高中创新设计物理教科版选修3-1练习：模块检测
【教育资料】2017-2018学年高中创新设计物理教科版选修3-1练习：综合检测学习专用
综合检测(时间：90分钟 满分：100分)一、选择题(本题共10个小题，每小题5分，共50分)1．对于点电荷的理解，正确的是( )A ．点电荷就是带电荷量很少的带电体B ．点电荷就是体积很小的带电体C ．体积大的带电体肯定不能看成点电荷D ．带电体如果本身大小和形状对它们间的相互作用影响可忽略，则可视为点电荷2．下列说法中正确的是( )A ．无论是正电荷还是负电荷，从电场中某点移到无穷远处时，电场力做的正功越多，电荷在该点的电势能就越大B ．无论是正电荷还是负电荷，从电场中某点移到无穷远处时，电场力做的正功越少，电荷在该点的电势能越大C ．无论是正电荷还是负电荷，从无穷远处移到电场中某点时，克服电场力做功越多，电荷在该点的电势能就越大D ．无论是正电荷还是负电荷，从无穷远处移到电场中某点时，电场力做功越多，电荷在该点的电势能越大3．如图1所示是电容式话筒的示意图，它是利用电容制作的传感器，话筒的振动膜表面镀有薄薄的金属层，膜后距膜几十微米处有一金属板，金属板和振动膜上的金属层构成电容器的两极，在两极间加一电压U ，人对着话筒说话时，振动膜前后振动，使电容发生变化，导致话筒所在电路中的其他量发生变化，声音信号被话筒转化为电信号，导致电容变化的原因可能是电容器( )A ．两板间的距离变化B ．两板的正对面积变化C ．两板间的介质变化D ．两板间的电压变化4．一小灯泡通电后其电流I 随所加电压U 变化的图线如图2所示，P 为图线上一点，PN 为图线的切线，PQ 为U 轴的垂线，PM 为I 轴的垂线．则下列说法中正确的是( )A ．随着所加电压的增大，小灯泡的电阻增大B ．随着所加电压的增大，小灯泡的电阻减小C ．对应P 点，小灯泡的电阻R ＝U 1I 2－I 1D ．对应P 点，小灯泡的电阻R ＝U 1I 2图1图2 图3 图45．在如图3所示的电路中，当变阻器R 3的滑动头P 向b 端移动时( )A ．电压表示数变大，电流表示数变小B ．电压表示数变小，电流表示数变大C ．电压表示数变大，电流表示数变大D ．电压表示数变小，电流表示数变小6．如图4所示的电路中，C 2＝2C 1，R 2＝R 1，①开关处于断开状态，电容器C 2的电荷量大于C 1的电荷量 ②开关处于断开状态，电容器C 1的电荷量大于C 2的电荷量 ③开关处于接通状态，电容器C 2的电荷量大于C 1的电荷量 ④开关处于接通状态，电容器C 1的电荷量大于C 2的电荷量，以上说法都正确的是( )A ．①B ．④C ．①③D ．②④7.如图5所示，A 为电磁铁，C 为胶木秤盘，A 和C(包括支架)的总质量为M ；B 为铁片，质量为m ，整个装置用轻绳悬挂于O 点，当电磁铁通电时，在铁片吸引上升的过程中，轻绳向上的拉力F 的大小为( )A ．F ＝MgB ．Mg<F<(M ＋m)gC ．F ＝(M ＋m)gD ．F>(M ＋m)g图5 图6 图7 图88．如图6所示，螺线管、蹄形铁芯，环形异线三者相距较远，当开关闭合后关于小磁针N极(黑色的一端)的指向错误的是()A．小磁针aN极的指向B．小磁针bN极的指向C．小磁针cN极的指向D．小磁针dN极的指向9．如图7所示，在平行带电金属板间有垂直于纸面向里的匀强磁场，质子、氘核、氚核沿平行于金属板方向，以相同动能射入两极板间，其中氘核沿直线运动，未发生偏转，质子和氚核发生偏转后射出，则：①偏向正极板的是质子；②偏向正极板的是氚核；③射出时动能最大的是质子；④射出时动能最大的是氚核．以上说法正确的是()A．①② B．②③C．③④ D．①④10．两个定值电阻R1、R2串联后接在输出电压U稳定于12 V的直流电源上，有人把一个内阻不是远大于R1、R2的电压表接在R1两端(如图8)，电压表的示数为8 V，如果他把此电压表改接在R2两端，则电压表的示数将()A．小于4 V B．等于4 V11．(4分)匀强电场中a、b、c三点，在以它们为顶点的三角形中，∠a＝30°、∠c＝90°.电场方向与三角形所在平面平行．已知a、b和c点的电势分别为(2－3)V、(2＋3)V和2 V．该三角形的外接圆上最低电势为________；最高电势为______________．12．(10分)为了测定干电池的电动势和内阻，现有下列器材：A．6.3 V蓄电池；B．干电池一节；C．电压表V(0～3 V～15 V，内阻约为3 kΩ，15 kΩ)；D．电流表A(0～0.6 A～3 A，内阻约为10 Ω，2 Ω)；E．电流表G(满偏电流3 mA，内阻R g＝10 Ω)；F．变压器G．滑动变阻器(0～20 Ω)；H．滑动变阻器(0～1 000 Ω)；I．电阻箱(0～9 999 Ω)；J．开关、导线．(1)用电流表和电压表测量干电池的电动势和内阻时，应选用的变阻器是________(用代号回答)．(2)根据实验要求，用笔画线代替导线在图9上连线．图9(3)r＝________Ω.图10(4)用你设计的电路做实验，测得的电动势与电池电动势的真实值相比________(填偏大、偏小或相等)；测得的内阻与电池内阻的真实值相比________(填偏大、偏小或相等)．(5)如果实验中电压表坏了，选用其他器材进行实验，请画出相应的电路图．姓名：________班级：________学号：________得分：________三、计算题(本题共4个小题，满分36分)13．(8分)如图11所示，A、B是系在绝缘细线两端、带有等量同种电荷的小球，其中m A＝0.1 kg，细线总长为20 cm，现将绝缘细线绕过固定于O点的光滑定滑轮，将两球悬挂起来，两球平衡时，OA的线长等于OB的线长，A球依在光滑绝缘竖直墙上，B球所在悬线OB 偏离竖直方向60°，求B 球的质量和墙所受A 球的压力．(g 取10 m/s 2)图1114．(8分)如图12所示，电解槽A 和电炉B 并联后接到电源上，电源内阻r ＝1 Ω，电炉电阻R ＝19 Ω，电解槽电阻r ′＝0.5 Ω.当S 1闭合、S 2断开时，电炉消耗功率为684 W ；S 1、S 2都闭合时，电炉消耗功率为475 W(电炉电阻可看作不变)．试求：图12(1)电源的电动势；(2)S 1、S 2闭合时，流过电解槽的电流大小；(3)S 1、S 2闭合时，电解槽中电能转化成化学能的功率．15．(10分)如图13所示为实验室常用的两个量程的电压表原理图．当使用O 、A 两接线柱时，量程为3 V ；当使用O 、B 两接线柱时，量程为15 V ．已知电流计的内电阻R g ＝500 Ω，满偏电流I g ＝100 μA.求分压电阻R 1和R 2的阻值．图1316．(10分)如图14所示，在虚线所示宽度范围内，用场强为E 的匀强电场可使初速度是v 0的某种正离子偏转θ角．在同样宽度范围内，若改用方向垂直纸面向外的匀强磁场，使该离子穿过该区域，并使偏转角也为θ，(不计离子的重力)求：图14(1)匀强磁场的磁感应强度是多大？(2)离子穿过电场和磁场的时间之比是多大？综合检测答案1．D [点电荷是实际带电体在一定条件下理想化而形成的，它的条件是带电体本身大小和形状对它们间的相互作用力的影响可以忽略时可视为点电荷，与带电体的体积、形状和所带电荷量多少无关．故只有D 选项正确．]2．AC [无穷远处的电势能为零，电荷从电场中某处移到无穷远时，若电场力做正功，电势能减少，到无穷远处时电势能减为零，电荷在该点的电势能为正值，且等于移动过程中电荷电势能的变化，也就等于电场力做的功，因此电场力做的正功越多，电荷在该点电势能越大，A 正确，B 错误；电荷从无穷远处移到电场中某点时，若克服电场力做功，电势能由零增大到某值，此值就是电荷在该点的电势能值，因此，电荷在该点的电势能等于电荷从无穷远处移到该点时，克服电场力所做的功，故C 正确，D 错误．]3．A4．AD [小灯泡的电阻不是该点切线斜率的倒数，而是该点与原点连线斜率的倒数．所以随着所加电压的增大，小灯泡的电阻增大，并且对应P 点，小灯泡的电阻为R ＝U 1I 2.] 5．B R 外↓→R 外↓→R 总↓→I 总＝E R 总↑→U 内＝I 总r ↑→U 外＝(E －U 内)↓，即电压表示数变小．U R1＝I 总R 1↑→U R1＝I 总R 1↑→U R2＝(U 外－U R1)↓→I R2＝U R2R 2↓→I A ＝(I 总－I R2)↑.即电流表示数变大，故答案选B.]6．C [当开关处于断开状态时，电容器C 1与R 1，C 2与R 2分别串联，然后再并联，电源对电容器C 1、C 2充电完毕电路达稳态后，两条支路均无电流通过，因此电阻上不再分压，两电容器上的电压均为电源电动势，所以Q 1Q 2＝C 1E C 2E ＝C 1C 2＝12.故①正确．当开关处于接通状态时，电路结构为电容器C 1与R 2并联、C 2与R 1并联，支路再串联，当电容器被充电完毕电路达稳定状态后，直流电路通过R 1、R 2形成通路，电容器C 1两端的电压与电阻R 2两端的电压相等，电容器C 2两端的电压与电阻R 1两端的电压相等，Q 1Q 2＝C 1U 2C 2U 1＝C 1C 2＝12.因此③是正确的．] 7．D [由于电磁铁通电后产生磁场，对铁片B 有吸引力而使B 上升，所以这时吸引力一定大于铁片B 所受的重力，故B 向上加速运动，即铁片B 处于超重状态，而A 和C 处于平衡状态，选A 、B 组成的系统为研究对象，则整个系统处于超重状态，所以F>(M ＋m)g.选项D 正确．]8．A [小磁针静止时N 极的指向为该处的磁场方向，即磁感线的切线方向．根据安培定则，蹄形铁芯被磁化后右端为N 极，左端为S 极，小磁针c 指向正确；通电螺线管的磁场分布和条形磁铁相似，内部磁场向左，外部磁场向右，所以小磁针b 指向正确，小磁针a 指向错误；环形电流形成的磁场左侧应为S 极，故d 的指向正确．在运用安培定则判定直线电流和环形电流的磁场时应分清“因”和“果”，在判定直线电流的磁场方向时，大拇指指“原因”——电流方向，四指指“结果”——磁场绕向；在判定环形电流磁场方向时，四指指“原因”——电流绕向，大拇指指“结果”——环内沿中心轴线的磁感线方向．]9．D10．A [当电压表接在R 1两端时，其示数为8 V ，则此时电阻R 2两端的电压为4 V ，将R 1与R V 并联后的电阻用R 1V 表示，则R 1V ∶R 2＝8∶4＝2∶1，即R 1V ＝2R 2，由于R 1>R 1V ，则R 1>2R 2.当电压表改接在R 2两端时，将R 2与R V 并联后的电阻用R 2V 表示，则R 2>R 2V .此时电阻R 1两端的电压U 1与电压表示数U 2V 之比，U 1∶U 2V >2R 2∶R 2V >2R 2∶R 2＝2.故电压表的示数将小于4 V ，故A 正确．]11．0 V 4 V解析 如下图所示，根据匀强电场的电场线与等势面都是平行等间距排列，且电场线与等势面处处垂直，沿着电场线方向电势均匀降落，取ab 的中点O ，即为三角形的外接圆的圆心，且该点电势为2 V ，故Oc 为等势面，MN 为电场线，方向为MN 方向，U OP ＝U Oa ＝ 3 V ，U ON ∶U OP ＝2∶3，故U ON ＝2 V ，N 点电势为零，为最低电势点，同理M 点电势为4 V ，为最高电势点．12．(1)G (2)见解析图(a)(3)见解析图(b) 1.50 0.80(4)偏小 偏小 (5)见解析图(c)解析 (1)滑动变阻器作限流用，电路中的电流应较大，故滑动变阻器用阻值小的即可满足实验要求，故变阻器选G.(2)如图(a)所示(3)描点作图如图(b)所示，图线与纵轴的交点即为电源的电动势E ＝1.50 V电池内阻r ＝ΔU ΔI ＝1.50－0.301.50Ω＝0.80 Ω.(4)偏小 偏小(5)如图(c)所示．13．0.2 kg 1.732 N 方向水平向左解析 令两球之间的库仑斥力为F ，绳中的张力为T ，画出两球的受力分析如图所示，由平衡条件对A 球有T －m A g －Fsin 30°＝0，①Fcos 30°－N ＝0，②对B 由平衡条件得T ＝F ，③F ＝m B g ，④由①②③④式得m B ＝0.2 kg ，N ＝1.732 N ，由牛顿第三定律，墙所受A 球压力大小N ′＝N ＝1.732 N ，方向水平向左．14．(1)120 V (2)20 A (3)1 700 W解析 (1)S 1闭合，S 2断开时电炉功率为P 1，电炉中电流I ＝P 1R ＝68419A ＝6 A. 电源电动势E ＝I(R ＋r)＝120 V .(2)S 1、S 2都闭合时电炉功率为P 2，电炉中电流为I R ＝P 2R ＝47519A ＝5 A. 电源路端电压为U ＝I R R ＝5×19 V ＝95 V ，流过电源的电流为I ′＝E －U r ＝120－951A ＝25 A. 流过电槽的电流为I A ＝I －I R ＝20 A.(3)电解槽消耗的电功率P A ＝I A U ＝20×95 W ＝1 900 W.电解槽内热损耗功率P 热＝I 2A r ′＝202×0.5 W＝200 W.电解槽转化成化学能的功率为P 化＝P A －P 热＝1 700W.15．2.95×104 Ω 1.2×105 Ω解析 串联分压电路的特点就是电流相同．在改装的电压表中，各量程达到满偏电压时，经过“表头”的电流均为满偏电流．接O 、A 时：I g ＝U 1R g ＋R 1即 R 1＝U 1I g －R g ＝(310－4－500)Ω＝2.95×104 Ω. 接O 、B 时：I g ＝U 2R g ＋R 1＋R 2即R 2＝U 2I g －R g －R 1＝(1510－4－500－2.95×104)Ω ＝1.2×105 Ω.R 1和(R 1＋R 2)分别是量程为3 V 和量程为15 V 时的分压电阻．16．(1)Ecos θv 0(2)sin θ∶θ 解析 (1)离子在电场中做类平抛运动有 v y ＝v 0tan θ①v y ＝qE mt ② 且t ＝d v 0③ 其中d 为电场的宽度．当改用匀强磁场时，离子做匀速圆周运动．轨道半径r ＝d sin θ＝mv 0qB④ 联立①②③④得：B ＝Ecos θv 0(2)离子在电场中运动的时间t 1＝d/v 0⑤离子在磁场中运动的时间t 2＝rθv 0＝dθv 0sin θ⑥ 由⑤⑥得：t 1∶t 2＝sin θ∶θ.。
高中物理《选修3-1》全册模块测试卷(含解析)
高中物理《选修3-1》全册模块测试卷(时间：90分钟，满分：100分)一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确．)1．如图甲所示，AB 是某电场中的一条电场线，若有一电子以某一初速度且仅在电场力的作用下，沿AB 由点A 运动到点B ，所经位置的电势随距A 点的距离变化的规律如图乙所示．以下说法正确的是( )A ．A 、B 两点的电场强度E A >E B B ．电子在A 、B 两点的速度v A <v BC ．A 、B 两点的电势φA <φBD ．电子在A 、B 两点的电势能E p A >E p B2．如图所示的两个电场中，点电荷＋Q 位于圆心处，乙图中另有一水平向右的匀强电场，关于圆上a 、b 、c 、d 四点的场强和电势说法正确的是( )A ．a 、b 两点场强不同，电势相同B ．a 、b 两点场强不同，电势不同C ．c 、d 两点场强相同，电势相同D ．c 、d 两点场强相同，电势不同3.如图所示的同心圆是电场中的一簇等势线，一个电子只在电场力作用下沿着直线由A 至C 运动时的速度越来越大，B 为线段AC 的中点，则下列说法不正确的是( )A ．电子沿AC 方向运动时受到的电场力越来越大B ．电子沿AC 方向运动时它具有的电势能越来越小 C ．电势差U AB ＝U BCD ．电势φA <φB <φC4．一个微型吸尘器的直流电动机的额定电压为U ，额定电流为I ，线圈电阻为R ，将它接在电动势为E ，内阻为r 的直流电源的两极间，电动机恰好能正常工作，则( )A ．电动机消耗的总功率为UIB ．电动机消耗的热功率为U 2RC ．电源的输出功率为EID ．电源的效率为IrE5．在如图所示的电路中，E 为电源电动势，r 为电源内阻，R 1和R 3均为定值电阻，R 2为滑动变阻器．当R 2的滑动触点在a 端时合上开关S ，此时三个电表A 1、A 2和V 的示数分别为I 1、I 2和U .现将R 2的滑动触点向b 端移动，则三个电表示数的变化情况是( )A ．I 1增大，I 2不变，U 增大B ．I 1减小，I 2增大，U 减小C ．I 1增大，I 2减小，U 增大D ．I 1减小，I 2不变，U 减小6．如图所示为“滤速器”装置示意图．a 、b 为水平放置的平行金属板，其电容为C ，板间距离为d ，平行板内存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B .a 、b 板带上电荷量，可在平行板内产生匀强电场，且电场方向和磁场方向互相垂直．一带电粒子以速度v 0经小孔O 进入正交电磁场可沿直线OO ′运动，由O ′射出，粒子所受重力不计，则a 板所带电荷量情况是( )A ．带正电，其电荷量为C v 0BdB ．带负电，其电荷量为Bd v 0CC ．带正电，其电荷量为CBd v 0D ．带负电，其电荷量为B v 0Cd7．如图所示，在y >0的区域内存在匀强磁场，磁场垂直于图中的xOy 平面向外，原点O 处有一离子源，沿各个方向射出速率相等的同价负离子，对于进入磁场区域的离子，它们在磁场中做圆周运动的圆心所在的轨迹，可用下面给出的四个半圆中的一个来表示，其中正确的是( )二、多项选择题(本题共5小题，每小题6分，共30分，在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题意．)8．用如图所示电路测量电池电动势和内阻时，若有两只电压表V 1、V 2量程相同，内阻分别为R V1、R V2，且R V1>R V2；两只电流表A1、A2量程相同，内阻分别为R A1、R A2，且R A1>R A2，在实验中，为了使E、r的测量值精确些，选择的电表可以是()A．V1与A1B．V1与A2C．V2与A1D．V2与A29．在用“伏安法”测电阻的实验中，某小组设计了下面四种实验电路，有些设计存在严重错误，其中实验时可能烧坏器材的是()10．某同学设计了一种静电除尘装置，如图甲所示，其中有一长为L、宽为b、高为d 的矩形通道，其前、后面板为绝缘材料，上、下面板为金属材料．图乙是装置的截面图，上、下两板与电压恒定为U的高压直流电源相连．带负电的尘埃被吸入矩形通道的水平速度为v0，当碰到下板后其所带电荷被中和，同时被收集．将被收集尘埃的数量与进入矩形通道尘埃的数量的比值，称为除尘率．不计尘埃的重力及尘埃之间的相互作用．要增大除尘率，则下列措施可行的是()A．只减小电压UB．只减小长度LC．只减小高度dD．只减小尘埃被吸入的水平速度v011.如图为某磁谱仪部分构件的示意图．图中，永磁铁提供匀强磁场，硅微条径迹探测器可以探测粒子在其中运动的轨迹．宇宙射线中有大量的电子、正电子和质子．当这些粒子从上部垂直进入磁场时，下列说法正确的是()A. 电子与正电子的偏转方向一定不同B．电子与正电子在磁场中运动轨迹的半径一定相同C．仅依据粒子运动轨迹无法判断该粒子是质子还是正电子D．粒子的动能越大，它在磁场中运动轨迹的半径越小12．如图所示，电视机的显像管中，电子束的偏转是用磁偏转技术实现的．电子束经过加速电场后，进入一圆形匀强磁场区，磁场方向垂直于圆面．不加磁场时，电子束将通过磁场中心O点而打到屏幕的中心M，加磁场后电子束偏转到P点外侧．现要使电子束偏转回到P点，可行的办法是()A．增大加速电压B．增加偏转磁场的磁感应强度C．将圆形磁场区域向屏幕靠近些D．将圆形磁场的半径增大些13．(10分)在“测定电池的电动势和内阻”的实验中，给定以下的器材来完成实验．待测干电池E一节电压表V(量程0～3～15 V，内阻约为10 kΩ)电流表A(量程0～0.6～3 A，内阻约为1 Ω)滑动变阻器R1(0～10 Ω)滑动变阻器R2(0～200 Ω)导线、开关S(1)为方便实验调节且能较准确地进行测量，滑动变阻器应选用________(选填“R1”或“R2”)．(2)实验所用电路如图甲所示，请用笔画线代替导线在图乙中完成实物连接图，要求保证开关在闭合前滑动变阻器的滑片处于正确的位置．(3)该同学根据实验数据得到图丙中的图线a，根据图线a求得电源电动势E＝________V，内电阻r＝________Ω.(4)图丙中b 图线是标有“1.5 V 、1.6 W ”的小灯泡的伏安特性曲线，该同学将该小灯泡与本实验中的电池连成一闭合电路，小灯泡实际消耗的电功率是________W(保留2位有效数字)．四、计算题(本题共3小题，共32分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．)14.(10分)如图所示，闭合开关，变阻器R0的滑片P 在移动过程中电压表的示数变化范围是0～4 V ，电流表的示数变化范围是0.5～1 A ，已知电阻R 的阻值为6 Ω，电源的内阻不可忽略．求：(1)变阻器R 0的最大阻值； (2)电源电动势E 和内阻r .15．(10分)制作半导体时，需向单晶硅或其他晶体中掺入杂质．单晶硅内的原子是规则排列的，在两层电子间的间隙会形成上下对称的匀强电场．设某空间存在上下对称的匀强电场，并在该电场中的下半区域加一方向垂直纸面向里的匀强磁场如图所示．电荷量为＋q 、质量为m 的带电小球从上边界以初速度v 0垂直电场入射，已知足够长的上下场区的宽均为d ，电场强度E ＝mg q ，初速度v 0＝32gd ，sin 37°＝35，cos 37°＝45.求：(1)小球第一次经过对称轴OO ′时的速度；(2)要使小球不越过下边界，所加磁场的磁感应强度的大小B 的最小值．16．(12分)如图甲所示，在空间存在一个变化的电场和一个变化的磁场，电场的方向水平向右(图甲中由B 到C )，场强大小随时间变化情况如图乙所示；磁场磁感应强度方向垂直于纸面、大小随时间变化情况如图丙所示．在t ＝1 s 时，从A 点沿AB 方向(垂直于BC )以初速度v 0射出第一个粒子，在此之后，每隔2 s 有一个相同的粒子沿AB 方向以初速度v 0射出，并恰好均能击中C 点，若AB ＝BC ＝l ，且粒子由A 点运动到C 点的时间小于1 s ．不计空气阻力，试求：(1)电场强度E 0和磁感应强度B 0的大小之比； (2)第一个粒子和第二个粒子通过C 点的动能之比.参考答案与解析1．[197] 【解析】选A.根据电场强度与电势差的关系E ＝ΔφΔx ，图乙切线的斜率代表场强大小，由题图可看出E A >E B ，A 正确；沿电场线方向电势降低，所以电场线方向由A 指向B ，φA >φB ，电子受力方向与电场线方向相反，从A 至B ，电子减速，v A >v B ，B 、C 选项错误；电子从A 到B ，电场力做负功，电势能增大，D 选项错误．2．[198] 【解析】选A.由点电荷场强公式E ＝kQr 2得，甲图中a 、b 场强大小相等，方向不同，a 、b 在同一等势面上，φa ＝φb ；乙图中，由电场叠加可知，c 、d 场强大小相等，方向不同，由处于同一等势面可得φc ＝φd .3．[199] 【解析】选C.离场源电荷越近，场强越大，电子沿AC 方向运动时受到的电场力越来越大，A 正确；电子沿AC 方向运动时，电场力做正功，电势能越来越小，B 正确；点电荷周围电场不是匀强电场，C 错；电子只在电场力作用下沿着直线由A 至C 运动，场源电荷为正电荷，沿电场线方向电势越来越低，电势φA <φB <φC ，D 正确．4．[200] 【解析】选A.电动机不是纯电阻，电动机消耗的总功率为UI ，A 正确；电动机消耗的热功率为I 2R ，B 错；电源的输出功率为UI ，C 错，电源的效率为U E ＝E －IrE ，D错．5．[201] 【解析】选B.将R 2的滑动触点向b 端移动时，R 2的接入电阻变小，则整个电路外电阻减小，电压表示数U 减小；并联部分的电阻也减小，并联电压减小，I 1减小，又总电流变大，故I 2增大，B 正确．6．[202] 【解析】选C.对带电粒子受力分析，a 极板带正电，带电粒子受力平衡，q v 0B ＝q U d ，U ＝QC，可得电荷量为Q ＝CBd v 0，所以答案选C.7．[203] 【解析】选C.磁场垂直于xOy 平面向外并位于y 轴上方，离子带负电，利用左手定则判断出离子受洛伦兹力的方向，画出草图找出圆心，可判断C 图是正确的．8．[204] 【解析】选AB.用如图所示的电路测E 、r 时，造成系统误差的原因是电压表的分流，电压表内阻越大，电流表所测电流越接近于干路中的电流的真实值，所测内阻也越接近电池内阻的真实值，故电压表选用内阻大的好，而电流表内阻对实验无影响，因为电流表与R 是串联，不需知道R 和R A 的值，故电流表选用哪一个都可以，故选A 、B.9．[205] 【解析】选AD.A 、D 两图中，当滑动变阻器的滑动触头放在最左端时，电源被短路而烧坏；B 、C 两图中，供电电路正确，B 图虽然电流表和电压表接错位置，但由于串联的电压表内阻较大，不会烧坏电流表；C 图则可测较大电阻的阻值．10．[206] 【解析】选CD.根据y ＝UqL 22dm v 20可知，除尘率为k ＝y d ＝UqL 22d 2m v 20，要增大除尘率，可只增大电压U ，只增大长度L ，选项A 、B 错误；可只减小高度d ，只减小尘埃被吸入的水平速度，选项C 、D 正确．11．[207] 【解析】选AC.根据左手定则，电子、正电子进入磁场后所受洛伦兹力的方向相反，故两者的偏转方向不同，选项A 正确；根据q v B ＝m v 2r ，得r ＝m v qB ，若电子与正电子在磁场中的运动速度不相等，则轨迹半径不相同，选项B 错误；对于质子、正电子，它们都带正电，以相同速度进入磁场时，所受洛伦兹力方向相同，两者偏转方向相同，仅依据粒子轨迹无法判断是质子还是正电子，故选项C 正确；粒子的m v 越大，轨道半径越大，而m v ＝2mE k ，粒子的动能大，其m v 不一定大，选项D 错误．12．[208] 【解析】选AC.增大加速电压，可增大电子的速度，使电子在磁场中运动的轨道半径增大些，可使电子束偏转回到P 点，选项A 可行．增加偏转磁场的磁感应强度，使电子在磁场中运动的轨道半径减小，电子束偏转到P 点外侧以外，选项B 不可行．将圆形磁场区域向屏幕靠近些，可使电子束偏转到P 点，选项C 可行．将圆形磁场的半径增大些，电子束偏转到P 点外侧以外，选项D 不可行．13．[209] 【解析】(1)因电源的内阻一般较小，为保证调节滑动变阻器时，电流表示数变化明显，所以滑动变阻器应选R 1.(2)连线时要注意：电流表接0.6 A ，滑动变阻器接左下接线柱，电压表接3 V ．(3)a 图线与纵轴的截距表示电动势的大小，即E ＝1.45 V ，斜率表示电源的内阻，即r ＝ΔU ΔI ＝1.45－1.00.9－0 Ω＝0.5 Ω.(4)a 、b 两图线交点纵横坐标的乘积就表示小灯泡实际消耗的电功率，即P ＝UI ＝1.15×0.6 W ＝0.69 W.【答案】(1)R 1 (2)如图所示(3)1.45 0.5 (4)0.6914．[210] 【解析】(1)当变阻器R 0取最大值时，电压表示数最大，为U 2＝4 V ，电流表示数最小，为I 2＝0.5 A ，由欧姆定律可得，变阻器R 0的最大阻值R 0＝U 2I 2＝8 Ω.(2)当电压表示数为U 1＝0时，电流表示数为I 1＝1 A 由闭合电路欧姆定律得：E ＝U 1＋I 1(r ＋R )当电压表示数为U 2＝4 V 时，电流表示数为I 2＝0.5 A 由闭合电路欧姆定律得：E ＝U 2＋I 2(r ＋R ) 联立解得：E ＝8 V ，r ＝2 Ω. 【答案】(1)8 Ω (2)8 V 2 Ω15．[211] 【解析】(1)小球进入电场后做类平抛运动， 在竖直方向上，加速度：a ＝mg ＋qEm ＝2g 竖直位移：d ＝12at 2 得t ＝d g竖直速度：v y ＝at ＝2gd所以合速度大小v ＝v 20＋v 2y ＝52gd 与竖直方向夹角：tan θ＝v 0v y ＝32gd2gd ＝34θ＝37°.(2)小球进入下半区域时，因重力和电场力平衡，小球在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动．设小球恰好不越过下边界，则小球在到达下边界时速度方向应与边界平行，设圆周半径为R .由几何关系得：R －d R ＝sin 37°得：R ＝52d由牛顿第二定律得：B v q ＝m v 2R所以磁感应强度的大小B 的最小值是mdqgd .【答案】(1)52gd 与竖直方向的夹角为37°斜向下 (2)mdqgd16．[212] 【解析】(1)依题意，粒子由A 点运动到C 点的时间小于1 s ，所以在1～2 s 内第一个粒子做匀速圆周运动，且运动1/4周期，则q v 0B 0＝m v 20l而在3～4 s 内第二个粒子做类平抛运动，则x ＝l ＝v 0t 2 y ＝l ＝12qE 0m t 22联立解得E 0B 0＝2v 0.(2)第一个粒子运动过程中动能不变E k0＝12m v 20对第二个粒子在C 点应用动能定理可得 qE 0l ＝E k －12m v 20解得E k ＝52m v 20故第一个粒子和第二个粒子通过C 点的动能之比为 E k0E k ＝15. 【答案】(1)2v 0 (2)15。
高二物理(选修3-1)模块检测试题及参考答案(选用4) (电磁学部分提取)
跨越障碍（一）闭合电路的欧姆定律1、公式)(r R I E +=r R EI +=Ir E U -=路端电压和电路中电流随R 变化↑↑→U R∞→R E U =（断路）0=R 0=Ur EI =（短路）2、功能关系电源总功率：EI P=总 电源输出功率：UI P=出 内电阻损耗功率：r I P 2=内能量守恒：rt I UIt EIt Eq W 2+===【典型例题】例1：在如图所示电路中，当变阻器R 3的滑动头P 向b 端移动时A. 电压表示数变大，电流表示数变小B. 电压表示数变小，电流表示数变大C. 电压表示数变大，电流表示数变大D. 电压表示数变小，电流表示数变小解析：首先将电压表、电流表理想化处理。
简化电路，R 2与R 3并联后与R 1串联，当滑动触头P 向b 端移动时，R 3阻值变小，R 2、R 3并联部分总电阻变小. 外电阻R 外减小。
由闭合电路欧姆定律知总电流增大，内电压增大。
从而使路端电压减小，即电压表示数减小。
由于通过R l 的电流增大，电压升高。
从而使R 2上的电压降低。
通过R 2的电流减小，但干路中电流变大，因此R 3中电流变大。
电流表示数变大，正确选项为B 。
答案：B例2：在如图所示的电路中，直流发电机V E 250=，Ω=3r ，Ω==121R R ，电热器组中装有50只完全相同的电热器，每只电热器的额定电压为200V ，额定功率为1000W ，其他电阻不计，并且不计电热器电阻随温度的变化. 问：（1）当接通几只电热器时，实际使用的电热器都能正常工作？ （2）当接通几只电热器时，发电机的输出功率最大？ （3）当接通几只电热器时，电热器组加热物体最快？（4）当接通几只电热器时，电阻R 1、R 2上消耗的功率最大？ （5）当接通几只电热器时，实际使用的每只电热器中电流最大？解析：不计用电器电阻随温度的变化，则每只电热器的电阻为Ω==40100020020R每只电热器的额定电流为AI 520010000==（1）要使用电器正常工作，必须使电热器两端的实际电压等于额定电压200V ，因此干路电流为AR R r U E I 10113200250210=++-=++-=而每只电热器额定电流为5A ，则电热器的只数为2只（2）要使电源输出功率最大，必须使外电阻等于内电阻，由此可得电热器总电阻为Ω=+-=1)(21R R r R故有40只（3）要使电热器组加热物体最快，必须使其总电阻为Ω=++='5)(21R R r R故有8只（4）要使R 1、R 2上消耗功率最大，必须使通过它们的电流为最大，由此电路总电阻必须最小，即当50只电热器全接通时可满足要求。
2017-2018学年高中创新设计物理教科版选修3-1练习：第一章 静电场 章末检测(B)-教育文档
章末检测(B)(时间：90分钟 满分：100分)一、选择题（本题共10个小题，每小题5分，共5分）1．如图1所示，在真空中，把一个绝缘导体向带负电的球P 慢慢靠近．关于绝缘导体两端的电荷，下列说法中正确的是( )图1A ．两端的感应电荷越来越多B ．两端的感应电荷是同种电荷C ．两端的感应电荷是异种电荷D ．两端的感应电荷电荷量相等答案 ACD解析 由于导体内有大量可以自由移动的电子，当带负电的球P 慢慢靠近它时，由于同种电荷相互排斥，导体上靠近P 的一端的电子被排斥到远端，从而显出正电荷，远离P 的一端带上了等量的负电荷．导体离P 球距离越近，电子被排斥得越多，感应电荷越多．2．同一直线上的三个点电荷q 1、q 2、q 3，恰好都处在平衡状态，除相互作用的静电力外不受其他外力作用．已知q 1、q 2间的距离是q 2、q 3间的距离的2倍．下列说法可能正确的是( )A ．q 1、q 3为正电荷，q 2为负电荷B ．q 1、q 3为负电荷，q 2为正电荷C ．q 1∶q 2∶q 3＝36∶4∶9D ．q 1∶q 2∶q 3＝9∶4∶36答案 ABC3．电场强度的定义式为E ＝F q ，点电荷的场强公式为E ＝kQ r 2，下列说法中正确的是( ) A ．E ＝F q中的场强E 是电荷q 产生的 B ．E ＝kQ r 2中的场强E 是电荷Q 产生的 C ．E ＝F q中的F 表示单位正电荷的受力 D ．E ＝F q 和E ＝kQ r 2都只对点电荷适用 答案 B解析 公式E ＝F q是电场强度的定义式，适用于任何电场，q 为试探电荷的电荷量，E ＝k Q r 2仅适用于计算点电荷的场强，Q 为场源点电荷的电荷量． 4．下列说法中正确的是( )A ．在电场中，电场强度大的点，电势必定高B ．电荷置于电势越高的点，其所具有的电势能也越大C ．电场中电场强度大的地方，沿电场线方向电势降落快D ．一带电粒子只受电场力作用在电场中运动时，电势能一定变化答案 C解析 电场中电势的高低具有相对意义，与零势能点的选择有关，因此电势与场强没有直接的联系，场强大的地方电势可能低，反之亦然，A 错；负电荷置于电势越高的地方，其具有的电势能反而越小，B 错；由U ＝Ed 可知，距离相同时，场强大的地方电势差大，沿电场线方向电势降落快，C 正确；带电粒子只受电场力作用，可以在一个等势面上做匀速圆周运动，如电子绕原子核的运动，此时电场力不做功，带电粒子的电势能不变，D 错．5.如图2所示，质量为m 、带电荷量为q 的粒子，以初速度v 0从A 点竖直向上射入真空中的沿水平方向的匀强电场中，粒子通过电场中B 点时，速率v B ＝2v 0，方向与电场的方向一致，则A 、B 两点的电势差为( )图2A.m v 202qB.3m v 20qC.2m v 20qD.3m v 202q答案 C解析 粒子在竖直方向做匀减速直线运动，则有2gh ＝v 20.电场力做正功，重力做负功，使粒子的动能由12m v 20变为2m v 20，则根据动能定理，有 Uq －mgh ＝2m v 20－12m v 20， 解得，A 、B 两点电势差应为2m v 20q. 6．一带电粒子沿着图3中曲线JK 穿过一匀强电场，a 、b 、c 、d 为该电场的电势面，其中φa <φb <φc <φd ，若不计粒子受的重力，可以确定( )图3A ．该粒子带正电B ．该粒子带负电C ．从J 到K 粒子的电势能增加D ．粒子从J 到K 运动过程中的动能与电势能之和不变答案 BD解析 此题已知电场中的一簇等势面，并且知道各等势面电势的高低，可知电场线与等势面垂直，且指向左．由粒子运动的轨迹知，粒子所受电场力的方向与电场线方向相反，所以粒子带负电，A 错，B 正确；粒子从J 到K 运动过程中，电场力做正功，所以电势能减小，C 错；只有电场力做功，动能与电势能之和保持不变，D 对．7.如图4所示，导体球A 与导体球壳B 同心，原来都不带电，也不接地，设M 、N 两点的场强大小为E M 和E N ，下列说法中正确的是( )图4A ．若使A 带电，则E M ≠0，E N ＝0B ．若使B 带电，则E M ＝0，E N ≠0C ．若使A 、B 两球分别带上等量异种电荷，则E M ≠0，E N ＝0D ．若使A 球带电，B 球接地，则E M ＝0，E N ＝0答案 BC解析 如果A 带电，则会感应B 内部带异种电荷，外部电性与A 相同，那么E M ≠0，E N ≠0；如果B 带电，电荷只分布在外表面E 内＝0，因此B 正确；如果A 、B 带等量异种电荷，A 与B 的静电感应使B 外表面恰好无电荷量，因此C 正确；D 是接地屏蔽，E M ≠0，E N ＝0.8．如图5所示，平行板电容器的两个极板为A 、B ，B 极板接地，A 极板带有电荷量＋Q ，板间电场有一固定点P ，若将B 极板固定，A 极板下移一些，或者将A 极板固定，B 极板上移一些，在这两种情况下，以下说法正确的是( )图5A ．A 极板下移时，P 点的电场强度不变，P 点电势不变B ．A 极板下移时，P 点的电场强度不变，P 点电势升高C ．B 极板上移时，P 点的电场强度不变，P 点电势降低D ．B 极板上移时，P 点的电场强度减小，P 点电势降低答案 AC解析 本题属于平行板电容器充电后与电源断开这一典型问题，该类问题的特点是：(1)Q 为常数；(2)C ∝εr S d ；(3)U ∝d εr S ；(4)E ∝1εr S. 设电容器两极板A 和B 间的距离为d ，P 点与B 极板间的距离为d 1.无论A 极板下移，还是B 极板上移，产生的结果都是电容器两极板A 和B 间距离d 减小．由于E ∝1εr S，与d 无关，所以当两极板间d 减小时，电场强度E 的大小和方向都保持不变．因为P 点固定不动，当A 极板下移时，P 点与B 极板间的距离d 1保持不变，由U PB ＝Ed 1可知，P 点与B 极板间的电势差U PB 保持不变，P 点的电势也不变．但当B 板上移时，P 点与B 板间的距离d 1减小，虽然E 保持不变，由U PB ＝Ed 1可知，P 点与B 板间的电势差U PB 将减小，所以P 点的电势也降低．则正确答案为A 、C.9.如图6所示，一个质量为m 、带电荷量为q 的粒子，从两平行板左侧中点沿垂直场强方向射入，当入射速度为v 时，恰好穿过电场而不碰金属板．要使粒子的入射速度变为v 2仍能恰好穿过电场，则必须再使( )图6A ．粒子的电荷量变为原来的14B ．两板间电压减为原来的12C ．两板间距离变为原来的4倍D ．两板间距离变为原来的2倍答案 AD解析 带电粒子在电场中做类平抛运动，即粒子做沿平行板方向上的匀速直线运动与垂直板方向上的初速度为零的匀加速直线运动的合运动．粒子恰好穿过电场时，它沿平行板的方向发生位移L 所用的时间与垂直板方向上发生位移d 2所用的时间相等，设两板电压为U ，则有L v ＝md 2Uq .当入射速度变为v 2，它沿平行板的方向发生位移L 所用的时间变为原来的2倍，由上式可知，粒子的电荷量变为原来的14或两板间距离增为原来的2倍时，均可使粒子在与垂直板方向上发生位移d 2所用的时间变为原来的2倍，从而保证粒子仍恰好穿过电场． 10.如图7所示，两块水平放置的平行正对的金属板a 、b 与电源E 相连，在距离两板等距离的M 点有一个带电液滴处于静止状态．若将b 板向上平移一小段距离，但仍在M 点下方，稳定后，下列说法中正确的是( )图7①液滴将加速向下运动 ②M 点电势升高 ③带电液滴在M 点的电势能增大 ④在b 板移动前后两种情况下，若将液滴从a 板移到b 板，电场力做功相同A ．①②B ．③④C ．①③D ．②④答案 B解析 电容器与电源相连，电容器板间的电压不变，b 板向上平移一小段距离，由E ＝U d可知场强变大，液滴所受的电场力变大，液滴将加速向上运动；a 、M 间的电势差增大，a 点电势为零，M 点电势降低；由于液滴带负电，带电液滴在M 点的电势能增大；在b 板移动前后两种情况下，若将液滴从a 板移到b 板，两板间的电势差不变，电场力做功相同．二、填空题（本题共2个小题，满分12分）11.（6分）如图8所示，电场中某一电场线为一直线，线上有A 、B 、C 三个点，电荷q 1＝10－8C ，从B 点移到A 点时静电力做了10－7J 的功；电荷q 2＝－10－8C ，在B 点的电势能比在C 点时大10－7J ，那么：图8(1)比较A 、B 、C 三点的电势高低，由高到低的排序是__________；(2)A 、C 两点间的电势差是________V ；(3)若设B 点的电势为零，电荷q 2在A 点的电势能是________J.答案 (1)φC ＞φB ＞φA (2)－20 (3)10－712.（6分）如图9所示，E 板上发射的电子初速度为零，两电源的电压分别为45V 、30V ，A 、B 两板上有小孔O A 、O B ，则电子经过O A 、O B 孔以及到达C 板的动能分别为：E k A ＝________eV ，E k B ＝________eV ，E k C ＝________eV .图9答案 45 45 15解析 在整个运动过程中，电子经历了两个电场作用，一个是E 、A 之间的电场，使电子向右加速，另一个是B 、C 之间的电场，使电子向右运动时减速；而A 、B 之间是等势区域，没有静电力做功．根据题目给出的条件，分析出电子在EA 、AB 、BC 各段的运动情况，由于已知各段的电压，所以可以利用动能定理求出动能．因A 点电势高于E 点，所以电子在E 、A 间加速，静电力做正功，动能增加，由eU ＝E k A －0得E k A ＝45eV .因为A 、B 间电势差为零，即A 、B 间无电场，所以电子在A 、B 间做匀速直线运动，故E k B ＝E k A ＝45eV .因为C 点电势低于B 点电势，所以电子在B 、C 间做减速运动，即克服静电力做功，动能减少，由eU ′＝E k B －E k C 得E k C ＝E k B －eU ′＝(45－30) eV ＝15eV .三、计算题（本题共4个小题，满分38分）13．（8分）半径相同的两金属小球A 、B 带有相同的电荷量，相隔一定的距离，今让第三个半径相同的不带电金属小球C ，先后与A 、B 接触后移开．(1)若A 、B 两球带同种电荷时，接触后两球的电荷量之比为多大？(2)若A 、B 两球带异种电荷时，接触后两球的电荷量之比为多大？答案 (1)2∶3 (2)2∶1解析 (1)A 、B 带同种电荷时，设电荷量为Q ，C 与A 接触后，由于形状相同，二者平分电荷量，A 、C 所带的电荷量均为12Q .C 与B 接触后平分二者电荷量，则B 、C 的电荷量均为12(12Q ＋Q )＝34Q ，A 、B 最终的电荷量之比为(12Q )∶(34Q )＝2∶3. (2)A 、B 带异种电荷时，设电荷量分别为Q 、－Q ，A 、C 接触后，平分电荷量Q ，A 、C 的电荷量均变为12Q ；C 再与B 接触，平分二者的总电荷量，C 、B 的电荷量均为12(12Q －Q )＝－14Q .则A 、B 最终的电荷量之比为(12Q )∶|－14Q |＝2∶1. 14．（8分）有一个带电荷量q ＝－3×10－6C 的点电荷，从某电场中的A 点移到B 点，电荷克服静电力做6×10－4J 的功，从B 点移到C 点，静电力对电荷做9×10－4J 的功，问：(1)AB 、BC 、CA 间电势差各为多少？(2)如以B 点电势为零，则A 、C 两点的电势各为多少？电荷在A 、C 两点的电势能各为多少？答案 (1)200V －300V 100V (2)200V 300V －6×10－4J －9×10－4J 解析 (1)方法一：先求电势差的绝对值，再判断正、负．|U AB |＝|W AB ||q |＝6×10－43×10－6V ＝200V 因负电荷从A 移到B 克服静电力做功，必是从高电势点移到低电势点，即φA ＞φB ，U AB ＝200V.|U BC |＝|W BC ||q |＝9×10－43×10－6V ＝300V 因负电荷从B 移到C 静电力做正功，必是从低电势点移到高电势点，即φB ＜φC . U BC ＝－300VU CA ＝U CB ＋U BA ＝－U BC ＋(－U AB )＝300V －200V ＝100V.方法二：直接代入数值求解．电荷由A 移向B 克服静电力做功即静电力做负功，W AB ＝－6×10－4JU AB ＝W AB q ＝－6×10－4－3×10－6V ＝200V U BC ＝W BC q ＝9×10－4－3×10－6V ＝－300V U CA ＝U CB ＋U BA ＝－U BC ＋(－U AB )＝300V －200V ＝100V.(2)若φB ＝0，由U AB ＝φA －φB 得φA ＝U AB ＝200V ，由U BC ＝φB －φC ，得φC ＝φB －U BC ＝0－(－300) V ＝300V电荷在A 点的电势能E p A ＝qφA ＝－3×10－6×200J ＝－6×10－4J电荷在C 点的电势能E p C ＝qφC ＝－3×10－6×300J ＝－9×10－4J.15.（10分）如图10所示，匀强电场的电场线与AC 平行，把带电荷量10－8C 的负电荷从A 移至B 的过程中，电场力做功6×10－8J ，AB 长6cm ，AB 与AC 的夹角为60°.求：图10(1)场强方向；(2)设B 处电势为1V ，则A 处电势为多少；(3)A 处的场强大小；(4)电子在A 点的电势能．答案 (1)场强方向C 至A (2) －5V (3)200V/m (4)5eV解析 (1)将负电荷从A 移至B ，电场力做正功，所以电荷所受电场力方向沿A 至C ，又因为是负电荷，场强方向与负电荷的受力方向相反，所以场强方向应为C 至A 方向．(2)由W ＝qU 得：U ＝W q ＝6×10－8J 10－8C＝6V ，即A 、B 两点间电势差为6V ．沿电场线方向电势降低，B 点电势高于A 点电势．U ＝φB －φA ，φB ＝1V ，φA ＝φB －U ＝1V －6V ＝－5V ，即A 点的电势为－5V .(3)如图所示，由B 向AC 作垂线交AC 于D ，D 与B 在同一等势面上．U DA ＝U BA ＝U ＝6V ，沿场强方向A 、B 两点间距离为AB ·cos60°＝6cm ×12＝3cm ＝0.03m ，所以E ＝U d＝200V/m. (4)电子在A 点的电势能E p ＝qφA ＝(－e )×(－5V)＝5eV.16.（12分）如图11所示，在绝缘水平面上，相距为L 的A 、B 两处分别固定着两个带电量相等的正电荷，a 、b 是AB 连线上的两点，其中Aa ＝Bb ＝L /4，O 为AB 连线的中点，一质量为m 、带电荷量为＋q 的小滑块(可以看作质点)以初动能E 0从a 点出发，沿直线AB 向b 点运动，其中小滑块第一次经过O 点的动能为初动能的n 倍(n ＞1)，到达b 点时动能恰好为零，小滑块最终停在O 点，求：图11(1)小滑块与水平面间的动摩擦因数；(2)O 、b 两点间的电势差U Ob ；(3) 小滑块运动的总路程．答案 (1)2E 0mgL (2)(1－2n )E 02q (3)(2n ＋1)L 4解析 (1)因为＋q A ＝＋q B ，a 、b 以中点O 对称，所以U ab ＝0.滑块由a 到b 的过程，根据动能定理：qU ab －μmg L 2＝－E 0，所以μ＝2E 0mgL. (2)对小滑块由O 到b 的过程，根据动能定理：qU Ob －μmg L 4＝－nE 0，U Ob ＝14μmgL －nE 0q ＝(1－2n )E 02q. (3)U aO ＝－U Ob ＝(2n －1)E 02q，小滑块从a 点开始，最终停在O 点，根据动能定理qU aO －μmgs ＝－E 0，s ＝qU aO ＋E 0μmg ＝(2n ＋1)L 4.。
2021-2022高中创新设计物理教科版选修3-1练习：第三章 磁场 章末检测(B)
章末检测(B)(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(本题共10个小题，每小题5分，共50分)1．关于磁场的下列说法正确的是()A．磁场和电场一样，是同一种物质B．磁场最基本的性质是对处于磁场里的磁体或电流有磁场力的作用C．磁体与通电导体之间的相互作用不遵循牛顿第三定律D．电流与电流之间的相互作用是通过磁场进行的2．关于磁感应强度，下列说法正确的是()A．一小段通电导体放在磁场A处，受到的磁场力比B处的大，说明A处的磁感应强度比B处的磁感应强度大B．由B＝FIL可知，某处的磁感应强度大小与放入该处的通电导线所受磁场力F成正比，与导线的IL成反比C．一小段通电导体在磁场中某处不受磁场力作用，则该处磁感应强度一定为零D．小磁针N极所受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向3．如图1所示，一带负电的金属环绕轴OO′以角速度ω匀速旋转，在环左侧轴线上的小磁针最后平衡的位置是()A．N极竖直向上B．N极竖直向下C．N极沿轴线向左D．N极沿轴线向右4．下列说法中正确的是()A．磁场中某一点的磁感应强度可以这样测定：把一小段通电导线放在该点时受到的磁场力F与该导线的长度L、通过的电流I乘积的比值．即B＝FILB．通电导线放在磁场中的某点，该点就有磁感应强度，如果将通电导线拿走，该点的磁感应强度就为零C．磁感应强度B＝FIL只是定义式，它的大小取决于场源以及磁场中的位置，与F、I、L以及通电导线在磁场中的方向无关D．通电导线所受磁场力的方向就是磁场的方向5．下面所述的几种相互作用中，通过磁场发生的有()A．两个静止电荷之间的相互作用B．两根通电导线之间的相互作用C．两个运动电荷之间的相互作用D．磁体与运动电荷之间的相互作用图1图2图36．两长直通电导线互相平行，电流方向相同，其截面处于一个等边三角形的A、B处，如图2所示，两通电导线在C处的磁感应强度均为B，则C处总磁感应强度为() A．2B B．B C．0 D.3B7．如图3所示，在真空中，水平导线中有恒定电流I通过，导线的正下方有一质子初速度方向与电流方向相同，则质子可能的运动情况是()A．沿路径a运动B．沿路径b运动C．沿路径c运动D．沿路径d运动8.如图4所示，M、N为一对水平放置的平行金属板，一带电粒子以平行于金属板方向的速度v穿过平行金属板．若在两板间存在互相垂直的匀强电场和匀强磁场，可使带电粒子的运动不发生偏转．若不计粒子所受的重力，则以下叙述正确的是()A．若改变带电粒子的电性，即使它以同样速度v射入该区域，其运动方向也一定会发生偏转B．带电粒子无论带上何种电荷，只要以同样的速度v入射，都不会发生偏转C．若带电粒子的入射速度v′>v，它将做匀变速曲线运动D．若带电粒子的入射速度v′<v，它将一定向下偏转图4图5图69．如图5所示，环型对撞机是研究高能粒子的重要装置．正、负离子由静止经过电压为U 的直线加速器加速后，沿圆环切线方向注入对撞机的真空环状空腔内，空腔内存在着与圆环平面垂直的匀强磁场，磁感应强度大小为B.两种带电粒子将被局限在环状空腔内，沿相反方向做半径相等的匀速圆周运动，从而在碰撞区迎面相撞．为维持带电粒子在环状空腔中的匀速圆周运动，下列说法正确的是( )A ．对于给定的加速电压，带电粒子的比荷q m越大，磁感应强度B 越大 B ．对于给定的加速电压，带电粒子的比荷q m越大，磁感应强度B 越小 C ．对于给定的带电粒子，加速电压U 越大，粒子运动的周期越大D ．对于给定的带电粒子，不管加速电压U 多大，粒子运动的周期都不变10．如图6所示，在平面直角坐标系中有一个垂直纸面向里的圆形匀强磁场，其边界过原点O 和y 轴上的点a(0，L)．一质量为m 、电荷量为e 的电子从a 点以初速度v 0平行于x 轴正方向射入磁场，并从x 轴上的b 点射出磁场．此时速度方向与x 轴正方向的夹角为60°.下列说法中正确的是( )A ．电子在磁场中运动的时间为πL v 0B ．电子在磁场中运动的时间为2πL 3v 0C ．磁场区域的圆心坐标为(3L 2，L 2) D ．电子在磁场中做圆周运动的圆心坐标为(0，－2L)题 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答 案11.(6分)如图7所示，阴极射线管(A 为其阴极)放在蹄形磁铁的N 、S 两极间，射线管的A 、B 两极分别接在直流高压电源的________极和______极．此时，荧光屏上的电子束运动轨迹________偏转(选填“向上”“向下”或“不”)．图712．(6分)地球是个大磁体，在赤道上，地磁场可以看成是沿南北方向的匀强磁场．如果赤道某处的磁感应强度大小为0.5×10－4 T ，在赤道上有一根东西方向的直导线，长为20m ，载有从东往西的电流30 A ．则地磁场对这根导线的作用力大小为________，方向为________．三、计算题(本题共4个小题，满分38分)13．(8分)如图8所示，半径为R 的绝缘轻质细圆环上均匀分布着电荷量为Q 的正电荷，将环垂直放入磁感应强度为B 的匀强磁场中，若环能承受的最大拉力为F ，问环至少以多大的角速度旋转时可将圆环拉断？图814．(10分)如图9所示，导体杆ab 的质量为m ，电阻为R ，放置在与水平面夹角为θ的倾斜金属导轨上，导轨间距为d ，电阻不计，系统处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B ，电源内阻不计，问：若导轨光滑，电源电动势E 为多大时才能使导体杆静止在导轨上？图915．(10分)如图10所示，abcd 是一个边长为L 的正方形，它是磁感应强度为B 的匀强磁场横截面的边界线．一带电粒子从ad 边的中点O 与ad 边成θ＝30°角且垂直于磁场方向射入．若该带电粒子所带电荷量为q 、质量为m(重力不计)，则该带电粒子在磁场中飞行时间最长是多少？若要带电粒子飞行时间最长，带电粒子的速度必须符合什么条件？图1016．(10分)如图11所示，一质量为m 、电荷量为q 带正电荷的小球静止在倾角为30°足够长的绝缘光滑斜面顶端时，对斜面的压力恰为零，若迅速把电场方向改为竖直向下，则小球能在斜面上滑行多远？图11第三章磁场(B)答案1．BD[电场是存在于电荷周围的一种特殊物质，磁场是存在于磁体和电流周围的一种特殊物质，二者虽然都是客观存在的，但有本质的区别，A项错；磁体与磁体、磁体与电流，电流与电流间的相互作用的磁场力与其它性质的力一样，都遵循牛顿第三定律，所以C 项错误；根据磁场的性质判断B、D项正确．]2．D[磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量，是磁场本身性质的反映，其大小由磁场以及磁场中的位置决定，与F、I、L都没有关系，B＝FIL只是磁感应强度的定义式．同一通电导体受到的磁场力的大小由所在处B和放置的方式共同决定，所以A、B、C都是错误的；磁感应强度的方向就是该处小磁针N极所受磁场力的方向，不是通电导线的受力方向，所以D正确．]3．C[从左向右看圆盘顺时针转动，环形电流方向为逆时针方向，由安培定则可知，环的左侧相当于磁铁的N极，故小磁针最后平衡时N极沿轴线向左．]4．C[磁感应强度B＝FIL是反应磁场力的性质的物理量，是采用比值的方法来定义的，该公式是定义式而不是决定式，磁场中各处的B值是唯一确定的，与放入该点的检验电流的大小、方向无关．]5．BCD[在磁铁的周围和通电导线周围都存在着磁场，磁体间、电流间、磁体与电流间的相互作用都是通过磁场发生的，而静止电荷间的相互作用是通过电场发生的．]6.D[根据安培定则(右手螺旋定则)可以判断A导线在C处的磁感应强度为B A，大小为B，方向在纸面内垂直于连线AC，B导线在C处的磁感应强度为B B，大小为B，方向在纸面内垂直于连线BC.如图所示，由B A、B B按平行四边形定则作出平行四边形，则该平行四边形为菱形，故C处的总磁感应强度B′＝2×Bcos 30°＝3B.]7．B[由安培定则，电流在下方产生的磁场方向指向纸外，由左手定则，质子刚进入磁场时所受洛伦兹力方向向上．则质子的轨迹必定向上弯曲，因此C、D必错；由于洛伦兹力方向始终与电荷运动方向垂直，故其运动轨迹必定是曲线，则B正确，A错误．] 8．B[本题实际上是一个速度选择器的模型，带电粒子以速度v平行于金属板穿出，说明其所受的电场力和洛伦兹力平衡，即qE＝qvB，可得v＝EB.只要带电粒子的速度v＝E B，方向为如题图所示方向，均可以匀速通过速度选择器，与粒子的种类、带电的性质及电荷量多少无关，因此A错误，B正确．若v′>v，则有qv′B>qE，洛伦兹力大于电场力，粒子将向洛伦兹力方向偏转而做曲线运动，电场力做负功，粒子的速度将减小，但当粒子速度变化，洛伦兹力也随之发生变化，所以粒子所受合外力时刻发生变化，因此粒子不做匀变速曲线运动，C错．若v′<v，则qv′B<qE，将向电场力方向偏转，由于粒子电性不知，故D错．]9．BD10.BC11．负正向下12．3.0×10－2 N竖直向下解析 地磁场的磁感应强度为0.5×10－4 T ，方向由南向北；导线垂直于地磁场放置，长度为20 m ，载有电流30 A ，则其所受安培力F ＝BIL ＝0.5×10－4×30×20 N ＝3.0×10－2 N ，根据左手定则可以判断导线所受安培力的方向竖直向下．13.2πF BQR解析 设圆环旋转的角速度为ω，则圆环电荷随圆环转动形成的电流为I ＝Q T ＝Qω2π取半圆为研究对象，受力如下图所示F 安＝BIL ＝B Qω2π·2R ＝BQωR π当F 安＝2F 时环可被拉断，则BQωR π＝2F 则有ω＝2πF BQR14.mgRtan θBd解析 由闭合电路欧姆定律得：E ＝IR ，导体杆受力情况如图所示，则由共点力平衡条件可得F 安＝mgtan θ，F 安＝BId ，由以上各式可得出E ＝mgRtan θBd. 15.5πm 3qB v ≤qBL 3m解析 从题设的条件中，可知带电粒子在磁场中只受洛伦兹力作用，它做匀速圆周运动，粒子带正电，由左手定则可知它将向ab 方向偏转，带电粒子可能的轨道如下图所示(磁场方向没有画出)，这些轨道的圆心均在与v 方向垂直的OM 上．带电粒子在磁场中运动，洛伦兹力提供向心力，有qvB ＝mv 2r ，r ＝mv qB① 运动的周期为T ＝2πr v ＝2πm qB② 由于带电粒子做匀速圆周运动的周期与半径和速率均没有关系，这说明了它在磁场中运动的时间仅与轨迹所对的圆心角大小有关．由图可以发现带电粒子从入射边进入，又从入射边飞出，其轨迹所对的圆心角最大，那么，带电粒子从ad 边飞出的轨迹中，与ab 相切的轨迹的半径也就是它所有可能轨迹半径中的临界半径r 0：r ＞r 0，在磁场中运动时间是变化的，r ≤r 0，在磁场中运动的时间是相同的，也是在磁场中运动时间最长的．由上图可知，三角形O 2EF 和三角形O 2OE 均为等腰三角形，所以有∠OO 2E ＝π3. 轨迹所对的圆心角为a ＝2π－π3＝5π3运动的时间t ＝Ta 2π＝5πm 3qB由图还可以得到r 0＋r 02＝L 2，r 0＝L 3≥mv qB得v ≤qBL 3m带电粒子在磁场中飞行时间最长是5πm 3qB ；带电粒子的速度应符合条件v ≤qBL 3m.16.3m 2g 2q 2B 2 解析 由分析知：当小球静止在斜面顶端时，小球受重力mg 、电场力Eq ，且mg ＝Eq ，可得E ＝mg q当电场反向时，小球由于受到重力和电场力作用而沿斜面下滑，产生速度，同时受到洛伦兹力的作用，F ＝qvB ，方向垂直斜面向上．速度v 是在不断增大的，直到mg 和Eq 的合力在垂直斜面方向上的分力等于洛伦兹力，小球就要离开斜面了，此时qvB ＝(mg ＋Eq)cos 30°，v ＝3mg qB又因为小球在下滑过程中只有重力和电场力做功，所以由动能定理可得：(mg ＋Eq)h ＝12mv 2，所以h ＝3m 2g 4q 2B2 所以小球在斜面上下滑的距离为x ＝h sin 30°＝2h ＝3m 2g 2q 2B2.。
高二物理(选修3-1)模块测试卷
图8图7图6图2图3 高二物理（选修3-1）模块测试卷A 卷 （50分）一、单项选择题（共6小题，每小题5分，共30分。
每题所给的选项中只有一个是正确的，选对的得5分，错选或不选的得0分）1．如图1所示，水平直导线ab 通有向右的电流I ，置于导线正下方的小磁针S 极将 A ．向纸外偏转 B ．向纸内偏转 C ．在纸面内顺时针转过90° D ．不动2．如图2所示，一个带正电的物体，从固定的粗糙斜面顶端沿斜面滑到底端时的速度为υ，若加上一个垂直纸面向外的匀强磁场，则物体沿斜面滑到底端时的速度A ．变小B ．变大C ．不变D ．不能确定3．将面积为1.0×10—3 m 2的圆面放入水平向右的匀强磁场中，圆面与磁感线之间的夹角为30°，如图3所示，若穿过该圆面的磁通量为3.0×10—5 Wb ，则此匀强磁场的磁感应强度B 等于A ．1.5×10—2 TB ．3.0×10—2TC ．6.0×10—2TD ．3.46×10—2T4．如图4所示，点电荷+Q 形成的电场中，ab 为电场中同一条电场线上的两点，b 离Q 的距离是a 离Q 的距离的2倍．将电荷量为+q 的电荷M 置于a ，将电荷量为—2q 的电荷N 置于b ，下列判断正确的是A ．a 处的电场强度小于b 处的电场强度B ．a 、b 处的电场强度方向相反C ．电荷N 受到Q 的电场力是电荷M 受到Q 的电场力的2倍D ．电荷M 受到Q 的电场力是电荷N 受到Q 的电场力的2倍 6．在如图6所示的电路中，当滑动变阻器的滑动片向下移动时，关于电灯L 的亮度及电容器C 所带电量Q 的变化判断正确的是A ．L 变暗，Q 增大B ．L 变暗，Q 减小C ．L 变亮，Q 增大D ．L 变亮，Q 减小 二、实验题（共2小题，每小题5分，共10分）7．如图7所示，螺旋测微器所示的读数是______________mm ．8．如图8所示，为万用表欧姆挡的内部电路，a 、b 为表笔插孔，下列说法中正确的是_______图4图1NS图10M N·图11U图9×× 右盘 A ．a 孔插红表笔n B ．表盘刻度是均匀的C ．用×100Ω挡测量时，若指针指在0Ω附近，则应换用×1 kΩ挡D ．测量“220V 100W ”的灯泡的电阻，会发现测量的电阻比4840Ω小三、计算题（共1小题，共10分。
高二物理(选修3-1)模块检测试题及参考答案
1．在电场中的某点放入电荷量为q -的试探电荷时，测得该点的电场强度为E ；若在该点放入电荷量为2q +的试探电荷，其它条件不变，此时测得该点的电场强度为 （ ） A ．大小为2E ，方向和E 相反 B ．大小为E ，方向和E 相同 C ．大小为2E ，方向和E 相同 D ．大小为E ，方向和E 相反2．如图所示，一带负电的粒子，沿着电场线从A 点运动到B 点的过程中，以下说法中正确的是 （ ）A ．带电粒子的电势能越来越小B ．带电粒子的电势能越来越大C ．带电粒子受到的静电力一定越来越小D ．带电粒子受到的静电力一定越来越大3．如图所示，在真空中，两个放在绝缘架上的相同金属小球A 和B ，相距为r 。
球的半径比r 小得多，A 带电荷量为+4Q ，B 带电荷量为-2Q ，相互作用的静电力为F 。
现将小球A 和B 互相接触后，再移回至原来各自的位置，这时A 和B 之间相互作用的静电力为F '。
则F 与F '之比为 （ ） A ．8:3 B ．8:1 C ．1:8 D ．4:15．一点电荷从电场中的A 点移动到B 点，静电力做功为零，则以下说法中正确的是（ ）A ．A 、B 两点的电势一定相等 B ．A 、B 两点的电场强度一定相等C ．该点电荷一定始终沿等势面运动D ．作用于该点电荷的静电力方向与其移动方向一定是始终垂直的 6．如图为某匀强电场的等势面分布图（等势面竖直分布），已知每两个相邻等势面相距2cm ，则该匀强电场的电场强度大小和方向分别为 （ ） A ．100V/mE =，竖直向下 B ．100V/m E =，竖直向上 C ．100V/m E =，水平向左 D ．100V/m E =，水平向右7．如图所示，一带电油滴悬浮在平行板电容器两极板A 、B 之间的P 点，处于静止状态。
现将极板A 向下平移一小段距离，但仍在P 点上方，其它条件不变。
下列说法中正确的是（ ） A ．液滴将向下运动 B ．液滴将向上运动 C ．极板带电荷量将增加 D ．极板带电荷量将减少8．下列关于电流的说法中，正确的是 （ ）A ．我们把大小、方向都不随时间变化的电流称为恒定电流B ．国际单位制中，电流的单位是安培，简称安C ．电流既有大小又有方向，所以电流是矢量D ．由qI t=可知，电流越大，单位时间内通过导体横截面的电荷量就越多第II 卷 （非选择题 共60分）11．（4分）如图所示，当平行板电容器充电后，静电计的指针偏转一定角度。
高中物理教科版选修31：模块综合测评
模块综合测评(时间：90分钟 满分：100分)一、选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分．在每小题给出的四个选项中，第1～6题只有一项符合题目要求，第7～10题有多项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)1.如图1所示，半径相同的两个金属球A 、B 带有等量的电荷，相隔一定距离，两球之间相互吸引力的大小为F .今让第三个半径相同的不带电的金属球C 先后与A 、B 两球接触后移开，这时，A 、B 两球之间的相互作用力的大小为( )【导学号：69682316】图1A.F 8B.F 4C.3F 8D.3F 4A [A 、B 两球互相吸引，说明它们带异种电荷，假设A 、B 的电荷量分别为＋q 和－q .当第三个不带电的C 球与A 球接触后，A 、C 两球的电荷量平分，每球所带电荷量为q ′＝＋q 2.当再把C 球与B 球接触后，两球的电荷先中和，再平分，每球所带电荷量为q ″＝－q 4.由库仑定律F ＝k q 1q 2r 2知，当移开C 球后由于r不变，A 、B 两球之间的相互作用力的大小为F ′＝F 8.选项A 正确．]2.有带等量异种电荷的一对平行金属板，如果两极板间距不是足够近或者两极板面积不是足够大，即使在两极板之间，它的电场线也不是彼此平行的直线，而是如图2所示的曲线，关于这种电场，以下说法正确的是( )图2A ．这种电场的电场线虽然是曲线，但是电场线的分布却是左右对称的，很有规律性，它们之间的电场，除边缘部分外，可以看作匀强电场B ．电场内部A 点的电场强度小于B 点的电场强度C ．电场内部A 点的电场强度等于B 点的电场强度D．若将一正电荷从电场中的A点由静止释放，它将沿着电场线方向运动到负极板D[由于平行金属板形成的电场的电场线不是等间距的平行直线，所以不是匀强电场，选项A错误．从电场线分布看，A处的电场线比B处密，所以A点的电场强度大于B点的电场强度，选项B、C错误．A、B两点所在的电场线为一条直线，电荷受力方向沿着这条直线，所以若将一正电荷从电场中的A点由静止释放，它将沿着电场线方向运动到负极板，选项D正确．]3．如图3所示，在点电荷Q产生的电场中，实线MN是一条方向未标出的电场线，虚线AB是一个电子只在静电力作用下的运动轨迹．设电子在A、B两点的加速度大小分别为a A、a B，电势能分别为E p A、E p B.下列说法正确的是()【导学号：69682317】图3A．电子一定从A向B运动B．若a A＞a B，则Q靠近M端且为负电荷C．无论Q为正电荷还是负电荷一定有E p A＜E p BD．B点电势可能高于A点电势C[若Q在M端，由电子运动的轨迹可知Q为正电荷，电子从A向B运动或从B向A运动均可，由于r A＜r B，故E A＞E B，F A＞F B，a A＞a B，φA＞φB，E p A ＜E p B；若Q在N端，由电子运动的轨迹可知Q为负电荷，且电子从A向B运动或从B向A运动均可，由于r A＞r B，故E A<E B，F A<F B，a A<a B，φA＞φB，E p A＜E p B.综上所述选项A、B、D错误，选项C正确．]4．如图4，电路中定值电阻阻值R大于电源内阻阻值r，将滑动变阻器滑片向下滑动，理想电压表V1、V2、V3示数变化量的绝对值分别为ΔU1、ΔU2、ΔU3，理想电流表A示数变化量的绝对值为ΔI，正确的是()图4A ．V 2的示数增大B ．电源输出功率在减小C ．ΔU 3与ΔI 的比值在减小D ．ΔU 1大于ΔU 2D [理想电压表内阻无穷大，相当于断路．理想电流表内阻为零，相当短路，所以R 与变阻器串联，电压表V 1、V 2、V 3分别测量R 、路端电压和变阻器两端的电压．当滑动变阻器滑片向下滑动时，接入电路的电阻减小，电路中电流增大，则A 的示数增大，电路中电流增大，电源的内电压增大，则路端电压减小，所以V 2的示数减小，A 错误；当内外电阻相等时，电源的输出功率最大，故当滑动变阻器滑片向下滑动时，外电阻越来越接近内阻，故输出功率一定增大，故B错误；根据闭合电路欧姆定律得：U 2＝E －Ir ，则得：ΔU 2ΔI ＝r ；ΔU 1ΔI ＝R ，据题：R >r ，则ΔU 1ΔI >ΔU 2ΔI ，故ΔU 1大于ΔU 2，D 正确；根据闭合电路欧姆定律得：U 3＝E －I (R ＋r )，则得：ΔU 3ΔI ＝R ＋r ，恒定不变，C 错误．]5.如图5所示，两平行光滑金属导轨CD 、PQ 间距为L ，与电动势为E 、内阻为r 的电源相连，质量为m 、电阻为R 的金属棒ab 垂直于导轨放置构成闭合回路，回路平面与水平面成θ角，回路其余电阻不计．在空间施加匀强磁场可以使ab 棒静止，则磁场的磁感应强度的最小值及其方向分别为( )【导学号：69682318】图5A.mg (R ＋r )EL ，水平向右 B.mg (R ＋r )sin θEL，垂直于回路平面向下 C.mgR tan θEL ，竖直向下 D.mgR sin θEL ，垂直于回路平面向下B [从图像可以看出，当安培力沿斜面向上时，安培力最小，故安培力的最小值为F ＝mg sin θ，故磁感应强度的最小值为B ＝F IL ＝mg sin θIL ，根据欧姆定律，有E ＝I (R ＋r )，所以B ＝mg (R ＋r )sin θEL，垂直于回路平面向下，B 正确．] 6.如图6所示，有一个正方形的匀强磁场区域abcd ，e 是ad 的中点，f 是cd 的中点，如果在a 点沿对角线方向以速度v 射入一带负电的带电粒子(带电粒子重力不计)，恰好从e 点射出，则( )图6A ．如果粒子的速度增大为原来的二倍，将从d 点射出B ．如果粒子的速度增大为原来的三倍，将从f 点射出C ．如果粒子的速度不变，磁场的磁感应强度变为原来的二倍，将从d 点射出D ．只改变粒子的速度使其分别从e 、d 、f 点射出时，从e 点射出所用时间最短A [如图，粒子从e 点射出圆心是O 1，如果粒子的速度增大为原来的二倍，由r ＝m v qB 可知半径也增大为原来的二倍，由对称性可看出粒子将从d 点射出，故A 项正确；如果粒子的速度增大为原来的三倍，圆心是O 3，设正方形的边长为a ，原半径为r 1＝24a ，r 3＝3r 1＝324a ，线段O 3f >34a ＋12a >r 3，所以不可能从f 点射出，故B 项错；由r ＝m v qB可看出，磁感应强度增大时，半径减小，不会从d 点射出，故C 项错；因粒子运动的周期一定，在磁场中运动的时间与圆心角成正比，从以上分析和图中可看出圆心为O 1、O 2时粒子运动轨迹对应的圆心角相等，故在磁场中运动的时间也相等，故D 项错．]7.两个带等量正电荷的点电荷，O点为两电荷连线的中点，a点在连线的中垂线上，若在a点由静止释放一个电子，如图7所示，关于电子的运动，下列说法正确的是()图7A．电子在从a向O运动的过程中，加速度越来越大，速度越来越大B．电子在从a向O运动的过程中，加速度越来越小，速度越来越大C．电子运动到O时，加速度为零，速度最大D．电子通过O后，速度越来越小，一直到速度为零CD[带等量正电荷的两点电荷连线的中垂线上，中点O处的场强为零，向中垂线的两边先变大，达到一个最大值后，再逐渐减小到零．但a点与最大场强点的位置关系不能确定，当a点在最大场强点的上方时，电子在从a点向O点运动的过程中，加速度先增大后减小；当a点在最大场强点的下方时，电子的加速度则一直减小，故A、B错误；不论a点的位置如何，电子在向O点运动的过程中，都在做加速运动，所以电子的速度一直增加，当达到O点时，加速度为零，速度达到最大值，C正确；通过O点后，电子的运动方向与场强的方向相同，与所受电场力方向相反，故电子做减速运动，由能量守恒定律得，当电子运动到a点关于O点对称的b点时，电子的速度为零，故D正确．] 8．如图8，一带负电荷的油滴在匀强电场中运动，其轨迹在竖直面(纸面)内，且相对于过轨迹最低点P的竖直线对称．忽略空气阻力．由此可知()【导学号：69682319】图8A．Q点的电势比P点高B．油滴在Q点的动能比它在P点的大C．油滴在Q点的电势能比它在P点的大D．油滴在Q点的加速度大小比它在P点的小AB[由于油滴受到的电场力和重力都是恒力，所以合外力为恒力，加速度恒定不变，所以D 选项错；由于油滴轨迹相对于过P 的竖直线对称且合外力总是指向轨迹弯曲内侧，所以油滴所受合外力沿竖直向上的方向，因此电场力竖直向上，且qE >mg ，则电场方向竖直向下，所以Q 点的电势比P 点的高，A 选项正确；当油滴从P 点运动到Q 点时，电场力做正功，电势能减小，C 选项错误；当油滴从P 点运动到Q 点的过程中，合外力做正功，动能增加，所以油滴在Q 点动能大于在P 点的动能，B 选项正确．]9．如图9所示是一个半径为R 的竖直圆形磁场区域，磁感应强度大小为B ，磁感应强度方向垂直纸面向里．有一个粒子源在圆上的A 点不停地发射出速率相同的带正电的粒子，带电粒子的质量均为m ，运动的半径为r ，在磁场中的轨迹所对应的圆心角为α.下列说法正确的是( )图9A ．若r ＝2R ，则粒子在磁场中运动的最长时间为πm 6qBB ．若r ＝2R ，粒子沿着与半径方向成45°角斜向下射入磁场，则有关系tan α2＝22＋17成立C ．若r ＝R ，粒子沿着磁场的半径方向射入，则粒子在磁场中的运动时间为πm3qBD ．若r ＝R ，粒子沿着与半径方向成60°角斜向下射入磁场，则圆心角α为150°BD [若r ＝2R ，粒子在磁场中时间最长时，磁场区域的直径是轨迹的一条弦，作出轨迹如图1所示，因为r ＝2R ，圆心角θ＝60°，粒子在磁场中运动的最长时间t max ＝60°360°T ＝2πm qB ·16＝πm 3qB ，故A 错误．若r ＝2R ，如图2所示，粒子沿着与半径方向成45°角斜向下射入磁场，根据几何关系，有tan α2＝22R r －22R＝22＋17，故B 正确．若r ＝R ，粒子沿着磁场的半径方向射入，粒子运动轨迹如图3所示，圆心角90°，粒子在磁场中运动的时间t ＝90°360°T ＝2πm qB ·14＝πm 2qB ，故C错误．若r ＝R ，粒子沿着与半径方向成60°角斜向下射入磁场，轨迹如图4所示，图中轨迹圆心与磁场圆心以及入射点和出射点构成菱形，圆心角150°，故D 正确．10．如图10所示为一种质谱仪的示意图，其由加速电场、静电分析器和磁分析器组成．若静电分析器通道中心线的半径为R ，通道内均匀辐射的电场在中心线处的电场强度大小为E ，磁分析器内有范围足够大的有界匀强磁场，磁感应强度大小为B ，方向垂直纸面向外．一质量为m 、电荷量为q 的粒子从静止开始经加速电场加速后沿中心线通过静电分析器，由P 点垂直边界进入磁分析器，最终打到胶片上的Q 点．不计粒子重力．下列说法正确的是( )【导学号：69682320】图10A ．极板M 比极板N 的电势高B ．加速电场的电压U ＝ERC ．直径PQ ＝2B qmERD ．若一群粒子从静止开始经过上述过程都落在胶片上同一点，则该群粒子具有相同的比荷AD [粒子在磁场中由P 点运动到Q 点，根据左手定则可判断粒子带正电，由极板M 到极板N 粒子做加速运动，电场方向应由极板M 指向极板N ，所以极板M 比极板N 的电势高，A 正确；由Eq ＝m v 2R 和qU ＝12m v 2可得，U ＝12ER ，B错误；由Eq ＝m v 2R 和Bq v ＝m v 2PQ 2可得PQ ＝2BmER q ，C 错误；由于一群粒子从静止开始经过题述过程都落在胶片上的同一点，又U 、E 、R 、B 都相同，由以上式子可得m q 相同，故该群粒子的比荷相同，D 正确．]二、非选择题(本题共6小题，共60分，按题目要求作答)11．(8分)在“描述小灯泡的伏安特性曲线”实验中，需要用伏安法测定小灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流，除开关、导线外，还有如下器材：A ．小灯泡“6 V 3 W ”B ．直流电源6～8 VC ．电流表(量程3 A ，内阻0.2 Ω)D ．电流表(量程0.6 A ，内阻1 Ω)E ．电压表(量程6 V ，内阻20 kΩ)F ．电压表(量程20 V ，内阻60 kΩ)G ．滑动变阻器(0～20 Ω、2 A)H ．滑动变阻器(0～1 kΩ、0.5 A)(1)把实验所用到的器材按字母的先后顺序填入空中：________________.(2)在虚线框内画出最合理的实验原理图．【解析】 (1)灯泡额定电流I ＝P U ＝36 A ＝0.5 A ，电流表应选D 电流表(量程0.6 A ，内阻1 Ω)；灯泡额定电压为6 V ，电压表应选E 电压表(量程6 V ，内阻20 kΩ)； 为方便实验操作，滑动变阻器应选G 滑动变阻器(0～20 Ω、2 A)．(2)描绘灯泡伏安特性曲线，滑动变阻器应采用分压接法；灯泡正常工作时电阻为R ＝U I ＝60.5Ω＝12 Ω，R R A＝12 Ω1 Ω＝12， R V R ＝20 000Ω12 Ω≈1 666.7，R V R >RR A ，电流表应采用外接法，实验电路图如图所示．【答案】 (1)ABDEG(2)见解析图12．(10分)学校实验室新进了一批低阻值的绕线电阻，已知绕线金属丝是某种合金丝，电阻率为ρ.要测算绕线金属丝长度，进行以下实验：图11(1)先用多用电表粗测金属丝的电阻．正确操作后转换开关的位置指示和表盘示数如图11所示，则金属丝的电阻约为________Ω.(2)用螺旋测微器测金属丝的直径d.(3)在粗测的基础上精确测量绕线金属丝的阻值R.实验室提供的器材有：电流表A1(量程0～3 A，内阻约为0.5 Ω)电流表A2(量程0～0.6 A，内阻约为3 Ω)电压表V1(量程0～3 V，内阻约3 kΩ)电压表V2(量程0～15 V，内阻约18 kΩ)定值电阻R0＝3 Ω滑动变阻器R1(总阻值5 Ω)滑动变阻器R2(总阻值100 Ω)电源(电动势E＝6 V，内阻约为1 Ω)开关和导线若干．①还需要先利用实验室提供的器材较准确测量将选用的电流表的内阻．测量电路的一部分可选用以下电路中的________．②请在给出的器材中选出合理的器材，在虚线框内画出精确测量绕线金属丝阻值的完整电路(要求标明选用的器材标号)．(4)绕线金属丝长度为________(用字母R、d、ρ和数学常数表示)．【解析】(1)由于欧姆表置于“×1”挡，所以应按×1倍率读数，即1×9 Ω＝9 Ω.(3)①A、B选项中电表测量不准确，选项A、B错误；可将电流表A2与定值电阻串联然后再与电压表并联，如选项C所示；或因电流表A2的满偏电流小于A1的满偏电流，可将定值电阻与电流表A2并联再与A1串联，如选项D所示．②又由于滑动变阻器R1的最大电阻小于待测金属丝的电阻，所以变阻器应用分压式接法，已知内阻的准确值，可内接．(4)根据电阻定律R＝ρLS ，S＝π(d2)2，解得L ＝πRd 24ρ.【答案】 (1)9(或9.0)(3)①CD ②电路如图(分压内接)(4)πRd 24ρ13．(10分)已知质量为m 的带电液滴，以速度v 射入互相垂直的匀强电场E 和匀强磁场B 中，液滴在此空间刚好能在竖直平面内做匀速圆周运动．如图12所示．求：图12(1)液滴在空间受到几个力作用；(2)液滴带电荷量及电性；(3)液滴做匀速圆周运动的半径．【导学号：69682321】【解析】 (1)由于是带电液滴，它受到重力，又处于电、磁场中，还应受到电场力及洛伦兹力共三个力作用．(2)因液滴做匀速圆周运动，故必须满足重力与电场力平衡，所以液滴应带负电，则有mg ＝Eq ，求得：q ＝mg E .(3)尽管液滴受三个力，但合力为洛伦兹力，所以仍可用半径公式R ＝m v qB ，把电荷量代入可得R ＝m v mg E B＝E v gB .【答案】 (1)三个力 (2)mg E 负电 (3)E v gB14. (10分)在以坐标原点O 为圆心、半径为r 的圆形区域内，存在磁感应强度大小为B 、方向垂直于纸面向里的匀强磁场，如图13所示．一个不计重力的带电粒子从磁场边界与x 轴的交点A 处以速度v 沿－x 方向射入磁场，它恰好从磁场边界与y 轴的交点C 处沿y 方向飞出．图13(1)请判断该粒子带何种电荷，并求出其比荷q m ；(2)若磁场的方向和所在空间范围不变，而磁感应强度的大小变为B ′，该粒子仍从A 处以相同的速度射入磁场，但飞出磁场时的速度方向相对于入射方向改变了60°角，求磁感应强度B ′多大？此次粒子在磁场中运动所用时间t 是多少？【解析】 (1)由粒子的运动轨迹，利用左手定则可知，该粒子带负电荷． 粒子由A 点射入，由C 点飞出，其速度方向改变了90°，则粒子轨迹半径R＝r .又q v B ＝m v 2R ，则粒子的比荷q m ＝v Br .(2)当粒子从D 点飞出磁场时速度方向改变了60°角，故AD 弧所对圆心角为60°，如图所示．粒子做圆周运动的半径R ′＝r cot 30°＝3r又R ′＝m v qB ′，所以B ′＝33B粒子在磁场中飞行时间，t ＝16T ＝16×2πm qB ′＝3πr 3v .【答案】 (1)负电荷 v Br (2)33B 3πr3v15. (10分)如图14所示，处于匀强磁场中的两根光滑的平行金属导轨相距为d ，电阻忽略不计．导轨平面与水平面成θ角，下端连接阻值为2r 的定值电阻和电源，电源电动势为E ，内阻为r ，匀强磁场方向与导轨平面垂直．质量为m 、阻值为r 的均匀金属棒放在两导轨上，棒与导轨垂直并保持良好接触．接通开关S 后，金属棒在导轨上保持静止状态．图14(1)判断磁场的方向；(2)求磁感应强度的大小；(3)求金属棒的热功率．【导学号：69682322】【解析】 (1)由左手定则可判断磁场方向垂直导轨平面向下．(2)对金属棒受力分析如图所示，由二力平衡有F 安＝mg sin θ又安培力F 安＝BId闭合电路中通过金属棒的电流为回路中的总电流，由闭合电路欧姆定律有I ＝E 4r由以上各式解得磁感应强度B ＝4mgr sin θEd .(3)金属棒的热功率P ＝I 2r ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫E 4r 2r ＝E 216r . 【答案】 (1)垂直导轨平面向下 (2)4mgr sin θEd(3)E 216r16. (12分)如图15所示的平面直角坐标系xOy ，在第Ⅰ象限内有平行于y 轴的匀强电场，方向沿y 轴正方向；在第Ⅳ象限的正三角形abc 区域内有匀强磁场，方向垂直于xOy 平面向里，正三角形边长为L ，且ab 边与y 轴平行．一质量为m 、电荷量为q 的粒子，从y 轴上的P (0，h )点，以大小为v 0的速度沿x 轴正方向射入电场，通过电场后从x 轴上的a (2h,0)点进入第Ⅳ象限，又经过磁场从y 轴上的某点进入第Ⅲ象限，且速度方向与y 轴负方向成45°角，不计粒子所受的重力．求：图15(1)电场强度E 的大小；(2)粒子到达a 点时速度的大小和方向；(3)abc 区域内磁场的磁感应强度B 的最小值．【导学号：69682323】【解析】 (1)设粒子在电场中运动的时间为t ，则有x ＝v 0t ＝2h ，y ＝12at 2＝h ，qE ＝ma ，联立以上各式可得E ＝m v 202qh .(2)粒子到达a 点时沿y 轴负方向的分速度v y ＝at ＝v 0. 所以v ＝v 20＋v 2y ＝2v 0，方向指向第Ⅳ象限与x 轴正方向成45°角． (3)粒子运动轴迹如图所示，粒子在磁场中运动时，有q v B ＝m v 2r 当粒子从b 点射出时，磁场的磁感应强度为最小值，此时有r ＝22L ，所以B ＝2m v 0qL .【答案】 (1)m v 202qh(2)2v 0 方向指向第Ⅳ象限与x 轴正方向成45°角(3)2m v 0qL。
物理选修3-1模块测评附答案 含解析 精品
模块测评（时间90分钟，满分100分）一、选择题（本题共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正确，有的小题有多个选项正确.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.在图1所示的情况下，a 、b 两点的电势相等，电场强度也相等的是（ ）图1A.带电平行板电容器两板间除边缘附近处的a 、b 两点(甲图)B.达到静电平衡时导体内部的a 、b 两点(乙图)C.离点电荷等距的a 、b 两点(丙图)D.两个等量异种电荷连线的中垂线上，与连线中点O 等距的a 、b 两点(丁图)解析：甲图电场强度相等，但电势不相等；乙图电势、电场强度都相等；丙图电势相等，但电场强度不相同；丁图电势、电场强度都相等. 答案：BD2.如图2所示的电场中有A 、B 两点，该两点场强的大小和电势分别用E a 、E b 和φa 、φb 表示，则…（ ）图2A.E a ＞E b ，φa ＞φbB.E a ＞E b ，φa ＜φbC.E a ＜E b ，φa ＞φbD.E a ＜E b ，φa ＜φb 解析：沿电场线方向电势降低，电场线的疏密程度表示电场强度的大小，所以C 正确. 答案：C3.两电子从同一点垂直于磁场方向进入匀强磁场，其速度大小分别为v 1和v 2，且v 2＝2v 1，电子在磁场中做匀速圆周运动，两电子的轨道半径之比r 1∶r 2和周期之比T 1∶T 2应为（ ） A.r 1∶r 2＝1∶2，T 1∶T 2＝1∶2 B.r 1∶r 2＝2∶1，T 1∶T 2＝1∶1 C.r 1∶r 2＝1∶2，T 1∶T 2＝1∶1 D.r 1∶r 2＝1∶1，T 1∶T 2＝2∶1 解析：由r =qB m v及T =qBm π2得r 1∶r 2＝1∶2，T 1∶T 2＝1∶1.答案：C4.如图3所示，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向外，匀强电场E竖直向下，一个带电微粒在竖直平面内做匀速圆周运动(不计空气阻力)图3①此微粒带正电②此微粒带负电③此微粒顺时针方向转动④此微粒逆时针方向转动以上说法正确的是（）A.①③B.②④C.①④D.②③解析：微粒的重力和电场力一定大小相等、方向相反，是洛伦兹力提供向心力，所以B正确.答案：B5.如图4所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根长直导线，导线与磁铁垂直，给导线通以垂直纸面向里的电流.用F N表示磁铁对桌面的压力，用F f表示桌面对磁铁的摩擦力，导线中通电后与通电前相比较（）图4A.F N减小，F f＝0B.F N减小，F f≠0C.F N增大，F f＝0D.F N增大，F f≠0解析：根据左手定则，磁铁对导线产生向上的作用力，导线就对磁铁产生向下的作用力，所以磁铁对桌面的压力增大，因为磁铁相对桌面没有相对运动趋势，所以摩擦力还是零.答案：C6.如图5所示的电路中，当滑动变阻器R的滑动触头P向a端滑动时，电压表○V、电流表○A 示数的变化情况是（）图5A.○V增大，○A增大B.○V增大，○A减小C.○V减小，○A增大D.○V减小，○A减小解析：当滑动变阻器R 的滑动触头P 向a 端滑动时，变阻器接入电路的电阻增大，总电阻增大，总电流减小，内电压减小，所以路端电压增大，流过R 1的电流增大，而总电流减小了，所以流过R 2的电流减小了. 答案：B7.如图6所示，AB 两端电压U 恒定，C 为平行板电容器，○A 为电流表，电阻R 1=R 3＞R 2，开始开关S 是断开的，则（ ）图6A.增大电容器两极板间的距离，流过○A 的瞬间电流方向向下B.减小电容器两极板间的正对面积，流过○A 的瞬间电流方向向下C.在电容器两极板间插入玻璃板，流过○A 的瞬间电流方向向下D.S 闭合时，流过○A 的瞬间电流方向先向下后向上解析：开关S 断开时，电容器两端的电压等于R 2两端的电压，保持不变，当增大电容器两极板间的距离时，电容减小，所以电荷量减小，电容器放电，流过○A 的瞬间电流方向向上；减小电容器两极板间的正对面积时，电容减小，所以电荷量减小，电容器放电，流过○A 的瞬间电流方向向上；在电容器两极板间插入玻璃板，电容增加，电容器继续充电，流过○A 的瞬间电流方向向下；S 闭合时，电容器两端电压等于R 3两端的电压，也就是U ，不过两极板电势反了，所以流过○A 的瞬间电流方向先向上后向下. 答案：C8.如图7所示，沿直线通过速度选择器的正离子从狭缝S 射入磁感应强度为B 2的匀强磁场中，偏转后出现的径迹半径之比为R 1∶R 2＝1∶2.这是由于（ ）图7A.离子的速度之比v 1∶v 2＝1∶2B.离子的电荷量之比q 1∶q 2＝2∶1C.离子的质量之比m 1∶m 2＝1∶2D.离子的比荷之比2211:m q m q ＝2∶1解析：由R =qB m v 得，11m q＝2∶1. 答案：D9.三个速度大小不同的同种带电粒子，沿同一方向从如图8所示的长方形区域的匀强磁场上边缘射入匀强磁场，当它们从下边缘飞出时对入射方向的偏角分别为90°、60°、30°，则它们在磁场中的运动时间之比为（ ）图8 A.1∶1∶1B.1∶2∶3C.3∶2∶1D.1∶2∶3解析：根据t =qBmπ2360⨯θ，得时间之比就等于偏转角度之比，所以正确选项为C. 答案：C10.如图9所示，电阻R 和电动机M 串联接到电路中.已知电阻R 跟电动机线圈电阻相等，开关闭合后，电动机正常工作，设电阻R 和电动机两端的电压分别为U 1和U 2，经过时间t 后，电流通过电阻R 做功W 1，产生的电热为Q 1；电流通过电动机M 做功W 2，产生的电热为Q 2，则一定有（ ）图9A.U 1＜U 2，Q 1＞Q 2B.U 1＜U 2，Q 1＝Q 2C.W 1＜W 2，Q 1＜Q 2D.W 1＝W 2，Q 1＝Q 2 解析：电动机为非纯电阻，其消耗的电能一部分转化为机械能，另一部分转化为内能，当电阻R 和电动机M 串联接到电路中时应当有U 1＜U 2，Q 1＝Q 2. 答案：B二、填空题（共4小题，每题6分，共24分）11.如图10所示，a 、b 两导体棒的长均为L 、质量均为m ，a 放置在倾角θ＝45°的光滑斜面上，b 固定在距a 为x 的同一水平面处，且a 、b 水平平行.当a 、b 均通以大小为I 、同向平行的电流时，a 恰能在斜面上保持静止，则b 中的电流在a 处所产生的磁场的磁感应强度B 的大小为_______.图10解析：a 受重力、支持力、引力三个共点力的作用处于平衡状态，所以F 引=mg tan45°=mg =BIL ，所以B =IL mg. 答案：ILmg12.光敏电阻是一种受光照时电阻会突然变小的可变电阻.在如图11所示的电路中，R 为光敏电阻，无光照时，电阻值R 暗＝6×103 Ω；有光照时，电阻值R 亮＝100 Ω.已知保护电阻R 0＝1×103 Ω，电压表内阻为3×103 Ω，电源电动势E ＝1.5 V 、内阻r ＝0.5 Ω.则该电路在有光照与无光照两种情况下，输出电压的变化量为_________V(保留一位有效数字).图11解析：有光照时，输出电压为U 1=VV VvR R R R R R R R R E+⨯++亮亮亮亮0=0.13 V ；无光照时，输出电压为U 2=VV VV R R R R R R R R R E+⨯++暗暗暗暗0=1.0 V ，所以输出电压的变化量为ΔU =U 2-U 1≈0.9 V .答案：0.913.要求测量由2节干电池串联而成的电池组的电动势E 和内阻r (约几欧).提供下列器材：电压表V 1(量程3 V ，内阻1 kΩ)；电压表V 2(量程15 V ，内阻2 kΩ)；电阻箱(0～9 999 Ω)；开关；导线若干.某同学用量程为15 V 的电压表连接成如图12所示的电路，实验步骤如下：图12(1)合上开关S ，将电阻箱阻值调到R 1＝10 Ω，读得电压表的读数为U 1；(2)将电阻箱的阻值调到R 2＝20 Ω，读得电压表的读数为U 2，由方程组U 1=E -11R U r ，U 2=E -22R U r ，解出E 和r .为了减少实验误差，上述实验在选择器材和实验步骤中，应作哪些改进?答案：应选量程为3 V 的电压表.改变电阻箱阻值R ，读取若干个U 的值，由I =RU计算出电流的值，然后作出U -I 图线，得到E 、r14.如图13所示为一可供使用的多用电表.S 为选择开关，Q 为欧姆挡调零旋钮.现在要用它检验两个电阻的阻值(图中未画电阻)，已知阻值分别为R 1＝60 Ω，R 2＝470 kΩ.下面提出了在测量过程中一系列可能的操作.请你选出能尽可能准确地测定各阻值和符合多用电表安全使用规则的各项操作，并且将它们按合理顺序填写在后面的横线上空白处.图13A.旋动S 使其尖端对准欧姆挡×1 k ；B.旋动S 使其尖端对准欧姆挡×100；C.旋动S 使其尖端对准欧姆挡×10；D.旋动S 使其尖端对准欧姆挡×1；E.旋动S 使其尖端对准V×1 000；F.将两表笔分别接到R 1的两端，读出R 1的值，随后即断开；G.将两表笔分别接到R 2的两端，读出R 2的阻值，随后即断开；H.两表笔短接，调节Q 使表针对准欧姆挡刻度盘上的0，随后即断开. 所选操作及其顺序为(用字母代号填写)_________ . 答案：DHFAHGE 或AHGDHFE三、计算题（共36分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）15.（8分）如图14所示，阴极K 发射出的电子(初速不计)被加速电压U 1加速后，垂直电场方向进入偏转电场AB ，AB 为平行金属板，其长度为L ，两板间的距离为d ，两板间的电压为U 2，上板带正电，电子质量为m.求：图14(1)电子离开偏转电场时的偏转距离；(2)电子离开偏转电场时的偏转角(用反三角函数表示). 解析：(1)在加速电场中：eU 1=21mv 02① 在偏转电场中：L =v 0t② 偏距：y =21at 2③ 又a =m eE m F④ E =dU 2⑤由①~⑤式联立解得：y =dU L U 1224.⑥(2)如下图所示tan θ=0v v y ⑦ v y =at⑧由①②④⑦⑧式联立解得θ=arctandU LU 122. 16.(8分)如图15所示的电路中，电源电动势E ＝9 V ，内电阻r ＝0.6 Ω，R 1＝4.4 Ω，R 2＝6 Ω，变阻器R 3开始时放在电阻值为12 Ω处，求：图15(1)此时通过R 1的电流和此时电源的输出功率.(2)R 2的额定功率为3.84 W ，若要使R 2消耗的实际功率不超过它的额定功率，R 3的阻值应取什么范围?解析：(1)R 2、R 3并联后的电阻R ′=126126+⨯ Ω=4 Ω 通过R 1的电流I 1=rR R E+'+1=1 A电源输出功率P 出=I 12（R 1+R ′）=8.4 W.(2)由P =I 2R 可得R 2的额定电流I 2=2/R P =0.8 A 而R 2的额定电压U 2＝I 2R 2＝4.8 V ，干路总电流I =rR U E +-12=0.84 A此时R 3=22I I U -=120 Ω 则R 3的取值范围为：R 3≤120 Ω.17.(10分)如图16所示，ab c d 是一个正方形的盒子；在cd 边的中点有一小孔e .盒子中存在着沿ad 方向的匀强电场，场强大小为E ，一粒子源不断地从a 处的小孔沿ab 方向向盒内发射相同的带电粒子，粒子的初速度为v 0，经电场作用后恰好从e 处的小孔射出，现撤去电场，在盒子中加一方向垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度大小为B (图中未画出)，粒子仍恰好从e 孔射出(带电粒子的重力和粒子之间的相互作用力均可忽略不计).图16(1)所加的磁场的方向如何?(2)电场强度E 与磁感应强度B 的比值为多大?解答：(1)根据粒子在电场中的偏转方向，可知粒子带正电，根据左手定则可判定磁场方向垂直于纸面向外.(2)设带电粒子的电荷量为q 、质量为m ，盒子的边长为l 粒子在电场中运动，则有：2l=v 0t ，l =221t mqE 由以上两式解得：E =qlmv 28带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，运动轨迹如右图所示，设轨迹半径为r ，由牛顿第二定律得：qv 0B =rm v 2解得：r =qBm v 0，再根据如图几何关系得：(l -r )2+(2l)2=r 2解得：r =85l ，由以上两式联立解得B =qlm v 580，所以05v B E . 18.（10分）一个负离子，质量为m ，电荷量大小为q ，以速率v 垂直于屏S 经过小孔O 射入存在着匀强磁场的真空室中，如图17所示.磁感应强度B 的方向与离子的运动方向垂直，并垂直于图中纸面向里.图17（1）求离子进入磁场后到达屏S 上时的位置与O 点的距离.（2）如果离子进入磁场后经过时间t 到达位置P ，证明：直线OP 与离子入射方向之间的夹角θ跟t 的关系是θ=mqB 2t .解析：（1）离子的初速度与匀强磁场的方向垂直，在洛伦兹力作用下，做匀速圆周运动.设圆半径为r ，则据牛顿第二定律可得：Bqv =r v m 2，解得r =Bqm v如下图所示，离子回到屏S 上的位置A 与O 点的距离为：AO =2r ，所以AO =Bqm v2.（2）当离子到位置P 时，圆心角：α=t mBq r vt 因为α=2θ，所以θ=mqB2t .。
2021-2022高中创新设计物理教科版选修3-1练习：第二章 直流电路 章末检测(A)
章末检测(A)(时间：90分钟 满分：100分)一、选择题(本题共10个小题，每小题5分，共50分)1．两个小灯泡，分别标有“1 A 4 W ”和“2 A 1 W ”的字样，则它们均正常发光时的电阻阻值之比为( )A ．2∶1B ．16∶1C ．4∶1D ．1∶162．如图1所示为两电阻R 1和R 2的伏安特性曲线．若在两电阻两端加相同的电压，关于它们的电阻值及发热功率比较正确的是( )A ．电阻R 1的阻值较大B ．电阻R 2的阻值较大C ．电阻R 1的发热功率较大D ．电阻R 2的发热功率较大图1 图23．如图2所示，当滑动变阻器的滑动触头向左移时，灯泡L 1、L 2、L 3的亮度将( )A ．都变亮B ．都变暗C ．L 1、L 2变亮，L 3变暗D ．L 1、L 3变亮，L 2变暗4．神经系统中，把神经纤维分为有髓鞘和无髓鞘两大类，现代生物学认为，髓鞘是由多层类脂物质——髓质累积而成，具有很大的电阻，经实验测得髓质的电阻率为ρ＝8×106 Ω·m.某生物体中某段髓质神经纤维可看作高20 cm 、半径为4 cm 的圆柱体，当在其两端加上电压U ＝100 V 时，该神经发生反应，则引起神经纤维产生感觉的最小电流为( )A ．0.31 μAB ．0.62 μAC ．0.15 μAD ．0.43 μA5. 图3为测量某电源电动势和内阻时得到的U －I 图线，用此电源与三个阻值均为3 Ω的电阻连接成电路，测得路端电压为4.8 V ．则该电路可能为下图中的( )图36. 为探究小灯泡L 的伏安特性，连好如图4所示的电路后闭合开关，通过移动变阻器的滑片，使小灯泡中的电流由零开始逐渐增大，直到小灯泡正常发光，由电流表和电压表得到的多组读数描绘出的U －I 图象应是( )图47．“神舟”六号载人飞船上的电子仪器及各种动作的控制都是靠太阳能电池供电的．由于光照而产生电动势的现象称为光伏效应．“神舟”飞船上的太阳能电池就是依靠光伏效应设计的单晶硅太阳能电池．在正常照射下，太阳能电池的光电转换效率可达23%.单片单晶硅太阳能电池可产生0.6 V 的电动势，可获得0.1 A 的电流，则每秒照射到这种太阳能电池上的太阳光的能量是( )A ．0.24 JB ．0.25 JC ．0.26 JD ．0.28 J8．如图5所示，因线路故障，接通S 时，灯泡L 1和L 2均不亮，用电压表测得U ab ＝0，U bc ＝0，U cd ＝4 V ．因此可知开路处为( )A ．灯泡L 1B ．灯泡L 2C ．变阻器D ．不能确定9．一个直流电动机所加电压为U ，电流为I ，线圈内阻为R ，当它工作时，下述说法中错误的是( )A ．电动机的输出功率为U 2RB ．电动机的发热功率为I 2RC ．电动机的输出功率为IU －I 2RD ．电动机的功率可写作IU ＝I 2R ＝U 2R图5 图610．仪器中常用两个阻值不同的可变电阻来调节电路的电流，一个作粗调，一个作细调，这两个变阻器可以按图6甲串联起来或按图乙并联起来再接入电路．已知R 1阻值较大，R 2阻值较小，则( )A ．图甲中R 1作粗调B ．图甲中R 1作细调C ．图乙中R 2作粗调D ．图乙中R 2作细调题 号1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案11．(6分)表格中所列数据是测量小灯泡U－I关系的实验数据：U(V) 0.0 0.2 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0I(A) 0.000 0.050 0.100 0.150 0.180 0.195 0.205 0.215“乙”)．图7(2)在如图8所示的方格纸内画出小灯泡的U－I曲线．分析曲线可知小灯泡的电阻随I 变大而________(填“变大”、“变小”或“不变”)．图8(3)如图7丙所示，用一个定值电阻R和两个上述小灯泡组成串并联电路，连接到内阻不计、电动势为3 V的电源上．已知流过电阻R的电流是流过灯泡b的电流的两倍，则流过灯泡b的电流约为________ A.12.(8分)在“测定金属丝的电阻率”实验中，用螺旋测微器测量金属丝直径时其刻度的位置如图9所示．图9(1)从图中可读出金属丝的直径为________mm.(2)在用伏安法测定金属丝的电阻时(金属丝的电阻约为20 Ω)，除被测金属丝外，还有如下实验器材供选择：A．直流电源：电动势约12 V，内阻很小；B．电流表A1：量程0～0.6 A，内阻约为0.5 Ω；C．电流表A2：量程0～3.0 A，内阻约为0.1 Ω；D．电压表V：量程0～3 V，内阻约为10 kΩ；E．滑动变阻器R：最大阻值20 Ω；F．开关、导线若干．为了提高实验的测量精度，在可供选择的器材中，应该选用的电流表是________(填A1或A2)．(3)根据所选的器材，在虚线框中画出完整的实验电路图(要求电阻丝上的电压从零开始变化)．姓名：________班级：________学号：________得分：________三、计算题(本题共4个小题，满分36分)13．(8分)如图10所示电路中，电源电动势E＝12 V，内电阻r＝1.0 Ω，电阻R1＝9.0 Ω，R2＝15 Ω，电流表A的示数为0.4 A，求电阻R3的阻值和它消耗的电功率．图1014．(8分)在如图11所示的电路中，R1是由某金属氧化物制成的导体棒，实验证明通过它的电流I和它两端电压U遵循I＝kU3的规律(式中k＝0.02 A/V3)；R2是普通电阻，阻值为24 Ω，遵循欧姆定律，电源电动势E＝6 V．闭合开关S后，电流表的示数为0.16 A．求：图11(1)R1两端的电压；(2)电源的内电阻r；(3)R1、R2和r消耗的电功率P1、P2和P r.15．(10分)如图12所示的电路中，电源电动势为10 V，R1＝4 Ω，R2＝6 Ω，电容C＝30 μF，电源内阻忽略不计．求：图12(1)闭合开关S，稳定后通过电阻R1的电流；(2)将开关S断开，再次稳定后，求通过R1的总电荷量．16．(10分)一台电风扇，内阻为20 Ω，接上220 V电压后，消耗功率66 W．求：(1)电风扇正常工作时通过风扇电动机的电流强度；(2)电风扇工作时，转化为机械能的功率和内能的功率，电动机的效率．(3)若接上电源后，扇叶被卡住，不能转动，则此时通过电动机的电流多大？电动机消耗的电功率和发热功率各是多大？第二章 直流电路(A)答案1．B [由P ＝I 2R 知：R ＝P I 2，所以R 1∶R 2＝41∶14＝16∶1] 2．BC [从图线可知，I —U 图线中图线斜率表示电阻的倒数，故电阻R 2的阻值大，又P ＝UI ，且电压相同时，通过R 1的电流大，故R 1的发热功率较大．]3．C [触头左移，总电阻减小，总电流增大，故L 1变亮，且并联电路电压减小，故L 3变暗，通过L 2的电流变大，L 2变亮．]4．A5．B [由U －I 图象可求得电源的电动势E ＝6 V ，内电阻r ＝0.5 Ω，当U ＝4.8 V 时，I ＝E －U r＝2.4 A ，R ＝U /I ＝2 Ω，B 正确．] 6．C [小灯泡中的电流逐渐增大时其温度升高，其电阻率增大，导致电阻R 增大．只有C 选项对．]7．C [根据W ＝UIt 可得每秒太阳能电池产生的能量为W ＝0.6×0.1×1 J ＝0.06 J ，设太阳能每秒照射的能量为Q ，则由能的转化和守恒定律得Q×23%＝W ，所以Q ＝0.26 J ．]8．C [U ab ＝0说明ab 之外有位置断开，同样U bc ＝0说明bc 之外有位置断开，而U cd ＝4 V ，说明cd 之外均连通，故是变阻器开路．]9．AD [电动机输入功率为P ＝UI ，输出功率P 出＝UI －I 2R ，故A 错误，C 正确；发热功率即线圈发热功率为I 2R ，B 正确；又电动机并非纯电阻元件，故IU ≠I 2R ≠U 2R，D 错误．]10．AC [在串联电路中，电阻越大，分配电压越大，调节大电阻会使电路中的电流和电压分配产生很大的影响，所以用来做粗调，而在并联电路中，通过大电阻的电流小，调节大电阻对电路中的电学量影响不大，属细调．]11．(1)甲 (2)小灯泡的U —I 曲线如下图所示 变大(3)0.0712．(1)0.520(0.520～0.522)(2)A 1 (3)见解析图解析 (1)螺旋测微器的读数，先读固定刻度值0.5 mm ，再加上可动刻度(2.0×0.01 mm)为0.520 mm ；(2)因为电压表量程为3 V ，所以通过电流表的最大电流I m ＝U R ＝320A ＝0.15 A ，故电流表选A 1.(3)滑动变阻器应选择分压式接法，因为如果限流式接法会超过电压表的量程；因为 R V R x ＝500，R x R A＝200， 所以电流表选择外接法，实验电路图如右图所示．13．30 Ω 1.2 W解析 并联电路的电压U 2＝I 2R 2＝6 V ，闭合电路欧姆定律E ＝U 2＋I(R 1＋r)得流过电源的电流为I ＝0.6 A ，流过R 3的电流I 3＝I －I 2＝0.2A ，R 3的阻值为R 3＝U 3I 3＝U 2I 3＝30 Ω， 消耗的功率是P 3＝U 3I 3＝1.2 W.14．(1)2 V (2)1 Ω(3)0.32 W 0.61 W 0.026 W解析 (1)由I ＝kU 3得U ＝3I k ＝30.160.02V ＝2 V (2)根据闭合电路的欧姆定律有E ＝U ＋IR 2＋Irr ＝E －U －IR 2I ＝E －U I－R 2＝1 Ω (3)P 1＝IU ＝0.16×2 W ＝0.32 WP 2＝I 2R 2＝0.162×24 W ≈0.61 WP r ＝I 2r ＝0.162×1 W ≈0.026 W15．(1)1 A (2)1.2×10－4 C解析 (1)I ＝E R 1＋R 2＝104＋6A ＝1 A. (2)闭合S 时，电容两端的电压U C ＝U 2＝IR 2＝6 V ，断开S 后，电容两端电压U C ′＝E ＝10 V ，所以断开S 后，电容器有一个短时间的继续充电过程，通过R 1的电荷量即为ΔQ ＝ΔU·C ＝(10－6)×30×10－6 C ＝1.2×10－4 C.16．(1)0.3 A (2)1.8 W 64.2 W 97.3%(3)11 A 2 420 W 2 420 W解析 (1)因为P 入＝IU 所以I ＝P U ＝66220A ＝0.3 A (2)电风扇正常工作时转化为内能的功率P 热＝I 2R ＝0.32×20 W ＝1.8 W电风扇正常工作时转化为机械能的功率P 机＝P 入－P 内＝66 W －1.8 W ＝64.2 W电风扇正常工作时的效率η＝P 机P 入＝64.266×100%≈97.3% (3)电风扇风叶被卡住后通过电风扇的电流 I ＝U R ＝22020A ＝11 A 电动机消耗的电功率P ＝IU ＝11×220 W ＝2 420 W电动机发热功率P 热＝I 2R ＝112×20 W ＝2 420 W.。
2021-2022高中创新设计物理教科版选修3-1练习：第三章 磁场 章末检测(A)
章末检测(A)(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(本题共10个小题，每小题5分，共50分)1．一个质子穿过某一空间而未发生偏转，则()A．可能存在电场和磁场，它们的方向与质子运动方向相同B．此空间可能有磁场，方向与质子运动速度的方向平行C．此空间可能只有磁场，方向与质子运动速度的方向垂直D．此空间可能有正交的电场和磁场，它们的方向均与质子速度的方向垂直2．两个绝缘导体环AA′、BB′大小相同，环面垂直，环中通有相同大小的恒定电流，如图1所示，则圆心O处磁感应强度的方向为(AA′面水平，BB′面垂直纸面) A．指向左上方B．指向右下方C．竖直向上D．水平向右3．关于磁感应强度B，下列说法中正确的是()A．磁场中某点B的大小，跟放在该点的试探电流元的情况有关B．磁场中某点B的方向，跟该点处试探电流元所受磁场力的方向一致C．在磁场中某点试探电流元不受磁场力作用时，该点B值大小为零D．在磁场中磁感线越密集的地方，B值越大4．关于带电粒子在匀强磁场中运动，不考虑其他场力(重力)作用，下列说法正确的是()A．可能做匀速直线运动B．可能做匀变速直线运动C．可能做匀变速曲线运动D．只能做匀速圆周运动图1图2图3图4 5．1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图2所示．这台加速器由两个铜质D形盒D1、D2构成，其间留有空隙，下列说法正确的是()A．离子由加速器的中心附近进入加速器B．离子由加速器的边缘进入加速器C．离子从磁场中获得能量D．离子从电场中获得能量6．如图3所示，一个带负电的油滴以水平向右的速度v进入一个方向垂直纸面向外的匀强磁场B后，保持原速度做匀速直线运动，如果使匀强磁场发生变化，则下列判断中正确的是()A．磁场B减小，油滴动能增加B．磁场B增大，油滴机械能不变C．使磁场方向反向，油滴动能减小D．使磁场方向反向后再减小，油滴重力势能减小7．如图4所示为一个质量为m、电荷量为＋q的圆环，可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动，细杆处于磁感应强度为B的匀强磁场中(不计空气阻力)．现给圆环向右的初速度v0，在以后的运动过程中，圆环运动的速度—时间图象可能是下图中的()8.如图5所示，空间的某一区域内存在着相互垂直的匀强电场和匀强磁场，一个带电粒子以某一初速度由A点进入这个区域沿直线运动，从C点离开区域；如果这个区域只有电场则粒子从B点离开场区；如果这个区域只有磁场，则粒子从D点离开场区；设粒子在上述3种情况下，从A到B点，从A到C点和A到D点所用的时间分别是t1、t2和t3，比较t1、t2和t3的大小，则有(粒子重力忽略不计)()图5A．t1＝t2＝t3B．t2<t1<t3C．t1＝t2<t3D．t1＝t3>t29．如图6所示，a、b是一对平行金属板，分别接到直流电源两极上，右边有一挡板，正中间开有一小孔d，在较大空间范围内存在着匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里，在a、b两板间还存在着匀强电场E.从两板左侧中点c处射入一束正离子(不计重力)，这些正离子都沿直线运动到右侧，从d孔射出后分成3束．则下列判断正确的是()图6A．这三束正离子的速度一定不相同B．这三束正离子的质量一定不相同C．这三束正离子的电荷量一定不相同D．这三束正离子的比荷一定不相同10．如图7所示，两个半径相同的半圆形轨道分别竖直放置在匀强电场和匀强磁场中．轨道两端在同一高度上，轨道是光滑的，两个相同的带正电小球同时从两轨道左端最高点由静止释放．M、N为轨道的最低点，则下列说法正确的是()图7A．两小球到达轨道最低点的速度v M<v NB．两小球第一次到达轨道最低点时对轨道的压力F M<F NC．小球第一次到达M点的时间大于小球第一次到达N点的时间D．在磁场中小球能到达轨道的另一端，在电场中小球不能到达轨道的另一端题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案11．(6分)一个电子(电荷量为e，质量为m)以速率v从x轴上某点垂直x轴进入上方匀强磁场区域，如图8所示，已知上方磁感应强度为B，且大小为下方匀强磁场磁感应强度的2倍，将从开始到再一次由x轴进入上方磁场作为一个周期，那么，电子运动一个周期所用的时间是________，电子运动一个周期的平均速度大小为________．图8图912．（6分）如图9所示,正方形容器处在匀强磁场中，一束电子从a孔沿a→b方向垂直射入容器内的匀强磁场中，结果一部分电子从小孔c竖直射出，一部分电子从小孔d水平射出，则从c、d两孔射出的电子在容器中运动的时间之比t c∶t d＝____________，在容器中运动的加速度大小之比a c∶a d＝__________.三、计算题(本题共4个小题，满分38分)13．(8分)如图10所示，在倾角为37°的光滑斜面上有一根长为0.4 m，质量为6×10－2 kg的通电直导线，电流I＝1 A，方向垂直纸面向外，导线用平行于斜面的轻绳拴住不动，整个装置放在磁感应强度每秒增加0.4 T，方向竖直向上的磁场中，设t＝0时，B＝0，则需要多长时间斜面对导线的支持力为零？(g取10 m/s2)图1014．(10分)电子质量为m，电荷量为q，以速度v0与x轴成θ角射入磁感应强度为B 的匀强磁场中，最后落在x轴上的P点，如图11所示，求：图11(1)OP的长度；(2)电子由O点射入到落在P点所需的时间t.15．(10分)如图12所示，有界匀强磁场的磁感应强度B＝2×10－3T；磁场右边是宽度L ＝0.2 m、场强E＝40 V/m、方向向左的匀强电场．一带电粒子电荷量q＝－3.2×10－19 C，质量m＝6.4×10－27 kg，以v＝4×104 m/s的速度沿OO′垂直射入磁场，在磁场中偏转后进入右侧的电场，最后从电场右边界射出．求：图12(1)大致画出带电粒子的运动轨迹(画在给出的图中)；(2)带电粒子在磁场中运动的轨道半径；(3)带电粒子飞出电场时的动能E k.16．(10分)质量为m，电荷量为q的带负电粒子自静止开始，经M、N板间的电场加速后，从A点垂直于磁场边界射入宽度为d的匀强磁场中，该粒子离开磁场时的位置P偏离入射方向的距离为L，如图13所示，已知M、N两板间的电压为U，粒子的重力不计．图13(1)正确画出粒子由静止开始至离开匀强磁场时的轨迹图(用直尺和圆规规范作图)；(2)求匀强磁场的磁感应强度B.第三章 磁 场(A)答案1．ABD [带正电的质子穿过一空间未偏转，可能不受力，可能受力平衡，也可能受合外力方向与速度方向在同一直线上．]2．A3．D [磁场中某点的磁感应强度由磁场本身决定，与试探电流元无关．而磁感线可以描述磁感应强度，疏密程度表示大小．]4．A [带电粒子在匀强磁场中运动时所受的洛伦兹力跟速度方向与磁场方向的夹角有关，当速度方向与磁场方向平行时，它不受洛伦兹力作用，又不受其他力作用，这时它将做匀速直线运动，故A 项正确．因洛伦兹力的方向始终与速度方向垂直，改变速度方向，因而同时也改变洛伦兹力的方向，故洛伦兹力是变力，粒子不可能做匀变速运动，故B 、C 两项错误．只有当速度方向与磁场方向垂直时，带电粒子才做匀速圆周运动，故D 项中“只能”是不对的．]5．AD [本题源于课本而又高于课本，既考查考生对回旋加速器的结构及工作原理的掌握情况，又能综合考查磁场和电场对带电粒子的作用规律．由R ＝mv qB知，随着被加速离子的速度增大，离子在磁场中做圆周运动的轨道半径逐渐增大，所以离子必须由加速器中心附近进入加速器，A 项正确，B 项错误；离子在电场中被加速，使动能增加；在磁场中洛伦兹力不做功，离子做匀速圆周运动，动能不改变．磁场的作用是改变离子的速度方向，所以C 项错误，D 项正确．]6．ABD [带负电的油滴在匀强磁场B 中做匀速直线运动，受坚直向下的重力和竖直向上的洛伦兹力而平衡，当B 减小时，由F ＝qvB 可知洛伦兹力减小，重力大于洛伦兹力，重力做正功，故油滴动能增加，A 正确；B 增大，洛伦兹力大于重力，重力做负功，而洛伦兹力不做功，故机械能不变，B 正确；磁场反向，洛伦兹力竖直向下，重力做正功，动能增加，重力势能减小，故C 错，D 正确．]7．AD [由左手定则可知，圆环所受洛伦兹力竖直向上，如果恰好qv 0B ＝mg ，圆环与杆间无弹力，不受摩擦力，圆环将以v 0做匀速直线运动，故A 正确；如果qv 0B<mg ，则a ＝μ(mg －qvB )m，随着v 的减小，a 增大，直到速度减为零后静止；如果qv 0B>mg ，则a ＝μ(qvB －mg )m，随着v 的减小a 也减小，直到qvB ＝mg ，以后将以剩余的速度做匀速直线运动，故D 正确，B 、C 错误．]8．C [只有电场时，粒子做类平抛运动，水平方向为匀速直线运动，故t 1＝t 2；只有磁场时做匀速圆周运动，速度大小不变，但沿AC 方向的分速度越来越小，故t 3>t 2，综上所述可知，选项C 对．]9．D [本题考查带电粒子在电场、磁场中的运动，速度选择器的知识．带电粒子在金属板中做直线运动，qvB ＝Eq ，v ＝E B，表明带电粒子的速度一定相等，而电荷的带电量、电性、质量、比荷的关系均无法确定；在磁场中R ＝mv Bq，带电粒子运动半径不同，所以比荷一定不同，D 项正确．]10．D [在磁场中运动时，只有重力做正功，在电场中运动时，重力做正功、电场力做负功，由动能定理可知：12mv 2M＝mgH 12mv 2N＝mgH －qE·d 故v M >v N ，A 、C 不正确．最低点M 时，支持力与重力和洛伦兹力的合力提供向心力，最低点N 时，支持力与重力的合力提供向心力．因v M >v N ，故压力F M >F N ，B 不正确．在电场中因有电场力做负功，有部分机械能转化为电势能，故小球不能到达轨道的另一端．D 正确．]11.3πm eB 2v 3π解析电子一个周期内的运动轨迹如右图所示．由牛顿第二定律及洛伦兹力公式，可知evB ＝mv 2R ，故圆半径R ＝mv eB ，所以上方R 1＝mv eB ，T 1＝2πm eB ；下方R 2＝2mv eB ，T 2＝4πm eB.因此电子运动一个周期所用时间是：T ＝T 12＋T 22＝πm eB ＋2πm eB ＝3πm eB，在这段时间内位移大小：x ＝2R 2－2R 1＝2×2mv eB －2×mv eB ＝2mv eB，所以电子运动一个周期的平均速度大小为： v ＝x T ＝2mv eB 3πm eB＝2v 3π. 12．1∶2 2∶1解析 同一种粒子在同一磁场中运动的周期相同，且t c ＝14T ，t d ＝12T ，即t c ∶t d ＝1∶2. 由r ＝mv qB知，v c ∶v d ＝r c ∶r d ＝2∶1， 而a c ∶a d ＝qv c B m ∶qv d B m＝v c ∶v d ＝2∶1. 13．5 s解析 斜面对导线的支持力为零时受力分析如右图由平衡条件得：BIL ＝mgcot 37°B ＝mgcot 37°IL＝6×10－2×10×0.80.61×0.4T ＝2 T 所需时间t ＝B ΔB ＝20.4s ＝5 s 14．(1)2mv 0Bq sin θ (2)2θm Bq解析带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，应根据已知条件首先确定圆心的位置，画出运动轨迹，所求距离应和半径R 相联系，所求时间应和粒子转动的圆心角θ、周期T 相联系．(1)过O 点和P 点做速度方向的垂线，两线交点C 即为电子在磁场中做匀速圆周运动的圆心，如右图所示，则可知OP ＝2R·sin θ①Bqv 0＝m v 20R② 由①②式可解得： OP ＝2mv 0Bqsin θ. (2)由图中可知：2θ＝ωt ③又v 0＝ωR ④由③④式可得：t ＝2θm Bq. 15．(1)见解析图 (2)0.4 m (3)7.68×10－18 J解析 (1)轨迹如下图所示．(2)带电粒子在磁场中运动时，由牛顿运动定律，有qvB ＝m v 2R， R ＝mv qB ＝6.4×10－27×4×1043.2×10－19×2×10－3m ＝0.4 m. (3)E k ＝EqL ＋12mv 2＝40×3.2×10－19×0.2 J ＋12×6.4×10－27×(4×104)2 J ＝7.68×10－18 J.16．(1)见解析图 (2)2L (L 2＋d 2)2mU q解析 (1)作出粒子经电场和磁场的轨迹图，如下图(2)设粒子在M 、N 两板间经电场加速后获得的速度为v ，由动能定理得：qU ＝12mv 2① 粒子进入磁场后做匀速圆周运动，设其半径为r ，则：qvB ＝m v 2r② 由几何关系得：r 2＝(r －L)2＋d 2③联立①②③式得：磁感应强度B ＝2L(L 2＋d 2)2mU q.。
2021-2022学年教科版高中物理选修3-1检测：模块检测 Word版含解析
模块检测(时间:60分钟满分:100分)【测控导航】学问点题号1.静电场1(易),3(易)2.直流电路4(易),8(中),12(中)3.磁场2(易),6(中),7(中)4.试验9(中),10(中)5.综合应用5(易),11(中),13(难)一、选择题(共8个小题,每题6分,共48分.第1～4小题为单项选择题,第5～8小题为多项选择题,选对但不全的得3分)1.真空中一点电荷形成的电场中的部分电场线如图所示,分别标记为1,2,3,4,5,且1,5和2,4分别关于3对称.以电场线3上的某点为圆心画一个圆,圆与各电场线的交点分别为a,b,c,d,e,则下列说法中正确的是( D )A.电场强度E a<E cB.电势ϕb>ϕdC.将一正电荷由a点移到d点,电场力做正功D.将一负电荷由b点移到e点,电势能增大解析:由点电荷电场分布特点可知,以点电荷为圆心的圆上各点的电势和场强大小均相等,沿题图所示的电场方向,等势面的电势越来越低,电场线越来越密,故E a>E c, ϕb=ϕd,选项A,B错误;U ad<0,正电荷由a点移到d点时,W ad=qU ad<0,选项C错误;又U be>0,负电荷由b点移到e点时,W be=U be·(-q)<0,即电场力对负电荷做负功,电势能增大,选项D正确.2.(2021·菏泽高二检测)如图所示,从S处发出的热电子经加速电压U加速后垂直进入相互垂直的匀强电场和匀强磁场中,发觉电子流向上极板偏转.设两极板间电场强度为E,磁感应强度为B.欲使电子沿直线从电场和磁场区域通过,只实行下列措施,其中可行的是( A )A.适当减小电场强度EB.适当减小磁感应强度BC.适当增大加速电场极板之间的距离D.适当减小加速电压U解析:欲使电子沿直线从电场和磁场区域通过,则qE=qvB,而电子流向上极板偏转,则qE>qvB,应减小E或增大B,v,选项A正确,B,C,D错误.3.(2021·黄冈高二检测)如图所示为一空腔导体四周的电场线分布,电场方向如图中箭头所示,M,N,P,Q是以O为圆心的一个圆周上的四点,其中M,N在一条直线电场线上,P,Q在一条曲线电场线上,下列说法正确的有( C )A.M点的电场强度比N点的电场强度大B.P点的电势比Q点的电势低C.负电荷在P点的电势能小于其在Q点的电势能D.M,O间的电势差等于O,N间的电势差解析:用电场线的疏密程度表示电场的强弱,故N点的电场强度比M点的电场强度大,选项A错误;沿着电场线的方向电势越来越低,所以Q点的电势比P点的电势低,选项B错误;P点电势高于Q点,依据E p=q 可知,负电荷在P点的电势能小于在Q点的电势能,选项C正确.依据电场分布可知,MO间的平均电场强度比ON之间的平均电场强度小,故由公式U=Ed可知,M,O间的电势差小于O,N间的电势差,选项D错误.4.(2021·济宁高二质检)如图所示为小灯泡的U I图线,若将该小灯泡与一节电动势E=1.5 V,内阻r=0.75 Ω的干电池组成闭合电路时,电源的总功率和小灯泡的实际电功率分别接近以下哪一组数据( D )A.1.5 W 1.0 WB.0.75 W 0.5 WC.0.75 W 0.75 WD.1.5 W 0.75 W解析:电源的外电压与电流的关系为U=E-Ir=1.5-0.75I,作电源的外电压与电流的关系图线,交点所对应的电压U=0.75 V,电流I=1 A,则灯泡的实际功率P=UI=0.75 W,电源的总功率P总=EI=1.5 W,选项D正确,A,B,C错误. 5.(2021·银川一中高二期末)很多科学家在物理学进展中做出了重要贡献,下列表述中正确的是( ABD )A.楞次总结出了推断感应电流方向的楞次定律B.法拉第发觉了电磁感应现象C.安培提出了磁场对运动电荷的作用力公式D.奥斯特发觉了电流的磁效应解析:依据物理学史可知,A,B,D正确;洛伦兹提出了磁场对运动电荷的作用力公式,C错误.6.如图所示,连接两平行金属板的导线的一部分CD与一电源回路中导线的一部分GH平行且均在纸面内,金属板置于磁场中,磁场方向垂直于纸面对里,当一束等离子体射入两金属板之间时,CD段导线受到力F的作用.则( AD )A.若等离子体从右方射入,F向左B.若等离子体从右方射入,F向右C.若等离子体从左方射入,F向左D.若等离子体从左方射入,F向右解析:等离子体指的是整体显电中性,内部含有等量的正、负电荷的气态离子群体.当等离子体从右方射入时,正、负离子在洛伦兹力作用下将分别向下、上偏转,使上极板的电势低于下极板,从而在外电路形成由D 流向C 的电流,这一电流处在导线GH 中电流所产生的磁场中,由左手定则可知,它所受安培力方向向左,选项A 正确,B 错误;同理可分析得知选项C 错误,D 正确.7.如图,有一截面为矩形的有界匀强磁场区域ABCD,AB=3L,BC=2L,在边界AB 的中点有一个粒子源,沿边界AB 并指向A 点的方向放射各种不同速率的同种正粒子,不计粒子重力,当粒子速率为v 0时,粒子轨迹恰好与AD 边界相切,则( BC )A.速度小于v 0的粒子全部从CD 边界射出B.当粒子速度满足2v 03<v<v 0时,从CD 边界射出 C.在CD 边界上只有上半部分有粒子通过D.当粒子速度小于2v 03时,粒子从BC 边界射出 解析:如图,由几何学问可知,与AD 边界相切的圆形轨迹半径为1.5L,与CD 边界相切的轨迹半径为L,由半径公式R=mv qB ,可知轨迹与CD 边界相切的粒子速度大小为2v 03,由此可知,仅满足2v 03<v<v 0的粒子从CD 边界的PD 间射出,速度小于2v 03的粒子不能从BC 边界射出,故选项B,C 正确,A,D 错误.8. (2021·冀州市校级联考)有滑动变阻器R,热敏电阻R 0(阻值随温度的上升而减小),二极管D 和电容器组成的电路如图所示,有一个带电液滴静止于电容器两极板之间,电容器下极板接地,闭合开关S,下列说法中正确的是( BD )A.若把滑动变阻器的滑动触头向上移动,液滴将会向下运动B.若把开关断开,液滴将会向上运动C.若热敏电阻的温度降低,液滴将会向下运动D.若把上极板向上移动,液滴将静止不动解析:当变阻器的滑片向上移动时,滑动变阻器接入电阻减小,则总电流增大,内电压及R 0两端的电压增大,则滑动变阻器两端的电压减小,由于二极管具有单向导电性,电荷不会向右流出,所以电容器两端的电势差不变,电场强度不变,电场力不变,电荷保持静止,选项A 错误;开关S 断开时,电容器直接接在电源两端,电压增大,电场强度增大,电场力增大,则液滴向上运动,选项B 正确;热敏电阻降温时,热敏电阻阻值增大,则由闭合电路欧姆定律可知,滑动变阻器两端的电压减小,由于二极管具有单向导电性,电荷不会向右流出,所以电容器两端的电势差不变,液滴仍旧静止,选项C 错误;电容器C 的上极板向上移动,d 增大,则电容C 减小,由于二极管具有单向导电性,电荷不会向右流出,所以电容器两端的电势差增大,由于U=Q C ,C=εS 4πkd ,E=U d ,所以E=4πkQεS,由于极板上的电荷量不变,而电场强度E 与极板之间的距离无关,所以电场强度E 不变,液滴仍旧静止,选项D 正确. 二、非选择题(共5小题,共52分)9.(7分)如图所示为多用电表示意图.其中A,B,C 为三个可调整的部件.某同学在试验室中用它测量一阻值约为1～3 k Ω的电阻.他测量的操作步骤如下: (1)调整可调部件 ,使电表指针指向 .(2)调整可调部件B,使它的尖端指向位置.(3)将红、黑表笔分别插入正、负插孔中,两笔尖相互接触,调整可动部件,使电表指针指向欧姆零刻度位置.(4)将两只表笔分别与待测电阻两端相接,进行测量读数.(5)换测另一阻值为20～25 kΩ的电阻时,应调整B,使它的尖端指向“×1 k”的位置,此时还必需重复步骤,才能进行测量,若电表读数如图所示,则该待测电阻的阻值是.答案:(1)A(1分) 左边零刻度线处(1分) (2)“×100”的倍率挡(1分) (3)C(1分) (5)(3)(1分) 22 kΩ(2分)10.(9分)(2022·重庆南开中学期中)小明同学通过查找资料自己动手制作了一个电池.该同学想测量一下这个电池的电动势E和内电阻r,但是从试验室只借到一个开关、一个电阻箱(最大阻值为999.9 Ω,可当标准电阻用)、一只电流表(量程I g=0.6 A,内阻r g=0.1 Ω)和若干导线.(1)请依据测定电动势E和内电阻r的要求,设计图(甲)中器件的连接方式,画线把它们连起来. (2)接通开关,逐次转变电阻箱的阻值R,读出与R对应的电流表的示数I,并作记录.当电阻箱的阻值R=2.6 Ω时,其对应的电流表的示数如图(乙)所示.处理试验数据时,首先计算出每个电流值I的倒数1I,再制作R1I坐标图,如图(丙)所示,图中已标注出了（R,1I）的几个与测量对应的坐标点,请你将与图(乙)试验数据对应的坐标点也标注在图(丙)上.(3)在图(丙)上把描绘出的坐标点连成图线.(4)依据图(丙)描绘出的图线可得出这个电池的电动势E= V,内电阻r= Ω.解析:(1)电路如图所示(2)(3)电流表的示数I=0.50 A,则1I=2 A-1;图线如图所示.(4)由欧姆定律可知E=I(R+r+r g),解得R=E1I-(r+r g),由图可知r+r g=0.5 Ω,则r=0.4 Ω;电池电动势E=k=64.3-0.3V=1.5 V.答案:见解析评分标准:(1)问2分,(2)问1分,(3)问2分,(4)问4分.11.(10分)如图所示,在一宽度D=16 cm的区域内,同时存在相互垂直的匀强磁场B 和匀强电场E,电场的方向竖直向上,磁场的方向垂直纸面对外.一束带电粒子以速度v0同时垂直电场和磁场的方向射入时,恰不转变运动方向.若粒子束射入时只有电场,可测得粒子束穿过电场时沿竖直方向向上偏移6.4 cm;若粒子束射入时只有磁场,则粒子束离开磁场时偏离原方向的距离是多少?不计粒子束的重力.解析:当带电粒子沿直线运动时,粒子受到的电场力和洛伦兹力平衡,有qE=qv0B (2分)只有电场时,依据牛顿其次定律Eq=ma,设粒子在电场中运动的时间为t,则D=v0t,偏转的距离为y1=12at2=6.4 cm. (2分)只有磁场时,粒子做匀速圆周运动.依据牛顿其次定律得qv0B=m v02R(2分)解以上式子得R=20 cm (2分)y2=R-√R2-D2=8 cm. (2分)答案:8 cm12.(12分) (2021·南充高二期末)如图所示,M为一线圈电阻r=0.4 Ω的电动机,R=24 Ω,电源电动势E=40 V.当S断开时,电流表的示数I1=1.6 A,当开关S闭合时,电流表的示数为I2=4.0 A.求:(1)电源内阻;(2)开关S闭合时电动机发热消耗的功率和转化为机械能的功率;(3)开关S闭合时电源的输出功率和电动机的机械效率.解析:(1)S断开时,依据闭合电路的欧姆定律I1=ER+r0(1分)代入数据解得r0=EI1-R=(401.6-24) Ω=1 Ω. (2分)(2)开关S闭合后路端电压U=E-I2r0=(40-4.0×1) V=36 V (2分)流过R的电流为I R=UR=3624A=1.5 A,流过电动机的电流为I=I2-I R=(4.0-1.5) A=2.5 A (1分) 电动机发热消耗的功率为P热=I2r=(2.52×0.4) W=2.5 W (1分) 电动机转化为机械能的功率P机=UI-P热=87.5 W. (1分) (3)开关S闭合时电源输出功率为P=UI2=144 W (2分) 电动机的机械效率η=P 机UI ×100%=87.536×2.5×100%≈97.2%. (2分)答案:(1)1 Ω(2)2.5 W 87.5 W(3)144 W 97.2%13.(14分)(2021·临沂高二期末)如图(甲)所示,在坐标系xOy中,y轴左侧有沿x 轴正向的匀强电场,电场强度大小为E=1.0×10-4N/C;y轴右侧有如图(乙)所示,大小和方向周期性变化的匀强磁场,磁感应强度大小B0=1.0×10-4T,磁场方向垂直纸面对里为正.t=0时刻,从x轴上的P点无初速度释放一带正电的粒子,粒子的质量为m=1.6×10-22 kg,电荷量为q=1.6×10-18 C,不计粒子重力,粒子第一次在电场中运动的时间与第一次在磁场中运动的时间相等,求: (1)P点到O点的距离;(2)粒子经一个周期沿y轴发生的位移.解析:(1)在0～3π s内,周期T=2πmB0q=2π s (1分)带电粒子第一次在匀强磁场中运动的时间为t=T2=π s (1分)由于粒子第一次在电场中运动的时间与第一次在磁场中运动的时间相等,粒子在电场中匀加速运动的时间为t0=t=T2=π s (1分)设OP间距离为x,则x=12a t2 (1分)Eq=ma (1分)解得x=π22m≈4.9 m. (1分)(2)设粒子做圆周运动的半径分别为R1和R2,则B0v0q=m v02R1(2分)v0=at0 (1分)粒子第一次到达磁场时R1=mv0qB0=π m (1分)在3π～6.5π s内,周期T′=2πm23B0q=3π s (1分) 粒子在t=4π s时,其次次到达磁场有R2=3mv02qB0=32π m (1分)粒子每经一个周期沿y轴向下移动Δy,如图所示,则有Δy=2R2-2R1=π m≈3.14 m. (2分) 答案:(1)4.9 m(2)3.14 m。
教科版高中物理选修3-1模块综合检测.docx
高中物理学习材料桑水制作模块综合检测(分值：100分时间：90分钟)一、选择题(本题共8小题，每小题6分，共48分，每小题至少有一个选项正确．)1．下列说法中正确的是( )A．通过导体的电流越大，则导体的电阻越小B．把一导体拉长后，其电阻率增大，电阻值增大C．磁感线都是从磁体的N极出发，到磁体的S极终止D．通电直导线在磁场中受到的安培力方向一定与磁场方向垂直．【解析】导体的电阻是由导体本身因素决定的，A错误；导体拉长过程，电阻率不变，B错误；磁感线都是闭合线，无起点，C错误；由左手定则可知，D 选项正确．【答案】 D2.图1(2012·乐山高二检测)一个小磁针挂在圆形大线圈的内部，磁针静止时与线圈在同一平面内．当大线圈中通以图1所示方向电流时，则( ) A．小磁针所在位置处的磁场方向为垂直纸面向里B．小磁针所在位置处的磁场方向为垂直纸面向外C．小磁针的N极向纸面里转D．小磁针的N极向纸面外转【解析】由安培定则可判断，圆环内部磁场的方向垂直于纸面向里，小磁针的N极的指向与小磁针所在处磁场方向相同，故A、C正确，B、D错误．【答案】AC3.图2(2012·眉山高二检测)如图2所示，a、b、c、d是匀强电场中的四个点，它们正好是一个梯形的四个顶点．电场线与梯形所在的平面平行．ab平行cd，且ab边长为cd边长的一半，已知a点的电势是3 V，b点的电势是5 V，c点的电势是7 V．由此可知，d点的电势为( )A．1 V B．2 VC．3 V D．4 V【解析】cd的中点为e、ab与ce平行且相等，根据匀强电场的特点可知，U＝U ce＝5 V－3 V＝2 V，而de与ce在同一直线上且相等，则U ce＝U ed＝2 V，d ba点电势应为3 V.【答案】 C4.图3如图3所示，质量为m、电荷量为q的微粒，在竖直向下的匀强电场、水平指向纸内的匀强磁场以及重力的共同作用下做匀速圆周运动．下列说法中正确的是( )A．该微粒带负电，电荷量q＝mg/EB．若该微粒在运动中突然分成比荷相同的两个粒子，分裂后只要速度不为零且速度方向仍与磁场方向垂直，它们均做匀速圆周运动C．如果分裂后，它们的比荷相同，而速率不同，那么它们运动的轨道半径一定不同D．只要一分裂，不论它们的比荷如何，它们都不可能再做匀速圆周运动【解析】带电微粒在有电场力、洛伦兹力和重力作用的区域能够做匀速圆周运动，说明重力必与电场力大小相等、方向相反，由于重力方向总是竖直向下，故微粒受电场力方向向上，从题图中可知微粒带负电，选项A正确．微粒分裂后只要比荷相同，所受电场力与重力一定平衡(选项A中的等式一定成立)，只要微粒的速度不为零，必可在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，选项B正确，选项D 错误．根据半径公式r＝mv/qB可知，在比荷相同的情况下，半径只跟速度有关，速率不同，则半径一定不同，选项C正确．【答案】ABC5．如图4所示，在竖直放置的半径为R的光滑半圆弧绝缘细管的圆心O处固定一点电荷，将质量为m，带电量为＋q的小球从圆弧管的水平直径端点A由静止释放，小球沿细管滑到最低点B时，对管壁恰好无压力，已知重力加速度为g，则下列说法正确的是( )图4A．小球在B时的速率为2gRB．小球在B时的速率小于2gRC．固定于圆心处的点电荷在AB弧中点处的电场强度大小为3mg/qD．小球不能到达C点(C点和A在一条水平线上)【解析】因只有重力对小球做功，小球机械能守恒，由mgR＝12mv2B得v B＝2gR，A正确，B错误；由E B q－mg＝m v2BR得：E B＝3mg/q，C正确；由机械能守恒可知，小球一定能到达C点，D错误．【答案】AC6．(2012·资阳高二检测)如图5所示是火灾报警装置，其电路R1、R3为定值电阻，热敏电阻R2的阻值随温度t变化的关系是R＝100＋4.0t(Ω)，通过电压表示数和灯泡亮度变化可监控R2所在处的火情．若R2所在处出现火情，则( )图5A．电压表示数变大B．电压表示数变小C．灯泡变亮D．灯光变暗【解析】若R2处出现火情，R2阻值增大，通过电源的总电流I变小，灯泡变暗，C错误，D正确；由U＝E－I(r＋R1)可知，I变小，U变大，A正确，B错误．【答案】AD7．如图6所示，在正方形空腔内有匀强磁场，电子以不同的速率从a孔垂直磁场方向平行于ab边射入磁场，将从c孔射出的电子与从d孔射出的电子相比较( )图6 A．速率之比v c∶v d＝2∶1B．速率之比v c∶v d＝1∶1C．周期之比T c∶T d＝1∶1D．在磁场中运动的时间之比t c∶t d＝1∶2【解析】由r＝mvBe，r c＝2r d可知，v c∶v d＝2∶1，A正确，B错误；由T＝2πm Be 可知，T c＝T d，C正确；由t c＝Tc4，t d＝Td2可知，t c∶t d＝1∶2，D正确．【答案】ACD8．(2013·镇江检测)图7空间某一静电场的电势φ在x轴上分布如图7所示，x轴上两点B、C点电场强度在x方向上的分量分别是E Bx、E Cx，下列说法中正确的有( ) A．E Bx的大小大于E Cx的大小B．E Bx的方向沿x轴正方向C．电荷在O点受到的电场力在x方向上的分量最大D．负电荷沿x轴从B移到C的过程中，电场力先做负功，后做正功．【解析】φ－x图线的斜率表示静电场沿x方向的电场强度分量，由图可知，E Bx>E Cx，且B处电场方向沿x轴负方向，A正确，B错误；O处的电场强度沿x方向的分量为零，故电荷在O点所受电场力沿x方向上的分量最小，C错误；由于BO段电场方向沿x轴负方向，OC段电场方向沿x轴正方向，故负电荷沿x 轴由B到C的过程中，电场力先做正功再做负功，D错误．【答案】 A二、非选择题(本题共5小题，共52分．计算题要有必要的文学说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位．)9．(8分)为了测定一节旧干电池的电动势和内阻(内阻偏大)，配备的器材有：A．电流表A(量程为0.6 A)B．电压表V(量程为1 V，内阻为1.2 kΩ)C．滑动变阻器R1(0～10 Ω，1 A)D．电阻箱R2(0～9 999.9 Ω)某实验小组设计了如图8所示的电路．图8(1)实验中将量程为 1 V电压表量程扩大为 2 V，电阻箱R2的取值应为________kΩ.(2)利用上述实验电路行实验，测出多组改装后的电压表读数U V与对应的电流表读数I A，利用U V－I A的图像如图9所示．由图像可知，电源的电动势E＝________________V，内阻r＝________Ω.图9【解析】要将电压表的量程扩大为原来的2倍，需串联的电阻R2应与原电压表内阻相同，即R2＝1.2 kΩ.(2)由图可以得出，电源的电动势E＝1.60 V电源的内阻r＝1.60－0.500.4Ω＝2.75 Ω【答案】(1)1.2 (2)1.60 2.7510.图10(8分)电饭锅工作时有两种状态：一种是锅内的水烧开以前的加热状态，另一种是水烧开后的保温状态．如图10所示是电饭锅的电路图，R1是一个电阻，R2是加热用的电阻丝．(1)自动开关S接通和断开时，电饭锅分别处于哪种状态？说明理由．(2)要使R2在保温状态下的功率是加热状态的一半，R1∶R2应该是多大？【解析】(1)在纯电阻电路中，电功率，电功率P＝U2/R，可以知道，S接通时，R1被短路，电阻丝R2的功率最大，电饭锅处于加热状态．S断开时，电路电阻变大，R2上的电压减小，电功率变小，电饭锅处于保温状态．(2)由P＝U2R可得：U2R2＝2·U2(R1＋R2)2·R2解得：R1∶R2＝(2－1)∶1【答案】(1)见解析(2)(2－1)∶1 11.图11(8分)如图11所示，一根足够长的光滑绝缘杆MN，与水平面夹角为37°，固定在竖直平面内，垂直纸面向里的匀强磁场B充满杆所在的空间，杆与B垂直，质量为m的带电小环沿杆下滑到图中的P处时，对杆有垂直杆向下的压力作用，压力大小为0.4 mg，已知小环的带电量为q，问：(1)小环带什么电？(2)小环滑到P处时的速度多大？【解析】(1)小环重力在垂直杆方向上的分力：G1＝G cos 37°＝0.8mg，根据题意，小环对杆的压力小于0.8mg，所以，小环受到洛伦兹力的方向应斜向上，根据左手定则，小环带负电．(2)在垂直杆方向上，根据平衡条件：F＋N＝G1又F＝qvB可得：v＝2 mg 5qB【答案】(1) 负电(2)2 mg 5qB14．(13分)在金属板A、B间加上如图12乙所示的大小不变、方向周期性变化的交变电压U0，其周期是T.现有电子以平行于金属板的速度v0从两板中央射入．已知电子的质量为m，电荷量为e，不计电子的重力，求：(1)若电子从t＝0时刻射入，在半个周期内恰好能从A板的边缘飞出，则电子飞出时速度的大小．(2)若电子从t＝0时刻射入，恰能平行于金属板飞出，则金属板至少多长？(3)若电子恰能从两板中央平行于板飞出，电子应从哪一时刻射入，两板间距至少多大？甲乙图12【解析】(1)由动能定理可得：U2e＝12mv2t－12mv2，解得：v t＝v20＋Uem(2)要使电子水平飞出金属板，电子在板间的飞行时间必须满足t＝nT，最小时间为t＝T，故金属板至少长度为l＝v0T.(3)电子射入的时刻为t＝T4＋kT2(k＝0、1、2…)由d2＝12Uedm(T4)2×2可得：d＝T·Ue8m.【答案】(1)v20＋Uem(2)v0T(3)T4＋KT2(k＝0、1、2…) TUe8m13．(15分)如图13所示，平行极板A、B间有一电场，在电场右侧有一宽度为d的匀强磁场．质量m、电荷量为＋q的带电粒子在A极板附近由静止释放，在仅在电场力作用下，加速后以速度v离开电场，并垂直磁场进入磁场；粒子离开磁场时与磁场边界线成30°角，不计重力．问：(1)极板A、B，哪个极板的电势高？A、B间的电压是多大？(2)磁感应强度B是多大？图13【解析】(1)由于粒子在电场中加速，可知A极板的电势比B极板的电势高qU＝12 mv2则两极板AB间的电压：U＝mv2 2q(2)根据粒子的运动情况，可知磁感应强度B的方向是垂直纸面向外粒子在磁场中，有：qvB＝m v2 R由几何关系有：dR＝cos 30°解得磁感应强度B的大小为：B＝3mv 2qd【答案】(1)A mv22q(2)3mv2qd。
物理教科版选修3-1模块测试(附答案)含解析
物理教科版3—1模块测试(时间：90分钟满分：100分)第Ⅰ卷(选择题共40分）一、选择题(10×4分＝40分．在四个选项中，至少有一个选项符合题目要求．全部选对的得4分,选不全的得2分，有错选或不选的得0分）1．在电磁学发展过程中，许多科学家作出了重要贡献，下列表述与物理史实不相符的是( )．A．库仑通过扭秤实验，发现了点电荷的相互作用规律B．密立根通过油滴实验,测定了元电荷的数值C．奥斯特发现了电流的磁效应D．安培提出了分子电流的假说，发现了磁场对运动电荷的作用规律2．一个电动机，线圈电阻是0.5 Ω，当它的两端所加的电压为220 V时，通过的电流是6 A，这台电动机每秒所做的机械功是( ）．A．1 320 J B．18 JC．96 800 J D．1 302 J3．真空中两根长直金属导线平行放置,其中一根导线中通有恒定电流,在两导线所确定的平面内，一电子从P点运动的轨迹的一部分如图中的曲线PQ所示, 则一定是（)．A．ab导线中通有从a到b方向的电流B．ab导线中通有从b到a方向的电流C．cd导线中通有从c到d方向的电流D．cd导线中通有从d到c方向的电流4．如图所示,电池电动势为E，内阻为r。
当可变电阻的滑片P 向b点移动时，电压表V1的读数U1与电压表V2的读数U2的变化情况是( ）．A．U1变大，U2变小B．U1变大，U2变大C．U1变小，U2变小D．U1变小，U2变大5．如图所示是一个说明示波管工作的原理图，电子经加速电场(加速电压为U1）加速后垂直进入偏转电场，离开偏转电场时的偏转量是h，两平行板间距为d，电压为U2，板长为l，为了增加偏转量h，可采取下列哪种方法( )．A．增加U2B．增加U1C．增加l D．增加d6．如图所示电路中白炽灯A、B不亮，但电路中只有一处断开,今用电压表测得：U ab＝0，U ac＝6 V，U bc＝6 V,U cd＝0，则可知（）．A．B灯断开B．A灯断开C．R断开D．电源断开7．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8．两块大小、形状完全相同的金属平板平行放置，构成一平行板电容器，与它相连的电路如图所示，接通开关S,电源即给电容器充电( )．A．保持S接通，减小两极板间的距离,则两极板间电场的电场强度减小B．保持S接通，在两极板间插入一块介质，则极板上的电荷量增大C．断开S，减小两极板间的距离，则两极板间的电势差减小D．断开S，在两极板间插入一块介质，则两极板间的电势差增大9．回旋加速器是加速带电粒子的装置,其核心部分是分别与高频交流电两极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成的周期性变化的匀强电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底面的匀强磁场中，如图所示，设匀强磁场的磁感应强度为B，D形金属盒的半径为R，狭缝间的距离为d.匀强电场间的加速电压为U，要增大带电粒子(电荷量为q、质量为m，不计重力)射出时的动能，则下列方法中正确的是( ）．A．增大匀强电场间的加速电压B．减小狭缝间的距离C．增大磁场的磁感应强度D．减小D形金属盒的半径10．如图，在x＞0、y＞0的空间中有恒定的匀强磁场，磁感强度的方向垂直于Oxy平面向里，大小为B。
2017-2018学年高中物理选修3-1_模块综合检测含答案
模块综合检测(时间：90分钟分值：100分)一、单项选择题（每题3分，本题共10小题，共30分．每小题中只有一个选项是正确的，选对得3分,错误、不选或多选均不得分）1．关于电动势，下列说法正确的是( ）A．电源电动势一定等于电源两极间的电压B．电动势越大的电源，将其他形式的能转化为电能的本领越大C．体积越大的电源，电动势一定越大D．电源电动势与外电路的组成有关解析：根据闭合电路欧姆定律得知:电动势的数值等于内外电压之和，故A错误．电源是把其他形式的能转化为电能的装置，电动势表征了这种转化本领的大小，故B正确．干电池的电动势与正负极的材料有关，与电源的体积无关,故C错误．电动势由电源本身特性决定，与外电路的组成无关，故D错误．答案：B2．在电场中某点引入电荷量为q的正电荷,这个电荷受到的电场力为F，则（）A．在这点引入电荷量为2q的正电荷时，该点的电场强度将等于F2qB．在这点引入电荷量为3q的正电荷时,该点的电场强度将等于错误!C．在这点引入电荷量为2e的正离子时，则离子所受的电场力大小为2e错误!D．若将一个电子引入该点，则由于电子带负电，所以该点的电场强度的方向将和在这一点引入正电荷时相反解析：电场强度是描述电场的力的性质的物理量，它是由产生电场的电荷以及在电场中各点的位置决定的,与某点有无电荷或电荷的正负无关，所以排除选项A、B、D。
而电场力F＝Eq不仅与电荷在电场中的位置有关，还与电荷量q有关，该题中根据场强的定义式可知该点的场强大小为E＝错误!，则正离子所受的电场力大小应为F＝E·2e＝错误!·2e，故选项C正确．答案:C3．将一有内阻的电源外接电阻阻值为R时，回路电流为I，电源路端电压为U，若换接一阻值为2R的电阻，下列说法正确的是（）A．回路电流将变为错误!B．路端电压将变为2UC．回路电流将大于错误!D．路端电压将大于2U解析:电源电动势和内电阻不变，外电阻增大，根据闭合电路欧姆定律可知电流减小，则回路电流将小于I。
2020-2021学年高中创新设计物理教科版选修3-1练习：综合检测
综合检测(时间：90分钟 总分值：100分)一、选择题(此题共10个小题，每题5分，共50分)1．对于点电荷的理解，正确的选项是( )A ．点电荷就是带电荷量很少的带电体B ．点电荷就是体积很小的带电体C ．体积大的带电体肯定不能看成点电荷D ．带电体假如本身大小和形状对它们间的互相作用影响可忽略，那么可视为点电荷2．以下说法中正确的选项是( )A ．无论是正电荷还是负电荷，从电场中某点移到无穷远处时，电场力做的正功越多，电荷在该点的电势能就越大B ．无论是正电荷还是负电荷，从电场中某点移到无穷远处时，电场力做的正功越少，电荷在该点的电势能越大C ．无论是正电荷还是负电荷，从无穷远处移到电场中某点时，克制电场力做功越多，电荷在该点的电势能就越大D ．无论是正电荷还是负电荷，从无穷远处移到电场中某点时，电场力做功越多，电荷在该点的电势能越大3．如图1所示是电容式话筒的示意图，它是利用电容制作的传感器，话筒的振动膜外表镀有薄薄的金属层，膜后距膜几十微米处有一金属板，金属板和振动膜上的金属层构成电容器的两极，在两极间加一电压U ，人对着话筒说话时，振动膜前后振动，使电容发生变化，导致话筒所在电路中的其他量发生变化，声音信号被话筒转化为电信号，导致电容变化的原因可能是电容器( )A ．两板间的间隔 变化B ．两板的正对面积变化C ．两板间的介质变化D ．两板间的电压变化4．一小灯泡通电后其电流I 随所加电压U 变化的图线如图2所示，P 为图线上一点，PN 为图线的切线，PQ 为U 轴的垂线，PM 为I 轴的垂线．那么以下说法中正确的选项是( )A ．随着所加电压的增大，小灯泡的电阻增大B ．随着所加电压的增大，小灯泡的电阻减小C ．对应P 点，小灯泡的电阻R ＝U 1I 2－I 1D ．对应P 点，小灯泡的电阻R ＝U 1I 2图1图2 图3 图45．在如图3所示的电路中，当变阻器R 3的滑动头P 向b 端挪动时( )A ．电压表示数变大，电流表示数变小B ．电压表示数变小，电流表示数变大C ．电压表示数变大，电流表示数变大D ．电压表示数变小，电流表示数变小6．如图4所示的电路中，C 2＝2C 1，R 2＝R 1，①开关处于断开状态，电容器C 2的电荷量大于C 1的电荷量 ②开关处于断开状态，电容器C 1的电荷量大于C 2的电荷量 ③开关处于接通状态，电容器C 2的电荷量大于C 1的电荷量 ④开关处于接通状态，电容器C 1的电荷量大于C 2的电荷量，以上说法都正确的选项是( )A ．①B ．④C ．①③D ．②④7.如图5所示，A 为电磁铁，C 为胶木秤盘，A 和C(包括支架)的总质量为M ；B 为铁片，质量为m ，整个装置用轻绳悬挂于O 点，当电磁铁通电时，在铁片吸引上升的过程中，轻绳向上的拉力F 的大小为( )A ．F ＝MgB ．Mg<F<(M ＋m)gC ．F ＝(M ＋m)gD ．F>(M ＋m)g图5 图6 图7 图88．如图6所示，螺线管、蹄形铁芯，环形异线三者相距较远，当开关闭合后关于小磁针N极(黑色的一端)的指向错误的选项是()A．小磁针aN极的指向B．小磁针bN极的指向C．小磁针cN极的指向D．小磁针dN极的指向9．如图7所示，在平行带电金属板间有垂直于纸面向里的匀强磁场，质子、氘核、氚核沿平行于金属板方向，以一样动能射入两极板间，其中氘核沿直线运动，未发生偏转，质子和氚核发生偏转后射出，那么：①偏向正极板的是质子；②偏向正极板的是氚核；③射出时动能最大的是质子；④射出时动能最大的是氚核．以上说法正确的选项是()A．①② B．②③C．③④ D．①④10．两个定值电阻R1、R2串联后接在输出电压U稳定于12 V的直流电源上，有人把一个内阻不是远大于R1、R2的电压表接在R1两端(如图8)，电压表的示数为8 V，假如他把此电压表改接在R2两端，那么电压表的示数将()A．小于4 V B．等于4 V11．(4分)匀强电场中a、b、c三点，在以它们为顶点的三角形中，∠a＝30°、∠c＝90°.电场方向与三角形所在平面平行．a、b和c点的电势分别为(2－3)V、(2＋3)V和2 V．该三角形的外接圆上最低电势为________；最高电势为______________．12．(10分)为了测定干电池的电动势和内阻，现有以下器材：A．6.3 V蓄电池；B．干电池一节；C．电压表V(0～3 V～15 V，内阻约为3 kΩ，15 kΩ)；D．电流表A(0～0.6 A～3 A，内阻约为10 Ω，2 Ω)；E．电流表G(满偏电流3 mA，内阻R g＝10 Ω)；F．变压器G．滑动变阻器(0～20 Ω)；H．滑动变阻器(0～1 000 Ω)；I．电阻箱(0～9 999 Ω)；J．开关、导线．(1)用电流表和电压表测量干电池的电动势和内阻时，应选用的变阻器是________(用代号答复)．(2)根据实验要求，用笔画线代替导线在图9上连线．图9(3)r＝________Ω.图10(4)用你设计的电路做实验，测得的电动势与电池电动势的真实值相比________(填偏大、偏小或相等)；测得的内阻与电池内阻的真实值相比________(填偏大、偏小或相等)．(5)假如实验中电压表坏了，选用其他器材进展实验，请画出相应的电路图．姓名：________班级：________学号：________得分：________三、计算题(此题共4个小题，总分值36分)13．(8分)如图11所示，A、B是系在绝缘细线两端、带有等量同种电荷的小球，其中m A＝0.1 kg，细线总长为20 cm，现将绝缘细线绕过固定于O点的光滑定滑轮，将两球悬挂起来，两球平衡时，OA的线长等于OB的线长，A球依在光滑绝缘竖直墙上，B球所在悬线OB 偏离竖直方向60°，求B 球的质量和墙所受A 球的压力．(g 取10 m/s 2)图1114．(8分)如图12所示，电解槽A 和电炉B 并联后接到电源上，电源内阻r ＝1 Ω，电炉电阻R ＝19 Ω，电解槽电阻r ′＝0.5 Ω.当S 1闭合、S 2断开时，电炉消耗功率为684 W ；S 1、S 2都闭合时，电炉消耗功率为475 W(电炉电阻可看作不变)．试求：图12(1)电源的电动势；(2)S 1、S 2闭合时，流过电解槽的电流大小；(3)S 1、S 2闭合时，电解槽中电能转化成化学能的功率．15．(10分)如图13所示为实验室常用的两个量程的电压表原理图．当使用O 、A 两接线柱时，量程为3 V ；当使用O 、B 两接线柱时，量程为15 V ．电流计的内电阻R g ＝500 Ω，满偏电流I g ＝100 μA.求分压电阻R 1和R 2的阻值．图1316．(10分)如图14所示，在虚线所示宽度范围内，用场强为E 的匀强电场可使初速度是v 0的某种正离子偏转θ角．在同样宽度范围内，假设改用方向垂直纸面向外的匀强磁场，使该离子穿过该区域，并使偏转角也为θ，(不计离子的重力)求：图14(1)匀强磁场的磁感应强度是多大？(2)离子穿过电场和磁场的时间之比是多大？综合检测答案1．D [点电荷是实际带电体在一定条件下理想化而形成的，它的条件是带电体本身大小和形状对它们间的互相作用力的影响可以忽略时可视为点电荷，与带电体的体积、形状和所带电荷量多少无关．故只有D 选项正确．]2．AC [无穷远处的电势能为零，电荷从电场中某处移到无穷远时，假设电场力做正功，电势能减少，到无穷远处时电势能减为零，电荷在该点的电势能为正值，且等于挪动过程中电荷电势能的变化，也就等于电场力做的功，因此电场力做的正功越多，电荷在该点电势能越大，A 正确，B 错误；电荷从无穷远处移到电场中某点时，假设克制电场力做功，电势能由零增大到某值，此值就是电荷在该点的电势能值，因此，电荷在该点的电势能等于电荷从无穷远处移到该点时，克制电场力所做的功，故C 正确，D 错误．]3．A4．AD [小灯泡的电阻不是该点切线斜率的倒数，而是该点与原点连线斜率的倒数．所以随着所加电压的增大，小灯泡的电阻增大，并且对应P 点，小灯泡的电阻为R ＝U 1I 2.] 5．B R 外↓→R 外↓→R 总↓→I 总＝E R 总↑→U 内＝I 总r ↑→U 外＝(E －U 内)↓，即电压表示数变小．U R1＝I 总R 1↑→U R1＝I 总R 1↑→U R2＝(U 外－U R1)↓→I R2＝U R2R 2↓→I A ＝(I 总－I R2)↑.即电流表示数变大，故答案选B.]6．C [当开关处于断开状态时，电容器C 1与R 1，C 2与R 2分别串联，然后再并联，电源对电容器C 1、C 2充电完毕电路达稳态后，两条支路均无电流通过，因此电阻上不再分压，两电容器上的电压均为电源电动势，所以Q 1Q 2＝C 1E C 2E ＝C 1C 2＝12.故①正确．当开关处于接通状态时，电路构造为电容器C 1与R 2并联、C 2与R 1并联，支路再串联，当电容器被充电完毕电路达稳定状态后，直流电路通过R 1、R 2形成通路，电容器C 1两端的电压与电阻R 2两端的电压相等，电容器C 2两端的电压与电阻R 1两端的电压相等，Q 1Q 2＝C 1U 2C 2U 1＝C 1C 2＝12.因此③是正确的．] 7．D [由于电磁铁通电后产生磁场，对铁片B 有吸引力而使B 上升，所以这时吸引力一定大于铁片B 所受的重力，故B 向上加速运动，即铁片B 处于超重状态，而A 和C 处于平衡状态，选A 、B 组成的系统为研究对象，那么整个系统处于超重状态，所以F>(M ＋m)g.选项D 正确．]8．A [小磁针静止时N 极的指向为该处的磁场方向，即磁感线的切线方向．根据安培定那么，蹄形铁芯被磁化后右端为N 极，左端为S 极，小磁针c 指向正确；通电螺线管的磁场分布和条形磁铁相似，内部磁场向左，外部磁场向右，所以小磁针b 指向正确，小磁针a 指向错误；环形电流形成的磁场左侧应为S 极，故d 的指向正确．在运用安培定那么断定直线电流和环形电流的磁场时应分清“因〞和“果〞，在断定直线电流的磁场方向时，大拇指指“原因〞——电流方向，四指指“结果〞——磁场绕向；在断定环形电流磁场方向时，四指指“原因〞——电流绕向，大拇指指“结果〞——环内沿中心轴线的磁感线方向．]9．D10．A [当电压表接在R 1两端时，其示数为8 V ，那么此时电阻R 2两端的电压为4 V ，将R 1与R V 并联后的电阻用R 1V 表示，那么R 1V ∶R 2＝8∶4＝2∶1，即R 1V ＝2R 2，由于R 1>R 1V ，那么R 1>2R 2.当电压表改接在R 2两端时，将R 2与R V 并联后的电阻用R 2V 表示，那么R 2>R 2V .此时电阻R 1两端的电压U 1与电压表示数U 2V 之比，U 1∶U 2V >2R 2∶R 2V >2R 2∶R 2＝2.故电压表的示数将小于4 V ，故A 正确．]11．0 V 4 V解析 如以下图所示，根据匀强电场的电场线与等势面都是平行等间距排列，且电场线与等势面处处垂直，沿着电场线方向电势均匀降落，取ab 的中点O ，即为三角形的外接圆的圆心，且该点电势为2 V ，故Oc 为等势面，MN 为电场线，方向为MN 方向，U OP ＝U Oa ＝ 3 V ，U ON ∶U OP ＝2∶3，故U ON ＝2 V ，N 点电势为零，为最低电势点，同理M 点电势为4 V ，为最高电势点．12．(1)G (2)见解析图(a)(3)见解析图(b) 1.50 0.80(4)偏小 偏小 (5)见解析图(c)解析 (1)滑动变阻器作限流用，电路中的电流应较大，故滑动变阻器用阻值小的即可满足实验要求，故变阻器选G.(2)如图(a)所示(3)描点作图如图(b)所示，图线与纵轴的交点即为电源的电动势E ＝1.50 V电池内阻r ＝ΔU ΔI ＝1.50－0.301.50Ω＝0.80 Ω. (4)偏小 偏小(5)如图(c)所示．13．0.2 kg 1.732 N 方向程度向左解析 令两球之间的库仑斥力为F ，绳中的张力为T ，画出两球的受力分析如下图，由平衡条件对A 球有T －m A g －Fsin 30°＝0，①Fcos 30°－N ＝0，②对B 由平衡条件得T ＝F ，③F ＝m B g ，④由①②③④式得m B ＝0.2 kg ，N ＝1.732 N ，由牛顿第三定律，墙所受A 球压力大小N ′＝N ＝1.732 N ，方向程度向左．14．(1)120 V (2)20 A (3)1 700 W解析 (1)S 1闭合，S 2断开时电炉功率为P 1，电炉中电流I ＝P 1R ＝68419A ＝6 A. 电源电动势E ＝I(R ＋r)＝120 V .(2)S 1、S 2都闭合时电炉功率为P 2，电炉中电流为I R ＝P 2R ＝47519A ＝5 A. 电源路端电压为U ＝I R R ＝5×19 V ＝95 V ，流过电源的电流为I ′＝E －U r ＝120－951A ＝25 A. 流过电槽的电流为I A ＝I －I R ＝20 A.(3)电解槽消耗的电功率P A ＝I A U ＝20×95 W ＝1 900 W.电解槽内热损耗功率P 热＝I 2A r ′＝202×0.5 W＝200 W.电解槽转化成化学能的功率为P 化＝P A －P 热＝1 700W.15．2.95×104 Ω 1.2×105 Ω解析 串联分压电路的特点就是电流一样．在改装的电压表中，各量程到达满偏电压时，经过“表头〞的电流均为满偏电流．接O 、A 时：I g ＝U 1R g ＋R 1即 R 1＝U 1I g －R g ＝(310－4－500)Ω＝2.95×104 Ω. 接O 、B 时：I g ＝U 2R g ＋R 1＋R 2即 R 2＝U 2I g －R g －R 1＝(1510－4－500－2.95×104)Ω ＝1.2×105 Ω.R 1和(R 1＋R 2)分别是量程为3 V 和量程为15 V 时的分压电阻．16．(1)Ecos θv 0(2)sin θ∶θ 解析 (1)离子在电场中做类平抛运动有v y ＝v 0tan θ①v y ＝qE mt ② 且t ＝d v 0③ 其中d 为电场的宽度．当改用匀强磁场时，离子做匀速圆周运动．轨道半径r ＝d sin θ＝mv 0qB④ 联立①②③④得：B ＝Ecos θv 0(2)离子在电场中运动的时间t 1＝d/v 0⑤离子在磁场中运动的时间t 2＝rθv 0＝dθv 0sin θ⑥ 由⑤⑥得：t 1∶t 2＝sin θ∶θ.。
2020-2021学年高中创新设计物理教科版选修3-1练习：第一章 静电场 章末检测(A)
章末检测(A)(时间：90分钟总分值：100分)一、选择题〔此题共12个小题，每题5分，共60分〕1．电荷从静止开场只在电场力作用下的运动(最初阶段的运动)，那么电荷()A．总是从电势高的地方移到电势低的地方B．总是从电场强度大的地方移到电场强度小的地方C．总是从电势能大的地方移到电势能小的地方D．总是从电势能小的地方移到电势能大的地方答案 C2．如图1所示，实线为方向未知的三条电场线，a、b两带电粒子从电场中的O点以一样的初速度飞出．仅在电场力作用下，两粒子的运动轨迹如图中虚线所示，那么()图1A．a一定带正电，b一定带负电B．a加速度减小，b加速度增大C．a电势能减小，b电势能增大D．a和b的动能一定都增大答案BD解析由于不知道电场线的方向，故无法判断粒子带电性质，A项错误；但可以判断左方场强大于右方的场强，故a加速度减小，b加速度增大，B项正确；电场力对两粒子均做正功，故电势能均减小，动能都增大，C项错误，D项正确．3．电场中有一点P，以下说法中正确的有()A．假设放在P点的电荷的电荷量减半，那么P点的场强减半B．假设P点没有试探电荷，那么P点场强为零C．P点的场强越大，那么同一电荷在P点受到的电场力越大D．P点的场强方向为放在该点的电荷所受电场力的方向答案 C4.如图2所示，MN是一负点电荷产生的电场中的一条电场线．一个带正电的粒子(不计重力)从a到b穿越这条电场线的轨迹如图中虚线所示．以下结论正确的选项是()图2A．带电粒子从a到b过程中动能逐渐减小B．负点电荷一定位于M点左侧C．带电粒子在a点时具有的电势能大于在b点时具有的电势能D．带电粒子在a点的加速度小于在b点的加速度答案CD解析此题考察电场力、电势能．由粒子运动的轨迹可知，带电粒子受到的电场力向右，电场力对带电粒子做正功，带电粒子的电势能减小，动能逐渐增大，负电荷一定在N侧，带电粒子在a点受到的电场力小于b点的电场力，所以在a点的加速度小于在b点的加速度，C、D项正确．5.如图3中虚线为匀强电场中与场强方向垂直的等间距平行直线，两粒子M、N质量相等，所带电荷的绝对值也相等．现将M、N从虚线上的O点以一样速率射出，两粒子在电场中运动的轨迹分别如图中两条实线所示．点a、b、c为实线与虚线的交点，O点电势高于c点电势．假设不计重力，那么()图3A．M带负电荷，N带正电荷B．N在a点的速度与M在c点的速度大小一样C．N在从O点运动至a点的过程中克制电场力做功D．M在从O点运动至b点的过程中，电场力对它做的功等于零答案BD解析由O点电势高于c点电势知，场强方向垂直虚线向下，由两粒子运动轨迹的弯曲方向知N粒子所受电场力方向向上，M粒子所受电场力方向向下，故M粒子带正电、N 粒子带负电，A错误．N粒子从O点运动到a点，电场力做正功．M粒子从O点运动至c 点电场力也做正功．因为U aO＝U Oc，且M、N粒子质量相等，电荷的绝对值相等，由动能定理易知B正确．因O点电势低于a点电势，且N粒子带负电，故N粒子运动中电势能减少，电场力做正功，C错误．O、b两点位于同一等势线上，D正确．6.如图4所示是两个等量异种点电荷，周围有1、2、3、4、5、6各点，其中1、2之间间隔与2、3之间间隔相等，2、5之间间隔与2、6之间间隔相等．两条虚线互相垂直且平分，那么关于各点电场强度和电势的表达正确的选项是()图4A．1、3两点电场强度一样B．5、6两点电场强度一样C．4、5两点电势一样D．1、3两点电势一样答案ABC解析两个等量异种点电荷的中垂线是等势线，所以2、4、5、6的电势相等，C正确；顺着电场线的方向电势降低，1、3电势不相等，D错误；1、2之间间隔与2、3之间间隔相等，由场强的矢量合成可以知道1、3两点电场强度一样，A正确；2、5之间间隔与2、6之间间隔相等，由场强的矢量合成得5、6两点电场强度一样，B正确．7.如图5所示，真空中O点有一点电荷，在它产生的电场中有a、b两点，a点的场强大小为E a ，方向与ab 连线成60°角，b 点的场强大小为E b ，方向与ab 连线成30°角．关于a 、b 两点场强E a 、E b 及电势φa 、φb 的关系，正确的选项是 ( )图5A ．E a ＝3E b ，φa >φbB ．E a ＝3E b ，φa <φbC ．E a ＝E b 3，φa <φb D ．E a ＝3E b ，φa <φb 答案 B解析 点电荷所形成的电场强度为E ＝k Q r 2，又由题图可知r a tan60°＝r b ，所以E a ＝3E b .点电荷所形成的等势面是以点电荷为球心的球面，从a 、b 两点的场强方向可知此点电荷为负电荷，所以φa <φb .8．如图6甲所示，两平行金属板竖直放置，左极板接地，中间有小孔，右极板电势随时间变化的规律如图乙所示，电子原来静止在左极板小孔处，不计电子的重力，以下说法正确的选项是( )图6A ．从t ＝0时刻释放电子，电子始终向右运动，直到打到右极板上B ．从t ＝0时刻释放电子，电子可能在两板间振动C ．从t ＝T /4时刻释放电子，电子可能在两板间振动，也可能打到右极板上D ．从t ＝3T /8时刻释放电子，电子必然打到左极板上答案 AC解析 假设t ＝0时刻释放电子，电子将重复先加速后减速，直到打到右极板，不会在两板间振动，所以A 正确，B 错误；假设从t ＝T /4时刻释放电子，电子先加速T /4，再减速T /4，有可能电子已到达右极板，假设此时未到达右极板，那么电子将在两极板间振动，所以C 正确；同理，假设从t ＝3T /8时刻释放电子，电子有可能到达右极板，也有可能从左极板射出，这取决于两板间的间隔 ，所以D 项错误；此题考察带电粒子在交变电场中的运动．9.如图7所示，在程度放置的已经充电的平行板电容器之间，有一带负电的油滴处于静止状态，假设某时刻油滴的电荷量开场减小，为维持该油滴原来的静止状态，应( )图7A ．给平行板电容器充电，补充电荷量B ．给平行板电容器放电，减小电荷量C ．使两金属板互相靠近些D ．使两金属板互相远离些答案 A解析 为维持油滴静止状态，应增大两板间场强，由Q ＝CU ，U ＝Ed 可知增大Q ，E 也增大，故A 项对，B 项错；Q 不变，改变d ，E 不变，C 、D 项错．10.空间某一静电场的电势φ在x 轴上分布如图8所示，x 轴上两点B 、C 的电场强度在x 方向上的分量分别是E Bx 、E Cx ，以下说法中正确的有( )图8A ．E Bx 的大小大于E Cx 的大小B ．E Bx 的方向沿x 轴正方向C ．电荷在O 点受到的电场力在x 方向上的分量最大D ．负电荷沿x 轴从B 移到C 的过程中，电场力先做正功，后做负功答案AD解析在φ—x图中，图象斜率表示场强大小．结合题中图象特点可知E Bx>E Cx，E Ox＝0，故A对，C错．根据电场中沿着电场线的方向电势逐渐降低可知E Bx沿x轴负方向，B项错．负电荷在正x轴上受电场力沿x轴负向，在负x轴上受电场力沿x轴正向，故可判断负电荷从B移到C的过程中，电场力先做正功后做负功，D项正确．11.如图9所示，带等量异号电荷的两平行金属板在真空中程度放置，M、N为板间同一电场线上的两点，一带电粒子(不计重力)以速度v M经过M点在电场线上向下运动，且未与下板接触，一段时间后，粒子以速度v N折回N点，那么()图9A．粒子受电场力的方向一定由M指向NB．粒子在M点的速度一定比在N点的大C．粒子在M点的电势能一定比在N点的大D．电场中M点的电势一定高于N点的电势答案 B解析两平行金属板间的电场为匀强电场．带电粒子先向下运动又折回说明粒子先向下做匀减速运动，折回后向上做匀加速运动．整个过程具有对称性，由此可知B项正确．12.如图10所示，三个质量一样，带电荷量分别为＋q、－q和0的小液滴a、b、c，从竖直放置的两板中间上方由静止释放，最后从两板间穿过，轨迹如下图，那么在穿过极板的过程中()图10A．电场力对液滴a、b做的功一样B．三者动能的增量一样C．液滴a电势能的增加量等于液滴b电势能的减小量D．重力对三者做的功一样答案AD解析此题考察带电粒子在电场中的受力运动及能量变化规律，因a、b带电荷量相等，所以穿过两板时电场力做功一样，电势能增加量一样，A对，C错；c不带电，不受电场力作用，由动能定理，三者动能增量不同，B错；a、b、c三者穿出电场时，由W G＝mgh知，重力对三者做功一样，D对．二、计算题〔此题共4个小题，总分值40分〕13.〔10分〕如图11所示，P、Q两金属板间的电势差为50V，板间存在匀强电场，方向程度向左，板间的间隔d＝10cm，其中Q板接地，两板间的A点距P板4cm，求：图11(1)P板及A点的电势．(2)保持两板间的电势差不变，将Q 板向左平移5cm ，那么A 点的电势将变为多少？ 答案 (1)－50V －30V (2)－10V解析 (1)U PQ ＝φP －φQ ＝－50V ，φA ＝U PQ d ·d 1＝－500.1×0.06V ＝－30V ．因Q 板接地，故P 点电势φP ＝－50V .(2)φA ′＝U PQ d ′·d 2＝－500.50×0.01V ＝－10V . 14.〔10分〕在一个点电荷Q 的电场中，Ox 坐标轴与它的一条电场线重合，坐标轴上A 、B 两点的坐标分别为2.0m 和5.0m ．放在A 、B 两点的试探电荷受到的电场力方向都跟x 轴的正方向一样，电场力的大小跟试探电荷所带电荷量大小的关系如图12所示中的直线A 、B 所示，放在A 点的电荷带正电，放在B 点的电荷带负电．求：图12(1)B 点的电场强度的大小和方向；(2)试判断点电荷Q 的电性，并确定点电荷Q 的位置坐标．答案 (1)2.5N/C 沿x 轴的负方向 (2)负电 2.6m解析 (1)由题图可得B 点电场强度的大小E B ＝F q＝2.5N/C. 因B 点的试探电荷带负电，而受力指向x 轴的正方向，故B 点场强的方向沿x 轴的负方向．(2)因A 点的正电荷受力和B 点的负电荷受力均指向x 轴的正方向，故点电荷Q 位于A 、B 两点之间，带负电．设点电荷Q 的坐标为x ，那么E A ＝k Q (x －2)2， E B ＝k Q (5－x )2. 由题图可得E A ＝40N/C ，解得x ＝2.6m.15.〔10分〕如图13所示，带负电的小球静止在程度位置的平行板电容器两板间，距下板0.8cm ，两板间的电势差为300V ．假如两板间电势差减小到60V ，那么带电小球运动到极板上需多长时间？图13答案 4.5×10－2s解析 取带电小球为研究对象，设它带电荷量为q ，那么带电小球受重力mg 和电场力qE 的作用．当U 1＝300V 时，小球平衡：mg ＝q U 1d① 当U 2＝60V 时，带电小球向下极板做匀加速直线运动：mg －q U 2d＝ma ② 又h ＝12at 2③ 由①②③得：t ＝2U 1h (U 1－U 2)g ＝2×0.8×10－2×300(300－60)×10s＝4.5×10－2s16.〔10分〕如图14所示，两块竖直放置的平行金属板A 、B ，板距d ＝0.04m ，两板间的电压U ＝400V ，板间有一匀强电场．在A 、B 两板上端连线的中点Q 的正上方，距Q 为h ＝1.25m 的P 点处有一带正电的小球，小球的质量m ＝5×10－6kg ，电荷量q ＝5×10－8C ．设A 、B 板足够长，g 取10m/s 2.试求：图14(1)带正电的小球从P 点开场由静止下落，经多长时间和金属板相碰；(2)相碰时，离金属板上端的间隔 多大．答案 (1)0.52s (2)0.102m解析 (1)设小球从P 到Q 需时间t 1，由h ＝12gt 21得t 1＝2h g ＝2×1.2510s ＝0.5s ，小球进入电场后其飞行时间取决于电场力产生的加速度a ，由力的独立作用原理，可以求出小球在电场中的运动时间t 2.应有qE ＝ma ，E ＝U d ，d 2＝12at 22，以上三式联立，得t 2＝d m qU ＝0.04×5×10－65×10－8×400s ＝0.02s ，运动总时间t ＝t 1＋t 2＝0.5s ＋0.02s ＝0.52s. (2)小球由P 点开场在竖直方向上始终做自由落体运动，在时间t 内的位移为y ＝12gt 2＝12×10×(0.52)2m ＝1.352m.相碰时，与金属板上端的间隔 为s ＝y －h ＝1.352m －1.25m ＝0.102m.。
高中创新设计物理教科版选修3-1练习：第一章 静电场 章末检测(B)
章末检测(B)(时间：90分钟 满分：100分)一、选择题（本题共10个小题||，每小题5分||，共5分）1．如图1所示||，在真空中||，把一个绝缘导体向带负电的球P 慢慢靠近．关于绝缘导体两端的电荷||，下列说法中正确的是( )图1A ．两端的感应电荷越来越多B ．两端的感应电荷是同种电荷C ．两端的感应电荷是异种电荷D ．两端的感应电荷电荷量相等答案 ACD解析 由于导体内有大量可以自由移动的电子||，当带负电的球P 慢慢靠近它时||，由于同种电荷相互排斥||，导体上靠近P 的一端的电子被排斥到远端||，从而显出正电荷||，远离P 的一端带上了等量的负电荷．导体离P 球距离越近||，电子被排斥得越多||，感应电荷越多．2．同一直线上的三个点电荷q 1、q 2、q 3||，恰好都处在平衡状态||，除相互作用的静电力外不受其他外力作用．已知q 1、q 2间的距离是q 2、q 3间的距离的2倍．下列说法可能正确的是( )A ．q 1、q 3为正电荷||，q 2为负电荷B ．q 1、q 3为负电荷||，q 2为正电荷C ．q 1∶q 2∶q 3＝36∶4∶9D ．q 1∶q 2∶q 3＝9∶4∶36答案 ABC3．电场强度的定义式为E ＝F q ||，点电荷的场强公式为E ＝kQ r 2||，下列说法中正确的是( )A ．E ＝F q中的场强E 是电荷q 产生的 B ．E ＝kQ r 2中的场强E 是电荷Q 产生的 C ．E ＝F q中的F 表示单位正电荷的受力 D ．E ＝F q 和E ＝kQ r 2都只对点电荷适用 答案 B解析 公式E ＝F q是电场强度的定义式||，适用于任何电场||，q 为试探电荷的电荷量||，E ＝k Q r 2仅适用于计算点电荷的场强||，Q 为场源点电荷的电荷量． 4．下列说法中正确的是( )A ．在电场中||，电场强度大的点||，电势必定高B ．电荷置于电势越高的点||，其所具有的电势能也越大C ．电场中电场强度大的地方||，沿电场线方向电势降落快D ．一带电粒子只受电场力作用在电场中运动时||，电势能一定变化答案 C解析 电场中电势的高低具有相对意义||，与零势能点的选择有关||，因此电势与场强没有直接的联系||，场强大的地方电势可能低||，反之亦然||，A 错；负电荷置于电势越高的地方||，其具有的电势能反而越小||，B 错；由U ＝Ed 可知||，距离相同时||，场强大的地方电势差大||，沿电场线方向电势降落快||，C 正确；带电粒子只受电场力作用||，可以在一个等势面上做匀速圆周运动||，如电子绕原子核的运动||，此时电场力不做功||，带电粒子的电势能不变||，D 错．5.如图2所示||，质量为m 、带电荷量为q 的粒子||，以初速度v 0从A 点竖直向上射入真空中的沿水平方向的匀强电场中||，粒子通过电场中B 点时||，速率v B ＝2v 0||，方向与电场的方向一致||，则A 、B 两点的电势差为( )图2A.mv 202qB.3mv 20qC.2mv 20qD.3mv 202q答案 C解析 粒子在竖直方向做匀减速直线运动||，则有2gh ＝v 20.电场力做正功||，重力做负功||，使粒子的动能由12mv 20变为2mv 20||，则根据动能定理||，有 Uq －mgh ＝2mv 20－12mv 20||， 解得||，A 、B 两点电势差应为2mv 20q. 6．一带电粒子沿着图3中曲线JK 穿过一匀强电场||，a 、b 、c 、d 为该电场的电势面||，其中φa <φb <φc <φd ||，若不计粒子受的重力||，可以确定( )图3A ．该粒子带正电B ．该粒子带负电C ．从J 到K 粒子的电势能增加D ．粒子从J 到K 运动过程中的动能与电势能之和不变答案 BD解析 此题已知电场中的一簇等势面||，并且知道各等势面电势的高低||，可知电场线与等势面垂直||，且指向左．由粒子运动的轨迹知||，粒子所受电场力的方向与电场线方向相反||，所以粒子带负电||，A 错||，B 正确；粒子从J 到K 运动过程中||，电场力做正功||，所以电势能减小||，C 错；只有电场力做功||，动能与电势能之和保持不变||，D 对．7.如图4所示||，导体球A 与导体球壳B 同心||，原来都不带电||，也不接地||，设M 、N 两点的场强大小为E M 和E N ||，下列说法中正确的是( )图4A ．若使A 带电||，则E M ≠0||，E N ＝0B ．若使B 带电||，则E M ＝0||，E N ≠0C ．若使A 、B 两球分别带上等量异种电荷||，则E M ≠0||，E N ＝0D ．若使A 球带电||，B 球接地||，则E M ＝0||，E N ＝0答案 BC解析 如果A 带电||，则会感应B 内部带异种电荷||，外部电性与A 相同||，那么E M ≠0||，E N ≠0；如果B 带电||，电荷只分布在外表面E 内＝0||，因此B 正确；如果A 、B 带等量异种电荷||，A 与B 的静电感应使B 外表面恰好无电荷量||，因此C 正确；D 是接地屏蔽||，E M ≠0||，E N ＝0.8．如图5所示||，平行板电容器的两个极板为A 、B ||，B 极板接地||，A 极板带有电荷量＋Q ||，板间电场有一固定点P ||，若将B 极板固定||，A 极板下移一些||，或者将A 极板固定||，B 极板上移一些||，在这两种情况下||，以下说法正确的是( )图5A ．A 极板下移时||，P 点的电场强度不变||，P 点电势不变B ．A 极板下移时||，P 点的电场强度不变||，P 点电势升高C ．B 极板上移时||，P 点的电场强度不变||，P 点电势降低D ．B 极板上移时||，P 点的电场强度减小||，P 点电势降低答案 AC解析 本题属于平行板电容器充电后与电源断开这一典型问题||，该类问题的特点是：(1)Q 为常数；(2)C ∝εr S d ；(3)U ∝d εr S ；(4)E ∝1εr S. 设电容器两极板A 和B 间的距离为d ||，P 点与B 极板间的距离为d 1.无论A 极板下移||，还是B 极板上移||，产生的结果都是电容器两极板A 和B 间距离d减小．由于E ∝1εr S||，与d 无关||，所以当两极板间d 减小时||，电场强度E 的大小和方向都保持不变．因为P 点固定不动||，当A 极板下移时||，P 点与B 极板间的距离d 1保持不变||，由U PB ＝Ed 1可知||，P 点与B 极板间的电势差U PB 保持不变||，P 点的电势也不变．但当B 板上移时||，P 点与B 板间的距离d 1减小||，虽然E 保持不变||，由U PB ＝Ed 1可知||，P 点与B 板间的电势差U PB 将减小||，所以P 点的电势也降低．则正确答案为A 、C.9.如图6所示||，一个质量为m 、带电荷量为q 的粒子||，从两平行板左侧中点沿垂直场强方向射入||，当入射速度为v 时||，恰好穿过电场而不碰金属板．要使粒子的入射速度变为v 2仍能恰好穿过电场||，则必须再使( ) 图6A ．粒子的电荷量变为原来的14B ．两板间电压减为原来的12C ．两板间距离变为原来的4倍D ．两板间距离变为原来的2倍答案 AD解析 带电粒子在电场中做类平抛运动||，即粒子做沿平行板方向上的匀速直线运动与垂直板方向上的初速度为零的匀加速直线运动的合运动．粒子恰好穿过电场时||，它沿平行板的方向发生位移L 所用的时间与垂直板方向上发生位移d 2所用的时间相等||，设两板电压为U ||，则有L v ＝md 2Uq .当入射速度变为v 2||，它沿平行板的方向发生位移L 所用的时间变为原来的2倍||，由上式可知||，粒子的电荷量变为原来的14或两板间距离增为原来的2倍时||，均可使粒子在与垂直板方向上发生位移d 2所用的时间变为原来的2倍||，从而保证粒子仍恰好穿过电场．10.如图7所示||，两块水平放置的平行正对的金属板a 、b 与电源E 相连||，在距离两板等距离的M 点有一个带电液滴处于静止状态．若将b 板向上平移一小段距离||，但仍在M 点下方||，稳定后||，下列说法中正确的是( )图7①液滴将加速向下运动②M点电势升高③带电液滴在M点的电势能增大④在b 板移动前后两种情况下||，若将液滴从a板移到b板||，电场力做功相同A．①②B．③④C．①③D．②④答案 B解析电容器与电源相连||，电容器板间的电压不变||，b板向上平移一小段距离||，由E ＝U可知场强变大||，液滴所受的电场力变大||，液滴将加速向上运动；a、M间的电势差增d大||，a点电势为零||，M点电势降低；由于液滴带负电||，带电液滴在M点的电势能增大；在b板移动前后两种情况下||，若将液滴从a板移到b板||，两板间的电势差不变||，电场力做功相同．二、填空题（本题共2个小题||，满分12分）11.（6分）如图8所示||，电场中某一电场线为一直线||，线上有A、B、C三个点||，电荷q1＝10－8C||，从B点移到A点时静电力做了10－7J的功；电荷q2＝－10－8C||，在B点的电势能比在C点时大10－7J||，那么：图8(1)比较A、B、C三点的电势高低||，由高到低的排序是__________；(2)A、C两点间的电势差是________V；(3)若设B点的电势为零||，电荷q2在A点的电势能是________J.答案(1)φC＞φB＞φA(2)－20(3)10－712.（6分）如图9所示||，E板上发射的电子初速度为零||，两电源的电压分别为45V、30V||，A、B两板上有小孔O A、O B||，则电子经过O A、O B孔以及到达C板的动能分别为：E k A＝________eV||，E k B＝________eV||，E k C＝________eV.图9答案454515解析在整个运动过程中||，电子经历了两个电场作用||，一个是E、A之间的电场||，使电子向右加速||，另一个是B、C之间的电场||，使电子向右运动时减速；而A、B之间是等势区域||，没有静电力做功．根据题目给出的条件||，分析出电子在EA、AB、BC各段的运动情况||，由于已知各段的电压||，所以可以利用动能定理求出动能．因A点电势高于E点||，所以电子在E、A间加速||，静电力做正功||，动能增加||，由eU＝E k A－0得E k A＝45eV.因为A、B间电势差为零||，即A、B间无电场||，所以电子在A、B间做匀速直线运动||，故E k B＝E k A＝45eV.因为C点电势低于B点电势||，所以电子在B、C间做减速运动||，即克服静电力做功||，动能减少||，由eU′＝E k B－E k C得E k C＝E k B－eU′＝(45－30) eV＝15eV.三、计算题（本题共4个小题||，满分38分）13．（8分）半径相同的两金属小球A、B带有相同的电荷量||，相隔一定的距离||，今让第三个半径相同的不带电金属小球C||，先后与A、B接触后移开．(1)若A、B两球带同种电荷时||，接触后两球的电荷量之比为多大？(2)若A、B两球带异种电荷时||，接触后两球的电荷量之比为多大？答案(1)2∶3(2)2∶1解析(1)A、B带同种电荷时||，设电荷量为Q||，C与A接触后||，由于形状相同||，二者平分电荷量||，A、C所带的电荷量均为12Q.C与B接触后平分二者电荷量||，则B、C的电荷量均为12(12Q ＋Q )＝34Q ||，A 、B 最终的电荷量之比为(12Q )∶(34Q )＝2∶3. (2)A 、B 带异种电荷时||，设电荷量分别为Q 、－Q ||，A 、C 接触后||，平分电荷量Q ||，A 、C 的电荷量均变为12Q ；C 再与B 接触||，平分二者的总电荷量||，C 、B 的电荷量均为12(12Q －Q )＝－14Q .则A 、B 最终的电荷量之比为(12Q )∶|－14Q |＝2∶1. 14．（8分）有一个带电荷量q ＝－3×10－6C 的点电荷||，从某电场中的A 点移到B 点||，电荷克服静电力做6×10－4J 的功||，从B 点移到C 点||，静电力对电荷做9×10－4J 的功||，问：(1)AB 、BC 、CA 间电势差各为多少？(2)如以B 点电势为零||，则A 、C 两点的电势各为多少？电荷在A 、C 两点的电势能各为多少？答案 (1)200V －300V 100V (2)200V 300V －6×10－4J －9×10－4J解析 (1)方法一：先求电势差的绝对值||，再判断正、负．|U AB |＝|W AB ||q |＝6×10－43×10－6V ＝200V 因负电荷从A 移到B 克服静电力做功||，必是从高电势点移到低电势点||，即φA ＞φB ||，U AB ＝200V.|U BC |＝|W BC ||q |＝9×10－43×10－6V ＝300V 因负电荷从B 移到C 静电力做正功||，必是从低电势点移到高电势点||，即φB ＜φC . U BC ＝－300VU CA ＝U CB ＋U BA ＝－U BC ＋(－U AB )＝300V －200V ＝100V.方法二：直接代入数值求解．电荷由A 移向B 克服静电力做功即静电力做负功||，W AB ＝－6×10－4JU AB ＝W AB q ＝－6×10－4－3×10－6V ＝200V U BC ＝W BC q ＝9×10－4－3×10－6V ＝－300V U CA ＝U CB ＋U BA ＝－U BC ＋(－U AB )＝300V －200V ＝100V.(2)若φB ＝0||，由U AB ＝φA －φB 得φA ＝U AB ＝200V||，由U BC ＝φB －φC ||，得φC ＝φB －U BC ＝0－(－300) V ＝300V电荷在A 点的电势能E p A ＝qφA ＝－3×10－6×200J ＝－6×10－4J电荷在C 点的电势能E p C ＝qφC ＝－3×10－6×300J ＝－9×10－4J.15.（10分）如图10所示||，匀强电场的电场线与AC 平行||，把带电荷量10－8C 的负电荷从A 移至B 的过程中||，电场力做功6×10－8J||，AB 长6cm||，AB 与AC 的夹角为60°.求：图10(1)场强方向；(2)设B 处电势为1V||，则A 处电势为多少；(3)A 处的场强大小；(4)电子在A 点的电势能．答案 (1)场强方向C 至A (2) －5V (3)200V/m (4)5eV解析 (1)将负电荷从A 移至B ||，电场力做正功||，所以电荷所受电场力方向沿A 至C ||，又因为是负电荷||，场强方向与负电荷的受力方向相反||，所以场强方向应为C 至A 方向．(2)由W ＝qU 得：U ＝W q ＝6×10－8J 10－8C＝6V||，即A 、B 两点间电势差为6V ．沿电场线方向电势降低||，B 点电势高于A 点电势．U ＝φB －φA ||，φB ＝1V||，φA ＝φB －U ＝1V －6V ＝－5V||，即A 点的电势为－5V .(3)如图所示||，由B 向AC 作垂线交AC 于D ||，D 与B 在同一等势面上．U DA ＝U BA ＝U＝6V||，沿场强方向A 、B 两点间距离为AB ·cos60°＝6cm×12＝3cm ＝0.03m||，所以E ＝U d＝200V/m.(4)电子在A 点的电势能E p ＝qφA ＝(－e )×(－5V)＝5eV .16.（12分）如图11所示||，在绝缘水平面上||，相距为L 的A 、B 两处分别固定着两个带电量相等的正电荷||，a 、b 是AB 连线上的两点||，其中Aa ＝Bb ＝L /4||，O 为AB 连线的中点||，一质量为m 、带电荷量为＋q 的小滑块(可以看作质点)以初动能E 0从a 点出发||，沿直线AB 向b 点运动||，其中小滑块第一次经过O 点的动能为初动能的n 倍(n ＞1)||，到达b 点时动能恰好为零||，小滑块最终停在O 点||，求：图11(1)小滑块与水平面间的动摩擦因数；(2)O 、b 两点间的电势差U Ob ；(3) 小滑块运动的总路程．答案 (1)2E 0mgL (2)(1－2n )E 02q (3)(2n ＋1)L 4解析 (1)因为＋q A ＝＋q B ||，a 、b 以中点O 对称||，所以U ab ＝0.滑块由a 到b 的过程||，根据动能定理：qU ab －μmg L 2＝－E 0||，所以μ＝2E 0mgL. (2)对小滑块由O 到b 的过程||，根据动能定理：qU Ob －μmg L 4＝－nE 0||，U Ob ＝14μmgL －nE 0q ＝(1－2n )E 02q. (3)U aO ＝－U Ob ＝(2n －1)E 02q||，小滑块从a 点开始||，最终停在O 点||，根据动能定理qU aO －μmgs ＝－E 0||，s ＝qU aO ＋E 0μmg ＝(2n ＋1)L 4.。
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模块检测(时间：90分钟满分：100分)一、单项选择题(本题共6小题||，每小题4分||，共24分)1．关于物理学史||，下列说法中不正确的是()A．电荷量e的数值最早是由美国物理学家密立根测得的B．法拉第不仅提出了场的概念||，而且直观地描绘了场的清晰图像C．法拉第通过实验研究确认了真空中两点电荷之间相互作用力的规律D．库仑在前人工作的基础上||，通过实验研究确认了真空中两个静止点电荷之间的相互作用力的规律答案 C2．如图所示的四个电场中||，均有相互对称分布的a、b两点||，其中电势和场强都相同的是()答案 B解析A中||，a、b两点场强的方向不同||，A错误；B中||，a、b两点电势和场强均相同||，B正确；C中||，a点电势高于b点电势||，C错误；D中||，a、b两点场强的方向不同||，D错误．3．一带正电的粒子在电场中做直线运动的v－t图像如图1所示||，t1、t2时刻分别经过M、N 两点||，已知在运动过程中粒子仅受电场力作用||，则下列判断正确的是()图1A．该电场可能是由某正点电荷形成的B．M点的电势高于N点的电势C．带电粒子从M点运动到N点的过程中||，电势能逐渐增大D．带电粒子在M点所受电场力大于在N点所受电场力答案 C解析由v－t图像可知：该粒子做的是匀减速直线运动||，则粒子所处电场为匀强电场||，A、D错误；由于粒子带正电||，正电荷受力方向跟该点的场强方向相同||，如图所示||，因沿着电场线方向电势降低||，故M点的电势低于N点的电势||，B错误；带电粒子从M点运动到N 点||，电场力做负功||，电势能增加||，C正确．4.如图2||，两平行的带电金属板水平放置．若在两板中间a点由静止释放一带电微粒||，微粒恰好保持静止状态||，现将两板绕过a点的轴(垂直于纸面)逆时针旋转45°||，再在a点由静止释放一同样的微粒||，该微粒将()图2A．保持静止状态B．向左上方做匀加速运动C．向正下方做匀加速运动D．向左下方做匀加速运动答案 D解析两平行金属板水平放置时||，带电微粒静止有mg＝qE||，现将两板绕过a点的轴(垂直于纸面)逆时针旋转45°后||，两板间电场强度方向逆时针旋转45°||，电场力方向也逆时针旋转45°||，但大小不变||，此时电场力和重力的合力大小恒定||，方向指向左下方||，故该微粒将向左下方做匀加速运动||，选项D正确．5．在研究微型电动机的性能时||，应用如图3所示的实验电路．当调节滑动变阻器R并控制电动机停止转动时||，电流表和电压表的示数分别为0.50 A和2.0 V．重新调节R并使电动机恢复正常运转||，此时电流表和电压表的示数分别为2.0 A和24.0 V．则这台电动机正常运转时输出功率为()图3A．32 W B．44 WC．47 W D．48 W答案 A解析当电动机停止转动时||，电动机可视为纯电阻||，由欧姆定律可知电动机的线圈电阻r＝24×2 W＝48 W||，P出＝P入－P r＝48 W－2.02×4 W＝32 ＝2.00.5Ω＝4 Ω.当正常转动后||，P入W.6．如图4所示||，a、b是一对平行金属板||，分别接到直流电源两极上||，右边有一挡板||，正中间开有一小孔d||，在较大空间范围内存在着匀强磁场||，磁感应强度大小为B||，方向垂直纸面向里||，在a、b两极板间还存在着匀强电场E.从两极板左侧中点c处射入一束正离子(不计重力)||，这些正离子都沿直线运动到右侧||，从d孔射出后分成3束．则下列判断正确的是( )图4A ．这三束正离子的速度一定不相同B ．这三束正离子的质量一定不相同C ．这三束正离子的电荷量一定不相同D ．这三束正离子的比荷一定不相同答案 D解析 带电粒子在金属板中做直线运动||，qvB ＝qE ||，v ＝E B||，表明带电粒子的速度一定相等||，而离子带的电荷量、电性、质量、比荷的关系均无法确定；在磁场中r ＝mv qB||，带电离子运动半径不同||，所以比荷一定不同||，D 项正确．二、多项选择题(本题共4小题||，每小题4分||，共16分)7．如图5所示||，在垂直于纸面向里的匀强磁场的边界上||，有两个质量和电荷量均相同的正、负粒子从O 点以相同的速度射入磁场中||，射入方向均与磁场边界成θ角．若不计重力||，关于正、负粒子在磁场中的运动||，下列说法正确的是( )图5A ．运动的轨道半径相同B ．重新回到边界的速度大小和方向都相同C ．重新回到边界的位置与O 点的距离不相同D ．运动的时间相同答案 AB解析 由运动轨道半径公式r ＝mv qB可得||，正、负粒子在磁场中运动的轨道半径相同||，周期相同||，但偏转的方向不同||，两者运动轨迹圆弧所对应的圆心角不同||，它们在磁场中运动的时间不同||，但圆心角之和为360°||，所对应的弦相同||，故重新回到边界的位置与O 点距离相同且两者射出时的速度大小和方向都相同．8．如图6所示电路中||，当滑动变阻器的滑片P 从a 端向b 端滑动时||，以下判断正确的是( )图6A ．电压表读数变大||，通过灯L 1的电流变大||，灯L 2变亮B ．电压表读数变小||，通过灯L 1的电流变小||，灯L 2变亮C ．电压表读数变大||，通过灯L 2的电流变小||，灯L 1变暗D ．电压表读数变小||，通过灯L 2的电流变大||，灯L 1变暗答案 BD解析 两灯和滑动变阻器组成的电路||，其中L 2在干路上||，L 1和滑动变阻器并联后与L 2串联||，电压表测量的是L 1两端电压||，即是测滑动变阻器两端电压．当滑动变阻器的滑片P 从a 端向b 端滑动时||，滑动变阻器连入电路中的阻值减小||，滑动变阻器R ′与L 1并联的阻值减小||，电路的总电阻减小；根据闭合电路欧姆定律I ＝E R ＋r||，外电阻R 的减小使干路电流I 增大||，可知通过L 2的电流增大；电源内电阻上的电压U ′＝Ir 增大||，外电路两端的电压U ＝E －Ir 减小||，由于电流I 增大||，L 2的电功率增大||，L 2变亮；且L 2两端电压U 2增大||，L 1两端电压U 1＝U －U 2减小||，电压表的示数减小；L 1两端电压U 1减小||，使通过L 1的电流减小；且L 1的电功率减小||，L 1变暗．9．如图7所示||，直线①表示某电源的路端电压与电流的关系图像||，曲线②表示该电源的输出功率与电流的关系图像||，则下列说法正确的是( )图7A ．电源电动势约为50 VB ．电源的内阻约为253Ω C ．电流为2.5 A 时||，外电路的电阻约为15 ΩD ．输出功率为120 W 时||，输出电压约是30 V答案 ACD解析 根据闭合电路的欧姆定律||，电源的输出电压：U ＝E －Ir ||，对照U －I 图像||，当I ＝0时||，U ＝E ＝50 V||，故A 正确；U －I 图像斜率的绝对值表示内阻||，故：r ＝⎪⎪⎪⎪⎪⎪ΔU ΔI ＝50－206 Ω＝5 Ω||，故B 不正确；电流为2.5 A 时||，对照U －I 图像||，电压为37.5 V||，故外电路电阻：R ＝U I ＝37.5 V 2.5 A＝15 Ω||，故C 正确；输出功率为120 W 时||，对照P －I 图像||，电流为4 A||，再对照U －I 图像||，输出电压为30 V||，故D 正确．10．如图8所示||，连接两平行金属板的导线的一部分CD 与一有电源回路的一部分GH 平行且均在纸面内||，金属板置于磁场中||，磁场方向垂直于纸面向里||，当一束等离子体射入两金属板之间时||，CD段导线受到力F的作用．则()图8A．若等离子体从右方射入||，F向左B．若等离子体从右方射入||，F向右C．若等离子体从左方射入||，F向左D．若等离子体从左方射入||，F向右答案AD解析等离子体指的是整体显电中性||，内部含有等量的正、负电荷的气态离子群体．当等离子体从右方射入时||，正、负离子在洛伦兹力作用下将分别向下、上偏转||，使上极板的电势低于下极板||，从而在外电路形成由D流向C的电流||，这一电流处在导线GH中电流所产生的磁场中||，由左手定则可知||，它所受的安培力方向向左||，所以A项对||，B项错||，同理可分析得知C项错||，D项对．三、实验题(本题共2小题||，共16分)11．(8分)如图9所示为多用电表示意图．其中A、B、C为三个可调节的部件．某同学在实验室中用它测量一阻值约为1～3 kΩ的电阻．他测量的操作步骤如下：图9(1)调节可调部件______________||，使电表指针指向________________．(2)调节可调部件B||，使它的尖端指向____________位置．(3)将红、黑表笔分别插入正、负插孔中||，两笔尖相互接触||，调节可动部件________________||，使电表指针指向欧姆零刻度位置．(4)将两只表笔分别与待测电阻两端相接||，进行测量读数．(5)换测另一阻值为20～25 kΩ的电阻时||，应调节B||，使它的尖端指向“×1 k”的位置||，此时还必须重复步骤____________||，才能进行测量||，若电表读数如图所示||，则该待测电阻的阻值是____________．答案(1)A左边零刻度处(2)“×100”的倍率挡(3)C(5)(3)22 kΩ12．(8分)用下列器材测定小灯泡的额定功率．A ．待测小灯泡：额定电压6 V||，额定功率约为5 W ；B ．电流表：量程1.0 A||，内阻约为0.5 Ω；C ．电压表：量程3 V||，内阻5 k Ω；D ．滑动变阻器R ：最大阻值为20 Ω||，额定电流1 A ；E ．电源：电动势10 V||，内阻很小；F ．定值电阻R 0(阻值10 k Ω)；G ．开关一个||，导线若干．要求：(1)实验中||，电流表应采用____________接法(填“内”或“外”)；滑动变阻器应采用____________接法(填“分压”或“限流”)．(2)在方框中画出实验原理电路图．(3)实验中||，电压表的示数调为________ V 时||，即可测定小灯泡的额定功率．答案 (1)外 限流(分压也可) (2)见解析图 (3)2解析 (1)小灯泡的额定电流为I ＝P U ＝56 A||，正常发光时的电阻为R L ＝U I＝7.2 Ω||，由于电压表量程小于小灯泡的额定电压||，实验时需先与定值电阻串联以扩大量程||，则有R L <R A R V ＝0.5×（5 000＋10 000） Ω＝50 3 Ω||，故测量电路采用电流表外接法．由于采用限流式接法时可使小灯泡获得的最低电压为U min ＝ER L R L ＋R≈2.6 V||，调节滑动变阻器||，可以满足小灯泡正常发光时的要求||，故控制电路可以采用限流式||，当然也可以使用分压式．(2)实验电路图如图所示(3)由于定值电阻的阻值等于电压表内阻的二倍||，则电压表两端电压等于小灯泡额定电压的三分之一．四、计算题(本题共4小题||，共44分)13．(8分)如图10所示为一组未知方向的匀强电场的电场线||，将电荷量为q ＝－1.0×10－6 C 的点电荷由A 点沿水平线移至B 点||，克服静电力做了2×10－6 J 的功||，已知A 、B 间的距离为2 cm.图10(1)试求A 、B 两点间的电势差U AB ；(2)若A 点的电势为φA ＝1 V||，试求B 点的电势φB ；(3)试求该匀强电场的电场强度大小E 并判断其方向．答案 (1)2 V (2)－1 V (3)200 V/m 沿电场线斜向下解析 (1)由题意可知||，静电力做负功W AB ＝－2×10－6 J据U AB ＝W AB q得U AB ＝2 V (2)U AB ＝φA －φB ||，则φB ＝φA －U AB ＝－1 V(3)d ＝2×10－2×cos 60° m ＝1×10－2 m.E ＝U AB d＝200 V/m 方向为沿电场线斜向下．14．(10分)如图11甲所示电路||，当变阻器的滑动片从一端滑到另一端的过程中两电压表的读数随电流表读数的变化情况如图乙中的AC 、BC 两直线所示||，不考虑电表对电路的影响．图11(1)电压表V 1、V 2的示数随电流表示数的变化图像应分别为U －I 图像中哪一条直线？(2)定值电阻R 0、变阻器的总电阻分别为多少？(3)试求出电源的电动势和内阻．答案 见解析解析 (1)电压表V 1、V 2的示数随电流表示数的变化图像应分别为U －I 图像中的BC 和AC 直线．(2)定值电阻R 0＝U 2I ＝1.50.5Ω＝3 Ω. 当滑动片在R 的最右端时对应BC 直线上的B 点U 1＝7.5 V||，I ＝0.5 A.R 总＝U R I ＝U 1－U 2I ＝7.5－1.50.5Ω＝12 Ω. (3)由闭合电路欧姆定律表达式E ＝U ＋Ir得E ＝7.5＋0.5rE ＝6＋2.0r联立以上两式得：E ＝8 V||，r ＝1 Ω.15．(12分)如图12所示||，初速度为零的负离子经电势差为U 的匀强电场加速后||，从离子枪T 中水平射出||，经过一段路程后进入水平放置的距离为d 的两平行金属板MN 和PQ 之间||，离子所经空间存在着磁感应强度为B 的匀强磁场．不考虑离子重力作用||，离子的荷质比q m在什么范围内||，离子才能打在金属板PQ 上？图12答案 见解析解析 在加速过程中||，据动能定理有12mv 2＝qU 分析离子进入磁场后打到金属板两端的轨迹||，如图所示||，设半径分别为R 1和R 2||，则离子打到金属板上的条件是R 1≤R ≤R 2由勾股定理知：R 21＝d 2＋(R 1－d 2)2 解得R 1＝54d 同理可得：R 22＝(2d )2＋(R 2－d 2)2 解得：R 2＝174d 离子在磁场中运动时||，由洛伦兹力和向心力公式可得：qvB ＝m v 2R解得：R ＝mv qB故q m ＝2U B 2R 2 因R 1≤R ≤R 2||，故32U 289B 2d 2≤q m ≤32U 25B 2d 2. 16．(14分)如图13所示的平面直角坐标系xOy ||，在第Ⅰ象限内有平行于y 轴的匀强电场||，方向沿y 轴正方向；在第Ⅳ象限的正三角形abc 区域内有匀强磁场||，方向垂直于xOy 平面向里||，正三角形边长为L ||，且ab 边与y 轴平行．一质量为m 、电荷量为q 的粒子||，从y 轴上的P (0||，h )点||，以大小为v 0的速度沿x 轴正方向射入电场||，通过电场后从x 轴上的a (2h ||，0)点进入第Ⅳ象限||，又经过磁场从y 轴上的某点进入第Ⅲ象限||，且速度与y 轴负方向成45°角||，不计粒子所受的重力．求：图13(1)电场强度E 的大小；(2)粒子到达a 点时速度的大小和方向；(3)abc 区域内磁场的磁感应强度B 的最小值．答案 (1)mv 202qh(2)2v 0 方向指向第Ⅳ象限与x 轴正方向成45°角(3)2mv 0qL解析 (1)设粒子在电场中运动的时间为t ||，则有x ＝v 0t ＝2h ||，y ＝12at 2＝h ||，qE ＝ma ||，联立以上各式可得E ＝mv 202qh. (2)粒子到达a 点时沿y 轴负方向的分速度v y ＝at ＝v 0.所以v ＝v 20＋v 2y ＝2v 0||，方向指向第Ⅳ象限与x 轴正方向成45°角．(3)粒子在磁场中运动时||，有qvB ＝m v 2r当粒子从b 点射出时||，磁场的磁感应强度为最小值||，此时有r ＝22L ||，所以B ＝2mv 0qL.。