2023-2024學(xué)年高中物理人教版2019課后習(xí)題第十三章模塊綜合測評（二）

模塊綜合測評(二)(時間:75分鐘滿分:100分)一、單項選擇題(本題共7小題,每小題4分,共28分。在每小題給出的四個選項中,只有一個選項符合題目要求)1.關(guān)于電場線的下列說法中,正確的是()A.電場線上每一點的切線方向都跟電荷在該點的受力方向相同B.沿電場線方向,電場強度越來越小C.電場線越密的地方,同一試探電荷所受靜電力就越大D.在電場中,順著電場線移動電荷,電荷受到的靜電力大小恒定答案C解析電場線上某點的切線方向就是該點的電場強度方向,和正電荷受力方向相同,和負電荷受力方向相反,故A選項錯誤;電場強度的大小用電場線的疏密表示,與電場線的方向無關(guān),故B、D選項錯誤,C選項正確。2.在金屬球殼的球心處有一個正點電荷,球殼內(nèi)外的電場線分布如圖所示,下列說法不正確的是()A.M點的電場強度比K點的大B.球殼內(nèi)表面帶負電,外表面帶正電C.試探負電荷在K點的電勢能比在L點的大D.試探負電荷沿電場線從M點運動到N點,靜電力做負功答案C解析由電場線的分布情況可知,M處的電場線比K處的電場線密,M點的電場強度大于K點的電場強度,選項A正確;由于靜電感應(yīng),金屬球殼內(nèi)表面感應(yīng)出負電荷,外表面感應(yīng)出正電荷,選項B正確;沿電場線方向電勢逐漸降低,K點的電勢比L點的電勢高,所以試探負電荷在K點的電勢能比在L點的小,選項C錯誤;試探負電荷沿電場線從M點運動到N點的過程中,所受的靜電力的方向由N指向M,則靜電力做負功,選項D正確。本題選不正確的,故選C。3.如圖所示為某線性元件甲和非線性元件乙的伏安特性曲線,兩圖線交于A點,A點坐標(biāo)為(12V,1.5A),甲的圖線與U軸所成夾角θ為30°。下列說法正確的是()A.隨電壓的增大,元件乙的圖像斜率越來越小,故其電阻隨電壓的增大而減小B.在A點,甲、乙兩元件的電阻相等C.元件甲的電阻為R=k=tanθ=3D.若將甲、乙元件并聯(lián),理想電源的電壓為5V,則每秒通過干路某一橫截面的電荷量為1.5C答案B解析隨電壓的增大,元件乙的圖像斜率越來越小,根據(jù)歐姆定律可知,其電阻隨電壓的增大而增大,故選項A錯誤;在A點,甲、乙兩元件的電壓、電流相同,則電阻相等,故選項B正確;IU圖像的斜率表示電阻的倒數(shù),元件甲的電阻R=1k=121.5Ω=8Ω,故選項C錯誤;將甲、乙兩元件并聯(lián)接到5V的電源兩端時,因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等,所以兩元件兩端的電壓均為5V,由圖像可知通過兩元件的電流分別為I乙=1.0A、I甲=UR=58A=0.625A,因并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和,所以總電流I=I甲+I乙=1.625A,根據(jù)電荷量定義可知4.某區(qū)域存在如圖所示的磁場,其中小圓面積為S1,內(nèi)有垂直紙面向外的磁場,磁感應(yīng)強度的大小為B1,大圓面積為S2,大圓與小圓之間有垂直紙面向里的磁場,磁感應(yīng)強度的大小為B2,已知B2>B1,S2>2S1,則該區(qū)域內(nèi)磁通量Φ的大小等于()A.(B1+B2)S2 B.(B2B1)S2C.B2S2B1S1 D.B2S2(B1+B2)S1答案D解析設(shè)穿過線圈向外的磁通量為正值,則有Φ1=B1S1;而穿過線圈向里的磁通量為Φ2=B2(S2S1)。則該區(qū)域內(nèi)的磁通量Φ=B1S1B2(S2S1)=[B2S2(B1+B2)S1],負號表示穿過線圈的磁通量的方向,故D正確,A、B、C錯誤。5.當(dāng)今醫(yī)學(xué)上對某些腫瘤采用質(zhì)子療法進行治療,該療法用一定能量的質(zhì)子束照射腫瘤殺死癌細胞。現(xiàn)用一直線加速器來加速質(zhì)子,使其從靜止開始被加速到1.0×107m/s。已知加速電場的電場強度為1.3×105N/C,質(zhì)子的質(zhì)量為1.67×1027kg,電荷量為1.6×1019C,則下列說法正確的是()A.加速過程中質(zhì)子電勢能增加B.質(zhì)子所受到的電場力約為2×1015NC.質(zhì)子加速需要的時間約為8×106sD.加速器加速的直線長度約為4m答案D解析加速過程中,電場力對質(zhì)子做正功,質(zhì)子電勢能減小,A錯誤;質(zhì)子受到的電場力F=Eq=1.3×105×1.6×1019N=2.08×1014N,B錯誤;質(zhì)子的加速度a=Fm=2.08×10-141.67×10-27m/s2=1.25×1013m/s2,根據(jù)v=v0+at,加速時間t=8×1076.如圖所示,有一帶電顆粒靜止于水平放置的電容器兩極板間,電源內(nèi)阻不可忽略,現(xiàn)將滑動變阻器的滑片向上移動少許,穩(wěn)定后三個燈泡依然能夠發(fā)光,則下列說法中正確的是(燈泡電阻始終不變)()A.小燈泡L1、L3變暗,L2變亮 B.該帶電顆粒一定帶正電C.電容器C上電荷量減小 D.電流表始終存在從左向右的電流答案A解析滑片上滑使R連入電路的電阻變大,從而使外路電阻變大,總電流I總=ER外+r,I總變小,路端電壓U=EI總r,故U變大,P2=U2RL2變大,燈L2變亮,流過L1和L3的電流I13=I總I2,因燈L2中電流I2=URL2,故I2變大,所以I13變小,燈L1和L3變暗,選項A正確;對帶電顆粒受力分析知它帶負電荷,故B不正確;UC=U變大,電容器充電,它的電荷量增加,7.某空間區(qū)域有豎直方向的電場(圖中只畫出了一條電場線)。一個質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的小球,在電場中從A點由靜止開始沿電場線豎直向下運動。不計一切阻力,運動過程中小球的機械能E與小球位移x的關(guān)系圖像如圖所示,由此可以判斷()A.小球所處的電場為非勻強電場,且電場強度不斷減小,電場強度方向向上B.小球所處的電場為勻強電場,電場強度方向向下C.小球可能先做加速運動,后做勻速運動D.小球一定先做加速運動,達到最大速度后做減速運動,最后靜止答案A解析在小球向下運動過程中,由功能關(guān)系知機械能的變化量ΔE=F電·Δx=E電qΔx,所以電場強度E電=1qΔEΔx,由圖像知ΔEΔx變小,故電場強度E電變小,由E減小和小球帶正電知電場強度方向向上,所以A正確,B錯誤;由牛頓第二定律得小球的加速度a=gE電二、多項選擇題(本題共3小題,每小題6分,共18分。每小題有多個選項符合題目要求,全部選對的得6分,選對但不全的得3分,有選錯的得0分)8.如圖所示,空間有一勻強電場,電場方向與紙面平行。一電荷量為q的粒子(重力不計),在恒力F的作用下沿虛線由M勻速運動到N。已知力F和MN間夾角為θ,M、N間距離為d,則下列結(jié)論中正確的是()A.M、N兩點的電勢差為FdB.勻強電場的電場強度大小為FC.帶電粒子由M運動到N的過程中,電勢能增加了FdcosθD.若要使帶電粒子由N向M做勻速直線運動,則F必須反向答案AC解析粒子做勻速運動,根據(jù)動能定理,有Fd·cosθqUMN=0,UMN=Fdcosθq,A正確;由粒子受力知,電場強度大小E=Fq,B錯誤;電勢能的增加量等于克服電場力做的功Fdcosθ,C正確;粒子做勻速直線運動的條件是粒子受力平衡,即由N運動到M9.反天刀是生活在尼羅河的一種魚類,沿著它身體的長度方向分布著電器官,這些器官能在魚周圍產(chǎn)生電場,假設(shè)如圖為反天刀周圍的電場線分布示意圖,A、B、C為電場中的點,下列說法正確的是()A.頭部帶負電B.A點電場強度大于B點電場強度C.負離子運動到A點時,其加速度方向向右D.圖中從A至C的虛線可以是正離子的運動軌跡答案BD解析電場線從正電荷或無窮遠處出發(fā),終止于無窮遠處或負電荷,根據(jù)電場線由魚的頭部出發(fā)可知,頭部帶正電,故A錯誤;電場線疏密程度表示電場強度大小,A處電場線比B處密,所以A處電場強度大于B處電場強度,故B正確;負離子在A點受到的電場力向左,其加速度方向向左,故C錯誤;正離子所受的電場力方向沿著電場線的方向,且指向運動軌跡的凹側(cè),故D正確。10.我國成功研制了“3.0V12000F”石墨烯超級電容器。超級電容器充電時,電極表面將吸引周圍電解質(zhì)溶液中的異性離子,使這些離子附著于電極表面上形成相距小于0.5nm、相互絕緣的等量異種電荷層,石墨烯電極結(jié)構(gòu)使得該異種電荷層的面積成萬倍增加。下列有關(guān)說法正確的是()A.該電容器充滿電后的帶電荷量為36000CB.該電容器充滿電后的帶電荷量為72000CC.電介質(zhì)相同時,正對面積大、板間距離小,則電容大D.當(dāng)該電容器放電至兩端電壓為1.5V時,其電容變?yōu)?000F答案AC解析根據(jù)超級電容器的規(guī)格“3.0V12000F”,結(jié)合C=QU可知該電容器充滿電后的帶電荷量Q=CU=12000×3.0C=36000C,選項A正確,選項B錯誤;借助平行板電容器電容的決定式C=εrS4πkd分析可知,電介質(zhì)相同時,正對面積大,板間距離小,則電容大,選項C正確;電容器的電容只與電容器本身有關(guān)三、非選擇題(本題共5小題,共54分)11.(7分)實驗室新進了一批低電阻的金屬絲(如實物圖中電阻),已知金屬絲的電阻率ρ=1.7×108Ω·m。課外活動小組的同學(xué)們設(shè)計了一個實驗來測算使用的金屬絲長度。他們選擇了電流表、電壓表、開關(guān)、滑動變阻器、螺旋測微器(千分尺)、導(dǎo)線和學(xué)生電源等器材。在實驗中,盡量減小實驗誤差,并在實驗中獲得較大的電壓調(diào)節(jié)范圍。(1)應(yīng)從下圖所示的A、B、C、D四個電路中選擇電路來測量金屬絲電阻。

(2)請把下面的實物按照原理圖連接起來,要求導(dǎo)線不能交叉。(3)他們使用千分尺測量金屬絲的直徑,示數(shù)如圖所示,金屬絲的直徑為mm。

(4)實驗中電壓表示數(shù)為2.0V時,電流表示數(shù)為0.5A,根據(jù)金屬絲的電阻值,可估算出金屬絲的長度約為m。(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)

答案(1)D(2)見解析(3)0.260(4)12.5解析(1)要獲得較大的電壓調(diào)節(jié)范圍,滑動變阻器采用分壓式接法,排除A、C。由于待測電阻較小,電流表選擇外接法,所以選項D正確。(2)連線需要注意滑動變阻器采用分壓式接法,電路圖如圖所示。(3)固定刻度讀數(shù)為0mm,可動刻度讀數(shù)為26.0×0.01mm=0.260mm,最終的讀數(shù)為0.260mm。(4)金屬絲的電阻R=UI=20.5依據(jù)電阻定律R=ρlS=ρlπ(D2)

2,代入測出的金屬絲直徑和已知的電阻率、電阻,12.(9分)某研究小組收集了兩個電學(xué)元件:電阻R0(約為2kΩ)和中的鋰電池(電動勢E標(biāo)稱值為3.7V,允許最大放電電流為100mA)。實驗室備有如下器材:A.電壓表V(量程0~3V,電阻RV約為4.0kΩ)B.電流表A1(量程0~100mA,電阻RA1約為5Ω)C.電流表A2(量程0~2mA,電阻RA2約為50Ω)D.滑動變阻器R1(0~40Ω,額定電流1A)E.電阻箱R2(0~999.9Ω)F.開關(guān)S一只、導(dǎo)線若干(1)為了測定電阻R0的阻值,小明設(shè)計了一個電路,與其對應(yīng)的實物圖如圖,圖中的電流表A應(yīng)選(選填“A1”或“A2”),請將實物連線補充完整。

(2)為測量鋰電池的電動勢E和內(nèi)阻r,小紅設(shè)計了如圖甲所示的電路圖。根據(jù)測量數(shù)據(jù)作出1U-1R2圖像,如圖乙所示。若該圖線的斜率為k,縱軸截距為b,則該鋰電池的電動勢E=,內(nèi)阻r=。(用k答案(1)A2實物連線如圖所示(2)1解析(1)電壓表量程為0~3V,通過待測電阻的最大電流為I=UR0=1.5mA,因此電流表應(yīng)選A2;變阻器采用限流式接法變化范圍較小,不能測多組實驗數(shù)據(jù),為了減小誤差,應(yīng)采用分壓式接法(2)由E=U+UR2r得1U=1E+rE·1R2,則13.(10分)如圖所示的電路中,電源提供的電壓為U=10V保持不變,已知R1=4Ω,R2=6Ω,C=30μF。(1)閉合開關(guān)S,求電路穩(wěn)定后通過R1的電流。(2)在(1)中電路穩(wěn)定后,將開關(guān)S斷開,求這以后流過R1的電荷量。答案(1)1A(2)1.2×104C解析(1)閉合S,電路達到穩(wěn)定后電容器相當(dāng)于斷路。由歐姆定律得通過R1的電流為I=UR1+R2=10(2)S斷開前,電容器兩極板間的電壓等于R2兩端的電壓,即有UC=U2=IR2=1×6V=6V,電容器所帶電荷量為Q=CUC=30×106×6C=1.8×104C。S斷開且電路穩(wěn)定時,電容器兩極板間的電壓等于電源提供的電壓U,電容器所帶電荷量為Q'=CU=30×106×10C=3×104C,流過R1的電荷量等于電容器所帶電荷量的增加量,即ΔQ=Q'Q=3×104C1.8×104C=1.2×104C。14.(12分)質(zhì)量均為m的兩個可視為質(zhì)點的小球A、B,分別被長為L的絕緣細線懸掛在同一點O,給A、B分別帶上一定量的正電荷,并用水平向右的外力作用在A球上,平衡以后,懸掛A球的細線豎直,懸掛B球的細線向右偏60°角,如圖所示。若A球的電荷量為q,重力加速度為g,靜電力常量為k,則:(1)B球的電荷量為多少。(2)水平外力多大。答案(1)mgL2kq解析(1)當(dāng)系統(tǒng)平衡以后,B球受到如圖所示的三個力:重力mg、細線的拉力F1、庫侖斥力F。合力為零,由平衡條件得Fcos30°F1cos30°=0,Fsin30°+F1sin30°mg=0,由庫侖定律得F=kqq聯(lián)立上述三式,可得B球的帶電荷量qB=mgL(2)A球受到如圖所示的四個力作用,合力為零。得FT=F'·cos30°,而F'=F=mg,所以,A球受到的水平推力FT=mgcos30°=32mg15.(16分)類比法、等效法等都是研究和學(xué)習(xí)物理過程中常用的重要方法。物理中存在“通量”這個物理量,“通量”的定義要用到高等數(shù)學(xué)知識。在高中階段,對“通量”的定義采用的是簡單化處理方法并輔以形象化物理模型進行理解。(1)“磁通量”就是一種常見的“通量”。在高中階段我們是這樣來定義“磁通量”的:設(shè)在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中,有一個與磁場方向垂直、面積為S的平面,我們把B與S的乘積叫作穿過這個面積的磁通量(圖甲),簡稱磁通,用字母Φ表示,則Φ=BS。如圖乙所示,空間存在水平向右的勻強磁場,磁感應(yīng)強度大小為B。一個面積為S矩形線圈與豎直面間的夾角為θ,試求穿過該矩形線圈的磁通量Φ