2024届高考物理一轮专题大题训练：电磁学

解答题专题2：电磁学 年 级： 高 三 辅导科目： 物 理 教学目的 针对电磁学大题的内容进行复习和巩固 重点难点 1. 粒子在电场、磁场以及叠加场中的运动问题 2. 电磁感应中力学问题的分析 教学内容 1．某装置利用磁场控制带电粒子的运动。如图所示，矩形区域ABCD边长分别为、，O、为AB、CD边的中点；ABCD内存在多层紧邻且强弱相同的匀强磁场，每层的高度均为d，磁感应强度大小可调，方向垂直纸面沿竖直方向交替变化；质量为m、电荷量为+q的粒子从O点射入磁场，初速度大小为，方向与夹角为，粒子在纸面内运动，不计粒子重力及粒子间的相互作用。 （1）若粒子从O开始沿图示轨迹运动且恰好到达，求所加磁场的磁感应强度的大小。 （2）若粒子从CD边离开磁场时与轴线的距离小于d，求磁感应强度B的取值范围。 （3）若磁感应强度，求能从CD边出射的粒子初速度方向与夹角θ的范围。    2．如图所示，CEG、DFH是两条足够长的、水平放置的平行金属导轨，导轨间距为L，在CDFE区域存在垂直于导轨平面向上的有界匀强磁场，磁感应强度大小为B，导轨的右端接有一阻值为R的电阻，左端与光滑弯曲轨道MC、ND平滑连接。现将一阻值为R，质量为m的导体棒从弯曲轨道上h高处由静止释放，导体棒最终恰停在磁场的右边界EF处。金属导轨电阻不计，EF左侧导轨光滑，右侧导轨粗糙，与导体棒间动摩擦因数为μ。建立原点位于磁场左边界CD、方向沿导轨向右的坐标轴x，已知导体棒在有界磁场中运动的速度随位移均匀变化，即满足关系式：，v0为导体棒进入有界磁场的初速度。求： (1)有界磁场区域的宽度d； (2)导体棒运动到加速度a； (3)若导体棒从弯曲轨道上4h高处由静止释放，则导体棒最终的位置坐标x和这一过程中导体棒上产生的焦耳热Q。 3．冲击电流计属于磁电式检流计，它可以测量短时间内通过冲击电流计的脉冲电流所迁移的电量，以及与电量有关的其他物理量测量（如磁感应强度）。已知冲击电流计D的内阻为R，通过的电量q与冲击电流计光标的最大偏转量成正比，即（k为电量冲击常量，是已知量）。如图所示，有两条光滑且电阻不计的足够长金属导轨MN和PQ水平放置，两条导轨相距为L，左端MP接有冲击电流计D，EF的右侧有方向竖直向下的匀强磁场。现有长度均为L、电阻均为R的导体棒ab与cd用长度也为L的绝缘杆组成总质量为m的“工”字型框架。现让“工”字型框架从EF的左边开始以初速度（大小未知）进入磁场，当cd导体棒到达EF处时速度减为零，冲击电流计光标的最大偏转量为d，不计导体棒宽度，不计空气阻力，试求： （1）在此过程中，通过ab导体棒的电荷量和磁场的磁感应强度B的大小； （2）在此过程中，“工”字型框架产生的总焦耳热Q； （3）若“工”字型框架以初速度进入磁场，求冲击电流计光标的最大偏转量。 4．如图所示，y方向足够长的两个条形区域，宽度分别为l1和l2，两区域分别分布着磁感应强度为和的磁场，磁场方向垂直于xOy平面向外，磁碱应强度，现有大量粒子从坐标原点O以恒定速度不断沿x轴正方向射入磁场，由于的大小在0-0.5T范围内可调，粒子可从磁场边界的不同位置飞出。已知带电粒子的电量C。 质量，不考虑带电粒子的重力，求： （1）要使粒子能进入的磁场，应满足的条件； （2）粒子在条形区域内运动的最短时间t； （3）粒子从y轴飞出磁场时的最高点坐标y。    5．如图，竖直平面内放着两根间距、电阻不计的足够长平行金属板M、N，两板间接一阻值的电阻，在金属板M、N间的CD边界上方有垂直纸面向里的磁感应强度的匀强磁场，N板右侧区域KL上、下部分分别充满方向垂直纸面向外、向里的匀强磁场与（大小未知）。N板上有一小孔Q，Q点距分界线高。有一质量、电阻的金属棒搭在MN之间并与MN良好接触，用输出功率恒定的电动机拉着金属棒竖直向上运动，当金属棒达最大速度时，在与Q等高并靠近M板的P点静止释放一个比荷的正离子，经电场加速后，以的速度从Q点垂直于N板边界射入右侧区域。不计离子重力，忽略电流产生的磁场，取。求： (1)正离子从P处释放时，P、Q间的电势差U； (2)电动机的输出功率P； (3)离子从Q点进入右侧磁场后不会回到N板，磁感应强度的取值范围？ 6．在一水平面上，放置相互平行的直导轨、，其间距L=0.2m，、是连在导轨两端的电阻，，，虚线左侧3m内（含3m处）的导轨粗糙，其余部分光滑并足够长。是跨接在导轨上质量为m=0.1kg、长度为L′=0.3m的粗细均匀的导体棒，导体棒接入电路的电阻，开始时导体棒处于虚线位置，导轨所在空间存在磁感应强度大小B=0.5T、方向竖直向下的匀强磁场，如图甲所示。从零时刻开始