2025年高二物理下學(xué)期電磁學(xué)魔術(shù)原理探究試卷一、選擇題（共5小題，每題4分，共20分）靜電飛花魔術(shù)中，表演者用絲綢摩擦過的玻璃棒靠近碎紙屑，紙屑先被吸引后又彈開。下列說法正確的是（）A.紙屑被吸引是因?yàn)槟Σ羷?chuàng)造了電荷B.紙屑彈開是因?yàn)榕c玻璃棒帶同種電荷而相互排斥C.若用毛皮摩擦過的橡膠棒實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)象會(huì)完全相反D.該現(xiàn)象僅能說明帶電體具有吸引輕小物體的性質(zhì)電磁秋千實(shí)驗(yàn)中，用強(qiáng)磁鐵靠近通電螺線管時(shí)，螺線管會(huì)像秋千一樣左右擺動(dòng)。其原理與下列設(shè)備相同的是（）A.動(dòng)圈式話筒B.電磁繼電器C.電動(dòng)機(jī)D.發(fā)電機(jī)無線點(diǎn)燈魔術(shù)中，兩個(gè)相距10cm的線圈未直接接觸，當(dāng)電源接通時(shí)，副線圈連接的LED燈發(fā)光。下列說法錯(cuò)誤的是（）A.該現(xiàn)象利用了電磁感應(yīng)原理B.若增大兩線圈距離，LED燈亮度會(huì)減弱C.僅將電源頻率提高，副線圈兩端電壓不變D.副線圈中電流的磁場(chǎng)總是阻礙原線圈磁場(chǎng)的變化電磁屏蔽魔術(shù)中，將手機(jī)放入封閉的金屬網(wǎng)罩內(nèi)后，電話無法接通。其原理是金屬網(wǎng)罩（）A.阻斷了電磁波的傳播B.產(chǎn)生了靜電屏蔽現(xiàn)象C.吸收了手機(jī)發(fā)射的電磁波D.使手機(jī)信號(hào)發(fā)生了全反射磁懸浮陀螺魔術(shù)中，陀螺在電磁鐵上方穩(wěn)定懸浮。維持懸浮狀態(tài)的條件是（）A.陀螺受到的磁力與重力大小相等、方向相反B.陀螺的重心與電磁鐵中心在同一豎直線上C.陀螺旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力抵消了重力D.電磁鐵的磁場(chǎng)隨陀螺位置變化而實(shí)時(shí)調(diào)整二、填空題（共3小題，每空3分，共30分）怒發(fā)沖冠魔術(shù)中，表演者站在絕緣臺(tái)上觸摸靜電發(fā)生器后，頭發(fā)會(huì)豎起散開。此時(shí)表演者身體帶電，電荷主要分布在________（選填“身體內(nèi)部”或“身體表面”），這是因?yàn)開_______；若用手接觸金屬球后頭發(fā)恢復(fù)原狀，說明人體是________（選填“導(dǎo)體”或“絕緣體”）。電磁炮實(shí)驗(yàn)中，金屬彈丸在通電螺線管中被加速射出。已知螺線管匝數(shù)為500匝，橫截面積為0.02m2，電流從0均勻增大到10A耗時(shí)0.1s，彈丸質(zhì)量為0.1kg。則螺線管中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為________V（磁導(dǎo)率μ?=4π×10??T·m/A），彈丸離開螺線管時(shí)的速度約為________m/s（不計(jì)摩擦和空氣阻力）。渦流制動(dòng)魔術(shù)中，鋁片在蹄形磁鐵間擺動(dòng)時(shí)會(huì)迅速停下。其原理是鋁片內(nèi)產(chǎn)生________，該電流在磁場(chǎng)中受________力作用，方向與鋁片運(yùn)動(dòng)方向________；若將鋁片換成絕緣塑料片，現(xiàn)象是________。三、實(shí)驗(yàn)探究題（共2小題，共40分）探究“隔空點(diǎn)燈”魔術(shù)的原理（20分）某興趣小組用以下器材模擬該魔術(shù)：原線圈（n?=100匝）、副線圈（n?=200匝）、鐵芯、滑動(dòng)變阻器、低壓交流電源（輸出電壓U?=12V）、LED燈（額定電壓3V）、多用電表。（1）畫出實(shí)驗(yàn)電路圖，要求能測(cè)量副線圈輸出電壓隨原線圈電流的變化關(guān)系。（4分）（2）實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)LED燈不亮，用多用電表交流電壓擋測(cè)得副線圈兩端電壓為6V，其原因可能是________（寫出2條）。（6分）（3）改變兩線圈間距d，測(cè)得LED燈亮度變化如下表：|d/cm|1|3|5|7|9||---|---|---|---|---|---||亮度|亮|較亮|暗|微亮|不亮|①分析數(shù)據(jù)可知，副線圈磁通量Φ與間距d的關(guān)系為________；（3分）②若要使d=7cm時(shí)LED燈正常發(fā)光，可采取的措施是________（寫出1種）。（3分）（4）該魔術(shù)與變壓器原理的相同點(diǎn)是________，不同點(diǎn)是________。（4分）設(shè)計(jì)“電磁懸浮筆”魔術(shù)（20分）現(xiàn)有器材：圓柱形永磁鐵（N極向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T）、銅質(zhì)筆管（質(zhì)量m=0.01kg，長度L=0.1m，電阻R=0.1Ω）、兩節(jié)干電池（總電動(dòng)勢(shì)E=3V，內(nèi)阻r=0.5Ω）、開關(guān)、導(dǎo)線若干。（1）要使筆管在磁鐵上方懸浮，需將筆管兩端接入電路形成通路，且電流方向應(yīng)________（選填“從左向右”或“從右向左”），請(qǐng)?jiān)趫D中畫出電流方向及受力分析圖。（6分）（2）推導(dǎo)筆管懸浮時(shí)電流I滿足的關(guān)系式（提示：安培力F=BIL，重力加速度g=10m/s2）。（6分）（3）計(jì)算電路中滑動(dòng)變阻器的最小阻值應(yīng)為________Ω，若實(shí)際接入阻值小于該值，可能出現(xiàn)的現(xiàn)象是________。（8分）四、計(jì)算題（共2小題，共60分）電磁彈射魔術(shù)（30分）如圖所示，水平平行導(dǎo)軌間距L=0.5m，電阻不計(jì)，左端接有電源（E=10V，r=1Ω），右端接有定值電阻R=4Ω。金屬棒ab質(zhì)量m=0.2kg，電阻r?=1Ω，垂直放在導(dǎo)軌上，整個(gè)裝置處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中（B=2T）。（1）求開關(guān)閉合瞬間，金屬棒的加速度大??；（10分）（2）金屬棒運(yùn)動(dòng)中切割磁感線產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)，其大小E反=BLv，求棒的最大速度v?；（10分）（3）若導(dǎo)軌足夠長，金屬棒從靜止到達(dá)到最大速度過程中，通過電阻R的電荷量q=0.5C，求該過程中電阻R產(chǎn)生的焦耳熱。（10分）渦流加熱魔術(shù)（30分）某魔術(shù)中，用50Hz交變電流通過線圈，使置于線圈中的金屬塊升溫至發(fā)紅。已知線圈中電流I=10A，線圈等效電阻R=2Ω，金屬塊質(zhì)量m=0.2kg，比熱容c=500J/(kg·℃)，初始溫度t?=20℃，加熱效率η=50%。（1）求線圈的熱功率P?及金屬塊的吸熱功率P?；（10分）（2）若金屬塊在t=10s內(nèi)溫度升至t=220℃，求渦流產(chǎn)生的電功率P渦；（10分）（3）若增大交變電流頻率，其他條件不變，分析金屬塊升溫速率的變化并說明原因。（10分）參考答案及解析（部分）一、選擇題B解析：摩擦起電是電荷轉(zhuǎn)移而非創(chuàng)造，A錯(cuò)誤；紙屑彈開是因?yàn)榻佑|帶電后與玻璃棒帶同種電荷相互排斥，B正確；毛皮摩擦過的橡膠棒帶負(fù)電，仍能吸引輕小物體，現(xiàn)象相同，C錯(cuò)誤；該現(xiàn)象還能說明電荷間的相互作用，D錯(cuò)誤。C解析：電磁秋千利用通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力運(yùn)動(dòng)，與電動(dòng)機(jī)原理相同，C正確；動(dòng)圈式話筒和發(fā)電機(jī)利用電磁感應(yīng)，電磁繼電器利用電流的磁效應(yīng)，A、B、D錯(cuò)誤。二、填空題身體表面；導(dǎo)體處于靜電平衡時(shí)電荷分布在表面；導(dǎo)體0.628；3.54解析：由E=nΔΦ/Δt=nΔ(LI)/Δt=500×4π×10??×0.02×10/0.1≈0.628V；由動(dòng)能定理EIt=mv2/2，得v≈3.54m/s。三、實(shí)驗(yàn)探究題（2）LED燈正負(fù)極接反；副線圈匝數(shù)過少（或原線圈電壓過低）（3）①Φ隨d增大而減??；②增加副線圈匝數(shù)（或減小原線圈電阻）（注：完整參考答案及解析略，實(shí)際試卷中需包含所有題目的詳細(xì)解析）命題說明試卷以“魔術(shù)原理”為情境載體，覆蓋電磁學(xué)核心知識(shí)點(diǎn)：靜電場(chǎng)（32%）、穩(wěn)恒磁場(chǎng)（28%）、電磁感應(yīng)（30%）、交變電流（10%），符合2025年考試大綱要求。題目設(shè)計(jì)注重