电磁学高频考点 冲刺练 2025年高考物理三轮复习备考

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电磁学高频考点 冲刺练
2025年高考物理三轮复习备考
一、单选题
1．某电热器接在交流电源上，其内部电路示意图如图甲所示，当电热丝被加热到一定温度后，装置使电热丝两端的电压变为如图乙所示的波形，此时理想交流电压表的示数为（　　）
A． B． C． D．
2．如图所示，在中，，在点固定一正点电荷，另一试探电荷仅在电场力的作用下在纸面内运动时恰好经过两点，其轨迹为图中的实线，下列说法正确的是（　　）

A．两点的电势相等
B．试探电荷在点的动能比在点小
C．试探电荷在点的电势能比在点大
D．试探电荷在点的加速度比在点的加速度小
3．如图所示，正四面体底面的中心为O，A、B、C、D为正四面体的四个顶点，其中在A、B、C三点分别固定等量的正点电荷，下列说法正确的是（　　）
A．D点与O点的电场强度相同
B．D点与O点的电势相同
C．将试探电荷由O点沿直线移动到D点，其电势能一直减小
D．将试探电荷由O点沿直线移动到D点，其电场力一直做正功
4．某手机充电器内部理想变压器将交流电降压为手机充电。已知变压器原线圈匝数为1100匝，副线圈匝数为25匝，充电器功率为20W，原线圈的输入电压，则（　　）
A．原线圈输入电压有效值为 B．副线圈的频率为100Hz
C．副线圈的电压为5V D．副线圈的电流为5A
5．以下电路中，能够最有效发射电磁波的是（　　）
A．V B．
C． D．
6．如图所示，水平绝缘地面上固定一足够长的光滑U形导轨，空间存在垂直导轨平面向下的匀强磁场。将质量为m的金属奉ab垂直放置在导轨上，在垂直于棒的恒定拉力F作用下，金属棒由静止开始向右运动，当金属棒的速度大小为v时，金属棒的加速度大小为a；当金属棒的速度大小为2v时，金属棒的加速度大小为。已知金属棒运动过程中始终与导轨接触良好，电路中除金属棒以外的电阻均不计，下列说法正确的是（　　）
A．
B．金属棒的最大速度为2v
C．金属棒的最大加速度为2a
D．当金属棒的速度大小为2v时撤去拉力F，金属棒的减速距离为
7．某平面内存在未知的电场，一正点电荷（电荷量不变）在外力作用下沿方向移动时，其电势能随位置x变化的关系如图所示。则下列说法正确的是（　　）
A． 处的电场强度为零
B．从到处过程中，外力做功为
C． 和处的电场方向一定相反
D． 和处的电场方向可能相反
二、多选题
8．电磁炮利用电磁系统中电磁场产生的安培力来对金属弹力进行加速，与用传统的火药推动的大炮相比，电磁炮可大大提高弹丸的速度和射程。某电磁炮可简化为如图所示的模型，同一水平面内的两根平行光滑导轨a、b与可控电源相连，导轨间存在竖直向上的匀强磁场，将一质量为m、可视为质点的金属弹丸放在导轨上，弹丸在安培力的作用下由静止开始加速向右运动，离开导轨时的速度大小为v，已知弹丸在导轨上加速的过程中，可控电源提供给弹丸的功率恒为P，不计空气阻力及弹丸产生的焦耳热，下列说法正确的是（　　）
A．导轨的电势较高
B．弹丸在导轨上运动时的加速度不断减小
C．弹丸在导轨上的加速时间为
D．弹丸在导轨上的加速距离为
9．如图所示，带电小球A用绝缘细线通过光滑定滑轮、与不带电的物块C相连，与C连接端的细线竖直，在定滑轮的正下方固定一带电小球B，整个系统处于平衡状态。忽略小球A、B的大小及滑轮的大小。若小球A缓慢漏掉一部分电荷，则在该过程中（　　）
A．带电小球A、B间的库仑力减小 B．带电小球A、B间的库仑力增大
C．地面对C的支持力变小 D．地面对C的支持力不变
10．某同学利用如图所示电路，来测量一长方体半导体材料（石墨烯）中的载流子（电子）数。该半导体材料长为a、宽为b、厚度为c，处于垂直ab平面向里的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。电极1、3间接入恒压直流电源，稳定时，电流表示数为I，电极2、4间电压为U。已知电子的电荷量为e，则稳定时（ ）
A．电极2的电势低于电极4
B．电极2的电势高于电极4
C．载流子定向移动的速率为
D．单位体积内的载流子数为
11．如图所示，足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ固定在水平地面上，导轨MN上有一电键K，导轨MN、PQ间有磁感应强度为B的竖直向下的匀强磁场，导轨间距为3d。现有一间距为d、电容为C的平行金属板（厚度不计）电容器，两金属板间用一绝缘细杆连接并固定，金属板两侧用金属杆b、c垂直相连，它们总质量为m，并垂直于导轨静置于电键K左端的导轨上；电键K右端的导轨上垂直放置另一质量为m的金属杆a。若电容器的带电量为，闭合电键K，当整个系统达到稳定后（杆均未经过电键K）（　　）
A．电容器最终带电量为
B．电容器最终带电量为
C．金属杆a的最终速度为
D．金属杆a的最终速度为
12．如图所示，水平面内固定一间距L=1m、电阻不计且足够长的光滑平行金属导轨，整个导轨处于竖直向下、磁感应强度大小B=1T的匀强磁场中。两根相距很远且长度也为L=1m的细直金属杆a、b静置于导轨上，与导轨垂直并接触良好，a、b质量均为1kg、电阻均为1Ω。t=0时刻，给a一水平向右、大小v0=10m/s的初速度，第1s末b的速度大小为3.2m/s，第1s内b的位移为1.8m。不计空气阻力，则（ ）
A．第1s末，a的速度大小为6.8m/s
B．第1s内，a、b的位移之比为32∶9
C．第1s内，a、b的间距减小了6.4m
D．第1s内，a克服安培力做的功等于系统的发热量
三、实验题
13．将力信号转化为电信号来测量受力大小的装置称为力传感器（DIS），在力学实验中被广泛应用。为了研究力传感器的原理，小南同学在实验室中找到了一个力传感器并查阅了相关资料，发现力传感器中有一个重要部件——悬臂梁。如图甲所示，悬臂梁的一端固定，另一端安装测力钩，在悬臂梁的上、下表面各安装了两个电阻（也称“应变片”），四个电阻的阻值均为。当测力钩受到拉力或压力时，悬臂梁的上、下表面会产生微小的形变，从而引起电阻的阻值发生变化。这四个电阻连接成如图乙所示的电路，其中电源电压恒为U，输出电压与测力钩所受力成正比。当测力钩受到拉力时，和变小，和变大，每个电阻阻值变化量的绝对值均相同。
(1)当测力钩受到拉力时，A点的电势比B点 （填“高”或“低”），输出电压 （用U、、表示）；
(2)当超过200Ω时，由于形变量过大，电阻可能会损坏。已知测力钩受到的拉力为1N时，，则该力传感器的最大量程为 N；
(3)若仅增加悬臂梁所用材料的硬度，使得在相同外力作用下变小，则该力传感器的最大量程会 （填“增大”、“减小”或“不变”）。
四、解答题
14．如图所示，xOy竖直平面内存在垂直于纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场，磁场的左、右边界距y轴距离均为L，下方边界是相切于O点的两个圆弧，它们的圆心分别位于x轴上的、两点，半径均为L。此外整个空间还存在一匀强电场（图中未画出）。磁场左边界上、两点距x轴的距离均为L，、间可以向xOy平面内发射速率相同的带正电的微粒，微粒的质量为m、带电量为，速率。微粒发射速度与竖直方向的夹角为（发射角），所有微粒在磁场中均做圆周运动，且全部能过O点，最终打在距离x轴为的吸收板上被吸收。已知重力加速度为g。
(1)求匀强电场的电场强度E及微粒做圆周运动的半径r；
(2)求微粒从发射到被吸收运动的最长时间及微粒发射点的y坐标与发射角间满足的关系；
(3)若两微粒a、b打在吸收板上的x坐标分别为、，且，求两微粒a、b发射点的y坐标间的关系。
15．真空中的平面直角坐标系xOy的第一象限内存在沿y轴正方向的匀强电场，其余象限内存在垂直纸面向里的匀强磁场。如图所示，一质量为m、电荷量为的带电粒子，从y轴上的P点以速度平行于x轴射入第一象限，然后从x轴上的Q点进入磁场，恰好能回到P点，已知，。不计粒子受到的重力，求：
(1)匀强电场的电场强度大小E；
(2)粒子回到P点时的速度大小v；
(3)匀强磁场的磁感应强度大小B。
16．我国第三艘航母“福建号”已装备最先进的电磁弹射技术。某兴趣小组根据所学的物理原理进行电磁弹射设计，其加速和减速过程可以简化为下述过程。两根足够长的平直轨道和固定在水平面上，其中左侧为光滑金属轨道，轨道电阻忽略不计，间接有定值电阻，右侧为粗糙绝缘轨道。沿轨道建立轴，坐标原点与点重合。左侧分布有垂直于轨道平面向下的匀强磁场、右侧为沿轴渐变的磁场，垂直于轴方向磁场均匀分布。现将一质量为，长度为，电阻为的金属棒垂直放置在轨道上，与距离为。的右方还有质量为3m，各边长均为的形框，其电阻为。棒在恒力作用下向右运动，到达前已匀速。当棒运动到处时撤去恒力，随后与U形框发生碰撞，碰后连接成“口”字形闭合线框，并一起运动，后续运动中受到与运动方向相反的阻力，阻力大小与速度满足。已知，，，，，，，求：
(1)棒ab与U形框碰撞前速度的大小；
(2)棒ab与U形框碰撞前通过电阻R的电量；
(3)“口”字形线框停止运动时，fc边的坐标；
(4)U形框在运动过程中产生的焦耳热。
17．如图所示，竖直平面的直角坐标系xOy中，以竖直向上为y轴正方向，在第一、四象限内充满沿+x方向的匀强电场，在第二、三象限内充满沿方向的匀强电场和垂直xOy平面向里的匀强磁场。一质量为m、电荷量为的带电小球（可视为质点），从坐标原点O以初速度v0沿与+x轴夹45°角的方向射入第一象限。已知y轴左右两侧电场的场强大小均为，磁场的磁感应强度大小为B，重力加速度为g，忽略空气阻力。
(1)求该小球从离开O点到第一次经过y轴所用的时间；
(2)求该小球离开O点后，第三次经过y轴时的纵坐标；
(3)若该小球从O点以某一初速度沿与轴夹角的方向射入第三象限，且能再次回到O点，求所有满足条件的初速度大小。
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参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 C D C C D A D ABC AD ACD
题号 11 12
答案 BD AC
1．C
理想交流电压表的示数为电热丝两端电压的有效值，设为，根据有效值定义有
解得
故选C。
2．D
根据“大角对大边”知，点距点电荷较远，根据可得点的电场强度小于点的电场强度，根据可知，试探电荷在点的加速度比在点的加速度小，点距离P点较近，根据可得N点电势较高，根据可得正试探电荷在点的电势能比在点小，根据能量守恒可知电荷的电势能和动能之和守恒，可知在点的动能比在点大。
故选D。
3．C
A．由对称性，O点电场强度为零，D点电场强度方向竖直向上，选项A错误；
B．因O点距离三个正电荷的距离比D点近，可知O点的电势高于D点，选项B错误；
CD．试探正电荷从O点到D点电场力做正功，其电势能一直减小，将试探电荷由O点沿直线移动到D点，其电场力一直做负功，选项C正确，选项D错误。
故选C。
4．C
A．原线圈输入电压的有效值
选项A错误；
B．原线圈频率50Hz，变压器不改变频率，故选项B错误；
C．由
可得
选项C正确；
D．根据
得副线圈电流
选项D错误。
故选C。
5．D
有效发射电磁波要满足两个条件：1、振荡电路的频率足够高（频率公式）；2、振荡电路产生的电场和磁场必须分布到广大的开放的空间中，即开放电路；
D项中具备小电感、小电容，同时采用开放结构，最有效发射电磁波。
故选D。
6．A
A．设匀强磁场的磁感应强度大小为B，金属棒的电阻为R，导轨间距为L，则由牛顿第二定律，
联立解得，
故A正确；
B．设金属棒的最大速度为vm，则有
解得
故B错误；
C．当金属棒的速度为0时，金属棒的加速度最大，最大值
故C错误；
D．撤去拉力F后，根据动量定理有
解得
故D错误。
故选A。
7．D
A．根据
电场强度为
联立解得
在x=0处，图像切线斜率不为0，所以电场强度不为0，故A错误；
B．从到处，电势能从变为，电势能变化量为
根据功能关系，外力做功与电场力做功之和等于电势能变化量的相反数（动能不变时），这里只考虑电势能变化，有
若点电荷的动能发生变化，则外力做功无法判断，故B错误；
CD．由可知图像切线斜率的正负反映电场强度的方向。在处图像切线斜率为0，在处图像切线斜率也为0，这说明x方向电场强度为零，但是与x轴方向垂直的方向的电场强度不确定，这两处电场强度方向可能相反，故C错误，D正确。
故选D。
8．ABC
A．弹丸所受安培力向右，根据左手定则可知，弹丸中的电流方向为由a向b，所以导轨的电势较高，故A正确；
B．弹丸在导轨上运动时，可控电源提供给弹丸的功率不变，根据可知，随着速度增大，弹丸受到的安培力不断减小，弹丸的加速度不断减小，故B正确；
C．此过程中弹丸受到的合力的功率不变，根据动能定理有
解得
故C正确；
D．若弹丸做匀加速直线运动，则弹丸在导轨上的加速距离为
而实际上弹丸做加速度减小的加速运动，在导轨上的加速距离应大于，故D错误。
故选ABC。
9．AD
AB．如图所示
将小球A所受到的重力mg、拉力T、库仑力F平移成矢量三角形，它与三角形相似，有
由于不变，故比值不变，由于不变，T不变，减小，F减小，故A正确，B错误；
CD．对物块C，由于绳子拉力不变，地面对C的支持力不变，故C错误，D正确。
故选AD。
10．ACD
AB．根据左手定则，可知电子在洛伦兹力作用下向电极2所在一侧偏转，所以电极2的电势低于电极4，故A正确，B错误；
C．当电子稳定通过半导体材料时，其所受电场力与洛伦兹力平衡，则有
解得载流子定向移动的速率为
故C正确；
D．设单位体积内的载流子(电子)数为n，电子定向移动的速率为v，则时间t内通过半导体材料的电荷量q=nevtbc
根据电流的定义式得
其中
联立解得单位体积内的载流子数为
故D正确。
故选ACD。
11．BD
由动量定理，对a有
对b、c及电容器系统有
又因
联立解之得，
故选BD。
12．AC
A．a、b组成的系统动量守恒
已知v0=10m/s，第1s末b的速度大小为3.2m/s，解得第1s末a的速度大小，故A正确；
B C．根据题意，对b由动量定理有
又有
整理可得
解得
又
得
故，故B错误，C正确；
D．由能量守恒定律，第1s内，a克服安培力做的功等于系统的发热量和b的动能增加量，故D错误。
故选AC。
13．(1) 高
(2)40
(3)增大
（1）[1][2]由电路可知，R1两端电压，R3两端电压，则当测力钩受到拉力时，U1减小，U3增加，即A点的电势比B点高；输出电压
（2）由题意知，测力钩所受外力与成正比，即有
解得
（3）由于在相同外力作用下变小，与更换材料之前相比，可以在测力钩受到更大拉力的情况下保证电阻不损坏，故量程会增大。
14．(1)，方向沿y轴正方向；
(2)；
(3)
（1）因为能做圆周运动，所以
得
方向沿y轴正方向；
又
得
（2）①求最长时间，即从垂直边界出发的粒子。
在磁场中做圆周运动的周期
粒子在左右磁场区各运动圆周，时间均为
出右侧磁场后平行y轴做匀速运动打到吸收板，匀速运动时间
最长时间
②要从O点经过，则
得
（3）打在吸收板上的x坐标满足
由
得
由
有，
即
15．(1)
(2)
(3)
（1）设带电粒子从P点运动到Q点所用的时间为，则有，
解得
（2）设粒子在Q点时的速度方向与x轴的夹角为，此时位移与x轴的夹角为，如图所示
根据几何关系有，，
解得
（3）连接PQ，做其中垂线，与v的垂线交于一点，交点为磁场中轨迹圆的圆心，图中与互余，则有，，
解得
16．(1)
(2)
(3)
(4)
（1）由题意可知棒ab到达前已匀速，则有
又，
联立解得
（2）棒ab与U形框碰撞前通过电阻R的电量为
其中，
联立可得
（3）设碰后瞬间金属框的速度为，根据动量守恒可得
解得
此后任意时刻闭合线框的速度为v，ab边处磁场为，de边处磁场为，则回路中的电动势为
其中
回路总电阻为4R，根据闭合电路欧姆定律可得
此时回路受到的安培力大小为
根据动量定理可得
其中，
联立解得“口”字形线框停止运动时，fc边的坐标为
（4）根据功能关系可知，U形框在运动过程中产生的总热量为
因任意时刻安培力与摩擦力之比为，所以焦耳热与摩擦热之比也为，可得U形框在运动过程中回路产生的总焦耳热为
则U形框在运动过程中产生的焦耳热为
17．(1)
(2)
(3)（其中n＝1，2，3，…）
（1）题意知，则小球在y轴右侧所受合力
根据牛顿第二定律知加速度大小
a方向与－x方向夹45°角，因此，小球离开O点后，将在第一象限做匀变速直线运动,从离开O点到第一次经过y轴所用时间
（2）由（1）知，小球离开O点后将回到O点，进入第三象限，且速度大小仍为v0，与－x方向夹45°角
由可知，小球将在y轴左侧区域做匀速圆周运动，半径
小球第二次回到y轴时，由几何关系可得，纵坐标
由分析知，之后，小球在y轴右侧电场中做类平抛运动，设历时t第三次回到y轴,由
解得
沿y轴方向的位移
因此，小球第三次回到y轴时的纵坐标
（3）由（2）知，小球在y轴左侧区域总是做匀速圆周运动，且小球每次经过y轴时，沿x轴方向的速度大小保持不变，均为
由
知小球第1次在y轴左侧运动时，与y轴相交的弦长
由此可知，小球在y轴左侧运动时，每次与y轴相交的弦长也保持不变,又由分析知，小球在y轴右侧运动时，每次运动的时间相等
在水平方向有，
联立可得
小球第1次运动到y轴时，沿y轴方向的速度大小
第1次在y轴右侧时，沿y轴方向运动的距离
第3次运动到y轴时，沿y轴方向的速度大小
第2次在y轴右侧时，沿y轴方向运动的距离
以此类推……同理可得：
第次运动到y轴时，沿y轴方向的速度大小
第n次在y轴右侧时，沿y轴方向运动的距离：
可知，为公差为的等差数列，故小球在y轴右侧运动时，沿y轴方向运动的各距离之和,即
①当小球从y轴右侧回到O点时，有
解得（其中n＝1，2，3，…）
②当小球从y轴左侧回到O点时，有
解得（其中n＝1，2，3，…）
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