专题02 电磁学-【好题汇编】2024年高考物理三模试题分类汇编（浙江专用）

专题02 电磁学 1．（2024·浙江金华·三模）单晶硅太阳能发电原理是光线照射到单晶硅太阳能板上，会激发电子形成电流。已知杭州西站枢纽屋顶铺设了面积为的单晶硅太阳能板，阳光照射下平均发电功率。若已知太阳的辐射总功率约，太阳与地球之间的距离约，则下列说法正确的是（　　） A．单位面积上接收到的太阳辐射功率约200W B．一天大约可发电 C．光电的转换效率约14% D．单晶硅太阳能板发出的是交流电 2．（2024·浙江温州·三模）新安江水库蓄水后，水位落差可达55m，如图所示。已知落差处流量为的水流冲击水轮机发电，水流减少的机械能80%转化为电能。发电机输出电压为11kV，水电站到用户之间采用220kV高压进行远距离输电，输电线上损耗的功率不超过输送功率5%，用户所需电压为220V。变压器视为理想变压器，下列说法正确的是（　　） A．升压变压器原副线圈匝数比为1：20 B．发电机的输出功率为 C．输电线上电阻不能超过110Ω D．降压变压器原副线圈匝数比为1000：1 3．（2024·浙江·9+1联盟高三下学期3月模拟）西北地区夏季日照时间为13小时，冬季日照时间为8小时，如图所示，是西北干旱地区安装的太阳能电池板。利用这些电池板收集太阳能发电，发电总功率可达3kW，工作电压为380V，发电总功率的30%给当地使用，还有富余发电以0.4元/度（1度）价格并入国家电网。则下列说法可能正确的是（　　） A．该光伏项目年发电量约为 B．该光伏项目的工作总电流约为0.3A C．该光伏项目平均每天的发电量大约可供当地一盏60W的白炽灯工作约150小时 D．该光伏项目富余发电的年收入约1300元 4．（2024·浙江·9+1联盟高三下学期3月模拟）（多选）下列说法正确的是（　　） A．霓虹灯发光是气体原子从高能级向低能级跃迁产生 B．LC振荡电路中，当电容器电压最大时回路电流也最大 C．电阻应变片的电阻值随其机械形变的变化而变化 D．站在岸边的人会因为全反射而看不到湖中的鱼 5．（2024·浙江温州·三模）（多选）下列说法正确的是（　　） A．甲图中动圈式扬声器的工作原理是电流的磁效应 B．乙图中荷叶上的露珠呈椭球形，说明露珠不浸润荷叶 C．丙图中石英玻璃是由天然石英熔化后再凝固形成，它属于多晶体 D．丁图中玻璃管的裂口在火焰上烧熔后，其尖端会变钝，是液体表面张力作用的结果 6．（2024·浙江金华·三模）在图甲的LC振荡演示电路中，开关先拨到位置“1”，电容器充满电后，在时刻开关拨到位置“2”。若电流从传感器的“+”极流入，电流显示为正，图乙为振荡电流随时间变化的图线，则下面有关说法正确的是（　　） A．在图乙中A点时刻电容器上极板带负电 B．在图乙中从到A点过程中电容器的电压先增加后减小 C．若电阻R减小，电流变化如图丙中实线 D．若电阻R减小，电流变化如图丙中虚线 7．（2024·浙江·9+1联盟高三下学期3月模拟）如图所示为竖直下落的电阻可视为零的质量为9kg的金属薄板，其厚度为，侧面是边长为的正方形，当在整个空间加上方向水平且平行于正方形侧面的磁感应强度大小为匀强磁场时，由于在垂直于侧面方向形成电流I，使得薄板的加速度相比自由落体时减小了千分之一，两侧面积聚电荷可以看成电容器，其电容值为C。则下列选项正确的是（　　） A．， B．， C．， D．， 8．（2024·浙江·9+1联盟高三下学期3月模拟）如图所示，一理想变压器的原线圈由双线圈ab和cd构成，双线圈匝数各为，副线圈的匝数为。用和表示变压器的输入电流和电压，和表示变压器输出电流和电压。下列说法正确的是（　　） A．若A接a，B接b，cd空置，电键闭合前后，发生变化 B．若A接a，B接b，cd空置，负载变化时，电源输出功率恒定 C．若A接a，B接c，b接d，原副线圈的电压比为 D．若A接a，B接d，b接c，负载变化时，和相应变化且成正比 9．（2024·浙江·9+1联盟高三下学期3月模拟）如图所示，某直线加速器由沿轴线分布的一系列金属圆管（漂移管）组成，相邻漂移管分别接在高频脉冲电源的两极。质子从K点沿轴线进入加速器并依次向右穿过各漂移管，在漂移管内做匀速直线运动，在漂移管间被电场加速、加速电压视为不变。设质子进入漂移管B时速度为，进入漂移管E时速度为，电源频率为，漂移管间缝隙很小。质子在每个管内运动时间视为电源周期的，质子的荷质比取。则（　　） A．漂移管需要用绝缘材料制成 B．各漂移管的长度应相等 C．漂移管B的长度为0.6m D．相邻漂移管间的加速电压 10．（2024·浙江·9+1联盟高三下学期3月模拟）水平放置的金属细圆环P的半径为l，其内部充满方向竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B。电阻为r，长度恰为l的细导体棒a一端搭接在细圆环上，可绕圆心处的金属细圆柱O在水平面内转动。两平行竖直金属导轨的间距为d，其中M导轨与小圆柱O相连，N导轨与圆环P相连，两导轨上方通过电键K连接能提供恒定电流大小为I，方向水平向右的恒流源S。质量为m，电阻为R的均匀导体棒b水平搁置在固定支架上并与两导轨紧密接触，棒b处在方向垂直于导轨平面向内的匀强磁场中，磁感应强度的大小为B。除了导体棒a和导体棒b外其余电阻不计，一切摩擦不计。 （1）若电键K断开，外力使导体棒a以某一角速度匀速转动时导体棒b对支架的作用力恰好为0。求此时导体棒a的旋转方向（俯视图）和的大小。 （2）若电键K闭合，导体棒a作为“电动机”在水平内旋转。 ①“电动机”空载时导体棒a所受安培力为零，其匀速转动的角速度记为，求的大小。 ②求“电动机”机械效率为50%时导体棒a的角速度。 11．（2024·浙江金华·三模）如图甲所示，左侧发电装置由一个留有小缺口的圆形线圈和能产生辐向磁场的磁体组成，辐向磁场分布关于线圈中心竖直轴对称，线圈所在处磁感应强度大小均为。线圈半径r，电阻不计，缺口处通过足够长轻质软导线与间距的水平平行光滑金属轨道相连，轨道间接有电容为的电容器，区域内有竖直向下，的匀强磁场，紧靠处有一根质量m，电阻R的金属杆a。绝缘轨道区域内有方向竖直向下，大小随x轴（为坐标原点，向右为正方向）变化的磁场，变化规律满足，同一位置垂直轨道方向磁场相同，紧靠处放置质量为m、电阻为的“”形金属框EFGH，FG边长度为L，EF边长度为。时刻单刀双掷开关S和接线柱1接通，圆形线圈在外力作用下沿竖直方向运动，其速度按照图乙规律变化，取竖直向上为速度正方向。时将S从1拨到2，同时让金属杆a以初速度在磁场中向右运动，金属杆a达到稳定速度后在处与金属框EFGH发生完全非弹性碰撞组合成一闭合的长方形金属框。不考虑电流产生的磁场影响，除已给电阻其它电阻不计。求（结果可用r、m、、、、k中的字母表）： （1）时刻电容器M板带电极性，及电荷量； （2）a杆到达时的速度大小； （3）金属杆a与“”形金属框发生完全非弹性碰撞组合成一闭合的长方形金属框，金属框最终静止时HE边所在位置的x轴坐标。 12．（2024·浙江金华·三模）如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比，原线圈电路中接入内阻不计电压满足的电源，电流表为理想交流电表。已知，，开关S闭合前、后电流表示数之比为3:4。下列说法正确的是（　　） A．副线圈电流的频率100Hz B．定值电阻 C．开关闭合前后原线圈电压有效值始终为220V D．开关闭合后电源输出的功率减小 13．（2024·浙江温州·三模）如图，电路中电源电动势8V、内阻0.5Ω， 电流表内阻不计，R为定值电阻，M为电动机，P、Q两极板正对，间距为d。闭合开关S、S1电流表示数为3.2A，电子从P板以速度 v₀垂直于极板射出，恰能到达两极板中央。再将S2闭合，稳定后电流表示数为4A。下列说法正确的是（　　） A．电动机M的输出功率为6W B．电动机M的绕线电阻为6Ω C．定值电阻 R 消耗的功率减小18W D．再让电子从P板以速度2v₀垂直于极板射出，能到达Q板 14．（2024·浙江·9+1联盟高三下学期3月模拟）空腔圆柱的截面圆如图所示，其圆心为O，半径为R，圆面上开有A、B、C、D四个小孔，，，，圆内存在垂直纸面向外的匀强磁场（未知），圆外OB和OC射线范围内存在垂直纸面向内的匀强磁场（未知）。紧靠A孔有两金属板M，N，两板间加上交变电压，其中已知，质量为m，电荷量为q的正电粒子持续由M板静止释放，经电场加速的粒子从A孔沿半径方向进入空腔内部，发现在时刻释放的粒子恰好能从B孔射出磁场，并能经过D孔。已知粒子在电场中加速的时间忽略不计，粒子撞击圆面即被吸收，圆面始终不带电。 （1）求从B孔飞出的粒子的速度及截面圆内磁感应强度的大小； （2）求粒子从A孔运动到D孔的时间及比值； （3）紧靠D孔有两金属板，，两板间加上沿半径方向的交变电压，以板出口处点为原点建立直角坐标系，在y轴右侧区域内存在垂直纸面向内的匀强磁场，当时，从点进入磁场的速度最大的粒子恰好从点离开磁场。若要让从点进入磁场的速度最小的粒子也恰好击中点P，则的取值应为多少？ 15．（2024·浙江温州·三模）如图甲所示，在光滑绝缘水平面内建立xOy直角坐标系，在区域I内分布着垂直该平面向外的匀强磁场（右边界EF的横坐标在间某处），其磁感应强度大小随时间变化如图乙所示；在区域Ⅱ内分布着垂直该平面向外、磁感应强度大小为的匀强磁场。该平面内有边长为2a、电阻为R、质量为m的正三角形金属框，其MN边与y轴重合，N点与坐标原点O重合。 （1）若金属框不动，在的时间内判断框内电流方向，并求出MN边上产生的焦耳热Q； （2）若在时，沿x轴正方向给金属框一初速度，使其沿x轴运动。时顶点P刚好运动到边界EF处；当顶点P运动到和处时的速度分别为（未知）和；框顶点P到达处后，继续向前运动直到停止（此时MN边尚未进入区域Ⅱ）。运动中MN边始终与y轴平行。 ①比较与的大小； ②求金属框停止时顶点P的横坐标； ③若将金属框以初速度大小为、方向与x轴正方向成60°角斜向上推出，其他条件不变。求当框顶点P到达处时的速度v的大小。 16．（2024·浙江温州·三模）如图所示是粒子流扩束技术的原理简图。正方形区域I、II、III、IV对称分布，一束速度相同的质子束射入后能够实现扩束，四个区域内有界磁场（边界均为圆弧）分布可能正确的是（　　） A． B． C． D． 17．（2024·浙江金华·三模）空间存在一平行于纸面的匀强电场，在电场内取某点记为坐标原点O，沿某一方向建立x轴，选取x轴上到O点距离为r的P点，以O为圆心、r为半径作圆，如图甲所示。从P点起沿圆周逆时针方向移动一周，圆上各点的电势会随转过角度发生变化。当半径r分别取、、时，其图像如图乙所示，三条曲线所对应的电势均在时达到最大值，最大值分别为、、，曲线③与横轴相切。则下列说法正确的是（　　） A．电场方向沿x轴负方向 B．时曲线②的电势值为 C．时曲线①的电势值 D．电场强度的大小为 18．（2024·浙江温州·三模）如图所示在竖直y轴上固定两个点电荷，电荷量为+Q的点电荷在2y0处、电荷量为-4Q的点电荷在3y0处。将质量为m、电荷量为+q的小球从坐标原点O静止释放，经过A点后，能到达最低点B。以y0处为电势能零点、2y0处为重力势能零点，小球可视为点电荷。小球在此运动过程中的重力势能、机械能、动能及电势能随y变化的图像可能正确的是（　　） A． B． C． D． 19．（2024·浙江温州·三模）如图甲所示，某种离子分析器由加速区、偏转区和检测区组成，分别分布在第Ⅲ、Ⅱ、I象限内。在加速通道内分布着沿y轴负方向的匀强电场，场强大小 在 范围内调节；在偏转通道内分布着垂直xOy坐标平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小 随E₁的变化而变化；在检测区内，分布着匀强电场或磁场，检测区内适当位置放有长为2L的检测板。在坐标为(-L，-1.5L)的A处有一离子源，可连续释放质量为m、电荷量为 的离子（释放时的速度可视为零），离子沿直线到达坐标为(-L，0)的小孔 C，再经偏转区后从坐标为(0，L)的小孔D 进入检测区，打在检测板上。三个区域的场互不影响，不计离子的重力及其间的相互作用。 （1）要保证所有的离子都能从C孔出来后从D孔进入检测区，试推导磁感应强度大小 随场强E₁变化的关系式； （2）如图乙所示，将检测板左端放在D孔上沿，板面与x轴正方向的夹角检测区内加沿y轴负方向、场强大小 的匀强电场，在满足（1）的条件下， ①求检测板上收集到离子记录线的长度； ②调整θ角使检测板上收集到离子的记录线最长，求此记录线的长度及调整后的角度正弦值； （3）如图丙所示，检测板与y轴平行，并可沿x轴及y轴平移。检测区内加垂直xOy坐标平面向里的磁场，磁感应强度大小 沿x轴均匀变化，即 （k为大于零的常量），在满足（1）的条件下，要使检测板能收集到离子，求检测板x坐标的最大值。 【答案】（1）；（2）①0.3L；②L；0.8；（3） 20．（2024·浙江金华·三模）利用电磁场实现带电粒子的偏转是科学仪器中广泛应用的技术，某同学设计了如图所示的装置实现对带电粒子的电磁偏转从而进行分析。在的I区域内有一匀强电场方向竖直向下，电场强度，的II区域内有一垂直纸面向里的匀强磁场，在且的III区域内有竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，I区与III区电场强度大小相等，II区与III区的磁感应强度B大小相等均未知。现有一质量为m，电荷量为q的带正电粒子，从P点沿x轴正方向以某一初速度v水平射入I区。已知图中P点坐标（0，），Q点坐标（L，0），不计带电粒子重力，且粒子只在平面内运动。 （1）当粒子初速度时，粒子在II区运动轨迹的半径为，求磁感应强度B的大小； （2）求粒子第一次到达x轴且Q点左侧位置的坐标x与初速度v的关系式； （3）若粒子与x轴负方向夹角为锐角进入III区域，求粒子在III区域运动过程中速度方向沿y轴负方向时y轴坐标与v的关系； 试卷第2页，共23页 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！20 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题02 电磁学 1．（2024·浙江金华·三模）单晶硅太阳能发电原理是光线照射到单晶硅太阳能板上，会激发电子形成电流。已知杭州西站枢纽屋顶铺设了面积为的单晶硅太阳能板，阳光照射下平均发电功率。若已知太阳的辐射总功率约，太阳与地球之间的距离约，则下列说法正确的是（　　） A．单位面积上接收到的太阳辐射功率约200W B．一天大约可发电 C．光电的转换效率约14% D．单晶硅太阳能板发出的是交流电 【答案】C 【考点】电流强度的定义及单位  电功和电功率定义、表达式及简单应用 【详解】A．距离太阳的球面面积 单位面积上接受太阳太阳辐射的功率 故A错误； B．若24小时都有太阳，则工作一天大约可发电 但有太阳的时间小于24小时。故B错误； C．太阳板接收的太阳能 光电的转换放率约为 故C正确； D．依题意，光线照射到单晶硅太阳能板上，电子定向移动形成电流。方向不变，为直流电。故D错误。 故选C。 2．（2024·浙江温州·三模）新安江水库蓄水后，水位落差可达55m，如图所示。已知落差处流量为的水流冲击水轮机发电，水流减少的机械能80%转化为电能。发电机输出电压为11kV，水电站到用户之间采用220kV高压进行远距离输电，输电线上损耗的功率不超过输送功率5%，用户所需电压为220V。变压器视为理想变压器，下列说法正确的是（　　） A．升压变压器原副线圈匝数比为1：20 B．发电机的输出功率为 C．输电线上电阻不能超过110Ω D．降压变压器原副线圈匝数比为1000：1 【答案】A 【考点】能量的分类和相互转化  理想变压器两端电压与匝数的关系  远距离输电在导线上损失功率的计算 【详解】A．升压变压器原副线圈匝数比为 故A正确； B．发电机的输出功率为 解得 故B错误 C．输电线上的电流为 输电线上损耗的功率为 又 解得 则输电线上电阻不能超过，故C错误； D．降压变压器输入电压小于220kV，输出电压为220V，则原副线圈匝数比小于1000:1，故D错误。 故选A。 3．（2024·浙江·9+1联盟高三下学期3月模拟）西北地区夏季日照时间为13小时，冬季日照时间为8小时，如图所示，是西北干旱地区安装的太阳能电池板。利用这些电池板收集太阳能发电，发电总功率可达3kW，工作电压为380V，发电总功率的30%给当地使用，还有富余发电以0.4元/度（1度）价格并入国家电网。则下列说法可能正确的是（　　） A．该光伏项目年发电量约为 B．该光伏项目的工作总电流约为0.3A C．该光伏项目平均每天的发电量大约可供当地一盏60W的白炽灯工作约150小时 D．该光伏项目富余发电的年收入约1300元 【答案】C 【考点】电功和电功率定义、表达式及简单应用 【详解】A．由题意可知，该光伏项目年发电量约为 A错误； B．该光伏项目的工作总电流约为 B错误； C．该光伏项目平均每天的发电量大约可供当地一盏60W的白炽灯工作时间为 C正确； D．该光伏项目富余发电的年收入约 D错误。 故选C。 4．（2024·浙江·9+1联盟高三下学期3月模拟）（多选）下列说法正确的是（　　） A．霓虹灯发光是气体原子从高能级向低能级跃迁产生 B．LC振荡电路中，当电容器电压最大时回路电流也最大 C．电阻应变片的电阻值随其机械形变的变化而变化 D．站在岸边的人会因为全反射而看不到湖中的鱼 【答案】AC 【考点】压（拉）力传感器  折射和全反射的综合问题  振荡回路  基态、激发态、跃迁、电离 【详解】A．霓虹灯发光是气体原子从高能级向低能级跃迁产生的。故A正确； B．LC振荡电路中，当电容器电压最大时极板上电荷量最多，回路电流最小。故B错误； C．电阻应变片是一种将被测件上的形状变化转换成为一种电信号的敏感器件，其阻值会随着机械形变而发生变化。故C正确； D．光从空气进入水中，不会发生全反射，根据光路的可逆性，站在岸边的人不会因为全反射而看不到湖中的鱼。故D错误。 故选AC。 5．（2024·浙江温州·三模）（多选）下列说法正确的是（　　） A．甲图中动圈式扬声器的工作原理是电流的磁效应 B．乙图中荷叶上的露珠呈椭球形，说明露珠不浸润荷叶 C．丙图中石英玻璃是由天然石英熔化后再凝固形成，它属于多晶体 D．丁图中玻璃管的裂口在火焰上烧熔后，其尖端会变钝，是液体表面张力作用的结果 【答案】BD 【考点】法拉第电磁感应定律的表述和表达式  晶体和非晶体  液体的表面张力  浸润和不浸润 【详解】A．动圈式扬声器的工作原理是基于法拉第电磁感应定律，故A错误； B．荷叶上的露珠呈椭球形，说明露珠不能浸润荷叶，故B正确； C．石英玻璃是由天然石英熔化后再凝固形成，它属于非晶体，故C错误； D．玻璃管的裂口放在火焰上烧熔，其尖端变钝，这是由于液体表面张力的作用，故D正确。 故选BD。 6．（2024·浙江金华·三模）在图甲的LC振荡演示电路中，开关先拨到位置“1”，电容器充满电后，在时刻开关拨到位置“2”。若电流从传感器的“+”极流入，电流显示为正，图乙为振荡电流随时间变化的图线，则下面有关说法正确的是（　　） A．在图乙中A点时刻电容器上极板带负电 B．在图乙中从到A点过程中电容器的电压先增加后减小 C．若电阻R减小，电流变化如图丙中实线 D．若电阻R减小，电流变化如图丙中虚线 【答案】A 【考点】电容器的充放电过程及其特点  振荡回路 【详解】A．在图乙中A点时刻电流为正且正在减小，可知电容器正在充电阶段，此时上极板带负电，下极板带正电，选项A正确； B．在图乙中从到A点过程中电流先正向增加后正向减小，电容器先放电后充电，即电容器的电压先减小后增加，选项B错误； CD．若电阻R减小，则电容器放电时最大电流变大，但是振动周期不变，则图丙中实线和虚线描述电流变化都不对，选项CD错误。 故选A。 7．（2024·浙江·9+1联盟高三下学期3月模拟）如图所示为竖直下落的电阻可视为零的质量为9kg的金属薄板，其厚度为，侧面是边长为的正方形，当在整个空间加上方向水平且平行于正方形侧面的磁感应强度大小为匀强磁场时，由于在垂直于侧面方向形成电流I，使得薄板的加速度相比自由落体时减小了千分之一，两侧面积聚电荷可以看成电容器，其电容值为C。则下列选项正确的是（　　） A．， B．， C．， D．， 【答案】B 【考点】牛顿第二定律的简单应用  霍尔效应的相关计算 【详解】薄板的加速度相比自由落体时减小了千分之一，根据牛顿第二定律可得 解得 根据 故选B。 8．（2024·浙江·9+1联盟高三下学期3月模拟）如图所示，一理想变压器的原线圈由双线圈ab和cd构成，双线圈匝数各为，副线圈的匝数为。用和表示变压器的输入电流和电压，和表示变压器输出电流和电压。下列说法正确的是（　　） A．若A接a，B接b，cd空置，电键闭合前后，发生变化 B．若A接a，B接b，cd空置，负载变化时，电源输出功率恒定 C．若A接a，B接c，b接d，原副线圈的电压比为 D．若A接a，B接d，b接c，负载变化时，和相应变化且成正比 【答案】D 【考点】理想变压器两端电压与匝数的关系  变压器两端电路的动态分析 【详解】AB．若A接a，B接b，cd空置，则线圈cd的存在不影响变压器的工作，电键闭合前后，不会发生变化。负载变化时，根据 可知电源输出功率不恒定。故AB错误； C．若A接a，B接c，b接d，双线圈ab和cd的互感作用会抵消掉，从而理想变压器不会正常工作，副线圈的电压为零。故C错误； D．若A接a，B接d，b接c，双线圈ab和cd为串联关系，满足 可知负载变化时，和相应变化且成正比。故D正确。 故选D。 9．（2024·浙江·9+1联盟高三下学期3月模拟）如图所示，某直线加速器由沿轴线分布的一系列金属圆管（漂移管）组成，相邻漂移管分别接在高频脉冲电源的两极。质子从K点沿轴线进入加速器并依次向右穿过各漂移管，在漂移管内做匀速直线运动，在漂移管间被电场加速、加速电压视为不变。设质子进入漂移管B时速度为，进入漂移管E时速度为，电源频率为，漂移管间缝隙很小。质子在每个管内运动时间视为电源周期的，质子的荷质比取。则（　　） A．漂移管需要用绝缘材料制成 B．各漂移管的长度应相等 C．漂移管B的长度为0.6m D．相邻漂移管间的加速电压 【答案】D 【考点】带电粒子在周期性变化电场中的直线运动 【详解】A．质子在漂移管内做匀速直线运动，漂移管内电场强度为零，根据静电屏蔽，漂移管需要用金属材料制成，故A错误； B．质子在漂移管间被电场加速，在漂移管内做匀速直线运动，质子在每个管内运动时间视为电源周期的，各漂移管的长度应逐渐增大，故B错误； C．电源周期为 漂移管B的长度为 故C错误； D．从到，根据动能定理 解得相邻漂移管间的加速电压 故D正确。 故选D。 10．（2024·浙江·9+1联盟高三下学期3月模拟）水平放置的金属细圆环P的半径为l，其内部充满方向竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B。电阻为r，长度恰为l的细导体棒a一端搭接在细圆环上，可绕圆心处的金属细圆柱O在水平面内转动。两平行竖直金属导轨的间距为d，其中M导轨与小圆柱O相连，N导轨与圆环P相连，两导轨上方通过电键K连接能提供恒定电流大小为I，方向水平向右的恒流源S。质量为m，电阻为R的均匀导体棒b水平搁置在固定支架上并与两导轨紧密接触，棒b处在方向垂直于导轨平面向内的匀强磁场中，磁感应强度的大小为B。除了导体棒a和导体棒b外其余电阻不计，一切摩擦不计。 （1）若电键K断开，外力使导体棒a以某一角速度匀速转动时导体棒b对支架的作用力恰好为0。求此时导体棒a的旋转方向（俯视图）和的大小。 （2）若电键K闭合，导体棒a作为“电动机”在水平内旋转。 ①“电动机”空载时导体棒a所受安培力为零，其匀速转动的角速度记为，求的大小。 ②求“电动机”机械效率为50%时导体棒a的角速度。 【答案】（1），顺时针方向旋转；（2）①，② 【考点】作用的导体棒在导轨上运动的电动势、安培力、电流、路端电压  导体棒转动切割磁感线产生的动生电动势 【详解】（1）导体棒b平衡 电流 转动切割 联立得 由左手定则和右手定则得导体棒a顺时针方向旋转。 （2）①空载时导体棒a所受安培力为零，则导体棒a的电流为零 则导体棒a与导体棒b两端电压相等，导体棒b的电流即恒流源电流I, 所以 ②法一：设导体棒a切割的电动势为E，其电流为i 导体棒a与导体棒b两端电压相等，即① 由于导体棒a上的速度随着到圆心距离均匀增大 ② 由①②得 法二：设导体棒a切割的电动势为E，其电流为i 导体棒a与导体棒b两端电压相等，即 ③ ④ 由③④得 11．（2024·浙江金华·三模）如图甲所示，左侧发电装置由一个留有小缺口的圆形线圈和能产生辐向磁场的磁体组成，辐向磁场分布关于线圈中心竖直轴对称，线圈所在处磁感应强度大小均为。线圈半径r，电阻不计，缺口处通过足够长轻质软导线与间距的水平平行光滑金属轨道相连，轨道间接有电容为的电容器，区域内有竖直向下，的匀强磁场，紧靠处有一根质量m，电阻R的金属杆a。绝缘轨道区域内有方向竖直向下，大小随x轴（为坐标原点，向右为正方向）变化的磁场，变化规律满足，同一位置垂直轨道方向磁场相同，紧靠处放置质量为m、电阻为的“”形金属框EFGH，FG边长度为L，EF边长度为。时刻单刀双掷开关S和接线柱1接通，圆形线圈在外力作用下沿竖直方向运动，其速度按照图乙规律变化，取竖直向上为速度正方向。时将S从1拨到2，同时让金属杆a以初速度在磁场中向右运动，金属杆a达到稳定速度后在处与金属框EFGH发生完全非弹性碰撞组合成一闭合的长方形金属框。不考虑电流产生的磁场影响，除已给电阻其它电阻不计。求（结果可用r、m、、、、k中的字母表）： （1）时刻电容器M板带电极性，及电荷量； （2）a杆到达时的速度大小； （3）金属杆a与“”形金属框发生完全非弹性碰撞组合成一闭合的长方形金属框，金属框最终静止时HE边所在位置的x轴坐标。 【答案】（1）M板带负电，；（2）；（3） 【考点】电磁感应与电路的综合问题  求导体棒运动过程中通过其截面的电量 【详解】（1）根据右手定则可知M板带负电 时刻线圈速度为v0，切割磁感线产生的感应电动势为 所以电容器电荷量为 （2）杆a稳定时切割产生的电动势与电容器电压相等，有时电容器电压大于杆a切割磁感线产生的感应电动势，所以杆a在安培力作用下加速运动到稳定状态，此过程列对杆a，根据动量定理，有 其中 由此可解得 （3）杆a与金属框EFGH碰撞，根据动量守恒定律，有 GF边所在位置与HE边所在位置的磁场差恒为 金属框运动中始终有逆时针方向电流，由2个安培力作用下减速运动至静止，对此过程列动量定理方程，有 其中 代入可得 12．（2024·浙江金华·三模）如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比，原线圈电路中接入内阻不计电压满足的电源，电流表为理想交流电表。已知，，开关S闭合前、后电流表示数之比为3:4。下列说法正确的是（　　） A．副线圈电流的频率100Hz B．定值电阻 C．开关闭合前后原线圈电压有效值始终为220V D．开关闭合后电源输出的功率减小 【答案】B 【考点】理想变压器两端功率的计算  变压器两端电路的动态分析  变压器原副线圈频率和相位的关系 【详解】A．理想变压器不改变交变电流的频率，即 故A错误； B．由题可知，设，当开关S断开时，副线圈的负载电阻为2R；当开关闭合时，副线圈的负载电阻为R；将理想变压器的原、副线圈和负载电阻等效为一个电阻，画出电路的等效电路图，如图所示。 根据理想变压器电阻等效法，得 因此当开关断开时 当开关闭合时 根据闭合电路欧姆定律，可知等效电路中电流表示数 故， 又 解得 故B正确； C．根据 可知开关闭合前后原线圈电路中电流发生变化，则原线圈电压有效值会发生变化。故C错误； D．根据 可知开关闭合后，等效电阻减小，则电源输出的功率增大。故D错误。 故选B。 13．（2024·浙江温州·三模）如图，电路中电源电动势8V、内阻0.5Ω， 电流表内阻不计，R为定值电阻，M为电动机，P、Q两极板正对，间距为d。闭合开关S、S1电流表示数为3.2A，电子从P板以速度 v₀垂直于极板射出，恰能到达两极板中央。再将S2闭合，稳定后电流表示数为4A。下列说法正确的是（　　） A．电动机M的输出功率为6W B．电动机M的绕线电阻为6Ω C．定值电阻 R 消耗的功率减小18W D．再让电子从P板以速度2v₀垂直于极板射出，能到达Q板 【答案】D 【考点】含有电动机电路综合计算  计算含容电路的电流和电压 【详解】AB．闭合开关S、S1时，电流表示数为，根据闭合电路欧姆定律可得 解得定值电阻的阻值为 再将S2闭合，稳定后电流表示数为，此时电动机M和定值电阻并联，两者电压相等，根据闭合电路欧姆定律，有 解得两者的电压为 通过定值电阻的电流为 通过电动机的电流为 因电动机为非纯电阻电路，则电动机的绕线电阻小于，电动机的输出功率小于，故AB错误； C．闭合开关S、S1时，定值电阻 R 消耗的功率为 再将S2闭合，稳定后定值电阻 R 消耗的功率为 定值电阻 R 消耗的功率的变化为 因此定值电阻 R 消耗的功率减小，故C错误； D．设电子从P板以速度2v₀垂直于极板射出，运动的距离为，根据动能定理可得 由于极板间电压减小，则电场强度减小，联立解得 因此让电子从P板以速度2v₀垂直于极板射出，能到达Q板，故D正确。 故选D。 14．（2024·浙江·9+1联盟高三下学期3月模拟）空腔圆柱的截面圆如图所示，其圆心为O，半径为R，圆面上开有A、B、C、D四个小孔，，，，圆内存在垂直纸面向外的匀强磁场（未知），圆外OB和OC射线范围内存在垂直纸面向内的匀强磁场（未知）。紧靠A孔有两金属板M，N，两板间加上交变电压，其中已知，质量为m，电荷量为q的正电粒子持续由M板静止释放，经电场加速的粒子从A孔沿半径方向进入空腔内部，发现在时刻释放的粒子恰好能从B孔射出磁场，并能经过D孔。已知粒子在电场中加速的时间忽略不计，粒子撞击圆面即被吸收，圆面始终不带电。 （1）求从B孔飞出的粒子的速度及截面圆内磁感应强度的大小； （2）求粒子从A孔运动到D孔的时间及比值； （3）紧靠D孔有两金属板，，两板间加上沿半径方向的交变电压，以板出口处点为原点建立直角坐标系，在y轴右侧区域内存在垂直纸面向内的匀强磁场，当时，从点进入磁场的速度最大的粒子恰好从点离开磁场。若要让从点进入磁场的速度最小的粒子也恰好击中点P，则的取值应为多少？ 【答案】（1），；（2），；（3） 【考点】带电粒子在周期性变化电场中的直线运动  粒子由电场进入磁场 【详解】（1）时刻的电压为 电场中加速 得 由几何关系得：从A到B的过程中的轨迹半径为R，由 联立解得 （2）由（1）得，速度为的粒子才能经过B孔，进而经过C孔和D孔由几何关系得：从B孔到C孔的轨迹的圆心角为，半径为 从C孔到D孔的轨迹的圆心角为，半径为R，则 代入得 由 代入得 （3）在时刻和时刻进入A孔的粒子能经过B孔，则粒子经过D孔时的时刻为和时刻，设时刻经过板后的速度为，则 设时刻经过板后的速度为，则 得 由题意得最大圆半径 则最小圆半径,圆轨迹方程为 设粒子自点离开轨迹圆沿切线飞出，由几何关系的 同时满足 联立得 15．（2024·浙江温州·三模）如图甲所示，在光滑绝缘水平面内建立xOy直角坐标系，在区域I内分布着垂直该平面向外的匀强磁场（右边界EF的横坐标在间某处），其磁感应强度大小随时间变化如图乙所示；在区域Ⅱ内分布着垂直该平面向外、磁感应强度大小为的匀强磁场。该平面内有边长为2a、电阻为R、质量为m的正三角形金属框，其MN边与y轴重合，N点与坐标原点O重合。 （1）若金属框不动，在的时间内判断框内电流方向，并求出MN边上产生的焦耳热Q； （2）若在时，沿x轴正方向给金属框一初速度，使其沿x轴运动。时顶点P刚好运动到边界EF处；当顶点P运动到和处时的速度分别为（未知）和；框顶点P到达处后，继续向前运动直到停止（此时MN边尚未进入区域Ⅱ）。运动中MN边始终与y轴平行。 ①比较与的大小； ②求金属框停止时顶点P的横坐标； ③若将金属框以初速度大小为、方向与x轴正方向成60°角斜向上推出，其他条件不变。求当框顶点P到达处时的速度v的大小。 【答案】（1）逆时针（），；（2）①；②；③ 【考点】求线框进出磁场时电阻上生热  求线框进出磁场时通过导体截面的电量 【详解】（1）根据题意可知，金属框不动，在的时间内，穿过线圈的磁通量均匀减小，由楞次定律可知，线圈中电流方向为逆时针（），由法拉第电磁感应定律有 感应电流为,MN边上产生的焦耳热 （2）①由图乙可知，时间内，线框在磁场内，无论线框中是否有感应电流，整个线框均不受安培力，线框做匀速运动，后，区域I内磁场为零，线框顶点P运动到过程中，线框继续做匀速直线运动，则有 ②根据题意，由几何关系可知，顶点P到达处后，线框进入区域Ⅱ的有效长度为 继续向前运动直到停止，由动量定理有 又有 联立解得 则金属框停止时顶点P的横坐标 ③将金属框以初速度大小为、方向与x轴正方向成60°角斜向上推出，在区域I内线框做匀速直线运动，则有， 进入区域Ⅱ，轴方向上，安培力的冲量为0，则有轴方向上，由动量定理有 又有 联立解得 当框顶点P到达处时的速度 16．（2024·浙江温州·三模）如图所示是粒子流扩束技术的原理简图。正方形区域I、II、III、IV对称分布，一束速度相同的质子束射入后能够实现扩束，四个区域内有界磁场（边界均为圆弧）分布可能正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【考点】带电粒子在弧形边界磁场中运动 【详解】A．粒子进入磁场后做匀速圆周运动，由左手定则可知粒子进入磁场后运动轨迹如下图，即入射平行粒子束不会扩束，故A错误； B．由左手定则可知，平行粒子入射后，经两个同方向磁场，会向同一方向偏转，不会平行于入射方向射出，故B错误； C．如下图所示，当粒子进入磁场后做匀速圆周运动的半径恰好等于有界磁场的圆弧半径时，一束速度相同的质子束射入后能够实现扩束，故C正确； D．由左手定则可知，粒子运动轨迹如下图所示，平行粒子束射入后不会实现扩束，故D错误。 故选C。 17．（2024·浙江金华·三模）空间存在一平行于纸面的匀强电场，在电场内取某点记为坐标原点O，沿某一方向建立x轴，选取x轴上到O点距离为r的P点，以O为圆心、r为半径作圆，如图甲所示。从P点起沿圆周逆时针方向移动一周，圆上各点的电势会随转过角度发生变化。当半径r分别取、、时，其图像如图乙所示，三条曲线所对应的电势均在时达到最大值，最大值分别为、、，曲线③与横轴相切。则下列说法正确的是（　　） A．电场方向沿x轴负方向 B．时曲线②的电势值为 C．时曲线①的电势值 D．电场强度的大小为 【答案】B 【考点】匀强电场中电势差与电场强度的关系 【详解】A．三条曲线均在时达到最大值，说明电场线不是沿着x轴，而是沿着与x轴正方向的夹角为的直线上，且电场线方向指向左下方。故A错误； D．曲线①的最大值在三条图像中最大，只有半径越大，P点绕原点逆时针转过时，逆着电场线走过的距离才越大，对应的电势才越高，所以曲线①对应的r取值为，曲线②对应的r取值为，曲线③对应的r取值为取。由题知，曲线③对应的最高电势和最低电势分别为、0，则坐标原点在最高电势点和最低电势点连线的中点。所以坐标原点O的电势为 取曲线③最高电势和最低电势来求电场强度 故D错误。 B．当半径r取时，设该圆与x轴交点为，则有 解得 故B正确； C．根据 可知时曲线①的电势值为 故C错误。 故选B。 18．（2024·浙江温州·三模）如图所示在竖直y轴上固定两个点电荷，电荷量为+Q的点电荷在2y0处、电荷量为-4Q的点电荷在3y0处。将质量为m、电荷量为+q的小球从坐标原点O静止释放，经过A点后，能到达最低点B。以y0处为电势能零点、2y0处为重力势能零点，小球可视为点电荷。小球在此运动过程中的重力势能、机械能、动能及电势能随y变化的图像可能正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【考点】利用功能关系计算电场力做的功及电势能的变化 【详解】初末速度为0，中间过程不为0，所以动能先增加后减小。 设正电荷Q的正上方x处电场强度为0，则 解得 即A点场强为0，结合图可知，A点上方场强方向向下，A点到正电荷场强方向向上。则小球从O点到B点，电场力先做正功后做负功，电势能先减小后增加，处为0。 在B点，小球总能量为 分析可知，在A、B点之间动能最大，设为C点，则 由于， 则 即电势能最大值大于动能最大值。 电场力先做正功后做负功，则电势能先减小后增加，机械能先增加后减小。而重力一直做正功，重力势能一直减小，最后不为0。 故选B。 19．（2024·浙江温州·三模）如图甲所示，某种离子分析器由加速区、偏转区和检测区组成，分别分布在第Ⅲ、Ⅱ、I象限内。在加速通道内分布着沿y轴负方向的匀强电场，场强大小 在 范围内调节；在偏转通道内分布着垂直xOy坐标平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小 随E₁的变化而变化；在检测区内，分布着匀强电场或磁场，检测区内适当位置放有长为2L的检测板。在坐标为(-L，-1.5L)的A处有一离子源，可连续释放质量为m、电荷量为 的离子（释放时的速度可视为零），离子沿直线到达坐标为(-L，0)的小孔 C，再经偏转区后从坐标为(0，L)的小孔D 进入检测区，打在检测板上。三个区域的场互不影响，不计离子的重力及其间的相互作用。 （1）要保证所有的离子都能从C孔出来后从D孔进入检测区，试推导磁感应强度大小 随场强E₁变化的关系式； （2）如图乙所示，将检测板左端放在D孔上沿，板面与x轴正方向的夹角检测区内加沿y轴负方向、场强大小 的匀强电场，在满足（1）的条件下， ①求检测板上收集到离子记录线的长度； ②调整θ角使检测板上收集到离子的记录线最长，求此记录线的长度及调整后的角度正弦值； （3）如图丙所示，检测板与y轴平行，并可沿x轴及y轴平移。检测区内加垂直xOy坐标平面向里的磁场，磁感应强度大小 沿x轴均匀变化，即 （k为大于零的常量），在满足（1）的条件下，要使检测板能收集到离子，求检测板x坐标的最大值。 【答案】（1）；（2）①0.3L；②L；0.8；（3） 【考点】带电粒子在匀强电场中做类抛体运动的相关计算  粒子由电场进入磁场  带电粒子在叠加场中的一般曲线运动 【详解】（1）粒子从A到C由动能定理 粒子在偏转区做圆周运动，则 解得 （2）①粒子进入检测区后做类平抛运动，则 带入有 则 ②由平抛运动可知 解得 当时d=2L，即 则sinθ=0.8 当时 所以 （3）由动能定理和动量定理可知 解得 或者 20．（2024·浙江金华·三模）利用电磁场实现带电粒子的偏转是科学仪器中广泛应用的技术，某同学设计了如图所示的装置实现对带电粒子的电磁偏转从而进行分析。在的I区域内有一匀强电场方向竖直向下，电场强度，的II区域内有一垂直纸面向里的匀强磁场，在且的III区域内有竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，I区与III区电场强度大小相等，II区与III区的磁感应强度B大小相等均未知。现有一质量为m，电荷量为q的带正电粒子，从P点沿x轴正方向以某一初速度v水平射入I区。已知图中P点坐标（0，），Q点坐标（L，0），不计带电粒子重力，且粒子只在平面内运动。 （1）当粒子初速度时，粒子在II区运动轨迹的半径为，求磁感应强度B的大小； （2）求粒子第一次到达x轴且Q点左侧位置的坐标x与初速度v的关系式； （3）若粒子与x轴负方向夹角为锐角进入III区域，求粒子在III区域运动过程中速度方向沿y轴负方向时y轴坐标与v的关系； 【答案】（1）；（2）见解析；（3） 【考点】粒子由电场进入磁场 带电粒子在混合场、组合场中的运动 【详解】（1）设粒子类平抛直接进入Ⅱ区，水平方向匀速运动 竖直方向匀加速运动<2L 假设正确，进入Ⅱ区时 合速度 由洛伦兹力提供向心力 可得 （2）粒子初速度取值不同会有两种运动，①粒子经过I区电场偏转直到达OQ之间某位置；②粒子从I区类平抛进入II区做圆周运动后重回I区，然后在I区运动到Q点左侧某位置。 ①根据 可得 第一次到Q点左侧位置坐标 其中初速度满足 ②粒子运动大致轨迹如图所示，设从C点进入II区D点离开II区，在II区圆周运动合速度v1 ∠O1CD=θ 将粒子在Ⅰ区中第二段运动轨迹水平翻转后拼接至第一段之后，得到一个完整的抛物线，其竖直方向上的位移为 得时间 所以 其中初速度满足 （3）进入III区的受力情况如图所示，从粒子进入III区到速度沿y轴负方向，水平方向列动量定理 其中 所以y轴坐标 试卷第2页，共23页 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$