2025届高考物理专题专项训练：电磁学计算题.docx
2025届高考物理专题专项训练：电磁学计算题
1．如图所示，两足够长平行金属直导轨的间距，固定在同一水平面内，直导轨在左端点分别与两条半径的竖直圆弧固定导轨相切。MP连线与直导轨垂直，其左侧无磁场，右侧存在磁感应强度大小为、方向竖直向下的匀强磁场。长、质量、电阻的金属棒ab跨放在两圆弧导轨的最高点。质量、电阻的均匀金属丝制成一个金属长方形HIJK，其长为1m，宽为0.5m，水平放置在两直导轨上，金属长方形的中心到两直导轨的距离相等，且HI与导轨平行。忽略导轨的电阻、所有摩擦以及金属长方形的可能形变，金属棒、金属长方形均与导轨始终接触良好，取重力加速度。现将金属棒ab由静止释放，运动过程中金属棒始终不与金属长方形接触，求：
(1)金属棒刚越过MP时产生的感应电动势大小；
(2)金属长方形刚开始运动时的加速度大小；
(3)开始到稳定过程中金属长方形产生的焦耳热。
2．如图，竖直平面将地面上方空间分为Ⅰ、II两个区域，界线左侧的Ⅰ区域内存在着竖直向上的匀强电场和垂直纸面向外的匀强磁场B，右侧的II区域内存在与大小相等、方向水平向左的匀强电场。有一个质量为、带电量为的微粒，从距离点左侧处的水平地面上的A点斜向右上方抛出，抛出速度、与水平面成角，微粒在Ⅰ区域做匀速圆周运动一段时间后，从C点水平射入II区域，最后落在II区域地面上的D点（图中未标出）。不计空气阻力，重力加速度。
(1)求电场强度的大小和磁感应强度的大小；
(2)求微粒从A到D的运动时间；
(3)求微粒在II区域内运动过程中动能最小时离地面的高度。
3．如图所示，在水平面上的装置由三部分构成，装置中间部分为电路控制系统，电源电动势恒定且为，内阻不计，两个开关、初始状态都断开。装置左右两侧均为足够长且不计电阻的光滑金属导轨，导轨宽度为，宽度为，导轨和之间存在匀强磁场，磁感应强度分别为和，磁场方向如图所示。将质量均为的金属杆，分别如图轻放在水平轨道上，两杆接入电路中的电阻相等，不计金属杆与导轨的摩擦。
(1)接通，求杆的最大速度；
(2)当杆做匀速运动后，断开同时闭合，当两杆再次匀速运动时，求杆产生的焦耳热。
4．如图所示，长为L的轻质绝缘细线上端固定在O点，下端拴一带电小球，小球质量为m，所带电荷量为q。系统处于水平向右的匀强电场中，小球静止在A点时，细线与竖直方向的夹角为。现将小球拉至与O点等高的B点，由静止释放。重力加速度为g，求：
(1)电场强度大小E；
(2)A、B两点间的电势差；
(3)小球运动到A点时的动能。
5．如图所示，一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，已知匀强磁场的磁感应强度大小为B，矩形线圈面积为S，匝数为N，线圈电阻为r，线圈的转速为，线圈与二极管、阻值为的定值电阻及理想交流电流表相连。求：
(1)线圈由图示位置转过过程中，通过的电荷量；
(2)交流电流表的示数。
6．如图所示为真空示波管的示意图，电子从灯丝K发出（初速度为零），经灯丝与A板间的加速电压加速，从A板中心孔沿中心线KO射出，然后进入由两块平行金属板M、N形成的偏转电场中（偏转电场可视为匀强电场），电子进入偏转电场时的速度与电场方向垂直，电子经过偏转电场后打在荧光屏上的P点。已知M、N两板间的电压为，两板间的距离为d，板长为，板右端到荧光屏的距离为，电子的质量为m，电荷量为e。求：
(1)电子穿过A板时的速度大小；
(2)电子从偏转电场射出时速度偏转角的正切值；
(3)P点到O点的距离H。
7．XCT扫描是计算机X射线断层扫描技术的简称，XCT扫描机可用于对多种病情的探测。图甲是某种XCT机主要部分的剖面图，其中产生X射线部分的示意图如图乙所示。图乙中M、N之间有一电子束的加速电场，虚线框内为偏转元件中的匀强偏转电场，方向竖直，经调节后电子从静止开始沿带箭头的实线所示的方向前进，离开偏转电场时速度与水平方向夹角为30°，之后打到水平圆形靶台上的中心点P，产生X射线（如图中带箭头的虚线所示）。已知电子的质量为m，带电荷量为e，MN两端的电压为U0，偏转电场区域水平宽度为L0，竖直高度足够长，MN中电子束距离靶台竖直高度为H，偏转电场到圆形靶台上的中心点P水平距离为s，忽略电子的重力影响，不考虑电子间的相互作用及电子进入加速电场时的初速度，不计空气阻力。求：
(1)电子刚离开加速电场时的速度v0的大小；
(2)图乙中偏转电场的电场强度E的大小和方向；
(3)由于技术升级，经过专家研究可以将该电子枪改装成发射Y粒子（质量和电荷量未知，忽略Y粒子的重力影响）的装置，为使Y粒子仍然打到水平圆形靶台上的中心点P，请帮助专家论证是否需要重新设计偏转电场和靶台。
8．如图1所示，圆心为、半径为的圆形有界磁场，其边界点处有一电子枪，可沿磁场半径方向发射电子。圆形磁场的磁感应强度在一个周期内