上海市青浦区三年（2020-2023）年高考物理一模试题按知识点分层-02电磁学（基础题）（含解析）

上海市青浦区三年（2020-2023）年高考物理一模试题按知识点分层-02电磁学（基础题）
一、单选题
1．（2022·上海青浦·统考一模）下列以科学名字命名的物理量，单位换算正确的是（　　）
A．特斯拉 B．韦伯
C．库仑 D．焦耳
2．（2022·上海青浦·统考一模）描述电源将其它形式的能转化为电能本领大小的物理量是（　　）
A．电动势 B．电源的总功率 C．外电压 D．电源的内电阻
3．（2022·上海青浦·统考一模）图是某种静电矿料分选器的原理示意图，带电矿粉经漏斗落入水平匀强电场后，分落在收集板中央的两侧．对矿粉分离的过程，下列表述正确的有(　 )
A．带正电的矿粉落在右侧
B．电场力对矿粉做正功
C．带负电的矿粉电势能变大
D．带正电的矿粉电势能变大
4．（2022·上海青浦·统考一模）如图所示，将通电直导线AB用悬线悬挂在电磁铁的正上方，直导线可自由转动，则接通开关（　　）
A．A端向上运动，B端向下运动，悬线张力不变
B．A端向下运动，B端向上运动，悬线张力不变
C．A端向纸外运动，B端向纸内运动，悬线张力变小
D．A端向纸内运动，B端向纸外运动，悬线张力变大
5．（2022·上海青浦·统考一模）世界权威科学杂志《Nature》2021年5月17日报道，中国科学家在稻城“拉索”基地探测到迄今为止最高能量的γ射线，能量值为1.40×1015 eV，即（　　）
A．2.24×10-4J B．2.24×10-4 V C．2.24×10-4 C D．2.24×10-4 W
6．（2022·上海青浦·统考一模）如图所示，两根可自由移动的靠的很近的平行长直导线通以相反方向的电流，且，则两根导线所受的安培力和的大小关系及其运动方向为（　　）
A．，且相互靠近
B．，且相互远离
C．，且相互靠近
D．，且相互远离
7．（2022·上海青浦·统考一模）在如图所示的电路中，电源内阻和定值电阻的阻值均为r，滑动变阻器的最大阻值为2r。闭合开关，将滑动变阻器的滑片P由a端向b端滑动的过程中，下列选项正确的是（　　）
A．电压表的示数变大 B．电流表的示数变小
C．电源的效率变小 D．滑动变阻器消耗功率变大
8．（2022·上海青浦·统考一模）如图所示的平面内，有静止的等量异号点电荷，M、N两点关于两电荷连线对称，M、P两点关于两电荷连线的中垂线对称。下列说法正确的是（　　）
A．M点的场强比P点的场强大 B．M点的电势比N点的电势高
C．N点的场强与P点的场强相同 D．电子在M点的电势能比在P点的电势能大
9．（2022·上海青浦·统考一模）如图，V型对接的绝缘斜面M、N固定在水平面上，两斜面与水平面夹角均为，其中斜面N光滑。两个质量相同的带电小滑块P、Q分别静止在M、N上，P、Q连线垂直于斜面M，已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力。则P与M间的动摩擦因数至少为（　　）
A． B． C． D．
10．（2020·上海青浦·统考一模）用国际单位制的基本单位表示磁感应强度的单位，下列符合要求的是（　　）
A．Wb m2 B．Wb/m2 C．N m/A D．kg/（S2 A）
11．（2020·上海青浦·统考一模）某移动电源上标志的4500mAh反映的物理量是 （ ）
A．电压 B．电量
C．功率 D．能量
12．（2020·上海青浦·统考一模）如图，一根容易形变的弹性轻导线两端固定。导线中通有如图箭头所示的电流I。当没有磁场时，导线呈直线状态；当分别加如图所示的匀强磁场B时，描述导线状态的四个图示中正确的是（　　）
A． B．
C． D．
13．（2020·上海青浦·统考一模）如图，空间存在一方向水平向右的匀强电场，两个带电小球P和Q用相同的绝缘细绳悬挂在水平天花板下，两细绳都恰好与天花板垂直，则（　　）
A．P和Q都带正电荷 B．P和Q都带负电荷
C．P带正电荷，Q带负电荷 D．P带负电荷，Q带正电荷
14．（2020·上海青浦·统考一模）如图所示，带正电的点电荷Q固定，电子仅在库仑力作用下，做以Q点为焦点的椭圆运动，M、P、N为椭圆上的三点，P点是轨道上离Q最近的点。φM、φN和EM、EN分别表示电子在M、N两点的电势和电场强度，则电子从M点逆时针运动到N点（　　）
A．φM＞φN，EM＜EN B．φM＜φN，EM＞EN
C．电子的动能减小 D．电场力对电子做了正功
二、填空题
15．（2022·上海青浦·统考一模）已知电场中A点的电势为，将一电荷量为的检验电荷置于该点时，它的电势能为__________J，将该电荷移动到电场中的B点，电场力做了的正功，则B点的电势为_________V。
16．（2022·上海青浦·统考一模）闭合电路中，电源把其他形式的能转化为电能，这种转化是通过________做功来实现的；若外电路是纯电阻电路，则通过电流做功，外电路将电能转化为_______能．
17．（2020·上海青浦·统考一模）小明根据“磁体对周围小磁针的力的作用，不需要接触，说明磁体周围存在磁场”类比得出：地球周围存在“重力”场。用假想的线描述重力场，如下图所示，最合理的是：_____；物体在月球上的重力大约是地球上的六分之一，说明月球附近的重力场比地球附近的重力场_____（选填“强”或“弱”）。
18．（2020·上海青浦·统考一模）将一电量为﹣2×10﹣8C的点电荷，从零电势S点移到电场中的M点，克服电场力做功为4×10﹣8J，则φM＝_____V，粒子在M点的电势能为_____J。
19．（2020·上海青浦·统考一模）在如图所示的电路中，已知定值电阻为R，电源内阻为r，电表均为理想电表。将滑动变阻器滑片向下滑动，电流表A示数变化量的绝对值为△I，则电压表V1示数变化量的绝对值△U1＝_____，电压表V2示数变化量的绝对值△U2＝_____。
三、实验题
20．（2022·上海青浦·统考一模）甲、乙、丙三位同学协作测定某电池的电动势和内阻的实验。他们设计的电路原理如图1，其中R为电阻箱，R0为保护电阻，阻值R0=5.0Ω，电流表A的内阻不计。他们改变R的阻值，记下多组R和电流表示数I。
甲同学以IR作纵坐标，以I作横坐标，作图处理数据；乙同学以I（R+R0）为纵坐标，以I为横坐标处理数据，他们在同一张坐标纸上画出的图如图2所示。
（1）由图2可知，甲同学绘制的是图线___________（填“a”或“b”），由该图线得到的电源电动势为___________V，内阻为___________Ω。
（2）丙同学打算以为纵坐标，以R作横坐标，请根据（1）中计算的结果将丙所作图线在图3中画出___________。
（3）分析可知，在图1所示电路中，当电阻箱的阻值R=___________Ω时，电阻箱消耗的电功率最大。
四、解答题
21．（2022·上海青浦·统考一模）下表是一辆电动自行车的部分技术指标，其中额定车速是指电动自行车满载情况下在水平平直道路上以额定功率匀速行驶的速度。
额定车速 整车质量 载重 额定输出功率 电动机额定工作电压和电流
18km/h 40kg 80kg 180W 36V/6A
请参考表中数据，完成下列问题 （g取10 m/s2）：
（1） 此电动机正常工作时，电动机的效率是多少？
（2） 在水平平直道路上行驶过程中电动自行车受的阻力是车重（包括载重）的k倍，试计算k的大小。
（3） 仍在上述道路上行驶，若电动自行车满载时以额定功率行驶，当车速为2m/s时的加速度为多少？
22．（2020·上海青浦·统考一模）如图所示，处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距1m，导轨平面与水平面成θ＝37°角，下端连接阻值为R的电阻。匀强磁场方向与导轨平面垂直。质量为0.2kg、电阻不计的金属棒放在两导轨上，棒与导轨垂直并保持良好接触，它们之间的动摩擦因数为0.25。
（1）求金属棒沿导轨由静止开始下滑时的加速度大小；
（2）当金属棒下滑速度达到稳定时，电阻R消耗的功率为8W，求该速度的大小；
（3）在上问中，若R＝2Ω，金属棒中的电流方向由a到b，求磁感应强度的大小与方向；
（4）若ab棒从静止到速度稳定下滑的距离为20m，求此过程R产生的热量。（sin37°＝0.6，cos37°＝0.8）
试卷第2页，共7页
试卷第1页，共7页
参考答案：
1．D
【详解】A．根据
可知
则
故A错误；
B．根据
可知磁通量的单位韦伯
故B错误；
C．根据
可知电荷量的单位库仑
故C错误；
D．根据
可知电场力做功的单位焦耳
故D正确。
故选D。
2．A
【详解】描述电源将其它形式的能转化为电能本领大小的物理量是电动势。
故选A。
3．B
【详解】A．由图可知，矿料分选器内的电场方向水平向左，带正电的矿粉受到水平向左的电场力，所以会落到左侧，A错误；
BCD．无论矿粉带什么电，在水平方向上都会在电场力的作用下沿电场力的方向偏移，位移与电场力的方向相同，电场力做正功，所以无论正负，矿粉的电势能都减小，B正确，C、D错误．
4．D
【分析】用电流元法分析通电直导线AB的运动情况，用特殊位置法分析直导线在竖直方向上的受力情况。
【详解】当开关S接通时，根据安培定则知电磁铁附近磁感线的分布如下图所示
由左手定则知通电直导线此时A端受力指向纸内，B端受力指向纸外，故直导线将转动，由特殊位置法知当直导线转到与磁感线垂直（即转过90°）时，整个直导线受到的安培力方向竖直向下，故悬线张力变大。
故选D。
5．A
【详解】根据
结合γ射线能量值的单位可知能量值的单位是焦耳，代入数据得
故A正确，BCD错误。
故选A。
6．D
【详解】AB．通电导线在其周围产生磁场，通电导线在磁场中受到安培力作用，两导线所受安培力是作用力与反作用力，它们大小相等，故AB错误；
CD．由右手螺旋定则可知：在处产生的磁场垂直纸面向里，由左手定则可知，所所受安培力向右；由右手螺旋定则可知：在处产生的磁场垂直纸面向里，由左手定则可知，所所受安培力向左，则两导线相互远离，故C错误，D正确。
故选D。
7．C
【详解】AB．将滑动变阻器的滑片P由a端向b端滑动的过程中，滑动变阻器的阻值减小，总电阻减小，总电流变大，即电流表的示数变大，内阻上的电压变大，则路端电压减小，即电压表示数减小，则选项AB错误；
C．根据
可知，外电阻减小，则电源的效率变小，选项C正确；
D．将定值电阻等效为电源的内阻，则当滑动变阻器电阻等于2r时消耗的功率最大，因滑动变阻器的阻值从2r处减小，可知滑动变阻器消耗的功率减小，选项D错误。
故选C。
8．C
【详解】AC．根据等量异种点电荷的电场线分布得：
M点的场强与P点的场强大小相等，N点的场强与P点的场强大小相等，方向相同，故A错误C正确；
BD．根据等量异种点电荷的电势分布特点可知，M点的电势与N点的电势相等，M点的电势高于P点的电势，根据 可知，电子在M点的电势能比在P点的电势能小，故BD错误。
故选C。
9．D
【详解】滑块Q在光滑斜面N上静止，则P与Q带电同性，两者之间为库仑斥力设为F，两滑块的受力分析和角度关系如图所示
对Q物体在沿着斜面方向有
可得
而对P物体动摩擦因数最小时有
联立解得
故选D。
10．D
【分析】考查单位制。
【详解】ABC．国际单位制的基本单位为kg、m、s，由题目易知，选项ACD中的韦伯（Wb）、牛顿（N）均不是国际单位制中的基本单位，故ABC都错误；
D．磁感应强度为：
B＝
磁感应强度单位为T，则有：
1T＝＝1
故D正确。
故选D。
11．B
【详解】移动电源上标志的4500mAh反映的物理量是电量，表示以4500mA放电，可以放一个小时，故B正确，ACD错误．
故选B
12．B
【分析】考查安培力。
【详解】A．图示电流与磁场平行，导线不受力的作用，故A错误；
B．由左手定则判得，安培力的方向水平向右，故B正确；
C．由左手定则判得，安培力的方向垂直直面向里，故C错误；
D．由左手定则判得，安培力的方向水平向右，故D错误。
故选B。
13．D
【详解】AB．受力分析可知，P和Q两小球，不能带同种电荷，AB错误；
CD．若P球带负电，Q球带正电，如下图所示，恰能满足题意，则C错误D正确，故本题选D．
14．D
【分析】考查点电荷场强分布，电场力做功与电势能的变化。
【详解】AB．在正电荷形成的电场中，越靠近点电荷的位置场强越大，电势越高，所以EM＜EN，φM＜φN，故AB错误；
CD．当电子从M点向N点运动时，库仑力对电子先做正功，后做负功，运动的动能先增加后减小，根据功能关系可知，电子的电势能先减小后增加，电场力所做的总功为正，所以总的电势能减小，动能增大，故C错误，D正确。
故选D。
15． 4×10 5J
【详解】[1]由
[2]从A到B点
解得
16． 非静电力 内
【详解】合电路中，电源把其他形式的能转化为电能，这种转化是通过非静电力做功来实现的；若外电路是纯电阻电路，则通过电流做功，外电路将电能转化为内能．
17． A 弱
【分析】考查场物质。
【详解】[1]．在磁场中，小磁针受力方向为磁感线的切线方向； 而重力的方向竖直向下，基本上指向地心的方向，类比可知，图A最有可能是“重力场”；
[2]．由题知，如果用同一物体受到重力的大小来表示“重力”场的强弱，即重力越大，重力场越强，因同一物体在月球上受到的重力大约是地球的六分之一，说明同一物体在地球上的重力较大，即月球附近的“重力”比地球附近的“重力”场场弱。
18．
【分析】考查电场力做功与电势能的关系。
【详解】[1][2]．SM间的电势差为：
由
得：
粒子在M点的电势能：
。
19．
【分析】考查电路的动态分析。
【详解】[1][2]．据题理想电压表内阻无穷大，相当于断路．理想电流表内阻为零，相当短路，所以R与变阻器串联，电压表V1、V2、分别测量R、路端电压的电压．当滑动变阻器滑片向下滑动时，接入电路的电阻减小，电路中电流增大，则A的示数增大，则:
根据闭合电路欧姆定律得：
则得：
则有：
20． a 1.5 10 15
【详解】(1)[1][2][3]甲同学以IR作纵坐标，根据闭合电路欧姆定律得
乙同学以I（R+R0）为纵坐标，根据闭合电路欧姆定律得
可得甲同学的图线的斜率的绝对值更大，所以甲同学绘制的是图线a。该图线的截距表示电动势，斜率绝对值表示，所以有
（2）[4] 丙同学以为纵坐标，以R作横坐标，根据闭合电路欧姆定律得
整理得
则该图线的斜率、截距分别为
则可画出图线为下图
（3）[5] 电阻箱的阻值R消耗的电功率为
由上式可得，当时，电阻箱消耗的电功率最大。
21．（1）83.3%；（2）0.03；（3）0.45m/s2
【详解】（1）电动机的输入功率
P入=UI=36×6W=216W
所以电动机效率
（2）电动自行车匀速行驶时，设水平方向自行车的牵引力为F，自行车受到的阻力为f，由平衡条件可得
F=f
而自行车的输出功率
P出=Fv
可得
由题意
f=kmg
可得
（3）车速v′=2m/s时，设牵引力为F′，则
由牛顿第二定律
F′-f=ma
可得
22．（1）4m/s2（2）10m/s（3）0.4T，方向垂直导轨平面向上（4）6J
【分析】考查导体切割磁感线运动。
【详解】（1）因为金属棒刚开始下滑的速度为零，所以不受到安培力作用，由牛顿第二定律得：
代入数据解得a＝4m/s2
（2）金属棒下滑速度稳定时，棒受力平衡，根据平衡条件有
又因为金属棒克服安培力做功的功率等于电路中电阻R消耗的电功率
代入数据解得v＝10m/s
（3）设电路中电流为I，两导轨间金属棒的长为l，磁场的磁感应强度为B，则
因为：
联立解得B＝0.4T。磁场方向垂直导轨平面向上。
（4）由功能关系得，减少的重力势能转化为导体棒的动能、摩擦生热和电阻R上的焦耳热，摩擦力做功为：
所以摩擦生热产生的能量为Q＝8J，因此，电阻R上产生的热量为
。
答案第10页，共10页
答案第9页，共10页

上海市青浦区三年（2020-2023）年高考物理一模试题按知识点分层-02电磁学（基础题）（含解析）