模塊三 電場(chǎng)與磁場(chǎng)綜合測(cè)試卷（原卷版）

模塊三電場(chǎng)與磁場(chǎng)綜合測(cè)試卷姓名:__________準(zhǔn)考證號(hào):__________本試題卷分選擇題和非選擇題兩部分，共13頁(yè)，滿分100分，考試時(shí)間90分鐘?？忌⒁?1.答題前，請(qǐng)務(wù)必將自己的姓名、準(zhǔn)考證號(hào)用黑色字跡的簽字筆或鋼筆分別填寫(xiě)在試題卷和答題紙規(guī)定的位置上。2.答題時(shí)，請(qǐng)按照答題紙上“注意事項(xiàng)”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(wú)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(xiě)在答題紙上相應(yīng)的區(qū)域內(nèi)，作圖時(shí)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(gè)備選項(xiàng)中只有一個(gè)是符合題目要求的,不選、多選、錯(cuò)選均不得分)1．（2024·遼寧沈陽(yáng)·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(dāng)兩極接上高壓電源時(shí)，電暈極附近會(huì)形成很強(qiáng)的電場(chǎng)使空氣分子電離，進(jìn)入靜電除塵器的塵埃吸附帶電粒子后在電場(chǎng)力的作用下向收塵極運(yùn)動(dòng)并沉積，最終落入塵埃收集器實(shí)現(xiàn)除塵目的。設(shè)塵埃向收塵極運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所帶電荷量不變，下列說(shuō)法正確的是（）A．向收塵極運(yùn)動(dòng)的塵埃帶正電荷B．金屬圓筒內(nèi)越靠近收塵極電勢(shì)越低C．帶電塵埃向收塵極運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受靜電力越來(lái)越大D．帶電塵埃向收塵極運(yùn)動(dòng)過(guò)程中電勢(shì)能越來(lái)越小2．（2024·浙江嘉興·統(tǒng)考一模）如圖所示，將靜電計(jì)與電容器（圖中未畫(huà)出）相連，可檢測(cè)帶電電容器的兩極間的電壓變化。帶電靜電計(jì)的金屬指針和圓形金屬外殼的空間內(nèi)存在電場(chǎng)，分別用實(shí)線和虛線表示電場(chǎng)線和等勢(shì)面，該空間內(nèi)有兩點(diǎn)，則（）

A．靜電計(jì)兩根金屬指針帶異種電荷B．圖中實(shí)線表示電場(chǎng)線，虛線表示等勢(shì)面C．圖中點(diǎn)電勢(shì)一定高于點(diǎn)電勢(shì)D．當(dāng)靜電計(jì)兩指針張角減小時(shí)，表明電容器在放電3．（2024·河北邯鄲·統(tǒng)考二模）手機(jī)軟件中運(yùn)動(dòng)步數(shù)的測(cè)量是通過(guò)手機(jī)內(nèi)電容式加速度傳感器實(shí)現(xiàn)的，如圖所示為其工作原理的簡(jiǎn)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(dòng)電介質(zhì)相對(duì)于外框無(wú)摩擦左右移動(dòng)（不能上下移動(dòng)）以改變電容器的電容。下列說(shuō)法正確的是（）A．傳感器勻速向左做直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，電容器兩極板所帶電荷量將多于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)B．傳感器勻減速向右做直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，電流表中有由b向a的電流C．傳感器運(yùn)動(dòng)時(shí)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(yùn)動(dòng)時(shí)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(yáng)·咸陽(yáng)市實(shí)驗(yàn)中學(xué)?？家荒＃洞髧?guó)重器Ⅲ》節(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(shí)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(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向豎直向上D．正三角形中心O處磁感應(yīng)強(qiáng)度方向水平向左5．（2024·全國(guó)·校聯(lián)考模擬預(yù)測(cè)）如圖所示，M、N為兩個(gè)等量同種正點(diǎn)電荷，在其連線的中垂線上P點(diǎn)由靜止釋放一帶負(fù)電的試探電荷q，不計(jì)重力，下列說(shuō)法正確的是（）

A．電荷q在從P到O的過(guò)程中，加速度一定減小B．電荷q運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)時(shí)加速度為零，速度達(dá)最大值C．電荷q越過(guò)O點(diǎn)后，速度越來(lái)越小，加速度越來(lái)越大，直到粒子速度為零D．無(wú)論如何改變電荷q的初速度，電荷q在該電場(chǎng)中都不可能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)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(shì)面，圖中的實(shí)線PQ為粒子的軌跡（粒子僅受電場(chǎng)力的作用），已知粒子的質(zhì)量為m、電荷量為，粒子經(jīng)過(guò)等勢(shì)面a處的速度為v，經(jīng)過(guò)等勢(shì)面c處的速度為，規(guī)定等勢(shì)面a的電勢(shì)為0，下列說(shuō)法正確的是（

）A．粒子運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能不變 B．等勢(shì)面a、b間的電勢(shì)差為C．粒子經(jīng)過(guò)等勢(shì)面b時(shí)的速度為 D．粒子經(jīng)過(guò)等勢(shì)面b時(shí)的電勢(shì)能是7．（2024·四川綿陽(yáng)·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(diǎn)電荷A、B，間距為L(zhǎng)。在A、B延長(zhǎng)線上距離B為L(zhǎng)的位置，自由釋放另一電荷量為+q的點(diǎn)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?gòu)南嗤恢米杂舍尫臗，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(chǎng)，其在x軸上的電勢(shì)與坐標(biāo)x的關(guān)系如圖中曲線所示，圖中的傾斜虛線為該曲線過(guò)點(diǎn)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(dòng)摩擦因數(shù)為?；瑝K可視為質(zhì)點(diǎn)，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，g取。則滑塊（

）A．做勻減速直線運(yùn)動(dòng)B．經(jīng)過(guò)處時(shí)，速度最大C．從釋放到經(jīng)過(guò)處，電場(chǎng)力做功D．可以滑到處9．（2024·安徽六安·統(tǒng)考模擬預(yù)測(cè)）如圖甲所示，直導(dǎo)線a、b分別被兩根等長(zhǎng)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(zhǎng)不同，其截面圖如圖乙所示，導(dǎo)線b通以垂直紙面向里的電流；導(dǎo)線a電流方向未知，平衡時(shí)兩導(dǎo)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(dǎo)線a中電流方向垂直紙面向里B．導(dǎo)線a、b間的安培力大小為C．僅使導(dǎo)線a中電流I緩慢增大且不超過(guò)90?，導(dǎo)線b對(duì)懸線的拉力大小一直不變D．當(dāng)導(dǎo)線a中電流突然消失的瞬間，導(dǎo)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(wú)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(guò)圓心且垂直于半圓面的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，也可上下平移，起初兩極板邊緣對(duì)齊，上極板通過(guò)開(kāi)關(guān)S與電源正極相連，下極板接地后與電源負(fù)極相連。初始時(shí)開(kāi)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?fàn)顟B(tài)。忽略邊緣效應(yīng)。下列說(shuō)法正確的是（

）A．閉合開(kāi)關(guān)S，若只將上極板轉(zhuǎn)過(guò)30°，則電容器電容增大B．閉合開(kāi)關(guān)S，若只將上極板轉(zhuǎn)過(guò)30°，則電容器所帶電荷量不變C．?dāng)嚅_(kāi)開(kāi)關(guān)S，只將板間距變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，則帶電粒子P會(huì)向下運(yùn)動(dòng)D．?dāng)嚅_(kāi)開(kāi)關(guān)S，只將板間距變?yōu)樵瓉?lái)的，則帶電粒子P所在處的電勢(shì)不變11．（2024·河南·統(tǒng)考一模）2023年4月，我國(guó)有“人造太陽(yáng)”之稱(chēng)的托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置創(chuàng)造了新的世界紀(jì)錄。其中磁約束的簡(jiǎn)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(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，。假設(shè)氘核沿內(nèi)環(huán)切線向左進(jìn)入磁場(chǎng)，氚核沿內(nèi)環(huán)切線向右進(jìn)入磁場(chǎng)，二者均恰好不從外環(huán)射出。不計(jì)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(duì)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(diǎn)有一個(gè)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(zhǎng)度為4d，不計(jì)粒子重力及粒子間的相互作用，時(shí)刻兩板間電場(chǎng)方向豎直向下，此時(shí)射入板間的粒子恰好能從極板右側(cè)射出，則（）A．時(shí)刻射入極板間的粒子離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)沿電場(chǎng)方向的位移為dB．時(shí)刻射入極板間的粒子離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)速度方向仍沿方向C．時(shí)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(shí)的最大動(dòng)能為13．（2024·山西晉城·統(tǒng)考一模）大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)是將質(zhì)子加速后對(duì)撞的高能物理設(shè)備，如圖甲所示，對(duì)撞機(jī)的主要結(jié)構(gòu)由兩個(gè)質(zhì)子束發(fā)射器、兩個(gè)半圓環(huán)軌道質(zhì)子加速器和質(zhì)子對(duì)撞區(qū)域組成。半圓環(huán)軌道中的電場(chǎng)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(chǎng)強(qiáng)度大小相等，質(zhì)子沿圓環(huán)軌道中心進(jìn)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(yùn)動(dòng)，最終在對(duì)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(chǎng)強(qiáng)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(jì)。計(jì)算時(shí)取=10，不考慮質(zhì)子質(zhì)量的相對(duì)論效應(yīng)。若某次實(shí)驗(yàn)時(shí)將右側(cè)加速器和發(fā)射器往上平移d=0.2m，平移后對(duì)撞區(qū)域如圖乙所示，質(zhì)子進(jìn)入對(duì)撞區(qū)域時(shí)的位置的水平距離D=0.4m，入射點(diǎn)分別為A點(diǎn)和B點(diǎn)，其他裝置不變，為了使質(zhì)子在對(duì)撞區(qū)域恰好相撞，可以在對(duì)撞區(qū)域內(nèi)加一個(gè)垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。不計(jì)質(zhì)子受到的重力，取sin37°=0.6，cos37°=0.8，下列說(shuō)法正確的是（）A．質(zhì)子在所加磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑為0.5mB．所加勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為8TC．兩質(zhì)子在對(duì)撞區(qū)域的磁場(chǎng)中各運(yùn)動(dòng)，s時(shí)相撞D．若所加勻強(qiáng)磁場(chǎng)為兩個(gè)直徑相同、垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則每個(gè)圓形磁場(chǎng)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(gè)備選項(xiàng)中至少有一個(gè)是符合題目要求的。全部選對(duì)的得3分,選對(duì)但不全的得2分,有選錯(cuò)的得0分)14．（2024·廣東佛山·統(tǒng)考一模）有“海上充電寶”之稱(chēng)的南鯤號(hào)是一個(gè)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(dòng)浪板上下擺動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，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(dòng)。若轉(zhuǎn)子帶動(dòng)線圈如下圖逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，并向外輸出電流，則下列說(shuō)法正確的是（）A．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)到如圖所示位置時(shí)穿過(guò)線圈的磁通量最大B．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)到如圖所示位置時(shí)端電勢(shì)低于端電勢(shì)C．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)到如圖所示位置時(shí)其靠近極的導(dǎo)線框受到的安培力方向向上D．該發(fā)電機(jī)單位時(shí)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(kāi)爾文滴水起電機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖所示。中空金屬圓筒、通過(guò)導(dǎo)線分別與金屬杯、相連，盆中的水通過(guò)管從滴管、滴出，分別經(jīng)、落入、中。整個(gè)裝置原不帶電，若某次偶然機(jī)會(huì)，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(fù)電，這樣、就會(huì)帶上越來(lái)越多的異種電荷。關(guān)于上述過(guò)程，下列說(shuō)法正確的是（）

A．帶正電荷，則帶正電荷B．帶正電荷，則帶負(fù)電荷C．關(guān)閉、的閥門(mén)，僅向靠近時(shí)，帶電量減少D．此過(guò)程中水的重力勢(shì)能部分轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)的電勢(shì)能非選擇題部分三、計(jì)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(guò)程請(qǐng)寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明和必需的物理演算過(guò)程，只寫(xiě)出最終結(jié)果的不得分）16．（2024·陜西寶雞·統(tǒng)考模擬預(yù)測(cè)）如圖，在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域內(nèi)，固定有一個(gè)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(diǎn)，恰能處于靜止?fàn)顟B(tài)。已知A點(diǎn)與斜面底端B的距離為1.5m，g取，，，求：（1）電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小E；（2）若電場(chǎng)強(qiáng)度方向不變，大小變?yōu)樵瓉?lái)的一半，則小物塊由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)所需的時(shí)間和此過(guò)程小物塊電勢(shì)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(biāo)平面內(nèi)，第一象限存在垂直坐標(biāo)平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B；第四象限存在沿x軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)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(chǎng)的電壓大小，粒子垂直于y軸的點(diǎn)進(jìn)入第一象限的磁場(chǎng)、然后從點(diǎn)經(jīng)過(guò)x軸。不計(jì)粒子重力，求：（1）粒子的比荷；（2）粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間；（3）粒子從第四象限經(jīng)過(guò)y軸時(shí)的縱坐標(biāo)。18．（2024·重慶·統(tǒng)考一模）某些腫瘤可以用“質(zhì)子療法”進(jìn)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(lái)自質(zhì)子源的質(zhì)子（初速度為零）經(jīng)加速電場(chǎng)加速后，沿圖中四分之一圓弧虛線通過(guò)輻向電場(chǎng)，再?gòu)腜點(diǎn)豎直向上進(jìn)入存在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)的圓形區(qū)域，最終轟擊處在圓上Q點(diǎn)的腫瘤細(xì)胞。已知四分之一圓弧虛線處的場(chǎng)強(qiáng)大小為，方向沿半徑指向圓心O，圓O′與OP相切于P點(diǎn)，，圓形區(qū)域的半徑為R，Q點(diǎn)位于OP上方處，質(zhì)子質(zhì)量為m、電量為e．不計(jì)質(zhì)子重力和質(zhì)子間相互作用，求：（1）質(zhì)子在P點(diǎn)處的速度大小v；（2）加速電場(chǎng)的加速電壓U；（3）圓形區(qū)域中勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小。19．（2023·河北·校聯(lián)考模擬預(yù)測(cè)）“太空粒子探測(cè)器”是一種探測(cè)宇宙射線的試驗(yàn)設(shè)備，其簡(jiǎn)化原理圖如圖所示，兩個(gè)同心扇形圓弧面PQ、MN之間存在輻射狀的加速電場(chǎng)，方向由內(nèi)弧面指向外弧面，圓心為O，右側(cè)邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形邊界abcd內(nèi)存在垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為，O點(diǎn)為ad邊界的中點(diǎn)，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(chǎng)加速后均穿過(guò)內(nèi)弧面從O點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)，從O點(diǎn)垂直于ad邊射入磁場(chǎng)的粒子恰能從b點(diǎn)離開(kāi)，不計(jì)粒子重力、粒子間的相互作用力及碰撞。求：（1）粒子到達(dá)O點(diǎn)時(shí)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(kāi)磁場(chǎng)，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(yù)測(cè)）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(chǎng)兩金屬極板上的小孔，加速電壓為U。長(zhǎng)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(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，II內(nèi)充滿沿+x方向電場(chǎng)強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)。是長(zhǎng)方體偏轉(zhuǎn)區(qū)域的中心線，且O1