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（新高考浙江专用）

专题02 电磁学版块大题综合 一、解答题 1．（2023·浙江绍兴·统考二模）如图为小姚设计的新型质谱仪原理图，离子源中飘出的初速为0的离子，经间的电场加速后，沿轴线进入图中虚线所示的圆形匀强磁场区域，圆形匀强磁场半径为，磁场区域的右下部分圆周边界处安装有接收底片，在的正下方，与同在轴线上，一个氢离子从离子源进入电场、磁场，最后恰好打在点，已知元电荷为，一个氢离子的质量为，间电压为，重力忽略不计。 （1）求圆形区域中磁感应强度的大小与方向； （2）在离子源中放入不同的离子，离子打在底片上的位置到点连线与轴线成角，求离子的比荷； （3）上的电压波动范围为，求质量为、的两种一价离子在底片上的位置不重叠时，应满足的条件； （4）在（1）情况下，因放置失误，导致磁场区域整体向下移动，使磁场区域圆心偏离轴线，，求此情况下氢离子打在底片上的位置。（用该位置到点连线与轴线所成的角度表示）    2．（2023·浙江·校联考模拟预测）如图所示，一对平行光滑轨道倾斜放置在水平面上，与水平面间夹角为θ，两轨道相距L，两轨道间通过开关，并列连接阻值为R的电阻和电容为C的超级电容器，有一质量m的导体棒ab静止放在轨道上，与两轨道垂直，导体棒的电阻为零，轨道足够长且轨道的电阻忽略不计，整个装置处于垂直于导轨平面磁感应强度B的匀强磁场中，磁场方向垂直轨道平面向下。现用沿平行于导轨的恒力F拉动导体棒向上运动，则： （1）当开关S接通时求导体棒的最终速度； （2）若开关S断开，求导体棒运动过程中的加速度大小； （3）当开关S接通时，已知从静止开始直到导体棒达到稳定速度所经历的位移为x，求在此过程中电阻R产生的焦耳热（电容器储存的电能表达式，U是电容器两端的电压）。    3．（2023·浙江·模拟预测）如图所示，一个质量为m、电荷量为-q的带电粒子以速度v0=，α=30°从O点射入匀强磁场①区中，匀强磁场外侧紧贴一个圆心角β=300°的绝缘刚性圆壁（粒子在圆壁上无能量损失反射），最后粒子从A射出磁场，经过宽度为0.5d的对称性匀强电场E及匀强磁场②区之后，又恰好从B点回到匀强磁场①区中。已知匀强磁场①区的半径为d，匀强磁场①、②的磁感应强度大小分别为B1、B2，且B2=4B1，匀强电场E=。不计粒子重力、粒子间的相互作用力，回答以下问题： （1）带电粒子在匀强磁场②区中的轨道半径； （2）返回B点后第一次接触匀强磁场①区外侧绝缘刚性圆壁时，两点间位移大小； （3）不计碰撞反射时间，从O点出发到第一次回到O点的总时间。 4．（2023·浙江嘉兴·统考二模）如图1所示是一个电子检测装置的示意图，两块长度为d且平行正对的金属板M、N相距为d，板间加有如图2所示的交变电压。M、N右侧区域存在垂直纸面向里且范围足够大的匀强磁场。N右侧边缘。O点正下方存在着长度足够长的收集板，收集板通过电流表与大地相连。M、N左端连线中点处有一粒子源S，它沿两板间中轴线方向持续均匀射出速度为、质量为m、电荷量为的电子。已知交变电压最大值，匀强磁场磁感应强度，S在单位时间内发射的电子数为n，交变电压周期，电子打到两极板即被吸收，不计电子重力。求： （1）时刻进入极板间的电子打在收集板的位置离收集板顶端O点的距离； （2）收集板上能被电子打到的区域长度 （3）若题给条件下电流表有确定示数，求通过电流表的电流I； （4）若电子射入的速度范围为，试推导通过电流表的电流i与v的关系式。 5．（2023·浙江宁波·统考二模）用射线轰击铝箔Al人工产生一定量的放射性同位素P和某种粒子A，放置一段时间后，部分P衰变产生Si和正电子。现用如图所示装置检测P在时间内的衰变率：将核反应产物（电离态的P、电离态的Si4+、粒子、粒子A、正电子等五种粒子）一起注入到加速电场的中心P，忽略各粒子的初速度，部分粒子经电场加速形成的粒子束1从正极板的小孔M射出，被探测板1收集；部分粒子经电场加速后形成粒子束2从负极板上的小孔N射出，沿半径为的圆弧轨迹通过静电分析器，经由速度选择器筛选后（速度选择器中不同粒子的运动轨迹如图中虚线所示），在磁分析器中沿半圆弧轨迹偏转，最后被磁场边界处的探测板2收集。其中加速电场的电压大小为，静电分析器中与圆心等距离的各点场强大小相等，方向指向圆心，磁分析器中以为圆心的足够大半圆形区域内，分布着方向垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度的大小为。经检测，探测板1收集的电荷量为，探测板2收集电荷量为。设原子核中每个核子的质量均为，整个系统处于真空中，忽略检测过程中发生的衰变，不计重力、粒子间的相互作用力及相对论效应，且已知元电荷量为。 （1）写出粒子轰击铝箔的核反应方程： （2）求静电分析器中粒子运动轨迹处电场强度的大小； （3）求时间内发生衰变的P与人工产生的P的比值； （4）若磁分析器