2024届高考全真演练物理情景题压轴汇编-4电磁学

2024届高考全真演练物理情景题压轴汇编-4电磁学
一、单项选择题（本题包含8小题，每小题4分，共32分。

在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）(共8题)
第(1)题
如图所示，轻杆OA与轻杆OB通过光滑铰链安装在竖直墙面上，另一端通过铰链连接于O点。

现将一个质量为m的物块通过轻绳悬挂于O点保持静止，铰链质量忽略不计，已知A、B两点间的距离为L，轻杆OA与轻杆OB长分别为、，重力加速度
为g，则（ ）
A．竖直墙对A、B两点铰链的作用力方向垂直墙面向右
B．竖直墙对A、B两点铰链的作用力方向斜向上
C
．轻杆OA对O点铰链的作用力大小为
D
．轻杆OB对O点铰链的作用力大小为
第(2)题
自动体外除颤仪（AED）可通过产生如图甲所示的脉冲电流终止致命性心律失常，使心脏恢复跳动。

图乙是某型除颤仪的简化电路，电源为普通交流电源。

某次调试时交流电压表示数为，电容器充电完毕，开关由“1”掷向“2”，放电电流平均值为
，放电时间约为，已知电容器电容为。

则下列判断正确的是（ ）
A．升压变压器原副线圈的匝数比约为
B．电感L越大，脉冲电流峰值越大
C．电容C越小，放电持续时间越长
D．脉冲电流作用于不同人体时，电流大小相同
第(3)题
广场喷泉是城市一道亮丽的风景。

如图，喷口竖直向上喷水，已知喷管的直径为D，水在喷口处的速度为v0.重力加速度为g，不考虑空气阻力的影响，则在离喷口高度为H时的水柱直径为（ ）
A．D B．C．D．
第(4)题
如图甲所示为电流天平，此装置可以测定螺线管中的磁感应强度。

它的横臂（图乙）能绕转轴自由转动，轴的两侧臂长度相等。

在轴的右侧，沿着横臂的边缘固定着一条U形绝缘导线，天平最右端导线的长度为l。

先调整天平处于平衡，把U形导线端放入待测的磁场中（如图丙所示），给U形导线和螺线管分别通以大小为I和I0的电流。

CD段导线由于受到安
培力作用而使天平右臂向下倾斜，在天平的另一端可以加适当的砝码，使天平恢复平衡。

设当地重力加速度。

则下列说法正确的是（ ）
A．若在电流天平的左端增加的砝码质量为m，则长螺线管内部的磁感应强度B为
B．若螺线管内部的磁感应强度，则在螺线管内部与螺线管轴线平行的一条通电导线所受安培力为0
C．若螺线管内部的磁感应强度，CD段导线的长度为，U形导线通电电流，为使天平保持平衡，应在左端悬挂的砝码
D ．若螺线管内磁感应强度，调整I和的大小，当时电流天平始终平衡
第(5)题
如图所示，足够长的两个平行纸面带绝缘凹槽的光滑倾斜滑道，与水平面的夹角分别为和（），加垂直于纸面向里的
磁场，分别将质量相等且带等量正、负电荷的小球a、b依次从两滑道的顶端由静止释放，关于两球在槽上运动的说法正确的是（）
A．a、b两球沿槽运动的最大速度分别为和，则
B．在槽上，a、b两球都做匀加速直线运动，且
C．a、b两球沿槽运动的时间分别为和，则
D．a、b两球沿直槽运动的最大位移分别为和，则
第(6)题
图甲为氢原子能级图，图乙为氢原子光谱，其中、、、是氢原子在可见光区的四条谱线，这四条谱线是氢原子从高
能级跃迁到能级辐射产生的，称为巴尔末系，下列说法正确的是（ ）
A．氢原子的发射光谱属于连续光谱
B．这四条谱线中，谱线光子动量最大
C．可能是氢原子从能级向能级跃迁时产生的
D．若用照射某种金属能发生光电效应，则也一定能
第(7)题
进入冬季后，北方的冰雪运动吸引了许多南方游客。

如图为雪地转转游戏，人乘坐雪圈（人和雪圈总质量为50kg，大小忽略不计）绕轴以2rad/s的角速度在水平雪地上匀速转动，已知水平杆长为2m，离地高为2m，绳长为4m，且绳与水平杆垂直。

则雪圈（含人）（ ）
A．所受的合外力不变B．所受绳子的拉力指向圆周运动的圆心
C．线速度大小为8m/s D．所需向心力大小为400N
第(8)题
如图所示，电动打夯机由偏心轮（飞轮和配重物组成）、电动机和底座三部分组成。

电动机、飞轮和底座总质量为M，配重物质量为m，配重物的重心到轮轴的距离为R，重力加速度为g。

在电动机带动下，偏心轮在竖直平面内匀速转动，皮带不打滑。

当偏心轮上的配重物转到顶端时，底座刚好对地面无压力。

下列说法正确的是（ ）
A．电动机轮轴与偏心轮转动角速度相同
B．配重物转到顶点时处于超重状态
C．偏心轮转动的角速度为
D．打夯机对地面压力的最大值大于
二、多项选择题（本题包含4小题，每小题4分，共16分。

在每小题给出的四个选项中，至少有两个选项正确。

全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分） (共4题)
第(1)题
2016年8月16日1时40分，我国在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功将首颗量子科学实验卫星“墨子号”发射升空。

中国将成为全球第一个实现卫星和地面之间量子通信的国家。

在量子世界中，一个物体可以同时处在多个位置，一只猫可以处在“死”和“活”的叠加状态上；所有物体都具有“波粒二象性”，既是粒子也是波；两个处于“纠缠态”的粒子，即使相距遥远也具有“心电感应”，一个发生变化，另一个会瞬时发生相应改变。

正是由于这些不同于宏观物理世界的奇妙特性，才构成了量子通信安全的基石。

在量子保密通信中，由于量子的不可分割、不可克隆和测不准的特性，所以一旦存在窃听就必然会被发现察觉并规避。

通过阅读以上材料可知
A．电磁波是量子化的
B．电磁波具有波粒二象性
C．可以准确测定微观粒子的位置
D．微观粒子相互独立互不干扰
第(2)题
如图所示，两间距为足够长的光滑平行导轨倾斜固定，倾角为，导轨底端连接阻值为的定值电阻，整
个空间存在垂直导轨平面向下的匀强磁场，质量为、阻值为、长为的导体棒MN垂直导轨放置，现给导
体棒一沿导轨向上的初速度，同时在导体棒上施加一沿导轨向上的外力时，导体棒沿导轨向上做匀速直线
运动；某时刻将外力变为沿导轨向下的变力F，并将该时刻记为0时刻，使导体棒沿导轨向上做匀减速直线运动，经4s的时间导体棒的速度减为零，整个过程导体棒与导轨始终接触良好，重力加速度，不计导轨的电阻，。

则下列说法正确的是（ ）
A．匀强磁场的磁感应强度大小为0.5T
B．0~4s内，外力F关于时间t的关系式为
C．导体棒沿导轨向上减速运动18m时，导体棒MN两端的电压为1V
D．0~4s内，流过定值电阻的电荷量为4C
第(3)题
如图所示的电路中，电流表为理想交流电表，定值电阻的阻值为R，长度为l的金属棒OM可绕O点在竖直面内转动，M端固定一金属小环，长度略大于2l的金属棒PQ穿过小环，可在小环的带动下绕P点在竖直面内转动。

时，金属棒OM在外界控制下以角速度绕O端逆时针匀速转动，且金属棒OM每次转至水平时立即以大小相等的角速度返回，整个装置处在磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场中。

两金属棒电阻不计，金属环与金属棒接触良好。

下列说法正确的是（ ）
A．该装置产生交流电的周期为
B．时，电流表的示数为
C．OM运动一个周期的过程中，流过定值电阻的电荷量为
D．OM运动一个周期的过程中，定值电阻产生的焦耳热为
第(4)题
牛顿著名的“月—地检验”证明思路如下：设月球在半径为r（，R为地球半径）的轨道上绕地球做匀速圆周运动，运行周期为T，从运动学角度得到月球的向心加速度为a；假定物体在地面受到的重力与地球吸引月球的力是相同性质的力，都遵从与距离的平方成反比的规律，从动力学角度得到物体在地面处的重力加速度为g和物体在月球所在轨道处的加速度为。

根据牛顿的思路，下列关系正确的是（）
A
．B．C．D．
三、填空、实验探究题（本题包含2个小题，共16分。

请按题目要求作答，并将答案填写在答题纸上对应位置） (共2题)第(1)题
某同学制作一个“竖直加速度测量仪”，可以用来测量在竖直方向运动物体的加速度。

如图所示，把一根轻弹簧和一把刻度尺悬挂在铁架台上，弹簧下端不挂重物时，指针指在刻度尺的零刻度线，然后在弹簧下端固定重为的小球制作成“竖直加速度测量仪”。

测量仪静止时指针所指的位置如图所示，此处标记为加速度的“0”刻度，取重力加速度。

（1）根据上述操作，计算得到该弹簧的劲度系数为_______；（计算结果保留2位有效数字）
（2）规定竖直向上为加速度的正方向，该同学对各刻度线对应的加速度进行标记，这样，当指针稳定指向某一刻度时，就能测出其对应的加速度，则刻度尺的刻度线应标记为_______，刻度尺的刻度线应标记为_______。

（计
算结果均保留2位有效数字）
第(2)题
物理探究小组要精确测定一节干电池的电动势和内阻，先用其他方法测得了电流表的阻值，然后设计了如图1、图2所示的两种实验电路。

（1）为减小实验系统误差，该小组应该选择的实验电路是图___________（填“1”或“2”）。

（2）实验室提供的电压表和滑动变阻器如下，实验时电压表应选用___________（填“”或“”），滑动变阻器应选
用___________（填“”或“”）。

A．电压表（） B. 电压表（）
C. 滑动变阻器（）
D. 滑动变阻器（）
（3）该探究小组根据选用的实验电路，依据实验数据作出了图像如图3所示，则该电源的电动势__________，干电
池的内阻__________。

（保留两位小数）
四、计算题（本题包含3小题，共36分。

解答下列各题时，应写出必要的文字说明、表达式和重要步骤。

只写出最后答案的不得分。

有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。

请将解答过程书写在答题纸相应位置） (共3题)
第(1)题
如图所示，在平面内，直线与轴正方向夹角为45°，直线左侧存在平行于轴的匀强电场，方向沿轴负方向。

直
线右侧存在垂直平面向里的磁感应强度为的匀强磁场。

一带电量为，质量为带正电的粒子（忽略重力）从原点沿
轴正方向以速度射入磁场。

当粒子第三次经过直线时，电场方向突然调整为垂直于直线斜向右下方，电场强度的大
小不变，粒子恰好从电场中回到原点。

粒子通过边界时，其运动不受边界的影响。

求：
（1）粒子第一次在磁场中做圆周运动的半径和周期；
（2）匀强电场电场强度的大小；
（3）从点射出至第一次回到点所用的时间。

第(2)题
日晕是一种大气光学现象，如图1所示。

在一定的气象条件下，空气中的水蒸气会变成正六棱柱状的小冰晶。

太阳光穿过小冰晶时发生折射，在太阳的周围出现一个圆形的光圈，这就是日晕。

日晕半径的视角最常见的是22°，如图2所示，太阳光沿截面方向射向正六棱柱状的小冰晶一侧面，从另一侧面射出，当最后的出射角等于最初的入射角时，偏向角D（光线经过冰晶折射偏转的角度）最小，这时出射光线若到达人的眼睛，人看到的就是22°晕（偏向角为22°）。

（可能用到的数据：
，）
（1）求冰晶的折射率n；
（2）如图3所示，若光线从正六棱柱六边形底面射入，侧面射出，最后的出射角等于最初的入射角时，人看到的是多少度晕？
第(3)题
设地球是质量分布均匀的半径为R的球体。

已知地球质量M、引力常量G。

（1）推导地球第一宇宙速度v的表达式。

（2）不考虑地球自转，求地球表面重力加速度g。

（3）设地球自转周期为T，求地球同步卫星距离地面的高度h。