人教版高中物理选修3-1本册综合能力测试A.docx

高中物理学习材料
本册综合能力测试A
本卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。

满分100
分，时间90分钟。

第Ⅰ卷(选择题共40分)
一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项符合题目要求，有些小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)
1．(2011·浙江重点中学联考)冬天当我们脱毛线衫时，静电经常会跟你开个小玩笑。

下列一些相关的说法中正确的是( ) A．在脱衣过程中，内外衣间摩擦起电，内衣和外衣所带的电荷是同种电荷
B．在脱衣过程中，有时会听到“啪”的声音，这是由于内外衣服上电荷放电引起的
C．如果内外两件衣服可看作电容器的两极，并且在将外衣脱下的某个过程中两衣间电量一定，随着两衣间距离的增大，两衣间电容变小，则两衣间的电势差也将变小
D．脱衣时如果人体带上了电，当手触摸金属门把时，一定会有电流通过金属门把流入大地，从而造成对人体轻微的电击答案：B
解析：摩擦起电使相互摩擦的两个物体带上等量异种电荷，A错。

若将内外衣视为电容器，可以认为摩擦起电后电荷量不变，当距离增
大的过程中，电容变小，电势差增大，选项C错误。

当人因脱衣服时带上电，与金属门把接近时会使空气电离而放电，所以选项D不正确。

正确选项为B。

2.
(2011·广东省实验中学高二月考)如图所示，在等量的异种点电荷形成的电场中，有A、B、C三点，A点为两点电荷连线的中点，B 点为连线上距A点距离为d的一点，C点为连线中垂线距A点距离也为d的一点，则下面关于三点电场强度的大小、电势高低的比较，正确的是( )
A．E A＝E C>E B；φA＝φC>φB
B．E B>E A>E C；φA＝φC>φB
C．E A<E B，E A<E C；φA>φB，φA>φC
D．因为零电势点未规定，所以无法判断电势的高低
答案：B
解析：
电场线分布如图所示，电场线在B处最密集，在C处最稀疏，故E B>E A>E C，中垂线为等势线，φA＝φC；沿电场线方向电势降低，φA>φB。

综上所述，选项B正确。

3．(2012·河北唐山高三上学期摸底)
电场中等势面如图所示，下列关于该电场的描述正确的是( ) A．A点的电场强度比C点的小
B．负电荷在A点的电势能比C点的电势能大
C．电荷沿等势面AB移动过程中，电场力始终不做功
D．正电荷由A移到C，电场力做负功
答案：C
解析：等势面的疏密程度表示电场的强弱，所以A点的电场强度比C点的大，选项A错误；由于A点电势比C点电势大，所以负电荷在A点电势能比C点电势能小，正电荷由A移到C，电场力做正功，所以选项B、D错误；由于A点和B点在同一等势面上，所以电荷沿等势面AB移动过程中，电场力始终不做功，选项C正确。

4.
如右图所示，用两节干电池点亮几个小灯泡，当逐一闭合开关，接入灯泡增多时，以下说法正确的是( )
A．灯少时各灯较亮，灯多时各灯较暗
B．各灯两端电压在灯多时较低
C．通过电池的电流在灯多时较大
D．电池输出功率灯多时较大
答案：ABC
解析：由于电灯并联在电路中，所以接入电路的电灯越多，总电阻越小，电路的总电流越大，电源的内电压越大，路端电压越低，流过每个灯的电流越小，每个电灯越暗，选项A、B、C正确，选项D
错。

5．(2012·镇江高二联考)如图为“热得快”热水器的电路图和示意图。

现接通电源，发现该热水器没有发热，并且热水器上的指示灯也不亮，现用交流电压表测得热水器A、B两端的电压为220V，指示灯两端的电压为220V。

那么该热水器的故障在于( )
A．连接热水器和电源之间的导线断开
B．连接电阻丝与指示灯的导线发生了短路
C．电阻丝熔断，同时指示灯烧毁
D．同时发生了以上各种情况
答案：C
解析：电压表测得AB两点间电压为220V，说明连接热水器和电源之间的导线是完好无损的，热水器不发热说明电阻丝熔断了，指示灯不亮，说明指示灯被烧毁了，故只有选项C正确。

6．(2012·南昌模拟)
在如图所示的电路中，灯泡L的电阻大于电源的内阻r，闭合电键S，将滑动变阻器滑片P向左移动一段距离后，下列结论正确的是( )
A．灯泡L变亮
B．电源的输出功率变小
C．电容器C上的电荷量增大
D．电流表读数变大，电压表读数变小
答案：BC
解析：当P向左移动时，电路中总电阻变大，总电流减小，故灯泡变暗，电源输出功率变小，电流表示数变小，电压表示数变大，电容器两端电压增大，电容器C上的电荷量增加，故BC正确。

7.
一同学家中电视机画面的幅度偏小，维修店的技术人员检查后认为是显像管或偏转线圈出了故障(显像管及偏转线圈L如下图所示)。

那么引起故障的原因可能是( )
A．电子枪发射能力减弱，电子数减小
B．加速电场的电压过高，电子速率偏大
C．偏转线圈匝间短路，线圈匝数减少
D．偏转线圈的电流过小，偏转磁场减弱
答案：BCD
解析：画面变小，是由于电子束的偏转角减小，即偏转轨道半径
增大所致，根据轨道半径公式r＝mv
eB
，加速电压增大，将引起v增大，
而偏转线圈匝数减少或电流减小，都会引起B减小，并最终导致r 增大，偏转角减小。

8．(2012·潍坊模拟)在如图所示的匀强电场和匀强磁场共存的区域内(不计重力)，电子可能沿水平方向向右做直线运动的是( )
答案：BC
解析：若电子水平向右运动，在A图中电场力水平向左，洛伦兹力竖直向下，故不可能；在B图中，电场力水平向左，洛伦兹力为零，故电子可能水平向右做匀减速直线运动；在C图中电场力竖直向上，洛伦兹力竖直向下，当二者大小相等时，电子向右做匀速直线运动；在D图中电场力竖直向上，洛伦兹力竖直向上，故电子不可能做水平向右的直线运动，因此只有选项B、C正确。

9．(2012·海安高二检测)如图所示，下端封闭、上端开口、内壁光滑的细玻璃管竖直放置，管底有一带电的小球．整个装置以水平向右的速度匀速运动，垂直于磁场方向进入方向水平的匀强磁场，由于外力作用，玻璃管在磁场中的速度保持不变，最终小球从上端开口飞出，小球的电荷量始终保持不变，则从玻璃管进入磁场到小球运动到上端开口的过程中( )
A．洛伦兹力对小球做正功
B．洛伦兹力对小球不做功
C．小球运动轨迹是抛物线
D．小球运动轨迹是直线
答案：BC
解析：由于洛伦兹力与粒子运动方向始终垂直，所以洛伦兹力对小球不做功，故B正确，A错误，由于小球水平向右的速度不变，因此小球所受洛伦兹力在竖直方向上的分力不变，所以小球竖直向上做初速度为0的匀加速运动，故小球运动轨迹是抛物线，故C正确，D 错误。

10．如图所示，金属板M、N水平放置，相距为d，其左侧有一对竖直金属板P、Q，板P上小孔S正对板Q上的小孔O，M、N间有垂直纸面向里的匀强磁场，在小孔S处有一带负电粒子，其重力和初速均不计，当变阻器的滑动触头在AB的中点时，带负电粒子恰能在M、N间做直线运动，当滑动变阻器滑片向A点滑动过程中，则( )
A．粒子在M、N间运动过程中，动能一定不变
B．粒子在M、N间运动过程中，动能一定减小
C．粒子在M、N间仍做直线运动
D．粒子可能沿M板的右边缘飞出
答案：B
解析：滑动触头在中点时，粒子恰能做直线运动，此时M、N间为一速度选择器模型。

当滑动触头滑向A点时，M、N间电压减小，电场力变小，粒子向下偏，所以粒子在其间运动时电场力做负功，动能减小，B选项正确。

因为粒子向下偏，所以不可能从M板的右边缘飞出。

第Ⅱ卷(非选择题共60分)
二、填空题(共3小题，共19分。

把答案直接填在横线上)
11．(5分)
2000年，我国第一艘超导电磁推进船HEMS－1下水试验，它取消了传统的螺旋浆，是船舶推进的重大革新，其原理如图所示，强磁场方向竖直，在垂直于船身方向两边安装正、负电极，电极都在海水里，当电源接通时海水中产生垂直于船体方向的强电流，推动船体运动，则图示的船将向________方向运动，如磁感应强度为5T(看作匀强磁场)，水通道0.5m，产生推力50N，则船上蓄电池中电流为________A。

答案：右20
解析：当电源接通时，海水中的强电流方向在图中垂直于磁场方向，根据左手定则可以判断出海水所受安培力水平向左，海水将向左流动，同时船体必受到一水平向右的反作用力，故船向右运动。

根据
安培力的计算公式F＝BIL得I＝F
BL
，代入数据可计算出I＝20A。

12．(7分)
某研究性学习小组设计了以下方法来测量物体的带电量。

如图所示的小球是一个外表面镀有金属膜的空心塑料球，用绝缘丝线悬挂于O点，O点固定一个可测量丝线偏离竖直方向角度α的量角器，M、N 是两块相同的、正对着竖直平行放置的金属板(加上电压后其内部电场可看作匀强电场)。

另外还要用到的器材有天平、刻度尺、电压表、直流电流表、开关、滑动变阻器及导线若干。

该小组的实验步骤如下，请你帮助该小组完成：
(1)用天平测出小球的质量m，按上图所示进行器材的安装，并用刻度尺测出M、N板之间的距离d，使小球带上一定的电量。

(2)连接电路(请在图中的虚线框中画出实验所用的电路图，电源、开关已经画出)。

(3)闭合开关，调节滑动变阻器滑片的位置，读出多组相应的电压表的示数和丝线的偏转角度θ。

(4)以电压U为纵坐标，以________为横坐标作出过原点的直线，求出直线的斜率k。

(5)小球的带电量q＝________。

(用m、d、k等物理量表示)
答案：(2)如图(a ) (4)tan θ (5)mgd
k
解析：带电小球的受力如图(b )，根据平衡条件有tan θ＝F
mg ，
又有F ＝qE ＝q U d ，联立解得，U ＝mgd
q tan θ＝k tan θ，所以应以tan
θ为横坐标。

13．(7分)(2012·泰安模拟)某同学利用图甲所示电路，探究了电源在不同负载下的输出功率。

①所得实验数据如下表，请在给出的直角坐标系上(见答题卡)
画出U－I的图象。

率为________W。

(保留两位有效数字)
③实验完成后，该同学对实验方案进行了反思，认为按图甲电路进行实验操作的过程中存在安全隐患，并对电路重新设计。

在图乙所示的电路中，你认为既能测出电源在不同负载下的输出功率，又能消除安全隐患的是________。

(R x阻值未知)
答案：①如图所示
②0.37 ③bc
三、论述·计算题(共4小题，共41分。

解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)
14．(8分)(2012·浙江灈江市五校高三联考)如图所示，匀强电场的场强方向与竖直方向成α角，一带电荷量为q，质量为m的小球，用绝缘细线固定在竖直墙上，小球恰好静止在水平位置。

求小球所带电荷的电性及场强的大小。

答案：负电
mg
q cosα
解析：根据受力分析(如图)，小球带负电。

mg＝Eq cosα
∴E＝
mg
q cosα
15．(11分)如图所示电路中，电源电动势E＝18V，内阻r＝1Ω，外电路中电阻R2＝5Ω，R3＝6Ω，平行板间距d＝2cm，当滑动变阻器的滑动头P位于中点时，电流表的示数为2A，平行板间静止悬浮着一个电量q＝8×10－7C带负电的微粒。

试求：
(1)微粒的质量。

(2)滑动变阻器R1的总阻值。

(3)调节滑动头P 时微粒的最大加速度是多少？方向如何。

答案：(1)4×10－5kg (2)12Ω (3)5m /s 2方向竖直向上 解析：(1)平行板间带负电的微粒静止， 受力平衡由mg ＝U 2
d q ，而U 2＝IR 2＝10V
得粒子的质量m ＝4×10－5kg (2)由闭合电路欧姆定律 I ＝E
(R 2＋r ＋R )
R ＝
R 1R 3
2(R 1
2
＋R 3) 代入数据得R 1＝12Ω
(3)滑动头P 移到最上端，R ′＝R 2＋R 1R 3
(R 1＋R 3)＝9Ω
U 2′＝I ′R 2＝ER 2
R ′＋r
＝9V
a ＝g －U 2′q
md
＝1m /s 2，方向竖直向下
滑动头P 移到最下端，R 3短路，R 总＝R 2＋r ＝6Ω U 2″＝I ″R 2＝15V
a ＝U 2″q md －g ＝5m /s 2，方向竖直向上
所以，最大加速度为5m /s 2方向竖直向上。

16．(11分)汤姆孙测定阴极射线粒子比荷的实验原理如下图所示，阴极发出的电子束沿直线射到荧光屏上的O 点时，出现一个光斑。

在垂直于纸面的方向上加一个磁感应强度为3.0×10－4T 的匀强磁场后，电子束发生偏转，沿半径为7.2cm 的圆弧运动，打在荧光屏上的
P 点。

然后在磁场区域加一个竖直向下的匀强电场，电场强度的大小为1.14×103V /m 时，光斑P 又回到O 点，求电子的比荷。

答案：1.76×1011C /kg
解析：只加磁场时，电子仅受洛伦兹力作用做匀速圆周运动，轨道半径设为r ，由牛顿第二定律知qvB ＝mv 2r ，比荷为q m ＝v
rB
①
加上电场E 以后，使偏转的电子束回到原来的直线上，是因为电子受到的电场力E q 和洛伦兹力qvB 平衡，
因此有Eq ＝qvB ②
由①②式得：q m ＝E rB 2＝ 1.14×103
7.2×10－2×(3.0×10－4)2C /kg
＝1.76×1011C /kg 。

17．(11分)(2011·临朐实验中学高二检测)如图所示，在xOy 直角坐标系中，第Ⅰ象限内分布着方向垂直纸面向里的匀强磁场，第Ⅱ象限内分布着方向沿y 轴负方向的匀强电场。

初速度为零、带电量为q 、质量为m 的离子经过电压为U 的电场加速后，从x 上的A 点垂直x 轴进入磁场区域，经磁场偏转后过y 轴上的P 点且垂直y 轴进入电场区域，在电场偏转并击中x 轴上的C 点。

已知OA ＝OC ＝d 。

求电
场强度E和磁感强度B的大小。

答案：E＝4U
d
B＝
2qUm
qd
解析：设带电粒子经电压为U的电场加速后获得速度为v，qU＝
1
2
mv2①
带电粒子进入磁场后，洛仑兹力提供向心力，由牛顿第二定律：
qBv＝mv2
r
②
依题意可知：r＝d③
联立①②③可解得：B＝2qUm qd
④
带电粒子在电场中偏转，做类平抛运动，设经时间t从P点到达C点，由d＝vt⑤
d＝1
2
qE
m
t2⑥
联立①⑤⑥可解得：E＝4U
d
⑦。