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2017-2018学年高中物理人教版选修3-1 模块检测

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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

答案 C
2.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 图象如图    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 1
A.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
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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 图象可知: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 2
A.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                     0.50A 和 2.0V.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                     2.0A 和 24.0V.则这台电动机正常运转
时输出功率为(  )


                                     图 3
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A.32W                          B.44W
C.47W                          D.48W
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=

2.0
0.5                                                            2
  Ω=4Ω.当正常转动后,P         入=24×2W=48W,P      出=P  入-Pr=48W-2.0   ×4W=32W.
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 4
A.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
                                               E
解析 带电粒子在金属板中做直线运动,qvB=qE,v=B,表明带电粒子的速度一定相等,
                                                             mv
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=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 5
A.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
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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
                          mv
解析 由运动轨道半径公式            r=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 6

A.电压表读数变大,通过灯            L1 的电流变大,灯      L2 变亮

B.电压表读数变小,通过灯            L1 的电流变小,灯      L2 变亮

C.电压表读数变大,通过灯            L2 的电流变小,灯      L1 变暗

D.电压表读数变小,通过灯            L2 的电流变大,灯      L1 变暗
答案 BD

解析 两灯和滑动变阻器组成的电路,其中                  L2 在干路上,L1    和滑动变阻器并联后与          L2 串联,

电压表测量的是       L1 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

                                                                     E
                                                                   R+r
阻器  R′与   L1 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=    ,外电

阻 R 的减小使干路电流        I 增大,可知通过      L2 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,L2  的电功率增大,L2       变亮;且

L2 两端电压   U2 增大,L1   两端电压    U1=U-U2   减小,电压表的示数减小;L1           两端电压    U1 减

小,使通过     L1 的电流减小;且      L1 的电功率减小,L1      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象,曲线②表示该电源的输
出功率与电流的关系图象,则下列说法正确的是(  )
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                                     图 7
A.电源电动势约为        50V
                 25
B.电源的内阻约为        3 Ω
C.电流为    2.5A 时,外电路的电阻约为          15Ω
D.输出功率为      120W  时,输出电压约是        30V
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 图象,当    I=0 时,

                                                             ΔU  50-20
U=E=50    V,故   A 正确;U-I    图象斜率的绝对值表示内阻,故:r=|               ΔI |=  6    Ω=5 

Ω,故   B 不正确;电流为      2.5  A 时,对照    U-I 图象,电压为      37.5 V,故外电路电阻:R=

U  37.5 V
I = 2.5 A =15 Ω,故 C 正确;输出功率为        120 W 时,对照    P-I 图象,电流为      4 A,再对照
U-I 图象,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 8
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
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
                  中国现代教育网     www.30edu.com  全国最大教师交流平台

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            1~3kΩ 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      20~25kΩ  的电阻时,应调节        B,使它的尖端指向“×1k”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) 22kΩ
12.(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           6V,额定功率约为       5W;
B.电流表:量程       1.0A,内阻约为     0.5Ω;
C.电压表:量程       3V,内阻    5kΩ;
D.滑动变阻器      R:最大阻值为       20Ω,额定电流     1A;
E.电源:电动势       10V,内阻很小;

F.定值电阻     R0(阻值  10kΩ);
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
                  中国现代教育网     www.30edu.com  全国最大教师交流平台

____________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
                             P  5                          U
                            U   6                           I
解析 (1)小灯泡的额定电流为           I=  =   A,正常发光时的电阻为          RL=   =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

    RARV    0.5 × 5 000+10 000     3
RL<      =                     Ω=50    Ω,故测量电路采用电流表外接法.由于采用

                                            ERL
                                           RL+R
限流式接法时可使小灯泡获得的最低电压为                  Umin=      ≈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总电压的三分之

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-
6C 的点电荷由    A 点沿水平线移至       B 点,克服静电力做了         2×10-6J 的功,已知     A、B  间的距
离为  2cm.


                                    图  10

(1)试求 A、B  两点间的电势差       UAB;
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(2)若 A 点的电势为    φA=1V,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)2V (2)-1V (3)200V/m 沿电场线斜向下

                                             6
解析 (1)由题意可知,静电力做负功              WAB=-2×10-    J

       WAB
         q
据 UAB=     得  UAB=2V

(2)UAB=φA-φB,则   φB=φA-UAB=-1V

(3)d=2×10-2×cos60°m=1×10-2m.

   UAB
E=  d  =200V/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  V1、V2  的示数随电流表示数的变化图象应分别为                 U-I  图象中哪一条直线?

(2)定值电阻   R0、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     V1、V2  的示数随电流表示数的变化图象应分别为                 U-I 图象中的     BC 和

AC 直线.

              U2  1.5
               I  0.5
(2)定值电阻   R0=   =    Ω=3Ω.

当滑动片在     R 的最右端时对应       BC 直线上的    B 点

U1=7.5V,I=0.5A.

     UR  U1-U2   7.5-1.5
      I     I       0.5
R 总=   =        =       Ω=12Ω.
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(3)由闭合电路欧姆定律表达式           E=U+Ir

得 E=7.5+0.5r

E=6+2.0r

联立以上两式得:E=8V,r=1Ω.

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,
                                                                          q
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
                               1
解析 在加速过程中,据动能定理有2mv2=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                             R1 和 R2,则离子打

到金属板上的条件是         R1≤R≤R2


由勾股定理知:

            d
 12  2      2 2
R =d +(R1-   )
        5
        4
解得  R1=  d
                        d
           2     2      2 2
同理可得:R      =(2d) +(R2-  )
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         17
          4
解得:R2=     d

离子在磁场中运动时,由洛伦兹力和向心力公式可得:

      v2
qvB=m  R
         mv
解得:R=qB
  q   2U
故m=B2R2
                 32U    q   32U
               289B2d2  m  25B2d2
因 R1≤R≤R2,故           ≤  ≤       .
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       v0 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.
        mv02                                               2mv0
                2
答案 (1)  2qh  (2) v0 方向指向第Ⅳ象限与          x 轴正方向成    45°角 (3)  qL
                                                      1
                                                      2  2
解析 (1)设粒子在电场中运动的时间为               t,则有  x=v0t=2h,y=    at =h,qE=ma,联立以
             mv02
上各式可得     E= 2qh .

(2)粒子到达   a 点时沿   y 轴负方向的分速度       vy=at=v0.

        v02+vy2  2
所以  v=        =  v0,方向指向第Ⅳ象限与          x 轴正方向成     45°角.
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                              v2
(3)粒子在磁场中运动时,有          qvB=m  r
                                                      2           2mv0
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= 2 L,所以   B=  qL .
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