2025年高二物理下學(xué)期電磁創(chuàng)新制作大賽理論試題一、選擇題（共10小題，每題5分，共50分）關(guān)于電磁感應(yīng)現(xiàn)象，下列說法正確的是（）A.閉合回路中磁通量發(fā)生變化時(shí)，一定產(chǎn)生感應(yīng)電流B.感應(yīng)電流的磁場總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化C.法拉第電磁感應(yīng)定律表明，感應(yīng)電動(dòng)勢與磁通量大小成正比D.楞次定律僅適用于判斷由磁場變化引起的感應(yīng)電流方向如圖所示，將條形磁鐵N極從閉合線圈上方豎直插入時(shí)，線圈中感應(yīng)電流的方向（俯視視角）和磁鐵所受安培力的方向分別為（）A.順時(shí)針，向上B.逆時(shí)針，向上C.順時(shí)針，向下D.逆時(shí)針，向下某同學(xué)設(shè)計(jì)簡易無線充電裝置，其核心是兩個(gè)匝數(shù)不同的線圈構(gòu)成的變壓器。若原線圈輸入電壓為5V，匝數(shù)比為1:4，則副線圈輸出電壓及能量傳輸效率（理想狀態(tài)）為（）A.20V，50%B.1.25V，100%C.20V，100%D.1.25V，50%關(guān)于電容器與電感器在電路中的作用，下列說法錯(cuò)誤的是（）A.電容器在直流電路中相當(dāng)于斷路，在交流電路中可通高頻信號B.電感器在交流電路中對高頻信號的阻礙作用大于低頻信號C.LC振蕩電路中，電容器放電完畢時(shí)，電路中電流最小D.手機(jī)無線充電底座利用電磁感應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)能量傳輸空間存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，一帶正電粒子以速度v垂直磁場方向射入，若僅考慮洛倫茲力作用，粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡和能量變化為（）A.勻速直線運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能不變B.勻加速直線運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能增大C.勻速圓周運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能不變D.螺旋線運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能減小某實(shí)驗(yàn)小組用如圖所示電路測量電源電動(dòng)勢和內(nèi)阻，滑動(dòng)變阻器滑片移動(dòng)過程中，下列說法正確的是（）A.電流表示數(shù)增大時(shí)，電壓表示數(shù)一定減小B.電源輸出功率隨外電阻增大而增大C.電源效率隨外電阻增大而減小D.若將電壓表與電流表位置互換，兩表示數(shù)均為零關(guān)于電磁波，下列說法正確的是（）A.電磁波在真空中的傳播速度與頻率成正比B.紫外線的波長比紅外線長，熱效應(yīng)更顯著C.手機(jī)通過發(fā)射和接收電磁波實(shí)現(xiàn)信息傳遞D.電磁波不能發(fā)生衍射和干涉現(xiàn)象平行板電容器充電后與電源斷開，若僅增大兩極板間距離，下列物理量變化正確的是（）A.電容增大B.極板帶電荷量增大C.極板間電場強(qiáng)度不變D.極板間電壓不變?nèi)鐖D所示，兩根平行長直導(dǎo)線通有大小相等、方向相反的電流，在兩導(dǎo)線中間位置P點(diǎn)的磁場方向?yàn)椋ǎ〢.垂直紙面向里B.垂直紙面向外C.沿導(dǎo)線方向向右D.磁場強(qiáng)度為零某同學(xué)設(shè)計(jì)“電磁秋千”裝置，將矩形線圈懸掛在勻強(qiáng)磁場中，通入交變電流后線圈持續(xù)擺動(dòng)。若僅增大電流頻率，線圈的擺動(dòng)幅度和周期變化為（）A.幅度增大，周期增大B.幅度減小，周期減小C.幅度增大，周期減小D.幅度不變，周期增大二、填空題（共5小題，每題6分，共30分）某實(shí)驗(yàn)小組用多用電表測量未知電阻，選擇“×10”倍率檔，指針示數(shù)如圖所示，則電阻值為______Ω；若改用“×100”倍率檔，需先進(jìn)行______操作。一理想變壓器原線圈接220V交流電源，副線圈接“22V44W”燈泡，若燈泡正常發(fā)光，原副線圈匝數(shù)比為______，原線圈電流為______A。某電磁波在真空中傳播，波長為600m，其頻率為______Hz（已知光速c=3×10?m/s）；該電磁波可能是______（選填“無線電波”“可見光”或“γ射線”）。平行板電容器極板面積為0.02m2，間距為0.01m，中間充滿介電常數(shù)ε=4ε?的電介質(zhì)（ε?=8.85×10?12F/m），則電容為______F；若兩極板間電壓為100V，極板帶電荷量為______C。如圖所示，垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T，一根長L=0.4m的直導(dǎo)線通有I=2A電流，導(dǎo)線與磁場方向夾角θ=30°，則導(dǎo)線所受安培力大小為______N，方向?yàn)開_____（選填“水平向左”或“水平向右”）。三、計(jì)算題（共3小題，共40分）（12分）如圖所示，水平放置的U形導(dǎo)軌間距L=0.5m，左端接有R=2Ω的電阻，整個(gè)裝置處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.4T。質(zhì)量m=0.1kg的導(dǎo)體棒ab垂直導(dǎo)軌放置，與導(dǎo)軌間動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2，在外力F作用下以v=2m/s的速度勻速向右運(yùn)動(dòng)（重力加速度g=10m/s2）。求：（1）導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢大小；（2）通過電阻R的電流大小和方向；（3）外力F的大小。（14分）一電子以v?=3×10?m/s的速度垂直射入磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.2T的勻強(qiáng)磁場中，電子電荷量e=1.6×10?1?C，質(zhì)量m=9.1×10?31kg。求：（1）電子所受洛倫茲力的大小；（2）電子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑和周期；（3）若僅將磁場方向改為與電子速度方向成30°角，電子運(yùn)動(dòng)軌跡的螺距。（14分）某同學(xué)設(shè)計(jì)“電磁式加速度計(jì)”，其結(jié)構(gòu)如圖所示：質(zhì)量為m的金屬塊通過兩根勁度系數(shù)均為k的彈簧連接在絕緣盒內(nèi)，金屬塊兩側(cè)固定有面積為S的平行金屬板，板間形成電容C。當(dāng)裝置沿水平方向加速時(shí)，金屬塊相對盒體移動(dòng)，通過測量電容變化量ΔC可計(jì)算加速度a。已知彈簧總伸長量x與加速度a的關(guān)系為2kx=ma，電容變化量ΔC=ε?SΔd/d2（Δd為極板間距變化量，d為原間距）。（1）推導(dǎo)加速度a與電容變化量ΔC的關(guān)系式；（2）若m=0.02kg，k=100N/m，S=0.01m2，d=0.02m，當(dāng)ΔC=4.425×10?12F時(shí)，計(jì)算加速度a的大?。é?=8.85×10?12F/m）。四、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題（共2小題，共50分）（24分）“自制簡易電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器”設(shè)計(jì)某實(shí)驗(yàn)小組計(jì)劃利用電磁原理設(shè)計(jì)一款打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，用于測量小車運(yùn)動(dòng)速度?，F(xiàn)有器材：U形磁鐵（磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.3T）、矩形線圈（匝數(shù)N=50，面積S=0.01m2）、低壓交流電源（頻率f=50Hz）、復(fù)寫紙、紙帶、小車等。（1）請畫出該打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的核心結(jié)構(gòu)示意圖，并說明工作原理；（2）推導(dǎo)打點(diǎn)周期T與電源頻率f的關(guān)系；若電源頻率變?yōu)?0Hz，打點(diǎn)周期如何變化？（3）實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)打點(diǎn)痕跡模糊，提出兩種改進(jìn)措施；（4）若線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢峰值E?=NBSω（ω=2πf），計(jì)算電動(dòng)勢的有效值。（26分）“無線充電裝置效率優(yōu)化”實(shí)驗(yàn)?zāi)惩瑢W(xué)設(shè)計(jì)的無線充電裝置如圖所示，原線圈接12V直流電源（含高頻逆變器），副線圈接額定電壓6V的充電電池，通過改變兩線圈間距d和相對面積S，測量副線圈輸出功率P，數(shù)據(jù)如下表：實(shí)驗(yàn)序號間距d/cm相對面積S/m2輸出功率P/W120.014.8240.012.0320.0052.5（1）分析數(shù)據(jù)，寫出輸出功率P與間距d、相對面積S的定性關(guān)系；（2）若僅考慮線圈間的磁耦合效率η=P輸出/P輸入，計(jì)算實(shí)驗(yàn)1的效率（原線圈電流I=0.5A）；（3）為提高充電效率，提出兩種優(yōu)化方案并說明理由；（4）若用該裝置給容量為2000mAh的電池充電，忽略能量損失，實(shí)驗(yàn)1中充滿電需要多長時(shí)間？五、綜合應(yīng)用題（共2小題，共40分）（20分）電磁彈射裝置設(shè)計(jì)某興趣小組設(shè)計(jì)“電磁彈射”模型，將質(zhì)量m=0.2kg的金屬滑塊放在傾斜導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌間存在垂直導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場B=1T，滑塊電阻R=0.5Ω，有效長度L=0.4m。若通以恒定電流I=5A，滑塊與導(dǎo)軌間動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2，導(dǎo)軌傾角θ=30°（g=10m/s2）。（1）求滑塊所受安培力和摩擦力的大小；（2）推導(dǎo)滑塊沿導(dǎo)軌向上的加速度a的表達(dá)式并計(jì)算數(shù)值；（3）若滑塊從靜止開始運(yùn)動(dòng)，5s內(nèi)通過的位移是多少？（20分）電磁波測距儀原理某同學(xué)利用電磁波反射原理設(shè)計(jì)測距儀，向目標(biāo)發(fā)射電磁波信號，接收反射信號的時(shí)間差Δt=2×10??s。（1）計(jì)算測距儀與目標(biāo)的距離