物理31综合能力测试A.docx
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物理31综合能力测试A
本册综合能力测试A
本卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。
满分100分,时间90分钟。
第Ⅰ卷(选择题 共40分)
一、选择题(共10小题,每小题4分,共40分,在每小题给出的四个选项中,有的小题只有一个选项符合题目要求,有些小题有多个选项符合题目要求,全部选对的得4分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分)
1.(2011·浙江重点中学联考)冬天当我们脱毛线衫时,静电经常会跟你开个小玩笑。
下列一些相关的说法中正确的是( )
A.在脱衣过程中,内外衣间摩擦起电,内衣和外衣所带的电荷是同种电荷
B.在脱衣过程中,有时会听到“啪”的声音,这是由于内外衣服上电荷放电引起的
C.如果内外两件衣服可看作电容器的两极,并且在将外衣脱下的某个过程中两衣间电量一定,随着两衣间距离的增大,两衣间电容变小,则两衣间的电势差也将变小
D.脱衣时如果人体带上了电,当手触摸金属门把时,一定会有电流通过金属门把流入大地,从而造成对人体轻微的电击
答案:
B
解析:
摩擦起电使相互摩擦的两个物体带上等量异种电荷,A错。
若将内外衣视为电容器,可以认为摩擦起电后电荷量不变,当距离增大的过程中,电容变小,电势差增大,选项C错误。
当人因脱衣服时带上电,与金属门把接近时会使空气电离而放电,所以选项D不正确。
正确选项为B。
2.
(2011·广东省实验中学高二月考)如图所示,在等量的异种点电荷形成的电场中,有A、B、C三点,A点为两点电荷连线的中点,B点为连线上距A点距离为d的一点,C点为连线中垂线距A点距离也为d的一点,则下面关于三点电场强度的大小、电势高低的比较,正确的是( )
A.EA=EC>EB;φA=φC>φB
B.EB>EA>EC;φA=φC>φB
C.EA
D.因为零电势点未规定,所以无法判断电势的高低
答案:
B
解析:
电场线分布如图所示,电场线在B处最密集,在C处最稀疏,故EB>EA>EC,中垂线为等势线,φA=φC;沿电场线方向电势降低,φA>φB。
综上所述,选项B正确。
3.(2012·河北唐山高三上学期摸底)
电场中等势面如图所示,下列关于该电场的描述正确的是( )
A.A点的电场强度比C点的小
B.负电荷在A点的电势能比C点的电势能大
C.电荷沿等势面AB移动过程中,电场力始终不做功
D.正电荷由A移到C,电场力做负功
答案:
C
解析:
等势面的疏密程度表示电场的强弱,所以A点的电场强度比C点的大,选项A错误;由于A点电势比C点电势大,所以负电荷在A点电势能比C点电势能小,正电荷由A移到C,电场力做正功,所以选项B、D错误;由于A点和B点在同一等势面上,所以电荷沿等势面AB移动过程中,电场力始终不做功,选项C正确。
4.
如右图所示,用两节干电池点亮几个小灯泡,当逐一闭合开关,接入灯泡增多时,以下说法正确的是( )
A.灯少时各灯较亮,灯多时各灯较暗
B.各灯两端电压在灯多时较低
C.通过电池的电流在灯多时较大
D.电池输出功率灯多时较大
答案:
ABC
解析:
由于电灯并联在电路中,所以接入电路的电灯越多,总电阻越小,电路的总电流越大,电源的内电压越大,路端电压越低,流过每个灯的电流越小,每个电灯越暗,选项A、B、C正确,选项D错。
5.(2012·镇江高二联考)如图为“热得快”热水器的电路图和示意图。
现接通电源,发现该热水器没有发热,并且热水器上的指示灯也不亮,现用交流电压表测得热水器A、B两端的电压为220V,指示灯两端的电压为220V。
那么该热水器的故障在于( )
A.连接热水器和电源之间的导线断开
B.连接电阻丝与指示灯的导线发生了短路
C.电阻丝熔断,同时指示灯烧毁
D.同时发生了以上各种情况
答案:
C
解析:
电压表测得AB两点间电压为220V,说明连接热水器和电源之间的导线是完好无损的,热水器不发热说明电阻丝熔断了,指示灯不亮,说明指示灯被烧毁了,故只有选项C正确。
6.(2012·南昌模拟)
在如图所示的电路中,灯泡L的电阻大于电源的内阻r,闭合电键S,将滑动变阻器滑片P向左移动一段距离后,下列结论正确的是( )
A.灯泡L变亮
B.电源的输出功率变小
C.电容器C上的电荷量增大
D.电流表读数变大,电压表读数变小
答案:
BC
解析:
当P向左移动时,电路中总电阻变大,总电流减小,故灯泡变暗,电源输出功率变小,电流表示数变小,电压表示数变大,电容器两端电压增大,电容器C上的电荷量增加,故BC正确。
7.
一同学家中电视机画面的幅度偏小,维修店的技术人员检查后认为是显像管或偏转线圈出了故障(显像管及偏转线圈L如下图所示)。
那么引起故障的原因可能是( )
A.电子枪发射能力减弱,电子数减小
B.加速电场的电压过高,电子速率偏大
C.偏转线圈匝间短路,线圈匝数减少
D.偏转线圈的电流过小,偏转磁场减弱
答案:
BCD
解析:
画面变小,是由于电子束的偏转角减小,即偏转轨道半径增大所致,根据轨道半径公式r=
,加速电压增大,将引起v增大,而偏转线圈匝数减少或电流减小,都会引起B减小,并最终导致r增大,偏转角减小。
8.(2012·潍坊模拟)在如图所示的匀强电场和匀强磁场共存的区域内(不计重力),电子可能沿水平方向向右做直线运动的是( )
答案:
BC
解析:
若电子水平向右运动,在A图中电场力水平向左,洛伦兹力竖直向下,故不可能;在B图中,电场力水平向左,洛伦兹力为零,故电子可能水平向右做匀减速直线运动;在C图中电场力竖直向上,洛伦兹力竖直向下,当二者大小相等时,电子向右做匀速直线运动;在D图中电场力竖直向上,洛伦兹力竖直向上,故电子不可能做水平向右的直线运动,因此只有选项B、C正确。
9.(2012·海安高二检测)如图所示,下端封闭、上端开口、内壁光滑的细玻璃管竖直放置,管底有一带电的小球.整个装置以水平向右的速度匀速运动,垂直于磁场方向进入方向水平的匀强磁场,由于外力作用,玻璃管在磁场中的速度保持不变,最终小球从上端开口飞出,小球的电荷量始终保持不变,则从玻璃管进入磁场到小球运动到上端开口的过程中( )
A.洛伦兹力对小球做正功
B.洛伦兹力对小球不做功
C.小球运动轨迹是抛物线
D.小球运动轨迹是直线
答案:
BC
解析:
由于洛伦兹力与粒子运动方向始终垂直,所以洛伦兹力对小球不做功,故B正确,A错误,由于小球水平向右的速度不变,因此小球所受洛伦兹力在竖直方向上的分力不变,所以小球竖直向上做初速度为0的匀加速运动,故小球运动轨迹是抛物线,故C正确,D错误。
10.如图所示,金属板M、N水平放置,相距为d,其左侧有一对竖直金属板P、Q,板P上小孔S正对板Q上的小孔O,M、N间有垂直纸面向里的匀强磁场,在小孔S处有一带负电粒子,其重力和初速均不计,当变阻器的滑动触头在AB的中点时,带负电粒子恰能在M、N间做直线运动,当滑动变阻器滑片向A点滑动过程中,则( )
A.粒子在M、N间运动过程中,动能一定不变
B.粒子在M、N间运动过程中,动能一定减小
C.粒子在M、N间仍做直线运动
D.粒子可能沿M板的右边缘飞出
答案:
B
解析:
滑动触头在中点时,粒子恰能做直线运动,此时M、N间为一速度选择器模型。
当滑动触头滑向A点时,M、N间电压减小,电场力变小,粒子向下偏,所以粒子在其间运动时电场力做负功,动能减小,B选项正确。
因为粒子向下偏,所以不可能从M板的右边缘飞出。
第Ⅱ卷(非选择题 共60分)
二、填空题(共3小题,共19分。
把答案直接填在横线上)
11.(5分)
2000年,我国第一艘超导电磁推进船HEMS-1下水试验,它取消了传统的螺旋浆,是船舶推进的重大革新,其原理如图所示,强磁场方向竖直,在垂直于船身方向两边安装正、负电极,电极都在海水里,当电源接通时海水中产生垂直于船体方向的强电流,推动船体运动,则图示的船将向________方向运动,如磁感应强度为5T(看作匀强磁场),水通道0.5m,产生推力50N,则船上蓄电池中电流为________A。
答案:
右 20
解析:
当电源接通时,海水中的强电流方向在图中垂直于磁场方向,根据左手定则可以判断出海水所受安培力水平向左,海水将向左流动,同时船体必受到一水平向右的反作用力,故船向右运动。
根据安培力的计算公式F=BIL得I=
,代入数据可计算出I=20A。
12.(7分)
某研究性学习小组设计了以下方法来测量物体的带电量。
如图所示的小球是一个外表面镀有金属膜的空心塑料球,用绝缘丝线悬挂于O点,O点固定一个可测量丝线偏离竖直方向角度α的量角器,M、N是两块相同的、正对着竖直平行放置的金属板(加上电压后其内部电场可看作匀强电场)。
另外还要用到的器材有天平、刻度尺、电压表、直流电流表、开关、滑动变阻器及导线若干。
该小组的实验步骤如下,请你帮助该小组完成:
(1)用天平测出小球的质量m,按上图所示进行器材的安装,并用刻度尺测出M、N板之间的距离d,使小球带上一定的电量。
(2)连接电路(请在图中的虚线框中画出实验所用的电路图,电源、开关已经画出)。
(3)闭合开关,调节滑动变阻器滑片的位置,读出多组相应的电压表的示数和丝线的偏转角度θ。
(4)以电压U为纵坐标,以________为横坐标作出过原点的直线,求出直线的斜率k。
(5)小球的带电量q=________。
(用m、d、k等物理量表示)
答案:
(2)如图(a) (4)tanθ (5)
解析:
带电小球的受力如图(b),根据平衡条件有tanθ=
,又有F=qE=q
,联立解得,U=
tanθ=ktanθ,所以应以tanθ为横坐标。
13.(7分)(2012·泰安模拟)某同学利用图甲所示电路,探究了电源在不同负载下的输出功率。
①所得实验数据如下表,请在给出的直角坐标系上(见答题卡)画出U-I的图象。
U/V
1.96
1.86
1.80
1.84
1.64
1.56
I/A
0.05
0.15
0.25
0.35
0.45
0.55
②根据所画U-I的图象,可求得电流I=0.20A时电源的输出功率为________W。
(保留两位有效数字)
③实验完成后,该同学对实验方案进行了反思,认为按图甲电路进行实验操作的过程中存在安全隐患,并对电路重新设计。
在图乙所示的电路中,你认为既能测出电源在不同负载下的输出功率,又能消除安全隐患的是________。
(Rx阻值未知)
答案:
①如图所示
②0.37 ③bc
三、论述·计算题(共4小题,共41分。
解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案不能得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
14.(8分)(2012·浙江灈江市五校高三联考)如图所示,匀强电场的场强方向与竖直方向成α角,一带电荷量为q,质量为m的小球,用绝缘细线固定在竖直墙上,小球恰好静止在水平位置。
求小球所带电荷的电性及场强的大小。
答案:
负电
解析:
根据受力分析(如图),小球带负电。
mg=Eqcosα
∴E=
15.(11分)如图所示电路中,电源电动势E=18V,内阻r=1Ω,外电路中电阻R2=5Ω,R3=6Ω,平行板间距d=2cm,当滑动变阻器的滑动头P位于中点时,电流表的示数为2A,平行板间静止悬浮着一个电量q=8×10-7C带负电的微粒。
试求:
(1)微粒的质量。
(2)滑动变阻器R1的总阻值。
(3)调节滑动头P时微粒的最大加速度是多少?
方向如何。
答案:
(1)4×10-5kg
(2)12Ω (3)5m/s2方向竖直向上
解析:
(1)平行板间带负电的微粒静止,
受力平衡由mg=
q,而U2=IR2=10V
得粒子的质量m=4×10-5kg
(2)由闭合电路欧姆定律
I=
R=
代入数据得R1=12Ω
(3)滑动头P移到最上端,R′=R2+
=9Ω
U2′=I′R2=
=9V
a=g-
=1m/s2,方向竖直向下
滑动头P移到最下端,R3短路,R总=R2+r=6Ω
U2″=I″R2=15V
a=
-g=5m/s2,方向竖直向上
所以,最大加速度为5m/s2方向竖直向上。
16.(11分)汤姆孙测定阴极射线粒子比荷的实验原理如下图所示,阴极发出的电子束沿直线射到荧光屏上的O点时,出现一个光斑。
在垂直于纸面的方向上加一个磁感应强度为3.0×10-4T的匀强磁场后,电子束发生偏转,沿半径为7.2cm的圆弧运动,打在荧光屏上的P点。
然后在磁场区域加一个竖直向下的匀强电场,电场强度的大小为1.14×103V/m时,光斑P又回到O点,求电子的比荷。
答案:
1.76×1011C/kg
解析:
只加磁场时,电子仅受洛伦兹力作用做匀速圆周运动,轨道半径设为r,由牛顿第二定律知qvB=
,比荷为
=
①
加上电场E以后,使偏转的电子束回到原来的直线上,是因为电子受到的电场力Eq和洛伦兹力qvB平衡,
因此有Eq=qvB②
由①②式得:
=
=
C/kg
=1.76×1011C/kg。
17.(11分)(2011·临朐实验中学高二检测)如图所示,在xOy直角坐标系中,第Ⅰ象限内分布着方向垂直纸面向里的匀强磁场,第Ⅱ象限内分布着方向沿y轴负方向的匀强电场。
初速度为零、带电量为q、质量为m的离子经过电压为U的电场加速后,从x上的A点垂直x轴进入磁场区域,经磁场偏转后过y轴上的P点且垂直y轴进入电场区域,在电场偏转并击中x轴上的C点。
已知OA=OC=d。
求电场强度E和磁感强度B的大小。
答案:
E=
B=
解析:
设带电粒子经电压为U的电场加速后获得速度为v,qU=
mv2①
带电粒子进入磁场后,洛仑兹力提供向心力,由牛顿第二定律:
qBv=
②
依题意可知:
r=d③
联立①②③可解得:
B=
④
带电粒子在电场中偏转,做类平抛运动,设经时间t从P点到达C点,由d=vt⑤
d=
t2⑥
联立①⑤⑥可解得:
E=
⑦
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