4模块4 滚动综合练(二) 电学综合-【备考最优解】2025年高考物理二轮专题复习教用word

滚动综合练(二)　电学综合 1.(2024·山东淄博市一模)在金属球壳的球心有一个负点电荷，球壳内外的电场线分布如图所示，下列说法正确的是(　　) A．K点的电场强度比L点的大 B．球壳内表面带负电，外表面带正电 C．试探电荷＋q在M点的电势能比在N点的大 D．试探电荷＋q沿电场线从M点运动到N点，电场力做负功 解析：选D。电场线的疏密程度表示电场强度的大小，金属体内的电场强度处处为零，所以L点的电场强度比K点的大，故A错误；因为金属球壳的球心有一个负点电荷，所以球壳内表面带正电，外表面带负电，故B错误；沿着电场线方向电势逐渐降低，所以试探电荷＋q在M点的电势能比在N点的小，故C错误；试探电荷＋q的受力方向与电场强度方向相同，所以逆着电场线方向从M点运动到N点，电场力做负功，故D正确。 2．(2024·湖北十一校第二次联考)如图所示为雷雨天一避雷针周围电场的等势面分布情况，在等势面中有A、B、C三点，其中A、B两点位置关于避雷针对称。下列说法正确的是(　　) A．B点场强小于C点场强 B．某不计重力的正电荷在A、B两点的加速度相同 C．正电荷在C点的电势能比其在B点的电势能大 D．将负电荷从C点移动到B点，电场力所做的总功为正 解析：选D。等差等势面越稀疏场强越小，因此C点场强小于B点场强，故A错误；A、B两点处于同一等势面上，电场方向不同，根据a＝可知不计重力的正电荷在A、B两点的加速度不相同，故B错误；B点的电势大于C点的电势，根据Ep＝qφ可知正电荷在C点的电势能小于在B点的电势能，故C错误；负电荷从C点移动到B点时，是从低电势移动到高电势，根据Ep＝qφ可知电势能变小，电场力做正功，故D正确。 3.(2024·东北三校一模)如图所示，四根相同长直导线处于正方形的四个顶点上，O为正方形的中心，导线中均通有方向垂直于纸面向里、大小相同的电流。若将其中一根导线中的电流反向，中心O处的磁感应强度大小为B0；若将其中两根导线中的电流反向，中心O处的磁感应强度大小可能为(　　) A．B0　 B．B0　 C．B0　 D．B0 解析：选C。设每根导线在O点的磁感应强度为B，若将其中一根导线中的电流反向，则中心O处的磁感应强度大小为2B＝B0，解得B＝，若将其中两根导线中的电流反向，则有两种情况，第一种情况如图甲所示，中心O处的磁感应强度大小为2B×＝B0，第二种情况如图乙所示，中心O处的磁感应强度大小为0。 　　 4.(多选)(2024·云南楚雄二模)如图所示，半径为R的一圆形区域，O为圆心，P为边界上的一点，区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。电荷量为－q、质量为m的相同带电粒子a、b(不计重力)从P点先后以大小相等的速率v＝射入磁场，粒子a正对圆心射入，粒子b射入磁场时的速度方向与粒子a射入时的速度方向夹角为θ＝30°。下列说法正确的是(　　) A．两粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为R B．a粒子在磁场中运动的时间为 C．b粒子在磁场中运动的时间为 D．a、b粒子离开磁场时的速度方向夹角为30° 解析：选AC。由洛伦兹力提供向心力，有qvB＝m，解得r＝R, 故A正确；粒子在磁场中的运动轨迹如图所示， 粒子a、b在磁场中的运动周期均为T＝＝，由轨迹图可知θa＝90°，θb＝120°，则a、b粒子在磁场中的运动时间分别为ta＝T＝，tb＝T＝，故B错误，C正确；由图中轨迹可知，a、b粒子离开磁场时的速度方向都与OP方向垂直，即a、b粒子离开磁场时的速度方向平行，故D错误。 5．(多选)(2024·天津红桥区一模)图甲为一台小型发电机的示意图，线圈逆时针转动，产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图乙所示，发电机线圈电阻为4 Ω，外接灯泡的电阻为8 Ω，则(　　) A．电压表的示数为6 V B．瞬时电动势的表达式为e＝6sin 100πt(V) C．在t＝0.01 s时，穿过线圈的磁通量最小 D．发电机的输出功率为2 W 解析：选BD。电动势有效值E＝ V＝6 V, 电压表示数U＝E＝4 V，故A错误；电动势的最大值为6 V，周期为0.02 s，则瞬时电动势的表达式为e＝Emsin ()t＝6sin 100πt(V)，故B正确；在t＝0.01 s时，电动势为0，此时穿过线圈的磁通量最大，故C错误；灯泡消耗的功率P＝＝2 W，故发电机的输出功率为2 W，故D正确。 6．(2024·黑龙江省第二次联考)图甲所示为理想变压器，其原、副线圈匝数比为6∶1，电压表和电流表均为理想交流电表，Rt为NTC型热敏电阻，其阻值随温度升高而减小，R为定值电阻。若变压器的输入电压随时间变化的关系如图乙所示，则下列说法正确的是(　　) A．电压表示数为6 V B．变压器原、副线圈的功率之比为6∶1 C．变压器原、副线圈中的电流之比为6∶1 D．Rt温度降低时，电压表的示数不变、电流表的示数变小 解析：选D。电压表测量变压器输出电压的有效值，U1＝＝36 V，＝＝，解得U2＝6 V，故电压表示数为6 V，故A错误；理想变压器原、副线圈的功率之比为1∶1，故B错误；＝＝，可知变压器原、副线圈中的电流之比为1∶6，故C错误；变压器输入电压不变，根据＝可知，副线圈输出电压不变，则电压表的示数不变，Rt温度降低时，Rt阻值增大，副线圈电流I2减小，根据＝，可知原线圈电流减小，则电流表的示数变小，故D正确。 7．(多选)(2024·河南郑州市一模)如图甲所示，一个n＝100匝的圆形导体线圈面积S1＝0.5 m2，总电阻r＝1 Ω。在线圈内存在面积S2＝0.4 m2的垂直于线圈平面向外的匀强磁场区域，磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示。有一个R＝2 Ω的电阻，将其与图甲中线圈的两端a、b分别相连接，其余电阻不计，下列说法正确的是(　　) A．前4 s内a、b间的电势差为＝－0.04 V B．4 s到6 s内a、b间的电势差为＝8 V C．前4 s内通过电阻R的电荷量为8 C D．4 s到6 s内电阻R上产生的焦耳热为64 J 解析：选BCD。前4 s内线圈中产生的感应电动势E1＝nS2＝6 V，回路电流I1＝＝2 A，在前4 s时间内，根据楞次定律知，a、b间的电势差Uab＝－I1R＝－4 V，通过电阻R的电荷量q＝I1t1＝8 C，故A错误，C正确；在4 s到6 s时间内，线圈产生的感应电动势E2＝n＝12 V，感应电流I2＝＝4 A，根据楞次定律知，a、b间的电势差Uab′＝I2R＝8 V，电阻R上产生的焦耳热Q＝IRt2＝64 J，故B、D正确。 8.(2024·辽宁凌源市二模)如图所示的直角坐标系，在横轴下方有一半径为R的圆形磁场区域，与x轴相切于坐标原点。在第三象限y>－R，x<－R的范围内沿y方向均匀分布着大量质量为m、电荷量为＋q的带电粒子，它们以平行于x轴的相同初速度射入圆形磁场区域，均恰能由O点射入第一象限的矩形磁场区域OPQN内，矩形磁场区域的长度为其宽度的2倍。已知在矩形磁场区域内运动时间最长的粒子转过的圆心角为，两磁场区域的磁感应强度大小均为B，不计粒子所受重力。求： (1)粒子的初速度v0； (2)矩形磁场区域的宽度a； (3)从PQ边射出的粒子数与射入磁场的总粒子数的比。 解析：(1)设粒子在磁场区域内做匀速圆周运动的半径为r，根据牛顿第二定律，有qv0B＝ 因为入射的粒子均由O点进入第一象限，是磁聚焦模型，有r＝R 解得v0＝。 (2)设在矩形区域内运动时间最长的粒子其速度方向与y轴正方向夹角为θ，由题意知，其轨迹与PQ边刚好相切，由几何关系得 r sin θ＋r cos θ＝2a r sin θ＋a＝r 解得a＝R。 (3)由上问可解得sin θ＝ 设在矩形区域内运动时间最长的粒子，其射入圆形磁场区域时的纵坐标为－y1，由几何关系得R－y1＝R sin θ 所求粒子占比为，代入数据得 ＝。 答案：(1)　(2)R　(3) 9.(2024·河南周口市二模)有多个相同矩形闭合线圈(线圈1，线圈2，线圈3，…)固定在一绝缘杆上。每个线圈电阻为R，相互靠近排列、彼此绝缘，相邻线圈之间的距离可忽略。线圈和绝缘杆的总质量为m，每个线圈的长边长为L，如图所示。现将整个装置静置在足够长的光滑斜面上，斜面倾角为θ，在以MN为边界的斜面下方存在一匀强磁场区域，磁场方向垂直于斜面向上，磁感应强度大小为B。开始时线圈从斜面上某一位置由静止释放，下滑过程中线圈长边始终与MN平行。已知线圈1刚进磁场瞬间的加速度为未进入磁场时的3倍，线圈进入磁场t0时间后开始做匀速运动。重力加速度取g，求： (1)开始时线圈1下边缘与MN的距离； (2)从线圈1刚进入磁场到开始做匀速运动过程中，线圈和绝缘杆所受的平均作用力。 解析：(1)未进入磁场时对所有线圈和绝缘杆整体进行受力分析，设加速度为a1，由牛顿第二定律知 mg sin θ＝ma1 设线圈进磁场瞬间，整体的加速度为a2，所受安培力为F，则 F－mg sin θ＝ma2， 设线圈进磁场瞬间的速度为v，则 F＝BIL＝ a2＝3a1 联立得v＝ v2＝2a1xMN 解得xMN＝。 (2)设从线圈1进入磁场t0时间后开始做匀速运动的速度为v′，此时安培力为F1，则F1＝ 根据平衡条件知mg sin θ＝F1 代入得v′＝ 从线圈1刚进入磁场到开始做匀速运动过程中，设平均作用力为，沿斜面向下为正方向，由动量定理得 －t0＝mv′－mv 代入得＝。 答案：(1)　(2) 学科网（北京）股份有限公司 $