高三物理電磁學(xué)綜合測(cè)試卷**考試說(shuō)明**考試時(shí)間：90分鐘滿分：100分考查范圍：電場(chǎng)、磁場(chǎng)、電磁感應(yīng)、交流電、電磁振蕩與電磁波（選修3-4）題型分布：選擇題（10小題，共40分）：?jiǎn)芜x（1-6題）、多選（7-10題）實(shí)驗(yàn)題（2小題，共20分）計(jì)算題（4小題，共40分）**一、選擇題（本題共10小題，每小題4分，共40分）**第1-6題單選，第7-10題多選；全部選對(duì)得4分，選對(duì)但不全得2分，選錯(cuò)得0分。1.關(guān)于電場(chǎng)強(qiáng)度，下列說(shuō)法正確的是（）A.電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式\(E=\frac{F}{q}\)適用于所有電場(chǎng)B.點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度公式\(E=k\frac{Q}{r^2}\)中，\(r\)是點(diǎn)電荷到試探電荷的距離C.電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量，其方向與試探電荷的受力方向相同D.電場(chǎng)強(qiáng)度的大小與試探電荷的電荷量成反比2.某電場(chǎng)中A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)分別為\(\phi_A=5V\)、\(\phi_B=-3V\)，則（）A.正電荷在A點(diǎn)的電勢(shì)能比在B點(diǎn)小B.負(fù)電荷在A點(diǎn)的電勢(shì)能比在B點(diǎn)大C.正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，電場(chǎng)力做正功D.負(fù)電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，電場(chǎng)力做正功3.平行板電容器與電源相連，當(dāng)增大極板間距時(shí)，下列物理量不變的是（）A.電容\(C\)B.電荷量\(Q\)C.電場(chǎng)強(qiáng)度\(E\)D.極板間電壓\(U\)4.一根通有電流\(I\)的直導(dǎo)線放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直，導(dǎo)線長(zhǎng)度為\(L\)，磁場(chǎng)強(qiáng)度為\(B\)，則導(dǎo)線受到的安培力大小為（）A.\(F=BIL\)B.\(F=\frac{BIL}{2}\)C.\(F=\frac{BI}{L}\)D.\(F=\frac{BL}{I}\)5.一帶正電的粒子以速度\(v\)垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡是（）A.直線B.順時(shí)針?lè)较虻膱A周C.逆時(shí)針?lè)较虻膱A周D.拋物線6.如圖所示，閉合線圈abcd處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，當(dāng)線圈向右平移時(shí)，感應(yīng)電流的方向是（）A.順時(shí)針?lè)较駼.逆時(shí)針?lè)较駽.無(wú)感應(yīng)電流D.無(wú)法判斷7.關(guān)于正弦交流電的有效值，下列說(shuō)法正確的是（）A.有效值是峰值的\(\frac{1}{\sqrt{2}}\)倍B.有效值是通過(guò)電阻產(chǎn)生的熱量與交流電相同的直流電的數(shù)值C.對(duì)于正弦交流電，有效值與峰值的關(guān)系適用于任何情況D.有效值是交流電的平均值8.理想變壓器的原線圈接在電壓為\(U_1\)的交流電源上，副線圈接電阻\(R\)，原、副線圈的匝數(shù)比為\(n_1:n_2=2:1\)，則（）A.副線圈的輸出電壓\(U_2=\frac{U_1}{2}\)B.副線圈的輸出電流\(I_2=\frac{U_1}{2R}\)C.原線圈的輸入電流\(I_1=\frac{U_1}{4R}\)D.變壓器的輸入功率\(P_1=\frac{U_1^2}{4R}\)9.電磁感應(yīng)中，導(dǎo)體棒切割磁感線時(shí)，下列說(shuō)法正確的是（）A.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與導(dǎo)體棒的速度成正比B.感應(yīng)電流的方向由楞次定律判斷C.安培力的方向與導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)方向相同D.安培力的大小與磁感應(yīng)強(qiáng)度的平方成正比10.關(guān)于電磁振蕩與電磁波，下列說(shuō)法正確的是（）A.LC振蕩電路的周期與電容\(C\)成正比B.振蕩過(guò)程中，電場(chǎng)能與磁場(chǎng)能相互轉(zhuǎn)化C.電磁波的波長(zhǎng)與頻率成正比（\(c=\lambdaf\)）D.電磁波可以在真空中傳播**二、實(shí)驗(yàn)題（本題共2小題，共20分）**11.（10分）探究楞次定律某同學(xué)用條形磁鐵、線圈、靈敏電流計(jì)和導(dǎo)線做“探究感應(yīng)電流方向”的實(shí)驗(yàn)，步驟如下：（1）連接電路：將線圈與靈敏電流計(jì)串聯(lián)，形成閉合回路。（2）實(shí)驗(yàn)操作：①將磁鐵N極插入線圈，觀察電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)方向；②將磁鐵N極拔出線圈，觀察電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)方向；③保持磁鐵靜止，觀察電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)方向。（3）記錄數(shù)據(jù)（如下表）：操作磁通量變化感應(yīng)電流磁場(chǎng)方向指針偏轉(zhuǎn)方向①增加與原磁場(chǎng)相反向右②減少與原磁場(chǎng)相同向左③不變無(wú)不偏轉(zhuǎn)問(wèn)題：（1）靈敏電流計(jì)的指針偏轉(zhuǎn)方向與電流方向的關(guān)系是：______。（2分）（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，總結(jié)楞次定律：______。（3分）（3）實(shí)驗(yàn)中，若線圈匝數(shù)太少，會(huì)導(dǎo)致______，應(yīng)如何改進(jìn)？______。（5分）12.（10分）測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻某同學(xué)用伏安法測(cè)定干電池的電動(dòng)勢(shì)\(E\)和內(nèi)阻\(r\)，實(shí)驗(yàn)器材如下：干電池（兩節(jié)，\(E\)約3V，\(r\)約1Ω）電壓表（0-3V，內(nèi)阻約10kΩ）電流表（0-0.6A，內(nèi)阻約0.1Ω）滑動(dòng)變阻器（0-20Ω）開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干實(shí)驗(yàn)原理：閉合電路歐姆定律\(E=U+Ir\)，其中\(zhòng)(U\)為路端電壓，\(I\)為總電流。實(shí)驗(yàn)步驟：（1）連接電路（請(qǐng)?jiān)谔摼€框內(nèi)畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖，電流表采用內(nèi)接或外接？說(shuō)明理由）。（4分）（2）調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，記錄多組\(U\)和\(I\)的數(shù)據(jù)。（3）用\(U-I\)圖像處理數(shù)據(jù)，得到如圖所示的直線。問(wèn)題：（1）實(shí)驗(yàn)電路圖中，電流表應(yīng)______（內(nèi)接/外接），理由是______。（2分）（2）\(U-I\)圖像與\(U\)軸的交點(diǎn)表示______，斜率的絕對(duì)值表示______。（2分）（3）若實(shí)驗(yàn)中電壓表的分流作用不可忽略，會(huì)導(dǎo)致\(E\)的測(cè)量值______（偏大/偏小/不變），\(r\)的測(cè)量值______（偏大/偏小/不變）。（2分）**三、計(jì)算題（本題共4小題，共40分）**13.（8分）電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)的計(jì)算真空中有兩個(gè)點(diǎn)電荷，\(Q_1=+4\times10^{-8}C\)，\(Q_2=-2\times10^{-8}C\)，相距\(r=0.1m\)。求：（1）\(Q_1\)和\(Q_2\)連線上中點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度大小及方向；（4分）（2）\(Q_1\)和\(Q_2\)連線上距離\(Q_1\)為0.05m處的電勢(shì)（取無(wú)窮遠(yuǎn)處為電勢(shì)零點(diǎn)）。（4分）14.（10分）帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)一帶正電粒子（質(zhì)量\(m=1\times10^{-6}kg\)，電荷量\(q=+2\times10^{-6}C\)）以\(v_0=1\times10^3m/s\)的速度沿水平方向進(jìn)入復(fù)合場(chǎng)，復(fù)合場(chǎng)由豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)（\(E=1\times10^3N/C\)）和垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)（\(B=0.5T\)）組成。求：（1）粒子剛進(jìn)入復(fù)合場(chǎng)時(shí)，受到的電場(chǎng)力和洛倫茲力的大小及方向；（4分）（2）粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡（說(shuō)明理由）；（3分）（3）若電場(chǎng)方向反向，粒子的加速度大小。（3分）15.（12分）電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)與能量問(wèn)題如圖所示，水平平行金屬導(dǎo)軌間距\(L=0.5m\)，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，左端接電阻\(R=2Ω\)。導(dǎo)軌上放一根質(zhì)量\(m=0.1kg\)的金屬棒，棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)\(\mu=0.2\)，整個(gè)裝置處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)（\(B=0.4T\)）中?，F(xiàn)給金屬棒一個(gè)水平向右的初速度\(v_0=20m/s\)，不計(jì)空氣阻力。求：（1）金屬棒剛開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小；（3分）（2）金屬棒運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的最大速度；（3分）（3）金屬棒從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到達(dá)到最大速度過(guò)程中，電阻\(R\)產(chǎn)生的焦耳熱。（6分）16.（10分）交流電與變壓器問(wèn)題某理想變壓器的原線圈接在電壓為\(220V\)的正弦交流電源上，原、副線圈的匝數(shù)比\(n_1:n_2=10:1\)，副線圈接一個(gè)電阻\(R=10Ω\)。求：（1）副線圈的輸出電壓；（2分）（2）副線圈的輸出電流；（2分）（3）原線圈的輸入電流；（3分）（4）變壓器的輸入功率。（3分）**四、答案與解析****一、選擇題**1.A（解析：\(E=\frac{F}{q}\)是比值定義法，適用于所有電場(chǎng)；點(diǎn)電荷電場(chǎng)強(qiáng)度公式中\(zhòng)(r\)是點(diǎn)電荷到場(chǎng)點(diǎn)的距離；電場(chǎng)強(qiáng)度方向與正試探電荷受力方向相同；電場(chǎng)強(qiáng)度與試探電荷無(wú)關(guān)。）2.C（解析：正電荷在高電勢(shì)處電勢(shì)能大，\(\phi_A>\phi_B\)，故正電荷在A點(diǎn)電勢(shì)能大，從A到B電場(chǎng)力做正功；負(fù)電荷相反。）3.D（解析：與電源相連時(shí)，極板間電壓\(U\)不變；增大間距\(d\)，電容\(C=\frac{\epsilonS}{4\pikd}\)減小，電荷量\(Q=CU\)減小，電場(chǎng)強(qiáng)度\(E=\frac{U}z3jilz61osys\)減小。）4.A（解析：安培力大小\(F=BIL\)，當(dāng)導(dǎo)線與磁場(chǎng)垂直時(shí)\(\sin\theta=1\)。）5.C（解析：正電荷垂直進(jìn)入向里的磁場(chǎng)，洛倫茲力方向向上，提供向心力，做逆時(shí)針圓周運(yùn)動(dòng)。）6.C（解析：線圈向右平移時(shí)，磁通量不變，無(wú)感應(yīng)電流。）7.AB（解析：正弦交流電有效值\(U=\frac{U_m}{\sqrt{2}}\)，是等效直流的數(shù)值；有效值不是平均值。）8.ACD（解析：電壓比\(\frac{U_1}{U_2}=\frac{n_1}{n_2}\)，故\(U_2=\frac{U_1}{2}\)；輸出電流\(I_2=\frac{U_2}{R}=\frac{U_1}{2R}\)；電流比\(\frac{I_1}{I_2}=\frac{n_2}{n_1}\)，故\(I_1=\frac{I_2}{2}=\frac{U_1}{4R}\)；輸入功率\(P_1=U_1I_1=\frac{U_1^2}{4R}\)。）9.ABD（解析：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)\(E=BLv\)，與速度成正比；感應(yīng)電流方向由楞次定律判斷；安培力方向與運(yùn)動(dòng)方向相反（阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)）；安培力\(F=\frac{B^2L^2v}{R}\)，與\(B^2\)成正比。）10.BD（解析：LC振蕩周期\(T=2\pi\sqrt{LC}\)，與\(\sqrt{C}\)成正比；振蕩過(guò)程中電場(chǎng)能與磁場(chǎng)能相互轉(zhuǎn)化；電磁波波長(zhǎng)\(\lambda=\frac{c}{f}\)，與頻率成反比；電磁波可在真空中傳播。）**二、實(shí)驗(yàn)題**11.（1）電流從正接線柱流入時(shí)，指針向正接線柱方向偏轉(zhuǎn)（2分）（2）感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化（3分）（3）指針偏轉(zhuǎn)不明顯（2分）；增加線圈匝數(shù)（或換用靈敏度更高的電流計(jì)）（3分）12.（1）內(nèi)接（1分）；電源內(nèi)阻較小，電流表內(nèi)接可減小電壓表分流的影響（1分）（2）電動(dòng)勢(shì)\(E\)（1分）；內(nèi)阻\(r\)（1分）（3）不變（1分）；偏?。?分）（解析：外接時(shí)，電壓表分流導(dǎo)致測(cè)量電流偏小，\(U-I\)圖像截距\(E\)不變，斜率\(r=\frac{\DeltaU}{\DeltaI}\)偏小。）**三、計(jì)算題**13.（1）中點(diǎn)處電場(chǎng)強(qiáng)度中點(diǎn)到\(Q_1\)和\(Q_2\)的距離均為\(r_1=r_2=0.05m\)。\(Q_1\)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度\(E_1=k\frac{Q_1}{r_1^2}=9\times10^9\times\frac{4\times10^{-8}}{0.05^2}=1.44\times10^5N/C\)，方向背離\(Q_1\)（向右）；\(Q_2\)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度\(E_2=k\frac{|Q_2|}{r_2^2}=9\times10^9\times\frac{2\times10^{-8}}{0.05^2}=7.2\times10^4N/C\)，方向指向\(Q_2\)（向右）；合電場(chǎng)強(qiáng)度\(E=E_1+E_2=2.16\times10^5N/C\)，方向向右。（4分）（2）距離\(Q_1\)0.05m處的電勢(shì)該點(diǎn)到\(Q_1\)的距離\(r_1=0.05m\)，到\(Q_2\)的距離\(r_2=0.1-0.05=0.05m\)。電勢(shì)是標(biāo)量，代數(shù)和為：\(\phi=\phi_1+\phi_2=k\frac{Q_1}{r_1}+k\frac{Q_2}{r_2}=9\times10^9\times\frac{4\times10^{-8}}{0.05}+9\times10^9\times\frac{-2\times10^{-8}}{0.05}=3600V\)。（4分）14.（1）電場(chǎng)力與洛倫茲力電場(chǎng)力\(F_e=qE=2\times10^{-6}\times1\times10^3=2\times10^{-3}N\)，方向向下（正電荷受力與電場(chǎng)方向一致）；洛倫茲力\(F_B=qv_0B=2\times10^{-6}\times1\times10^3\times0.5=1\times10^{-3}N\)，方向向上（左手定則：正電荷向右運(yùn)動(dòng)，磁場(chǎng)向里，洛倫茲力向上）。（4分）（2）運(yùn)動(dòng)軌跡合力\(F_{合}=F_e-F_B=1\times10^{-3}N\)，方向向下；合力與速度方向垂直（速度向右，合力向下），故粒子做曲線運(yùn)動(dòng)（軌跡向下彎曲）。（3分）（3）電場(chǎng)方向反向后的加速度電場(chǎng)力方向向上，與洛倫茲力方向相同，合力\(F_{合}=F_e+F_B=3\times10^{-3}N\)；加速度\(a=\frac{F_{合}}{m}=\frac{3\times10^{-3}}{1\times10^{-6}}=3\times10^3m/s^2\)。（3分）15.（1）剛開(kāi)始的加速度感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)\(E=BLv_0=0.4\times0.5\times20=4V\)；感應(yīng)電流\(I=\frac{E}{R}=\frac{4}{2}=2A\)；安培力\(F_A=BIL=0.4\times2\times0.5=0.4N\)，方向向左（阻礙運(yùn)動(dòng)）；摩擦力\(f=\mumg=0.2\times0.1\times10=0.2N\)，方向向左；合力\(F_{合}=F_A+f=0.6N\)；加速度\(a=\frac{F_{合}}{m}=\frac{0.6}{0.1}=6m/s^2\)。（3分）（2）最大速度（穩(wěn)定速度）當(dāng)安培力等于摩擦力時(shí)，合力為零，速度達(dá)到穩(wěn)定：\(F_A=f\Rightarrow\frac{B^2L^2v_m}{R}=\mumg\)；解得\(v_m=\frac{\mumgR}{B^2L^2}=\frac{0.2\times0.1\times10\times2}{0.4^2\times0.5^2}=10m/s\)。（3分）（3）焦耳熱根據(jù)能量守恒，動(dòng)能減少量等于焦耳熱與摩擦力做功之和：\(\frac{1}{2}mv_0^2-\frac{1}{2}mv_m^2=Q+\mumgx\)；但安培力做功等于焦耳熱（\(Q=W_A\)），摩擦力做功\(W_f=\mumgx\)；又因?yàn)閈(F_A=\frac{B^2L^2v}{R}\)，\(f=\mumg\)，當(dāng)\(v=v_m\)時(shí)，\(F_A=f\)；所以\(Q=\frac{1}{2}mv_0^2-\frac{1}{2}mv_m^2-\mumgx\)，但通過(guò)動(dòng)力學(xué)分析，\(x=\int_0^tvdt\)，最終\(Q=\mumgx\)（能量守恒），但更簡(jiǎn)單的是用：\(Q=\frac{1}{2}mv_0^2-\frac{1}{2}mv_m^2-W_f\)，但其實(shí)對(duì)于變加速運(yùn)動(dòng)，\(Q=\intI^2Rdt=\int\frac{B^2L^2v^2}{R}dt\)，結(jié)合\(v=v_m+(v_0-v_m)e^{-kt}\)（\(k=\frac{B^2L^2}{mR}\)），最終\(Q=\frac{1}{2}mv_0^2-\frac{1}{2}mv_m^2-\mumgx\)，但根據(jù)題目數(shù)據(jù)，\(v_0=20m/s\)，\(v_m=10m/s\)，\(m=0.1kg\)，所