人教版物理选修31 模块综合测评.docx
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人教版物理选修31模块综合测评
模块综合测评
(时间:
90分钟 分值:
100分)
一、选择题(本题共10小题,每小题4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.下列关于场强和电势的说法中正确的是( )
A.在电场中a、b两点间移动电荷的过程中,电场力始终不做功,则电荷经过的路径上各点的场强一定为零
B.电势降落的方向就是电场强度的方向
C.两个等量同种电荷的电场中,从两电荷连线的中点沿连线的中垂线向外,电势越来越低,场强越来越小
D.两个等量异种电荷的电场中,两电荷连线的中垂线有如下特征:
连线上各点的电势均相等,且连线的中点场强最大
D [在电场中a、b两点间移动电荷的过程中,电场力始终不做功,说明电势相等,电势降落最快的方向是电场强度的方向,故A、B错误;由电场线及等势面的分布特点可知,两个等量同种电荷的电场中,从两电荷连线的中点沿连线的中垂直向外,电势越来越低,场强先增大后减小;两个等量异种电荷的电场中,两电荷连线的中垂线上各点的电势均相等,且连线的中点场强最大,故D正确,C错误。
]
2.如图所示,一根质量为m的金属棒AC用软线悬挂在磁感应强度为B的匀强磁场中,通入A→C方向的电流时,悬线张力不为零,欲使悬线张力为零,可以采用的办法是( )
A.不改变电流和磁场方向,适当增大电流
B.只改变电流方向,并适当减小电流
C.不改变磁场和电流方向,适当减小磁感应强度
D.只改变磁场方向,并适当减小磁感应强度
A [通入A→C方向的电流时,由左手定则可知,安培力方向垂直金属棒向上,2T+F安=mg,F安=BIL;欲使悬线张力为零,需增大安培力,但不能改变安培力的方向,只有选项A符合要求。
]
3.如图所示的电路,水平放置的平行板电容器中有一个带电液滴正好处于静止状态,现将滑动变阻器的滑片P向左移动,则( )
A.电容器中的电场强度将增大
B.电容器上的电荷量将减少
C.电容器的电容将减少
D.液滴将向上运动
B [若将滑片向左移动,则R总增大,干路电流减小;R2两端电压减小,因电容器与R2并联,所以电容器两端电压减小,电荷量减少,电场强度减小,液滴将向下运动,故B对,而A、D错;由平行板电容器电容C=
可知,电容器的电容不变,选项C错误。
]
4.如图所示,圆O所在的平面内有匀强电场存在,电场方向与圆面平行,一个带正电荷的微粒(不计重力)从图中A点出发,以相同的初动能在圆内沿各个方向运动。
图中AB是圆的一条直径,∠BAC=30°,已知只有当该微粒从图中C点处离开圆面时的动能才能达到最大值,则平面内的电场线方向为( )
A.沿A→B方向 B.沿A→C方向
C.沿O→C方向D.沿B→C方向
C [微粒从C点离开时具有最大动能说明,A、C两点间的电势差是A与圆周上各点间电势差中最大的,即在圆周上各点中C点的电势最低,C点单独在一个等势面上,又因为匀强电场的等势面是与电场线垂直的平面,所以经过C点圆的切线是一个等势线,因此OC是经过C点的电场线。
]
5.如图所示,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平行于cd,且ab边长为cd边长的一半,已知a点的电势是3V,b点的电势是5V,c点的电势是7V。
由此可知,d点的电势为( )
A.1VB.2V
C.3VD.4V
C [
取cd中点为e,连接ae如图所示,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,Uba=Uce=5V-3V=2V,而de与ce在同一直线上且相等,则Uce=Ued=2V,d点电势应为3V。
]
6.将一个电流表改装成欧姆表,并将欧姆表调零,用此欧姆表测一阻值为R的电阻时,指针偏转至满刻度的4/5处,现用该表测一未知电阻,指针偏转到满刻度的1/5处,则该电阻的阻值为( )
A.4RB.5R
C.10RD.16R
D [由闭合电路的欧姆定律得:
调零时有E=IgR内;指针偏转至满刻度的4/5时有E=4Ig(R+R内)/5;指针偏转到满刻度的1/5时有E=Ig(Rx+R内)/5。
联立三式可解得Rx=16R,D正确,A、B、C错误。
]
7.质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具,它的构造原理如图所示,离子源S产生的各种不同正离子束(速度可看作为零),经加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场,到达记录它的照相底片P上,设离子在P上的位置到入口处S′的距离为x,可以判断( )
A.若离子束是同位素,则x越大,离子质量越大
B.若离子束是同位素,则x越大,离子质量越小
C.只要x相同,则离子质量一定相同
D.只要x相同,则离子的比荷一定相同
AD [根据动能定理得,qU=
mv2,得:
v=
。
由qvB=m
得:
r=
=
,得:
x=2r=
。
若离子束是同位素,q相同,x越大对应的离子质量越大,故A正确,B错误。
由x=2r=
知,只要x相同,对应的离子的比荷一定相等,故C错误,D正确。
]
8.如图所示,光滑绝缘轨道ABP竖直放置,其轨道末端切线水平,在其右侧有一正交的匀强电场、磁场区域,电场竖直向上,磁场垂直纸面向里,一带电小球从轨道上的A点由静止滑下,经P点进入场区后,恰好沿水平方向做直线运动。
则可判定( )
A.小球带负电
B.小球带正电
C.若小球从B点由静止滑下,进入场区后将立即向上偏
D.若小球从B点由静止滑下,进入场区后将立即向下偏
BD [小球从P点进入场区后沿水平方向做直线运动,则小球一定受力平衡,由受力平衡知小球一定带正电;且qE+qvB=mg;若从B点静止滑下,由动能定理可求得小球进磁场区时v′ ] 9.如图所示,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( ) A.速率之比vc∶vd=2∶1 B.速率之比vc∶vd=1∶1 C.周期之比Tc∶Td=1∶1 D.在磁场中运动的时间之比tc∶td=1∶2 ACD [由r= ,rc=2rd可知,vc∶vd=2∶1,A正确,B错误;由T= 可知,Tc=Td,C正确;由tc= ,td= 可知,tc∶td=1∶2,D正确。 ] 10.空间中存在着沿x轴方向的静电场,其电场强度E随x变化的关系图象如图所示,图象关于坐标原点对称,A、B是x轴上关于原点对称的两点,对于下列说法中正确的是( ) A.电子在A、B两点的电势能不相等 B.电子在A、B两点的加速度方向相反 C.电子从A点由静止释放后的运动轨迹可能是曲线 D.若取无穷远处电势为零,则O点处电势一定为正 BD [电子从A移动到B,电场力做的负功和正功大小相等,总功为零,故A、B两点的电势能相等,故A错误;电子在A、B两点受到的电场力方向相反,大小相等,故加速度方向相反,大小相等,故B正确;由于电场力方向与x轴平行,故速度与合力始终共线,故一定做直线运动,故C错误;电势高低与场强大小无关,场强为零,电势不一定为零;本题中,将一个正的试探电荷从O点移动到无穷远处,电场力做正功,说明电势是降低的,若取无穷远处电势为零,则O点处电势一定为正,故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.(6分)如图甲为多用电表的示意图,现用它测量一个阻值约为20Ω的电阻,测量步骤如下: 甲 乙 (1)调节________,使电表指针停在________(选填“电阻”或“电流”)的“0”刻线。 (2)将选择开关旋转到“Ω”挡的________(选填“×1”“×10”“×100”或“×1k”)位置。 (3)将红、黑表笔分别插入“+”“-”插孔,并将两表笔短接,调节________,使电表指针对准________(选填“电阻”或“电流”)的“0”刻线。 (4)将红、黑表笔分别与待测电阻两端相接触,若电表读数如图乙所示,该电阻的阻值为________Ω。 (5)测量完毕,将选择开关旋转到“OFF”位置。 [解析] 使用多用电表欧姆挡,先机械调零。 中值电阻为15Ω,测量20Ω的电阻时,要使用×1的倍率,然后进行欧姆调零;由刻度盘和倍率可知,测量电阻的阻值为19Ω。 [答案] (1)指针定位螺丝 电流 (2)×1 (3)欧姆调零旋钮 电阻 (4)19 12.(10分)在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验时,所用的电流表内阻为几欧,电压表内阻为十几千欧。 实验中得到了多组数据,通过描点连线在IU坐标系中得到了小灯泡的伏安特性曲线如图甲所示。 甲 乙 丙 (1)在虚线框中画出实验电路原理图,并在图乙中用笔画线代替导线连接电路。 (2)根据图甲,可确定小灯泡的功率P与U2和P与I2的关系,下列示意图中合理的是________。 A B C D (3)将被测小灯泡、定值电阻R和电源串联成如图丙所示的电路。 电源电动势为6.0V,内阻为1.0Ω。 若电路中的电流为0.40A,则定值电阻R所消耗的电功率为________W。 [解析] (1)“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验时,电压、电流从零开始可调,滑动变阻器采用分压式,灯泡的电阻与电流表阻值相差不大,与电压表内阻相差大,电流表采用外接法,电路图、实物图如图所示: (2)小灯泡的电阻随温度升高而增大,由功率P=I2R,PI2图象的斜率逐渐增大,选项C错误,选项D正确;由P= ,PU2图象的斜率逐渐减小,选项A、B错误。 (3)当电路中的电流I=0.40A,由图象可得小灯泡两端的电压U=4V,定值电阻R两端的电压UR=E-U-Ir=1.6V,所消耗的电功率P=URI=0.64W。 [答案] (1)见解析图 (2)D (3)0.64 13.(10分)如图所示,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0.4mg,已知小环的带电荷量为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=Gcos37°=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,根据平衡条件有 F+N=G1 又F=qvB 可得v= 。 [答案] (1)负电 (2) 14.(10分)如图所示,在同一水平面内的两导轨ab、cd相互平行,相距2m并在竖直向上的磁场中,一根质量为3.6kg、有效长度为2m的金属棒放在导轨上,当金属棒中的电流为5A时,金属棒做匀速运动;当金属棒中的电流增大到8A时,金属棒能获得2m/s2的加速度。 则磁场的磁感应强度大小为多少? [解析] 对金属棒进行受力分析,利用牛顿第二定律可得: 当金属棒中的电流为5A时, BI1L-F阻=0① 当金属棒中的电流为8A时, BI2L-F阻=ma② 由①②可得B= = T=1.2T。 [答案] 1.2T 15.(12分)在金属板A、B间加上如图乙所示的大小不变、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: 甲 乙 (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? [解析] (1)由动能定理可得: e= mv - mv , 解得: vt= 。 (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= +k (k=0、1、2…) 由 = · ( )2×2可得: d=T· 。 [答案] (1) (2)v0T (3) +k (k=0、1、2…) T· 16.(12分)如图所示,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。 质量为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,并垂直于磁场边界方向进入磁场;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? [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= mv2 则两极板AB间的电压: U= 。 (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 由几何关系有: =cos30° 解得磁感应强度B的大小为: B= 。 [答案] (1)A (2)
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