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（新高考福建专用）

专题02 电磁学版块大题综合 一、解答题 1．（2023·福建·模拟预测）某种粒子分析器由偏转电场和偏转磁场组成，其示意图如图所示，整个装置处于真空中。偏转电场的极板均水平放置，偏转电场两极板长度和间距均为，两极板间加电压为的正弦式交流电。在偏转电场右侧适当位置有一夹角，半径为R的扇形区域OPQ，该区域内分布着方向垂直于纸面的匀强磁场，OP边与偏转极板中心轴线MN垂直，扇形圆心O点与轴线MN的距离为。现有大量质量为m、电荷量为q的正离子连续不断地以初速度沿轴线MN射入偏转电场，所有离子均进入磁场且垂直OQ边离开磁场。已知离子在电场中运动的时间远小于两极板间所加交流电的周期，不计离子的重力和离子间的相互作用，。求： （1）磁场区域的磁感应强度B的大小与方向； （2）离子经过OQ时，与O点的距离的范围； （3）偏转电场两极板的右端到OP边的距离d。    2．（2023·福建厦门·统考二模）如图甲所示，某直线加速器由金属圆板和4个金属圆筒依次排列组成，圆筒左右底面中心开有小孔，其中心轴线在同一水平线上，圆板及相邻金属圆筒分别接在周期性交变电源的两极．粒子自金属圆板中心无初速度释放，在间隙中被电场加速（穿过间隙的时间忽略不计），在圆筒内做匀速直线运动．粒子在每个金属圆筒内运动时间恰好等于交变电压周期的一半，这样粒子就能在间隙处一直被加速。电荷量为q、质量为m的质子通过此加速器加速，交变电压如图乙所示（、未知），粒子飞出4号圆筒即关闭交变电源．加速后的质子从P点沿半径射入圆形匀强磁场区域，经过磁场偏转后从Q点射出。已知匀强磁场区域半径为R，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里，不计一切阻力，忽略磁场的边缘效应，求： （1）质子在圆形磁场中运动的时间； （2）直线加速器所加交变电场的电压； （3）若交变电压周期不变，粒子换成氚核，为使氚核在每个金属圆筒内运动时间仍等于交变电压周期的一半，需将交变电压调为的多少倍？ 3．（2023·福建福州·福建省福州第一中学校考二模）如图所示，垂直纸面向里的匀强磁场中有一固定竖直挡板，挡板足够长，P处有一粒子源，PO连线垂直挡板，P到O的距离为L。粒子源能垂直磁场沿纸面向各个方向发射速度大小均为v的带正电粒子。粒子质量均为m，电荷量均为q，到达挡板的粒子都被吸收，不计粒子的重力及粒子间的相互作用。 （1）若有粒子能到达挡板，求磁感应强度大小B应满足的条件； （2）若粒子到达挡板上侧最远处为M点，下侧最远处为N点，且，求磁感应强度的大小B。    4．（2023·福建福州·统考三模）如图所示，间距为的水平导轨右端接有的定值电阻。虚线与导轨垂直，其左侧有方向竖直向上、大小为的匀强磁场。一质量的金属棒垂直于导轨放置在距右侧处，一重物通过绕过轻质定滑轮的绝缘轻绳与金属棒连接。时，将金属棒由静止释放，在时，金属棒恰好经过边界进入磁场。已知导轨足够长，不计导轨与金属棒电阻，金属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g取，不计一切摩擦，求： （1）金属棒进入磁场前的加速度大小及重物的质量； （2）金属棒刚进入磁场时，电阻的热功率P； （3）时金属棒速度为，求此时金属棒与的距离。 5．（2023·福建厦门·厦门一中校考三模）如图所示，在xOy平面的第I象限中有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B；第II象限中有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为2B。在M与N连线上的各点，有相同带电粒子沿y轴正方向不连续地射入磁场，粒子质量为m，电量为；进入第I象限时运动半径都为d。已知，，粒子重力不计、不会相碰，不考虑粒子间的相互作用。求 （1）粒子射入磁场的速度大小； （2）粒子从x轴上射出磁场的横坐标范围； （3）从M点射入磁场的粒子第5次经过y轴时所经历的时间t以及第5次经过y轴时的点到O点的距离s 6．（2023·福建南平·统考模拟预测）如图甲，倾角的足够长光滑导轨，导轨间距，该端接有的定值电阻，导轨处在磁感应强度大小，方向垂直导轨平面向上的匀强磁场中。质量、阻值的金属棒，在平行于导轨的拉力F作用下，由静止开始从CD处沿导轨向上加速运动，金属棒的速度—位移图像如图乙所示，金属棒始终与导轨垂直并接触良好，导轨电阻忽略不计，重力加速度，求： （1）通过金属棒的电荷量为1C时，金属棒的位移大小； （2）速度时，电阻R的发热功率； （3）金属棒从CD处沿导轨向上运动的过程中，外力F做的功。 7．（2023·福建泉州·统考模拟预测）在芯片领域，人们通过离子注入的方式优化半导体。其原理简化如图所示，Ⅰ区域为速度选择器，存在着互相垂直的匀强电场和匀强磁场，电场强度大小为，磁感应强度大小为；Ⅱ区域为磁感应强度大小可调的匀强磁场，其边界是边长为的正方形。一长度为的半导体材料放在边上，下端与点重合，上端为点。一