专题03 静电场和磁场（期末真题汇编，上海专用）高二物理下学期

**基本信息** 上海多所中学高二下期末物理试题汇编，聚焦静电场和磁场专题，以传感器、霍尔推进器、智能手机等科技与生活情境为载体，融合选择、实验、解答、综合题型，考查物理观念与科学思维。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |选择题|约20题|传感器原理（题1）、电容触摸屏（题9）、磁场对电流作用（题42）|结合生活实例，基础概念辨析| |实验题|2题|电容器充放电（题4）、自感现象（题4）|注重实验操作与图像分析| |解答题|1题|氢原子能级（题8）|经典模型与量子理论结合| |综合题|约10题|霍尔推进器比冲量（题5）、打印机静电应用（题31）、手机无线充电（题55）|跨知识点综合，科技前沿情境|

专题03 静电场和磁场 传感器担负着信息采集的任务，在自动控制中发挥着重要作用，传感器能够将感知到的非电信息（如温度、光、声等）转换成对应的电信息，在依赖信息科技的今天被广泛应用。 1．(24-25高二下·上海师范大学附属虹口中学·期末)关于传感器工作的一般流程，下列说法中正确的是（　　） A．非电学量敏感元件变换电路转换元件 B．电学量敏感元件变换电路转换元件非电学量 C．非电学量敏感元件转换元件变换电路电学量 D．非电学量变换电路转换元件电学量 2．(24-25高二下·上海师范大学附属虹口中学·期末)唱卡拉OK用的话筒内有传感器，其中有一种是动圈式的，它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个很小的金属线圈，线圈处于永磁体的磁场中，当声波使膜片前后振动时，就将声音信号转变为电信号，下列说法正确的是（　　） A．该传感器是根据电流的磁效应工作的 B．该传感器是根据电磁感应原理工作的 C．膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变 D．膜片振动时，金属线圈会产生感应电动势 3．(24-25高二下·上海师范大学附属虹口中学·期末)如图所示的装置是一种测定液面高度的电容式传感器，从电容大小的变化情况就能反应出液面高度的高低情况，则下列说法正确的是（　　） A． 增大表示增大 B． 增大表示减小 C．金属芯线与电介质构成一个电容器 D．图中液体可以导电 【答案】1．C 2．BD 3．AD 【解析】1．传感器一定是通过非电学量转换成电学量来传递信号的，传感器工作的一般流程为，非电学量被敏感元件感知，然后通过转换元件转换成电信号，再通过转换电路将此信号转换成易于传输或测量的电学量，C选项符合题意。 故选C。 2．AB．当声波使膜片前后振动时，线圈切割磁感线产生感应电流，将声音信号转化为电信号，是根据电磁感应原理工作的，故A错误，B正确； C．膜片随着声波而周期性振动，穿过金属线圈的磁通量是周期性变化的，故C错误； D．膜片振动时，金属线圈切割磁感线，会产生感应电动势，故D正确。 故选BD。 3．AB．当电容C增大时，根据电容的决定式 分析正对面积应增大，则知液面高度h增大，故A正确，B错误； CD．此传感器是由金属芯线与液体构成一个电容器，其中的液体是电容器的一个极，则此液体必须是导电液体，故C错误，D正确。 故选AD。 二、实验题 4．(24-25高二下·上海第二中学·期末)电容器和电感线圈均是重要的电学元件，电容器由两个彼此绝缘又相距很近的导体构成，电感线圈一般由带铁芯的线圈构成，两者在电路中所起的作用各不相同。 (1)一个平行板电容器的电容为0.05μF，两极板间电势差为3V，电容器所带电荷量______C；保持电容带电量不变，增大两极板间距，则两极板间电势差U ______选填“>”、“<”或“=”。 (2)某组同学在研究自感现象的实验电路如图所示，其中定值电阻阻值为R，电源电动势为E，内电阻为r，开关S处于断开状态，先把S拨到1，一段时间后再拨到2。 ①实验软件记录上述过程中的图像应为______。 A．    B． C．     D． ②在开关S刚拨到1后的时刻，图线的斜率大小为、图线的斜率大小为，则应等于______。 A．r   B.R    C.     D． (3)在图甲用示电路中，先把开关置于1，电容器充电完毕后将开关置于2，电流传感器记录的电流变化如图乙所示。 ①当电流达到正向最大时______即图中b点 A．L中的磁场最弱 B．L中的磁场最强 C．C中的电场强度为零 D．电场能部分转化成磁场能 ②若某段过程中，回路的磁场能正在减小，而上极板始终带正电，则对应图像中的______。 A．ab段  B．bc段  C．cd段  D．de段 【答案】(1) > (2) BC C (3) BC D 【详解】（1）[1]根据电容的定义式可得 [2]根据电容的决定式 可知增大两极板间距d，电容变小。 两极板间电势差 则两极板间电势差增大，即。 （2）①[1]开关S拨到1，电感线圈L产生通电自感现象，其阻碍电流增大，回路中的电流慢慢增大，自感电动势逐渐减小，此过程电感线圈L相当于阻值逐渐变小的电阻，稳定后电流最大且保持不变，电感线圈两端电压最小，若不计电感线圈的直流电阻，稳定时电感线圈两端电压为零；一段时间后再拨到2，电感线圈L产生断电自感现象，其阻碍电流减小，回路中的电流慢慢减小，自感电动势逐渐减小，此过程电感线圈L相当于电动势逐渐减小的电源，自感现象消失后回路的电流和电感线圈两端电压均为零，故选BC。 [2]在开关S拨到1后，根据闭合电路欧姆定律得 由此式可得 在时刻，图线的斜率大小为，则有 在时刻，图线的斜率大小为，则有 联立可得 故选C。 （3）①[1]LC振荡电路中电流增大的过程是电场能向磁场能转化的过程，是电容器放电的过程，当电流达到正向最大时即图中的b点电容放电结束，此时磁场能最大，电场能为零，故此时L中的磁场最强，C中的电场强度为零，电场能全部转化成磁场能，故选BC。 ②[2]若某段过程中，回路的磁场能正在减小，则电流减小，电场能增大，电容器处于充电过程，而上极板始终带正电，则电流方向为负方向，则对应图像中的de段，故选D。 三、我国“天和号”核心舱配备了四台全国产化的LHT-100霍尔推进器，虽然单台推力只有80毫牛，但在关键性能上已经反超国际空间站。霍尔推进器工作时，将气体推进剂电离成电子和离子，这些离子在电场的作用下被加速后以极高的速度喷出，在相反的方向上对航天器产生了推力。 5．(24-25高二下·上海南洋中学·期末)单位质量的推进剂所产生的冲量叫“比冲量”，也叫“比推力”，是衡量推进器效率的重要参数。在国际单位制中，其单位用基本单位可表示为__________。 6．(24-25高二下·上海南洋中学·期末)霍尔推进器工作时需要用磁场将带电粒子约束在一定区域内，产生霍尔效应。“霍尔效应”可用图示模型进行理解：将长方形金属导体置于匀强磁场中，磁场B与电流I的方向如图所示且垂直，导体中的自由电子在洛伦兹力的作用下发生漂移，在导体的一侧聚集积累，从而在相对的两个表面之间出现电势差，即“霍尔电压”。图中的_________两个表面间会产生霍尔电压，电势较高的是__________表面（均选填“上、下、左、右、前、后”）。若匀强磁场的磁感应强度为B，电流强度为I，电子电量为e，电子沿电流方向的平均定向移动速率为v，导体长、宽、高分别为a、b、c，则最大“霍尔电压”为__________。 7．(24-25高二下·上海南洋中学·期末)笔记本电脑在合上及打开时，屏幕会自己熄灭及亮屏，这是因为其内部含有磁铁和霍尔传感器。霍尔传感器类似于如图装置，当合上屏幕时，屏幕上的磁铁极会面向下并产生近似磁感应强度B=0.5T的匀强磁场，A、B为两个竖直放置且相距d=0.05mm的平行极板（足够长），并都连接在电脑内的电压传感器，一侧不断有电子（重力不计）以速度v=0.1m/s平行且从两极板中央射入，当电压传感器监测到电压为_______V时，电脑屏幕熄屏。 【答案】5． 6． 上、下 下 7． 【解析】5．比冲量的单位 6．[1] [2]由左手可判断自由电子的洛伦兹力向上，自由电子向上表面运动，上下两个表面间会产生霍尔电压，故下表面的电势较高。 [3]由受力平衡条件得 得最大“霍尔电压” 7．由小题2的答案知，电压传感器监测到电压 三、解答题 8．(24-25高二下·上海延安中学·期末)从宏观现象中总结出来的经典物理学规律不一定都能适用于微观体系．但是在某些问题中利用经典物理学规律也能得到与实际比较相符合的结论．根据玻尔的氢原子模型，电子的运动看作经典力学描述下的轨道运动，原子中的电子在库仑力作用下，绕原子核做圆周运动．已知电子质量为m，电荷量为e，静电力常量为k．氢原子处于基态（n=1）时电子的轨道半径为r1，电势能为（取无穷远处电势能为零)．第n个能级的轨道半径为rn，已知rn=n2 r1，氢原子的能量等于电子绕原子核运动的动能、电子与原子核系统的电势能的总和． （1）求氢原子处于基态时，电子绕原子核运动的速度； （2）证明：氢原子处于第n个能级的能量为基态能量的（n=1，2，3，…）； （3）1885年，巴尔末对当时已知的在可见光区的四条谱线做了分析，发现这些谱线的波长能够用一个公式表示，这个公式写做，n = 3，4，5，…．式中R叫做里德伯常量，这个公式称为巴尔末公式．已知氢原子基态的能量为E1，用h表示普朗克常量，c表示真空中的光速， 求： a．里德伯常量R的表达式； b．氢原子光谱巴尔末系最小波长与最大波长之比． 【答案】（1）  （2）设电子在第1轨道上运动的速度大小为v1，根据牛顿第二定律有，电子在第1轨道运动的动能，电子在第1轨道运动时氢原子的能量，同理，电子在第n轨道运动时氢原子的能量，又因为，则有 ，命题得证．（3）a：  b：5:9 【详解】（1）电子绕氢原子核在第1轨道上做圆周运动 根据牛顿第二定律有         则有 （2）设电子在第1轨道上运动的速度大小为v1，根据牛顿第二定律有 电子在第1轨道运动的动能 电子在第1轨道运动时氢原子的能量 同理，电子在第n轨道运动时氢原子的能量，又因为 则有 ，命题得证． （3）a：从n能级向2能级跃迁放出光的波长为 由         代入得： b：由可知当n=3时波长最大，当n=∞时波长最小 代入可得，最小波长与最大波长之比为5:9． 四、综合题 智能手机 智能手机具有独立的操作系统，功能强大实用性高。 9．(24-25高二下·上海曹杨第二中学·期末)目前智能手机普遍采用电容触摸屏。当手指接触到电容屏时，手指和手机屏幕中的某个夹层形成一个电容器，引起接触点所在传感线路的电流变化，下列说法正确的是（　　） A．使用绝缘笔在电容触摸屏上也能进行触控操作 B．手指压力变大时，由于手指与屏的夹层工作面距离变小，电容变大 C．手指与接触屏的接触面积变化时，电容不变 D．手指与屏的接触面积变大时，电容变小 10．(24-25高二下·上海曹杨第二中学·期末)手机通过其内部的天线发射电磁波。理论上只要电路中有振荡电流，就能向外辐射电磁波，下面的三个LC电路中，最能有效地将电磁波发射出去的是（　　） A． B． C． 11．(24-25高二下·上海曹杨第二中学·期末)智能手机的降噪技术是利用降噪麦克风采样环境噪声，经过数据处理后发出降噪声波，图乙是原理简化图，图丙是理想情况下的降噪过程，实线表示环境噪声，虚线表示降噪系统产生的降噪声波，则（　　） A．降噪过程应用了声波的衍射原理，使噪声无法从外面进入耳麦 B．降噪过程应用的是声波的干涉原理，P点振动减弱 C．降噪声波与环境噪声声波的传播速度大小相等 D．质点P经过一个周期向外迁移的距离为一个波长 12．(24-25高二下·上海曹杨第二中学·期末)手机屏幕由液晶制成。下列关于液晶的说法中，正确的有（　　） A．像液体一样具有流动性和连续性 B．其分子保持着固态晶体特有的规则排列方式 C．加电压时，液晶是透明的，光线能通过 D．在光学上具有各向同性等晶体特有的物理性质 13．(24-25高二下·上海曹杨第二中学·期末)某款智能手机内部线性振动马达的原理如图，手机在振动时，会给予两弹簧连接的质量块施加一个初速度，然后质量块压缩和拉伸轻质弹簧，使手机向某方向振动。手机中质量块的质量为0.02kg，除质量块外手机质量为0.18kg。若将手机放在水平光滑的桌面上，某次振动时，质量块获得向左5m/s的初速度。若开始时弹簧处于原长，质量块与手机间的摩擦力不计，，求： （1）当弹性势能最大时，手机的速度及弹簧的弹性势能； （2）手机能获得的最大速度； （3）质量块开始向右运动瞬间，弹簧的弹性势能。 【答案】9．B 10．C 11．BC 12．AB 13． （1）， （2） （3） 【解析】9．A．绝缘笔不是导体，不能和手机屏幕中的某个夹层形成一个电容器，故不能进行触控操作，故A错误； BCD．手指压力变大时，由于手指与屏的夹层工作面距离d变小，根据平行板电容器决定式，电容变大，手指与接触屏的接触面积S变化时，电容变化，手指与屏的接触面积变大时，电容变大，故B正确，CD错误。 故选B。 10．要有效地发射电磁波，振荡电路需要满足两个条件：要有足够高的振荡频率，以及振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间，由振荡频率 式中L为电感线圈的自感系数，匝数越少L越小，C为电容器的电容，正对面积越小、板间距越大C越小，故最能有效地将电磁波发射出去的是C。 故选C。 11．AB．降噪过程应用了声波的干涉相消原理，P点振动减弱，故A错误，B正确； C．降噪声波与环境噪声声波都为声波，传播速度只跟介质有关，在同一种介质中速度大小相等，故C正确； D．质点P不会随波向外迁移，故D错误。 故选BC。 12．A．液晶像液体一样具有流动性和连续性，故A正确； B．液晶既具有液体的流动性和连续性，又有晶体的各向异性，其分子保持着固态晶体特有的规则排列方式，故B正确； C．加电压时，液晶变得浑浊不透明的，故C错误； D．液晶在光学上具有各向异性的物理性质，故D错误。 故选AB。 13．（1）手机和质量块共速时，弹簧弹性势能最大，由系统动量守恒 由能量守恒，弹性势能为 代入数据解得， （2）当弹簧恢复原长时，手机能获得的速度最大，由动量守恒 机械能守恒 解得 （3）质量块的向左的速度减为0时，开始向右运动，由动量守恒 弹簧的弹性势能 解得 电场与磁场有许多共同的特性，对生产、生活都有着重要意义。 14．(24-25高二下·上海浦东新区·期末)涂黑部分代表小磁针N极，螺线管中通以图示电流后小磁针指向正确的是________。 A． B． C． D． 15．(24-25高二下·上海浦东新区·期末)某同学将一通有电流强度I、长度为的电流元放在磁场中P点。 （1）电流元在P点受到的最大磁场力大小为F，则P点处磁感应强度大小________。 （2）如果电流元的电流减小为原来的一半，则P点处磁感应强度大小为________。 A．    B．B    C．2B 16．(24-25高二下·上海浦东新区·期末)某电场的电场线分布，如图所示。电场中a、b两点的电场强度大小分别为和，电势分别为和。 （1）a、b两点的电场强度大小关系满足________。 A．    B．    C． （2）a、b两点的电势高低关系满足________。 A．    B．    C． （3）将一个电子从a点移至b点的过程中，电场力做的功为，则ab间的电势差________V。（元电荷e取） 17．(24-25高二下·上海浦东新区·期末)如图，实验室有两扇窗，窗框均为金属材质，所在地区地表磁感应强度竖直分量可忽略不计，水平分量大小为B，忽略磁偏角。 （1）若甲窗朝正南，窗框的面积为S，从关闭状态至推开过程中，窗框中磁通量的变化量为________。 （2）若甲、乙两扇窗均朝正南，推开过程中，窗框中能产生感应电流的是________。 A．甲窗    B．乙窗    C．甲窗和乙窗 【答案】14．C 15． B 16． C B 40 17． C 【解析】14．根据右手螺旋定则可知，通电螺线管在小磁针的位置产生的磁场沿左下方，即小磁针的N极指向左下方。 故选C。 15．[1]根据 可得 [2] 电流元对磁场本身并不产生影响，因此不管电流元的电流是否增大还是撤去对应的电流元，该处的磁感应强度保持不变。 故选B。 16．[1]电场线越密集的地方电场强度越大，故 故选C。 [2]沿着电场线方向电势降低，故 故选B。 [3]根据 可得 17．[1] 从关闭状态至推开过程中，窗框中磁通量的变化量为 [2] 推开过程中，两窗户通过的磁通量均发生变化，都满足产生感应电流的条件，都产生感应电流。 故选C。 电场 电场是一种看不见摸不着的物质，然而却无处不在，几乎弥漫于整个宇宙。我们把相对于观察者静止的电荷产生的电场称为静电场。 18．(24-25高二下·上海建平中学·期末)电场线可以形象地描述电场的分布。电场线的______反映电场的强弱，电场线的______方向表示该点的场强方向，即电场方向。 19．(24-25高二下·上海建平中学·期末)人们通过电场线、等势线来描绘电场。某电场的电场线分布如图1所示，P、Q两点的场强大小为EP、EQ，P、Q两点的电势为φP、φQ，则（　　） A．， B．， C．， D．， 20．(24-25高二下·上海建平中学·期末)如图2所示，虚线a、b、c是某电场的一组等势线，相邻等势线之间的电势差相等，实线是电荷仅在电场力作用下的运动轨迹，P、Q是轨迹上的两点。电荷在P、Q两点速率分别为、，加速度大小分别为aP、aQ，则（　　） A．， B．， C．， D．， 21．(24-25高二下·上海建平中学·期末)如图3所示，O为直角坐标系的原点，电荷量为的点电荷固定在处，电荷量为-Q的点电荷固定在x=r处。y轴上a、b两点的纵坐标分别为和。沿y轴方向将一负电荷从a点移动到b的过程中，该负电荷的电势能将（　　） A．逐渐增大 B．先增大后减小 C．保持不变 D．逐渐减小 E．先减小后增大 22．(24-25高二下·上海建平中学·期末)研究表明，地球是一个表面带有大量负电荷的导体，晴天时大气中有很多带正电的离子，低空中正离子多，高空中正离子少。这使得大气中的电场分布有如下特点：电势随着高度的增加而升高，在低层大气中升高得最快。由此可知大气中的电场线分布可能是（　　） A． B． C． D． 23．(24-25高二下·上海建平中学·期末)如图4（a）所示，O为圆心，半径的圆处在平行于纸面的匀强电场中。A、B、C、D、P为圆周上的点。PO连线逆时针转动，θ为PO连线从AO位置开始旋转的角度。P点的电势随角度θ的变化关系如图4（b）所示，为正余弦函数图像。该匀强电场的场强大小E=______V/m。将电子沿圆弧从C移动到A的过程中，电场力对电子所做的功W=______eV。 【答案】18． 疏密程度 切线 19．A 20．D 21．E 22．A 23． 20 -2 【解析】18．[1][2]电场线可以形象地描述电场的分布。电场线的疏密程度反映电场的强弱，电场线的方向方向表示该点的场强方向，即电场方向。 19．电场线的疏密程度反映电场的强弱，根据图示可知 由于沿电场线方向电势降低，根据图示可知 故选A。 20．由于电场线垂直于等势线，则电场力方向垂直于等势线，由由于点电荷做曲线运动，电场力方向指向轨迹内侧，可知，若电荷从P运动到Q，则电场力方向与速度方向夹角为锐角，可知，速度增大，若电荷从Q运动到P，则电场力方向与速度方向夹角为钝角，可知，速度减小，即有 等差等势线分布的密集程度表示电场强弱，根据图示可知P位置的电场强度大于Q位置的电场强度，则P位置的电场力大于Q位置的电场力，根据牛顿第二定律有 故选D。 21．[1]y轴上某点到左右两个点电荷的间距相等，令间距为，则该点的电势 可知，从a点移动到b的过程中，电势先增大后减小，且有 则有， 将一负电荷从a点移动到b的过程中，根据电场力做功与电势差的关系有 ， 可知，电场力先做正功后做负功，电势能先减小后增大。 故选E。 22．由于沿电场线方向电势降低，电场强度方向为电势降落最快的方向，题中电势随着高度的增加而升高，在低层大气中升高得最快，可知，电场线方向竖直向下，又由于低空中正离子多，高空中正离子少，则靠近地面的电场强度大一些，电场线分布也密集一些。综合上述可知，第一个选项满足要求。 故选A。 23．[1]根据图（b）可知，当时，P点位于P1的电势为1V，当时，P点位于P2的电势为3V，当时，P点位于P3的电势为5V，根据夹角关系可知，在同一条直线上，则有 解得 则为一条等势线，根据夹角关系可知，与垂直，即为一条电场线，方向由指向，与水平向右的反向成夹角，则匀强电场的电场强度大小为 [2]结合上述，将电子沿圆弧从C移动到A的过程中，电场力对电子所做的功 结合上述解得 电容器是电子设备中大量使用的电子元件之一，它能够储存电荷与电能。 24．(24-25高二下·上海宝山区·期末)如图所示为一个平行板电容器，其电容为100pF，所带的电量为6×10−9C，上极板带正电，两极板之间的距离为2cm。现将一个带电荷量为2×10−8C负电荷由两极板间的A点移动到B点。已知A、B两点相距3cm，连线AB与极板间的夹角为30°。 （1）电容器两极板之间的电压为_____V，两极板间匀强电场的场强为_____V/m，经过B点的等势面_____（选择：A、垂直于极板；B、平行于极板；C、平行于线段AB） （2）将该负电荷从A点移动到B点，负电荷的电势能_____（选择：A、增加  B、减少  C、不变），电场力对负电荷做的功为_____J。 25．(24-25高二下·上海宝山区·期末)用如图所示的电路观察电容器的充放电现象，实验器材有电源E、电容器C、电压表、电流表、电流传感器、计算机、定值电阻R、单刀双掷开关S1、开关S2、导线若干。 （1）闭合开关S2，将S1接1，电压表的示数U和电流表的示数I都发生变化，两者的变化关系符合下图中的( ) A、B、 C、D、 （2）上题中，电压表示数最后稳定在12V，此时电流表示数为_____。 （3）先后断开开关S2、S1，将电流表更换成电流传感器，再将S1接2，电容器开始_____（选择：A、充电 B、放电）此时通过定值电阻R的电流方向为_____（选择：A、a→b  B、b→a）。通过电流传感器将电流信息传入计算机，画出电流随时间变化的I−t图像，如图所示，当t=2s时I=1.2mA，图中M、N区域面积比为8∶7，可求出R=_____kΩ（保留2位有效数字）。 【答案】24． 60 3000 B A −9×10−7 25． B 0 B B 4.7 【解析】24．（1）[1]根据 可得电容器两极板之间的电压为 [2]两极板间匀强电场的场强为 [3]经过B点的等势面与电场线垂直，平行于极板，故选B。 （2）[4]将该负电荷从A点移动到B点，电场力做负功，则负电荷的电势能增加，故选A； [5]电场力对负电荷做的功为 25．①[1]闭合开关S2，将S1接1，电容器充电，电压表的示数U和电流表的示数I都发生变化，U=E−Ir，充电结束后电容器相当于断路，因此U−I图像斜率的绝对值表示电源内电阻，两者的变化关系符合图中B。 故选B。 ②[2]充电结束后，电压表示数最后稳定在12V，充电电流为零，此时电流表示数为0； ③[3]根据电路图可知充电结束后电容器下极板带正电，将S1接2，电容器开始放电。 故选B。 [4]电容器放电时通过定值电阻R的电流方向b→a。 故选B。 [5]由图可知，当t=2s时，I=1.20mA 此时电容器两端的电压为 电容器开始放电前，电压表示数最后稳定在12V，即电容器两端电压为12V；根据I−t图像与横轴围成的面积表示放电量，可得0~2s间的放电量为 2s后到放电结束间放电量为 根据题意 代入数据联立解得R≈4.7kΩ。 我们时常看到新能源汽车——电动汽车在路上行驶。新能源汽车具有环保、智能等优势，越来越受人们的青睐。 26．(24-25高二下·上海浦东新区·期末)磁感应强度的单位“特斯拉”用国际单位制中的基本单位可表示为________。 A．T B． C． D． 27．(24-25高二下·上海浦东新区·期末)某新能源汽车是由电池向电动机M供电，进而驱动汽车。某兴趣小组在实验室中开展了模拟研究，其实验电路如图所示。测得电源电动势，定值电阻。 （1）若定值电阻消耗功率，此时R两端电压为________V。 （2）当回路中的电流为0.5 A时，测得电动机两端电压，可知电动机的输入功率为________W，电池内阻为________。 28．(24-25高二下·上海浦东新区·期末)电池作为新能源汽车的“心脏”，其种类和性能对车辆的整体表现及续航里程起着重要作用。某兴趣小组为测量电源电动势E和内阻r，设计了实验电路图，如图所示。根据电压表和电流表所测数据得出图线，则________。 A．定值电阻两端电压为 B．电源电动势的测量值为 C．电压表测的是电源电动势 D．内阻r等于图线的斜率大小 29．(24-25高二下·上海浦东新区·期末)汽车的后挡风玻璃上有一条条细线，这些细线是金属电阻丝。某兴趣小组在实验室中测量某金属丝的电阻率。该小组使用刻度尺测得金属丝长度为L，使用___测得金属丝直径为d，采用伏安法测出金属丝阻值为R，则金属丝的电阻率________（用L、d、R表示）。 30．(24-25高二下·上海浦东新区·期末)电容器在新能源汽车领域中有着重要应用。 （1）现有一电容器标有“100 F  2.7 V”，该电容器在额定电压下充电完成后所带的电荷量是________C。 （2）在“观察电容器的充、放电现象”实验中，电容器充电电流I随时间t变化的图像可能是________。 A．    B． C．    D． 【答案】26．C 27． 2 4 4 28．B 29． 游标卡尺或螺旋测微器 30． 270 C 【解析】26．磁感应强度 磁感应强度单位为T，则 故选C。 27．[1] 若定值电阻消耗功率，根据 可得 [2] 电动机的输入功率为 [3] 电池内阻为 28．ABD．根据闭合电路欧姆定律有 根据图像的截距可知，电池电动势的测量值为，根据图像斜率可知 故AD错误，B正确； C．电压表并联在滑动变阻器两侧，故其测量滑动变阻器电压，故C错误。 故选B。 29．[1] 金属丝直径可以用游标卡尺或螺旋测微器测量； [2]根据 解得 30．[1]根据 可得该电容器在额定电压下充电完成后所带的电荷量是 [2]充电过程中电容器两端电压逐渐增大，充电电流随时间应逐渐减小至零，故C符合题意。 故选C。 31．(24-25高二下·上海莘庄中学·期末)打印机 打印机是常用办公用品。打印机工作时，送纸机构能将纸张逐页送入打印。不管是喷墨打印还是激光打印，静电在其中都发挥着重要作用。 (1)硒鼓是激光打印机的核心部件，感光鼓充电后可认为电荷量均为+q的点电荷，对称均匀地分布在半径为R的圆周上，如图所示。若某时刻圆周上P点的一个点电荷的电量突变为+3q，则圆心O点处的电场强度大小为_______，方向_______。（静电力常量为k） (2)喷墨打印机的简化结构如图所示，墨盒发出质量为m，电量为−q的微小墨滴，经带电室后所带电荷量由输入信号控制。随后以一定的初速度v0进入长为L、间距为d、电压为U的带电平行金属板，金属板右端与纸的距离为L1。忽略空气阻力、墨滴所受重力和偏转电场的边缘效应。 ①如图，某同学画出了墨滴的运动轨迹，请判断是否正确并说明原因。__________，______________________________________________________；墨滴运动到电场边缘时偏离入射方向的距离为______________。 ②某同学为了研究带电粒子在电磁场中的运动情况，在泼墨打印机结构的基础上，增加了磁场区域，如图所示。已知两金属板相距为d=0.05m，电压为U=10V；两板之间有匀强磁场，磁感应强度大小为B0=0.1T，方向与金属板面平行并垂直于纸面向里。图中右边有一半径R=0.1m、圆心为O的圆形区域内也存在匀强磁场，磁感应强度大小为，方向垂直于纸面向里。一正离子沿平行于金属板面，从A点垂直于磁场的方向射入平行金属板之间，沿直线射出平行金属板之间的区域，并沿直径CD方向射入圆形磁场区域，最后从圆形区域边界上的F点射出。已知OF与OD夹角θ=60°，不计离子重力。求： 离子速度v的大小____； 离子的比荷____； 离子在圆形磁场区域中运动时间t____。‍ 【答案】(1) P指向O (2) 不正确 金属板右端与纸之间区域电荷不受到力的作用，应做匀速直线运动 2000m/s 2.0×104C/kg 9.0×10−5s 【详解】（1）[1][2]P点的一个点电荷的电量突变为+3q，可分成一个+q和一个+2q电荷，根据电场对称性，电荷量均为+q的点电荷，在O点的电场强度为0，则剩余的+2q电荷在O点产生的场强为，方向P指向O。 （2）①[1][2]金属板右端与纸之间区域电荷不受到力的作用，应做匀速直线运动，故墨滴的运动轨迹画得不正确。 [3]在平行金属板区域，墨汁微滴做类平抛运动，沿初速度方向，有 垂直于速度方向，有 又， 联立解得运动到电场边缘时偏离入射方向的距离 ②[4]离子在平行金属板之间做匀速直线运动，洛伦兹力与电场力相等，即 又 解得 [5]在圆形磁场区域，离子做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，有 如图所示，由几何关系有 解得离子的比荷 [6]弧CF对应圆心角为θ=60°，离子在圆形磁场区域中运动时间 又周期 解得 太阳系 人类对宇宙天体运行规律的研究从观察太阳、月球的运转开始起步。地球、月球的运行轨道非常接近圆，一般可近似按圆轨道处理。 32．(24-25高二下·上海杨浦区·期末)地球大气层外界垂直于太阳辐射的单位面积、单位时间内接收的太阳辐射能量值被称为“太阳常数”。已知太阳常数为，地球半径为，估算太阳每秒辐射到地球的总能量约为_______。 33．(24-25高二下·上海杨浦区·期末)以第一宇宙速度运行的人造地球卫星的周期为，地球半径为，引力常量为，则地球质量为_______。 34．(24-25高二下·上海杨浦区·期末)如图，月球绕地球公转与地球绕太阳公转的轨道近似在同一平面内，转动方向相同。已知月球绕地球公转周期为，地球绕太阳公转周期为。某时刻太阳、地球和月球依次在同一直线上。从图示位置开始，太阳、地球和月球再次依次在同一直线上所经过的最短时间为_______。 35．(24-25高二下·上海杨浦区·期末)太阳风中的三种带电高能粒子、、从左侧穿入云室，粒子运动过程中所带电荷量不变，所产生的径迹如图。云室中的匀强磁场方向垂直纸面向外，且、粒子射入云室时的动量相同。下列判断可能正确的是（　　） A．粒子带正电，粒子带负电 B．粒子的电荷量小于粒子的电荷量 C．粒子在运动过程中，其速率不断减小 D．粒子在运动过程中，其角速度不断减小 36．(24-25高二下·上海杨浦区·期末)如图，虚线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ代表匀强电场内间距相等的一组等势面。某种带电高能粒子垂直等势面方向射入电场，其经过等势面Ⅰ时的动能为20eV，从等势面Ⅰ运动到等势面Ⅲ的过程中克服电场力做功为12eV。设等势面Ⅲ的电势为零，且该粒子只受电场力作用。（　　） A．该粒子不可能带正电 B．相邻等势面间的电势差为6V C．该粒子不能运动到等势面Ⅳ D．该粒子在等势面Ⅱ的电势能为−6eV 【答案】32． 33． 34． 35．BC 36．D 【解析】32．由题意可知，地球接收太阳能量的有效面积近似等于以地球半径为半径的圆面积，则有太阳每秒辐射到地球的总能量为 33．根据 解得第一宇宙速度为 根据 解得地球质量为 34．设两次的时间间隔为t，则有 解得 35．A．根据左手定则可得a粒子带负电，bc粒子带正电，故A错误； B．根据洛伦兹力提供向心力可得 解得 、粒子射入云室时的动量相同，则根据图像可得a粒子运动半径大，则a粒子电荷量小，故B正确； C．根据上述，由于c粒子的运动半径减小，电荷量不变，则粒子的运动速率减小，故C正确； D．根据， 可知 则角速度不变，故D错误。 故选BC。 36．A．从等势面Ⅰ运动到等势面Ⅲ的过程中克服电场力做功，但是电场线的方向未知，故粒子的带电情况未知，故粒子可带正电也可带负电，故A错误； B．从等势面Ⅰ运动到等势面Ⅲ的过程中克服电场力做功为12eV，可得等势面Ⅰ运动到等势面Ⅱ的过程中克服电场力做功为6eV，根据，其中由于粒子带电量未知，故无法判断相邻等势面间的电势差，故B错误； C．结合题意可得从等势面Ⅰ运动到等势面Ⅳ的过程中克服电场力做功为 且 故可以运动到等势面Ⅳ，故C错误； D．等势面Ⅲ的电势为零，克服电场力做功，电势能增加，从等势面Ⅰ运动到等势面Ⅲ的过程中克服电场力做功为12eV，故该粒子在等势面Ⅱ的电势能为−6eV，故D正确。 故选D。 电磁是物质所表现的电性和磁性的统称，如电磁感应、电磁波等。电磁学是研究电、磁和电磁相互作用现象及其规律和应用的物理学分支学科。 37．(24-25高二下·上海风华中学·期末)用实验证实了电磁波的存在，为无线电技术的发展开拓了道路，被誉为无线电通信的先驱的德国物理学家是（　　） A．安培 B．麦克斯韦 C．韦伯 D．赫兹 38．(24-25高二下·上海风华中学·期末)两个相同的金属小球，分别带有不等量同种电荷，相距时，两球间的静电力大小为。若将两球接触一下后再分开，仍放回原处，两球间的静电力大小为，则（　　） A． B． C． D．都有可能 39．(24-25高二下·上海风华中学·期末)如图所示为三根平行导线的截面图，它们的电流大小都相同，方向垂直于纸面向里。如果，则点的磁感应强度的方向是（　　） A．向上 B．向下 C．向左 D．向右 40．(24-25高二下·上海风华中学·期末)如图所示，a、b两个闭合线圈用同样的导线制成，匝数均为10匝，半径，图示区域内有匀强磁场，且磁感应强度随时间均匀减小。则、线圈中产生的感应电动势之比___________，两线圈中感应电流之比___________ 41．(24-25高二下·上海风华中学·期末)图为某磁悬浮列车利用电磁阻尼辅助刹车的示意图，在车身底部固定匝矩形导线框边长为边长为，在站台轨道上存在方向竖直向上、磁感应强度大小为的有界矩形匀强磁场也为与平行。若边刚进入磁场时列车关闭发动机，此时列车的速度大小为边刚离开磁场时列车恰好停止运动。已知线框总电阻为，列车的总质量为，列车停止前所受铁轨阻力及空气阻力的合力恒为。 （1）线框进入磁场时的电流方向为___________。（用字母表示） （2）线框边刚进入磁场时列车的加速度大小为___________。 （3）求线框穿过磁场的过程中产生的焦耳热____。 【答案】37．D 38．C 39．D 40． 4:1 2:1 41． abcd 【解析】37．1888 年，德国青年物理学家赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，为无线电技术的发展开拓了道路，被誉为无线电通信的先驱。 故选D。 38．由题知，两球带有不等量同种电荷，设为、，且，相距离为 初始时静电力的大小为 两小球相互接触后再分别放回原处，电量平分，则两球所带的电量均为 则静电力为 则有 因，故 所以 即 故选C。 39．根据安培定则，B、C、D三根导线在A点的磁感应强度方向分别为竖直向下、水平向右、竖直向上，因为AB=AC=AD，通过的电流大小相等，所以三根导线在A点的磁感应强度大小相等，则A点的合磁感应强度的方向水平向右。 故选D。 40．[1]根据法拉第电磁感应定律有 由题知n=10匝，相同，故 则有 [2]根据电阻定律，可得线圈的电阻为 由题知，，相同，故 所以两线圈电阻之比 线圈中的感应电流为 可得 41．[1]列车进站过程中根据右手定则，可判断电流方向为abcd； [2]列车边进入磁场瞬间产生的感应电动势为 由闭合电路的欧姆定律得 对列车，根据牛顿第二定律有 解得 [3]线框由进入磁场到离开磁场过程中，由动能定理得 又 联立解得 磁现象与日常生活密切相关，磁场对电流的作用力通常称为安培力。 42．(24-25高二下·上海南汇中学·期末)关于下列四幅图的分析，正确的是（    ） （1） （2） （3） （4） A．图（1）的实验说明通电导线周围存在磁感线 B．图（2）的实验现象是发电机的工作原理 C．图（3）的动圈式话筒利用电磁感应原理工作 D．图（4）的动圈式扬声器利用电磁感应原理工作 43．(24-25高二下·上海南汇中学·期末)两根相同的弹性导线平行放置，分别通有方向相反的电流和，且。下列图像可能正确的是（    ） A． B． C． D．． 44．(24-25高二下·上海南汇中学·期末)如图所示，相距的两条平行导轨组成的平面与水平面夹角，导轨两端M、N间接一电动势、内阻的电源。垂直于导轨平面有一匀强磁场，将质量，电阻的金属棒垂直放在平行导轨上，金属棒恰能静止不动。（导轨与金属棒接触良好，导轨与金属棒间摩擦力以及导轨电阻不计）。则： （1）磁场方向垂直于导轨平面______（A．向上  B．向下） （2）磁场的磁感应强度大小是______T。 【答案】42．BC 43．C 44． B 0.5 【解析】42．A．图（1）是奥斯特实验，说明通电导线周围存在磁场，磁感线是为了描述磁场而引入的假想曲线，不是真实存在的，故A错误； B．图（2）是电磁感应实验，闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时产生感应电流，这是发电机的工作原理，故B正确； C．图（3）是动圈式话筒，动圈式话筒是利用电磁感应原理工作的，当人对话筒说话时，引起膜片的振动，膜片的振动会引起线圈的运动，切割永磁铁的磁感线而产生相对应的变化的电流，从而在扬声器产生与说话者相同的声音，故C正确； D．图（4）动圈式扬声器是利用通电导体在磁场中受力运动的原理工作，不是电磁感应原理，故D错误。 故选BC。 43．通电平行导线，电流方向相反时，两导线相互排斥。且由于是弹性导线，相互排斥会使导线发生形变，远离对方 。同时，根据安培力的相互性，两导线受到的安培力大小相等，故两弹簧形变相同，可知C选项符合题意。 故选C。 44．[1]题意知金属棒没有摩擦力作用，受力分析可知金属棒受到的安培力平行导轨向上，左手定则可知磁场方向垂直于导轨平面向下，即选B。 [2]根据闭合电路欧姆定律有 对金属棒，由平衡条件可知 代入题中数据，解得 如图，为了知道钢梁结构是否均匀，采用一种由副线圈、原线圈和灵敏电流计连接而成的探测仪，检查时把探测仪套在钢梁上。 45．(24-25高二下·上海宝山区·期末)如图开关闭合瞬间，穿过副线圈的磁通量将______（A、增大B、减少C、不变），灵敏电流计指针将_____（选择：A、发生偏转B、不发生偏转） 46．(24-25高二下·上海宝山区·期末)（多选）如图，假如探测仪内部没有钢梁，则开关闭合后（    ） A．原线圈内部的磁感线方向向右 B．原线圈内部的磁感线方向向左 C．放在原线圈内部的小磁针静止时，小磁针极指向原线圈的极 D．放在原线圈内部的小磁针静止时，小磁针极指向原线圈的极 47．(24-25高二下·上海宝山区·期末)开关闭合后，移动套在钢梁上的探测仪，遇到钢梁结构不均匀的地方，灵敏电流计的指针会摆动，表明副线圈中有电流产生。这种现象属于（    ） A．电流的磁效应 B．电流的热效应 C．电磁感应现象 48．(24-25高二下·上海宝山区·期末)在“探究通电螺线管内部磁感应强度”的学生自主活动中，记录磁传感器探测管的前端插入螺线管内部的距离与相应磁感应强度的测量值，绘制的-曲线如图所示。 （1）螺线管通电前，_____（选择：A、需要B、不需要）对磁传感器进行调零。 （2）螺线管内中央处的磁感应强度大小约为_____T，若螺线管内的横截面积为，则穿过中央横截面的磁通量约为_____Wb。 【答案】45． A A 46．BC 47．C 48． A 【解析】45．[1]开关闭合瞬间，原线圈中有电流通过，产生的磁场从无到有，穿过副线圈的磁通量将增大，故填A； [2]根据电磁感应原理，当穿过副线圈的磁通量发生变化时，副线圈中会产生感应电流，灵敏电流计指针将发生偏转，故填A。 46．AB．根据安培定则（右手螺旋定则），用右手握住原线圈，让四指指向电流的方向，大拇指所指的方向就是原线圈内部磁感线的方向。电流从电源正极流出，按照安培定则，原线圈内部的磁感线方向向左，A错误，B正确； CD．原线圈内部的磁场方向向左，而在磁场中，小磁针静止时极所指的方向就是磁场的方向。原线圈左端是极，所以放在原线圈内部的小磁针静止时，小磁针极指向原线圈的极，C正确，D错误。 故选BC。 47．A．电流的磁效应是指电流周围产生磁场，如通电导线使小磁针偏转，不符合本题情况，A错误； B．电流的热效应是电流通过导体产生热量，本题未涉及热量，B错误； C．电磁感应现象是指闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，或穿过闭合电路的磁通量发生变化时，电路中产生感应电流。本题中移动探测仪，穿过副线圈的磁通量变化，产生感应电流，属于电磁感应现象，C正确。 故选C。 48．[1]为了准确测量螺线管通电后产生的磁感应强度，需要排除地磁场等外界因素的影响，所以螺线管通电前，需要对磁传感器进行调零，A正确。 [2]由-曲线可知，螺线管内中央处磁感应强度大小约。 [3]根据磁通量公式 代入数据得 49．(24-25高二下·上海第二中学·期末)洛伦兹力直接作用于微观载流子，借助洛伦兹力可控制微观粒子的运动、研究微观粒子的性质。 (1)水平放置的洛伦兹力演示仪结构如图所示，励磁线圈产生垂直纸面方向的匀强磁场，磁感应强度大小与通过励磁线圈的电流成正比，比例系数为k。电子枪产生的电子束垂直磁场方向水平射出，速度大小可通过加速电压来调节，出射后的运动轨迹如图，已知电子质量为m，电量为，电子被电子枪加速前的初速度与粒子间相互作用均忽略不计。 ①比例系数k的单位可用国际单位制中的基本单位表示为______。 ②前后励磁线圈中的电流方向应为______。 ③密封玻璃泡中充有极稀薄惰性气体，气体分子间作用力的主要表现是______选填“引力”、“斥力”或“几乎为零”；随着温度升高，气体分子热运动的平均速率将______选填“增大”，“减小”或“不变”。 ④求电子枪加速电压为U且通过励磁线圈的电流为I时，电子运动轨迹的半径r___________。 (2)如图，大量初速不同的同种带电粒子经加速电场加速后，进入速度选择器，其间有相互垂直的匀强电场和匀强磁场，恰能沿直线通过的粒子才能从板S上的狭缝P进入下方垂直纸面向外的匀强磁场，最终打在板上的A点。空气阻力、粒子所受的重力均忽略不计。 ①速度选择器中磁场磁感应强度的方向为______。 A．垂直于纸面向外    B．垂直于纸面向内 C．平行于纸面向左    D．平行于纸面向右 ②若下方磁场磁感应强度为、粒子在P点的速度为v，对于电荷量为q，质量为m的粒子。粒子从P运动到A的过程中洛伦兹力对粒子所做的功为______，冲量大小为______。 ③略微增大加速电压，仍有粒子通过P打在板上，则AP间距d将______选填“变大”、“变小”或“不变”。 【答案】(1) 顺时针 几乎为零 增大 (2) A 0 2mv 变大 【详解】（1）①[1]根据题意有，则，进行量纲计算可得k的单位为。 ②[2]根据左手定则分析励磁线圈产生的磁感应强度的方向为垂直纸面向里，根据右手螺旋定则可知励磁线圈中的电流方向为顺时针方向。 ③[3][4]玻璃泡中充有极稀薄惰性气体，气体分子间距离较大，所以气体分子间作用力的主要表现是几乎为零。温度越高分子热运动越剧烈，所以随着温度升高，气体分子热运动的平均速率将增大。 ④[5]设电子经加速后的速度大小为，根据动能定理有，设电子的轨迹半径为r，根据洛伦兹力提供向心力有，解得 （2）①[1]根据左手定则知粒子带正电荷，则粒子在速度选择器中受到的电场力方向水平向右，根据平衡条件可知粒子受到的洛伦兹力方向水平向左，根据左手定则可知磁场的方向为垂直纸面向外；故选A。 ②[2][3]由图可知，粒子经过半圆周运动到A点，粒子的速度方向正好改变了，规定粒子进入磁场时的速度方向为正方向，因为粒子受洛伦兹力的方向始终与粒子的速度方向垂直，所以洛伦兹力不做功，根据动量定理可得在此过程中洛伦兹力对粒子的冲量大小为，负号说明冲量的方向与初速度方向相反。 ③[4]略微增大加速电压，根据动能定理可知粒子进入磁场中的速度v增大，根据可得AP间距将变大。 运动电荷在磁场中所受到的力以称为洛伦兹力。 50．(24-25高二下·上海南汇中学·期末)一根通电直导线水平放置，通过直导线的恒定电流方向向右，现有一电子从直导线下方以水平向右的初速度开始运动，不考虑电子重力，关于接下来电子的运动，下列说法正确的是（    ） A．电子将向下偏转，运动的半径逐渐变大 B．电子将向上偏转，运动的半径逐渐变小 C．电子将向上偏转，运动的半径逐渐变大 D．电子将向下偏转，运动的半径逐渐变小 51．(24-25高二下·上海南汇中学·期末)如图所示，质量和电荷量大小都相等的带电粒子M和N，以不同的速率经小孔S垂直射入有界匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，M和N运行的半圆轨迹如图中的虚线所示。 （1）M带______电（A．正  B．负）； （2）M的运行时间______N的运行时间。（A．大于  B．小于  C．等于） 52．(24-25高二下·上海南汇中学·期末)如图为质谱仪的示意图：速度选择器中匀强磁场的磁感应强度为（电场与磁场方向互相垂直），偏转分离器的磁感应强度为。带电粒子以一定的初速度向上进入质谱仪。 （1）若粒子能以大小为v的速度沿直线通过速度选择器，则匀强电场的场强______； （2）若质子和氘核以相同速度v进入偏转分离器，在质谱仪底片上收集到的条纹之间的距离为d，则质子的质量______。 【已知质子和氘核的质量之比为，电荷量均为】 53．(24-25高二下·上海南汇中学·期末)某回旋加速器的示意图如图所示。匀强磁场仅分布于两个正对的半圆形中空金属盒内，且与金属盒表面垂直。 （1）电源通过Ⅰ、Ⅱ分别与相连，仅在两盒的缝隙间产生______的电场。（A．恒定  B．变化） （2）初速度为零的带电粒子由加速器的______进入加速器。（A．中心  B．边缘） （3）经缝隙间的电场加速后，粒子以垂直磁场的速度进入，在运动过程中受到洛伦兹力，该力对粒子______（A．做功  B．不做功）。 （4）若带电粒子质量为m，电荷量为，磁感应强度大小为B，两D形盒间加速电场的电压大小恒为U，粒子从静止开始加速，加速器最大回旋半径为R。求： ①粒子加速后获得的最大速度；____ ②粒子在加速器的电场中的运动时间t____。 【答案】50．A 51． B C 52． B1v 53． B A B 【解析】50．水平导线中通有恒定电流I，根据安培定则判断可知，导线下方的磁场方向垂直纸面向里，由左手定则判断可知，导线下方的电子所受的洛伦兹力方向向下，则电子将向下偏转，其速率v不变，而离导线越远，磁场越弱，磁感应强度B越小，由公式 可知电子的轨迹半径逐渐变大，可知A选项符合题意。 故选A。 51．[1]由左手定则可知M带负电荷、N带正电荷,故选B； [2]题图可知两粒子在磁场中运动半周，可知时间为其周期的一半，粒子在磁场中做圆周运动的周期 由于两粒子的质量m、电荷量q大小都相等，粒子做圆周运动的周期T相等，粒子在磁场中的运动时间均为，即两粒子在磁场中运动时间相等，故选C。 52．[1]若粒子能以大小为v的速度沿直线通过速度选择器，则有 解得 [2]设质子质量为m、电量为e，则氘核质量为2m、电量为e，对质子，在磁场中有 解得质子的圆周运动半径 同理，氘核的圆周运动半径 结合题图有 联立可得 53．[1]粒子经过金属盒后，运动方向发生变化，欲使粒子一直加速，电场应为变化的电场，即选B。 [2]初动能为零的带电粒子由加速器的中心进入加速器，即选A。 [3]洛伦兹力方向与速度方向垂直，故该力对粒子不做功故选B。 [4]电子速度达到最大时，其运动半径达到最大回旋半径为R，根据洛伦兹力提供向心力得 解得电子加速后获得的最大速度 [5]加速电场的电势差大小恒为U，电子每次加速时，电场均为匀强电场，电场强度为 由牛顿第二定律可得 将电子运动过程中的磁场偏转部分去掉，电子加速的全过程可等效为一个匀加速直线运动过程，结合上问的结论，可得 联立解得电子在电场中加速所用的总时间 智能手机已经成为当代人们生活中最重要的一件科技产品，无论是微信、支付宝还是其他软件平台等等，智能手机都成为人类社会中不可缺少的一环。 54．(24-25高二下·上海师范大学附属虹口中学·期末)很多智能手机配备了智能皮套，如图甲所示，当智能皮套的磁体靠近霍尔元件时，霍尔传感器会检测到磁场的变化，从而使屏幕自动进入休眠状态；当用户打开皮套时，屏幕则会自动点亮。 图乙为一块长、宽、高分别为、、的型半导体（载流子为自由电子）霍尔元件，通以方向向右的电流，电子的定向移动速度为。当合上皮套时，水平放置的元件处于竖直向下的匀强磁场中，元件前、后表面间产生电压，当电压达到某一临界值时，屏幕自动熄灭。 （1）霍尔元件的前、后两表面，___________（选填“前”或“后”）表面电势高； （2）若屏幕自动熄灭时临界电压为，则此时的磁感应强度___________； （3）下列说法中正确的有( ) A．合屏过程中，元件前、后表面间的电压变大 B．开屏过程中，元件前、后表面间的电压变大 C．若磁场变强，可能出现闭合屏幕时无法自动熄屏 D．若磁场变弱，可能出现闭合屏幕时无法自动熄屏 55．(24-25高二下·上海师范大学附属虹口中学·期末)科技改变生活，如今手机无线充电已日趋流行。图甲是手机无线充电器的示意图，其工作原理如图乙所示，当送电线圈接上的正弦交流电后，会产生一个变化的磁场从而使手机中的受电线圈中产生变化的电流，该电流经过整流装置转化为直流电给手机充电。送电线圈和受电线圈可看作理想变压器，整流装置和手机电池等效为一只二极管和一个电阻。二极管正向导通时，阻值为零，负向截止时，阻值为无穷大。已知，其充电的功率。 （1）该正弦交流电的周期为___________s； （2）电阻两端电压的有效值为___________； （3）在图丙中定性画出时间内流经的电流随时间变化的图像________；（以流经向下的电流为正） （4）（计算题）送电线圈和受电线圈的匝数比为多少________？ 【答案】54． 前表面 AD 55． 0.02 【解析】54．[1]N型半导体载流子为自由电子（带负电），结合图乙，左手定则可知电子向后表面偏转，则前表面电势高； [2]当达到稳定时，电子受到的洛伦兹力和电场力平衡，即 解得 [3]A．合屏过程中，磁场从无到有或磁场变强，根据 可知元件前、后表面间的电压变大，故A正确； B．开屏过程中，磁场变弱或消失，根据 可知元件前、后表面间的电压变小，故B错误； C．若磁场变强，根据 可知电压会变大，更容易达到临界电压，会自动熄屏，故C错误； D．若磁场变弱，根据 电压变小，可能达不到临界电压，出现闭合屏幕时无法自动熄屏，故D正确。 故选AD。 55．[1]题意可知 则周期 [2]根据功率 则 [3]由于有二极管，电流只在半个周期内导通，由于电流通过R的方向向下为正。则在时间内，电流为正，时间内电流为0，由于不确定刚开始时通过R的电流方向，则图像可为 [4]题意知送电线圈电压有效值 则送电线圈和受电线圈的匝数比 线圈在电磁领域功能多样。由金属导线绕制而成的线圈有电阻；通电线圈周围存在磁场；线圈中还能产生感应电动势，又被称为电感器。 56．(24-25高二下·上海华东师范大学第一附属中学·期末)如图，电阻箱中的线圈采用双线绕法制作，能避免回路中产生自感电动势，其原因是__________。 57．(24-25高二下·上海华东师范大学第一附属中学·期末)若家庭电路的交流电压有效值恒为，则其最大值为__________（结果保留2位有效数字）；某小区的降压变压器视为理想变压器，原、副线圈的匝数比为，则原线圈输入电压的有效值为__________V。 58．(24-25高二下·上海华东师范大学第一附属中学·期末)实验室的可拆变压器如图所示。为了减小铁芯中的涡流，顶部铁芯条的硅钢片应平行于（　　） A．平面abcd B．平面abfe C．平面abgh D．平面aehd 59．(24-25高二下·上海华东师范大学第一附属中学·期末)图（c）中的LC振荡电路可用于发射电磁波，电流随时间的变化关系如图（d）所示，取图（c）中所示电流方向为正。 （1）每秒内电流的方向改变__________次。 （2）某时刻电路中有正方向电流，且电容器上极板带正电，则该时刻所在的时间段可能是( ) A．        B． C．    D． （3）实际电路中存在能量损耗，的最大值将逐渐减小，在此过程中，随变化的( ) A．周期减小    B．周期不变    C．周期增大 【答案】56．采用双线绕法可以使磁场相互抵消 57． 2200 58．D 59． 1000 B B 【解析】56．由题意可知，由于两个线圈的绕向相同，但电流方向相反，由安培定则可知，电流产生的磁场方向相反；由于两导线电流相等，各自产生的磁感应强度大小相等，而磁场方向相反，相互抵消，所以螺线管内没有磁场，采用双线绕法可以使磁场相互抵消，避免回路中产生自感电动势。 57．[1] 最大值为 [2] 根据电压之比与匝数比的关系可知 解得原线圈的有效值为V 58．磁感线环绕的方向沿着闭合铁芯，根据楞次定律及右手螺旋定则，产生的涡旋电流的方向垂直于图示变压器铁芯的正面，即与图示abcd面平行，为了减小涡流在铁芯中产生的热量，相互绝缘的硅钢片应垂直abcd面，形状相同的回形硅钢片叠加在一起形成铁芯，硅钢片应平行于平面aehd。 故选D。 59．（1）[3]一个周期s内电流方向改变两次，则1s内电流改变1000次。 （2）[4]根据题图电流正流向电容器正极，电容器正在充电，电流在减小，应为0.5×10-3s至1×10-3s的时间段。 故选B。 （3）[5]LC电路的周期与频率与电路本身有关，与能量耗损无关，故周期不变。 故选B。 质谱仪是用来测量带电粒子质量的一种仪器。其结构如图（a）所示，它分别由加速器Ⅰ、速度选择器Ⅱ、质量分离器Ⅲ三部分组成。若从粒子源点发出一个电量、质量为的正离子，经过加速器得到加速，进入速度选择器，速度符合一定大小的离子能够通过S3缝射入质量分离器中。整个过程中可以不考虑离子重力的影响。 60．(24-25高二下·上海风华中学·期末)加速器I由S1、S2两块带电平行金属板组成，为了使正离子得到加速，则应让金属板S1带___________电（填“正”或“负”）。在下降过程中，离子的电势能___________（填“减少”“增大”或“不变”）。如果离子从速度开始经加速后速度达到，则加速器两极板间电压___________。 61．(24-25高二下·上海风华中学·期末)离子以速度进入速度选择器Ⅱ中，两板间电压为，两板长度，相距。离子在穿过电场过程中，为了不让离子发生偏转，需要在该区域加一个垂直于电场和速度平面的磁场。 （1）则所加磁场的磁感强度___________； （2）离开分离器时离子的速度___________。 （3）若粒子不能沿直线匀速通过速度选择器，则粒子在速度选择器中做___________（填“匀变速曲线运动”“变加速曲线运动”）。 62．(24-25高二下·上海风华中学·期末)若离子以速度垂直于磁场方向进入质量分离器Ⅲ，图（c）所示。其磁感应强度大小为。离子在磁场力作用下做半圆周运动。 （1）圆周运动的直径___________。 （2）带电粒子的电量和质量之比称为粒子的比荷，设，如果在质谱仪底片上得到了1、2两条谱线，可以比较其对应的两个电荷的比荷大小( ) A．    B．    C．    D．无法比较 【答案】60． 正 减少 61． v1 变加速曲线运动 62． C 【解析】60．[1]为了使正离子得到加速，正离子所受电场力应向下，则S1带正电； [2]电场力做正功，则离子的电势能减少； [3]根据动能定理 得 61．（1）[1]由题意有 得 （2）[2]不让离子发生偏转，则离子受到的电场力和洛伦兹力的合力为0，则离开分离器的速度为 （3）[3]离子不沿直线匀速通过速度选择器，则受到的洛兹伦力的方向时刻发生变化，导致合力一直发生改变，故做变加速曲线运动。 62．（1）[1]根据 又 得 （2）[2]由（1）得，直径大则比荷小，故 故选C。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题03 静电场和磁场 传感器担负着信息采集的任务，在自动控制中发挥着重要作用，传感器能够将感知到的非电信息（如温度、光、声等）转换成对应的电信息，在依赖信息科技的今天被广泛应用。 1．(24-25高二下·上海师范大学附属虹口中学·期末)关于传感器工作的一般流程，下列说法中正确的是（　　） A．非电学量敏感元件变换电路转换元件 B．电学量敏感元件变换电路转换元件非电学量 C．非电学量敏感元件转换元件变换电路电学量 D．非电学量变换电路转换元件电学量 2．(24-25高二下·上海师范大学附属虹口中学·期末)唱卡拉OK用的话筒内有传感器，其中有一种是动圈式的，它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个很小的金属线圈，线圈处于永磁体的磁场中，当声波使膜片前后振动时，就将声音信号转变为电信号，下列说法正确的是（　　） A．该传感器是根据电流的磁效应工作的 B．该传感器是根据电磁感应原理工作的 C．膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变 D．膜片振动时，金属线圈会产生感应电动势 3．(24-25高二下·上海师范大学附属虹口中学·期末)如图所示的装置是一种测定液面高度的电容式传感器，从电容大小的变化情况就能反应出液面高度的高低情况，则下列说法正确的是（　　） A． 增大表示增大 B． 增大表示减小 C．金属芯线与电介质构成一个电容器 D．图中液体可以导电 二、实验题 4．(24-25高二下·上海第二中学·期末)电容器和电感线圈均是重要的电学元件，电容器由两个彼此绝缘又相距很近的导体构成，电感线圈一般由带铁芯的线圈构成，两者在电路中所起的作用各不相同。 (1)一个平行板电容器的电容为0.05μF，两极板间电势差为3V，电容器所带电荷量______C；保持电容带电量不变，增大两极板间距，则两极板间电势差U ______选填“>”、“<”或“=”。 (2)某组同学在研究自感现象的实验电路如图所示，其中定值电阻阻值为R，电源电动势为E，内电阻为r，开关S处于断开状态，先把S拨到1，一段时间后再拨到2。 ①实验软件记录上述过程中的图像应为______。 A．    B． C．     D． ②在开关S刚拨到1后的时刻，图线的斜率大小为、图线的斜率大小为，则应等于______。 A．r   B.R    C.     D． (3)在图甲用示电路中，先把开关置于1，电容器充电完毕后将开关置于2，电流传感器记录的电流变化如图乙所示。 ①当电流达到正向最大时______即图中b点 A．L中的磁场最弱 B．L中的磁场最强 C．C中的电场强度为零 D．电场能部分转化成磁场能 ②若某段过程中，回路的磁场能正在减小，而上极板始终带正电，则对应图像中的______。 A．ab段  B．bc段  C．cd段  D．de段 三、我国“天和号”核心舱配备了四台全国产化的LHT-100霍尔推进器，虽然单台推力只有80毫牛，但在关键性能上已经反超国际空间站。霍尔推进器工作时，将气体推进剂电离成电子和离子，这些离子在电场的作用下被加速后以极高的速度喷出，在相反的方向上对航天器产生了推力。 5．(24-25高二下·上海南洋中学·期末)单位质量的推进剂所产生的冲量叫“比冲量”，也叫“比推力”，是衡量推进器效率的重要参数。在国际单位制中，其单位用基本单位可表示为__________。 6．(24-25高二下·上海南洋中学·期末)霍尔推进器工作时需要用磁场将带电粒子约束在一定区域内，产生霍尔效应。“霍尔效应”可用图示模型进行理解：将长方形金属导体置于匀强磁场中，磁场B与电流I的方向如图所示且垂直，导体中的自由电子在洛伦兹力的作用下发生漂移，在导体的一侧聚集积累，从而在相对的两个表面之间出现电势差，即“霍尔电压”。图中的_________两个表面间会产生霍尔电压，电势较高的是__________表面（均选填“上、下、左、右、前、后”）。若匀强磁场的磁感应强度为B，电流强度为I，电子电量为e，电子沿电流方向的平均定向移动速率为v，导体长、宽、高分别为a、b、c，则最大“霍尔电压”为__________。 7．(24-25高二下·上海南洋中学·期末)笔记本电脑在合上及打开时，屏幕会自己熄灭及亮屏，这是因为其内部含有磁铁和霍尔传感器。霍尔传感器类似于如图装置，当合上屏幕时，屏幕上的磁铁极会面向下并产生近似磁感应强度B=0.5T的匀强磁场，A、B为两个竖直放置且相距d=0.05mm的平行极板（足够长），并都连接在电脑内的电压传感器，一侧不断有电子（重力不计）以速度v=0.1m/s平行且从两极板中央射入，当电压传感器监测到电压为_______V时，电脑屏幕熄屏。 三、解答题 8．(24-25高二下·上海延安中学·期末)从宏观现象中总结出来的经典物理学规律不一定都能适用于微观体系．但是在某些问题中利用经典物理学规律也能得到与实际比较相符合的结论．根据玻尔的氢原子模型，电子的运动看作经典力学描述下的轨道运动，原子中的电子在库仑力作用下，绕原子核做圆周运动．已知电子质量为m，电荷量为e，静电力常量为k．氢原子处于基态（n=1）时电子的轨道半径为r1，电势能为（取无穷远处电势能为零)．第n个能级的轨道半径为rn，已知rn=n2 r1，氢原子的能量等于电子绕原子核运动的动能、电子与原子核系统的电势能的总和． （1）求氢原子处于基态时，电子绕原子核运动的速度； （2）证明：氢原子处于第n个能级的能量为基态能量的（n=1，2，3，…）； （3）1885年，巴尔末对当时已知的在可见光区的四条谱线做了分析，发现这些谱线的波长能够用一个公式表示，这个公式写做，n = 3，4，5，…．式中R叫做里德伯常量，这个公式称为巴尔末公式．已知氢原子基态的能量为E1，用h表示普朗克常量，c表示真空中的光速， 求： a．里德伯常量R的表达式； b．氢原子光谱巴尔末系最小波长与最大波长之比． 四、综合题 智能手机 智能手机具有独立的操作系统，功能强大实用性高。 9．(24-25高二下·上海曹杨第二中学·期末)目前智能手机普遍采用电容触摸屏。当手指接触到电容屏时，手指和手机屏幕中的某个夹层形成一个电容器，引起接触点所在传感线路的电流变化，下列说法正确的是（　　） A．使用绝缘笔在电容触摸屏上也能进行触控操作 B．手指压力变大时，由于手指与屏的夹层工作面距离变小，电容变大 C．手指与接触屏的接触面积变化时，电容不变 D．手指与屏的接触面积变大时，电容变小 10．(24-25高二下·上海曹杨第二中学·期末)手机通过其内部的天线发射电磁波。理论上只要电路中有振荡电流，就能向外辐射电磁波，下面的三个LC电路中，最能有效地将电磁波发射出去的是（　　） A． B． C． 11．(24-25高二下·上海曹杨第二中学·期末)智能手机的降噪技术是利用降噪麦克风采样环境噪声，经过数据处理后发出降噪声波，图乙是原理简化图，图丙是理想情况下的降噪过程，实线表示环境噪声，虚线表示降噪系统产生的降噪声波，则（　　） A．降噪过程应用了声波的衍射原理，使噪声无法从外面进入耳麦 B．降噪过程应用的是声波的干涉原理，P点振动减弱 C．降噪声波与环境噪声声波的传播速度大小相等 D．质点P经过一个周期向外迁移的距离为一个波长 12．(24-25高二下·上海曹杨第二中学·期末)手机屏幕由液晶制成。下列关于液晶的说法中，正确的有（　　） A．像液体一样具有流动性和连续性 B．其分子保持着固态晶体特有的规则排列方式 C．加电压时，液晶是透明的，光线能通过 D．在光学上具有各向同性等晶体特有的物理性质 13．(24-25高二下·上海曹杨第二中学·期末)某款智能手机内部线性振动马达的原理如图，手机在振动时，会给予两弹簧连接的质量块施加一个初速度，然后质量块压缩和拉伸轻质弹簧，使手机向某方向振动。手机中质量块的质量为0.02kg，除质量块外手机质量为0.18kg。若将手机放在水平光滑的桌面上，某次振动时，质量块获得向左5m/s的初速度。若开始时弹簧处于原长，质量块与手机间的摩擦力不计，，求： （1）当弹性势能最大时，手机的速度及弹簧的弹性势能； （2）手机能获得的最大速度； （3）质量块开始向右运动瞬间，弹簧的弹性势能。 电场与磁场有许多共同的特性，对生产、生活都有着重要意义。 14．(24-25高二下·上海浦东新区·期末)涂黑部分代表小磁针N极，螺线管中通以图示电流后小磁针指向正确的是________。 A． B． C． D． 15．(24-25高二下·上海浦东新区·期末)某同学将一通有电流强度I、长度为的电流元放在磁场中P点。 （1）电流元在P点受到的最大磁场力大小为F，则P点处磁感应强度大小________。 （2）如果电流元的电流减小为原来的一半，则P点处磁感应强度大小为________。 A．    B．B    C．2B 16．(24-25高二下·上海浦东新区·期末)某电场的电场线分布，如图所示。电场中a、b两点的电场强度大小分别为和，电势分别为和。 （1）a、b两点的电场强度大小关系满足________。 A．    B．    C． （2）a、b两点的电势高低关系满足________。 A．    B．    C． （3）将一个电子从a点移至b点的过程中，电场力做的功为，则ab间的电势差________V。（元电荷e取） 17．(24-25高二下·上海浦东新区·期末)如图，实验室有两扇窗，窗框均为金属材质，所在地区地表磁感应强度竖直分量可忽略不计，水平分量大小为B，忽略磁偏角。 （1）若甲窗朝正南，窗框的面积为S，从关闭状态至推开过程中，窗框中磁通量的变化量为________。 （2）若甲、乙两扇窗均朝正南，推开过程中，窗框中能产生感应电流的是________。 A．甲窗    B．乙窗    C．甲窗和乙窗 电场 电场是一种看不见摸不着的物质，然而却无处不在，几乎弥漫于整个宇宙。我们把相对于观察者静止的电荷产生的电场称为静电场。 18．(24-25高二下·上海建平中学·期末)电场线可以形象地描述电场的分布。电场线的______反映电场的强弱，电场线的______方向表示该点的场强方向，即电场方向。 19．(24-25高二下·上海建平中学·期末)人们通过电场线、等势线来描绘电场。某电场的电场线分布如图1所示，P、Q两点的场强大小为EP、EQ，P、Q两点的电势为φP、φQ，则（　　） A．， B．， C．， D．， 20．(24-25高二下·上海建平中学·期末)如图2所示，虚线a、b、c是某电场的一组等势线，相邻等势线之间的电势差相等，实线是电荷仅在电场力作用下的运动轨迹，P、Q是轨迹上的两点。电荷在P、Q两点速率分别为、，加速度大小分别为aP、aQ，则（　　） A．， B．， C．， D．， 21．(24-25高二下·上海建平中学·期末)如图3所示，O为直角坐标系的原点，电荷量为的点电荷固定在处，电荷量为-Q的点电荷固定在x=r处。y轴上a、b两点的纵坐标分别为和。沿y轴方向将一负电荷从a点移动到b的过程中，该负电荷的电势能将（　　） A．逐渐增大 B．先增大后减小 C．保持不变 D．逐渐减小 E．先减小后增大 22．(24-25高二下·上海建平中学·期末)研究表明，地球是一个表面带有大量负电荷的导体，晴天时大气中有很多带正电的离子，低空中正离子多，高空中正离子少。这使得大气中的电场分布有如下特点：电势随着高度的增加而升高，在低层大气中升高得最快。由此可知大气中的电场线分布可能是（　　） A． B． C． D． 23．(24-25高二下·上海建平中学·期末)如图4（a）所示，O为圆心，半径的圆处在平行于纸面的匀强电场中。A、B、C、D、P为圆周上的点。PO连线逆时针转动，θ为PO连线从AO位置开始旋转的角度。P点的电势随角度θ的变化关系如图4（b）所示，为正余弦函数图像。该匀强电场的场强大小E=______V/m。将电子沿圆弧从C移动到A的过程中，电场力对电子所做的功W=______eV。 电容器是电子设备中大量使用的电子元件之一，它能够储存电荷与电能。 24．(24-25高二下·上海宝山区·期末)如图所示为一个平行板电容器，其电容为100pF，所带的电量为6×10−9C，上极板带正电，两极板之间的距离为2cm。现将一个带电荷量为2×10−8C负电荷由两极板间的A点移动到B点。已知A、B两点相距3cm，连线AB与极板间的夹角为30°。 （1）电容器两极板之间的电压为_____V，两极板间匀强电场的场强为_____V/m，经过B点的等势面_____（选择：A、垂直于极板；B、平行于极板；C、平行于线段AB） （2）将该负电荷从A点移动到B点，负电荷的电势能_____（选择：A、增加  B、减少  C、不变），电场力对负电荷做的功为_____J。 25．(24-25高二下·上海宝山区·期末)用如图所示的电路观察电容器的充放电现象，实验器材有电源E、电容器C、电压表、电流表、电流传感器、计算机、定值电阻R、单刀双掷开关S1、开关S2、导线若干。 （1）闭合开关S2，将S1接1，电压表的示数U和电流表的示数I都发生变化，两者的变化关系符合下图中的( ) A、B、 C、D、 （2）上题中，电压表示数最后稳定在12V，此时电流表示数为_____。 （3）先后断开开关S2、S1，将电流表更换成电流传感器，再将S1接2，电容器开始_____（选择：A、充电 B、放电）此时通过定值电阻R的电流方向为_____（选择：A、a→b  B、b→a）。通过电流传感器将电流信息传入计算机，画出电流随时间变化的I−t图像，如图所示，当t=2s时I=1.2mA，图中M、N区域面积比为8∶7，可求出R=_____kΩ（保留2位有效数字）。 我们时常看到新能源汽车——电动汽车在路上行驶。新能源汽车具有环保、智能等优势，越来越受人们的青睐。 26．(24-25高二下·上海浦东新区·期末)磁感应强度的单位“特斯拉”用国际单位制中的基本单位可表示为________。 A．T B． C． D． 27．(24-25高二下·上海浦东新区·期末)某新能源汽车是由电池向电动机M供电，进而驱动汽车。某兴趣小组在实验室中开展了模拟研究，其实验电路如图所示。测得电源电动势，定值电阻。 （1）若定值电阻消耗功率，此时R两端电压为________V。 （2）当回路中的电流为0.5 A时，测得电动机两端电压，可知电动机的输入功率为________W，电池内阻为________。 28．(24-25高二下·上海浦东新区·期末)电池作为新能源汽车的“心脏”，其种类和性能对车辆的整体表现及续航里程起着重要作用。某兴趣小组为测量电源电动势E和内阻r，设计了实验电路图，如图所示。根据电压表和电流表所测数据得出图线，则________。 A．定值电阻两端电压为 B．电源电动势的测量值为 C．电压表测的是电源电动势 D．内阻r等于图线的斜率大小 29．(24-25高二下·上海浦东新区·期末)汽车的后挡风玻璃上有一条条细线，这些细线是金属电阻丝。某兴趣小组在实验室中测量某金属丝的电阻率。该小组使用刻度尺测得金属丝长度为L，使用___测得金属丝直径为d，采用伏安法测出金属丝阻值为R，则金属丝的电阻率________（用L、d、R表示）。 30．(24-25高二下·上海浦东新区·期末)电容器在新能源汽车领域中有着重要应用。 （1）现有一电容器标有“100 F  2.7 V”，该电容器在额定电压下充电完成后所带的电荷量是________C。 （2）在“观察电容器的充、放电现象”实验中，电容器充电电流I随时间t变化的图像可能是________。 A．    B． C．    D． 31．(24-25高二下·上海莘庄中学·期末)打印机 打印机是常用办公用品。打印机工作时，送纸机构能将纸张逐页送入打印。不管是喷墨打印还是激光打印，静电在其中都发挥着重要作用。 (1)硒鼓是激光打印机的核心部件，感光鼓充电后可认为电荷量均为+q的点电荷，对称均匀地分布在半径为R的圆周上，如图所示。若某时刻圆周上P点的一个点电荷的电量突变为+3q，则圆心O点处的电场强度大小为_______，方向_______。（静电力常量为k） (2)喷墨打印机的简化结构如图所示，墨盒发出质量为m，电量为−q的微小墨滴，经带电室后所带电荷量由输入信号控制。随后以一定的初速度v0进入长为L、间距为d、电压为U的带电平行金属板，金属板右端与纸的距离为L1。忽略空气阻力、墨滴所受重力和偏转电场的边缘效应。 ①如图，某同学画出了墨滴的运动轨迹，请判断是否正确并说明原因。__________，______________________________________________________；墨滴运动到电场边缘时偏离入射方向的距离为______________。 ②某同学为了研究带电粒子在电磁场中的运动情况，在泼墨打印机结构的基础上，增加了磁场区域，如图所示。已知两金属板相距为d=0.05m，电压为U=10V；两板之间有匀强磁场，磁感应强度大小为B0=0.1T，方向与金属板面平行并垂直于纸面向里。图中右边有一半径R=0.1m、圆心为O的圆形区域内也存在匀强磁场，磁感应强度大小为，方向垂直于纸面向里。一正离子沿平行于金属板面，从A点垂直于磁场的方向射入平行金属板之间，沿直线射出平行金属板之间的区域，并沿直径CD方向射入圆形磁场区域，最后从圆形区域边界上的F点射出。已知OF与OD夹角θ=60°，不计离子重力。求： 离子速度v的大小____； 离子的比荷____； 离子在圆形磁场区域中运动时间t____。‍ 太阳系 人类对宇宙天体运行规律的研究从观察太阳、月球的运转开始起步。地球、月球的运行轨道非常接近圆，一般可近似按圆轨道处理。 32．(24-25高二下·上海杨浦区·期末)地球大气层外界垂直于太阳辐射的单位面积、单位时间内接收的太阳辐射能量值被称为“太阳常数”。已知太阳常数为，地球半径为，估算太阳每秒辐射到地球的总能量约为_______。 33．(24-25高二下·上海杨浦区·期末)以第一宇宙速度运行的人造地球卫星的周期为，地球半径为，引力常量为，则地球质量为_______。 34．(24-25高二下·上海杨浦区·期末)如图，月球绕地球公转与地球绕太阳公转的轨道近似在同一平面内，转动方向相同。已知月球绕地球公转周期为，地球绕太阳公转周期为。某时刻太阳、地球和月球依次在同一直线上。从图示位置开始，太阳、地球和月球再次依次在同一直线上所经过的最短时间为_______。 35．(24-25高二下·上海杨浦区·期末)太阳风中的三种带电高能粒子、、从左侧穿入云室，粒子运动过程中所带电荷量不变，所产生的径迹如图。云室中的匀强磁场方向垂直纸面向外，且、粒子射入云室时的动量相同。下列判断可能正确的是（　　） A．粒子带正电，粒子带负电 B．粒子的电荷量小于粒子的电荷量 C．粒子在运动过程中，其速率不断减小 D．粒子在运动过程中，其角速度不断减小 36．(24-25高二下·上海杨浦区·期末)如图，虚线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ代表匀强电场内间距相等的一组等势面。某种带电高能粒子垂直等势面方向射入电场，其经过等势面Ⅰ时的动能为20eV，从等势面Ⅰ运动到等势面Ⅲ的过程中克服电场力做功为12eV。设等势面Ⅲ的电势为零，且该粒子只受电场力作用。（　　） A．该粒子不可能带正电 B．相邻等势面间的电势差为6V C．该粒子不能运动到等势面Ⅳ D．该粒子在等势面Ⅱ的电势能为−6eV 电磁是物质所表现的电性和磁性的统称，如电磁感应、电磁波等。电磁学是研究电、磁和电磁相互作用现象及其规律和应用的物理学分支学科。 37．(24-25高二下·上海风华中学·期末)用实验证实了电磁波的存在，为无线电技术的发展开拓了道路，被誉为无线电通信的先驱的德国物理学家是（　　） A．安培 B．麦克斯韦 C．韦伯 D．赫兹 38．(24-25高二下·上海风华中学·期末)两个相同的金属小球，分别带有不等量同种电荷，相距时，两球间的静电力大小为。若将两球接触一下后再分开，仍放回原处，两球间的静电力大小为，则（　　） A． B． C． D．都有可能 39．(24-25高二下·上海风华中学·期末)如图所示为三根平行导线的截面图，它们的电流大小都相同，方向垂直于纸面向里。如果，则点的磁感应强度的方向是（　　） A．向上 B．向下 C．向左 D．向右 40．(24-25高二下·上海风华中学·期末)如图所示，a、b两个闭合线圈用同样的导线制成，匝数均为10匝，半径，图示区域内有匀强磁场，且磁感应强度随时间均匀减小。则、线圈中产生的感应电动势之比___________，两线圈中感应电流之比___________ 41．(24-25高二下·上海风华中学·期末)图为某磁悬浮列车利用电磁阻尼辅助刹车的示意图，在车身底部固定匝矩形导线框边长为边长为，在站台轨道上存在方向竖直向上、磁感应强度大小为的有界矩形匀强磁场也为与平行。若边刚进入磁场时列车关闭发动机，此时列车的速度大小为边刚离开磁场时列车恰好停止运动。已知线框总电阻为，列车的总质量为，列车停止前所受铁轨阻力及空气阻力的合力恒为。 （1）线框进入磁场时的电流方向为___________。（用字母表示） （2）线框边刚进入磁场时列车的加速度大小为___________。 （3）求线框穿过磁场的过程中产生的焦耳热____。 磁现象与日常生活密切相关，磁场对电流的作用力通常称为安培力。 42．(24-25高二下·上海南汇中学·期末)关于下列四幅图的分析，正确的是（    ） （1） （2） （3） （4） A．图（1）的实验说明通电导线周围存在磁感线 B．图（2）的实验现象是发电机的工作原理 C．图（3）的动圈式话筒利用电磁感应原理工作 D．图（4）的动圈式扬声器利用电磁感应原理工作 43．(24-25高二下·上海南汇中学·期末)两根相同的弹性导线平行放置，分别通有方向相反的电流和，且。下列图像可能正确的是（    ） A． B． C． D．． 44．(24-25高二下·上海南汇中学·期末)如图所示，相距的两条平行导轨组成的平面与水平面夹角，导轨两端M、N间接一电动势、内阻的电源。垂直于导轨平面有一匀强磁场，将质量，电阻的金属棒垂直放在平行导轨上，金属棒恰能静止不动。（导轨与金属棒接触良好，导轨与金属棒间摩擦力以及导轨电阻不计）。则： （1）磁场方向垂直于导轨平面______（A．向上  B．向下） （2）磁场的磁感应强度大小是______T。 如图，为了知道钢梁结构是否均匀，采用一种由副线圈、原线圈和灵敏电流计连接而成的探测仪，检查时把探测仪套在钢梁上。 45．(24-25高二下·上海宝山区·期末)如图开关闭合瞬间，穿过副线圈的磁通量将______（A、增大B、减少C、不变），灵敏电流计指针将_____（选择：A、发生偏转B、不发生偏转） 46．(24-25高二下·上海宝山区·期末)（多选）如图，假如探测仪内部没有钢梁，则开关闭合后（    ） A．原线圈内部的磁感线方向向右 B．原线圈内部的磁感线方向向左 C．放在原线圈内部的小磁针静止时，小磁针极指向原线圈的极 D．放在原线圈内部的小磁针静止时，小磁针极指向原线圈的极 47．(24-25高二下·上海宝山区·期末)开关闭合后，移动套在钢梁上的探测仪，遇到钢梁结构不均匀的地方，灵敏电流计的指针会摆动，表明副线圈中有电流产生。这种现象属于（    ） A．电流的磁效应 B．电流的热效应 C．电磁感应现象 48．(24-25高二下·上海宝山区·期末)在“探究通电螺线管内部磁感应强度”的学生自主活动中，记录磁传感器探测管的前端插入螺线管内部的距离与相应磁感应强度的测量值，绘制的-曲线如图所示。 （1）螺线管通电前，_____（选择：A、需要B、不需要）对磁传感器进行调零。 （2）螺线管内中央处的磁感应强度大小约为_____T，若螺线管内的横截面积为，则穿过中央横截面的磁通量约为_____Wb。 49．(24-25高二下·上海第二中学·期末)洛伦兹力直接作用于微观载流子，借助洛伦兹力可控制微观粒子的运动、研究微观粒子的性质。 (1)水平放置的洛伦兹力演示仪结构如图所示，励磁线圈产生垂直纸面方向的匀强磁场，磁感应强度大小与通过励磁线圈的电流成正比，比例系数为k。电子枪产生的电子束垂直磁场方向水平射出，速度大小可通过加速电压来调节，出射后的运动轨迹如图，已知电子质量为m，电量为，电子被电子枪加速前的初速度与粒子间相互作用均忽略不计。 ①比例系数k的单位可用国际单位制中的基本单位表示为______。 ②前后励磁线圈中的电流方向应为______。 ③密封玻璃泡中充有极稀薄惰性气体，气体分子间作用力的主要表现是______选填“引力”、“斥力”或“几乎为零”；随着温度升高，气体分子热运动的平均速率将______选填“增大”，“减小”或“不变”。 ④求电子枪加速电压为U且通过励磁线圈的电流为I时，电子运动轨迹的半径r___________。 (2)如图，大量初速不同的同种带电粒子经加速电场加速后，进入速度选择器，其间有相互垂直的匀强电场和匀强磁场，恰能沿直线通过的粒子才能从板S上的狭缝P进入下方垂直纸面向外的匀强磁场，最终打在板上的A点。空气阻力、粒子所受的重力均忽略不计。 ①速度选择器中磁场磁感应强度的方向为______。 A．垂直于纸面向外    B．垂直于纸面向内 C．平行于纸面向左    D．平行于纸面向右 ②若下方磁场磁感应强度为、粒子在P点的速度为v，对于电荷量为q，质量为m的粒子。粒子从P运动到A的过程中洛伦兹力对粒子所做的功为______，冲量大小为______。 ③略微增大加速电压，仍有粒子通过P打在板上，则AP间距d将______选填“变大”、“变小”或“不变”。 运动电荷在磁场中所受到的力以称为洛伦兹力。 50．(24-25高二下·上海南汇中学·期末)一根通电直导线水平放置，通过直导线的恒定电流方向向右，现有一电子从直导线下方以水平向右的初速度开始运动，不考虑电子重力，关于接下来电子的运动，下列说法正确的是（    ） A．电子将向下偏转，运动的半径逐渐变大 B．电子将向上偏转，运动的半径逐渐变小 C．电子将向上偏转，运动的半径逐渐变大 D．电子将向下偏转，运动的半径逐渐变小 51．(24-25高二下·上海南汇中学·期末)如图所示，质量和电荷量大小都相等的带电粒子M和N，以不同的速率经小孔S垂直射入有界匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，M和N运行的半圆轨迹如图中的虚线所示。 （1）M带______电（A．正  B．负）； （2）M的运行时间______N的运行时间。（A．大于  B．小于  C．等于） 52．(24-25高二下·上海南汇中学·期末)如图为质谱仪的示意图：速度选择器中匀强磁场的磁感应强度为（电场与磁场方向互相垂直），偏转分离器的磁感应强度为。带电粒子以一定的初速度向上进入质谱仪。 （1）若粒子能以大小为v的速度沿直线通过速度选择器，则匀强电场的场强______； （2）若质子和氘核以相同速度v进入偏转分离器，在质谱仪底片上收集到的条纹之间的距离为d，则质子的质量______。 【已知质子和氘核的质量之比为，电荷量均为】 53．(24-25高二下·上海南汇中学·期末)某回旋加速器的示意图如图所示。匀强磁场仅分布于两个正对的半圆形中空金属盒内，且与金属盒表面垂直。 （1）电源通过Ⅰ、Ⅱ分别与相连，仅在两盒的缝隙间产生______的电场。（A．恒定  B．变化） （2）初速度为零的带电粒子由加速器的______进入加速器。（A．中心  B．边缘） （3）经缝隙间的电场加速后，粒子以垂直磁场的速度进入，在运动过程中受到洛伦兹力，该力对粒子______（A．做功  B．不做功）。 （4）若带电粒子质量为m，电荷量为，磁感应强度大小为B，两D形盒间加速电场的电压大小恒为U，粒子从静止开始加速，加速器最大回旋半径为R。求： ①粒子加速后获得的最大速度；____ ②粒子在加速器的电场中的运动时间t____。 智能手机已经成为当代人们生活中最重要的一件科技产品，无论是微信、支付宝还是其他软件平台等等，智能手机都成为人类社会中不可缺少的一环。 54．(24-25高二下·上海师范大学附属虹口中学·期末)很多智能手机配备了智能皮套，如图甲所示，当智能皮套的磁体靠近霍尔元件时，霍尔传感器会检测到磁场的变化，从而使屏幕自动进入休眠状态；当用户打开皮套时，屏幕则会自动点亮。 图乙为一块长、宽、高分别为、、的型半导体（载流子为自由电子）霍尔元件，通以方向向右的电流，电子的定向移动速度为。当合上皮套时，水平放置的元件处于竖直向下的匀强磁场中，元件前、后表面间产生电压，当电压达到某一临界值时，屏幕自动熄灭。 （1）霍尔元件的前、后两表面，___________（选填“前”或“后”）表面电势高； （2）若屏幕自动熄灭时临界电压为，则此时的磁感应强度___________； （3）下列说法中正确的有( ) A．合屏过程中，元件前、后表面间的电压变大 B．开屏过程中，元件前、后表面间的电压变大 C．若磁场变强，可能出现闭合屏幕时无法自动熄屏 D．若磁场变弱，可能出现闭合屏幕时无法自动熄屏 55．(24-25高二下·上海师范大学附属虹口中学·期末)科技改变生活，如今手机无线充电已日趋流行。图甲是手机无线充电器的示意图，其工作原理如图乙所示，当送电线圈接上的正弦交流电后，会产生一个变化的磁场从而使手机中的受电线圈中产生变化的电流，该电流经过整流装置转化为直流电给手机充电。送电线圈和受电线圈可看作理想变压器，整流装置和手机电池等效为一只二极管和一个电阻。二极管正向导通时，阻值为零，负向截止时，阻值为无穷大。已知，其充电的功率。 （1）该正弦交流电的周期为___________s； （2）电阻两端电压的有效值为___________； （3）在图丙中定性画出时间内流经的电流随时间变化的图像________；（以流经向下的电流为正） （4）（计算题）送电线圈和受电线圈的匝数比为多少________？ 线圈在电磁领域功能多样。由金属导线绕制而成的线圈有电阻；通电线圈周围存在磁场；线圈中还能产生感应电动势，又被称为电感器。 56．(24-25高二下·上海华东师范大学第一附属中学·期末)如图，电阻箱中的线圈采用双线绕法制作，能避免回路中产生自感电动势，其原因是__________。 57．(24-25高二下·上海华东师范大学第一附属中学·期末)若家庭电路的交流电压有效值恒为，则其最大值为__________（结果保留2位有效数字）；某小区的降压变压器视为理想变压器，原、副线圈的匝数比为，则原线圈输入电压的有效值为__________V。 58．(24-25高二下·上海华东师范大学第一附属中学·期末)实验室的可拆变压器如图所示。为了减小铁芯中的涡流，顶部铁芯条的硅钢片应平行于（　　） A．平面abcd B．平面abfe C．平面abgh D．平面aehd 59．(24-25高二下·上海华东师范大学第一附属中学·期末)图（c）中的LC振荡电路可用于发射电磁波，电流随时间的变化关系如图（d）所示，取图（c）中所示电流方向为正。 （1）每秒内电流的方向改变__________次。 （2）某时刻电路中有正方向电流，且电容器上极板带正电，则该时刻所在的时间段可能是( ) A．        B． C．    D． （3）实际电路中存在能量损耗，的最大值将逐渐减小，在此过程中，随变化的( ) A．周期减小    B．周期不变    C．周期增大 质谱仪是用来测量带电粒子质量的一种仪器。其结构如图（a）所示，它分别由加速器Ⅰ、速度选择器Ⅱ、质量分离器Ⅲ三部分组成。若从粒子源点发出一个电量、质量为的正离子，经过加速器得到加速，进入速度选择器，速度符合一定大小的离子能够通过S3缝射入质量分离器中。整个过程中可以不考虑离子重力的影响。 60．(24-25高二下·上海风华中学·期末)加速器I由S1、S2两块带电平行金属板组成，为了使正离子得到加速，则应让金属板S1带___________电（填“正”或“负”）。在下降过程中，离子的电势能___________（填“减少”“增大”或“不变”）。如果离子从速度开始经加速后速度达到，则加速器两极板间电压___________。 61．(24-25高二下·上海风华中学·期末)离子以速度进入速度选择器Ⅱ中，两板间电压为，两板长度，相距。离子在穿过电场过程中，为了不让离子发生偏转，需要在该区域加一个垂直于电场和速度平面的磁场。 （1）则所加磁场的磁感强度___________； （2）离开分离器时离子的速度___________。 （3）若粒子不能沿直线匀速通过速度选择器，则粒子在速度选择器中做___________（填“匀变速曲线运动”“变加速曲线运动”）。 62．(24-25高二下·上海风华中学·期末)若离子以速度垂直于磁场方向进入质量分离器Ⅲ，图（c）所示。其磁感应强度大小为。离子在磁场力作用下做半圆周运动。 （1）圆周运动的直径___________。 （2）带电粒子的电量和质量之比称为粒子的比荷，设，如果在质谱仪底片上得到了1、2两条谱线，可以比较其对应的两个电荷的比荷大小( ) A．    B．    C．    D．无法比较 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $