2021届高考考前物理非选择题精炼 电磁学A卷 Word版含答案

2021届高考考前物理非选择题精炼 电磁学A卷
1.某同学设计图甲电路将毫安表改装成多用电表，表盘如图乙所示。已知毫安表的量程为0~5 mA、内阻为5 Ω，定值电阻，电源的电动势为1.5 V、内阻很小。请回答下列问题。
（1）图甲中，开关S接位置3时，是测量________的（选填“电压”“电流”或“电阻”），那么图乙中刻度值“5”的下方应标上“________”。
（2）图甲中，开关S接位置1时，指针指在图乙位置，则其示数为________；开关S接位置2时，若按正确操作，指针也指在图乙位置，则刻度线上P处应标上“________”。
（3）滑动变阻器最适合选用调节范围为________的。
A.0~100 Ω B.0~400 Ω C.0~3 kΩ D.0~5 kΩ
（4）现用改装好的此多用电表测量某一电压表V的内阻，将开关S接位置2，按正确操作，两表笔接在电压表V的两端，电压表V的示数为1.2 V，则电压表V的内阻为________Ω。
2.一电阻的阻值约为，现要用伏安法测量其阻值，测量电路如图所示，有如下器材可供选择:
A.电源E（电动势3 V，内阻可不计）；
B.滑动变阻器（最大阻值）；
C.滑动变阻器（最大阻值）;
D.电压表V（量程0~3 V，内阻）；
E.电流表A（量程0~3 mA，内阻约）；
F.开关、导线若干.
（1）滑动变阻器应选_______（填选项前的字母）；
（2）测量时应接________（填“a”或“b”）;
（3）某次测量电压表的示数为2.26 V，电流表的示数为2.51 mA，计算可得的测量值为_________kΩ（保留两位有效数字）;
（4）若将电流表或电压表的内阻计算在内，可以消除由测量仪表引起的系统误差，消除由测量仪表引起的系统误差之后，待测电阻的阻值为_________kΩ（保留两位有效数字）.
3.实验小组用伏安法研究小灯泡的伏安特性曲线，同时测量小灯泡正常工作时的额定功率，由于小灯泡“额定电压5 V，额定功率？”，功率标示不清楚，实验室可提供的仪器如下：
A.电流表：量程0~0.3 A，内阻约为；
B.电流表：量程0~1.0 A，内阻约为；
C.电压表：量程0~3 V，内阻；
D.电压表：量程0~15 V，内阻；
E.滑动变阻器：最大阻值为；
F.滑动变阻器：最大阻值为；
G.电源E：电动势，内阻较小；
H.定值电阻：阻值；
I.开关一个，导线若干；
J.多用电表.
（1）先用多用电表欧姆挡粗测小灯泡的阻值，选用欧姆挡“×1”倍率，短接调零，与待测小灯泡相连，指针如图所示，则待测小灯泡的阻值为___________.
（2）①选择适合的仪器和设计相应电路，进行相关测量，要求测量数据范围较大，实验中电压表应选择________（填“”或“”）；
②在方框中画出实验电路图，并标明所用器材的符号；
③电压表的读数为_______V时，小灯泡达到额定功率，此时电流表的读数为0.25 A，小灯泡正常工作时的额定功率为_______W.
4.小明在实验室找到一个内阻可调的电池，如图甲所示，他想自己动手探究电池内、外电压的关系。内阻可调的电池由电池槽，正负极板，探针，打气筒等构成。电池槽中间有一条电解质溶液通道，缓慢推动打气筒活塞，向电池内打气，以改变通道内液面的高度，从而改变电池的内阻，液面越低，内阻越大。电压表与正负极板连接，电压表与探针连接，小明将三个相同的小灯泡并联接在两端，每个支路由独立的开关控制，如图乙所示。
（1）断开，两个电压表的示数如图丙所示，则图_______（填字母代号）为的示数，其读数为_______V；若不计电压表内阻的影响，则此数值等于该电池的_______。
（2）逐步闭合，小明将看到的示数________（填“增大”“减小”或“不变”），的示数________（填“增大”“减小”或“不变”），同时会发现两电压表的示数还会满足________的关系，若读得的示数为，的示数为，A的示数为I，则此时电池的内阻________（用题中所给字母表示）。
（3）保持闭合，用打气筒向电池内打气，同时记录、的示数和A的示数I，利用多组数据画出图像，若灯泡电阻始终不发生改变，则下列图像正确的是_______。
5.如图所示，在绝缘水平面上相距为L的竖直边界之间存在方向水平向左的匀强电场，场强大小为。边界右侧有一直角三角形区域，区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场和场强大小为、方向竖直向下的匀强电场。在边界上的O点由静止释放一个质量为m、电荷量为的小球（可视为质点），小球从A点进入三角形场区，最终从边界上的P点离开。已知间的距离为d，，重力加速度为g，不计一切摩擦。
（1）求区域内磁场的磁感应强度大小B；
（2）求小球从O点运动到P点所用的时间t。
6.如图甲所示有一水平方向的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里，区域的上下边缘间距为，磁感应强度B随时间t的变化如图乙所示。有一长、宽、匝数匝的矩形线圈，其总电阻，质量，在时刻，线圈从离磁场区域的上边缘高为处由静止开始下落，0.2 s时线圈刚好全部进入磁场，0.5 s时线圈刚好开始从磁场中出来。不计空气阻力，重力加速度g取。求：
（1）线圈0.2 s时的速度；
（2）线圈穿过磁场区域所经历的时间t；
（3）线圈穿过磁场区域产生的热量Q。
7.如图所示为平面直角坐标系平面，在第一象限存在方向沿y轴正方向的匀强电场，电场强度大小为；在第二、第三象限存在方向垂直于坐标平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B；在第四象限存在由特殊静电装置产生的匀强电场，电场方向平行坐标平面且与y轴正方向的夹角为45°，电场强度大小为。一个质量为m、带负电的粒子从y轴上的P点沿x轴负方向射出，速度大小为，粒子的比荷，粒子运动过程中依次经过y轴上的A点（图中未画出）、x轴上的C点、过C点且平行于y轴的直线上的D点（图中未画出）。已知粒子经过C点时的动能是经过A点时动能的2倍，粒子从C点运动到D点所用时间与从A点运动到C点所用时间的关系为，不计粒子重力。求：
（1）A点的坐标；
（2）电场强度和的比值；
（3）从A点到D点电场力对粒子做的功W。
8.质谱仪是以离子源、质量分析器和离子检测器为核心的电子仪器。离子源是使试样分子在高真空条件下离子化的装置。电离后的分子因接受了过多的能量会进一步碎裂成较小质量的多种碎片离子和中性粒子。它们在加速电场作用下获取具有相同能量的平均动能而进入质量分析器。质量分析器是将同时进入其中的不同质量的离子，按质荷比的大小分离的装置。质谱仪的部分原理图可简化为如图甲所示，离子源（在狭缝上方，图中未画出）产生的带电离子经狭缝之间的电场加速后，匀速并垂直射入偏转磁场区域，加速电场的电压随时间变化如图乙所示。离子进入匀强磁场区域后，在洛伦兹力的作用下打到照相底片上并被接收，形成一细条纹。若从离子源产生的离子初速度为零、电荷量为、质量为m，加速电压为时，离子恰好打在P点，为放置照相底片的离子检测区域，M为的中点。已知（不计离子的重力以及离子在电场内加速时电压的变化与加速时间）。求：
（1）加速电压为时，离子经加速电场加速后的速度；
（2）偏转磁场的磁感应强度大小B；
（3）若要求所有的离子都能打在照相底片上，则离子进入偏转电场的时间范围；
（4）若偏转磁场区域为圆形，且与相切于O点，如图丙所示，其他条件不变，当加速电压为时，要保证离子进入偏转磁场后不能打到边界上（足够长），求磁场区域的半径R应满足的条件。
答案以及解析
1.答案：（1）电压；50
（2）4.00 mA；75
（3）B
（4）1200
解析：（1）开关S接位置3时，是毫安表改装成电压表，是测量电压的，测量的最大电压为，即图乙中刻度值“5”的下方应标上“50”。
（2）开关S接位置1时，该表是测量电流的，根据读数规则可知指针指在图乙位置时的读数。开关接位置2时，是测量电阻的，欧姆调零时有，指针指在图乙位置有，解得，即刻度线上P处应标上“75”。
（3）由于，滑动变阻器最适合选用调节范围为0~400 Ω的。
（4）根据“串联电路中电压与电阻成正比”有，解得。
2.答案：（1）C
（2）b
（3）0.90
（4）0.99
解析：（1）待测电阻的阻值约为，为了调节方便，采用分压式接法的电路中应选用最大阻值较小的滑动变阻器，故滑动变阻器应选C；
（2）电流表A的内阻约为，电压表V的内阻，因为，则属于小电阻，用伏安法测电阻时应将电流表外接，故应接b.
（3）代入数据可得的测量值.
（4）由并联电路电阻规律有，即，解得.
3.答案：（1）
（2）①
②如图所示
③2.5；1.25
解析：（1）由题图知待测小灯泡的阻值为.
（2）①电压表量程过大不宜选用，需要将电压表量程扩大，将定值电阻与电压表串联，扩大为6 V量程的电压表，故电压表应选；
②通过小灯泡的额定电流约为，故电流表应选，又因为电压表内阻已知，即电压表分流可计算，则电流表应采用外接法，研究小灯泡的伏安特性曲线，测量范围要大，应采用分压式接法，故滑动变阻器应选，电路图如答图所示；
③当电压表读数为时，小灯泡达到额定功率，此时电流表的读数为0.25 A，额定功率为.
4.答案：（1）B；2.70（2.68~2.72）；电动势
（2）减小；增大；两电压表示数之和基本保持不变；
（3）A
解析：本题考查探究电池内、外电压的关系。
（1）电压表与正负极板连接，测量的是外电压，电压表与探针连接，测量的是内电压，断开，电流为零，内电压为零，外电压不为零，所以图B表示的是的示数；电压表的量程是0~3 V，则图B中的读数为；外电路断路时，外电压等于电池的电动势。
（2）逐步闭合，外电阻逐渐变小，电流逐渐变大，电压表测的是内电压，则内电压逐渐增大，电压表测量的是外电压，根据，则电压表的示数在减小，因为两电压表示数之和为电池的电动势，则两电压表示数之和基本保持不变，的示数表示内电压，则电池的内阻。
（3）因外电阻不变，则外电压与电流的关系为，B错误，A正确；因为用打气筒向电池内打气，液面越低，内阻越大，内电压与电流的关系为会随电流的增大而增大，且斜率越来越大，C、D错误。
5.答案：（1）
（2）
解析：本题考查带电小球在电场、磁场形成的复合场中的运动。
（1）小球在电场强度大小为的电场中运动，根据动能定理，有
小球进入场区时，有
则小球在场区中做匀速圆周运动，运动轨迹如图所示，由几何关系得轨迹半径，
洛伦兹力提供小球做匀速圆周运动的向心力，有
联立解得
（2）小球在电场强度大小为的电场中运动，有
小球在场区中做匀速圆周运动，有
联立解得
6.答案：（1）1 m/s
（2）0.425 s
（3）1.042 J
解析：（1）线圈先做自由落体运动，
解得，
进入磁场的过程中，
，
恰好等于重力，
线圈进入磁场过程的时间为，
所以时线圈的速度为1 m/s。
（2）线圈全部进入磁场后各边所受安培力合力为零，加速度为重力加速度。向下做匀加速运动至线圈的下边刚好到达磁场的下边缘，这段距离为，由，解得，
由，解得，
出磁场的过程中，
，恰好等于重力，
线圈匀速出磁场的时间，
线圈穿过磁场区域所经历的时间。
（3）线圈进出磁场都做匀速运动，该过程中线圈产生的热量，
由图像得，磁场变化产生的电动势
，
该过程产生的热量，
总热量。
7.答案：（1）
（2）
（3）
解析：本题考查带电粒子在电磁组合场中的运动。
（1）分析粒子运动情况，作出粒子的运动轨迹如图所示，
粒子从P点沿x轴负方向进入匀强磁场，做匀速圆周运动，设轨迹半径为r，则有
代入数据解得
，
可见粒子做圆周运动的圆心在O点，A点的纵坐标为
所以A点的坐标为
（2）由题意可知粒子在C点时的动能为在A点时动能的2倍，有
解得
可知粒子在C点的速度方向与x轴正方向的夹角，粒子沿y轴负方向的分速度大小为
在第一象限，粒子做类平抛运动，竖直方向的加速度
在竖直方向根据运动学公式有
联立解得
根据类平抛规律可知
，
解得，粒子从A到C的运动时间为
由题意有
根据题意和分析知，粒子在第四象限受到的电场力方向和粒子在C点的速度方向垂直，
加速度大小为
在同一条平行于y轴的直线上，有
联立解得
则
（3）粒子在D点的速度大小
根据动能定理可得，电场力对粒子做的功
联立解得
8.答案：（1）
（2）
（3）
（4）
解析：本题考查带电粒子在电磁组合场中的运动。
（1）加速电压为时，对离子经加速电场加速过程应用动能定理有
解得
（2）由题意可知，加速电压为时，离子在偏转磁场中做匀速圆周运动的轨迹半径为
在偏转磁场中，离子做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，有
解得
（3）当离子恰好打在N点时，离子在偏转磁场中做匀速圆周运动的轨迹半径为
在偏转磁场中，离子做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，有
离子经加速电场加速过程应用动能定理有
解得
故离子进入偏转电场的时间范围为
（4）离子不能打到边界，则磁场区域的半径应小于等于离子在偏转磁场中做匀速圆周运动的轨迹半径，又当加速电压为时，离子在磁场中的轨迹半径为L，根据以上分析可知，磁场区域的半径应满足