專題03 電場、磁場（解析版）-【好題匯編】2024年高考物理三模試題分類匯編（北京專用）

專題03電場、磁場（解析版）一、單選題1．（2024·北京順義·統(tǒng)考三模）如圖所示，真空中一根絕緣輕桿兩端分別固定兩個帶等量異種電荷的小球M、N（可看成點電荷），O點為輕桿的中點。情境一：小球及輕桿處于靜止狀態(tài)；情境二：輕桿繞O點在豎直平面內逆時針勻速轉動。下列說法正確的是（）A．情境一中，O點的電場強度為零B．情境一中，O點與無窮遠處電勢相等C．情境二中，O點的磁感應強度方向垂直紙面向外D．情境二中，O點的磁感應強度方向垂直紙面向里【答案】B【詳解】A．M在點的電場強度水平向右，N在點的電場強度水平向右，根據電場的疊加可知O點的電場強度不為零，故A錯誤；B．等量異種電荷中垂線為等勢面，其電勢等于0，與無窮遠處電勢相等，故B正確；CD．當桿繞O點在豎直平面內逆時針方向勻速轉動，N形成的等效電流方向為順時針，N形成的等效電流方向為逆時針，根據安培定則可知，M在O點的磁場方向垂直紙面向外，N在O點產生的磁場方向垂直紙面向里，M、N距離O點的距離相等，所以O點的合磁場的磁感應強度為零，故CD錯誤。故選B。2．（2024·北京順義·統(tǒng)考三模）電子束焊接機的核心部件內存在如圖所示的高壓電場，K極為陰極，電子在靜電力作用下由A點沿直線運動到B點。下列說法正確的是（

）A．高壓電場中A、B兩點電勢相等B．高壓電場中A點電場強度大于B點電場強度C．電子的電勢能逐漸減小D．電子的加速度逐漸減小【答案】C【詳解】A．由題知，電子在靜電力作用下由A點沿直線運動到B點，則圖中虛線為電場線，且方向由B指向A，根據沿著電場線方向電勢逐漸降低可知，φB>φA，故A錯誤；B．電場線越密集電場強度越大，可知高壓電場中A點電場強度小于B點電場強度，故B錯誤；C．由題知，電子在靜電力作用下由A點沿直線運動到B點，則電場力做正功，電子的電勢能逐漸減小，故C正確；D．電子在靜電力作用下由A點沿直線運動到B點，電場線越來越密集，則電子的加速度逐漸增大，故D錯誤。故選C。3．（2024·北京人大附中·?？既＃┤鐖D所示，長為L的導體棒原來不帶電，現將一個帶正電的點電荷放在導體棒的中心軸線上，且距離導體棒的A端為R，為的中點。當導體棒達到靜電平衡后，下列說法正確的是（）A．導體棒A端帶正電，B端帶負電B．導體棒A端電勢高，B端電勢相低C．感應電荷在O點的場強方向向右D．感應電荷在O點的場強大小【答案】D【詳解】A．點電荷帶正電，則當導體棒達到靜電平衡后，導體棒端為近端，帶負電，端為遠端，帶正電，故A錯誤；B．處于靜電平衡狀態(tài)的導體棒是一個等勢體，即端和端電勢相等，故B錯誤；CD．處于靜電平衡狀態(tài)的導體，內部場強處處為零，感應電荷在點的場強與點電荷在點的場強大小相等、方向相反，點電荷在點的場強向右，則感應電荷在點的場強向左，大小為故C錯誤，D正確。故選D。4．（2024·北京人大附中·?？既＃┤鐖D所示，示波管由電子槍豎直方向偏轉電極YY′、水平方向偏轉電極XX′和熒光屏組成。電極XX′的長度為l、間距為d、極板間電壓為U，YY′極板間電壓為零，電子槍加速電壓為10U。電子剛離開金屬絲的速度為零，從電子槍射出后沿OO′方向進入偏轉電極。已知電子電荷量為e，質量為m，則電子（

）A．在XX′極板間的加速度大小為B．打在熒光屏時，動能大小為11eUC．在XX′極板間受到電場力的沖量大小為D．打在熒光屏時，其速度方向與OO′連線夾角α的正切【答案】D【詳解】A．由牛頓第二定律可得，在XX′極板間的加速度大小A錯誤；B．電子電極XX′間運動時，有vx=axt電子離開電極XX′時的動能為電子離開電極XX′后做勻速直線運動，所以打在熒光屏時，動能大小為，B錯誤；C．在XX′極板間受到電場力的沖量大小C錯誤；D．打在熒光屏時，其速度方向與OO′連線夾角α的正切D正確。故選D。5．（2024·北京首師大附中·?？既＃┤鐖D所示，把系在絲線上的帶電小球A掛在鐵架臺的P點，帶電球C置于鐵架臺旁。小球A靜止時與帶電球C處于同水平線上，絲線與豎直方向的夾角為。已知小球A的質量為m，重力加速度為g，不計絲線質量，則可知小球A受到的靜電力的大小為（）A． B． C． D．【答案】B【詳解】對小球受力分析可知，小球受豎直向下的重力、水平向右的靜電力和繩的拉力，由平衡條件可知，小球A受到的靜電力的大小為故B正確，ACD錯誤。故選B。6．（2024·北京首師大附中·?？既＃┱婵罩心滁c電荷的等勢面示意如圖，圖中相鄰等勢面間電勢差相等。下列說法正確的是（）A．該點電荷一定為正電荷B．P點的場強一定比Q點的場強大C．P點電勢一定比Q點電勢低D．正檢驗電荷在P點比在Q點的電勢能大【答案】B【詳解】A．正電荷和負電荷周圍的等勢面都為一組同心球殼，該點電荷不一定為正電荷，故A錯誤；B．相鄰等勢面間電勢差相等，P點附近的等差等勢面更加密集，故P點的場強一定比Q點的場強大，故B正確；C．正電荷和負電荷周圍的等勢面都為一組同心球殼，若為正點電荷，則P點電勢一定比Q點電勢高，故C錯誤；D．從等勢面的情況無法判斷該點電荷為正點電荷還是負點電荷，無法判斷P點電勢與Q點電勢的高低，就無法判斷正檢驗電荷在P點和在Q點的電勢能的大小，故D錯誤。故選B。7．（2024·北京首師大附中·校考三模）如圖，在探究影響平行板電容器電容大小因素的實驗中，電容器所帶電量可視為不變，則下列說法中正確的是（）A．甲圖中減小兩極正對面積，板間場強不變，靜電計指針張角變小B．乙圖中增大兩板間距，板間場強不變，靜電計指針張角變大C．丙圖中，在兩板間插入其他介質，靜電計指針張角變大D．該實驗中，可以用磁電式電壓表代替靜電計測量電壓【答案】B【詳解】A．根據甲圖中減小兩極正對面積，可知電容器電容減小，平行板電容器帶電量不變，根據可知電容器兩極板間的電勢差增大，靜電計指針張角變大，根據可知板間場強增大，故A錯誤；B．乙圖中增大兩板間距，可知電容器電容減小，平行板電容器帶電量不變，則電容器兩極板間的電勢差增大，靜電計指針張角增大，根據，，可得可知增大兩板間距，板間場強不變，，故B正確；C．丙圖中，在兩板間插入其他介質，介電常數增大，可知電容器電容增大，平行板電容器帶電量不變，則電容器兩極板間的電勢差減小，靜電計指針張角變小，故C錯誤；D．實驗回路中沒有電流，不可以用磁電式電壓表代替靜電計測量電壓，故D錯誤。故選B。8．（2024·北京九中·校考三模）在研究平行板電容器的電容跟哪些實因素有關的實驗中，保持平行板電容器所帶電量、極板間距離、極板的正對面積不變，在兩極板間插入玻璃板（）

A．平行板電容器兩極板的電勢差變大B．平行板電容器的電容不變C．平行板電容器的帶電量Q變小D．靜電計指針張角θ減小【答案】D【詳解】保持平行板電容器所帶電量、極板間距離、極板的正對面積不變，在兩極板間插入玻璃板，根據可知，電容器的電容C變大，平行板電容器的帶電量Q不變，根據可知電容器兩極板的電勢差U變小，則靜電計指針張角θ減小。故選D。9．（2024·北京大興精華學?！ば？既＃┤鐖D所示，是兩個電荷的電場線分布，圖中P、Q兩點關于兩電荷連線對稱。由圖可知（）A．兩電荷是等量同種電荷B．兩電荷是等量異種電荷C．P點和Q點電場強度相同D．若將一負電荷從M點移動到N點，該負電荷電勢能增加【答案】D【詳解】AB．根據電場線從正電荷出發(fā)回到負電荷的特性，判斷分布圖像可知，左側電荷為正電荷，右側電荷為負電荷，由于靠近左側電荷電場線較密，則左側電荷電量較大，故AB錯誤；C．由對稱性可知，P點和Q點電場強度大小相等，方向不同，故C錯誤；D．根據沿電場線方向電勢逐漸降低，由圖可知，M點電勢大于N點電勢，由可知，負電荷在N點電勢能較大，故D正確。故選D。10．（2024·北京大興精華學?！ば？既＃┤鐖D所示，半徑為r的金屬球遠離其他物體，通過電阻R接地。電子束從遠處以速度v均勻落到球上，每秒鐘有n個電子落到球上，全部被吸收。電子電荷量為e，質量為m。取大地電勢為零，穩(wěn)定后下列判斷正確的是（）A．通過電阻R的電流為B．金屬球單位時間釋放的熱量為C．電子對金屬球單位面積作用力為nmvD．金屬球的電勢大于0【答案】B【詳解】AD．穩(wěn)定之后，落到球面上的電子數應等于通過電阻流到地面上的電子數，則通過電阻R的電流強度方向由地面流向金屬球，則地面電勢高于金屬球的電勢，可知，金屬球的電勢小于0，故AD錯誤；B．單位時間內落到金屬球上電子的總動能為單位時間電阻上產生的熱為由能量守恒定律可知，金屬球單位時間釋放的熱量為故B正確；C．根據題意可知，單位時間內落在金屬球單位面積上的電子數為由動量定理有解得故C錯誤。故選B。11．（2024·北京順義·統(tǒng)考三模）在霍爾效應中，霍爾電壓與通過導體的電流之比被定義為霍爾電阻，可用符號表示，通常情況下，霍爾電阻與外加磁場的磁感應強度成正比。但在超低溫、強磁場的極端條件下，某些材料的霍爾電阻卻隨著強磁場的增加出現量子化現象：h是普朗克常數，e是電子的電量，v既可以取1、2、3…等整數，也可以取某些小于1的分數，這就是量子霍爾效應現象。實驗發(fā)現，當霍爾電阻處于量子態(tài)時，材料中的電子將沿邊緣帶做定向運動，幾乎不受阻力作用。2013年，清華大學薛其坤團隊發(fā)現，在超低溫（0.03K）環(huán)境條件下，具備特殊結構的拓補絕緣體材料可以自發(fā)地發(fā)生磁化，此時不需要外加磁場也會發(fā)生量子霍爾效應，這種現象被稱為量子反常霍爾效應。結合以上資料，可以判斷下列說法正確的是（）A．同歐姆電阻類似，霍爾電阻越大，表明材料對通過它的電流的阻礙越強B．要發(fā)生量子霍爾效應現象，外部環(huán)境條件有兩個，一是要具備超低溫環(huán)境，二是要具備超強的磁場C．具備量子反?；魻栃拇判酝匮a絕緣材料已成為新一代低能耗芯片的制造材料D．霍爾電阻的量子態(tài)表達式中的常數組合與歐姆電阻具有相同的單位【答案】D【詳解】A．設半導體的與電流垂直方向長為a，寬為b，處于磁感應強度為B的磁場中，電子定向運動的速率為v，則半導體兩端的霍爾電壓為根據霍爾電阻定義有則霍爾電阻不能反映對電流的阻礙作用，故A錯誤；B．由題意可知，在超低溫、強磁場的極端條件下，某些材料的霍爾電阻卻隨著強磁場的增加出現量子化現象，并不是所有的材料都會發(fā)生，故B錯誤；C．具備量子反常霍爾效應的磁性拓補絕緣材料，有望成為新一代低能耗芯片的制造材料，故C錯誤；D．根據功率的表達式，，結合牛頓第二定律，整理得則歐姆電阻的基本單位表示為；根據能量子表達式，功的表達式，牛頓第二定律，結合電流的定義式，整理得則常數組合的基本單位表示為，故D正確。故選D。12．（2024·北京順義·統(tǒng)考三模）用如圖所示裝置作為推進器加速帶電粒子。裝置左側部分由兩塊間距為d的平行金屬板M、N組成，兩板間有垂直紙面向外的勻強磁場，磁感應強度大小為B。使大量電荷量絕對值均為q0的正、負離子從左側以速度v0水平入射，可以給右側平行板電容器PQ供電?？拷黁板處有一放射源S可釋放初速度為0、質量為m、電荷量絕對值為q的粒子，粒子被加速后從S正上方的孔噴出P板，噴出的速度大小為v。下列說法正確的是（）A．放射源S釋放的粒子帶負電B．增大q0的值，可以提高vC．PQ間距變?yōu)樵瓉淼?倍，可使v變?yōu)樵瓉肀禗．v0和B同時變?yōu)樵瓉淼?倍，可使v變?yōu)樵瓉淼?倍【答案】D【詳解】A．根據左手定則可知，正負離子進入MN區(qū)域，正離子受到向下的洛倫茲力，負離子受到向上的洛倫茲力，所以正離子打到N板，負離子打到M板，N板電勢高于M板，即Q板電勢高于P板，S釋放的粒子受到向上的電場力，電場力方向與場強方向相同，則粒子帶正電，故A錯誤；BC．根據力的平衡可得S釋放的粒子，加速過程有聯(lián)立可得由此可知，粒子射出的速度與q0、PQ間距無關，故BC錯誤；D．由以上分析可知，當v0和B同時變?yōu)樵瓉淼?倍，可使v變?yōu)樵瓉淼?倍，故D正確。故選D。13．（2024·北京首師大附中·校考三模）如圖所示，將非磁性材料制成的圓管置于勻強磁場中，當含有大量正負離子的導電液體從管中由左向右流過磁場區(qū)域時，測得管兩側M、N兩點之間有電勢差U。忽略離子重力影響，則（）A．N點的電勢高于M點B．磁感應強度B越小，M、N兩點之間的電勢差U越大C．管中導電液體的流速越大，M、N兩點之間的電勢差U越大D．管中導電液體的離子濃度越大，M、N兩點之間的電勢差U越大【答案】C【詳解】A．管中的導電液體從管中由左向右流過磁場區(qū)域時，由左手定則帶電液體在洛倫茲力的作用下，帶正電的液體向上偏，帶負電的液體向下偏，使管上壁帶正電、下壁帶負電，所以M點的電勢高于N點，A錯誤；BCD．兩管壁最后電壓穩(wěn)定時，則有電場力與洛倫茲力平衡磁感應強度B越小，M、N兩點之間的電勢差U越小，管中導電液體的流速越大，M、N兩點之間的電勢差U越大，與液體離子濃度無關，C正確，BD錯誤。故選C。14．（2024·北京首師大附中·?？既＃┤鐖D所示，在xOy坐標系的第一象限內存在勻強磁場。一帶電粒子在P點以與x軸正方向成60的方向垂直磁場射入，并恰好垂直于y軸射出磁場。已知帶電粒子質量為m、電荷量為q，OP=a。不計重力。根據上述信息可以得出（）A．帶電粒子在磁場中運動的軌跡方程B．帶電粒子在磁場中運動的速率C．帶電粒子在磁場中運動的時間D．該勻強磁場的磁感應強度【答案】A【詳解】粒子恰好垂直于y軸射出磁場，做兩速度的垂線交點為圓心，軌跡如圖所示A．由幾何關系可知因圓心的坐標為，則帶電粒子在磁場中運動的軌跡方程為故A正確；BD．洛倫茲力提供向心力，有解得帶電粒子在磁場中運動的速率為因軌跡圓的半徑可求出，但磁感應強度未知，則無法求出帶電粒子在磁場中運動的速率，故BD錯誤；C．帶電粒子圓周的圓心角為，而周期為則帶電粒子在磁場中運動的時間為因磁感應強度未知，則運動時間無法求得，故C錯誤；故選A。15．（2024·北京九中·?？既＃┰诜较蛉鐖D所示的勻強電場（場強為E）和勻強磁場（磁感應強度為B）共存的場區(qū)，一電子沿垂直電場線和磁感線方向以速度v0射入場區(qū)，則（）A．若v0＞，電子沿軌跡Ⅰ運動，射出場區(qū)時，速度v＞v0B．若v0＞，電子沿軌跡Ⅱ運動，射出場區(qū)時，速度v＜v0C．若v0＜，電子沿軌跡Ⅰ運動，射出場區(qū)時，速度v＜v0D．若v0＜，電子沿軌跡Ⅱ運動，射出場區(qū)時，速度v＜v0【答案】B【詳解】AB．電子進入電磁場中，受到洛倫茲力與電場力兩個力作用，由左手定則判斷可知，洛倫茲力方向向下，而電場力方向向上。若v0＞則qv0B＞qE即洛倫茲力大于電場力，電子向下偏轉，沿軌跡Ⅱ運動，洛倫茲力不做功，而電場力對電子負功，動能減小，速度減小，故速度v＜