2024年北京高考物理三模试题分类汇编：电场、磁场（解析版）

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），。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。点在竖直平面内逆时针匀速转动。下列说法正确的是

（）

MoN

©-----------e

A.情境一中，。点的电场强度为零

B.情境一中，。点与无穷远处电势相等

C.情境二中，。点的磁感应强度方向垂直纸面向外

D.情境二中，。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。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。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。点的距离相等，所以。

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2点。下列说法正确的是（）

A.高压电场中A、8两点电势相等

B.高压电场中A点电场强度大于2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8点，则图中虚线为电

场线，且方向由8指向A,根据沿着电场线方向电势逐渐降低可知，（pBXpA,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8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8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8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，长为上的导体棒4?原来不带电，现将一

个带正电的点电荷4放在导体棒的中心轴线上，且距离导体棒的A端为R,。为A8的

中点。当导体棒达到静电平衡后，下列说法正确的是（）

*-R~~L

A.导体棒A端带正电，3端带负电

B.导体棒A端电势高，5端电势相低

C.感应电荷在。点的场强方向向右

口4kq

D.感应电荷在0点的场强大小E=.+

【答案】D

【详解】A.点电荷4带正电，则当导体棒达到静电平衡后，导体棒A端为近端，带负

电，B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A端和B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q

在。点的场强大小相等、方向相反，点电荷4在。点的场强向右，则感应电荷在。点的

E_kq_4kq

==2

场强向左，大小为^+£j（2/?+£）

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/、间距为从极板间电压为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。。'方向进入偏转电极。已知电子电荷量为e,质量为相，则电子（）

-+偏转电极荧光屏

A.在XX极板间的加速度大小为一

B.打在荧光屏时，动能大小为lie。

C.在XX极板间受到电场力的冲量大小为而制

D.打在荧光屏时，其速度方向与。。'连线夹角a的正切tana=工二

【答案】D

°FeIJ

【详解】A.由牛顿第二定律可得，在XX极板间的加速度大小4=空==

mmd

A错误;

B.电子电极XX间运动时，有

1（[2、

电子离开电极XX时的动能为=10+万方

/

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eU10+

B错误;

meU

c.在XX极板间受到电场力的冲量大小=〃吗=

20

C错误；

D.打在荧光屏时，其速度方向与。。连线夹角a的正切tana=—=+

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

台的尸点，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a。已知小球A的质量为相，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（）

sinatana

【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F=mgtana

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

A.该点电荷一定为正电荷

B.尸点的场强一定比。点的场强大

C.尸点电势一定比。点电势低

D.正检验电荷在尸点比在。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，故尸点的场强一定比

。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。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

。点电势的高低，就无法判断正检验电荷在P点和在。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C=/

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u=£

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E=g

a

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C=总，U=g,E=g

471kdCd

可得卡

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。变小

D.静电计指针张角。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。=鼻

4兀kd

可知，电容器的电容C变大，平行板电容器的带电量。不变，根据c=?

可知电容器两极板的电势差U变小，则静电计指针张角6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，图中尸、

。两点关于两电荷连线对称。由图可知（）

B.两电荷是等量异种电荷

C.尸点和。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，尸点和。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Ep=94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7■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〃个电子落到球上,

全部被吸收。电子电荷量为e,质量为机。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〃e（4疗2）丫

B.金属球单位时间释放的热量为您

2

C.电子对金属球单位面积作用力为nmv

D.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/=仅

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Q=尸尺="2/R

由能量守恒定律可知，金属球单位时间释放的热量为。放=4-。=嗒-

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〃=病

由动量定理有=0-〃5iv

解得”箸

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rH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

1h

化现象：方=±*="是普朗克常数，e是电子的电量，v既可以取1、2、3…等整数，

ve

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

h

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

e

【答案】D

【详解】A.设半导体的与电流垂直方向长为a,宽为6,处于磁感应强度为B的磁场

中，电子定向运动的速率为"，则半导体两端的霍尔电压为。且=8加=旦

nea

根据霍尔电阻定义有rH=^=—

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.根据功率的表达式尸=尸氏，「=网,结合牛顿第二定律尸=3，整理得R=g

则欧姆电阻的基本单位表示为坦雪；

As

根据能量子表达式2=麻，功的表达式W=及，牛顿第二定律尸=核，结合电流的定义

式整理得4=3名

tevlt

则常数组合上的基本单位表示为里W，故D正确。

eA-s

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

应强度大小为瓦使大量电荷量绝对值均为他的正、负离子从左侧以速度vo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

为根、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（）

M|

正—>・•••p

负

离

子二C

—►••••Q

N

A.放射源S释放的粒子带负电

B.增大go的值，可以提高u

C.PQ间距变为原来的2倍，可使v变为原来血倍

D.vo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

=%与S释放的粒子，加速过程有q。

a2

联立可得v=\户竺配

Vm

由此可知，粒子射出的速度与弱、PQ间距无关，故BC错误；

D.由以上分析可知，当vo和2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

N两点之间有电势差U。忽略离子重力影响，则（）

BXX。义

（上XX

<义X.><X

N

XXXX

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

qVB=ql

U=Bvd

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，

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Co

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。一带电粒子在尸点以与无轴正方向成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优、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

«----XXXX

XXXX

A.由几何关系可知

OOX=atan30°=a

a273

R=------二----a

cos3003

因圆心的坐标为则带电粒子在磁场中运动的轨迹方程为

x2+（y-^-a）2=—a1

-33

故A正确；

占v2

BD.洛伦兹力提供向心力,，侣qvB=m—

解得带电粒子在磁场中运动的速率为V=型

m

因轨迹圆的半径R可求出，但磁感应强度B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2/，而周期为7=至=?

3vqB

2

一TC

则带电粒子在磁场中运动的时间为1=37=2»加

ITI3qB

因磁感应强度B未知，则运动时间无法求得，故C错误；

故选Ao

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8）共存的场区，一电子沿垂直电场线和磁感线方向以速度可射入场区，则

（）

XXXX

XX'x

X一-X

XH

■

XX

8X

XXX

F

A.若"0>高，电子沿轨迹I运动，射出场区时，速度u>vo

F

B.若">高，电子沿轨迹H运动，射出场区时，速度vVvo

D

F

C.若丫0<百，电子沿轨迹I运动，射出场区时，速度v<vo

D

E

D.若voV^,电子沿轨迹H运动，射出场区时，速度uVvo

【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。若现>£F

D

则qvoB>qE

即洛伦兹力大于电场力，