专题02 电磁学版块大题综合-2024年高考物理二轮复习大题必刷满分冲刺 （新高考山东专用）

这是一份专题02 电磁学版块大题综合-2024年高考物理二轮复习大题必刷满分冲刺 （新高考山东专用），文件包含专题02电磁学版块大题综合-冲刺双一流之大题必刷备战2024年高考物理冲刺双一流之大题必刷满分冲刺新高考山东专用原卷版docx、专题02电磁学版块大题综合-冲刺双一流之大题必刷备战2024年高考物理冲刺双一流之大题必刷满分冲刺新高考山东专用解析版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共137页， 欢迎下载使用。
一、以核心和主干知识为重点。构建知识结构体系，确定每一个专题的内容，在教学中突出知识的内在联系与综合。
二、注重情景与过程的理解与分析。善于构建物理模型，明确题目考查的目的，恰当运用所学知识解决问题：情景是考查物理知识的载体。
三、加强能力的提升与解题技巧的归纳总结。学生能力的提升要通过对知识的不同角度、不同层面的训练来实现。
四、精选训练题目，使训练具有实效性、针对性。
五、把握高考热点、重点和难点。
充分研究近5年全国和各省市考题的结构特点，把握命题的趋势和方向，确定本轮复习的热点与重点，使本轮复习更具有针对性、方向性。对重点题型要强化训练，举一反三、触类旁通，注重解题技巧的提炼，充分提高学生的应试能力。
专题02 电磁学版块大题综合
一、解答题
1．（2023·山东济宁·济宁市育才中学校考模拟预测）东方超环（EAST），俗称“人造小太阳”，是中国科学院自主研制的磁约束核聚变实验装置。该装置需要将加速到较高速度的离子束变成中性粒子束，没有被中性化的高速带电离子需要利用“偏转系统”将带电离子从粒子束剥离出来。“偏转系统”的原理简图如图所示，混合粒子中的中性粒子继续沿原方向运动，被接收器接收；而带电离子一部分打到下极板，剩下的进入磁场发生偏转被吞噬板吞噬。已知离子带正电、电荷量为，质量为，两极板间电压为，间距为，极板长度为，离子和中性粒子的重力可忽略不计，不考虑混合粒子间的相互作用。
（1）在极板间施加了一垂直于纸面向里的匀强磁场，使速度为的离子直线通过两极板，求其磁感应强度的大小；
（2）直线通过极板的离子以进入垂直于纸面向外的矩形匀强磁场区域，最后均被吞噬板吞噬。其磁感应强度，求该磁场区域的宽度应满足的条件；
（3）撤去极板间磁场，且边界足够大。若粒子束由两极板中央平行于极板射入，且离子的速度范围，其磁感应强度，有部分带电离子会通过两极板进入偏转磁场，最终被吞噬板吞噬，求离子打到吞噬板的长度。
2．（2023·山东济南·统考一模）如图甲所示，在三维坐标系中，的空间内，存在沿轴正方向的匀强电场，的空间内存在沿轴正方向的匀强磁场，荧光屏垂直轴放置，其中心位于轴上并且荧光屏可以沿轴水平移动。从粒子源不断飘出电荷量为、质量为的带正电粒子，加速后以初速度沿轴正方向经过点，经电场进磁场后打在荧光屏上。已知粒子刚进入磁场时速度方向与轴正方向的夹角，忽略粒子间的相互作用，不计粒子重力。
（1）求匀强电场电场强度的大小；
（2）当粒子打到荧光屏后，沿轴缓慢移动荧光屏，沿轴正方向看去，观察到荧光屏上出现如图乙所示的荧光轨迹（箭头方向为荧光移动方向），轨迹最高点的轴坐标值为，求匀强磁场磁感应强度的大小以及荧光屏中心C初始位置可能的轴坐标；
（3）若将荧光屏中心C固定于轴上处，在的空间内附加一沿轴负方向的匀强磁场，磁感应强度大小，求附加匀强磁场后进入磁场的粒子打在荧光屏上的位置坐标。
3．（2023·山东泰安·统考一模）如图所示，在xz平面的第二象限内有沿x轴负方向的匀强电场，电场强度的大小，空间某区域存在轴线平行于z轴的圆柱形磁场区域，磁场方向沿z轴正方向。一比荷为的带正电粒子从x轴上的P点以速度射入电场，方向与x轴的夹角。该粒子经电场偏转后，由z轴上的Q点以垂直于z轴的方向立即进入磁场区域，经磁场偏转射出后，通过坐标为（0，0.15m，0.2m）的M点（图中未画出），且速度方向与x轴负方向的夹角，其中，不计粒子重力。求：
（1）粒子速度的大小；
（2）圆柱形磁场区域的最小横截面积Smin（结果保留两位有效数字）；
（3）粒子从P点运动到M点经历的时间t（结果保留三位有效数字）。
4．（2023·山东·校联考模拟预测）如图所示，真空中有一坐标系，在x≤0的空间存在沿x轴正方向的匀强电场（图中未画出），在x≥0的空间存在磁感应强度大小为、方向沿z轴负方向的匀强磁场（图中未画出），在、的空间存在沿z轴正方向的勾强电场（图中未画出），两处电场的电场强度大小相等。一质量为m、电荷量为q（）的带电微粒从处由静止开始运动，其y坐标第一次为零时恰好经过原点O。重力加速度大小为g。求；
（1）匀强电场的电场强度大小；
（2）在y≤0空间中运动时，微粒的最大动能；
（3）微粒从离开P到其y坐标第二次为零经历的时间；
（4）在x≥0空间，微粒的y坐标第二次正的最大值时的位置坐标。
5．（2023·山东聊城·校联考模拟预测）如图所示，空间坐标系O—xyz内有一由正方体ABCO—A′B′C′O′和半圆柱体BPC—B′P′C′拼接而成的空间区域，立方体区域内存在沿z轴负方向的匀强电场，半圆柱体区域内存在沿z轴负方向的匀强磁场。M、M′分别为AO、A′O′的中点，N、N′分别为BC、B′C′的中点，P、P′分别为半圆弧BPC、B′P′C′的中点，Q为MN的中点。质量为m、电荷量为q的正粒子在竖直平面MNN′M′内由M点斜向上射入匀强电场，入射的初速度大小为v0，方向与x轴正方向夹角为θ = 53°。一段时间后，粒子垂直于竖直平面BCC′B′射入匀强磁场。已知正方体的棱长和半圆柱体的直径均为L，匀强磁场的磁感应强度大小为，不计粒子重力，sin53° = 0.8，cs53° = 0.6。
（1）求匀强电场的电场强度E的大小；
（2）求粒子自射入电场到离开磁场时的运动时间t；
（3）若粒子以相同的初速度自Q点射入匀强电场，求粒子离开匀强磁场时的位置坐标。

6．（2023·山东济宁·统考二模）2022年4月16日上午，神舟十三号飞船顺利返回地球。为了能更安全着陆，设计师在返回舱的底盘安装了4台相同的电磁缓冲装置。如图所示，为其中一台电磁缓冲装置的结构简图，MN、PQ为绝缘光滑缓冲轨道，竖直固定在返回舱底部，导轨内侧存在稳定匀强磁场，方向垂直于整个缓冲轨道平面。单匝闭合矩形线圈abcd绕在缓冲滑块上，缓冲滑块由高强度绝缘材料制成，缓冲滑块接触地面前瞬间速度大小为v0，接触地面后滑块立即停止运动，此后线圈与磁场相互作用，返回舱开始做减速直线运动，经时间t，返回舱以速度v（未知）做匀速直线运动。已知线圈的电阻为R，ab边长为L，返回舱质量（含缓冲轨道、磁场发生器）为m，磁感应强度大小为B，重力加速度为g，不计空气阻力。求：
（1）v的大小；
（2）在返回舱减速运动过程中，通过每台电磁缓冲装置线圈的电荷量q。（结果保留v）
7．（2023·山东泰安·统考二模）如图所示，在空间直角坐标系中，平面左侧存在沿z轴正方向的匀强磁场，右侧存在沿y轴正方向的匀强磁场，左、右两侧磁场的磁感应强度大小相等；平面右侧还有沿y轴负方向的匀强电场。现从空间中坐标为的M点发射一质量为m，电荷量为的粒子，粒子的初速度大小为、方向沿平面，与x轴正方向的夹角为；经一段时间后粒子恰好垂直于y轴进入平面右侧。其中电场强度和磁感应强度大小未知，其关系满足，不计粒子的重力。求：
（1）在平面左侧匀强磁场中做匀速圆周运动的轨道半径；
（2）粒子第2次经过平面时的速度大小；
（3）粒子第2次经过平面时的位置坐标；
（4）粒子第2、第3两次经过y0z平面的位置间的距离。
8．（2023·山东青岛·统考二模）某科研小组在如图坐标系中研究质量为m、电荷量为q的带正电小球在复合场中的运动情况，重力加速度为g，请解答以下问题：
（1）如图甲，若沿x轴正向加匀强电场，沿y轴正向加匀强磁场。小球以某速度在xOz平面内做匀速直线运动；某时刻撤去电场和磁场，小球在此后运动过程中的最小动能为其初始动能的，求所加匀强电场的电场强度大小；
（2）如图乙，若在坐标原点O固定一正点电荷，沿z轴加匀强磁场，小球恰好能以z轴上（0，0，a）点为圆心做匀速圆周运动其轨迹平面与平面平行，角速度为ω，运动方向如图中箭头所示求磁感应强度大小并说明其方向；
（3）如图丙，若沿z轴正向加电场强度大小的匀强电场，沿y轴负向加磁感应强度大小的匀强磁场，沿y轴正向还存在电场强度的匀强电场。现让小球在yz平面内从z轴（0，0，R）点以初速度2v0与z轴正向成角射入，设C点（图丙中未画出）为小球运动过程中z坐标最大的点，求的可能距离。

9．（2023·山东聊城·校联考模拟预测）如图所示，间距L=1m的粗糙倾斜金属轨道与水平面间的夹角，在其顶端与阻值为2R的定值电阻相连，间距相同的光滑金属轨道固定在水平面上，两轨道都足够长且在处平滑连接，至间是绝缘带，保证倾斜轨道与水平轨道间电流不导通。倾斜轨道处有垂直轨道向上、磁感应强度大小为的匀强磁场，水平轨道处有竖直向上、磁感应强度大小为的匀强磁场。两根导体棒1、2的质量均为m=0.1kg，两棒接入电路部分的电阻均为R。初始时刻，导体棒1放置在倾斜轨道上，且距离足够远，导体棒2静置于水平轨道上。已知倾斜轨道与导体棒1间的动摩擦因数，R=1Ω。现将导体棒1由静止释放，运动过程中未与导体棒2发生碰撞。，，重力加速度g取，两棒与轨道始终垂直且接触良好，导轨电阻不计，不计金属棒1经过时的机械能损失。求：
（1）导体棒1滑至瞬间，导体棒2的加速度大小；
（2）整个运动过程中通过导体棒2的电荷量。
10．（2023·山东聊城·校联考三模）如图所示，均可视为质点的两个小球A和B，静置于足够大的光滑绝缘水平面上，小球A带正电，电荷量为q，小球B不带电．现在水平面附近空间加水平向右的匀强电场（图中未画出），电场强度大小为E，然后A球与B球发生多次碰撞，每次碰撞过程时间极短且不计能量损失，碰撞过程中无电荷转移．已知小球A、B的质量分别为和m，开始时两小球相距为．
（1）求A与B第一次碰前的瞬间A球的速率；
（2）若，求从A开始运动到两球第2次相碰时B球的运动位移大小；
（3）若，求第n次碰撞到第次碰撞经历的时间；
（4）若，求从开始到第n次碰撞时A球电势能的改变量。
11．（2023·山东烟台·统考二模）如图所示，在xOy平面内的第一象限内存在一有界匀强磁场（未画出），磁感应强度大小为B、方向垂直于xOy平面向外，在第四象限内充满范围足够大、方向沿y轴负方向的匀强电场。一束质量为m、电量为+q的粒子以不同的速率从O点沿xOy竖直平面内的OP方向发射，沿直线飞行到P点时进入有界匀强磁场区域，O、P两点间的距离为L，OP连线与x轴正方向的夹角。所有粒子在离开磁场后最终都能从x轴上射出，且射出方向与x轴负方向的夹角均为，若速度最大的粒子从x轴上Q点以速度v（未知）射出，且射出之前都在磁场内运动，匀强电场的电场强度，粒子的重力忽略不计，求：
（1）粒子在匀强磁场中运动的时间；
（2）v的大小；
（3）有界匀强磁场区域的最小面积；
（4）速度为v的粒子经过y轴负半轴上的点与原点O的距离。
12．（2023·山东·模拟预测）如图，光滑绝缘水平面内有边长、电阻、质量的正方形线框，开始线框静止在水平面上，线框右侧距线框ab边处有宽、方向竖直向下的匀强磁场区域。现对线框施加大小为、方向水平向右的恒定拉力，在线框边到达磁场左边界时撤去拉力，当线框完全进入磁场后再对其施加大小为、方向水平向右的拉力。已知线框边到达磁场右边界时的速度，线框进入磁场的过程中，线框速度与线框边到磁场左边界距离之间满足关系式（为线框ab边刚到达磁场左边界时的速度，常量c未知），重力加速度g取。
（1）求线框进入磁场过程中产生的焦耳热Q。
（2）求磁场磁感应强度B的大小。
（3）若线框ab边到达磁场右边界瞬间，立即改变拉力的大小，使线框能以的加速度匀减速离开磁场，取ab边到达磁场右边界时为时刻，求线框离开磁场的过程中，拉力与线框运动时间t的关系式。

13．（2023·山东潍坊·统考三模）如图所示，两根足够长的光滑平行金属导轨固定在绝缘水平面上，两导轨间距为，导轨左侧有两个开关、，与一个阻值为的定值电阻串联，与一个电容为的电容器串联。导体棒垂直于导轨放置，其长度为、质量为、电阻也为。整个装置处于方向竖直向上、磁感应强度大小为的匀强磁场中。一质量为的重物通过轻质定滑轮用绝缘轻绳与导体棒的中点连接，开始时轻绳张紧。现将闭合，断开，使重物由静止释放，经时间金属棒达到最大速度。已知导轨足够长，不计导轨电阻，导体棒始终垂直导轨且与导轨接触良好，重物始终未落地，重力加速度为，不计一切摩擦。求：
（1）导体棒的最大速度；
（2）导体棒从开始运动到刚达到最大速度时，运动的距离；
（3）从导体棒开始运动到刚达到最大速度时，电阻中产生的热量；
（4）导体棒达到最大速度后，将断开、闭合，同时撤去重物，电容器所带的最大电荷量。

14．（2023·山东潍坊·统考模拟预测）如图所示为一种粒子约束装置，横截面abcd是边长为L的正方形，将装置分成左右两部分。左侧是宽度为的匀强电场区域，电场方向竖直向下；右侧是长为x（x未知）的长方体匀强磁场区域，磁场方向水平向右，长方体右侧面efgh内有一个光屏。粒子源射出一个电荷量为、质量为m的粒子，以速度从pq中点水平射入匀强电场区域，恰好从图中abcd面的中心O点进入长方体区域，粒子在右侧磁场内运动过程中，到达光屏之前恰好未离开长方体区域，粒子重力不计。
（1）求粒子到达O点时的速度大小v和左侧区域中的电场强度大小E；
（2）若粒子打在光屏上Q点时的速度恰好和经过O点时的速度相同，求磁感应强度大小B和OQ两点间距离x；
（3）若将光屏移至和点距离，求粒子打到光屏上的位置到O点的距离l。

15．（2023·山东·统考二模）如图所示，足够大的光滑绝缘水平面上在，虚线范围内存在水平向右的匀强电场，电场强度大小为E，有A、B两个小球（均可视为质点），小球A质量为m电荷量为＋q，小球B不带电。现将小球A从处无初速释放，小球B位于处，A与B发生碰撞碰撞时间极短，且只撞一次，碰撞过程中A的电荷量不变，经过一段时间两小球保持的距离不变。求：
（1）小球A与小球B碰前小球A的速度；
（2）小球B的质量；
（3）若将虚线区域内的电场换为垂直平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B，小球A从O点以不同的速度发射，速度方向均在xy平面内，与y轴正方向的夹角分布在0到90°范围内。已知小球A在磁场中做圆周运动的半径介于到d之间，A在磁场中运动的最长时间为在磁场中做圆周运动周期的四分之一，求当A在磁场中运动时间最长时，从O点射出时的速度大小。

16．（2023·山东泰安·统考模拟预测）如图所示，Oxyz为空间直角坐标系，在x