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2025年高二物理下學(xué)期電磁學(xué)知識競賽初賽試題一、單項(xiàng)選擇題(每小題4分,共40分。在每小題給出的四個選項(xiàng)中,只有一項(xiàng)符合題目要求)關(guān)于靜電場的性質(zhì),下列說法正確的是A.電場線是客觀存在的曲線,其疏密程度反映電場強(qiáng)度的大小B.電勢為零的點(diǎn),電場強(qiáng)度一定為零C.電場強(qiáng)度大的地方,電勢一定高D.同一等勢面上任意兩點(diǎn)間的電勢差為零,電場力做功為零如圖所示,真空中兩個等量異種點(diǎn)電荷+Q和-Q固定在x軸上,關(guān)于x軸上A、B兩點(diǎn)(A在+Q左側(cè),B在兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn))的電場強(qiáng)度和電勢,下列說法正確的是A.A點(diǎn)電場強(qiáng)度方向向右,電勢高于B點(diǎn)B.A點(diǎn)電場強(qiáng)度方向向左,電勢低于B點(diǎn)C.B點(diǎn)電場強(qiáng)度為零,電勢為零D.B點(diǎn)電場強(qiáng)度最大,電勢為零關(guān)于電容的概念,下列說法正確的是A.電容器的電容與帶電量成正比,與電壓成反比B.平行板電容器的電容僅由極板面積和極板間距決定C.將平行板電容器兩極板間插入電介質(zhì),電容會減小D.電容器充電后與電源斷開,若增大極板間距,極板間電場強(qiáng)度不變某金屬導(dǎo)體兩端電壓隨電流變化的關(guān)系如圖所示(非線性關(guān)系),由圖像可知A.該導(dǎo)體的電阻隨電壓增大而增大B.該導(dǎo)體的電阻隨電流增大而減小C.當(dāng)電壓為2V時,導(dǎo)體電阻為0.5ΩD.歐姆定律對該導(dǎo)體始終成立關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度,下列說法正確的是A.一小段通電導(dǎo)線在磁場中某處不受安培力作用,則該處磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零B.由B=F/IL可知,磁感應(yīng)強(qiáng)度與安培力F成正比,與電流I和導(dǎo)線長度L的乘積成反比C.磁場中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向,與放在該點(diǎn)的小磁針N極所受磁場力的方向一致D.磁感線是閉合曲線,磁感線的切線方向表示磁場中各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向如圖所示,水平桌面上有一通電長直導(dǎo)線,電流方向向右,其正上方有一矩形線圈abcd,線圈平面與導(dǎo)線在同一豎直面內(nèi)。若線圈從靜止開始自由下落,在下落過程中線圈中感應(yīng)電流的方向(從上往下看)A.始終為順時針方向B.始終為逆時針方向C.先順時針后逆時針D.先逆時針后順時針關(guān)于電磁感應(yīng)現(xiàn)象,下列說法正確的是A.穿過閉合回路的磁通量變化越快,感應(yīng)電動勢越大B.感應(yīng)電流的磁場總是阻礙原磁場的磁通量變化C.閉合回路中感應(yīng)電動勢的大小與磁通量的變化量成正比D.導(dǎo)體棒在勻強(qiáng)磁場中垂直切割磁感線時,一定產(chǎn)生感應(yīng)電流一理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為10:1,原線圈接在u=220√2sin100πt(V)的交流電源上,副線圈接有一個電阻R=11Ω,下列說法正確的是A.副線圈輸出電壓的有效值為22VB.副線圈輸出電流的頻率為100HzC.原線圈輸入功率為44WD.通過原線圈的電流有效值為2A如圖所示,在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中,有一正三角形金屬線框abc,線框平面與磁場方向垂直,線框頂點(diǎn)a與磁場邊界重合。若線框以速度v沿垂直磁場邊界的方向勻速拉出磁場,從a點(diǎn)離開磁場到線框完全離開磁場的過程中,線框中感應(yīng)電流的變化情況是A.逐漸增大B.逐漸減小C.先增大后減小D.先減小后增大關(guān)于電磁波的性質(zhì),下列說法正確的是A.電磁波在真空中的傳播速度與頻率有關(guān)B.電磁波可以發(fā)生干涉、衍射和偏振現(xiàn)象C.機(jī)械波和電磁波都是橫波D.電磁波不能在介質(zhì)中傳播二、多項(xiàng)選擇題(每小題5分,共30分。在每小題給出的四個選項(xiàng)中,有多項(xiàng)符合題目要求,全部選對得5分,選對但不全得3分,有選錯的得0分)如圖所示,平行板電容器兩極板水平放置,板間存在豎直向下的勻強(qiáng)電場。一帶電油滴在極板間靜止,若將極板間距增大,其他條件不變,則A.油滴將向下運(yùn)動B.電容器電容減小C.極板帶電量不變D.極板間電場強(qiáng)度減小關(guān)于電流和電阻,下列說法正確的是A.金屬導(dǎo)體中電流的方向與自由電子定向移動的方向相反B.由R=ρL/S可知,導(dǎo)體的電阻與長度成正比,與橫截面積成反比C.電流通過電阻時,電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D.電源內(nèi)部,非靜電力做功將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能如圖所示,在光滑水平面上,有一矩形通電線圈abcd,電流方向?yàn)閍→b→c→d,線圈處于垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場中,則A.線圈所受安培力的合力為零B.線圈將繞垂直于紙面的軸轉(zhuǎn)動C.ab邊和cd邊所受安培力方向相反D.ad邊和bc邊所受安培力大小相等關(guān)于電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化,下列說法正確的是A.導(dǎo)體棒在磁場中切割磁感線運(yùn)動時,一定產(chǎn)生感應(yīng)電流并伴隨機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能B.線圈在磁場中轉(zhuǎn)動產(chǎn)生交變電流時,電能是由機(jī)械能轉(zhuǎn)化而來的C.電磁阻尼現(xiàn)象中,安培力做負(fù)功,機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能D.互感現(xiàn)象中,能量從一個線圈通過磁場傳遞到另一個線圈一正弦式交變電流的圖像如圖所示,下列說法正確的是A.該交變電流的周期為0.02sB.該交變電流的有效值為10AC.該交變電流的瞬時值表達(dá)式為i=10√2sin100πt(A)D.若將該電流通過阻值為10Ω的電阻,電阻消耗的電功率為1000W關(guān)于電場和磁場的描述,下列說法正確的是A.電場和磁場都是客觀存在的物質(zhì)B.電場線和磁感線都是閉合曲線C.電場強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度都是矢量D.電場力和洛倫茲力都可以對帶電粒子做功三、填空題(每空3分,共30分)真空中有兩個點(diǎn)電荷,電荷量分別為Q和-2Q,相距為r,則兩點(diǎn)電荷間的庫侖力大小為______,方向沿兩點(diǎn)電荷的連線______(填“指向Q”或“指向-2Q”)。某導(dǎo)體的伏安特性曲線如圖所示,當(dāng)導(dǎo)體兩端電壓為3V時,導(dǎo)體的電阻為______Ω,通過導(dǎo)體的電流為______A。如圖所示,垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T,一根長為0.4m的通電直導(dǎo)線垂直磁場放置,導(dǎo)線中電流I=2A,則導(dǎo)線所受安培力的大小為______N,方向______(填“垂直導(dǎo)線向上”或“垂直導(dǎo)線向下”)。一理想變壓器原線圈匝數(shù)n?=1000匝,副線圈匝數(shù)n?=200匝,原線圈接在220V的交流電源上,副線圈輸出電壓為______V;若副線圈接有一個“220V100W”的燈泡,燈泡正常發(fā)光,則原線圈輸入電流為______A。某交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交變電動勢的瞬時值表達(dá)式為e=220√2sin100πt(V),則該電動勢的最大值為______V,頻率為______Hz。四、計算題(共50分。解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟,只寫出最后答案的不能得分)(12分)如圖所示,在真空中,平行板電容器兩極板A、B相距d=0.02m,極板面積S=0.01m2,兩極板間電壓U=100V。已知靜電力常量k=9×10?N·m2/C2,真空介電常量ε?=8.85×10?12F/m。求:(1)兩極板間的電場強(qiáng)度大??;(2)電容器的電容;(3)極板所帶的電荷量。(14分)如圖所示,在水平面上有一電阻R=4Ω的導(dǎo)體棒ab,長度L=0.5m,質(zhì)量m=0.1kg,導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)μ=0.2,整個裝置處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2T?,F(xiàn)給導(dǎo)體棒施加一個水平向右的恒力F=1N,使導(dǎo)體棒從靜止開始運(yùn)動,當(dāng)導(dǎo)體棒的速度達(dá)到v=2m/s時,求:(1)導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大??;(2)通過導(dǎo)體棒的電流大小和方向;(3)導(dǎo)體棒的加速度大小。(重力加速度g=10m/s2)(12分)如圖所示,在直角坐標(biāo)系xOy中,第一象限內(nèi)存在沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場,電場強(qiáng)度E=100V/m。一質(zhì)量m=1×10?2?kg、電荷量q=1×10?1?C的帶正電粒子從原點(diǎn)O以初速度v?=1×10?m/s沿x軸正方向射入電場,不計粒子重力。求:(1)粒子在電場中運(yùn)動的加速度大??;(2)粒子經(jīng)過t=1×10??s時的位置坐標(biāo);(3)粒子從O點(diǎn)運(yùn)動到x=0.1m處時的動能。(12分)如圖所示,垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.2T,磁場中有一個半徑r=0.1m的圓形線圈,線圈匝數(shù)n=100匝,線圈平面與磁場方向垂直。若線圈以角速度ω=100πrad/s繞垂直磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動,求:(1)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值;(2)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的有效值;(3)若線圈電阻R=10Ω,線圈轉(zhuǎn)動一周產(chǎn)生的焦耳熱。五、綜合應(yīng)用題(共20分)(20分)電磁學(xué)在現(xiàn)代科技中有著廣泛的應(yīng)用,例如電磁起重機(jī)、磁懸浮列車、電磁感應(yīng)加熱等。請結(jié)合所學(xué)知識,回答下列問題:(1)電磁起重機(jī)是利用電流的磁效應(yīng)工作的,其核心部件是電磁鐵。請簡述電磁鐵的工作原理,并說明電磁鐵相比永
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