2025年新高考物理押计算大题《电磁学计算题》含答案

本部分内容是高考的重点及难点，同时也是高频考点。电磁感应以法拉第电磁感应定律的理解及应用为核心，综合考果欧姆等；带电粒子在复合场与叠加场中的运动题目综合性强，注重考查思维灵活性，突出推理论证能力，加强数学知识在物理问题中学知识在复合场中的应用，可能11场可看成匀强电场。板M、N右侧存在一范围足够大的有界匀强磁场区域，磁场左边界PQ位于M、N板右端且与板垂直，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小B=1×10-2T。已知粒子的质量m=1×222.(情景创新题)如图甲所示是一款治疗肿瘤的质子治疗仪工作原理示意图，质子经加速电场后沿水平方平面距离为L，偏转系统截面高度与宽度均为H。当偏转系统不工作时，质子恰好垂直轰击肿瘤靶位所U(或-U0)时质子恰好从偏转系统下侧边缘离开(质子通过偏转系统时间极短，此过程偏转电压可视为(1)质子到达M点速度大小；333.(2025·湖南·模拟预测)在高能物理研究中，需要实现对微观粒子的精准控制。如图所示，电子在管道d的点M。QM与直线PQ夹角为α,且P、Q、M三点均位于纸面内。已知电子的电荷量为-e(e>0)、(3)若仅在管道外部空间加入与直线QM平行的匀44正三角形EFG区域内无磁场，外接圆与三角形所围区域存在垂直于纸面向里的匀强磁场，已知匀强磁55(2)粒子的初速度大小v0；(3)匀强电场的场强大小E。66终沿径向指向半圆形区域I边缘﹐电场强度的大小恒定为半圆形区域Ⅰ的半径为r。随后带与半圆形区域Ⅰ重叠部分没有磁场，O'点在О点正上方，O'O=、3r，磁感应强度的大小为B=(1)求带电粒子由电场中进入磁场时的速度大小以及带电粒子在磁场区77运动的中性粒子束加热等离子体，需要利用将带电离子从混合粒子束中剥离出来。已知所有离子带正偏转极板的最短长度L。上的数量分布呈现一定的规律。设单位时间内落在吞噬板y位置附近出ny随y变化规律的表达式(不要求推导过程)，并在图3中作出ny-y图像。888.(带电粒子在电磁场中的动量问题)如图所示，Oxy平面内存在两层相邻的匀强电场和匀强磁场。电场99磁感应强度大小为B0；在y≥0，x≥27L的空间Ⅲ中存在沿z轴负向的匀强磁场，磁感应强度大小为(1)空间Ⅰ中匀强电场电场强度的大小E1；(2)空间Ⅱ中匀强电场电场强度的大小E2；N强大小也为E0=B0v0的匀强电场以及垂直纸面向外、磁感应强度大小为B0的匀强磁场。现让质量为点均被磁场B0覆盖)。(1)求圆弧AB的半径以及粒子从A到C的运动时间；(2)求粒子在C点的速度大小以及粒子从A到C对时间而言所受的平均作用力的大小；(2)求从N点射入的粒子从右侧磁场返回电场经匀强磁场和平行于纸面的匀强电场(未画出)。一带正电粒子以速度v0从点A(-a，-、3a)沿AO方向加速度为g。16.(情景创新题)气压式升降椅通过气缸上下运动来支配椅子升降，兴趣小组对其结构重新设计为电磁缓密闭套筒及套筒前后的永磁体，套筒前后的永磁体产生方向垂直于整个套筒截面磁感应强度大小为BI弹(以竖直向下为正方向)。向垂直纸面向外、大小B=1T的匀强磁场。另一质量mb=1kg的金属棒b(电阻不计)垂x1=0.5m处，导轨右侧的恒流源能为电路提供恒定的电流I=12A(方向如图中箭头所示)。在两轨道中(2)若在y轴右侧区域的导轨间存在方向垂直纸面向外、大小B=x(T(变化的非匀强磁场。单刀双(3)在第二问的情况下，已知能做简谐振动的物体其回复力与位移关系可以转换成公式F=-m其18.(2025·河北·模拟预测)某兴趣小组设计了如图所示装置。轻质飞轮由三根长a=1m的轻质金属辐条轮分别处在与各自所在平面垂直的匀强磁场中，磁感应强度大小均为B=2T。已知CD棒的质量也为电源及导轨电阻。接通电源后，MN沿导轨由静止开始运动，在运动过程中MN始终与导轨保持良好接(2)求电源接通瞬间金属棒MN的加速度a0和最终趋近的最大速度vm；N一个方向竖直向上的变化磁场，其磁感应强度大小按B=kt(k大于0且为常数)的规律变化。当金属棒(1)金属棒刚脱离弹簧时的速度大小v；(3)金属棒沿倾斜导轨向下滑行的最大距离xm。MD1标系，OP右侧0<x<0.5m处存在磁感应强度本部分内容是高考的重点及难点，同时也是高频考点。电磁感应以法拉第电磁感应定律的理解及应用为核心，综合考果欧姆等；带电粒子在复合场与叠加场中的运动题目综合性强，注重考查思维灵活性，突出推理论证能力，加强数学知识在物理问题中学知识在复合场中的应用，可能场可看成匀强电场。板M、N右侧存在一范围足够大的有界匀强磁场区域，磁场左边界PQ位于M、N板右端且与板垂直，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小B=1×10-2T。已知粒子的质量m=1×10-17kg11【详解】(1)粒子从电极K加速到O点的过程，由动能定理得qU0=mv-0解得v0=2×103m/s，L=at2，a=5V粒子在磁场中做匀速圆周运动qvB=m解得d==2m2.(情景创新题)如图甲所示是一款治疗肿瘤的质子治疗仪工作原理示意图，质子经加速电场后沿水平方平面距离为L，偏转系统截面高度与宽度均为H。当偏转系统不工作时，质子恰好垂直轰击肿瘤靶位所22(或-U0)时质子恰好从偏转系统下侧边缘离开(质子通过偏转系统时间极短，此过程偏转电压可视为(1)质子到达M点速度大小；洛伦兹力提供向心力有qvB2=m可得B2=at2其中E=根据牛顿第二定律有qE=ma根据速度的分解有tanθ=解得x=L故质子轰击肿瘤宽度是S=2L+H333.(2025·湖南·模拟预测)在高能物理研究中，需要实现对微观粒子的精准控制。如图所示，电子在管道d的点M。QM与直线PQ夹角为α,且P、Q、M三点均位于纸面内。已知电子的电荷量为-e(e>0)、(3)若仅在管道外部空间加入与直线QM平行的匀联立可得E1=运动周期T==t==正三角形EFG区域内无磁场，外接圆与三角形所围区域存在垂直于纸面向里的匀强磁场，已知匀强磁44解得U=v2运动轨迹与EF相切为能进入正三角形EFG区域临界条件，由几何关系得OC=Rtan30°=3R整理得AC=R-OC=R-3R又rmin=t0°=(3-1(R解得vmin=(3解得vmin=x55(2)粒子的初速度大小v0；(3)匀强电场的场强大小E。【答案】(1)=；(2)v0=；(3)E=(k=1,2,32θ-θ=45°,t0=×T可得粒子在磁场中的运动周期T=联立解得解得=66终沿径向指向半圆形区域I边缘﹐电场强度的大小恒定为半圆形区域Ⅰ的半径为r。随后带与半圆形区域Ⅰ重叠部分没有磁场，O'点在О点正上方，O'O=、3r，磁感应强度的大小为B=3mv03mv077射状电场中运动的时间为t1==由此可知水平运动的时间为t3=最终带电粒子运动的总时间为t=t1+t2+t3=+运动的中性粒子束加热等离子体，需要利用将带电离子从混合粒子束中剥离出来。已知所有离子带正8偏转极板的最短长度L。上的数量分布呈现一定的规律。设单位时间内落在吞噬板y位置附近出ny随y变化规律的表达式(不要求推导过程)，并在图3中作出ny-y图像。联立可得L=vd所以vmin=所以vmax=8.(带电粒子在电磁场中的动量问题)如图所示，Oxy平面内存在两层相邻的匀强电场和匀强磁场。电场99几何关系R1=d牛顿第二定律qvB=m由牛顿第二定律qv1B=m，qv2B=m2=则R2=2d2=由动能定理qE⋅d=mv-mv=磁感应强度大小为B0；在y≥0，x≥27L的空间Ⅲ中存在沿z轴负向的匀强磁场，磁感应强度大小为2=T根据洛伦兹力提供向心力qvB0=m=m可得T=联立得E2=根据洛伦兹力提供向心力可得qv2B0=m联立得v2=x轴方向27L=a2t解得t3==2T+T粒子刚进入空间Ⅲ时的速度大小为v3=v+v=解得x=27L+7C/kgqvB=mqE=qvBE=70N/C根据几何关系可知最小矩形面积为t=T，T=t=7.9×10-6sS=2r20B=Ee解得v0=m，T=解得T=(2)洛伦兹力不做功，由动能定理可得Ee(L-y(=mv到达任意一点P(x,y(的速度为vP=c=2v0=(3)根据题目意思，由左手定则可知未知圆形磁场方向垂得R/==所以Smin2=N强大小也为E0=B0v0的匀强电场以及垂直纸面向外、磁感应强度大小为B0的匀强磁场。现让质量为点均被磁场B0覆盖)。(1)求圆弧AB的半径以及粒子从A到C的运动时间；(2)求粒子在C点的速度大小以及粒子从A到C对时间而言所受的平均作用力的大小；伦兹力提供向心力qv0B0=m解得R=粒子从O到A与从B到O的运动时间均为t1==粒子从A到B的运动时间为t2=T=综合可得粒子从A到C的运动时间为tAC=t1+t2+t3=着x轴和y轴正交分解，则有vx=v0，v结合E0=B0v0可得vx=vy=v0则vC=2v0且vC方向与MN的夹角为45°,粒子从A到C，由矢量运算法则可得速度的变化量为Δv=vx=v0由动量定理可得F-tAC=mΔv联立解得F-=运动为vy=v0的匀速直线运动。磁场对vx=v0分运动的洛伦兹力提供向心力使粒子做半径为R=的C、D两点的距离即粒子沿y轴正方向运动的距离y=vytCD+2R联立可得y=(2)求从N点射入的粒子从右侧磁场返回电场经联立解得B1=根据牛顿第二定律qE2=ma1粒子在右侧磁场中做圆周运动，根据几何关系有R2=R其中v=2v0联立解得B2=根据牛顿第二定律qE1=ma2联立解得y2=R联立解得R3=R由几何关系可得L=y2-2R3=R-R匀强磁场和平行于纸面的匀强电场(未画出)。一带正电粒子以速度v0从点A(-a，-、3a)沿AO方向qE=qv0B0E=v0B0OP2=a2+(、3a(2OP=2a设PO与OC夹角为θ,则有tanθ=θ=60°OC=4aOP⊥PCR=a0B=mmv0B=mv0s=AO+OP+PC-2a+AO=OP=2a，PC=2、3as=v0tt=加速度为g。根据闭合电路欧姆定律得I=感应电动势E=NBLv根据运动学得v2=2g(h1-h2)(2)根据动量定理得mgt-Ft2=mv1— RE平均感应电动势E=NBL RE根据运动学得=解得t=+根据能量守恒Mg(x+h1-h2)=Q+kx216.(情景创新题)气压式升降椅通过气缸上下运动来支配椅子升降，兴趣小组对其结构重新设计为电磁缓密闭套筒及套筒前后的永磁体，套筒前后的永磁体产生方向垂直于整个套筒截面磁感应强度大小为BI弹(以竖直向下为正方向)。U=BLvmI弹=mg-mgt根据右手定则可知a端电势高，根据闭合电路欧姆定律可得线圈ab边两端电势差Uab=E=BLvm联立解得座椅主体下降的高度h=-由能量守恒有mgh1=Q+kh联立解得Q=对m，由动量定理有-BLI—t+mgt+I弹=0-0因为q=It=t==联立解得I弹=mg-mgt向垂直纸面向外、大小B=1T的匀强磁场。另一质量mb=1kg的金属棒b(电阻不计)垂x1=0.5m处，导轨右侧的恒流源能为电路提供恒定的电流I=12A(方向如图中箭头所示)。在两轨道中(2)若在y轴右侧区域的导轨间存在方向垂直纸面向外、大小B=x(T(变化的非匀强磁场。单刀双(3)在第二问的情况下，已知能做简谐振动的物体其回复力与位移关系可以转换成公式F=-mx，其Q=It=Q=0.5CF安=BIL=4x(N(W安=mbvW安=2J=0.5Jv0=1m/smbv0=mava+mbvbmbv=mav+mbvmbv=⋅4x2x=mTF=-BIL=-4x=-mbxTv=-va=-m/s，v=-vb=m/smav+mbv=mav+mbvmav+mbv=mav+mbvv=0，v=-v0=-1m/sx/=0.5m18.(2025·河北·模拟预测)某兴趣小组设计了如图所示装置。轻质飞轮由三根长a=1m的轻质金属辐条伸长的细绳绕在圆环上，系着质量m=1kg的物块，细绳与圆环无相对滑动。平行金属导轨间距离L=轮分别处在与各自所在平面垂直的匀强磁场中，磁感应强度大小均为B=2T。已知CD棒的质量也为根据闭合电路欧姆定律可得E1=I1(R+R(CD棒达到最大速度时所受的合力为零mgsinθ=BI1L对CD棒分析，由动量定理可得mgtsinθ-=mvmax-0解得x=8.75m根据闭合电路欧姆定律可得E2=I2(R+R(物块达到最大速度时，重力的功率等于两电阻的发热功率之和mgv=I(R+R(由圆周运动可得ωa=v联立以上方程可得v=代入数据可得v=5m/s根据能量守恒定律可得mgh=mv2+2Q解得Q=25J(3)CD棒充当发电机产生电动势为E3，则有E3=BLv0飞轮转动时产生的电动势为E4=Ba2ω0则回路中的电流I=由能量守恒可知CD棒的发电功率等于热功率加机械功率E3I=I2⋅2R+mgvm解得vm=5m/s电源及导轨电阻。接通电源后，MN沿导轨由静止开始运动，在运动过程中MN始终与导轨保持良好接(2)求电源接通瞬间金属棒MN的加速度a0和最终趋近的最大速度vm；0=2m/s2电=55J(2)接通电源瞬间流过M。N的电流为I0，则I0=此时金属棒MN的加速度为a0，由牛顿第二定律得BI0L-f=ma0BLvm，BI1L-f=0，I