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（新高考江苏专用）

专题02 电磁学版块大题综合 一、解答题 1．（2023·江苏南京·统考三模）如图所示，匚型金属导轨固定在水平桌面上，金属棒垂直置于导轨上，方形区域内存在着垂直于桌面向下的匀强磁场，当磁场在驱动力作用下水平向右运动，会驱动金属棒运动。已知导轨间距为，电阻不计，金属棒质量为，接入电路中的电阻为，磁感应强度为，金属棒与导轨间的动摩擦因数为，重力加速度为。求： （1）金属棒刚要运动时的磁场速度； （2）使磁场以第（1）问中速度做匀速运动的驱动力功率P。 2．（2023·江苏·模拟预测）两个用同样的细导线做成的刚性闭合线框，正方形线框的边长与圆形线框的直径相等，如图所示（两线圈之间彼此绝缘）。把它们放入同一匀强磁场中，线框所在平面均与磁场方向垂直，匀强磁场的磁感应强度随时间的变化关系为：（为定值），求： （1）时，穿过正方形、圆形线框的磁通量之比； （2）正方形、圆形线框中感应电流之比。    3．（2023·江苏·模拟预测）原子核衰变时放出肉眼看不见的射线。为探测射线威耳曾用置于匀强磁场或电场中的云室来显示它们的径迹，为了研究径迹，我们将其抽象成如图甲、乙所示的情景∶一静止的氡核置于真空区域匀强磁场的边界y轴上的O点，氡核放出一个水平向右的初速度为、质量为m、电量为q的X粒子后衰变成一个质量为M的钋核。设真空中的光速为c，不计粒子的重力，衰变放出的核能全部转变成钋核和X粒子的动能。 （1）写出该衰变的核反应方程式并计算衰变过程的质量亏损m； （2）若甲图中两个磁场区域的磁感应强度分别为B和2B，间距均为，求X粒子离开磁场的位置坐标； （3）若磁场左边界为y轴，磁感应强度为B，X粒子在磁场中运动受到与速度方向相反、大小不变的阻力f，且恰好不能从y轴飞出磁场，求X粒子运动到y轴的时间t及阻力f。 4．（2023·江苏·统考一模）图为一个小型交流发电机的原理图，其矩形线圈的面积为S，共有n匝，线圈总电阻为r，可绕与磁场方向垂直的固定对称轴OO′转动；线圈处于磁感应强度为B的匀强磁场中，线圈在转动时可以通过滑环K和电刷L保持与外电路电阻R的连接，在外力作用下线圈以恒定的角速度ω绕轴OO′匀速转动（不计转动轴及滑环与电刷的摩擦）。 （1）求线圈从图示位置转动90°时电流表的示数； （2）求线圈速度转动N周过程中发电机线圈电阻r产生的焦耳热。 5．（2023·江苏南通·江苏省如东高级中学校联考模拟预测）如图所示，M、N为两水平金属板，板间电压为U、距离为d，磁感应强度大小为，方向垂直纸面向外，ACD为用绝缘板围成的正三角形区域，正三角形边长为L，S为AC板中心的小孔，区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，放射源P沿水平方向发出速率不等、比荷不同的粒子，其中有部分粒子恰能沿板M、N的中轴线通过，再垂直AC边从孔S进入正三角形区域。板间电场可看成匀强电场，忽略板外空间的电场；粒子每次与绝缘板发生碰撞后均以原速率反弹且电荷量不变，不计粒子重力及相互作用。 （1）求能沿板M、N中轴线通过的粒子的速度大小v0； （2）求与绝缘板碰撞次数最少且能从S孔飞出的粒子比荷； （3）比荷为的粒子在三角形区域内运动过程中，每次与板碰撞时速度方向均与板垂直。求该粒子在三角形区域内运动的时间t随的变化关系。 6．（2023·江苏南京·统考三模）如图所示，空间有垂直于平面向里的两个匀强磁场，空间的磁感应强度大小为B，空间的磁感应强度大小为。原点O处有一个粒子源，同时射出两个速度大小均为、比荷均为的同种带正电粒子。沿y轴负方向的粒子记为A粒子，沿与x轴正方向的夹角为的粒子记为C粒子。不考虑粒子之间的碰撞和其他相互作用。求： （1）A粒子发射后，第二次经过x轴时距原点O的距离； （2）C粒子发射后，经过x轴射向空间所用的时间； （3）A、C两粒子均经x轴射向空间时恰好相遇所对应的k值。 7．（2023·江苏·模拟预测）如图所示，两光滑平行长直导轨，间距为d，放置在水平面上，磁感应强度为B的匀强磁场与导轨平面垂直，两质量都为m、电阻都为r的导体棒、垂直放置在导轨上，与导轨接触良好，两导体棒距离足够远，静止，以初速度向右运动，不计导轨电阻，忽略感生电流产生的磁场，从开始到最终稳定的全过程中，求： （1）导体棒的最终速度和中产生的焦耳热； （2）通过导体棒横截面的电量。 8．（2023·江苏连云港·统考模拟预测）如图甲所示，某同学用长为L、横截面积为S、电阻率为的细导线做成单匝圆形线圈放置在匀强磁场中，磁感应强度方向垂直于线圈平面向里。若磁感应强度随时间变化的图像如图乙所示，求： （1）线圈中感应电流的大小I和方向； （2）在时间内线圈中产生的焦耳热Q。 9．（2023·江苏·模拟预测）阿斯顿最早设计了质谱仪，并用它发现了氖20和氖22，证实了同位素的存在。如图