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2021届高三物理二轮强化综合复习训练
电磁学的综合运用
1.把两根同种材料的电阻丝分别连在两个电路中，电阻丝的长度为，直径为，电阻丝长度为，直径为。要使电阻丝消耗的功率相同，加在两电阻丝上的电压之比应为(
)
A．
B．
C．
D．
2.如图所示,取一对用绝缘支柱支撑的金属导体和,使它们彼此接触。起初它们不带电,贴近下面的金属箔片是闭合的。现在把带正电荷的球移近导体,可以看到上的金属箔片都张开了。下列说法正确的是(
)
A.内部的场强比内部的场强大
B.内部的场强均为零
C.左端的电势比右端的电势低
D.左端的电势比右端的电势高
3.如图所示，为定值电阻，为开关，V与A别为理想电压表与电流表。初始时与均闭合，现将断开，则（
）
A.V的读数变大，A的读数变小
B.V的读数变大，A的读数变大
C.V的读数变小，A的读数变小
D.V的读数变小，A的读数变大
4.如图所示，为平行板电容器的金属板，为静电计，开始时开关闭合，静电计指针张开一定角度。下列操作可使指针张开角度增大一些的是（
）
A.断开开关后，将两极板的正对面积减小一些
B.断开开关后，将两极板靠近一些
C.保持开关闭合，将上的滑片向右移动
D.保持开关闭合，将两极板分开一些
5.如图所示，两平行金属导轨倾斜放置，匀强磁场垂直导轨平面向上，导轨左端连接电源、滑动变阻器，在导轨上垂直导轨放置一金属棒，开关闭合后金属棒静止，当滑动变阻器的滑片P由左端向右端滑动时，金属棒仍保持静止，在此过程中金属棒所受摩擦力(
)
A.—定减小
B.—定增大
C.
可能先减小后增大
D.可能先增大后减小
6.两种不计重力的带电粒子M和N，以相同的速率经小孔S垂直进入匀强磁场，运动半周后飞出磁场，其半圆轨迹如图中虚线所示，下列表述正确的是(
)
A.M带正电荷，N带负电荷
B.洛伦兹力对做正功
C.M的比荷小于N的比荷
D.M在磁场中的运动时间小于N在磁场中的运动时间
7.在某一匀强磁场中，长0.2
m的一根直导线，通以3
A的电流，与磁场垂直放置时受到的磁场力是，则(
)
A.匀强磁场的磁感应强度大小为
B.匀强磁场的磁感应强度大小为0.1
T
C.如果仅将该导线的电流减小一半，则该导线受到的磁场力大小为
D.如果该导线的电流为0，则该导线所在处的磁感应强度大小为0
8.一匀强电场的方向平行于xOy平面,平面内a、b、c三点的位置如图所示,三点的电势分别为16V、23V、32V.下列说法不正确的是(??
)
A.电场强度的大小为2.5V/cm
B.坐标原点处的电势为7.0
V
C.电子在a点的电势能比在b点的低7eV
D.电子从b点运动到c点,电场力做功为-9eV
9.如图所示为一速度选择器,两极板之间存在电场强度为的匀强电场和磁感应强度为的匀强磁场.一束粒子流(重力不计)以速度从沿直线运动到,则下列说法中正确的是(??
?)
A.粒子一定带正电
B.粒子的带电性质不确定
C.粒子的速度一定等于
D.粒子的速度一定等于
10.如图甲所示为电场中的一条电场线,在电场线上建立坐标轴,则坐标轴上间各点的电势分布如图乙所示,则(
)
A.在间,场强先减小后增大
B.在间,场强方向没有发生变化
C.若一负电荷从点运动到点,电势能逐渐减小
D.从点静止释放一仅受电场力作用的正电荷,则该电荷在间一直做加速运动
11.某实验小组测量某空心圆柱体金属材料的电阻率，实验室备有以下器材：（粗测圆柱体金属材料的电阻.约为）
A.电压表（量程，内阻约为）
B.电流表（量程，内阻约为）
C.电流表（量程，内阻约为）
D.滑动变阻器（阻值，最大电流0.6A）
E.滑动变阻器（阻值，最大电流）
F.电源（电动势，内阻不计）
G.导线、开关
（1）某次用游标卡尺测量圆柱体金属材料的外径，结果如图甲所示，其外径为________mm。
（2）实验中电流表应选_______，为使实验中测量数据的范围较大，滑动变阻器应选___________。（填仪器前的符号）
（3）在图乙所示的方框内画出测量电路原理图。
（4）用游标卡尺测得空心圆柱体金属材料的内径为d，外径为D，用刻度尺测得其长度为L，电流表读数为I，电压表读数为U，则空心圆柱体金属材料的电阻率ρ=________（用题给字母表示），ρ的测量结果比真实值_________（填“偏大”或“偏小”）。
12.现有一特殊的电池，其电动势约为，内阻在之间，最大允许电流为。为测定这个电池的电动势和内阻，某同学利用图1所示的电路进行实验。图中电压表可视为理想电表；为电阻箱，阻值范围为；是定值电阻。
（1）实验室备有的定值电阻有以下几种规格:
A.
B.
C.
D.
本实验应选用的规格为_____，其作用是__________。
（2）该同学接入符合要求的后，闭合开关S，调整电阻箱的阻值读出电压表的示数，再改变电阻箱阻值，取得多组数据，作出了图2所示的图线。由图可知图线上某点的横坐标与纵坐标的比值表示______。
（3）根据图2所作出的图象求得该电池的电动势______，内电阻______。
参考答案
1.答案：B
解析：设材料的电阻率为，则由电阻定律得
A的电阻为
B的电阻为
则
又由公式，要使电阻丝消耗的功率相同，则
2.答案：B
解析：当导体放在带正电的附近时，出现感应起电现象。电荷周围有电场存在，从而导体处于电场中，在电场力的作用下，使导体中的自由电子重新分布。而处于静电平衡的导体，电荷只分布在外表面，内部电场强度为零，且是等势体。
A、带正电荷的球移近导体，在的左端感应出负电荷，在的右端出现正电荷，电荷只分布在外表面，内部场强处处为零，导体是个等势体
故选：B
3.答案：D
解析：断开,相当于电阻变大,则由闭合电路欧姆定律可得电路中总电流减小,所以两端的电压变小,即电压表示数变小,把归为内阻,内电压减小,故中的电压增大,由欧姆定律可知中的电流也增大，电流表示数增大，故D正确；
4.答案：A
解析：断开电键,电容器带电量不变,将分开一些,则增大,根据知,电容减小,根据知,电势差增大,指针张角增大.故A正确.
B、断开电键,电容器带电量不变,将靠近一些,则减小,根据知,电容增大,根据知,电势差减小,指针张角减小.故B错误.
C、保持开关闭合,电容器两端的电势差不变,则指针张角不变.故C、D错误.
5.答案：C
解析：当滑动变阻器的滑片P由左端向右端滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，电路中电流增大，金属棒所受的安培力增大。滑动变阻器的滑片移动之前，若金属棒的重力沿导轨料面向下的分力等于安培力.金属棒不受静摩擦力，当安培力增大时，金属棒将有向上运动的趋势，受到沿斜面向下的静摩擦力，静摩擦力增大；若金属棒的重力沿斜面向下的分力小于安培力，金属棒所受静摩擦力沿斜面向下，当安培力增大时，根据平衡条件知，静摩擦力增大；若金属棒的重力沿斜面向下的分力大于安培力，金属棒所受静摩擦力沿斜面向上，当安培力增大时，根据平衡条件知，静摩擦力可能一直减小，也可能先减小后反向增大。故C正确，ABD错误.
6.答案：C
解析：由左手定则判断出N带正电荷，M带负电荷，故A错误；因洛伦兹力始终与运动的方向垂直，所以洛伦兹力不做功，故B错误；粒子在磁场中运动，洛伦兹力提供向心力，有，则比荷为，即在相同速率的情况下，轨迹半径大的粒子比荷小，故C正确；粒子在磁场中运动半周，即运动时间为周期的一半，而周期为，由图可知，M在磁场中的运动时间大于N的运动时间，故D错误.
7.答案：BC
解析：当导线垂直磁场放置时，其所受磁场力大小为，故，故A错误，B正确；由可知，仅将导线中的电流减小一半，则该导线受到的磁场力大小也减为原来的一半，即，C正确；磁场是客观存在的，与导线有无电流无关，磁场的强弱由磁场本身决定，D错误。
8.答案：CD
9.答案：BD
10.答案：BD
解析：图象的斜率大小表示电场强度,由几何知识得知,在间,图象的斜率先增大后减小,则场强先增大后减小,故A错误;在间,电势一直降低,根据沿着电场线方向电势降低可知,场强方向没有发生变化,故B正确;由图可看出,从O点到点,电势逐渐降低,若一负电荷从O点运动到点,电场力做负功,则其电势能逐渐增大,故C错误;在间,电场方向沿x轴正方向,则从O点静止释放一仅受电场力作用的正电荷,该电荷受到的电场力方向沿x轴正方向,将做加速运动,故D正确.
11.答案：（1）41.20
（2）B；D
（3）如图所示
（4）；偏小
解析：（1）游标卡尺的主尺读数为，游标尺上第10个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以游标尺读数为，则圆柱体金属材料的外径为。
（2）已知圆柱体金属材料的电阻约为，电源电动势为，则通过圆柱体金属材料的最大电流，故电流表应选B；为使实验中测量数据的范围较大，滑动变阻器应采用分压式接法，故滑动变阻器应选D。
（3）由于则有，故电流表应采用外接法，而滑动变阻器采用分压式接法，则电路图如图所示。
（4）根据欧姆定律，圆柱体金属材料的电阻，根据电阻定律有，又，联立解得；电流表外接时，电压表的读数为金属材料两端的真实电压，电流表的读数比流过金属材料的真实电流偏大，故ρ的测量结果比真实值偏小。
12.答案：（1）C；保护电路；（2）回路中电流；（3）5；60
解析：（1）根据闭合电路欧姆定律电路中最小电阻为，所以应选C，其作用是保护电路。
（2）根据闭合电路欧姆定律有所以图线上某点的横坐标与纵坐标之比为回路电流。
（3）将变形为，所以纵轴截距，解得E=5V、斜率，解得。2021届高三物理二轮强化综合复习训练
电磁学的综合运用（A）
1.地球赤道附近，地磁场的方向近似为水平向北.在赤道上水平架设一根东西方向的直流输电导线，并通有自西向东方向的电流.由于地磁场的作用，该导线受到安培力的方向为(
)
A.向上
B.向下
C.向南
D.向北
2.一个带电粒子沿垂直于磁场的方向射入一匀强磁场,粒子的一段轨迹如图所示,轨迹上的每一小段都可近似看成圆弧。由于带电粒子使沿途的空气电离,粒子的能量逐渐减小(带电荷量不变),则从图中情况可以确定(
)
A.粒子从a到b,带正电
B.粒子从a到b,带负电
C.粒子从b到a,带正电
D.粒子从b到a,带负电
3.如图,一质量为m的条形磁铁用细线悬挂在天花板上,细线从一水平金属圆环中穿过.现将环从位置Ⅰ释放,环经过磁铁到达位置Ⅱ.设环经过磁铁上端和下端附近时细线的张力分别为和,重力加速度大小为g,则(
)
A.
B.
C.
D.
4.法拉第圆盘发电机的示意图如图所示.半径为L的铜圆盘安装在竖直的铜轴上,两铜片分别与圆盘的边缘和铜轴接触,圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中.圆盘旋转时,关于流过电阻R的电流,下列说法正确的是(
)
A.若圆盘转动的角速度恒定,则电流大小恒定
B.若从上向下看,圆盘顺时针转动,则电流方向由b到a
C.若圆盘转动方向不变,角速度大小发生变化,则电流方向可能发生变化
D.若圆盘转动的角速度变为原来的2倍,则R消耗的热功率也变为原来的2倍
5.绕在同一铁芯上的线圈Ⅰ、Ⅱ按如图所示方法连接,G为电流表,下列说法正确的是(
)
A.开关S闭合瞬间,G中的电流从左向右
B.保持开关S闭合,G中的电流从左向右
C.保持开关S闭合,向右移动变阻器的滑动触头,G中的电流从左向右
D.断开开关S的瞬间,G的示数也为零
6.如图所示,两个相同的轻质铝环套在一根水平光滑绝缘杆上,当一条形磁铁向左运动靠近两铝环时,两铝环的运动情况是(
)
A.同时向左运动,间距增大
B.同时向左运动,间距减小
C.同时向右运动,间距减小
D.同时向右运动,间距增大
7.如图所示，电流表和由两个相同的电流计改装而成，现将这两个电流表并联后接入电路中，闭合开关，调节滑动变阻器，下列说法中正确的是(
)
A.和的读数之比为1:1
B.和的读数之比为5:1
C.和的指针偏转角度之比为1:1
D.和的指针偏转角度之比为1:5
8.如图所示为回旋加速器原理示意图,两个靠得很近的D形盒处在与盒面垂直的匀强磁场中,一质子从加速器的A处开始加速.已知D形盒的半径为R,磁场的磁感应强度为B,高频交变电源的电压为U、频率为f,质子的质量为m、电荷量为q.下列说法正确的是(
)
A.质子的最大速度不超过
B.质子的最大动能为
C.质子的最大动能与电压U无关
D.只增大磁感应强度B,可增大质子的最大动能
9.如图,三根相互平行的固定长直导线和两两等距,均通有电流中电流方向与中的相同,与中的相反,下列说法正确的是(
)
A.所受磁场作用力的方向与所在平面垂直
B.所受磁场作用力的方向与所在平面垂直
C.和单位长度所受的磁场作用力大小之比为
D.和单位长度所受的磁场作用力大小之比为
10.用如图所示的实验装置研究电磁感应现象,当有电流从电流表的正极流入时,指针向右偏转.下列说法正确的是(??
)
A.当把磁铁N极向下插入线圈时,电流表指针向左偏转
B.当把磁铁N极从线圈中拔出时,电流表指针向左偏转
C.保持磁铁在线圈中静止,电流表指针不发生偏转
D.磁铁插入线圈后,将磁铁和线圈一起以同一速度向上运动,电流表指针向左偏
11.要测定某电源的电动势和内阻，某同学按如图甲所示的电路图连接好电路并进行如下操作：
(1)闭合开关，多次调节电阻箱的阻值，并记录下每次的电阻值及对应的电流表的示数(电流表的内阻很小，可忽略不计)．
(2)根据数据，作出图象，如图乙所示，则根据图象可以求出电源电动势_______，内阻_______.
12.回答下列问题：
(1)如图甲所示为某多用电表内部简化电路图，作电流表使用时，选择开关应接________(选填“1”“2”“3”“4”或“5”)量程较大。
(2)某同学想通过多用表的欧姆挡测量量程为的电压表内阻(如图乙)，主要步骤如下：
①把选择开关拨到“”的欧姆挡上；
②把两表笔相接触，旋转欧姆调零旋钮，使指针指在电阻零刻度处；
③把红表笔与待测电压表________(选填“正”或“负”)接线柱相接，黑表笔与另一接线柱相连，发现这时指针偏转角度很小；
④换用________(选填“”或“”)欧姆挡重新调零后测量，发现这时指针偏转适中，记下电阻数值；
⑤把选择开关调至空挡或交流电压最高挡后拔下表笔，把多用电表放回桌上原处，实验完毕。
(3)实验中(如图丙)某同学读出欧姆表的读数为________，这时电压表读数为________。
(4)请你求出欧姆表内部电源电动势为________。(保留两位有效数字)
13.如图所示,在与水平方向夹角为的光滑金属导轨间有一电源,在相距的平行导轨上放一质量为的金属棒,通以从到,的电流,磁场方向竖直向上,这时金属棒恰好静止.求:
（1）.匀强磁场磁感应强度的大小;
（2）.金属棒对导轨的压力(取)
14.如图所示,坐标系的第一、二象限内有垂直于纸面向里的匀强磁场,一质量为m、带电荷量为的粒子从坐标原点O以速度射入磁场,与x轴正方向的夹角为30°,一段时间后另一个质量为m、带电荷量为的粒子以相同的速度(大小、方向均相同)从O点射入磁场,最后两粒子同时从x轴上离开磁场,离开磁场时两粒子相距L.不计粒子的重力和粒子之间的相互作用,求：
(1)磁感应强度B的大小;
(2)两粒子射入磁场的时间差.
15.如图甲所示,水平放置的线圈匝数匝,直径,电阻,线圈与阻值的电阻相连.在线圈的中心有一个直径的有界匀强磁场,磁感应强度按图乙所示规律变化,规定垂直纸面向里的磁感应强度方向为正方向.
(1)求通过电阻R的电流方向.
(2)求电压表的示数.
(3)若撤去原磁场,在图中虚线的右侧空间加磁感应强度的匀强磁场,方向垂直纸面向里,试求在施加新磁场过程中通过电阻R的电荷量.
16.小明设计的电磁健身器的简化装置如图所示,两根平行金属导轨相距,倾角,导轨上端串接一个的电阻。在导轨间长的区域内,存在方向垂直导轨平面向下的匀强磁场,磁感应强度。质量的金属棒CD水平置于导轨上,用绝缘绳索通过定滑轮与拉杆GH相连。CDC棒的初始位置与磁场区域的下边界相距。一位健身者用恒力拉动GH杆,CD棒由静止开始运动,上升过程中CD棒始终保持与导轨垂直。当CD棒到达磁场上边界时健身者松手,触发恢复装置使CD棒回到初始位置(重力加速度,不计其他电阻、摩擦力以及拉杆和绳索的质量)。求:
（1）.CD棒进入磁场时速度v的大小;
（2）.CD棒进入磁场时所受的安培力的大小;
（3）.在拉升CD棒的过程中,健身者所做的功W和电阻产生的焦耳热Q。
参考答案
1.答案：A
解析：因为赤道附近地磁场的方向近似水平向北，输电导线中的电流方向自西向东，由左手定则可知，该导线所受安培力的方向竖直向上.故选项A正确，B、C、D错误.
2.答案：C
解析：带电粒子受到洛伦兹力作用,在磁场中做匀速圆周运动的半径,由于带电粒子使沿途的空气电离,粒子的能量减小,速度减小,故R减小,可判断出粒子从b运动到a;又由左手定则可判断出粒子带正电,C正确。
3.答案：A
解析：无论环经过磁铁上端还是下端,通过环的磁通量都发生变化,环里感应出电流,环受到向上的阻力,对环做负功,使环的机械能减小,电能增加,根据牛顿第三定律,环对磁铁有向下的作用力,细线的拉力大于磁铁重力,选项A正确,其他选项错误。
4.答案：A
解析：圆盘转动产生的感应电动势为,不变,E不变,电流大小恒定不变,若从上往下看,圆盘顺时针转动,由右手定则知,电流方向由a到b,A正确,B错误;若圆盘转动方向不变,角速度大小发生变化,则电流方向不变,大小变化,C错误;若圆盘转动的角速度变为原来的2倍,回路中电流变为原来的2倍,根据知，R消耗的热功率将变为原来的4倍,D错误.
5.答案：A
解析：闭合开关瞬间,I线圈中有电流通过,产生磁场,线圈内部磁场方向从左向右,穿过Ⅱ线圈的磁通量从无到有,产生感应电流,根据楞次定律可知,电流表中的电流从左向右,故A正确;保持开关闭合,Ⅰ线圈中电流不变,穿过Ⅱ线圈的磁通量不变,没有感应电流产生,G的示数为零,故B错误;保持开关S闭合,向右移动变阻器的滑动触头,I线圈中电流减小,线圈内部产生向右减弱的磁场,穿过Ⅱ线圈的磁通量变化,产生感应电流,根据楞次定律可知,电流表中的电流从右向左,故C错误;断开开关S的瞬间,I线圈中电流减小(从有到无),穿过Ⅱ线圈的磁通量变化,产生感应电流,则电流表中有电流,故D错误.
6.答案：B
解析：当磁铁的N极自右向左插入圆环时,导致两圆环的磁通量变大,从而由楞次定律可得两圆环的感应电流为逆时针(从右向左看),所以又处于N极的磁场中,则受到的安培力向左,故两环同时向左运动。由于两圆环的电流均是逆时针,所以两圆环的相互吸引,所以两环间距变小,故B项正确。
7.答案：BC
解析：图中的并联，表头两端的电压相等，电流相等，指针偏转的角度相同，所以的指针偏转角度之比为1:1;2量程不同的电流表读数不同，的量程为0~3A,的量程为0~0.6A，当指针偏转角度相同时，的读数之比为5:1,故B、C正确.
8.答案：ACD
解析：质子射出回旋加速器时的速度最大,此时的半径为R,则,所以质子的最大速度不超过,故A正确.根据洛伦兹力提供向心力,有,则质子的最大动能,与电压U无关,故B错误,C正确;由可知,只增大磁感应强度B,可增大质子的最大动能,故D正确.
9.答案：BC
解析：因三根导线对称放置,构成等边三角形,每根导线通有大小相等的电流,根据安培定则可知每根导线在三角形顶点处产生的磁感应强度大小相等,设为.根据磁感应强度的叠加原理可知处的磁感应强度方向垂直于所在平面斜向上,大小为,根据左手定则可知所受磁场作用力的方向与所在平面平行,选项A错误;同理,处的合磁场的磁感应强度方向平行于所在平面向右,大小为,根据左手定则可知所受磁场作用力的方向与所在平面垂直,选项B正确;根据对称性可知,单位长度所受的磁场作用力大小相等,均为,单位长度所受的磁场作用力大小为,所以三者的大小之比为,选项C正确,D错误.
10.答案：AC
解析：当把磁铁N极向下插入线圈时，穿过线圈的磁通量增加，根据愣次定律可知，线圈中会产生阻碍磁通量增加的磁场，即线圈的上端为N极,再根据右手螺旋定则可判断出线圈中的电流方向为逆时针方向，故指针向左偏转，故A正确；同理，当把磁铁N极从线圈中拔出时，电流表的指针向右偏转，故B错误;如果保持磁铁在线圈中静止，则线圈中的磁通量不变化，故电流表指针不发生偏转，故C正确;将磁铁和线圈一起以同一速度向上运动时，线圈中的磁通量也不变化，故电流表指针也不发生偏转，故D错误.
11.答案：（2）2；4
解析：（2）根据实验原理和闭合电路欧姆定律得E＝I(R＋r)，变形为符合图象的线性关系为，由图象得R＝0时，，斜率，解得E＝2V，r＝4Ω.
12.答案：(1)1
(2)负;
(3);2.20
(4)3.0
13.答案：（1）.金属棒中电流方向为,它所受安培力水平向右,它还受竖直向下的重力和垂直于斜面向上的支持力,三力合力为零,由此可以求出安培力,从而求出磁感应强度,再求出金属棒对导轨的压力.
金属棒静止,受力情况如图所示,沿斜面方向受力平衡,则有:
,
.
（2）.金属棒对导轨的压力为:
.
14.答案：(1)
(2)
解析：(1)作出两粒子的运动轨迹如图所示,正、负粒子在磁场中做圆周运动,洛伦兹力提供向心力,则,
由几何关系可得
,
联立解得.
(2)由图可知,正粒子在磁场中的运动轨迹所对应的圆心角为300°,负粒子在磁场中的运动轨迹所对应的圆心角为60°,两粒子做圆周运动的周期均为,则两粒子射入磁场的时间差.
15.答案：(1)
(2)
(3)
解析：(1)磁感应强度方向向里且增大,根据楞次定律判断可知电流方向为.
(2)根据法拉第电磁感应定律得,感应电流为,故电压表的示数为.
(3)根据法拉第电磁感应定律得,平均感应电动势为,平均感应电流为,则通过电阻R的电荷量为,代入数据得.
16.答案：（1）.2.4m/s;
（2）.48N;
（3）.64J;26.88J
解析：（1）.由牛顿第二定律①
进入磁场时的速度②
（2）.感应电动势③
感应电流④
安培力⑤
代入得⑥（3）.健身者做功⑦
由牛顿第二定律⑧
CD棒在磁场区域做匀速运动
在磁场中运动的时间⑨
焦耳热⑩

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