2023年江苏省高考物理模拟（一模、二模、三模）试题知识点分类训练：电磁学解答题（磁场）

江苏省2023年高考物理模拟（一模、二模、三模）试题知识点分类训练：电磁学解答题（磁场） 一、解答题 1．（2023·江苏南京·统考二模）如图所示，真空中存在一间距为的水平平行板电容器，板长，板间电压为U、匀强电场方向向上，MN为一垂直上极板PQ的足够长的光屏，其下端N与极板右端Q重合，在MN所在竖直线右侧存在匀强磁场。在下极板左端有一个粒子源A，可以紧贴极板水平向右连续发射带正电的粒子，粒子比荷为，初速度。已知粒子打到极板或光屏时会被吸收，粒子之间的作用力不计，粒子的重力不计。 （1）为使粒子能够从极板间射出，求电压U的最大值； （2）若匀强磁场方向垂直纸面向里，大小为，电压U可任意调节，则求粒子击中光屏形成痕迹的长度。 （3）若匀强磁场方向改成水平向右，大小变为，电压U可任意调节，在极板右侧放置另一块与MN平行的足够大的光屏CD，CD在磁场中只能左右移动，则求粒子打在光屏CD上留下所有痕迹的面积S。 2．（2023·江苏南通·统考二模）如图所示，真空中有范围足够大、垂直xOy平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，在x轴下方有沿-y轴方向的匀强电场，电场强度大小为E。质量为m、电荷量为＋q的粒子在xOy平面内从y轴上的P点以初速度大小为射出，不考虑粒子的重力。 （1）若粒子与-y轴方向成α角从P点射出，刚好能到达x轴，求P点的纵坐标y； （2）若粒子沿-y轴方向从P点射出，穿过x轴进入第四象限，在x轴下方运动到离x轴最远距离为d的Q点（图中未标出），求粒子在Q点加速度的大小a； （3）若所在空间存在空气，粒子沿－y轴方向从P点射出，受到空气阻力的作用，方向始终与运动方向相反，粒子从M点进入第四象限后做匀速直线运动，速度与＋x轴方向成角。求粒子从P点运动到M点的过程中克服阻力所做的功W和运动的时间t。 3．（2023·江苏·统考一模）波荡器是利用同步辐射产生电磁波的重要装置，它能使粒子的运动轨迹发生扭摆。其装置简化模型如图所示，个互不重叠的圆形匀强磁场沿水平直线分布，半径均为，磁感应强度大小均相同，方向均垂直纸面，相邻磁场方向相反、间距相同，初始时磁感应强度为。一重力不计的带正电粒子，从靠近平行板电容器P板处由静止释放，PQ极板间电压为，粒子经电场加速后平行于纸面从点射入波荡器，射入时速度与水平直线夹角为，在范围内可调。 （1）若粒子入射角，粒子恰好能从点正下方离开第一个磁场，求粒子的比荷； （2）若粒子入射角，调节的距离、磁场的圆心间距和磁感应强度的大小，可使粒子每次穿过水平线时速度与水平线的夹角均为，最终通过同一水平线上的点，到的距离为，求的大小和磁感应强度的大小； （3）在（2）问的情况下，求粒子从A运动到的时间。 4．（2023·江苏淮安·统考三模）高能粒子实验装置，是用以发现高能粒子并研究其特性的主要实验工具，下图给出了一种该装置的简化模型。在光滑绝缘的水平面区域内存在垂直纸面向外、磁感应强度大小为的匀强磁场；在区域内存在沿轴正方向的匀强电场。质量为、电荷量大小为带负电的粒子1从点以一定速度释放，沿直线从坐标原点进入磁场区域后，与静止在点、质量为的中性粒子2发生弹性正碰，且有一半电量转移给粒子2。（不计碰撞后粒子间的相互作用，忽略电场、磁场变化引起的效应） （1）求电场强度的大小； （2）若两粒子碰撞后，立即撤去电场，求两粒子在磁场中运动的半径和从两粒子碰撞到下次再相遇的时间间隔； （3）若两粒子碰撞后，粒子2首次离开第一象限时，撤去电场和磁场，经一段时间后，再在全部区域内加上与原来相同的磁场，此后两粒子的轨迹恰好不相交，求这段时间。 5．（2023·江苏·统考一模）如图所示，两极板P、Q竖直放置，长度为2L，间距为L。极板下方存在垂直纸面向外的矩形匀强磁场，磁感强度为B0。荧光屏MN水平放置，长度为2L。一粒子源向两极板间持续不断竖直向下发射速度为、质量为m、电荷量为+q的粒子，形成宽度为L，横向均匀分布的粒子流。不计粒子重力及粒子间相互作用。 （1）两板间电压为0时，粒子全部打到荧光屏上，求矩形磁场的最小面积S； （2）当两板间存在恒定的匀强电场时，进入磁场的粒子数为射入电场粒子数的，求打在屏上的粒子在磁场中运动的时间t； （3）在第（2）问中，进入磁场的粒子全部打到荧光屏上，求磁感应强度B的取值范围。 6．（2023·江苏南通·统考一模）回旋加速器的示意图如图甲所示，两D形金属盒半径为R，两盒间狭缝间距为d，匀强磁场与盒面垂直，加在狭缝间的交变电压的变化规律如图乙所示，周期为T，U未知。盒圆心O处放射源放出粒子飘入狭缝，其初速度视为零，有粒子经电场加速和磁场偏转，最后从盒边缘的窗口P射出。不考虑粒子的重力及粒子间相互作用。 （1）若放射源是Po， 自发衰变成的同时放出一个粒子，衰变过程中释放的核能为。