2025年高三物理高考電學壓軸題模擬試題一、計算題（共20分）如圖1所示，在豎直平面內存在相互垂直的勻強電場和勻強磁場，其中電場方向豎直向上，磁場方向垂直紙面向外。一質量為(m=0.1,\text{kg})、電荷量為(q=+1\times10^{-4},\text{C})的帶電小球（可視為質點），從A點以初速度(v_0=20,\text{m/s})水平向右拋出，恰好沿直線運動至B點。已知A、B兩點間的水平距離(L=4,\text{m})，重力加速度(g=10,\text{m/s}^2)。（1）求電場強度(E)和磁感應強度(B)的大?。唬?）若在小球運動到B點時突然撤去磁場，求小球從B點運動至地面（地面位于B點正下方(h=5,\text{m})處）的時間及落地時的速度大??；（3）在第（2）問的條件下，若地面上有一與小球運動方向垂直的彈性擋板（碰撞過程無能量損失），求小球碰撞后上升的最大高度。二、綜合題（共25分）如圖2所示，間距為(d=0.5,\text{m})的平行金屬導軌固定在傾角(\theta=30^\circ)的絕緣斜面上，導軌上端接有一阻值(R=1,\Omega)的定值電阻，下端通過開關S與電源相連。導軌間存在垂直斜面向上的勻強磁場，磁感應強度(B=2,\text{T})。一質量(m=0.2,\text{kg})、電阻(r=1,\Omega)的金屬棒ab垂直導軌放置，與導軌間的動摩擦因數(\mu=\frac{\sqrt{3}}{6})。已知電源電動勢(E=6,\text{V})，內阻(r_0=1,\Omega)，不計導軌電阻，重力加速度(g=10,\text{m/s}^2)。（1）閉合開關S后，金屬棒ab恰好靜止在導軌上，求此時通過金屬棒的電流大小及方向；（2）斷開開關S，金屬棒ab從靜止開始下滑，求下滑過程中電阻R上產生的最大電功率；（3）在第（2）問中，若金屬棒下滑距離(x=4,\text{m})時速度達到穩(wěn)定，求此過程中通過電阻R的電荷量及系統(tǒng)產生的總熱量。三、創(chuàng)新應用題（共30分）某科研團隊設計了一種“電磁彈射-制動”復合裝置，其簡化模型如圖3所示。水平軌道AB段光滑，BC段粗糙（動摩擦因數(\mu=0.2)），長度(L_{BC}=5,\text{m})。AB段存在水平向右的勻強電場（場強(E=1\times10^4,\text{N/C})）和垂直紙面向里的勻強磁場（磁感應強度(B=0.5,\text{T})）。一質量(m=0.1,\text{kg})、電荷量(q=+2\times10^{-3},\text{C})的滑塊（可視為質點）從A點靜止釋放，經過B點后進入BC段，最終停在C點。已知滑塊與軌道間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，重力加速度(g=10,\text{m/s}^2)。（1）求滑塊在AB段運動的加速度大小及到達B點時的速度；（2）若在BC段加一豎直方向的勻強電場，使滑塊在BC段減速過程中所受電場力與重力大小相等，求此電場強度的方向及滑塊在BC段運動的時間；（3）在第（2）問的條件下，若滑塊在BC段運動時還受到一個與速度方向相反的洛倫茲力（大小(f=kv)，(k=0.05,\text{N·s/m})），求滑塊從B點到C點的過程中克服摩擦力做的功。四、拓展探究題（共25分）如圖4所示，半徑(R=0.5,\text{m})的光滑絕緣圓環(huán)固定在豎直平面內，環(huán)上套有一質量(m=0.01,\text{kg})、電荷量(q=-1\times10^{-4},\text{C})的帶負電小球。空間存在水平向右的勻強電場，場強(E=2\times10^3,\text{N/C})。小球從圓環(huán)最低點P以某一初速度沿圓環(huán)向上運動，恰能通過最高點Q。重力加速度(g=10,\text{m/s}^2)。（1）求小球在P點的初速度大小；（2）若小球運動到圓環(huán)右側與圓心等高的M點時，突然將電場方向變?yōu)樨Q直向下，求小球此后運動到最低點P時對圓環(huán)的壓力大??；（3）在第（2）問中，若電場強度大小變?yōu)?E'=1\times10^3,\text{N/C})，方向仍豎直向下，求小球從M點運動到P點的過程中電勢能的變化量及機械能的變化量。參考答案及解析思路一、計算題（1）受力分析與平衡條件：小球做勻速直線運動，合力為零。豎直方向：(qE=mg)；水平方向：(qv_0B=ma)（其中(a=\frac{v_0^2}{L})）。解得(E=1\times10^4,\text{N/C})，(B=0.5,\text{T})。（2）類平拋運動：撤去磁場后，小球在豎直方向做勻加速運動（加速度(a_y=\frac{mg-qE}{m}=0)，即勻速），水平方向勻速。落地時間(t=\frac{h}{v_0\sin\theta})（需結合幾何關系求初速度方向角），落地速度(v=\sqrt{v_0^2+(gt)^2})。（3）彈性碰撞與能量守恒：碰撞后豎直速度反向，根據動能定理(-mgh'=0-\frac{1}{2}mv_y^2)，解得(h'=2,\text{m})。二、綜合題（1）平衡方程：安培力(F_A=BId)，沿斜面向上；重力分力(mg\sin\theta)、摩擦力(f=\mumg\cos\theta)沿斜面向下。由平衡條件(F_A=mg\sin\theta+f)，解得(I=1,\text{A})，方向由a到b。（2）最大電功率：速度最大時加速度為零，(mg\sin\theta=\mumg\cos\theta+\frac{B^2d^2v}{R+r})，解得(v=2,\text{m/s})，此時(P_R=\left(\frac{Bdv}{R+r}\right)^2R=1,\text{W})。（3）電荷量與熱量：電荷量(q=\frac{\Delta\Phi}{R+r}=\frac{Bdx}{R+r}=2,\text{C})；由能量守恒(mgx\sin\theta=\frac{1}{2}mv^2+\mumgx\cos\theta+Q_{\text{總}})，解得(Q_{\text{總}}=2.4,\text{J})。三、創(chuàng)新應用題（1）加速度與速度：AB段合力(F=qE=ma)，解得(a=200,\text{m/s}^2)；由(v^2=2aL_{AB})（需結合BC段運動求(L_{AB})），解得(v=10,\text{m/s})。（2）電場方向與時間：電場力(qE'=mg)，方向豎直向上；BC段加速度(a'=\frac{\mu(mg-qE')}{m}=2,\text{m/s}^2)，由(v=a't)解得(t=5,\text{s})。（3）克服摩擦力做功：由動量定理(-\mumgt-\intkvdt=0-mv)，結合(\intvdt=L_{BC})，解得(W_f=\mumgL_{BC}=1,\text{J})。四、拓展探究題（1）機械能與電勢能守恒：P到Q過程，(-mg\cdot2R-qE\cdot2R=\frac{1}{2}mv_Q^2-\frac{1}{2}mv_P^2)，最高點最小速度(v_Q=0)，解得(v_P=2\sqrt{10},\text{m/s})。（2）向心力與壓力：M點速度(v_M)由能量守恒求得，電場方向改變后，等效重力場(g'=\frac{mg+qE'}{m})，在P點由牛頓第二定律(N-mg-qE'=\frac{mv_P'^2}{R})，解得(N=0.6,\text{N})。（3）能量變化量：電勢能變化(\DeltaE_p=-qE'\cdot2R=-0.02,\text{J})；機械能變化量等于電場力做功(\DeltaE=qE'\cdot2R=0.02,\text{J})。命題特點與備考建議核心考點：本題涵蓋電場力、安培力、電磁感應、能量守恒等電學主干知識，突出力電綜合與能量轉化的考查。能力要求：強調受力分析、運動過程建模、臨界條件判斷，需熟練應用牛頓定律、動量定理、功能關系等工具。備考策略：強化復雜場景下的“對象-過程-規(guī)