【創(chuàng)新設計】2020-2021學年高中物理人教版選修3-1練習：模塊檢測

模塊檢測說明：本試卷分第Ⅰ卷(選擇題)和第Ⅱ卷(非選擇題)兩部分．試卷滿分100分，考試時間90分鐘．第Ⅰ卷(選擇題共37分)一、單項選擇題(本題共7小題，每題3分，共21分，每小題給出的四個選項中只有一個選項符合題意)1．關于物理學史，下列說法中不正確的是()A．電荷量e的數(shù)值最早是由美國物理學家密立根測得的B．法拉第不僅提出了場的的概念，而且直觀地描繪了場的清楚圖象C．法拉第通過試驗爭辯確認了真空中兩點電荷之間相互作用力的規(guī)律D．庫侖在前人工作的基礎上，通過試驗爭辯確認了真空中兩個靜止點電荷之間的相互作用力的規(guī)律答案C2．下列運動(電子只受電場力或磁場力的作用)不行能的是()答案B解析本題考查電子在電場或磁場中的運動，意在考查同學對電子在電場或磁場中的受力分析以及運動分析的力量，電子可以在正點電荷的電場力作用下做勻速圓周運動，故A選項描述的運動可能實現(xiàn)；由于等量異種點電荷在其連續(xù)中垂線處產(chǎn)生的電場的方向水平向右，電子所受電場力的方向水平向左，而電子的初速度方向沿中垂線方向，則電子將做曲線運動，故B選項所描述的運動不行能實現(xiàn)；電子可以在洛倫茲力作用下做勻速圓周運動，故C選項描述的運動可能實現(xiàn)；由于通電螺線管中的磁場力勻強磁場，又電子的速度方向與磁場方向平行，則電子不受洛倫茲力作用，電子將沿通電螺線管中心軸線做勻速直線運動，故D選項描述的運動可能實現(xiàn)．3．靜電計是在驗電器的基礎上制成的，用其指針的張角大小來定性顯示其金屬球與外殼之間的電勢差大?。鐖D1所示，A、B是平行板電容器的兩個金屬板，G為靜電計．開頭時開關S閉合，靜電計指針張開肯定角度，為了使指針張開角度增大些，下列實行的措施可行的是()圖1A．斷開開關S后，將A、B分開些B．保持開關S閉合，將A、B兩極板分開些C．保持開關S閉合，將A、B兩極板靠近些D．保持開關S閉合，將變阻器滑動觸頭向右移動答案A4．如圖所示的四個電場中，均有相互對稱分布的a、b兩點，其中電勢和場強都相同的是()答案B解析A中，a、b兩點場強的方向不同，A錯誤；B中，a、b兩點電勢和場強均相同，B正確；C中，a點電勢高于b點電勢，C錯誤；D中，a、b兩點場強的方向不同，D錯誤．5.圖2一帶正電的粒子在電場中做直線運動的vt圖象如圖2所示，t1、t2時刻分別經(jīng)過M、N兩點，已知在運動過程中粒子僅受電場力作用，則下列推斷正確的是()A．該電場可能是由某正點電荷形成的B．M點的電勢高于N點的電勢C．在從M點到N點的過程中，電勢能漸漸增大D．帶電粒子在M點所受電場力大于在N點所受電場力答案C解析由vt圖象可知：該粒子做的是勻減速直線運動，則粒子所處電場為勻強電場，A、D錯誤；由于粒子帶正電、正電荷受力方向跟該點場強方向相同，如圖所示，因沿著電場線方向電勢降低，故M點的電勢低于N點的電勢，B錯誤；從M點到N點，電場力做負功，電勢能增加，C正確．圖36．在爭辯微型電動機的性能時，應用如圖3所示的試驗電路．當調整滑動變阻器R并把握電動機停止轉動時，電流表和電壓表的示數(shù)分別為0.50A和2.0V．重新調整R并使電動機恢復正常運轉，此時電流表和電壓表的示數(shù)分別為2.00A和24.0A．32W B．44WC．47W D．48W答案A解析當電動機停止轉動時，電動機可視為純電阻，由歐姆定律可知電動機的電阻r＝eq\f(2.0,0.5)Ω＝4Ω.當正常轉動后，P入＝24×2W＝48W，P出＝P入－Pr＝48W－2.02×4W＝32W.圖47．如圖4所示，a、b是一對平行金屬板，分別接到直流電源兩極上，右邊有一擋板，正中間開有一小孔d，在較大空間范圍內存在著勻強磁場，磁感應強度大小為B，方向垂直紙面對里，在a、b兩板間還存在著勻強電場E.從兩板左側中點c處射入一束正離子(不計重力)，這些正離子都沿直線運動到右側，從d孔射出后分成3束．則下列推斷正確的是()A．這三束正離子的速度肯定不相同B．這三束正離子的質量肯定不相同C．這三束正離子的電荷量肯定不相同D．這三束正離子的比荷肯定不相同答案D解析本題考查帶電粒子在電場、磁場中的運動，速度選擇器的學問．帶電粒子在金屬板中做直線運動，qvB＝Eq，v＝eq\f(E,B)，表明帶電粒子的速度肯定相等，而電荷的帶電量、電性、質量、比荷的關系均無法確定；在磁場中R＝eq\f(mv,Bq)，帶電粒子運動半徑不同，所以比荷肯定不同，D項正確．二、多項選擇題(本題共4小題，每小題4分，共16分)圖58．如圖5所示電路中，當滑動變阻器的滑片P從a端向b端滑動時，以下推斷正確的是()A．電壓表讀數(shù)變大，通過燈L1的電流變大，燈L2變亮B．電壓表讀數(shù)變小，通過燈L1的電流變小，燈L2變亮C．電壓表讀數(shù)變大，通過燈L2的電流變小，燈L1變暗D．電壓表讀數(shù)變小，通過燈L2的電流變大，燈L1變暗答案BD解析兩燈和滑動變阻器組成的電路，其中L2在干路上，L1和變阻器并聯(lián)后與L2串聯(lián)，電壓表測量的是L1兩端電壓，即是測變阻器兩端電壓．當滑動變阻器的滑片P從a端向b端滑動時，變阻器連入電路中的阻值減小，變阻器R′與L1并聯(lián)的阻值減小，電路的總電阻減小；依據(jù)閉合電路歐姆定律I＝eq\f(E,R＋r)，外電阻R的減小使干路電流I增大，可知通過L2的電流增大；電源內電阻上的電壓U′＝Ir增大，外電路兩端的電壓U＝E－Ir減小，由于電流I增大，L2的電功率增大，L2變亮；且L2兩端電壓U2增大，L1兩端電壓U1＝U－U2減小，電壓表的示數(shù)減??；L1兩端電壓U1減小，使通過L1的電流減??；且L1的電功率減小，L1變暗．圖69．如圖6所示，有一混合正離子束先后通過正交的電場、磁場區(qū)域Ⅰ和勻強磁場區(qū)域Ⅱ，假如這束正離子流在區(qū)域Ⅰ中不偏轉，進入?yún)^(qū)域Ⅱ后偏轉半徑r相同，則它們肯定具有相同的()A．速度B．質量C．電荷量D．比荷答案AD解析離子流在區(qū)域Ⅰ中不偏轉，肯定是qE＝qvB，v＝eq\f(E,B)，A正確．進入?yún)^(qū)域Ⅱ后，做勻速圓周運動的半徑相同，由r＝eq\f(mv,qB)知，因v、B相同，所以只能是比荷相同，故D正確，B、C錯誤．10．如圖7所示，兩根長直導線豎直插入光滑絕緣水平桌面上的M、N兩小孔中，O為M、N連線中點，連線上a、b兩點關于O點對稱．導線均通有大小相等、方向向上的電流．已知長直導線四周產(chǎn)生的磁場的磁感應強度B＝keq\f(I,r)，式中k是常數(shù)，I是導線中的電流、r為點到導線的距離．一帶正電的小球以初速度v0從a點動身沿連線運動到b點．關于上述過程，下列說法正確的是()圖7A．小球先做加速運動后做減速運動B．小球始終做勻速直線運動C．小球對桌面的壓力先減小后增大D．小球對桌面的壓力始終在增大答案BD解析由右手螺旋定則可知，M處的通電導線在MO區(qū)域產(chǎn)生的磁場垂直于MO向里，離導線越遠磁場越弱，所以磁場由M到O漸漸減弱，N處的通電導線在ON區(qū)域產(chǎn)生的磁場垂直于ON向外，由O到N漸漸增加，帶正電的小球由a點沿途連線運動到b點，受到的洛倫茲力F＝Bqv為變力，則從M到O洛倫茲力的方向向上，隨磁場的減弱而減小，從O到N洛倫茲力的方向向下，隨磁場的增加而增大，所以對桌面的壓力始終在增大，D正確，C錯誤；由于桌面光滑，洛倫茲力始終沿豎直方向，所以小球在水平方向上不受力，做勻速直線運動，B正確，A錯誤．圖811．如圖8所示，連接兩平行金屬板的導線的一部分CD與一有電源回路的一部分GH平行且均在紙面內，金屬板置于磁場中，磁場方向垂直于紙面對里，當一束等離子體射入兩金屬板之間時，CD段導線受到力F的作用．則()A．若等離子體從右方射入，F(xiàn)向左B．若等離子體從右方射入，F(xiàn)向右C．若等離子體從左方射入，F(xiàn)向左D．若等離子體從左方射入，F(xiàn)向右答案AD解析等離子體指的是整體顯電中性，內部含有等量的正、負電荷的氣態(tài)離子群體．當?shù)入x子體從右方射入時，正、負離子在洛倫茲力作用下將分別向下、上偏轉，使上極板的電勢低于下極板，從而在外電路形成由D流向C的電流，這一電流處在導線GH中電流所產(chǎn)生的磁場中，由左手定則可知，它所受安培力方向向左，所以A項對，B項錯，同理可分析得知C項錯，D項對．第Ⅱ卷(非選擇題共63分)三、試驗題(本題共2小題，共18分，把答案直接填在橫線上)圖912．(10分)現(xiàn)在已經(jīng)離不開電視、手機等電子產(chǎn)品，但這些產(chǎn)品生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生含多種重金屬離子的廢水，這些廢水是否達標也引起了人們的關注．某同學想測出學校四周一工廠排出廢水的電阻率，以推斷廢水是否達到排放標準(一般工業(yè)廢水電阻率的達標值為ρ≥200Ω·m)．如圖9所示為該同學所用盛水容器，其左、右兩側面為帶有接線柱的金屬薄板(電阻微小)，其余四周由絕緣材料制成，容器內部長a＝40cm，寬b＝20cm，高c＝10(1)他先后用多用電表歐姆擋的“×1k”、“×100”兩個擋位粗測水樣的電阻值時，表盤上指針如圖10中所示，則所測水樣的電阻約為________Ω圖10(2)他從試驗室中找到如下試驗器材更精確地測量所獲水樣的電阻：A．電流表(量程5mA，電阻RA＝800Ω)B．電壓表(量程15V，電阻RV約為10.0kΩ)C．滑動變阻器(0～20Ω，額定電流1D．電源(12V，內阻約10Ω)E．開關一只、導線若干請用鉛筆線代替導線幫他在圖11中完成電路連接．圖11(3)正確連接電路后，這位同學閉合開關，測得一組U、I數(shù)據(jù)；再調整滑動變阻器，重復上述測量得出一系列數(shù)據(jù)如下表所示，請你在圖12的坐標系中作出UI關系圖線.U/V2.03.8 6.8 8.0 10.2 11.6I/mA0.73 1.36 2.20 2.89 3.66 4.15圖12(4)由以上測量數(shù)據(jù)可以求出待測水樣的電阻率為________Ω·m.據(jù)此可知，所測水樣在電阻率這一指標上________(選填“達標”或“不達標”)．答案(1)1800(2)如圖a(3)如圖b(4)99.7不達標解析(1)圖上歐姆表指針有兩個位置，明顯右邊位置對應“×1k”，左邊位置對應“×100”，應按接近中間刻度的讀數(shù)，刻度18乘以倍率100，所以電阻為1800Ω.(2)由于要精確測量電阻值，需要電路中電壓有較大的變化范圍，而滑動變阻器阻值又遠小于待測電阻，所以連線時滑動變阻器要用分壓接法；又由于待測電阻阻值與電壓表內阻相差的倍數(shù)和待測電阻阻值與電流表相差的倍數(shù)相當，電流表內阻已知，則接受電流表內接法．(3)讓絕大多數(shù)的點在直線上，其余各點均勻地分布在直線兩側．(4)由圖線斜率可知，總電阻為2794Ω，又R＝R總－RA，依據(jù)電阻定律R＝ρeq\f(L,S)，代入數(shù)據(jù)得ρ＝99.7Ω·m.13．(8分)某同學接受如圖13甲所示的電路測定電源電動勢和內電阻，已知干電池的電動勢約為1.5V，內阻約2Ω，電壓表(0～3V,3kΩ)，電流表(0～0.6A,1.0Ω)，滑動變阻器有R1(10Ω，2A)和R2(100Ω，圖13(1)試驗中滑動變阻器應選用________(選填“R1”或“R2(2)在圖乙中用筆畫線代替導線連接試驗電路．(3)在試驗中測得多組電壓和電流值，得到如圖丙所示的UI圖象，由圖可較精確?????地求出電源電動勢E＝________V；內阻r＝________Ω.答案(1)R1(2)見解析圖(3)1.48(1.47～1.49均正確)1.89(1.88～1.90均正確)解析(1)電路中最大電流I＝eq\f(E,r)＝eq\f(1.5,2)A＝0.75A．R2的額定電流小于0.75A，同時R2阻值遠大于電源內阻r，不便于調整，所以變阻器用R1.(2)如圖所示(3)將圖線延長，交于縱軸，則縱截距即為電動勢E＝1.48V(1.47～1.49V均正確)．r＝eq\f(ΔU,ΔI)，可得r＝1.89Ω(1.88Ω～1.90Ω均正確)．四、計算題(本題共4小題，共45分)圖1414．(10分)如圖14所示為一組未知方向的勻強電場的電場線，將帶電荷量為q＝－1.0×10－6C的點電荷由A點沿水平線移至B點，克服靜電力做了2×10－6J的功，已知A、B間的距離為(1)試求A、B兩點間的電勢差UAB；(2)若A點的電勢為φA＝1V，試求B點的電勢φB；(3)試求該勻強電場的大小E并推斷其方向．答案(1)2V(2)－1V(3)200V/m沿電場線斜向下解析(1)由題意可知，靜電力做負功UAB＝－2×10－6J據(jù)UAB＝eq\f(WAB,q)得UAB＝2V(2)UAB＝φA－φB，則φB＝φA－UAB＝－1V(3)d＝2×10－2cos60°m＝1×10－2E＝eq\f(UAB,d)＝200V/m方向：沿電場線斜向下圖1515．(10分)如圖15所示，兩塊平行金屬板豎直放置，兩板間的電勢差U＝1.5×103V(僅在兩板間有電場)，現(xiàn)將一質量m＝1×10－2kg、電荷量q＝4×10－5C的帶電小球從兩板的左上方距兩板上端的高度h＝20cm的地方以初速度v0＝4m/s水平拋出，(1)金屬板的長度L.(2)小球飛出電場時的動能Ek.答案(1)0.15m(2)0.175解析(1)小球到達左板上邊緣時的豎直分速度：vy＝eq\r(2gh)＝2m/s設小球此時速度方向與豎直方向之間的夾角為θ，則：tanθ＝eq\f(v0,vy)＝2小球在電場中沿直線運動，所受合力方向與運動方向相同，設板間距為d，則：tanθ＝eq\f(qE,mg)＝eq\f(qU,mgd)L＝eq\f(d,tanθ)，解得L＝eq\f(qU,mgtan2θ)＝0.15m(2)進入電場前mgh＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)電場中運動過程qU＋mgL＝Ek－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)解得Ek＝0.175J圖1616．(12分)如圖16所示，有界勻強磁場的磁感強度B＝2×10－3T；磁場右邊是寬度L＝0.2m、場強E＝40V/m、方向向左的勻強電場．一帶電粒子電荷量q＝－3.2×10－19C，質量m＝6.4×10－27kg，以v＝4×104m/s的速度沿OO′垂直射入磁場，(1)大致畫出帶電粒子的運動軌跡(畫在給出的圖中)；(2)帶電粒子在磁場中運動的軌道半徑；(3)帶電粒子飛出電場時的動能Ek.答案(1)如解析圖(2)R＝0.4m(3)Ek＝7.68×10－18解析(1)軌跡如圖．(2)帶電粒子在磁場中運動時，由牛頓運動定律，有qvB＝meq\f(v2,R)①R＝eq\f(mv,qB)＝eq\f(6.4×10－27×4×104,3.2×10－19×2×10－3)m＝0.4m②(3)Ek＝EqL＋eq\f(1,2)mv2＝40×3.2×1