；（2）
【知识点】电磁感应中的磁变类问题；电磁感应中的能量类问题
18．【答案】（1）前；；AD
（2）D；4.17；2.26
（3）0.02；；；
【知识点】变压器原理；霍尔元件；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值；电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】 （1） ①根据左手定则可知电子受洛伦兹力的方向向后，所以后表面聚集电子，则前表面的电势高于后表面；
② 当霍尔电压为U时，对自由电子来说，根据平衡条件有
解得
③AB、由上面的分析可得霍尔电压为U=Bvb，在合屏过程中，元件所在位置的磁感应强度变大，则元件前、后表面的电压变大，同理可知在开屏过程过程中，元件前、后表面的电压变小，故A正确，B错误；
CD、由上面的分析可知，元件前、后表面的电压达到一定值才会自动熄屏，所以磁场变弱，则霍尔电压可能达不到临界电压，可能会出现闭合屏幕时无法自动熄屏，故C错误，D正确。
故选：AD。
（2）已知电池内阻约为2Ω，为了使电路中的电流和电压有合适的变化范围，便于测量，定值电阻的阻值应与电池内阻相当，更合适，即选D。
根据闭合电路欧姆定律
整理得
结合图乙可知，，
联立解得
（3）题意可知，则周期
根据功率
则
由于有二极管，电流只在半个周期内导通，由于电流通过R的方向向下为正。则在时间内，电流为正，时间内电流为0 ，由于不确定刚开始时通过R的电流方向，则图像可为
题意知送电线圈电压有效值
则送电线圈和受电线圈的匝数比
【分析】（1）①根据左手定则判断；
②根据电子受洛伦兹力和电场力平衡计算；
③根据霍尔电压的表达式分析；
（2） ① 根据电池组的电动势求电压表的量程，根据实验原理判断电路中的最大电流，选择电阻R0的大小；
③ 根据闭合电路欧姆定律写出表达式，结合题设图像的斜率和纵截距求电源电动势和内阻；
（3）①根据周期和角速度的关系计算；
②根据功率公式计算；
③先计算出电流的有效值，然后根据电流的热效应计算出最大电流，然后作图即可；
④根据变压器的变压比计算。
（1）[1]N型半导体载流子为自由电子（带负电），结合图乙，左手定则可知电子向后表面偏转，则前表面电势高；
[2]当达到稳定时，电子受到的洛伦兹力和电场力平衡，即
解得
[3]A．合屏过程中，磁场从无到有或磁场变强，根据
可知元件前、后表面间的电压变大，故A正确；
B．开屏过程中，磁场变弱或消失，根据
可知元件前、后表面间的电压变小，故B错误；
C．若磁场变强，根据
可知电压会变大，更容易达到临界电压，会自动熄屏，故C错误；
D．若磁场变弱，根据
电压变小，可能达不到临界电压，出现闭合屏幕时无法自动熄屏，故D正确。
故选AD。
（2）[1]已知电池内阻约为2Ω，为了使电路中的电流和电压有合适的变化范围，便于测量，定值电阻的阻值应与电池内阻相当，更合适，即选D。
[2][3]根据闭合电路欧姆定律
整理得
结合图乙可知，，
联立解得
（3）[1]题意可知，则周期
[2]根据功率
则
[3]由于有二极管，电流只在半个周期内导通，由于电流通过R的方向向下为正。则在时间内，电流为正，时间内电流为0 ，由于不确定刚开始时通过R的电流方向，则图像可为
[4]题意知送电线圈电压有效值
则送电线圈和受电线圈的匝数比
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