高考备考物理二轮复习专题汇编：热点17　电学中的STSE问题

热点17电学中的STSE问题一、单项选择题1．有一种手持金属探测器实物及其结构原理图可简化为如图所示．探测器运用的是电磁感应原理，发射线圈(外环)可以产生垂直于线圈平面且大小和方向均变化的磁场；内环线圈是接收线圈，用来收集被查金属物发出的磁场(接收线圈能完全屏蔽发射线圈产生的磁场)．随着发射线圈产生的磁场方向反复变化，它会与所遇的金属物发生作用，导致金属物自身也会产生微弱的磁场，来自金属物的磁场进入内环线圈被接收到后，检测器会发出报警声．若发射线圈产生向下且增强的磁场，则下列说法中正确的是()A．金属物产生的感应磁场的方向竖直向下B．金属物中的涡流从上往下看是沿顺时针方向C．金属物发出的磁场穿过接收线圈时，接收线圈会产生微弱的电流，此类探测器相应的元件就是依据这一电流进行报警的D．如果金属物中某时刻发出向上的磁场，那么接收线圈中的感应电流方向从上往下看是沿逆时针方向2．电子眼系统通过路面下埋设的感应线来感知汽车的压力．感应线是一个压电薄膜传感器，压电薄膜在受到压力时两端产生电压，压力越大电压越大，压电薄膜与电容器C、电阻R组成图甲所示的回路．红灯亮时，如果汽车的前、后轮先后经过感应线，回路中产生两个脉冲电流，如图乙所示，即视为“闯红灯”，电子眼拍照，则红灯亮时()A．车轮停在感应线上时，电阻R上有恒定电流B．车轮经过感应线的过程中，电容器先充电后放电C．车轮经过感应线的过程中，电阻R上的电流先增大后减小D．汽车前轮刚越过感应线，又倒回到线内，不会被电子眼拍照3．[2020·福建高三质检]为了减少污染，工业废气需用静电除尘器除尘，某除尘装置如图所示，其收尘极为金属圆筒，电晕极位于圆筒中心．当两极接上高压电源时，电晕极附近会形成很强的电场使空气电离，废气中的尘埃吸附离子后在电场力的作用下向收尘极运动并沉积，以达到除尘目的．假设尘埃向收尘极运动过程中所带电量不变，下列判断正确的是()A．金属圆筒内存在匀强电场B．金属圆筒内越靠近收尘极电势越低C．带电尘埃向收尘极运动过程中电势能越来越大D．带电尘埃向收尘极运动过程中受到的电场力越来越小4．[2020·合肥6月调研性检测]电磁炮是利用电磁发射技术制成的一种先进的动能杀伤武器．下图是电磁炮的原理示意图，与电源正、负极相连的光滑水平平行金属轨道位于匀强磁场中，磁场方向垂直轨道所在平面向上，装载炮弹的通电导体滑块将在磁场中向右加速运动，下列说法正确的是()A．a为电源正极B．导体滑块由于安培力的作用在磁场中一直做加速运动C．仅将磁场反向，导体滑块仍向右加速D．仅减小炮弹质量，其速度变化率增大5.随着电子技术的发展，霍尔传感器被广泛应用在汽车的各个系统中．其中霍尔转速传感器在测量发动机转速时，情景简化如图甲所示，被测量转子的轮齿(具有磁性)每次经过霍尔元件时，都会使霍尔电压发生变化，传感器的内置电路会将霍尔电压调整放大，输出一个脉冲信号，霍尔元件的原理如图乙所示．下列说法正确的是()A．霍尔电压是由于霍尔元件中定向移动的载流子受到电场力作用发生偏转而产生的B．若霍尔元件的前端电势比后端低，则霍尔元件中的载流子为负电荷C．在其他条件不变的情况下，霍尔元件的厚度c越大，产生的霍尔电压越高D．若转速表显示1800r/min，转子上齿数为150个，则霍尔传感器每分钟输出12个脉冲信号6.一束发散角度不大的带电粒子束，当粒子以大小相等的速度经过磁场后，将重新会聚在另一点，这种现象与透镜将光束聚焦的现象十分相似，叫磁聚焦．通过磁聚焦装置可以测定带电粒子的比荷，如图所示，经过电子枪发射出一束角度不大的关于轴线对称的速度大小均为v的电子．距离电子枪为h处有一宽为d的矩形无限长区域，矩形区域正对电子枪左右两侧对称分布有大小相等的匀强磁场，磁感应强度大小为B，电子打在磁场边界上的区域长度为4h，经过磁场后会聚于一点P，则电子的比荷为()A.eq\f(2\r(5)v,5Bd)B.eq\f(4\r(5)v,5Bd)C.eq\f(2\r(5)v,5Bh)D.eq\f(4\r(5)v,5Bh)二、多项选择题7．[2020·天津卷，6]手机无线充电是比较新颖的充电方式．如图所示，电磁感应式无线充电的原理与变压器类似，通过分别安装在充电基座和接收能量装置上的线圈，利用产生的磁场传递能量．当充电基座上的送电线圈通入正弦式交变电流后，就会在邻近的受电线圈中感应出电流，最终实现为手机电池充电．在充电过程中()A．送电线圈中电流产生的磁场呈周期性变化B．受电线圈中感应电流产生的磁场恒定不变C．送电线圈和受电线圈通过互感现象实现能量传递D．手机和基座无需导线连接，这样传递能量没有损失8．[2020·宁夏银川市二模]如图所示是回旋加速器示意图，其核心部分是两个D形金属盒，两金属盒置于匀强磁场中，并分别与高频电源相连．现分别加速氘核(eq\o\al(2,1)H)和氦核(eq\o\al(4,2)He)．下列说法中正确的是()A．它们的最大速度相同B．它们的最大动能相同C．它们在D形盒中运动的周期相同D．仅增大高频电源的电压可增大粒子的最大动能9．疫情中某新建病房的供电系统可简化为如图所示的电路图．图中a、b所接的电源的内阻为r＝1Ω，电动势E随时间的变化关系为E＝325sin100πt(V)；Ⅰ等效为病房中的照明电路，其等效电阻为22Ω；Ⅱ等效为病房中的紫外线消毒电路，其等效电阻为10.5Ω；Ⅲ等效为医护人员使用的生活区照明电路，其等效电阻为44Ω.下列说法正确的是()A．当S1、S2、S3都打开时，电压表读数为220VB．当S1闭合，S2、S3都打开时，电流表读数为10AC．当S2闭合，S1、S3都打开时，电压表读数为210VD．当S1、S3都闭合，S2打开时，电流表读数为20A三、非选择题10．[2020·上海虹口区一模]一种可测速的跑步机的测速原理如图所示．该跑步机底面固定有间距为L、宽度为d的平行金属电极．电极间充满磁感应强度为B，方向垂直纸面向里的匀强磁场，左侧与电压表和电阻R连接．绝缘橡胶带上每隔距离d就嵌入一个电阻为r的平行细金属条，跑步过程中，绝缘橡胶带跟随脚步一起运动，金属条和电极之间接触良好，且任意时刻仅有一根金属条处于磁场中．现在测出t时间内电压表读数恒为U，设人与跑步机间无相对滑动．(1)判断电阻R中的电流方向．(2)此人跑步过程中，是否匀速？给出定性判断理由．(3)求t时间内此人的平均跑步速度．(4)若跑步过程中，人体消耗的能量有20%用于克服磁场力做功，求t时间内人体消耗的能量．11.质谱仪是分离和检测不同同位素的仪器．由静电分析器和磁分析器等组成的质谱仪如图所示．左侧静电分析器中有方向指向圆心O、与O点等距离处各点的场强大小相等的径向电场，右侧的磁分析器中分布着方向垂直于纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场，其左边界与静电分析器的右边界平行，两边界间距近似为零．从离子源射出的速度很小(可认为是零)、质量为m、电荷量为q的离子经加速电场加速后以速度v从M点射入静电分析器，沿半径为r0的四分之一圆弧轨道做匀速圆周运动，从N点水平射出进入磁分析器，最后打在竖直放置于磁分析器左边界的探测板上Q点，不计离子重力和离子间的相互作用．(1)求加速电场的电压和静电分析器中径向电场的电场强度大小；(2)计算探测板上Q点到O点的距离和离子从M点到Q点的运动时间；(3)若两种质量分别为m1和m2的同位素离子分别以速度v1和v2从N点射入右侧的磁分析器中，求两种离子打在探测板上的位置到N点的距离之比．12．某试验列车按照设定的直线运动模式，利用计算机控制制动装置，实现安全准确地进站停车．制动装置包括电气制动和机械制动两部分．图1所示为该列车在进站停车过程中设定的加速度大小a车随速度v的变化曲线．(1)求列车速度从20m/s降至3m/s经过的时间t及行进的距离x.(2)有关列车电气制动，可以借助图2模型来理解．图中水平平行金属导轨处于竖直方向的匀强磁场中，回路中的电阻阻值为R，不计金属棒MN及导轨的电阻．MN沿导轨向右运动的过程，对应列车的电气制动过程，可假设MN棒运动的速度与列车的速度、棒的加速度与列车电气制动产生的加速度成正比．列车开始制动时，其