電磁學(xué)部分素養(yǎng)綜合評價

電磁學(xué)部分素養(yǎng)綜合評價一、單項選擇題：本題共8小題，每小題3分，共24分．每小題只有一個選項符合題目要求．1.曹沖稱象的故事講的是曹沖巧妙地用石頭總的重量稱出了大象的重量，下列物理學(xué)習(xí)或研究中用到的方法與曹沖稱象的方法相同的是（）A.建立“交變電流有效值”的概念B.建立“點電荷”的概念C.建立“瞬時速度”的概念D.卡文迪許測量引力常量2.湖北武當(dāng)山的主峰天柱峰屹立著一座光耀百里的金殿，因為武當(dāng)山重巒疊嶂，氣候多變，云層常帶大量電荷．金殿屹立峰巔，是一個龐大的金屬導(dǎo)體．當(dāng)帶電的積雨云移來時，云層與金殿頂部之間形成巨大的電勢差，就會使空氣電離，產(chǎn)生電弧，也就是閃電．強大的電弧使周圍空氣劇烈膨脹而爆炸，看似火球并伴有雷鳴；而且金殿與天柱峰合為一體，本身就是一個良好的放電通道，金殿頂部很少有帶尖的結(jié)構(gòu)，不易放電，所以能使電壓升得比較高，保證“雷火煉殿”之需．關(guān)于“雷火煉殿”，以下說法正確的是（）A.帶電的積雨云和金殿頂部帶同種電荷B.因為尖端放電使得金殿頂部電壓升得比較高C.當(dāng)帶電的積雨云移來時，云層與金殿頂部之間形成巨大電勢差的原因是靜電感應(yīng)D.近些年來，金殿安裝了避雷設(shè)施，“雷火煉殿”現(xiàn)象更加明顯和頻繁了3.某示波管內(nèi)的聚焦電場如圖所示，實線表示電場線，虛線表示等勢線，A、B、C為電場中的三點．兩電子分別從A、B運動到同一點C，電場力對兩電子做功分別為WA和WB，則（）A.WA＝WB<0B．WA＝WB>0C.WA>WB>0D．WA<WB<04.近年來，機器人逐漸走入我們的生活．如圖所示，一款微型機器人的直流電動機的額定電壓為U，額定電流為I，線圈電阻為R，將它接在電動勢為E，內(nèi)阻為r的直流電源的兩極間，電動機恰好能正常工作，下列說法正確的是（）A.電動機消耗的熱功率為UIB.電源的輸出功率為I2RC.電源的效率為1－eq\f(Ir,E)D.電動機消耗的總功率為EI5.如圖，載有固定條形磁鐵的小車沿光滑傾斜直軌道依次穿過三個完全相同且等間距排列的線圈，該過程中a、b兩點間電壓U隨時間t變化的圖線可能為（）ABCD6.絕緣光滑水平面上有A、B、O三點，以O(shè)點為坐標(biāo)原點，向右方向為正方向建立直線坐標(biāo)軸x軸，A點坐標(biāo)為－2m，B點坐標(biāo)為2m，如圖甲所示．A、B兩點間的電勢變化如圖乙，左側(cè)圖線為四分之一圓弧，右側(cè)圖線為一條傾斜線段．現(xiàn)把一質(zhì)量為m，電荷量為q的負(fù)點電荷，以初速度v0由A點向右射出，則關(guān)于負(fù)點電荷沿直線運動到B點過程中，下列說法中正確的是（忽略負(fù)點電荷形成的電場）（）A.負(fù)點電荷由A點運動到O點過程中加速度越來越大B.負(fù)點電荷在B點速度大于v0C.負(fù)點電荷在AO段的平均速度大于在OB段的平均速度D.當(dāng)負(fù)點電荷分別處于－eq\r(2)m和eq\r(2)m時，電場力的功率相等7.有一款超級快速無線充電器，可提供最大50W的無線充電功率，如圖甲所示．其原理與變壓器工作原理相似，無線充電器內(nèi)部置有基座線圈，支持無線充電的內(nèi)部置有受電線圈，利用產(chǎn)生的磁場傳遞能量，工作原理圖簡化為如圖乙所示，充電基座接上220V、50Hz家庭用交流電，受電線圈接上一個二極管給電池充電．已知電池采用9V電壓快速充電，假設(shè)在充電過程中基座線圈的磁場全部穿過受電線圈而無能量損失，二極管可視為理想二極管，下列說法正確的是（）A.受電線圈能夠給電池充電是利用了自感現(xiàn)象B.基座線圈和受電線圈的匝數(shù)比為110∶9C.若某段時間無線充電器以最大功率為充電，則基座線圈的電流為eq\f(5,22)AD.受電線圈兩端電壓的峰值為9eq\r(2)V8.海浪機械能是未來可使用的綠色能源之一，利用海浪發(fā)電可加速地球上碳中和的實現(xiàn)．某科技小組設(shè)計的海浪發(fā)電裝置的俯視圖如圖所示，圓柱體磁芯和外殼之間有輻射狀磁場，它們可隨著海浪上下浮動，磁芯和外殼之間的間隙中有固定的環(huán)形導(dǎo)電線圈，線圈的半徑為L，電阻為r，所在處磁場的磁感應(yīng)強度大小始終為B，磁芯和外殼隨海浪上下浮動的速度為v，v隨時間t的變化關(guān)系為v＝v0sineq\f(2π,T)t，其中的T為海浪上下浮動的周期．現(xiàn)使線圈與阻值為R的電阻形成回路，則該發(fā)電裝置在一個周期內(nèi)產(chǎn)生的電能為（）A.eq\f(2π2B2veq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(0))L2T,R＋r)B．eq\f(4π2B2veq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(0))L2T,R＋r)C.eq\f(2B2veq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(0))L2T,R＋r)D．eq\f(4B2veq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(0))L2T,R＋r)二、多項選擇題：本題共4小題，每小題4分，共16分．每小題有多個選項符合題目要求，全部選對得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分．9.如圖所示的電路中，P為滑動變阻器的滑片，保持理想變壓器的輸入電壓U1不變，閉合開關(guān)S，下列說法正確的是（）A.P向下滑動時，燈L變亮B.P向下滑動時，變壓器的輸出電壓不變C.P向上滑動時，變壓器的輸入電流變小D.P向上滑動時，變壓器的輸出功率變大10.[2023·福建泉州市高三模擬]如圖所示，兩根足夠長的平行光滑金屬軌道MN、PQ水平放置，軌道間距為L.現(xiàn)有一個質(zhì)量為m，長度為L的導(dǎo)體棒ab垂直于軌道放置，且與軌道接觸良好，導(dǎo)體棒和軌道電阻均可忽略不計．有一電動勢為E、內(nèi)阻為r的電源通過開關(guān)S連接到軌道左端，另有一個定值電阻R也連接在軌道上，且在定值電阻右側(cè)存在著垂直于軌道平面的勻強磁場，磁感應(yīng)強度的大小為B.現(xiàn)閉合開關(guān)S，導(dǎo)體棒ab開始運動，則下列敘述中正確的有（）A.導(dǎo)體棒先做加速度逐漸減小的加速運動，當(dāng)速度達(dá)到最大時導(dǎo)體棒中無電流B.導(dǎo)體棒所能達(dá)到的最大速度為eq\f(ER,（R＋r）BL)C.導(dǎo)體棒穩(wěn)定運動時電源的輸出功率eq\f(E2R,（R＋r）B2L2)D.導(dǎo)體棒穩(wěn)定運動時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E11.[2023·廣東佛山市二模]據(jù)報道，我國空間站安裝了現(xiàn)代最先進的霍爾推進器用以空間站的軌道維持．如圖乙，在很窄的圓環(huán)空間內(nèi)有沿半徑向外的磁場1，其磁感應(yīng)強度大小可近似認(rèn)為處處相等；垂直圓環(huán)平面同時加有勻強磁場2和勻強電場（圖中沒畫出），磁場1與磁場2的磁感應(yīng)強度大小相等，已知電子電量為e，質(zhì)量為m，若電子恰好可以在圓環(huán)內(nèi)沿順時針方向做半徑為R、速率為v的勻速圓周運動．則以下說法正確的是（）A.電場方向垂直環(huán)平面向外B.電子運動周期為eq\f(2πR,v)C.垂直環(huán)平面的磁感應(yīng)強度大小為eq\f(mv,eR)D.電場強度大小為eq\f(mv2,eR)12.疫情中某新建病房的供電系統(tǒng)可簡化為如圖所示的電路圖．圖中a、b所接的電源的內(nèi)阻為r＝1Ω，電動勢e隨時間的變化關(guān)系為e＝325sin100πt（V）；Ⅰ等效為病房中的照明電路，其等效電阻為22Ω；Ⅱ等效為病房中的紫外線消毒電路，其等效電阻為10.5Ω；Ⅲ等效為醫(yī)護人員使用的生活區(qū)照明電路，其等效電阻為44Ω.下列說法正確的是（）A.當(dāng)S1、S2、S3都斷開時，電壓表讀數(shù)為220VB.當(dāng)S1閉合，S2、S3都斷開時，電流表讀數(shù)為10AC.當(dāng)S2閉合，S1、S3都斷開時，電壓表讀數(shù)為210VD.當(dāng)S1、S3都閉合，S2斷開時，電流表讀數(shù)為20A[答題區(qū)]題號123456789101112答案三、非選擇題：本題共6小題，共60分．13.（6分）某科技小組的同學(xué)通過查找資料動手制作了一個電池，他們想測定該電池的電動勢與內(nèi)阻．（1）張同學(xué)選用圖甲所示電路測量該電池的電動勢與內(nèi)阻．由于電壓表的分流，電池電動勢的測量值真實值，內(nèi)阻的測量值真實值．（均選填“大于”“等于”或“小于”）（2）李同學(xué)選用圖乙所示的電路測量該電池的電動勢與內(nèi)阻．他正確連接好電路，閉合開關(guān)S，逐次改變電阻箱接入電路中的阻值R，讀出與R對應(yīng)的電壓表的示數(shù)U，根據(jù)得到的多組實驗數(shù)據(jù)繪出eq\f(1,U)-eq\f(1,R)圖像如圖丙所示．若圖線的斜率為k，圖線在縱軸上的截距為b，則李同學(xué)測得電池的電動勢E＝，內(nèi)阻r＝．14.（8分）為了節(jié)能環(huán)保，一些公共場所使用光控開關(guān)控制照明系統(tǒng)．光控開關(guān)可采用光敏電阻來控制，光敏電阻是阻值R隨光的照度I而發(fā)生變化的元件（照度可以反映光的強弱，光越強，照度越大，照度單位為lx）.（1）某光敏電阻在不同照度下的阻值R如下表所示，根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，請在圖甲的坐標(biāo)系中描繪出阻值隨照度變化的曲線，并判斷光敏電阻的阻值R與照度I是否成反比關(guān)系．答：（填“是”或“否”）.照度I/lx0.20.40.60.81.01.2阻值R/kΩ5.83.72.72.32.01.8（2）圖乙為街道路燈自動控制電路，利用直流電源E為電磁鐵供電，利用照明電源為路燈供電．為達(dá)到天亮燈熄、天暗燈亮的效果，路燈應(yīng)接在（填“AB”或“CD”）之間．（3）已知線圈的電阻為140Ω，直流電源E的電動勢E＝36V，內(nèi)阻忽略不計．當(dāng)線圈中的電流大于10mA時，繼電器的銜鐵將被吸合，滑動變阻器R′的阻值應(yīng)調(diào)為Ω時，才能使天色漸暗照度低于1.0lx時點亮路燈．（4）使用一段時間后發(fā)現(xiàn)，路燈在天色更亮?xí)r就已點亮了，為了使路燈能按設(shè)計要求點亮和熄滅，變阻器R′的阻值應(yīng)適當(dāng)調(diào)些（選填“大”或“小”）.15.（8分）如圖甲中平行板電容器，兩板所加電壓如圖乙所示．t＝0時刻，質(zhì)量為m、帶電荷量為q的粒子以平行于極板的速度v0從電容器左側(cè)中央射入電容器，2.5T時恰好落在下極板上，帶電粒子的重力不計，在這一過程中，求：（1）該粒子的水平位移；（2）平行板電容器兩板間的距離d.16.（10分）電磁軌道炮工作原理如圖所示，待發(fā)射彈體可在兩平行光滑軌道之間自由移動，并與軌道保持良好接觸．電流I0從一條軌道流入，通過導(dǎo)電彈體后從另一條軌道流回．軌道電流可在彈體處形成垂直于軌道平面的磁場（可視為勻強磁場），彈體處磁感應(yīng)強度的大小B＝kI0.通電的彈體在軌道上由于受到安培力的作用而高速射出．小明同學(xué)從網(wǎng)上購買了一個軌道炮模型，其軌道長度為L＝50cm，平行軌道間距d＝2cm，彈體的質(zhì)量m＝2g，導(dǎo)軌中的電流I0＝10A，系數(shù)k＝0.1T/A.求：（1）彈體在軌道上運行的加速度大小a；（2）彈體離開軌道過程中受到安培力的沖量大小I；（3）現(xiàn)欲使彈體的出射速度增加至原來的2倍，通過分析說明，理論上可采用哪些辦法．（至少說出兩種方法）17.（12分）如圖所示，A是一個邊長為l的正方形導(dǎo)線框，其質(zhì)量為m，電阻為R.A在外力F作用下由圖示位置從靜止起以恒定加速度a沿x軸向右做直線運動，穿過圖中所示的勻強磁場區(qū)域，磁感應(yīng)強度為B.不計一切摩擦．（1）A右側(cè)剛進入磁場區(qū)域時，求A中的感應(yīng)電流大小；（2）判斷A在圖中哪個位置時外力F最大，并寫出其表達(dá)式；（3）A右側(cè)進磁場與出磁場時，外力F做功的瞬時功率之比為1∶3，求A右側(cè)進磁場時外力F1與安培力F安1的比值．18.（16分）利用電場與磁場控制帶電粒子的運動，在現(xiàn)代科學(xué)實驗和技術(shù)設(shè)備中有著廣泛的應(yīng)用．如圖所示，一粒子源不斷釋放質(zhì)量為m，帶電量為＋q的帶電粒子，其初速度為v0，經(jīng)過可調(diào)的加速電壓Ueq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0≤U≤\f(3mveq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(0)),2q)))加速后，以一定速度垂直平面MNN1M1射入邊長為2L的正方體區(qū)域MNPQ-M1N1P1Q1.可調(diào)整粒子源及加速電場位置，使帶電粒子在長方形MHIJ區(qū)域（MH＝eq\f(3L,2)，MJ＝L）內(nèi)入射，不計粒子重力及其相互作用．（說明：本題中為了計算方便，取cos36°＝0.8，sin36°＝0.6）（1）若僅在正方體區(qū)域中加上沿x軸正方向的勻強電場，要讓所有粒子都到達(dá)平面NPP1N1，求所加勻強電場電場強度的最小值E0；（2）若僅在正方