2024年高考物理磁场模拟真题检测卷（含解析）

2024年高考物理磁场模拟真题检测卷
注意事项：
1．本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分，考试时间90分钟。
2．答题前，考生务必将姓名、考生号等个人信息填写在答题卡指定位置。
3．考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答。超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分，在每小题给出的答案中，只有一个符合题目要求。
1．（2024高三下·江门模拟） 如图所示，两条通有同向电流的平行无限长导线、，其中M、N点连线与两导线垂直，M点到两导线的距离相等，M、N两点关于对称，忽略其它磁场的影响，检测发现M点的磁场方向垂直纸面向外，则下列说法正确的是（　　）
A．N点的磁场方向垂直纸面向外
B．导线中的电流大于导线中的电流
C．M点的磁场与N点的磁场相同
D．M点的磁场比N点的磁场弱
2．（2024高三下·江门模拟） 如图甲所示为汽车的传统点火装置，称之为蓄电池点火系统。此装置的核心部件是一个变压器，该变压器的原线圈通过开关连接到12V的蓄电池上，副线圈连接到火花塞的两端。在开关闭合或断开的瞬间，将会在副线圈中产生脉冲高电压形成电火花，点燃可燃混合气体。图乙和图丙分别是原线圈、副线圈电压随时间变化的图像，则下列说法正确的是（　　）
A．原线圈的匝数比副线圈的匝数多
B．至间穿过副线圈的磁通量为零
C．开关断开与闭合瞬间副线圈产生的感应电动势方向相同
D．开关断开时比开关闭合时，更容易点燃混合气体
3．（2024高三下·中山模拟） 如图甲是磁电式表头的结构示意图，其中线圈是绕在一个与指针、转轴固连的铝框骨架（图中未指出）上，关于图示软铁、螺旋弹簧、铝框和通电效果，下列表述中正确的是（　　）
A．线圈带动指针转动时，通电电流越大，安培力越大，螺旋弹簧形变也越大
B．与蹄形磁铁相连的软铁叫做极靴，其作用是使得磁极之间产生稳定的匀强磁场
C．铝框的作用是为了利用涡流，起电磁驱动作用，让指针快速指向稳定的平衡位置
D．乙图中电流方向a垂直纸面向外，b垂直纸面向内，线框将逆时针转动。
4．（2024高三下·中山模拟） 正三角形ABC的三个顶点处分别有垂直于三角形平面的无限长直导线，导线中通有恒定电流，方向如图所示，a、b、c三点分别是正三角形三边的中点，O点为三角形的中心，若A、B、C三处导线中的电流均为I，则以下关于a、b、c、O四点的磁感应强度大小，说法正确的是（通电长直导线在其周围空间某点产生的磁感应强度B=，其中I表示电流，r表示该点到导线的距离，k为常数）（　　）
A．a点最大 B．b点最小 C．O点为零 D．b、c点相等
5．（2024·浙江模拟）已知无限长直导线通电时，在某点所产生的磁感应强度的大小与导线中的电流成正比、与该点到导线的距离成反比。两根足够长的直导线平行放置，其中电流分别为是两导线所在平面内的两点，到导线的距离分别如图所示，其中A点的磁感应强度为。则B点的磁感应强度（　　）
A．大小为，方向垂直纸面向外
B．大小为，方向垂直纸面向里
C．大小为，方向垂直纸面向外
D．大小为，方向垂直纸面向外
6．（2024高考·浙江模拟）如图，沿南北方向放置一水平长直导线，在导线正下方附近水平放置一个小磁针，小磁针初始时处于静止状态。现给导线中通入恒定电流，从上往下看，小磁针逆时针偏转，待最终静止时小磁针在水平面内偏转了30°，已知地磁场的水平分量为3×10﹣5T，则下列说法正确的是（　　）
A．通电长直导线的电流方向为从北指向南
B．通电长直导线在小磁针处产生的磁场的磁感应强度大小为T
C．通电长直导线在小磁针处产生的磁场的磁感应强度大小为T
D．通电长直导线中的电流大小变为原来的2倍，则小磁针最终静止时与初始位置之间的夹角变为原来的2倍
7．（2024高三下·湖南模拟） 利用手机中的磁传感器可测量埋在地下的水平高压直流长直电缆的深度。在手机上建立了空间直角坐标系Oxyz后保持手机方位不变，且Oz始终竖直向上，如图（a）所示。电缆上方的水平地面上有E、F、G、H四个点，如图（b）所示。EF、GH长均为1.8m且垂直平分。将手机水平贴近地面，电缆通电前将各分量调零，以消除地磁场的影响，通电后测得四点的分量数据见表，其中BxG=BxH。下列关于电缆中电流的方向和电缆距离地面的深度，判断正确的是（　　）
位置 Bx/μT By/μT Bz/μT
G BxG 0 0
H BxH 0 0
E 8 0 6
F 8 0 -6
A．电缆中电流沿平行于+y方向，电缆距离地面的深度为1.2m
B．电缆中电流沿平行于+y方向，电缆距离地面的深度为2.4m
C．电缆中电流沿平行于-y方向，电缆距离地面的深度为1.2m
D．电缆中电流沿平行于-y方向，电缆距离地面的深度为2.4m
8．（2023高三下·杭州模拟） 质量为m的导体棒垂直于宽度为L的水平金属轨道处于静止状态，通过的电流为I，匀强磁场的磁感应强度为B，其方向与轨道平面成θ角斜向上方，且垂直于导体棒，如图所示。则下列说法正确的是（　　）
A．导体棒的安培力大小为
B．导体棒受到导轨对它向左的摩擦力
C．导体棒对导轨的压力大于重力
D．导体棒受到的摩擦力大小为
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的答案中有多个符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9．（2024高三下·云南模拟） 如图所示，边长为L的等边三角形abc区域外存在着垂直于abc所在平面的匀强磁场，磁感应强度大小为B。P、Q分别为ab边的三等分点。时刻，磁场方向垂直于abc所在平面向里，带负电的粒子在abc平面内以初速度从a点垂直于ac边射出，并从P点第一次进入三角形abc区域。当粒子第一次和第二次经过bc边时，磁场方向会反向一次，磁感应强度大小始终为B，其余时间磁场方向保持不变。不计粒子重力，下列说法正确的是（　　）
A．粒子在磁场中做圆周运动的半径
B．粒子第一次到达Q点的时间为
C．粒子第二次到达Q点时，速度方向垂直于ab边
D．粒子第二次到达Q点的时间为
10．（2024·浙江模拟）通常用质谱仪来分析同位素，如图所示为一质谱仪，该质谱仪由加速电场和一半圆形的匀强磁场构成，磁场的圆心为O。两个电荷量相同、质量不同的带电粒子经同一电场加速后，由O点垂直ab方向进入磁场，经过一段时间粒子1、2分别到达竖直接收屏的c、d两点。已知粒子到达接收屏时粒子1的速度与接收屏垂直，粒子2的速度与接收屏的夹角为60°。忽略粒子间的相互作用，下列说法正确的是（　　）
A．磁场方向垂直纸面向里
B．粒子1、2做圆周运动的半径比为
C．粒子1、2的质量比为1：2
D．粒子1、2在磁场中运动的时间比为3：4
11．（2023高三下·达州模拟） 如图所示，一个边长为l的立方体空间被对角平面划分成两个区域，平面左侧磁感应强度大小、方向沿z轴负方向的匀强磁场，右侧磁感应强度大小、方向沿z轴正方向的匀强磁场。一质量为m，电荷量为q的带正电粒子（不计重力）从棱在z轴上的某点以速度垂直平面进入磁场，并穿过两个磁场区域。则（　　）
A．粒子在磁场中运动的时间
B．粒子在磁场中运动的时间
C．粒子在磁场中的位移
D．粒子在磁场中的位移
12．（2024高三下·湖南模拟） 2022年6月17日，我国003号航母“福建舰”下水，该舰是我国完全自主设计建造的首艘电磁弹射型航母。某同学采用如图甲所示装置模拟电磁弹射，线圈可在圆柱形铁芯上无摩擦滑动，并通过电刷与导轨保持良好接触；铁芯上存在垂直于表面向外的辐向磁场，线圈所在处的磁感应强度大小均为B=0.1T。将开关S与1连接，恒流源输出电流使线圈向右匀加速一段时间，之后将开关S掷向2与阻值为R=4Ω的电阻相连，同时施加水平外力F，使线圈向右匀减速到零，线圈运动的v-t图像如图乙所示。已知线圈匝数：n=100，质量m=0.5kg，每匝周长l=0.1m，不计线圈及导轨电阻，忽略电刷与导轨间摩擦及空气阻力，则线圈（　　）
A．0~0.2s，电流从恒流源a端流出，且电流大小为I=2500A
B．0~0.2s，线圈所受安培力的功率不变
C．0.2~0.3s，水平外力F随时间t变化的关系为F=42.5+25t（N）
D．0~0.2s与0.2~0.3s，通过线圈的电荷量之比为40：1
三、非选择题：本题共5小题，共60分。
13．（2023高三·金台模拟）如图所示，图甲为热敏电阻的R-t图象，图乙为用此热敏电阻R和继电器组成的一个简单恒温箱温控电路，继电器线圈的电阻为200当线圈中的电流大于或等于20mA时，继电器的衔铁被吸合，为继电器线圈供电的电池的电动势E=6V，内阻不计。图中的“电源”是恒温箱加热器的电源。
（1）应把恒温箱内的加热器接在　 　端；（选填“A、B”或“C、D”）
（2）若要使恒温箱内的温度保持150℃，可变电阻R的值应调节为　 　。
14．（2024高三下·贵阳模拟） 如图所示，一质量为0.05kg、匝数为100匝的正方形导线框放在绝缘的水平桌面上，导线框与桌面的动摩擦因数为0.2。导线框的总电阻为1Ω，边长为20cm。导线框的左边通过一绝缘轻绳固定在墙壁上，轻绳恰好处于伸直状态没有张力。金属框中线左侧有垂直线框平面向外的匀强磁场，磁感应强度的大小为0.2T。某时刻开始（t=0）磁感应强度以0.2T/s的变化率均匀增加。最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10m/s2。
（1）磁感应强度变化时，感应电流的方向是顺时针还是逆时针？
（2）求0~5s内线框产生的焦耳热；
（3）求9s末轻绳的张力大小。
15．（2023高三下·达州模拟） 如图所示，光滑且足够长的平行金属导轨和固定在同一水平面上，两导轨间距为L，间接电阻为的定值电阻，导轨上静止放置一质量为m、电阻为的金属杆，导轨电阻忽略不计，整个装置处在磁感应强度为的匀强磁场中，磁场方向垂直水平面向下。现用一恒力F（未知）沿水平方向拉杆，使之由静止开始运动，经时间t速度达到v并做匀速直线运动。若此时闭合开关S，Q处释放一正电粒子（其重力和初速度均忽略不计），经加速电场H加速后，从等边三角形容器的边中点小孔O点垂直边进入容器内，容器由光滑弹性绝缘壁构成，容器的边长为a，其内有垂直水平面向下的磁感应强度为的匀强磁场，粒子每次与筒壁发生碰撞均无电荷迁移，也无能量损失。求：
（1）杆做匀速直线运动过程中，恒力的功率P；
（2）时间内金属杆的位移x；
（3）若，，，，，，粒子与器壁多次垂直碰撞后仍能从O孔水平射出，已知粒子在磁场中运行的半径小于，求磁感应强度的最小值及对应粒子在容器中运行的时间t。（粒子质量，电荷量，取，结果保留两位有效数字）
16．（2024高三下·成都模拟）电子扩束装置由电子加速器、偏转电场和偏转磁场组成。偏转电场的极板由相距为d的两块水平平行放置的导体板组成，如图甲所示。大量电子由静止开始，经加速电场加速后速度为v0，连续不断地沿平行板的方向从两板正中间OO'射入偏转电场。当两板不带电时，这些电子通过两板之间的时间为2t0；当在两板间加最大值为U0，周期为2t0的电压（如图乙所示）时，所有电子均能从两板间通过，然后进入竖直长度足够大的匀强磁场中，最后打在竖直放置的荧光屏上。已知磁场的水平宽度为L，电子的质量为m、电荷量为e，其重力不计。
（1）求电子离开偏转电场时到OO'的最远距离和最近距离；
（2）要使所有电子都能打在荧光屏上，求匀强磁场的磁感应强度B的范围；
（3）在满足第（2）问的条件下求打在荧光屏上的电子束的宽度△y。
17．（2024高三·浙江模拟）如图所示，直角坐标系第一象限内有一竖直分界线，左侧有一直角三角形区域，其中分布着方向垂直纸面向里、磁感应强度为的匀强磁场，已知与轴重合，且，，点恰好处于分界线上。右侧有一长为的平行板电容器，板间距为，上极板与左侧磁场的上边界平齐，内部分布着方向垂直纸面向里，强弱随坐标变化的磁场，和竖直向下场强大小为的匀强电场。该复合场能使沿水平方向进入电容器的电子均能沿直线匀速通过电容器。在平行板电容器右侧某区域，存在一垂直纸面向内、磁感应强度为的匀强磁场图中未画出，使水平通过平行板电容器的电子进入该磁场后汇聚于轴上一点。现有速率不同的电子在纸面上从坐标原点沿不同方向射到三角形区域，不考虑电子间的相互作用。已知电子的电量为，质量为，求：
（1）当速度方向沿轴正方向时，能进入平行板电容器的电子所具有的最大速度是多少；
（2）写出电容器内磁场的磁感应强度随坐标的变化规律；
（3）若电子沿上极板边缘离开电容器后立即进入右侧磁场，在答题纸上画出纵坐标区域内该磁场的左边界，并求出汇聚点的横坐标。
答案解析部分
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分，在每小题给出的答案中，只有一个符合题目要求。
1．D
2．D
3．A
4．D
5．A
6．C
7．A
8．D
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的答案中有多个符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9．B,D
10．C,D
11．B,D
12．C,D
三、非选择题：本题共5小题，共60分。
13．（1）A、B
（2）70
14．（1）由题可知磁通量逐渐增大，根据楞次定律可知感应电流的方向是顺时针方向；
（2）根据法拉第电磁感应定律有
根据焦耳定律有
（3）由题可知9s末磁场大小为
根据左手定则可知安培力向右，大小为
根据共点力平衡条件有
解得
15．（1）当杆向左匀速运动时，则有拉力，其中
杆以速度v向左匀速运动时回路感应电流
则拉力的功率
（2）设杆在时间内的位移为x，时间内杆产生平均电动势
平均电流
由动量定理得
由以上解得杆在时间内的位移
（3）由题意得电场H两极板间的电压为
设粒子进入容器的速度为，则有
解得
粒子在容器中运行的半径小于，对应的最小，并且仍能从O孔水平射出，粒子在容器中运动轨迹如图：
由几何关系得粒子在容器中运动轨迹半径
由洛伦兹力提供向心力得
解得磁感应强度的最小值
对应粒子在容器中运行的时间
16．（1）由题意可知，从0、2t0、4t0、……等时刻进入偏转电场的电子离开偏转电场时的位置到OO'的距离最大，在这种情况下，电子的最大距离为：
从t0、3t0、……等时刻进入偏转电场的电子离开偏转电场时的位置到OO'的距离最小，在这种情况下，电子的最小距离为：
（2）设电子从偏转电场中射出时的偏向角为θ，由于电子要打在荧光屏上，临界情况是与屏相切，所以电子在磁场中运动半径应满足
设电子离开偏转电场时的速度为v1，垂直偏转极板的速度为vy，则电子离开偏转电场时的偏向角为
其中
式中
又
解得
（3）由于各个时刻从偏转电场中射出的电子的速度大小相等，方向相同，因此电子进入磁场后做圆周运动的半径也相同，所以打到屏上的粒子是一系列平行的圆弧，由第（1）问知电子离开偏转电场时的位置到OO'的最大距离和最小距离的差值为△y1，最远位置和最近位置之间的距离
所以打在荧光屏上的电子束的宽度为
17．（1）解：洛伦兹力提供向心力，有，
能从边出磁场的电子，当运动轨迹和相切时半径最大，故半径最大值，
所以，能从边出磁场的电子所具有的最大速度。
（2）解：从处水平进入平行板间的粒子，运动半径，
，，
匀速通过：，
得。
（3）解：进入右侧磁场，因磁感应强度为，所以运动半径为，
磁场左边界为倾角的斜线，
汇聚点横坐标。