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（新高考湖南专用）

专题02 电磁学版块大题综合 一、解答题 1．（2023·湖南邵阳·统考模拟预测）在如图所示的电路中，已知电流表和电压表为理想表，电源内电阻r=1Ω， 当开关S闭合后电路正常工作，电压表的读数U=8V，电流表的读数I=2A。求： （1）电阻R的阻值； （2）电源电动势E； （3）电阻R的热功率。    2．（2023·湖南·模拟预测）如图，长为R的轻绳栓着质量为m、电荷量为的小球，将小球从与悬点等高的A点静止释放，释放时轻绳恰好伸直。小球运动到D点时轻绳恰好被拉断，小球沿水平方向进入虚线右侧竖直平面内。在竖直虚线两侧同时存在沿竖直方向但方向相反、大小相等的匀强电场（图中未画出），在虚线右侧存在垂直纸面向里的匀强磁场（图中未画出），磁感应强度大小为B。在右侧电磁场区域中的竖直平面内有一半径为R的理想圆形屏蔽区（没有电场和磁场），屏蔽区的圆心O与D点在同一水平线上，OD间的距离为2R，A、O、D三点在同一竖直面内。已知小球在电磁场区域恰好做匀速圆周运动，重力加速度为g，不计空气阻力，不计小球运动引起的电磁场变化。求： （1）电场强度E的大小； （2）轻绳被拉断前瞬间所承受的拉力； （3）为使小球不能进入电磁场屏蔽区，磁感应强度的最小值为多大？    3．（2023·湖南郴州·统考三模）如图，金属板M、N板竖直平行放置，中心开有小孔，板间电压为，金属板E、F水平平行放置，间距和板长均为。现有一质量为、电荷量为的带电粒子，从极板M的中央小孔处由静止释放，穿过小孔后沿E、F板间中轴线进入偏转电场，从P处离开偏转电场后，粒子恰好从AB的中点D以垂直AB边的速度方向进入直角三角形的有界匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。已知BC边水平，AB边长也为，，，，，忽略粒子的重力及平行板间电场的边缘效应，求： （1）粒子到达小孔时的速度； （2）P点与E极板的距离； （3）若保证带电粒子从AB边离开磁场，则磁场区域的磁感应强度应满足什么条件？ 4．（2023·湖南常德·统考模拟预测）如图所示，间距的平行金属导轨放置在绝缘水平面上，导轨左端连接恒流源，能确保电路中的电流I恒为。空间分布两个宽度分别为和、间距的匀强磁场区域Ⅰ和Ⅱ，两磁场磁感应强度大小均为，方向均竖直向下。质量、电阻为的导体棒静止于区域Ⅰ左边界，质量、边长为、电阻的正方形单匝线框的右边紧靠区域Ⅱ左边界，一竖直固定挡板与区域Ⅱ的右边界距离为。某时刻闭合开关，导体棒开始向右运动。已知导体棒与线框、线框与竖直挡板之间均发生弹性碰撞，导体棒始终与导轨接触并且相互垂直，不计一切摩擦和空气阻力。求： （1）导体棒第一次离开区域Ⅰ时的速度大小； （2）线框与导体棒从第1次碰撞至它们第2次碰撞过程中，线框产生的焦耳热； （3）导体棒在磁场区域Ⅰ中运动的总时间。 5．（2023·湖南岳阳·统考二模）如图所示，足够长的粗糙绝缘斜面与水平面成固定在地面上，在斜面上虚线和与斜面底边平行，在、围成的区域有垂直斜面向上的有界匀强磁场，磁感应强度为；现有一质量为、边长、匝数、总电阻的正方形金属线圈，让边与斜面底边平行，从斜面上端静止释放，线圈刚好匀速穿过整个磁场区域，已知线圈与斜面间的动摩擦因数为，（取）求： （1）线圈进入磁场区域时的速度大小； （2）线圈释放时，边到的距离； （3）整个线圈穿过磁场的过程中，流过线圈的电荷量及线圈上产生的焦耳热。 6．（2023·湖南益阳·安化县第二中学校考三模）如图所示，xOy坐标系中，第三象限存在沿x轴正向的匀强电场，第四象限与x轴和y轴相切的半径为R=0.2m的圆形区域内存在匀强磁场B1，磁感应强度B1=0.1T，方向垂直纸面向里，x轴上方存在垂直纸面向外的匀强磁场B2，磁感应强度B2=0.3T。在第三象限x=-40cm，y=-8cm至-36cm间存在粒子源，比荷k=108C/kg的相同带正电粒子由粒子源无初速度释放后进入电场，在电场中加速后进入圆形磁场，其中正对圆心入射的粒子经B1偏转后恰好以垂直于x轴的方向经切点P点进入磁场B2，带电粒子最终都打到放置在x轴上的收集板上。不计粒子的重力，sin37°=0.6，cos37°=0.8，求： （1）第三象限中加速电场的电场强度E； （2）收集板最小长度L； （3）带电粒子在磁场B1、B2中运动的总时间范围（用含π的分数式表示）。 7．（2023·湖南怀化·统考二模）如图所示，M、N为等离子体发电机的两个极板，分别通过导线与平行板电容器的两个极板P、Q相连。M与N、P与Q的间距均为d，M、N中间有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为，一束等离子体（高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）以速度v沿垂直于磁场的方向喷入磁场。P、Q间加一垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度的大小为。一电荷量为q、质量为m的正离子以某一速度（未