湖南省衡阳县高中物理上学期综合测试三 新人教版选修3

综合测试三
(时间：90分钟满分：100分)
一、单项选择题(本题共7小题，每小题3分，共21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的概念，而且直观地描绘了场的清晰图象
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
2.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
3．静电计是在验电器的基础上制成的，用其指针的张角大小来定性显示其金属球与外壳之间的电势差大小．如图所示，A、B是平行板电容器的两个金属板，G为静电计．开始时开关S闭合，静电计指针张开一定角度，为了使指针张开角度增大些，下列采取的措施可行的是( )
A．断开开关S后，将A、B分开些
B．保持开关S闭合，将A、B两极板分开些
C．保持开关S闭合，将A、B两极板靠近些
D．保持开关S闭合，将变阻器滑动触头向右移动
4．如图所示，MN是一负点电荷产生的电场中的一条电场线．一带正电的粒子(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．下列结论正确的是( )
A．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点的加速度大于在b点的加速度
5．平行板间有如图所示的周期性变化的电压．重力不计的带电粒子静止在平行板中央，从t＝0时刻开始将其释放，运动过程中无碰板情况．在图中所示的图象中，能正确定性描述粒子运动的速度图象的是( )
6．斜面顶端在同一高度的三个光滑斜面AB，AC，AD，均处于水平方向的匀强磁场中．一个带负电的绝缘物块，分别从三个斜面顶端A点由静止释放，设滑到底端的时间分别为t1、t2、t3，则( )
A．t1＝t2＝t3 B．t1> t2> t3
C．t1< t2< t3 D．无法比较
7．图为带电微粒的速度选择器示意图，若使之正常工作，则以下叙述哪个是正确的（）
A．P1的电势必须高于P2的电势
B．从S2出来的只能是正电荷，不能是负电荷
C．如果把正常工作时的B和E的方向都改变为原来的相反方向，选择器同样正常工作D．匀强磁场的磁感应强度B、匀强电场的电场强度E和被选择的速度v的大小应满足v=B/E
二、多项选择题(本题共5小题，每小题5分，共25分)
8．在如图所示的电路中，E为电源的电动势，r为电源的内电阻，R1、R2为可变电阻．在下列叙述的操作中，可以使灯泡L的亮度变暗的是( )
A．仅使R1的阻值增大
B．仅使R1的阻值减小
C．仅使R2的阻值增大
D．仅使R2的阻值减小
9．如图所示，a、b是两个带有同种电荷的小球，用绝缘丝线悬挂于同一点，两球静止时，它们距水平面的高度相等，绳与竖直方向的夹角分别为α、β，且β>α.若同时剪断两根细线，空气阻力不计，两球带电荷量不变，则( )
A．a球的质量比b球的大
B．a、b两球同时落地
C．a球的电荷量比b球的大
D．a、b两球飞行的水平距离相等
10．目前世界上正研究的一种新型发电机叫磁流体发电机，如图表示它的发电原理：将一束等离子体(即高温下电离的气体，含有大量带正电和带负电的微粒，而从整体来说呈
中性)沿图所示方向喷射入磁场，磁场中有两块金属板A ，B ，这时金属板上就聚集了电荷．在磁极配置如图中所示的情况下，下列说法正确的是( )
A ．A 板带正电
B ．有电流从b 经用电器流向a
C ．金属板A ，B 间的电场方向向下
D ．等离子体发生偏转的原因是离子所受洛伦兹力大于所受静电力
11．如图所示，两根长直导线竖直插入光滑绝缘水平桌面上的M 、N 两小孔中，O 为M 、N 连线中点，连线上a 、b 两点关于O 点对称．导线均通有大小相等、方向向上的电流．已知长直导线周围产生的磁场的磁感应强度B ＝k I r
，式中k 是常数，I 是导线中的电流、r 为点到导线的距离．一带正电的小球以初速度v 0从a 点出发沿连线运动到b 点．关于上述过程，下列说法正确的是( )
A ．小球先做加速运动后做减速运动
B ．小球一直做匀速直线运动
C ．小球对桌面的压力先减小后增大
D ．小球对桌面的压力一直在增大
12．如图所示，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( )
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
三、非选择题(本题共6小题，共54分)
13．(6分)某同学想测出学校附近一工厂排出废水的电阻率，以判断废水是否达到重金属离子排放标准(一般工业废水电阻率的达标值为ρ≥200 Ω·m)．如图所示为该同学所用盛水容器，其左、右两侧面为带有接线柱的金属薄板(电阻极小)，其余四面由绝缘材料制成，容器内部长a＝40 cm，宽b＝20 cm，高c＝10 cm.他将水样注满容器后，进行以下操作：
(1)他先后用多用电表欧姆挡的“×1 k”、“×100”两个挡位粗测水样的电阻值时，
表盘上指针如图中所示，则所测水样的电阻约为________ Ω .
(2)他从实验室中找到如下实验器材更精确地测量所获水样的电阻：
A．电流表(量程5 mA，电阻R A＝800 Ω)
B．电压表(量程15 V，电阻R V约为10.0 kΩ)
C．滑动变阻器(0～20 Ω，额定电流1 A)
D．电源(12 V，内阻约10Ω)
E．开关一只、导线若干
请用铅笔线代替导线帮他在图中完成电路连接．
(3)正确连接电路后，这位同学闭合开关，测得一组U、I数据；再调节滑动变阻器，重
复上述测量得出一系列数据如下表所示，请你在坐标系中作出U－I关系图线.
U/V 2.0 3.8 6.8 8.0 10.2 11.6
I/mA0.73 1.36 2.2
2.89
3.66
4.15
(4)由以上测量数据可以求出待测水样的电阻率为________ Ω·m.据此可知，所测水样在电阻率这一指标上________(选填“达标”或“不达标”)．
14．(6分)表格中所列数据是测量小电珠U－I关系的实验数据：
U(V)0.00.20.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
I(A)0.0000.0500.1000.1500.1800.1950.2050.215
(1)分析表格内实验数据可知，应选用的实验电路图是图中的________(选填“甲”或“乙”)；
(2)在图中所示的方格纸内画出小电珠的U－I曲线．分析曲线可知小电珠的电阻值随I 变大而______(选填“变大”、“变小”或“不变”)；
(3)如图所示，用一个定值电阻R和两个上述小电珠组成串并联电路，连接到内阻不计、电动势为3 V的电源上．已知流过电阻R的电流是流过电珠L2电流的两倍，则流过电珠L1的电流约为________ A.
15．(8分)如图所示为一组未知方向的匀强电场的电场线，将带电荷量为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.
(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)试求该匀强电场的大小E并判断其方向．
16．（10分）如图所示的电路中，电源电动势E＝10 V，内阻r＝0.5 Ω，电动机的电阻
R0＝1.0 Ω，电阻R1＝1.5 Ω.电动机正常工作时，电压表的示数U1＝3.0 V，求：
(1)电源释放的电功率；
(2)电动机消耗的电功率和将电能转化为机械能的功率；
(3)电源的输出功率和效率．
17．(12分)如图所示，两块平行金属板竖直放置，两板间的电势差U＝1.5×103 V(仅在两板间有电场)，现将一质量m＝1×10－2 kg、电荷量q＝4×10－5 C的带电小球从两板的左上方距两板上端的高度h＝20 cm的地方以初速度v0＝4 m/s水平抛出，小球恰好从左板的上边缘进入电场，在两板间沿直线运动，从右板的下边缘飞出电场，求：
(1)金属板的长度L.
(2)小球飞出电场时的动能E k.
18．(12分)如图所示，在xOy坐标平面的第一象限内有一沿y轴负方向的匀强电场，在第四象限内有一垂直于平面向里的匀强磁场．现有一质量为m、电荷量为＋q的粒子(重力不计)从坐标原点O以速度大小v0射入磁场，其入射方向与x轴的正方向成30°角．当粒子第一次进入电场后，运动到电场中P点处时，方向与x轴正方向相同，P点坐标为[(23＋1)L，L]．(sin 37°＝0.6，co s 37°＝0.8)求：
(1)粒子运动到P点时速度的大小v；
(2)匀强电场的电场强度E和匀强磁场的磁感应强度B；
(3)粒子从O点运动到P点所用的时间t.
答案精析
一、 1．【答案】C 2.【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．【答案】A 4．【答案】C
【解析】 由粒子运动的轨迹可知，带电粒子受到的静电力向右，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 点受到的静电力小于在b 点受到的静电力，所以在a 点的加速度小于在b 点的加速度，C 项正确． 5．【答案】A
【解析】0～T 2时间内粒子做初速度为零的匀加速直线运动，T
2～T 时间内做匀减速直线运
动，由对称性可知，在T 时刻速度减为零．此后周期性重复，故A 对． 6．【答案】C
【解析】带电物块在磁场中的斜面上运动受到重力、支持力和垂直斜面向下的洛伦兹力，设斜面顶端的高度为h ，倾角为θ，则物块的加速度为a ＝gsinθ，由公式得，知θ越大，t 越小，则选项C 正确． 7．【答案】C
【解析】速度选择器的原理是要选择的粒子受力平衡，做匀速直线运动，从1S 进从2S 出，即qvB qE =，那么被选择的粒子速度E
v B
=
，选项D 错。

若进入速度选择器的粒子带正电，则洛伦兹力水平向右，要满足平衡，电场力水平向左，即电场线水平向左，即2P 板电势高，若粒子带负电，洛伦兹力水平向左，电场力就要水平向右，电场线水平向左，即2P 板电势高，选项AB 错。

如果把正常工作时的B 和E 的方向都改变为原来的相反方
向，使得粒子的电场力和洛伦兹力方向都变为相反方向，仍然能够平衡，仍然可以正常工作，选项C 对。

二、 8．【答案】AD
【解析】由“串反并同”可知要使灯泡变暗，则要求与其串联(包括间接串联)的器件阻值增大或与其并联(包括间接并联)的器件阻值减小，故A 、D 正确，B 、C 错误． 9．【答案】AB
【解析】设a 、b 两球间库仑斥力大小为F ，分析两球受力可得：tan α＝
F m a g ，tan β＝F
m b g
，因α<β，故有m a >m b ，A 正确；剪断细线后，两球竖直方向只受重力，做自由落体运动，同时落地，B 正确；由于两球在水平方向所受的库仑斥力大小相等，故水平方向a 球的加速度比b 的小，因此相等时间内，a 球飞行的水平距离比b 的小，D 错误；无法比较电荷量大小，故C 错误． 10．【答案】BD
【解析】选BD.等离子体射入磁场后，由左手定则知正离子受到向下的洛伦兹力向B 板偏转，故B 板带正电，B 板电势高，电流方向从b 流向a ，电场的方向由B 板指向A 板，A 、C 错误，B 正确；当Bvq ＞Eq 时离子发生偏转，故D 正确 11．【答案】BD
【解析】由右手螺旋定则可知，M 处的通电导线在MO 区域产生的磁场垂直于MO 向里，离导线越远磁场越弱，所以磁场由M 到O 逐渐减弱，N 处的通电导线在ON 区域产生的磁场垂直于ON 向外，由O 到N 逐渐增强，带正电的小球由a 点沿途连线运动到b 点，受到的洛伦兹力F ＝Bqv 为变力，则从M 到O 洛伦兹力的方向向上，随磁场的减弱而减小，从
O 到N 洛伦兹力的方向向下，随磁场的增强而增大，所以对桌面的压力一直在增大，D 正
确，C 错误；由于桌面光滑，洛伦兹力始终沿竖直方向，所以小球在水平方向上不受力，做匀速直线运动，B 正确，A 错误． 12．【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、
13.【答案】(1)1 800 (2)如图a (3)如图b (4)99.7 不达标
【解析】(1)图上欧姆表指针有两个位置，显然右边位置对应“×1 k”，左边位置对应“×100”，应按接近中间刻度的读数，刻度18乘以倍率100，所以电阻为1 800 Ω. (2)因为要精确测量电阻值，需要电路中电压有较大的变化范围，而滑动变阻器阻值又远小于待测电阻，所以连线时滑动变阻器要用分压接法；又因为待测电阻阻值与电压表内阻相差的倍数和待测电阻阻值与电流表相差的倍数相当，电流表内阻已知，则采用电流表内接法．(3)让绝大多数的点在直线上，其余各点均匀地分布在直线两侧．
(4)由图线斜率可知，总电阻为2 794 Ω，又R ＝R 总－R A ，根据电阻定律R ＝ρL
S
，代入数据得ρ＝99.7 Ω·m.
14．【答案】(1)甲 (2)U －I 曲线见解析 变大 (3)0.21
【解析】(1)从表中数据可看出，电珠两端电压可以从零开始调节，这说明滑动变阻器应选用分压接法，故应选用甲图．
(2)在方格纸上根据U －I 数据描点、连线，其U －I 图象如图．随U 和I 的增大，图线上各点与坐标原点连线的斜率越来越大，故其电阻变大．
(3)因流过电阻R 的电流是流过电珠L 2电流的两倍，则流过灯L 1的电流是流过灯L 2电流的3倍，而灯L 1、L 2两端的电压之和为3 V ，在(2)描出的U －I 图象中，找出一个电流I 对应的电压U 1，再找出3I 对应的电压U 2，直到U 1＋U 2＝3 V 为止．最后得出结果，流过电珠L 1的电流为0.21 A.
15．【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U 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：沿电场线斜向下
16．【答案】(1)20 W (2)12 W 8 W (3)18 W 90% 【解析】(1)电动机正常工作时，总电流为I ＝U 1R 1＝3.0
1.5
A ＝2 A ，电源释放的电功率为P
释
＝EI ＝10×2 W＝20 W.
(2)电动机两端的电压为U ＝E －Ir －U 1＝(10－2×0.5－3.0) V ＝6 V 电动机消耗的电功率为：
P 电＝UI ＝6×2 W＝12 W
电动机消耗的热功率为：
P 热＝I 2R 0＝22×1 W＝4 W
根据能量守恒得，电动机将电能转化为机械能的功率
P 机＝P 电－P 热＝12 W －4 W ＝8 W
(3)电源的输出功率为P 出＝P 释－P 内＝P 释－I 2
r ＝(20－22
×0.5) W＝18 W ，η＝P 出
P 释
×100%＝18
20×100%＝90%. 17．【答案】(1)0.15 m (2)0.175 J
【解析】(1)小球到达左板上边缘时的竖直分速度：
v y ＝2gh ＝2 m/s
设小球此时速度方向与竖直方向之间的夹角为θ，则： tan θ＝v 0
v y
＝2
小球在电场中沿直线运动，所受合力方向与运动方向相同，设板间距为d ，则：tan θ＝qE mg
＝
qU mgd
L ＝
d
tan θ
，解得L ＝
qU
mg tan 2θ
＝0.15 m
(2)进入电场前mgh ＝12mv 21－12mv 2
电场中运动过程qU ＋mgL ＝E k －12mv 2
1
解得E k ＝0.175 J
18．【答案】(1)32v 0 (2)mv 2
08qL mv 0qL (3)12＋πL
3v 0
【解析】
(1)粒子运动轨迹如图所示，OQ 段为圆弧，QP 段为抛物线，粒子在Q 点时的速度大小为
v 0 ，根据对称性可知，方向与x 轴正方向成30°角，可得： v ＝v 0cos 30°
解得：v ＝
32
v 0 (2)在粒子从Q 运动到P 的过程中，由动能定理得 －qEL ＝12mv 2－12
mv 2
解得E ＝mv 20
8qL
水平方向的位移为x QP ＝
3
2
v 0t 1 竖直方向的位移为y ＝1
2v 0sin 30°t 1＝L
可得x QP ＝23L ，OQ ＝x OP －x QP ＝L
由OQ ＝2R sin 30°，故粒子在OQ 段圆周运动的半径R ＝L
qv 0B ＝m v 20
R
解得B ＝
mv 0
qL
(3)粒子从O 点运动到Q 点所用的时间为
t 1＝16×
2πR v 0＝πL
3v 0
设粒子从Q 到P 所用时间为t 2，在竖直方向上有t 2＝L
v y /2＝4L
v 0 则粒子从O 点运动到P 点所用的时间为t ＝t 1＋t 2＝12＋πL
3v 0。