模塊三 電場與磁場綜合測試卷（原卷版）

模塊三電場與磁場綜合測試卷姓名:__________準考證號:__________本試題卷分選擇題和非選擇題兩部分，共13頁，滿分100分，考試時間90分鐘?？忌⒁?1.答題前，請務(wù)必將自己的姓名、準考證號用黑色字跡的簽字筆或鋼筆分別填寫在試題卷和答題紙規(guī)定的位置上。2.答題時，請按照答題紙上“注意事項”的要求，在答題紙相應(yīng)的位置上規(guī)范作答，在本試題卷上的作答一律無效。3.非選擇題的答案必須使用黑色字跡的簽字筆或鋼筆寫在答題紙上相應(yīng)的區(qū)域內(nèi)，作圖時先使用2B鉛筆，確定后必須使用黑色字跡的簽字筆或鋼筆描黑。4.可能用到的相關(guān)參數(shù):重力加速度g均取10m/s2。選擇題部分一、選擇題Ⅰ(本題共13小題,每小題3分,共39分。每小題列出的四個備選項中只有一個是符合題目要求的,不選、多選、錯選均不得分)1．（2024·遼寧沈陽·統(tǒng)考一模）為了減少環(huán)境污染，工業(yè)廢氣常用靜電除塵器除塵。某靜電除塵裝置如圖所示，其收塵極為金屬圓筒，電暈極位于圓筒中心。當兩極接上高壓電源時，電暈極附近會形成很強的電場使空氣分子電離，進入靜電除塵器的塵埃吸附帶電粒子后在電場力的作用下向收塵極運動并沉積，最終落入塵埃收集器實現(xiàn)除塵目的。設(shè)塵埃向收塵極運動過程中所帶電荷量不變，下列說法正確的是（）A．向收塵極運動的塵埃帶正電荷B．金屬圓筒內(nèi)越靠近收塵極電勢越低C．帶電塵埃向收塵極運動過程中所受靜電力越來越大D．帶電塵埃向收塵極運動過程中電勢能越來越小2．（2024·浙江嘉興·統(tǒng)考一模）如圖所示，將靜電計與電容器（圖中未畫出）相連，可檢測帶電電容器的兩極間的電壓變化。帶電靜電計的金屬指針和圓形金屬外殼的空間內(nèi)存在電場，分別用實線和虛線表示電場線和等勢面，該空間內(nèi)有兩點，則（）

A．靜電計兩根金屬指針帶異種電荷B．圖中實線表示電場線，虛線表示等勢面C．圖中點電勢一定高于點電勢D．當靜電計兩指針張角減小時，表明電容器在放電3．（2024·河北邯鄲·統(tǒng)考二模）手機軟件中運動步數(shù)的測量是通過手機內(nèi)電容式加速度傳感器實現(xiàn)的，如圖所示為其工作原理的簡化示意圖。質(zhì)量塊左側(cè)連接輕質(zhì)彈簧，右側(cè)連接電介質(zhì)，彈簧與電容器固定在外框上，質(zhì)量塊可帶動電介質(zhì)相對于外框無摩擦左右移動（不能上下移動）以改變電容器的電容。下列說法正確的是（）A．傳感器勻速向左做直線運動時，電容器兩極板所帶電荷量將多于靜止狀態(tài)時B．傳感器勻減速向右做直線運動時，電流表中有由b向a的電流C．傳感器運動時向右的加速度逐漸增大，則電流表中有由b向a的電流D．傳感器運動時向左的加速度逐漸減小，則電流表中有由a向b的電流4．（2024·陜西咸陽·咸陽市實驗中學?？家荒＃洞髧仄鳍蟆饭?jié)目介紹了GIL輸電系統(tǒng)的三相共箱技術(shù)，如圖甲所示，三根超高壓輸電線纜平行且間距相等。截面圖如圖乙所示，截面圓心構(gòu)成正三角形，上方兩根輸電線纜AB圓心連線水平，某時刻A中電流方向垂直于紙面向外、B中電流方向垂直于紙面向里、電流大小均為I，下方輸電線纜C中電流方向垂直于紙面向外、電流大小為2I，電流方向如圖，則（）A．A、B輸電線纜相互吸引B．A輸電線纜所受安培力斜向左下方，與水平方向夾角60°C．A輸電線纜在AB圓心連線中點處的磁感應(yīng)強度方向豎直向上D．正三角形中心O處磁感應(yīng)強度方向水平向左5．（2024·全國·校聯(lián)考模擬預測）如圖所示，M、N為兩個等量同種正點電荷，在其連線的中垂線上P點由靜止釋放一帶負電的試探電荷q，不計重力，下列說法正確的是（）

A．電荷q在從P到O的過程中，加速度一定減小B．電荷q運動到O點時加速度為零，速度達最大值C．電荷q越過O點后，速度越來越小，加速度越來越大，直到粒子速度為零D．無論如何改變電荷q的初速度，電荷q在該電場中都不可能做勻速圓周運動6．（2024·吉林白山·統(tǒng)考一模）如圖所示的虛線為一簇等差等勢面，圖中的實線PQ為粒子的軌跡（粒子僅受電場力的作用），已知粒子的質(zhì)量為m、電荷量為，粒子經(jīng)過等勢面a處的速度為v，經(jīng)過等勢面c處的速度為，規(guī)定等勢面a的電勢為0，下列說法正確的是（

）A．粒子運動過程中機械能不變 B．等勢面a、b間的電勢差為C．粒子經(jīng)過等勢面b時的速度為 D．粒子經(jīng)過等勢面b時的電勢能是7．（2024·四川綿陽·統(tǒng)考二模）如圖所示，在光滑絕緣水平面上，固定有電荷量分別為+2Q和Q的點電荷A、B，間距為L。在A、B延長線上距離B為L的位置，自由釋放另一電荷量為+q的點電荷C，釋放瞬間加速度為a1；將A、B接觸靜電平衡后放回原處，再從相同位置自由釋放C，釋放瞬間加速度為a2。則（

）A．a(chǎn)1、a2的方向均水平向右 B．a(chǎn)1、a2的方向均水平向左C．a(chǎn)1與a2大小之比等于 D．a(chǎn)1與a2大小之比等于8．（2024·福建漳州·統(tǒng)考二模）如圖，絕緣粗糙的水平面附近存在一與x軸平行的電場，其在x軸上的電勢與坐標x的關(guān)系如圖中曲線所示，圖中的傾斜虛線為該曲線過點的切線。質(zhì)量為、電荷量為的帶正電滑塊P，從處由靜止釋放，滑塊與水平面間的動摩擦因數(shù)為。滑塊可視為質(zhì)點，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，g取。則滑塊（

）A．做勻減速直線運動B．經(jīng)過處時，速度最大C．從釋放到經(jīng)過處，電場力做功D．可以滑到處9．（2024·安徽六安·統(tǒng)考模擬預測）如圖甲所示，直導線a、b分別被兩根等長且平行的絕緣輕繩懸掛于垂直于紙面的水平軸上，且a固定于水平軸正下方，兩組繩長不同，其截面圖如圖乙所示，導線b通以垂直紙面向里的電流；導線a電流方向未知，平衡時兩導線位于同一水平面，且兩組絕緣輕繩夾角（，已知b的質(zhì)量為m，重力加速度為g，則（）A．導線a中電流方向垂直紙面向里B．導線a、b間的安培力大小為C．僅使導線a中電流I緩慢增大且不超過90?，導線b對懸線的拉力大小一直不變D．當導線a中電流突然消失的瞬間，導線b的加速度大小為g10．（2024·內(nèi)蒙古赤峰·統(tǒng)考一模）可變電容器通常在無線電接收電路中作調(diào)諧電容器用。如圖所示，水平放置的兩半圓形金屬極板由絕緣轉(zhuǎn)軸連接，下極板固定，上極板可以繞過圓心且垂直于半圓面的軸轉(zhuǎn)動，也可上下平移，起初兩極板邊緣對齊，上極板通過開關(guān)S與電源正極相連，下極板接地后與電源負極相連。初始時開關(guān)S閉合，極板間靠近下極板有一帶電粒子P恰好處于靜止狀態(tài)。忽略邊緣效應(yīng)。下列說法正確的是（

）A．閉合開關(guān)S，若只將上極板轉(zhuǎn)過30°，則電容器電容增大B．閉合開關(guān)S，若只將上極板轉(zhuǎn)過30°，則電容器所帶電荷量不變C．斷開開關(guān)S，只將板間距變?yōu)樵瓉淼?倍，則帶電粒子P會向下運動D．斷開開關(guān)S，只將板間距變?yōu)樵瓉淼模瑒t帶電粒子P所在處的電勢不變11．（2024·河南·統(tǒng)考一模）2023年4月，我國有“人造太陽”之稱的托卡馬克核聚變實驗裝置創(chuàng)造了新的世界紀錄。其中磁約束的簡化原理如圖：在半徑為和的真空同軸圓柱面之間，加有與軸線平行的勻強磁場，磁場方向垂直紙面向里，。假設(shè)氘核沿內(nèi)環(huán)切線向左進入磁場，氚核沿內(nèi)環(huán)切線向右進入磁場，二者均恰好不從外環(huán)射出。不計重力及二者之間的相互作用，則和的速度之比為（）A． B． C． D．12．（2024·遼寧·校聯(lián)考一模）如圖（a）所示，兩平行正對的金屬板間距為d，兩板間所加電壓如圖（b）所示。在兩板左側(cè)中間位置O點有一個粒子源，能沿兩板中軸線向外持續(xù)射出質(zhì)量為m、電荷量為初速度為的粒子。已知極板長度為4d，不計粒子重力及粒子間的相互作用，時刻兩板間電場方向豎直向下，此時射入板間的粒子恰好能從極板右側(cè)射出，則（）A．時刻射入極板間的粒子離開電場時沿電場方向的位移為dB．時刻射入極板間的粒子離開電場時速度方向仍沿方向C．時刻射入極板間的粒子將打在極板上D．粒子從右側(cè)射出時的最大動能為13．（2024·山西晉城·統(tǒng)考一模）大型強子對撞機是將質(zhì)子加速后對撞的高能物理設(shè)備，如圖甲所示，對撞機的主要結(jié)構(gòu)由兩個質(zhì)子束發(fā)射器、兩個半圓環(huán)軌道質(zhì)子加速器和質(zhì)子對撞區(qū)域組成。半圓環(huán)軌道中的電場線是與圓環(huán)共圓心的同心圓弧，且到圓心距離相同的位置電場強度大小相等，質(zhì)子沿圓環(huán)軌道中心進入半圓環(huán)軌道后，在磁束縛裝置作用下沿圓環(huán)中心加速運動，最終在對撞區(qū)域碰撞。已知質(zhì)子質(zhì)量m=1.6×10-27kg、電荷量e=1.6×10-19C，半圓環(huán)加速軌道中心處到圓心距離R=50m，該處電場強度的大小E=×105V/m。發(fā)射器發(fā)射出的質(zhì)子初速度忽略不計。計算時取=10，不考慮質(zhì)子質(zhì)量的相對論效應(yīng)。若某次實驗時將右側(cè)加速器和發(fā)射器往上平移d=0.2m，平移后對撞區(qū)域如圖乙所示，質(zhì)子進入對撞區(qū)域時的位置的水平距離D=0.4m，入射點分別為A點和B點，其他裝置不變，為了使質(zhì)子在對撞區(qū)域恰好相撞，可以在對撞區(qū)域內(nèi)加一個垂直紙面向里的勻強磁場。不計質(zhì)子受到的重力，取sin37°=0.6，cos37°=0.8，下列說法正確的是（）A．質(zhì)子在所加磁場中運動的半徑為0.5mB．所加勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小為8TC．兩質(zhì)子在對撞區(qū)域的磁場中各運動，s時相撞D．若所加勻強磁場為兩個直徑相同、垂直紙面向里的勻強磁場，則每個圓形磁場的最小面積為m2二、選擇題Ⅱ(本題共2小題,每小題3分,共6分。每小題列出的四個備選項中至少有一個是符合題目要求的。全部選對的得3分,選對但不全的得2分,有選錯的得0分)14．（2024·廣東佛山·統(tǒng)考一模）有“海上充電寶”之稱的南鯤號是一個利用海浪發(fā)電的大型海上電站，其發(fā)電原理是海浪帶動浪板上下擺動，從而驅(qū)動發(fā)電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，其中浪板和轉(zhuǎn)子的鏈接裝置使轉(zhuǎn)子只能單方向轉(zhuǎn)動。若轉(zhuǎn)子帶動線圈如下圖逆時針轉(zhuǎn)動，并向外輸出電流，則下列說法正確的是（）A．線圈轉(zhuǎn)動到如圖所示位置時穿過線圈的磁通量最大B．線圈轉(zhuǎn)動到如圖所示位置時端電勢低于端電勢C．線圈轉(zhuǎn)動到如圖所示位置時其靠近極的導線框受到的安培力方向向上D．該發(fā)電機單位時間內(nèi)能輸出的最大電能與浪板面積的大小有關(guān)15．（2024·廣東佛山·統(tǒng)考一模）開爾文滴水起電機的結(jié)構(gòu)如圖所示。中空金屬圓筒、通過導線分別與金屬杯、相連，盆中的水通過管從滴管、滴出，分別經(jīng)、落入、中。整個裝置原不帶電，若某次偶然機會，滴出一滴帶少量正電荷的水滴，落入金屬杯中，則由于靜電感應(yīng)，后續(xù)滴下的水滴總是帶負電，這樣、就會帶上越來越多的異種電荷。關(guān)于上述過程，下列說法正確的是（）

A．帶正電荷，則帶正電荷B．帶正電荷，則帶負電荷C．關(guān)閉、的閥門，僅向靠近時，帶電量減少D．此過程中水的重力勢能部分轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)的電勢能非選擇題部分三、計算題（本大題共5小題，9分+10分+12分+12分+12分共55分，解答過程請寫出必要的文字說明和必需的物理演算過程，只寫出最終結(jié)果的不得分）16．（2024·陜西寶雞·統(tǒng)考模擬預測）如圖，在水平向右的勻強電場區(qū)域內(nèi)，固定有一個傾角為的光滑斜面，一質(zhì)量、電荷量的小物塊置于斜面上的A點，恰能處于靜止狀態(tài)。已知A點與斜面底端B的距離為1.5m，g取，，，求：（1）電場的電場強度大小E；（2）若電場強度方向不變，大小變?yōu)樵瓉淼囊话耄瑒t小物塊由A點運動到B點所需的時間和此過程小物塊電勢能的變化量分別為多少？

17．（2024·江西九江·校聯(lián)考二模）如圖所示，xOy坐標平面內(nèi)，第一象限存在垂直坐標平面向外的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B；第四象限存在沿x軸負方向的勻強電場，場強大小。離子源持續(xù)逸出帶電量為、質(zhì)量為m的離子，其初速度視為0，加速電場的電壓大小，粒子垂直于y軸的點進入第一象限的磁場、然后從點經(jīng)過x軸。不計粒子重力，求：（1）粒子的比荷；（2）粒子在磁場中運動的時間；（3）粒子從第四象限經(jīng)過y軸時的縱坐標。18．（2024·重慶·統(tǒng)考一模）某些腫瘤可以用“質(zhì)子療法”進行治療。在這種療法中，質(zhì)子先被加速到具有較高的能量，然后被引向轟擊腫瘤，如圖。來自質(zhì)子源的質(zhì)子（初速度為零）經(jīng)加速電場加速后，沿圖中四分之一圓弧虛線通過輻向電場，再從P點豎直向上進入存在水平向右的勻強電場的圓形區(qū)域，最終轟擊處在圓上Q點的腫瘤細胞。已知四分之一圓弧虛線處的場強大小為，方向沿半徑指向圓心O，圓O′與OP相切于P點，，圓形區(qū)域的半徑為R，Q點位于OP上方處，質(zhì)子質(zhì)量為m、電量為e．不計質(zhì)子重力和質(zhì)子間相互作用，求：（1）質(zhì)子在P點處的速度大小v；（2）加速電場的加速電壓U；（3）圓形區(qū)域中勻強電場的場強大小。19．（2023·河北·校聯(lián)考模擬預測）“太空粒子探測器”是一種探測宇宙射線的試驗設(shè)備，其簡化原理圖如圖所示，兩個同心扇形圓弧面PQ、MN之間存在輻射狀的加速電場，方向由內(nèi)弧面指向外弧面，圓心為O，右側(cè)邊長為L的正方形邊界abcd內(nèi)存在垂直于紙面向外的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為，O點為ad邊界的中點，PO、QO與ad邊界的夾角均為。假設(shè)太空中質(zhì)量為m、電荷量為的帶電粒子能均勻地吸附在外弧面PQ的右側(cè)面上，由靜止經(jīng)電場加速后均穿過內(nèi)弧面從O點進入磁場，從O點垂直于ad邊射入磁場的粒子恰能從b點離開，不計粒子重力、粒子間的相互作用力及碰撞。求：（1）粒子到達O點時的速率；（2）內(nèi)外弧面所加電壓U；（3）現(xiàn)要求外弧面PQ上所有的粒子全部從ab區(qū)域離開磁場，求內(nèi)外弧面所加電壓的取值范圍。

20．（2024·浙江·校聯(lián)考模擬預測）如圖所示是一種質(zhì)譜儀的示意圖，由左側(cè)加速區(qū)域和右側(cè)偏轉(zhuǎn)區(qū)域構(gòu)成。O1、O2是加速電場兩金屬極板上的小孔，加速電壓為U。長方體形狀的偏轉(zhuǎn)區(qū)域位于側(cè)面P、M之間，分界面Q將該區(qū)域分為寬度均為d的I、II兩部分。I內(nèi)充滿沿+x方向磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，II內(nèi)充滿沿+x方向電場強度為E的勻強電場。是長方體偏轉(zhuǎn)區(qū)域的中心線，且O1