专题03 电场、磁场（解析版）-【好题汇编】2024年高考物理三模试题分类汇编（北京专用）

专题03电场、磁场（解析版）一、单选题1．（2024·北京顺义·统考三模）如图所示，真空中一根绝缘轻杆两端分别固定两个带等量异种电荷的小球M、N（可看成点电荷），O点为轻杆的中点。情境一：小球及轻杆处于静止状态；情境二：轻杆绕O点在竖直平面内逆时针匀速转动。下列说法正确的是（）A．情境一中，O点的电场强度为零B．情境一中，O点与无穷远处电势相等C．情境二中，O点的磁感应强度方向垂直纸面向外D．情境二中，O点的磁感应强度方向垂直纸面向里【答案】B【详解】A．M在点的电场强度水平向右，N在点的电场强度水平向右，根据电场的叠加可知O点的电场强度不为零，故A错误；B．等量异种电荷中垂线为等势面，其电势等于0，与无穷远处电势相等，故B正确；CD．当杆绕O点在竖直平面内逆时针方向匀速转动，N形成的等效电流方向为顺时针，N形成的等效电流方向为逆时针，根据安培定则可知，M在O点的磁场方向垂直纸面向外，N在O点产生的磁场方向垂直纸面向里，M、N距离O点的距离相等，所以O点的合磁场的磁感应强度为零，故CD错误。故选B。2．（2024·北京顺义·统考三模）电子束焊接机的核心部件内存在如图所示的高压电场，K极为阴极，电子在静电力作用下由A点沿直线运动到B点。下列说法正确的是（

）A．高压电场中A、B两点电势相等B．高压电场中A点电场强度大于B点电场强度C．电子的电势能逐渐减小D．电子的加速度逐渐减小【答案】C【详解】A．由题知，电子在静电力作用下由A点沿直线运动到B点，则图中虚线为电场线，且方向由B指向A，根据沿着电场线方向电势逐渐降低可知，φB>φA，故A错误；B．电场线越密集电场强度越大，可知高压电场中A点电场强度小于B点电场强度，故B错误；C．由题知，电子在静电力作用下由A点沿直线运动到B点，则电场力做正功，电子的电势能逐渐减小，故C正确；D．电子在静电力作用下由A点沿直线运动到B点，电场线越来越密集，则电子的加速度逐渐增大，故D错误。故选C。3．（2024·北京人大附中·校考三模）如图所示，长为L的导体棒原来不带电，现将一个带正电的点电荷放在导体棒的中心轴线上，且距离导体棒的A端为R，为的中点。当导体棒达到静电平衡后，下列说法正确的是（）A．导体棒A端带正电，B端带负电B．导体棒A端电势高，B端电势相低C．感应电荷在O点的场强方向向右D．感应电荷在O点的场强大小【答案】D【详解】A．点电荷带正电，则当导体棒达到静电平衡后，导体棒端为近端，带负电，端为远端，带正电，故A错误；B．处于静电平衡状态的导体棒是一个等势体，即端和端电势相等，故B错误；CD．处于静电平衡状态的导体，内部场强处处为零，感应电荷在点的场强与点电荷在点的场强大小相等、方向相反，点电荷在点的场强向右，则感应电荷在点的场强向左，大小为故C错误，D正确。故选D。4．（2024·北京人大附中·校考三模）如图所示，示波管由电子枪竖直方向偏转电极YY′、水平方向偏转电极XX′和荧光屏组成。电极XX′的长度为l、间距为d、极板间电压为U，YY′极板间电压为零，电子枪加速电压为10U。电子刚离开金属丝的速度为零，从电子枪射出后沿OO′方向进入偏转电极。已知电子电荷量为e，质量为m，则电子（

）A．在XX′极板间的加速度大小为B．打在荧光屏时，动能大小为11eUC．在XX′极板间受到电场力的冲量大小为D．打在荧光屏时，其速度方向与OO′连线夹角α的正切【答案】D【详解】A．由牛顿第二定律可得，在XX′极板间的加速度大小A错误；B．电子电极XX′间运动时，有vx=axt电子离开电极XX′时的动能为电子离开电极XX′后做匀速直线运动，所以打在荧光屏时，动能大小为，B错误；C．在XX′极板间受到电场力的冲量大小C错误；D．打在荧光屏时，其速度方向与OO′连线夹角α的正切D正确。故选D。5．（2024·北京首师大附中·校考三模）如图所示，把系在丝线上的带电小球A挂在铁架台的P点，带电球C置于铁架台旁。小球A静止时与带电球C处于同水平线上，丝线与竖直方向的夹角为。已知小球A的质量为m，重力加速度为g，不计丝线质量，则可知小球A受到的静电力的大小为（）A． B． C． D．【答案】B【详解】对小球受力分析可知，小球受竖直向下的重力、水平向右的静电力和绳的拉力，由平衡条件可知，小球A受到的静电力的大小为故B正确，ACD错误。故选B。6．（2024·北京首师大附中·校考三模）真空中某点电荷的等势面示意如图，图中相邻等势面间电势差相等。下列说法正确的是（）A．该点电荷一定为正电荷B．P点的场强一定比Q点的场强大C．P点电势一定比Q点电势低D．正检验电荷在P点比在Q点的电势能大【答案】B【详解】A．正电荷和负电荷周围的等势面都为一组同心球壳，该点电荷不一定为正电荷，故A错误；B．相邻等势面间电势差相等，P点附近的等差等势面更加密集，故P点的场强一定比Q点的场强大，故B正确；C．正电荷和负电荷周围的等势面都为一组同心球壳，若为正点电荷，则P点电势一定比Q点电势高，故C错误；D．从等势面的情况无法判断该点电荷为正点电荷还是负点电荷，无法判断P点电势与Q点电势的高低，就无法判断正检验电荷在P点和在Q点的电势能的大小，故D错误。故选B。7．（2024·北京首师大附中·校考三模）如图，在探究影响平行板电容器电容大小因素的实验中，电容器所带电量可视为不变，则下列说法中正确的是（）A．甲图中减小两极正对面积，板间场强不变，静电计指针张角变小B．乙图中增大两板间距，板间场强不变，静电计指针张角变大C．丙图中，在两板间插入其他介质，静电计指针张角变大D．该实验中，可以用磁电式电压表代替静电计测量电压【答案】B【详解】A．根据甲图中减小两极正对面积，可知电容器电容减小，平行板电容器带电量不变，根据可知电容器两极板间的电势差增大，静电计指针张角变大，根据可知板间场强增大，故A错误；B．乙图中增大两板间距，可知电容器电容减小，平行板电容器带电量不变，则电容器两极板间的电势差增大，静电计指针张角增大，根据，，可得可知增大两板间距，板间场强不变，，故B正确；C．丙图中，在两板间插入其他介质，介电常数增大，可知电容器电容增大，平行板电容器带电量不变，则电容器两极板间的电势差减小，静电计指针张角变小，故C错误；D．实验回路中没有电流，不可以用磁电式电压表代替静电计测量电压，故D错误。故选B。8．（2024·北京九中·校考三模）在研究平行板电容器的电容跟哪些实因素有关的实验中，保持平行板电容器所带电量、极板间距离、极板的正对面积不变，在两极板间插入玻璃板（）

A．平行板电容器两极板的电势差变大B．平行板电容器的电容不变C．平行板电容器的带电量Q变小D．静电计指针张角θ减小【答案】D【详解】保持平行板电容器所带电量、极板间距离、极板的正对面积不变，在两极板间插入玻璃板，根据可知，电容器的电容C变大，平行板电容器的带电量Q不变，根据可知电容器两极板的电势差U变小，则静电计指针张角θ减小。故选D。9．（2024·北京大兴精华学校·校考三模）如图所示，是两个电荷的电场线分布，图中P、Q两点关于两电荷连线对称。由图可知（）A．两电荷是等量同种电荷B．两电荷是等量异种电荷C．P点和Q点电场强度相同D．若将一负电荷从M点移动到N点，该负电荷电势能增加【答案】D【详解】AB．根据电场线从正电荷出发回到负电荷的特性，判断分布图像可知，左侧电荷为正电荷，右侧电荷为负电荷，由于靠近左侧电荷电场线较密，则左侧电荷电量较大，故AB错误；C．由对称性可知，P点和Q点电场强度大小相等，方向不同，故C错误；D．根据沿电场线方向电势逐渐降低，由图可知，M点电势大于N点电势，由可知，负电荷在N点电势能较大，故D正确。故选D。10．（2024·北京大兴精华学校·校考三模）如图所示，半径为r的金属球远离其他物体，通过电阻R接地。电子束从远处以速度v均匀落到球上，每秒钟有n个电子落到球上，全部被吸收。电子电荷量为e，质量为m。取大地电势为零，稳定后下列判断正确的是（）A．通过电阻R的电流为B．金属球单位时间释放的热量为C．电子对金属球单位面积作用力为nmvD．金属球的电势大于0【答案】B【详解】AD．稳定之后，落到球面上的电子数应等于通过电阻流到地面上的电子数，则通过电阻R的电流强度方向由地面流向金属球，则地面电势高于金属球的电势，可知，金属球的电势小于0，故AD错误；B．单位时间内落到金属球上电子的总动能为单位时间电阻上产生的热为由能量守恒定律可知，金属球单位时间释放的热量为故B正确；C．根据题意可知，单位时间内落在金属球单位面积上的电子数为由动量定理有解得故C错误。故选B。11．（2024·北京顺义·统考三模）在霍尔效应中，霍尔电压与通过导体的电流之比被定义为霍尔电阻，可用符号表示，通常情况下，霍尔电阻与外加磁场的磁感应强度成正比。但在超低温、强磁场的极端条件下，某些材料的霍尔电阻却随着强磁场的增加出现量子化现象：h是普朗克常数，e是电子的电量，v既可以取1、2、3…等整数，也可以取某些小于1的分数，这就是量子霍尔效应现象。实验发现，当霍尔电阻处于量子态时，材料中的电子将沿边缘带做定向运动，几乎不受阻力作用。2013年，清华大学薛其坤团队发现，在超低温（0.03K）环境条件下，具备特殊结构的拓补绝缘体材料可以自发地发生磁化，此时不需要外加磁场也会发生量子霍尔效应，这种现象被称为量子反常霍尔效应。结合以上资料，可以判断下列说法正确的是（）A．同欧姆电阻类似，霍尔电阻越大，表明材料对通过它的电流的阻碍越强B．要发生量子霍尔效应现象，外部环境条件有两个，一是要具备超低温环境，二是要具备超强的磁场C．具备量子反常霍尔效应的磁性拓补绝缘材料已成为新一代低能耗芯片的制造材料D．霍尔电阻的量子态表达式中的常数组合与欧姆电阻具有相同的单位【答案】D【详解】A．设半导体的与电流垂直方向长为a，宽为b，处于磁感应强度为B的磁场中，电子定向运动的速率为v，则半导体两端的霍尔电压为根据霍尔电阻定义有则霍尔电阻不能反映对电流的阻碍作用，故A错误；B．由题意可知，在超低温、强磁场的极端条件下，某些材料的霍尔电阻却随着强磁场的增加出现量子化现象，并不是所有的材料都会发生，故B错误；C．具备量子反常霍尔效应的磁性拓补绝缘材料，有望成为新一代低能耗芯片的制造材料，故C错误；D．根据功率的表达式，，结合牛顿第二定律，整理得则欧姆电阻的基本单位表示为；根据能量子表达式，功的表达式，牛顿第二定律，结合电流的定义式，整理得则常数组合的基本单位表示为，故D正确。故选D。12．（2024·北京顺义·统考三模）用如图所示装置作为推进器加速带电粒子。装置左侧部分由两块间距为d的平行金属板M、N组成，两板间有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B。使大量电荷量绝对值均为q0的正、负离子从左侧以速度v0水平入射，可以给右侧平行板电容器PQ供电。靠近Q板处有一放射源S可释放初速度为0、质量为m、电荷量绝对值为q的粒子，粒子被加速后从S正上方的孔喷出P板，喷出的速度大小为v。下列说法正确的是（）A．放射源S释放的粒子带负电B．增大q0的值，可以提高vC．PQ间距变为原来的2倍，可使v变为原来倍D．v0和B同时变为原来的2倍，可使v变为原来的2倍【答案】D【详解】A．根据左手定则可知，正负离子进入MN区域，正离子受到向下的洛伦兹力，负离子受到向上的洛伦兹力，所以正离子打到N板，负离子打到M板，N板电势高于M板，即Q板电势高于P板，S释放的粒子受到向上的电场力，电场力方向与场强方向相同，则粒子带正电，故A错误；BC．根据力的平衡可得S释放的粒子，加速过程有联立可得由此可知，粒子射出的速度与q0、PQ间距无关，故BC错误；D．由以上分析可知，当v0和B同时变为原来的2倍，可使v变为原来的2倍，故D正确。故选D。13．（2024·北京首师大附中·校考三模）如图所示，将非磁性材料制成的圆管置于匀强磁场中，当含有大量正负离子的导电液体从管中由左向右流过磁场区域时，测得管两侧M、N两点之间有电势差U。忽略离子重力影响，则（）A．N点的电势高于M点B．磁感应强度B越小，M、N两点之间的电势差U越大C．管中导电液体的流速越大，M、N两点之间的电势差U越大D．管中导电液体的离子浓度越大，M、N两点之间的电势差U越大【答案】C【详解】A．管中的导电液体从管中由左向右流过磁场区域时，由左手定则带电液体在洛伦兹力的作用下，带正电的液体向上偏，带负电的液体向下偏，使管上壁带正电、下壁带负电，所以M点的电势高于N点，A错误；BCD．两管壁最后电压稳定时，则有电场力与洛伦兹力平衡磁感应强度B越小，M、N两点之间的电势差U越小，管中导电液体的流速越大，M、N两点之间的电势差U越大，与液体离子浓度无关，C正确，BD错误。故选C。14．（2024·北京首师大附中·校考三模）如图所示，在xOy坐标系的第一象限内存在匀强磁场。一带电粒子在P点以与x轴正方向成60的方向垂直磁场射入，并恰好垂直于y轴射出磁场。已知带电粒子质量为m、电荷量为q，OP=a。不计重力。根据上述信息可以得出（）A．带电粒子在磁场中运动的轨迹方程B．带电粒子在磁场中运动的速率C．带电粒子在磁场中运动的时间D．该匀强磁场的磁感应强度【答案】A【详解】粒子恰好垂直于y轴射出磁场，做两速度的垂线交点为圆心，轨迹如图所示A．由几何关系可知因圆心的坐标为，则带电粒子在磁场中运动的轨迹方程为故A正确；BD．洛伦兹力提供向心力，有解得带电粒子在磁场中运动的速率为因轨迹圆的半径可求出，但磁感应强度未知，则无法求出带电粒子在磁场中运动的速率，故BD错误；C．带电粒子圆周的圆心角为，而周期为则带电粒子在磁场中运动的时间为因磁感应强度未知，则运动时间无法求得，故C错误；故选A。15．（2024·北京九中·校考三模）在方向如图所示的匀强电场（场强为E）和匀强磁场（磁感应强度为B）共存的场区，一电子沿垂直电场线和磁感线方向以速度v0射入场区，则（）A．若v0＞，电子沿轨迹Ⅰ运动，射出场区时，速度v＞v0B．若v0＞，电子沿轨迹Ⅱ运动，射出场区时，速度v＜v0C．若v0＜，电子沿轨迹Ⅰ运动，射出场区时，速度v＜v0D．若v0＜，电子沿轨迹Ⅱ运动，射出场区时，速度v＜v0【答案】B【详解】AB．电子进入电磁场中，受到洛伦兹力与电场力两个力作用，由左手定则判断可知，洛伦兹力方向向下，而电场力方向向上。若v0＞则qv0B＞qE即洛伦兹力大于电场力，电子向下偏转，沿轨迹Ⅱ运动，洛伦兹力不做功，而电场力对电子负功，动能减小，速度减小，故速度v＜