2025年高二物理下学期电磁学知识竞赛初赛试题

2025年高二物理下学期电磁学知识竞赛初赛试题一、单项选择题（每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求）关于静电场的性质，下列说法正确的是A.电场线是客观存在的曲线，其疏密程度反映电场强度的大小B.电势为零的点，电场强度一定为零C.电场强度大的地方，电势一定高D.同一等势面上任意两点间的电势差为零，电场力做功为零如图所示，真空中两个等量异种点电荷+Q和-Q固定在x轴上，关于x轴上A、B两点（A在+Q左侧，B在两点电荷连线中点）的电场强度和电势，下列说法正确的是A.A点电场强度方向向右，电势高于B点B.A点电场强度方向向左，电势低于B点C.B点电场强度为零，电势为零D.B点电场强度最大，电势为零关于电容的概念，下列说法正确的是A.电容器的电容与带电量成正比，与电压成反比B.平行板电容器的电容仅由极板面积和极板间距决定C.将平行板电容器两极板间插入电介质，电容会减小D.电容器充电后与电源断开，若增大极板间距，极板间电场强度不变某金属导体两端电压随电流变化的关系如图所示（非线性关系），由图像可知A.该导体的电阻随电压增大而增大B.该导体的电阻随电流增大而减小C.当电压为2V时，导体电阻为0.5ΩD.欧姆定律对该导体始终成立关于磁感应强度，下列说法正确的是A.一小段通电导线在磁场中某处不受安培力作用，则该处磁感应强度一定为零B.由B=F/IL可知，磁感应强度与安培力F成正比，与电流I和导线长度L的乘积成反比C.磁场中某点的磁感应强度方向，与放在该点的小磁针N极所受磁场力的方向一致D.磁感线是闭合曲线，磁感线的切线方向表示磁场中各点的磁感应强度方向如图所示，水平桌面上有一通电长直导线，电流方向向右，其正上方有一矩形线圈abcd，线圈平面与导线在同一竖直面内。若线圈从静止开始自由下落，在下落过程中线圈中感应电流的方向（从上往下看）A.始终为顺时针方向B.始终为逆时针方向C.先顺时针后逆时针D.先逆时针后顺时针关于电磁感应现象，下列说法正确的是A.穿过闭合回路的磁通量变化越快，感应电动势越大B.感应电流的磁场总是阻碍原磁场的磁通量变化C.闭合回路中感应电动势的大小与磁通量的变化量成正比D.导体棒在匀强磁场中垂直切割磁感线时，一定产生感应电流一理想变压器原、副线圈匝数比为10:1，原线圈接在u=220√2sin100πt（V）的交流电源上，副线圈接有一个电阻R=11Ω，下列说法正确的是A.副线圈输出电压的有效值为22VB.副线圈输出电流的频率为100HzC.原线圈输入功率为44WD.通过原线圈的电流有效值为2A如图所示，在垂直纸面向里的匀强磁场中，有一正三角形金属线框abc，线框平面与磁场方向垂直，线框顶点a与磁场边界重合。若线框以速度v沿垂直磁场边界的方向匀速拉出磁场，从a点离开磁场到线框完全离开磁场的过程中，线框中感应电流的变化情况是A.逐渐增大B.逐渐减小C.先增大后减小D.先减小后增大关于电磁波的性质，下列说法正确的是A.电磁波在真空中的传播速度与频率有关B.电磁波可以发生干涉、衍射和偏振现象C.机械波和电磁波都是横波D.电磁波不能在介质中传播二、多项选择题（每小题5分，共30分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求，全部选对得5分，选对但不全得3分，有选错的得0分）如图所示，平行板电容器两极板水平放置，板间存在竖直向下的匀强电场。一带电油滴在极板间静止，若将极板间距增大，其他条件不变，则A.油滴将向下运动B.电容器电容减小C.极板带电量不变D.极板间电场强度减小关于电流和电阻，下列说法正确的是A.金属导体中电流的方向与自由电子定向移动的方向相反B.由R=ρL/S可知，导体的电阻与长度成正比，与横截面积成反比C.电流通过电阻时，电能全部转化为内能D.电源内部，非静电力做功将其他形式的能转化为电能如图所示，在光滑水平面上，有一矩形通电线圈abcd，电流方向为a→b→c→d，线圈处于垂直纸面向外的匀强磁场中，则A.线圈所受安培力的合力为零B.线圈将绕垂直于纸面的轴转动C.ab边和cd边所受安培力方向相反D.ad边和bc边所受安培力大小相等关于电磁感应中的能量转化，下列说法正确的是A.导体棒在磁场中切割磁感线运动时，一定产生感应电流并伴随机械能转化为电能B.线圈在磁场中转动产生交变电流时，电能是由机械能转化而来的C.电磁阻尼现象中，安培力做负功，机械能转化为电能D.互感现象中，能量从一个线圈通过磁场传递到另一个线圈一正弦式交变电流的图像如图所示，下列说法正确的是A.该交变电流的周期为0.02sB.该交变电流的有效值为10AC.该交变电流的瞬时值表达式为i=10√2sin100πt（A）D.若将该电流通过阻值为10Ω的电阻，电阻消耗的电功率为1000W关于电场和磁场的描述，下列说法正确的是A.电场和磁场都是客观存在的物质B.电场线和磁感线都是闭合曲线C.电场强度和磁感应强度都是矢量D.电场力和洛伦兹力都可以对带电粒子做功三、填空题（每空3分，共30分）真空中有两个点电荷，电荷量分别为Q和-2Q，相距为r，则两点电荷间的库仑力大小为______，方向沿两点电荷的连线______（填“指向Q”或“指向-2Q”）。某导体的伏安特性曲线如图所示，当导体两端电压为3V时，导体的电阻为______Ω，通过导体的电流为______A。如图所示，垂直纸面向里的匀强磁场的磁感应强度B=0.5T，一根长为0.4m的通电直导线垂直磁场放置，导线中电流I=2A，则导线所受安培力的大小为______N，方向______（填“垂直导线向上”或“垂直导线向下”）。一理想变压器原线圈匝数n₁=1000匝，副线圈匝数n₂=200匝，原线圈接在220V的交流电源上，副线圈输出电压为______V；若副线圈接有一个“220V100W”的灯泡，灯泡正常发光，则原线圈输入电流为______A。某交流发电机产生的交变电动势的瞬时值表达式为e=220√2sin100πt（V），则该电动势的最大值为______V，频率为______Hz。四、计算题（共50分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分）（12分）如图所示，在真空中，平行板电容器两极板A、B相距d=0.02m，极板面积S=0.01m²，两极板间电压U=100V。已知静电力常量k=9×10⁹N·m²/C²，真空介电常量ε₀=8.85×10⁻¹²F/m。求：（1）两极板间的电场强度大小；（2）电容器的电容；（3）极板所带的电荷量。（14分）如图所示，在水平面上有一电阻R=4Ω的导体棒ab，长度L=0.5m，质量m=0.1kg，导体棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.2，整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B=2T。现给导体棒施加一个水平向右的恒力F=1N，使导体棒从静止开始运动，当导体棒的速度达到v=2m/s时，求：（1）导体棒产生的感应电动势大小；（2）通过导体棒的电流大小和方向；（3）导体棒的加速度大小。（重力加速度g=10m/s²）（12分）如图所示，在直角坐标系xOy中，第一象限内存在沿y轴正方向的匀强电场，电场强度E=100V/m。一质量m=1×10⁻²⁰kg、电荷量q=1×10⁻¹⁰C的带正电粒子从原点O以初速度v₀=1×10⁵m/s沿x轴正方向射入电场，不计粒子重力。求：（1）粒子在电场中运动的加速度大小；（2）粒子经过t=1×10⁻⁶s时的位置坐标；（3）粒子从O点运动到x=0.1m处时的动能。（12分）如图所示，垂直纸面向里的匀强磁场的磁感应强度B=0.2T，磁场中有一个半径r=0.1m的圆形线圈，线圈匝数n=100匝，线圈平面与磁场方向垂直。若线圈以角速度ω=100πrad/s绕垂直磁场的轴匀速转动，求：（1）线圈中产生的感应电动势的最大值；（2）线圈中产生的感应电动势的有效值；（3）若线圈电阻R=10Ω，线圈转动一周产生的焦耳热。五、综合应用题（共20分）（20分）电磁学在现代科技中有着广泛的应用，例如电磁起重机、磁悬浮列车、电磁感应加热等。请结合所学知识，回答下列问题：（1）电磁起重机是利用电流的磁效应工作的，其核心部件是电磁铁。请简述电磁铁的工作原理，并说明电磁铁相比永