2018-2019高中同步新课标高中物理人教版选修3-1练习：模块综合检测
2018-2019高中同步新课标高中物理人教版选修3-1练习：第二章 恒定电流综合评估检测卷(二)
综合评估检测卷(二)恒定电流一、选择题(本大题共10小题，每小题5分，共50分．每小题至少一个答案正确) 1．下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中正确的是()A．电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热一定越多B．W＝UI适用于任何电路，而W＝I2Rt＝U2R t只适用于纯电阻的电路C．在不是纯电阻的电路中，UI＞I2RD．焦耳热Q＝I2Rt适用于任何电路解析：本题考查的是电功、电功率和焦耳定律，关键是正确区分电功和电功率．电功率公式P＝Wt，功率越大，表示电流做功越快．对于一段电路，有P＝IU，I＝PU，焦耳热Q＝⎝⎛⎭⎫PU2Rt，可见Q与P、U、t都有关．所以，P越大，Q不一定越大，A不对．W＝UIt是电功的定义式，适用于任何电路，而I＝UR只适用于纯电阻的电路，B对．在不是纯电阻的电路中，电流所做的功＝焦耳热＋其他形式的能，所以W＞Q，即UI＞I2R，C正确．Q＝I2Rt是焦耳热的定义式，适用于任何电路中产生的焦耳热，D正确．答案：BCD2．一台电动机的线圈电阻与一只电炉的电阻相同，都通过相同的电流，在相同时间内() A．电炉放热与电动机放热相等B．电炉两端电压小于电动机两端电压C．电炉两端电压等于电动机两端电压D．电动机消耗的功率大于电炉的功率解析：电炉属于纯电阻，电动机属于非纯电阻，对于电炉有：U＝IR，放热Q＝I2Rt，消耗功率P＝I2R；对于电动机有：U＞IR，放热Q＝I2Rt，消耗功率P＝UI＞I2R.答案：ABD3．图中虚线框内是一个未知电路，测得它的两端点a、b之间电阻是R，在a、b之间加上电压U，测得流过电路的电流为I，则未知电路的电功率一定是()A．I2R B．U2/RC．UI D．UI－I2R解析：选项A、B的表达式只适用于纯电阻电路，D项表达式表示在非纯电阻电路中的输出功率，虚线框中不知道是哪种元件，功率P＝UI总是适用的，C选项正确．答案： C 4.电子产品制作车间里常常使用电烙铁焊接电阻器和电容器等零件，技术工人常将电烙铁和一个灯泡串联使用，灯泡还和一只开关并联，然后再接到市电上(如图所示)，下列说法正确的是( )A ．开关接通时比开关断开时消耗的总电功率大B ．开关接通时，灯泡熄灭，只有电烙铁通电，可使消耗的电功率减小C ．开关断开时，灯泡发光，电烙铁也通电，消耗的总功率增大，但电烙铁发热较少D ．开关断开时，灯泡发光，可供在焊接时照明使用，消耗总功率不变解析： 开关接通时，灯泡被短路，灯泡熄灭，电路的总电阻变小，电路的总功率P ＝U 2R 变大，电烙铁的功率变大，A 正确，B 、C 、D 错误．答案： A5．(2013·佛山模拟)在利用滑动变阻器改变灯泡亮度的电路图中，开关闭合前滑动变阻器的接法最合理且路端电压最大的是( )解析： A 选项中滑动变阻器连入电路的电阻为零，D 选项中连入电路的电阻总是全值电阻，不能改变电路的电流．C 选项中闭合开关前，滑片靠近下接线柱，接入电路的电阻最小，电路中电流最大，不安全．答案： B6．R 1＝10 Ω，R 2＝20 Ω，R 1允许通过的最大电流为1.5 A ，R 2两端允许加的最大电压为10 V ．若将它们串联，加在电路两端的最大电压可以是( )A ．45 VB ．5 VC ．25 VD ．15 V解析： 本题中R 1、R 2串联，R 1允许通过的最大电流为1.5 A ，经计算，R 2允许通过的最大电流仅为0.5 A ，则通过串联电路的最大电流以最小的为准，从而求得加在电路两端的最大电压是15 V ，因而选D.答案： D 7.如图所示，电动势为E 、内阻为r 的电池与定值电阻R 0、滑动变阻器R 串联，已知R 0＝r ，滑动变阻器的最大阻值是2r .当滑动变阻器的滑片P 由a 端向b 端滑动时，下列说法正确的是( )A ．电路中的电流变大B ．电源的输出功率先变大后变小C ．滑动变阻器消耗的功率变小D ．定值电阻R 0上消耗的功率先变大后变小解析： 当滑动变阻器的滑片P 由a 端向b 端滑动时，外电路电阻减小，电路中的电流变大，当滑片位于b 端时，r ＝R 外，电源的输出功率最大，选项A 对，B 错；当把定值电阻R 0看作电源内阻时，当滑动变阻器的滑片P 位于a 端时，滑动变阻器消耗的功率最大，由a 端向b 端滑动时，滑动变阻器消耗的功率变小，选项C 对；由P ＝I 2R 0知，定值电阻R 0上消耗的功率变大，选项D 错．答案： AC 8.右图是某电源的路端电压随电流变化的特性曲线，则下列结论正确的是( ) A ．电源的电动势为6.0 V B ．电源的内阻为12 ΩC ．电流为0.5 A 时的外电阻是0D ．电源的短路电流为0.5 A解析： 由U －I 图线可知电源的电动势E ＝6.0 V ，内阻r ＝6.0－5.20.5 Ω＝1.6 Ω，故A 正确，B 错误；由图象可知电源的短路电流一定大于0.5 A ，电流为0.5 A 时外电阻不是零，而是R ＝UI ＝5.20.5Ω＝10.4 Ω，故C 、D 错误． 答案： A 9.如图所示，A、B间电压恒为U，当滑动变阻器的滑片P逐渐向上端移动的过程中，灯泡上的电压数值()A．一直为U B．一直为0C．逐渐增大到U D．逐渐减小到0解析：滑动变阻器为分压式接法，灯泡两端的电压从0～U变化，选项C正确．答案： C10.闭合电路的电源电动势为E，内阻为r，如图所示，闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P从右端滑到左端时，下列说法中正确的是()A．小灯泡L1、L3变亮，L2变暗B．小灯泡L3变暗，L1、L2变亮C．电压表V1示数变化量较小D．电压表V2示数变化量较小解析：当滑动变阻器的滑片P从右端滑到左端时，并联电路总电阻减小(局部)，总电流I 增大，路端电压U减小(整体)，干路电流增大，则L2变亮；与滑动变阻器串联的灯泡L1电流增大，变亮；与滑动变阻器并联的灯泡L3电压U3＝U－U2，U减小，U2增大，则U3减小，L3变暗；U1减小，U2增大，而路端电压U＝U1＋U2减小，所以U1的变化量大于U2的变化量，故A、C错误，B、D正确．答案：BD二、非选择题(本题共5小题，共50分)11．(8分)在测量金属丝电阻率的实验中，可供选用的器材如下：待测金属丝：R x(阻值约4 Ω，额定电流约0.5 A)；电压表：V(量程3 V，内阻约3 kΩ)电流表：A1(量程0.6 A，内阻约0.2 Ω)；A2(量程3 A，内阻约0.05 Ω)；电源：E1(电动势3 V，内阻不计)；E2(电动势12 V ，内阻不计)；滑动变阻器：R(最大阻值约20 Ω)；螺旋测微器；毫米刻度尺；开关S；导线．(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图所示，读数为________mm.(2)若滑动变阻器采用限流接法，为使测量尽量精确，电流表应选________________________________________________________________________，电源应选________(均填器材代号)，在虚线框内完成电路原理图．解析：(1)螺旋测微器的读数为(1.5 mm＋27.3×0.01 mm)＝1.773 mm.(2)在用伏安法测电阻的实验，为使测量尽量精确，则电流表、电压表指针需达到半偏以上，又因待测电阻丝的额定电流为0.5 A，所以电流表选A1，电源选E1即可．电路原理如图所示．答案：(1)1.773(1.771～1.775均正确)(2)A1E1电路图见解析．12.(10分)某学生实验小组利用图甲所示电路，测量多用电表内电池的电动势和电阻“×1 k”挡内部电路的总电阻．使用的器材有：多用电表；电压表：量程5 V，内阻十几千欧；滑动变阻器：最大阻值5 kΩ；导线若干．回答下列问题：(1)将多用电表挡位调到电阻“×1 k”挡，再将红表笔和黑表笔________，调零点．(2)将图甲中多用电表的红表笔和________(选填“1”或“2”)端相连，黑表笔连接另一端．(3)将滑动变阻器的滑片调到适当位置，使多用电表的示数如图乙所示，这时电压表的示数如图丙所示．多用电表和电压表的读数分别为________kΩ和________V.解析：(1)使用多用电表测电阻前，应首先将红、黑表笔短接进行欧姆调零．(2)多用电表电流为“红进黑出”，图甲中外电路电流由2到1，所以红表笔应连1端．(3)多用电表挡位为“×1 k”Ω，指针指15，则R＝15×1 k＝15 kΩ，由图丙知电压表读数为3.60 V.答案：(1)短接(2)1(3)15 3.6013．(10分)(2014·合肥联考)有一个小灯泡上标有“4 V，2 W”字样，现在要用伏安法描绘这个小灯泡的U－I图线．有下列器材供选用：A．电压表(0～5 V，内阻10 kΩ)B．电压表(0～10 V，内阻20 kΩ)C．电流表(0～3 A，电阻1 Ω)D．电流表(0～0.6 A，内阻0.4 Ω)E．滑动变阻器(5 Ω，1 A)F．滑动变阻器(500 Ω，0.2 A)G．电源、开关一个、导线若干(1)实验中电压表应选用________，电流表应选用________．为使实验误差尽量减小，要求电压表从零开始变化且多取几组数据，滑动变阻器应选用________(用序号字母表示)．(2)请在方框内画出满足实验要求的电路图，并把图中所示的实验器材用实线连接成相应的实物电路图．解析：(1)因小灯泡的额定电压为4 V，所以电压表应选用A，小灯泡的额定电流I＝PU＝0.5 A，所以电流表应选用D；小灯泡正常工作时的电阻为R＝U2P＝8 Ω，因为R V R A>R x，R x为小电阻，电流表应采用外接法，要求电压表从零开始变化，故滑动变阻器采用分压接法，为便于调节，滑动变阻器应选用E.(2)满足实验要求的电路如图所示．接成相应的实物电路如图所示．答案：(1)A D E(2)见解析．14．(10分)小明要测量一电源的电动势E和内阻r，实验器材有：一只DIS电流传感器(可视为理想电流表，测得的电流用I表示)，一只电阻箱(阻值用R表示)，一只开关和导线若干．该同学设计了如图所示的电路进行实验和采集数据．(1)小明设计该实验的原理表达式是________(用E、r、I、R表示)；(2)小明在闭合开关之前，应先将电阻箱阻值调至________(选填“最大值”“最小值”或“任意值”)，在实验过程中，将电阻箱调至如图所示位置，则此时电阻箱接入电路的阻值为________Ω.(3)小明根据实验采集到的数据作出如图所示的1I －R 图象，则由图象求得，该电源的电动势E ＝________ V ，内阻r ＝________Ω(结果均保留两位有效数字)．解析： (1)在闭合电路中，E 、I 、R 、r 几个量之间的关系是E ＝I (R ＋r )．(2)为了整个电路的安全，所以开始电流要小，即电阻箱电阻调到最大值；题图中电阻箱读数为25 Ω.(3)根据E ＝I (R ＋r )，推出1I ＝R E ＋r E ，再结合1I －R 图象可知，图线的斜率为1E ，截距为rE ，解得E ＝6.0 V(5.8～6.2均可)，r ＝2.4 Ω(2.3～2.5均可)．答案： (1)E ＝I (R ＋r ) (2)最大值 25 (3)6.0(5.8～6.2均可) 2.4(2.3～2.5均可) 15．(12分)图中电源电动势E ＝12 V ，内电阻r ＝0.5 Ω.将一盏额定电压为8 V 、额定功率为16 W 的灯泡与一只线圈电阻为0.5 Ω的直流电动机并联后和电源相连，灯泡刚好正常发光，通电100 min.(1)电源提供的能量是多少？(2)电流对灯泡和电动机所做的功各是多少？ (3)灯丝和电动机线圈产生的热量各是多少？解析： (1)灯泡两端电压等于电源两端电压，且U ＝E －Ir得总电流I＝E－Ur＝8 A电源提供的能量E电＝IEt＝8×12×100×60 J＝5.76×105 J(2)通过灯泡的电流I1＝PU＝2 A电流对灯泡所做的功W1＝Pt＝16×100×60 J＝9.6×104 J 通过电动机的电流I2＝I－I1＝6 A电流对电动机所做的功W2＝I2U2t＝6×8×100×60 J＝2.88×105 J(3)灯丝产生的热量Q1＝W1＝9.6×104 J电动机线圈产生的热量Q2＝I22rt＝36×0.5×6 000 J＝1.08×105 J答案：(1)5.76×105 J(2)9.6×104 J 2.88×105 J (3)9.6×104 J 1.08×105 J。
2018-2019高中同步新课标高中物理人教版选修3-1练习：第一章 静电场1.8
8．电容器的电容(本栏目内容，在学生用书中分册装订！)1．关于电容器，下列说法中正确的是( )A ．由C ＝可知，电容器带电荷量越大，它的电容就越大QU B ．对一固定的电容器，它的带电荷量跟它两极板间所加电压的比值保持不变C ．电容器的带电荷量Q 为两极板所带电荷量的总和D ．对平行板电容器，当增大两板间的距离时，其电容变大解析： C 与Q 、U 无关，故A 错B 对；电容器所带电荷量Q 是一个极板的电量，C错；C ∝，d 增大时，C 减小，D 错．1d 答案： B2．平行板电容器两极板间距为d 、极板面积为S ，电容为，其中ε0为常量．对此电ε0Sd 容器充电后断开电源．当增加两板间距时，电容器( )A ．电荷量不变B ．电容减小C ．电势差不变D ．电势差减小解析： 电容器充电后断开，电容器电荷量Q 不变，A 项正确．根据C ＝可知d 增ε0Sd 大，C 减小，B 项正确．又根据C ＝可知U 变大，C 、D 项都错．QU 答案： AB3．对一电容器充电时电容器的电容C ，带电荷量Q ，电压U 之间的关系图象如图所示，其中正确的是( )解析： 对一确定的电容器，其电容是不变的，与所加电压或电荷量无关，但其所带电荷量Q ＝CU 是和两极板间电压成正比的．故正确答案为C 、D.答案： CD 4.右图为某一电容器中所带电荷量和两端电压之间的关系图线，若将该电容器两端的电压从40 V 降低到36 V ，对电容器来说正确的是( )A ．是充电过程B ．是放电过程C ．该电容器的电容为5.0×10－2 FD ．电容器的电荷量变化量为0.20 C解析： 由Q ＝CU 知，U 降低，Q 减小，故为放电过程，A 错B 对；由C ＝＝QU 0.240F ＝5×10－3 F ，可知C 错；ΔQ ＝C ΔU ＝5×10－3×4 C ＝0.02 C ，D 错．答案： B5．有两个平行板电容器，它们的电容量之比为5∶4，它们的带电荷量之比为5∶1，两极板间距离之比为4∶3，则两极板间电压之比和电场强度之比分别为( )A ．4∶1 1∶3B ．1∶4 3∶1C ．4∶1 3∶1D ．4∶1 4∶3解析： 由U ＝得＝＝＝QC U 1U 2Q 1C 2Q 2C 15×4541又由E ＝＝得＝＝＝Ud QCd E 1E 2Q 1C 2d 2Q 2C 1d 15×4×35×431所以选项C 正确．答案： C 6.传感器是一种采集信息的重要器件，右图是一种测定压力的电容式传感器，当待测压力F 作用于可动膜片电极上时，以下说法中正确的是( )A ．若F 向上压膜片电极，电路中有从a 到b 的电流B ．若F 向上压膜片电极，电路中有从b 到a 的电流C ．若F 向上压膜片电极，电路中不会出现电流D ．若电流表有示数，则说明压力F 发生变化E ．若电流表有示数，则说明压力F 不发生变化解析： F 向上压膜片电极，使得电容器两板间的距离减少，电容器的电容增加，又因电容器两极板间的电压不变，所以电容器的电荷量增加，电容器继续充电．答案： BD7．一平行板电容器两极板间距为d 、极板面积为S ，电容为，其中ε 0是常量，对ε0Sd 此电容器充电后断开电源．当增大两极板间距时，电容器极板间( )A ．电场强度不变，电势差变大B ．电场强度不变，电势差不变C ．电场强度减小，电势差不变D ．电场强度减小，电势差减小解析： 电容器充电后断开，故电容器的带电荷量不变，当增大两极板间的距离时，由C ＝可知，电容器的电容变小，由U ＝可知电势差变大，又由E ＝可得ε0Sd QC Ud E ＝＝＝＝，与d 无关，所以电场强度不变，A 正确．Ud QCd Qε0Sd dQ ε0S 答案： A8．(2012·海南单科)将平行板电容器两极板之间的距离、电压、电场强度大小和极板所带的电荷量分别用d 、U 、E 和Q 表示．下列说法正确的是( )A ．保持U 不变，将d 变为原来的两倍，则E 变为原来的一半B ．保持E 不变，将d 变为原来的一半，则U 变为原来的两倍C ．保持d 不变，将Q 变为原来的两倍，则U 变为原来的一半D ．保持d 不变，将Q 变为原来的一半，则E 变为原来的一半解析： 由E ＝知，当U 不变，d 变为原来的两倍时，E 变为原来的一半，A 项正确；Ud 当E 不变，d 变为原来的一半时，U 变为原来的一半，B 项错误；当电容器中d 不变时，C 不变，由C ＝知，当Q 变为原来的两倍时，U 变为原来的两倍，C 项错误；Q 变为原QU 来的一半，U 变为原来的一半时，则E 变为原来的一半，D 项正确．答案： AD 9．电子以初速度v 0沿垂直场强方向射入两平行金属板中间的匀强电场中，现增大两板间的电压，但仍能使电子穿过该电场，则电子穿越平行板间的电场所需时间( )A ．随电压的增大而减小B ．随电压的增大而增大C ．与电压的增大无关D ．不能判定是否与电压增大有关解析： 设板长为l ，则电子穿越电场的时间t ＝，与两极板间电压无关，故答案为lv 0C.答案： C10．下图为“探究影响平行板电容器电容的因素”的实验装置，以下说法正确的是( )A ．A 板与静电计的指针带的是异种电荷B ．甲图中将B 板上移，静电计的指针偏角增大C ．乙图中将B 板左移，静电计的指针偏角不变D ．丙图中将电介质插入两板之间，静电计的指针偏角减小解析： 静电计指针与A 板连为一个导体，带电性质相同，A 错误；静电计指针偏角的大小反映了两板间电势差的大小，夹角越大，则电势差越大．根据C ＝，C ＝，B εr S4πkd QU 板上移，S 减小，C 减小，Q 不变，U 增大，B 正确；B 板左移，d 增大，C 减小，U 增大，C 错误；插入电介质，εr 增大，电容C 增大，U 减小，D 正确．答案： BD 11．如图所示，平行板电容器竖直放置，A 板上用绝缘线悬挂一带电小球，静止时，绝缘线与固定的A 板成θ角，平移B 板，下列说法正确的是( )A ．S 闭合，B 板向上平移一小段距离，θ角变大B ．S 闭合，B 板向左平移一小段距离，θ角变大C ．S 断开，B 板向上平移一小段距离，θ角变大D ．S 断开，B 板向左平移一小段距离，θ角不变解析： 分析小球受力，由平衡条件可知tan θ＝，则场强E 增大时，θ增加，E 减qEmg小时，θ减小．当S 闭合时，电容器两极板间电压不变，由E ＝知此时E 取决于板间距离Ud d ，故B 板上移时，d 不变，E 不变，θ不变，A 错误；B 板左移时，d 增大，E 减小，θ变大，B 正确；当S 断开时，电容器所带电荷量不变，由E＝，U ＝，C ＝三式可得E ＝，即此种情况下E 取决于正对面积S ，而与Ud QC εr S4k πd 4k πQεr S 板间距离无关，B 上移时，正对面积减小，E 增大，θ变大，C 正确；B 左移时，d 减小，E 不变，θ不变，D 正确．答案： BCD 12.如图所示，一平行板电容器接在U ＝12 V 的直流电源上，电容C ＝3.0×10－10 F ，两极板间距离d ＝1.20×10－3 m ，取g ＝10 m/s 2，求：(1)该电容器所带电荷量；(2)若板间有一带电微粒，其质量m ＝2.0×10－3 kg ，恰在板间处于静止状态，则微粒带电荷量多少？带何种电荷？解析： (1)由公式C ＝得QU Q ＝CU ＝3×10－10×12 C ＝3.6×10－9 C (2)若带电微粒恰在极板间静止，则qE ＝mg而E ＝U d解得q ＝＝ CmgdU 2.0×10－3×10×1.20×10－312＝2.0×10－6 C 微粒带负电荷．答案： (1)3.6×10－9 C (2)2.0×10－6 C 负电荷。
2018-2019高中同步新课标高中物理人教版选修3-1练习：第三章 磁场3.6
6．带电粒子在匀强磁场中的运动(本栏目内容，在学生用书中分册装订！)1．洛伦兹力使带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，下列各图中均标有带正电荷粒子的运动速度v，洛伦兹力F及磁场B的方向，虚线圆表示粒子的轨迹，其中可能出现的情况是( )解析： 由左手定则可判断出A正确，B选项中粒子应向上做圆周运动，C选项中粒子受力向左，应向左下方做圆周运动，D选项中，粒子应向右下方做圆周运动，故本题选A.答案： A2.一个不计重力的带正电荷的粒子，沿右图中箭头所示方向进入磁场，磁场方向垂直于纸面向外，则粒子的运动轨迹( )A．可能为圆弧aB．可能为直线bC．可能为圆弧cD．a、b、c都有可能解析： 粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，由左手定则判断出粒子轨迹可能为c.答案： C423．质子(p)和α粒子He以相同的速率在同一匀强磁场中做匀速圆周运动，轨道半径分别为R p和Rα，周期分别为T p和Tα.下列选项正确的是( )A．R p∶Rα＝1∶2 T p∶Tα＝1∶2B．R p∶Rα＝1∶1 T p∶Tα＝1∶1C．R p∶Rα＝1∶1 T p∶Tα＝1∶2D．R p∶Rα＝1∶2 T p∶Tα＝1∶1解析： 由洛伦兹力提供向心力，则q v B ＝m ，R ＝，由此得v 2R m v qB ＝·＝·＝；由周期T ＝得＝·＝＝，故A 选项正确．R p R αm p q p q αm αm q 2q 4m 122πm qB T p T αm p q p q αm αR p R α12答案： A4.如图所示，一电子以与磁场方向垂直的速度v 从P 处沿PQ 方向进入长为d 、宽为h 的匀强磁场区域，从N 处离开磁场．若电子质量为m ，带电荷量为e ，磁感应强度为B ，则( )A ．电子在磁场中运动的时间t ＝d /vB ．电子在磁场中运动的时间t ＝h /vC ．洛伦兹力对电子做的功为Be v hD ．电子在N 处的速度大小也是v解析： 洛伦兹力不做功，所以电子在N 处速度大小也为v ，D 正确，C 错；电子在磁场中的运动时间t ＝，不等于，也不等于，A 、B 均错．弧长v d v h v 答案： D5．处于匀强磁场中的一个带电粒子，仅在磁场力作用下做匀速圆周运动．将该粒子的运动等效为环形电流，那么此电流值( )A ．与粒子电荷量成正比 B ．与粒子速率成正比C ．与粒子质量成正比D ．与磁感应强度成正比解析： 带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期T ＝，该粒子运动等效的环2πm qB 形电流I ＝＝，由此可知I ∝q 2，故选项A 错误；I 与速率无关，选项B 错误；I ∝，q T q 2B 2πm 1m 即I 与m 成反比，故选项C 错误；I ∝B ，选项D 正确．答案： D6.电子质量为m 、电荷量为q ，以速度v 0与x 轴成θ角射入磁感应强度为B 的匀强磁场中，最后落在x 轴上的P 点，如图所示，求：(1)O 的长度；P (2)电子从由O 点射入到落在P 点所需的时间t .解析： (1)过O 点和P 点作速度方向的垂线，两线交点C 即为电子在磁场中做匀速圆周运动的圆心，如图所示，则可知O ＝2R ·sin θP Bq v 0＝m v 20R解得O ＝sin θP 2m v 0Bq (2)由图中可知2θ＝ωt ＝t2πT 又v 0＝ωR ＝2πRT 解得t ＝2θmBq答案： (1)sin θ (2)2m v 0Bq 2θmBq7.质量和电量都相等的带电粒子M 和N ，以不同的速率经小孔S 垂直进入匀强磁场，运行的半圆轨迹如图中虚线所示．下列表述正确的是( )A ．M 带负电，N 带正电B ．M 的速率小于N 的速率C ．洛伦兹力对M 、N 做正功D ．M 的运行时间大于N 的运行时间解析： 由左手定则知M 带负电，N 带正电，选项A 正确；带电粒子在磁场中做匀速圆周运动且向心力F 向＝F 洛，即＝q v B ，得r ＝，因为M 、N 的质量、电荷量都相等，m v 2r m v qB 且r M >r N ，所以v M >v N ，选项B 错误；M 、N 运动过程中，F 洛始终与v 垂直，F 洛不做功，选项C 错误；由T ＝知M 、N 两粒子做匀速圆周运动的周期相等且在磁场中的运动时2πm qB 间均为，选项D 错误．T 2答案： A 8.1932年，劳伦斯和利文斯顿设计出了回旋加速器．回旋加速器的工作原理如图所示，置于高真空中的D 形金属盒半径为R ，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可以忽略不计．磁感应强度为B 的匀强磁场与盒面垂直．A 处粒子源产生的粒子，质量为m 、电荷量为＋q ，在加速器中被加速，加速电压为U .加速过程中不考虑相对论效应和重力作用．求粒子第2次和第1次经过两D 形盒间狭缝后轨道半径之比．解析： 设粒子第1次经过狭缝后的半径为r 1，速度为v 1，则有qU ＝m v 1221q v 1B ＝m v 21r 1解得r 1＝ 1B 2mUq同理，粒子第2次经过狭缝后的半径r 2＝ 1B 4mUq 则r 2∶r 1＝∶12答案： ∶129．(2013·广东卷)如图所示，两个初速度大小相同的同种离子a 和b ，从O 点沿垂直磁场方向进入匀强磁场，最后打到屏P 上．不计重力．下列说法正确的有( )A ．a 、b 均带正电B ．a 在磁场中飞行的时间比b 的短C ．a 在磁场中飞行的路程比b 的短D ．a 在P 上的落点与O 点的距离比b 的近解析： 带电离子打到屏P 上，说明带电离子向下偏转，根据左手定则，a 、b 两离子均带正电，选项A 正确；a 、b 两离子垂直进入磁场的初速度大小相同，电荷量、质量相等，由r ＝知半径相同，b 在磁场中运动了半个圆周，a 的运动大于半个圆周，故a 在P 上的m v qB 落点与O 点的距离比b 的近，飞行的路程比b 长，选项C 错误，选项D 正确；根据＝t θ知，a 在磁场中飞行的时间比b 的长，选项B 错误．T2π答案： AD10．如图甲所示，半径r ＝0.1 m 的圆形匀强磁场区域边界跟y 轴相切于坐标原点O ，磁感应强度B ＝0.332 T ，方向垂直纸面向里．在O 处有一放射源，可沿纸面向各个方向射出速率均为v ＝3.2×106 m/s 的α粒子．已知α粒子质量m ＝6.64×10－27 kg ，电荷量q ＝3.2×10－19 C ，不计α粒子的重力．求α粒子在磁场中运动的最长时间．解析： 由q v B ＝得R ＝＝0.2 m>r ＝0.1 mm v 2R m v qB 因此，要使α粒子在磁场中运动的时间最长，则需要α粒子在磁场中运动的圆弧所对应的弦长最长，从图乙可以看出，沿以直径OA 为弦、R 为半径的圆弧所做的圆周运动，α粒子在磁场中运动的时间最长．因T ＝，运动时间t m ＝2θ×，又sin θ＝＝0.5，得t m ＝6.5×10－8 s2πm qB T 2πr R 答案： 6.5×10－8 s 11.电视机的显像管中，电子束的偏转是用磁偏转技术实现的，电子束经过电压为U 的加速电场后，进入一圆形匀强磁场区，如图所示，磁场方向垂直于圆面，磁场区的中心为O ，半径为r .当不加磁场时，电子束将通过O 点而打到屏幕的中心M 点，为了让电子束射到屏幕边缘P ，需要加磁场，使电子束偏转一已知角度θ，此时磁场的磁感应强度B 应为多少？解析： 如图所示，电子在磁场中沿圆弧ab 运动，圆心为c ，半径为R ，以v 表示电子进入磁场时的速度，m 、e 分别表示电子的质量和电荷量，则eU ＝m v 212e v B ＝m v 2R又有tan ＝θ2r R由以上各式解得B ＝ tan 1r 2mU e θ2此题是一个现实问题，解题关键是根据题意作图，找到运动轨迹的圆心．答案： tan 1r 2mU e θ212.如图所示，在某装置中有一匀强磁场，磁感应强度为B ，方向垂直于xOy 所在纸面向外．某时刻在x ＝l 0、y ＝0处，一质子沿y 轴负方向进入磁场；同一时刻，在x ＝－l 0、y ＝0处，一个α粒子进入磁场，速度方向与磁场垂直．不考虑质子与α粒子的相互作用，设质子的质量为m ，电荷量为e (α粒子的质量为4m ，电荷量为2e )，则：(1)如果质子经过坐标原点O ，它的速度为多大？(2)如果α粒子与质子经最短时间在坐标原点相遇，α粒子的速度应为何值？方向如何？解析： (1)质子的运动轨迹如图所示，其圆心在x ＝l 0/2处，其半径r 1＝l 0/2又r 1＝m v /eB可得v ＝eBl 02m(2)质子从x ＝l 0处到达坐标原点O 处的时间t H ＝T H /2又T H ＝2πm eB可得t H ＝πm eBα粒子的周期T α＝4πm eB可得t α＝T α4两粒子的运动轨迹如图所示．由几何关系得r α＝l 0，又2e v αB ＝，解得v α＝，方向与x 轴正方向的夹角22m αv 2αr α2eBl 04m 为.π4答案： (1) (2)，方向与x 轴正方向的夹角为eBl 02m 2eBl 04m π4。
物理人教选修3-1同步训练：模块综合B卷附答案 含解析
同步检测十四 模块综合（B 卷）（时间：90分钟 满分：100分）一、选择题（本题共10小题，每小题4分，共40分.在每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确.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.磁极与电流之间以及电流与电流之间都能产生力的作用，下列有关说法中正确的是A.磁极与电流间的相互作用是磁极的磁场和电流的电场产生的B.磁极与电流间的相互作用是通过磁场产生的C.电流与电流间的相互作用是通过电场产生的D.电流与电流间的相互作用是通过磁场产生的答案:BD解析：无论磁极与磁极之间，磁极与电流之间还是电流与电流之间的相互作用都是通过磁场发生的，所以选项B 和D 是正确的，选项A 和C 是错误的.2.某点电荷从静电场中的a 点移到b 点，电场力做功为零，则A.电荷所受的电场力总是垂直于移动的方向B.a 、b 两点间的电势差一定为零C.a 、b 两点的场强一定为零D.a 、b 两点的电势一定相等答案:D解析：由W=q （U A －U B ）可知道a 、b 两点的电势一定相等.3.一负电荷从电场中A 点由静止释放，只受电场力作用，沿电场线运动到B 点，它运动的速度—时间图象如图甲所示，则A 、B 所在区域的电场线分布情况可能是图乙中的甲乙答案:C解析：由v －t 时间图象知电荷的速度越来越大，加速度越来越大，电荷为负电荷，受力方向与电场线方向相反，所以选C.4.若加在某导体两端的电压变为原来的3/5时，导体中的电流减小了0.4 A.如果所加电压变为原来的2倍，则导体中的电流为A.1.0 AB.1.5 AC.2.0 AD.2.5 A答案:C解析：导体电阻,I U R =导体两端的电压变为原来的3/5时，导体中的电流减小了0.4 A ，则有,)4.0(53-=I U R 解得I ＝1.0 A ，当电压变为2U 时，I ′=2I =2.0 A.5.如图所示，a 、b 两根垂直纸面的直导线通有等值的电流，两导线旁有一点P ，P 点到a 、b 距离相等，关于P 点的磁场方向，以下判断正确的是A.a 中电流方向向纸外，b 中电流方向向纸里，则P 点的磁场方向向右B.a 中电流方向向纸外，b 中电流方向向纸里，则P 点的磁场方向向左C.a 中电流方向向纸里，b 中电流方向向纸外，则P 点的磁场方向向右D.a 中电流方向向纸里，b 中电流方向向纸外，则P 点的磁场方向向左答案:AD解析：根据安培定则和矢量合成时的平行四边形定则可知，A 、D 正确.6.在如图所示的电路中电源电动势为E ，内电阻为r .闭合开关S ，待电流达到稳定后，电流表示数为I ，电压表示数为U ，电容器C 所带电荷量为Q ，将滑动变阻器P 的滑动触头, 从图示位置向a 一端移动一些，待电流达到稳定后，则与P 移动前相比A.U 变小B.I 变小C.Q 增大D.Q 减小答案:BC解析：当滑动变阻器P 的滑动触头, 从图示位置向a 一端移动时，其电阻值增大，由闭合电路的欧姆定律可知，电路的电流I 减小；变阻器R 两端的电压增大，即电容器C 两端的电压增大，显然所带电荷量Q 增大.7.如图所示为一磁流体发电机示意图，A 、B 是平行正对的金属板，等离子体（电离的气体，由自由电子和阳离子构成，整体呈电中性）从左侧进入，在t 时间内有n 个自由电子落在B 板上，则关于R 中的电流大小及方向判断正确的是A.,tne I =从上向下 B.,2t ne I =从上向下 C.,t ne I =从下向上 D.,2t ne I =从下向上 答案:A 解析：在t 时间内，落到B 板的电子数为n 个，即q =ne ，根据电流的定义式,t q I =得通过R 的电流大小为,tne I =方向从上向下.8.如图所示，空间的某一区域存在着相互垂直的匀强电场和匀强磁场，一个带电粒子以某一初速度由A点进入这个区域沿直线运动，从C点离开区域；如果将磁场撤去，其他条件不变，则粒子从B点离开场区；如果将电场撤去，其他条件不变，则这个粒子从D点离开场区.已知BC=CD，设粒子在上述三种情况下，从A到B、从A到C和从A到D所用的时间分别是t1、t2和t3，离开三点时的动能分别是E k1、E k2、E k3，粒子重力忽略不计，以下关系正确的是A.t1=t2<t3B.t1<t2=t3C.E k1>E k2=E k3D.E k1=E k2<E k3答案:AC解析：当电场、磁场同时存在时，粒子做匀速直线运动，此时qE=qvB.当只有电场时，粒子从B点射出，做类平抛运动，由运动的合成与分解可知，水平方向为匀速直线运动，所以t1=t2；只有磁场时，粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，速度大小不变，但路程变长，有t2<t3，因此A选项正确.粒子从B点射出时，电场力做功，动能变大，故C选项正确. 9.在“伏安法测干电池的电动势和内电阻”实验中，通过改变滑动变阻器电阻大小，测量并记录多组路端电压和相应电流值，某同学的实验数据如下表所示，与预想的实验结果不一致.由实验数据来分析，他所连接的电路可能是如图所示电路图中的U/V0.600.700.800.90 1.00 1.10 I/A0.180.210.250.270.300.33答案:B解析：从表中实验数据可知所测电流随电压增大而增大，且电压与电流的比值近似相等，因此，电压表和电流表测的是定值电阻R1的电压和电流，因此可得B选项正确.10.如图甲是用来加速带电粒子的回旋加速器的示意图，其核心部分是两个D形金属盒.在加速带电粒子时，两金属盒置于匀强磁场中，两盒分别与高频电源相连.带电粒子在磁场中运动的动能E k随时间t的变化规律如图乙所示，忽略带电粒子在电场中的加速时间，则下列判断正确的是A.在E k－t图中应有t4－t3=t3－t2=t2－t1B.高频电源的变化周期应该等于t n－t n－1C.粒子加速次数越多，粒子最大动能一定越大D.要想粒子获得的最大动能越大，可增加D 形盒的面积答案:AD解析：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期与速度大小无关，因此，在E k －t 图中应有t 4－t 3=t 3－t 2=t 2－t 1，选项A 正确；带电粒子在回旋加速器中每运行一周加速两次，高频电源的变化周期应该等于2（t n －t n －1），选项B 错；由qB mE qB mv r k /2/==可知，粒子获得的最大动能决定于D 形盒的半径，当轨道半径与D 型盒半径相等时就不能继续加速，故选项C 错D 对.二、填空题（本题共2小题，11题6分，12题12分，共18分）11.如图是一个多用表的刻度盘，当多用表选择开关置于直流“30 mA”挡时，测出的电流为____________；当选择开关置于直流“15 V”挡时，测出的电压为___________.答案： 20.0 mA 10.0 V12.（1）为了测定一个“6.3 V 1 W”的小灯泡正常发光时的电阻，实验室提供了下列实验器材：A.电流表0.6 A ，0.2 ΩB.电流表200 mA ，0.5 ΩC.电压表10 V ，1 kΩD.电压表15 V ，1.5 kΩE.电源6 V ，2 AF.电源9 V ，1 AG.电源15 V ，0.1 AH.滑线变阻器10 Ω，1 W I. 滑线变阻器20 Ω，0.8 WJ.滑线变阻器50 Ω，0.5 WK.导线若干，电键一个实验时要求测量误差尽可能小，应选用的上述器材是_____________（填写字母序号）；滑线变阻器应采用_____________连接（填“限流”或“分压”）；电流表应采用__________接法（填“内”或“外”）.（2）某课外兴趣小组测量一个标有“12 V”字样，功率未知的灯泡灯丝电阻R 随灯泡两端电压U 变化的关系，得到如图所示的图线，则由此可以得到：①在正常发光情况下，灯泡的电功率P =____________W.②若一定值电阻与该灯泡串联，接在20 V 的电压上，灯泡能正常发光，则串联电阻的阻值为___________Ω.③若用电动势为12V 的理想电源给小灯泡供电，当灯泡开关合上后，需0.1s 灯泡才能达到正常亮度，这0.1s 内流过灯泡的电流变化情况是由___________变__________（填“大”或“小”），最大电流是___________A.答案：（1）BCFIK 限流 内（2）①24 ②4 ③大 小 12三、解答题（本题共4小题，13、14、15题各10分，16题12分，共42分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位）13.竖直放置的平行金属板A 、B 带有等量异种电荷，在两板间用绝缘细线悬挂一个质量m =4.0×105 k g ，带电荷量q =3.0×107 C 的小球，平衡时悬线偏离竖直方向，夹角α=37°，如右图所示.（1）求A 、B 间匀强电场的强度是多少?（2）若平衡时带电小球距B 板15 cm ，求剪断细线，小球达到B 板所用的时间.答案：（1） 1 000 N/C （2） 0.2 s解析：（1）小球平衡时受到三个力的作用F 电=mg tan37°＝qE 得N/C 000 110375.01010437tan 75=⨯⨯⨯⨯=︒=--mg q mg E （2）剪断细线，小球做初速度为零的匀加速直线运动，合力为F 合=5×104 N 产生的加速度254m/s 5.12104105=⨯⨯==--m F a 合小球发生的位移s=25 cm=0.25 m 据,212at s =得：t =0.2 s 14.（2009辽宁大连期末，16）如图所示，一质量为m 、电荷量为q 的带正电荷的小球静止在倾角30°、足够长的绝缘光滑斜面上，空间中有足够大的竖直向上的匀强电场和垂直纸面向外的匀强磁场.小球在顶端时对斜面压力恰好为零.若迅速把电场方向改为竖直向下，则小球能在斜面上滑行多远？（结果中用m 、q 、B 及g 表示）答案：22223q B g m x = 解析：当电场方向竖直向上时，小球在顶端时对斜面压力为零，则Eq =mg当电场方向竖直向下时，F 合=（Eq ＋mg ）sin30°=mg ，解得a =F 合/m =g当物体恰好离开斜面时，Bqv =（Eq ＋mg ）cos30°，解得Bqmg v 3= 小球在斜面上滑行时做初速度为零的匀加速直线运动，av v x 2202-=带入a 、v 可得22223qB g m x = 15.如图所示，在直角坐标系xOy 的 y ＞0空间内存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度的大小为B .许多质量为m 的带电粒子，以相同的速率v 沿位于纸面内的各个方向，由O 点射入磁场区域.不计重力，不计粒子间的相互影响.图中曲线表示带电粒子可能经过的区域边界，其中边界与y 轴交点P 的坐标为（0，a ），边界与x 轴交点为Q .求：（1）试判断粒子带正电荷还是负电荷？（2）粒子所带的电荷量.（3）Q 点的坐标.答案：（1）正电 （2）aBmv 2 （3）（－a ，0） 解析：（1）粒子带正电.（2）粒子进入磁场后做匀速圆周运动，粒子从O 点沿x 轴正方向进入磁场做圆周运动的轨迹恰是边界的右边曲线.其圆半径为Bqm v a =2 解得粒子带电荷量.2aBmv q = （3）当带电粒子沿y 轴方向射入磁场时，轨迹圆周与x 轴的交点即为Q ，OQ =2R =a . Q 点的坐标为（－a ，0）.16.如图所示的坐标系，在y 轴左侧有垂直纸面、磁感应强度为B 的匀强磁场.在x =L 处，有一个与x 轴垂直放置的屏，y 轴与屏之间有与y 轴平行的匀强电场.在坐标原点O 处同时释放两个均带正电荷的粒子A 和B ，粒子A 的速度方向沿着x 轴负方向，粒子B 的速度方向沿着x 轴正方向.已知粒子A 的质量为m ，带电荷量为q ，粒子B 的质量是n 1m ，带电荷量为n 2q ，释放瞬间两个粒子的速率满足关系式mv a =n 1mv b .若已测得粒子A 在磁场中运动的半径为r ，粒子B 击中屏的位置到x 轴的距离也等于r .粒子A 和粒子B 的重力均不计.（1）试在图中画出粒子A 和粒子B 的运动轨迹的示意图.（2）求：粒子A 和粒子B 打在屏上的位置之间的距离.答案：（1）如下图所示（2）213n n r r -解析：（1）粒子A 在磁场中做半个圆周的匀速圆周运动后进入电场做类平抛运动，设打在屏上的位置为Q 点，粒子B 直接在电场中做类平抛运动，设打在屏上的位置为P 点，如右图所示.（2）由题意，两个粒子的速率满足关系式mv Ａ=n 1mv Ｂ粒子A 在磁场中做匀速圆周运动，由牛顿第二定律得，rm v B qv A A 2= 解得mn qBr v m qBr v B A 1,== 粒子A 和粒子B 做类平抛运动过程中，沿电场方向上的侧移分别为2)(21AA v L m qE y = 212)(21Bv L m n qE n r = 由以上两式解得21n n r y A =所以，粒子A 和粒子B 打在屏上的位置之间的距离为2132n n r r y r r y -=-+=∆。
(浙江专用)2018-2019学年高中物理 模块检测卷 新人教版选修3-1
模块检测卷(时间：90分钟分数：100分)一、选择题(此题共13小题，每题4分，共52分，在每题给出的四个选项中，只有一个选项是切合题目要求的。
)1．物理学的发展是很多物理学家奋斗的结果，下边对于一些物理学家的贡献说法正确的选项是( )A．安培经过实验发现了通电导线对磁体有作使劲，初次揭露了电与磁的联系B．奥斯特以为安培力是带电粒子所受磁场力的宏观表现，并提出了有名的洛伦兹力公式C．库仑在古人工作基础上经过实验研究确认了真空中两个静止点电荷之间的互相作使劲依据的规律——库仑定律D．安培不单提出了电场的观点，并且采纳了画电场线这个简短的方法描述电场分析奥斯特将通电导体放在小磁针上方时，小磁针发生了偏转，说明通电导体四周存在磁场，奥斯特是第一个发现了电与磁之间的联系的物理学家，故A错误；洛伦兹以为安培力是带电粒子所受磁场力的宏观表现，并提出了洛伦兹力公式，故B错误；真空中两个点电荷间存在互相的作用。
库仑利用扭秤装置，研究出两个静止点电荷间的互相作用规律：点电荷间的互相作使劲跟两个点电荷的电荷量相关，跟它们之间的距离相关，这个规律应是库仑定律，故C正确；19世纪30年月，法拉第提出电荷四周存在一种场，并且是最早提出用电场线描述电场的物理学家，故D错误。
答案 C2. (2018·台州质量评估)如图1所示，在圆滑绝缘水平面上固定一正点电荷Q，一带负电的尝试电荷在水平面上沿椭圆轨道绕它运动。
若正点电荷正利处在椭圆的一个焦点上，A、B、C分别是椭圆上的三点，且A、B分别位于椭圆长轴的两头，则( )图1A．B点的电势高于A点的电势B．尝试电荷在此运动过程中，机械能守恒C．尝试电荷在A点的速度大于B点的速度D．尝试电荷在A点的电势能小于在C点的电势能分析由正点电荷的电场线散布和电场线由电势高的等势面指向电势低的等势面知A正确；尝试电荷沿椭圆轨道运动过程中，静电力做功，机械能不守恒，B不正确；尝试电荷由A到B ，静电力做正功，动能增添，即E k B ＞E k A ，因此v B ＞v A ，C 错误；尝试电荷由A 到C ，静电力做正功，电势能减小，有E p A ＞E p C ，因此D 错误。
2018-2019高中同步新课标高中物理人教版选修3-1练习：模块综合检测
模块综合检测一、选择题(本大题共10小题，每小题4分，共40分．每小题至少一个答案正确) 1．关于已充上电的某个平行板电容器，下列说法正确的是( ) A ．两极板上一定带等量异种电荷B ．两极板所带的电荷量为两极板所带电荷量的绝对值之和C ．电容器带电荷量多，说明它容纳电荷的本领大D ．某电容器带电荷量越多，两极板间的电势差就越大解析： 电容器充电后一定带有电量相等的异种电荷，A 对；两极板所带的电荷量指一个极板所带电量的绝对值，B 错；描述电容器容纳电荷的本领的是电容，C 错；由U ＝QC 知，电容器带电量越多，两极板间的电势差就越大，D 对．答案： AD 2.如图，a 、b 、c 是一条电场线上的3个点，电场线的方向由a 到c ，a 、b 间的距离等于b 、c 间的距离．用φa 、φb 、φc 和E a 、E b 、E c 分别表示a 、b 、c 三点的电势和场强．下列表达式正确的是( )A ．φa >φb >φcB ．E a >E b >E cC ．φa －φb ＝φb －φcD ．E a ＝E b ＝E c解析： 沿电场线方向电势降低，故φa >φb >φc ，A 对．由于题目只提供了不知是什么电场的一条电场线，无法判断a 、b 、c 三点的场强大小关系，也就无法判断a 、b 间与b 、c 间的电势差的大小关系，B 、C 、D 错．答案： A3．以下给出几种电学元件的电流与电压的关系图象，如图所示，下列说法中正确的是( )A ．这四个图象都是伏安特性曲线B ．这四种电学元件都是线性元件C ．①②是线性元件，③④是非线性元件D ．这四个图象中，直线的斜率都表示元件的电阻解析： 伏安特性曲线是以I 为纵轴，U 为横轴的图象，A 错误；线性元件并不只是说I －U 图象是直线，而必须是过原点的直线，所以只有①②是线性元件，③④不是线性元件，B 错误，C 正确；在U －I 图象中，过原点的直线的斜率才表示导体的电阻，D 错误．答案： C 4.位于A 、B 处的两个带有不等量负电的点电荷在平面内电势分布如图所示，图中实线表示等势线，则( )A ．a 点和b 点的电场强度相同B ．正电荷从c 点移到d 点，电场力做正功C ．负电荷从a 点移到c 点，电场力做正功D ．正电荷从e 点沿图中虚线移到f 点电势能先减小后增大解析： 同一试探电荷在a 、b 两点受力方向不同，所以A 错误；因为A 、B 两处有负电荷，所以，等势线由外向内表示的电势越来越低．将正电荷从c 点移到d 点，正电荷的电势能增加，电场力做负功，B 错误；负电荷从a 点移到c 点，电势能减少，电场力做正功，C 正确；正电荷沿虚线从e 点移到f 点的过程中，电势先降低再升高，电势能先减小后增大．答案： CD5．在场强大小为E 的匀强电场中，质量为m 、带电荷量为＋q 的物体以某一初速度沿电场反方向做匀减速直线运动，其加速度大小为0.8qE m ，物体运动x 距离时速度变为零，则下列说法正确的是( )A ．物体克服电场力做功0.8 qExB ．物体的电势能增加了0.8 qExC ．物体的电势能增加了qExD ．物体的动能减少了0.8 qEx解析： 分析题意知带电物体应竖直向下运动，所受电场力竖直向上，根据牛顿第二定律知0.8 qE ＝qE －mg ，即mg ＝0.2 qE ，故电场力做功W ＝－qEx ，电势能增加了qEx ，A 、B 错，C 对；物体所受合力为0.8 qE ，方向竖直向上，根据动能定理，物体的动能减少了0.8 qEx ，D 对．答案： CD 6.条形磁铁放在水平桌面上，它的上方靠S极的一侧悬挂一根与它垂直的导体棒，如图所示．图中只画出此棒的横截面，且标出棒中的电流是流向纸内的．在通电的一瞬间，可能出现的情况是()A．磁铁对桌面的压力减小B．磁铁对桌面的压力增大C．磁铁受到向左的摩擦力D．磁铁受到向右的摩擦力解析：在磁铁外部磁感线由N极指向S极，通电导体棒处在磁场中，由左手定则可知其受安培力作用，条形磁铁也受到反作用力作用，产生两种效果，其一向上提起的效果；其二向右运动的效果，即磁铁对桌面的压力减小，同时磁铁受到向左的摩擦力作用，故A、C正确．答案：AC7.如图所示的电路，L是小灯泡，C是极板水平放置的平行板电容器．闭合开关，有一带电油滴悬浮在两极板间静止不动．若滑动变阻器的滑片向下滑动，则() A．L变亮B．L变暗C．油滴向上运动D．油滴向下运动解析：滑动变阻器的滑片向下滑动，滑动变阻器接入回路电阻变小，外电路的总电阻变小，回路电流变大，内压降变大，路端电压变小，L变暗．电容器两端的电压变小，电场强度变小，带电油滴所受电场力变小，油滴向下运动，B、D正确．答案：BD8.回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电源两极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示．设D形盒半径为R.若用回旋加速器加速质子(氢核)时，匀强磁场的磁感应强度为B，高频交流电源的周期为T.质子质量为m ，电荷量为e .则下列说法正确的是( )A ．高频交流电源周期应为T ＝πmeBB ．质子被加速后的最大动能E k 不可能超过(eBR )22mC ．质子被加速后的最大动能与狭缝间的加速电压、加速次数有关D ．不改变B 或T ，该回旋加速器不能用于加速α粒子(即氦核)解析： 质子在匀强磁场中做圆周运动的周期T ＝2πmeB ，高频交流电源周期与质子在匀强磁场中做圆周运动的周期相同，选项A 错误；由R ＝m vqB 知，质子被加速后的最大速度v＝eBR m ，所以质子被加速后的最大动能E k ＝12m v 2＝(eBR )22m ，选项B 正确，C 错误；α粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期T ′＝4πm eB ，与高频交流电源周期不同，不能被该回旋加速器加速，但通过改变B 而改变α粒子做匀速圆周运动的周期T α或改变交流电源周期T ，使两者相等则可加速α粒子，选项D 正确．答案： BD 9.如图所示，一个绝缘圆环，当它的14均匀带电且电荷量为＋q 时，圆心O 处的电场强度大小为E ，现使半圆ABC 均匀带电＋2q ，而另一半圆ADC 均匀带电－2q ，则圆心O 处的电场强度的大小和方向为( )A ．22E ，方向由O 指向DB ．4E ，方向由O 指向DC ．22E ，方向由O 指向BD ．0解析： 由题意可知，若14圆AB 带电荷量为q ，AB 在圆心处场强为E ，方向由O 指向CD 中点，若14圆CD 带电荷量为－q ，CD 在圆心处的场强也是E ，且方向与14圆AB 在圆心处场强相同；同理，14圆BC 、AD 在圆心处的场强也是E ，方向由O 指向AD 中点．合成各场强可得，圆心O 处的场强大小为22E ，方向由O 指向D .因此A 正确．答案： A 10.如图所示为圆柱形区域的横截面，在没有磁场的情况下，带电粒子(不计重力)以某一初速度沿截面直径方向入射，穿过此区域的时间为t .在该区域加沿圆柱轴线方向的匀强磁场，磁感应强度为B ，带电粒子仍以同一初速度沿截面直径入射，粒子飞出此区域时，速度方向偏转60°角，如图所示．根据上述条件不可能求下列物理量中的哪几个？( )A ．带电粒子的比荷B ．带电粒子在磁场中运动的时间C ．带电粒子在磁场中运动的半径D ．带电粒子在磁场中运动的角速度解析： 设磁场区域的半径为R ，不加磁场时，带电粒子速度的表达式为v ＝2R t带电粒子在磁场中运动半径由题中的图可知 r ＝R cot 30°＝3R由粒子在磁场中运动的轨道半径公式可得3R ＝m vqB由以上三式可得q m ＝23Bt周期T ＝2πmqB＝2π3qBt 2qB＝π3t 在磁场中运动时间t ′＝T 6＝π36t运动角速度ω＝2πT ＝23t ＝233t所以选C. 答案： C二、实验题(本大题共2小题，共14分)11．(4分)(2013·山东卷)图甲为一游标卡尺的结构示意图，当测量一钢笔帽的内径时，应该用游标卡尺的____________(填“A ”“B ”或“C ”)进行测量；示数如图乙所示，该钢笔帽的内径为________ mm.解析：只有用“A”的两边缘才能测出钢笔帽的内径，由题图乙可知，游标尺上第6条刻线与主尺上某一条刻线对齐，则钢笔帽的内径d＝11 mm＋0.05×6 mm＝11.30 mm(判断第5条或第7条刻线对齐也可以，则内径为11.25 mm或11.35 mm)．答案：A11.30(11.25或11.35)12．(10分)有一个小灯泡上标有“4 V,2 W”字样，现在要用伏安法描绘这个灯泡的I－U 图线．现有下列器材供选用：A．电压表(0～5 V，内阻10 kΩ)B．电压表(0～15 V，内阻20 kΩ)C．电流表(0～3 A，内阻1 Ω)D．电流表(0～0.6 A，内阻0.4 Ω)E．滑动变阻器(10 Ω，2 A)F．滑动变阻器(500 Ω，1 A)G．学生电源(直流6 V)、开关、导线若干(1)实验时，选用图甲而不选用图乙的电路图来完成实验，请说明理由：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________.(2)实验中电压表应选用________，电流表应选用________，滑动变阻器应选用________．(用序号字母表示)(3)把图中所示的实验器材用实线连接成实物电路图．解析： (1)因实验目的是要描绘小灯泡的伏安特性曲线，需要多次改变小灯泡两端的电压，故采用甲图所示的分压式电路合适，这样电压可以从零开始调节，且能方便地测多组数据．(2)因小灯泡额定电压为4 V ，则应选0～5 V 的电压表A ，而舍弃0～15 V 的电压表B ，因为15 V 的量程太大，读数误差大．小灯泡的额定电流I ＝0.5 A ，则电流表选D.滑动变阻器F 的最大阻值远大于小灯泡的电阻8 Ω，调节不方便，故舍去．(3)小灯泡电阻为电流表内阻的80.4＝20倍，电压表内阻是小灯泡的1×1048＝1 250倍，故电流表采用外接法．答案： (1)描绘灯泡的I －U 图线所测数据需从零开始，并要多取几组数据 (2)A D E (3)如图所示．三、计算题(本大题共4小题，共46分，要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)13．(9分)如图所示，两平行金属导轨间的距离L ＝0.40 m ，金属导轨所在的平面与水平面夹角θ＝37°，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度B ＝0.50 T ，方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场．金属导轨的一端接有电动势E ＝4.5 V 、内阻r ＝0.50 Ω的直流电源．现把一个质量m ＝0.040 kg 的导体棒ab 放在金属导轨上，导体棒恰好静止．导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R 0＝2.5 Ω，金属导轨电阻不计，g 取10 m/s 2.已知sin 37°＝0.60，cos 37°＝0.80，求：(1)通过导体棒的电流； (2)导体棒受到的安培力大小； (3)导体棒受到的摩擦力． 解析：(1)根据闭合电路欧姆定律得 I ＝ER 0＋r＝1.5 A (2)导体棒受到的安培力 F 安＝BIL ＝0.30 N(3)对导体棒进行受力分析如图所示，将重力正交分解． 沿导轨方向F 1＝mg sin 37°＝0.24 N<F 安 根据平衡条件知mg sin 37°＋F f ＝F 安 解得F f ＝0.06 N ，方向沿导轨向下．答案： (1)1.5 A (2)0.30 N (3)0.06 N ，方向沿导轨向下 14．(10分)如图所示，光滑斜面倾角为37°，一带正电的小物块质量为m ，电荷量为q ，置于斜面上，当沿水平方向加如图所示的匀强电场时，带电小物块恰好静止在斜面上，从某时刻开始，电场强度变为原来的12，求：(1)原来的电场强度； (2)物块运动的加速度． 解析：(1)对小物块进行受力分析如图所示，物块静止于斜面上，则 mg sin 37°＝qE cos 37° E ＝mg tan 37°q ＝3mg 4q(2)当场强变为原来的12时，小物块受到的合外力F 合＝mg sin 37°－12qE cos 37°＝12mg sin 37°又F 合＝ma所以a ＝310g ，方向沿斜面向下．答案： (1)3mg 4q (2)310g ，方向沿斜面向下．15．(13分)如图所示，空间中有电场强度为E 的匀强电场和磁感应强度为B 的匀强磁场，y 轴为两种场的分界面．图中虚线为磁场区的右边界．现有一质量为m 、电荷量为－q 的带电粒子，从电场中的P 点以初速度v 0沿x 轴正方向开始运动，已知P 点的坐标为(－L,0)，且L ＝m v 20qE ，试求：(1)带电粒子运动到y 轴上时的速度；(2)要使带电粒子能穿越磁场区域而不再返回到电场中，磁场的最大宽度．(不计带电粒子的重力)解析： (1)带电粒子在电场中做类平抛运动． 竖直速度v y ＝at 加速度a ＝Eqm水平位移L ＝v 0t又L ＝m v 20qE由以上各式得带电粒子进入电场时的合速度v ＝2v 0，方向与y 轴正方向成45°角． (2)带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，有q v B ＝m v 2R则R ＝m v qB ＝2m v 0qB当带电粒子运动轨迹与磁场右边界相切时，由几何关系得R sin 45°＋R ＝d 解得d ＝(2＋1)m v 0qB故磁场的宽度最大为(2＋1)m v 0qB.答案： (1)2v 0，方向与y 轴正方向成45°角 (2)(2＋1)m v 0qB16.(14分)如图所示，一足够长的矩形区域abcd 内充满磁感应强度为B ，方向垂直纸面向里的匀强磁场．现从矩形区域ad 边的中点O 处，垂直磁场射入一速度方向与ad 边夹角为30°，大小为v 0的带正电的粒子．已知粒子质量为m ，电荷量为q ，ad 边长为l ，重力影响不计．(1)试求粒子能从ab 边射出磁场的v 0的范围．(2)在满足粒子从ab 边射出磁场的条件下，粒子在磁场中运动的最长时间是多少？ 解析： 由于磁场边界的限制，粒子从ab 边射出磁场时速度有一定的范围．当v 0有最小值v 1时，粒子速度恰与ab 边相切；当v 0有最大值v 2时，粒子速度恰与cd 边相切，如图所示．(1)当v 0有最小值v 1时，有R 1＋R 1sin 30°＝12l由q v 1B ＝m v 21R 1得v 1＝qBl 3m当v 0有最大值v 2时，有R 2＝R 2sin 30°＋l2由q v 2B ＝m v 22R 2得v 2＝qBl m所以，带电粒子从磁场中ab 边射出时，其速度范围应为 qBl 3m ＜v 0＜qBlm. (2)要使粒子在磁场中运动时间最长，其轨迹对应的圆心角应最大，由(1)知，当速度为v 1时粒子在磁场中运动时间最长，对应轨迹的圆心角θ＝43π，则t max ＝(4/3)π2π·2πm qB ＝4πm3qB答案： (1)qBl 3m ＜v 0＜qBl m (2)4πm3qB。
人教版版2018-2019学年高中物理选修3-1全套课时作业含解析
三、非选择题
9.如图所示，大球A原来的电荷量为Q，小球B原来不带电，现在让小球与大球接触，达到稳定状态时，发现A、B两球所带的电荷量与体积成正比，小球获得的电荷量为q.现给A球补充电荷，使其电荷量再次为Q，再次让小球接触大球，每次都给大球补充到电荷量为Q，经过反复多次接触后，小球的带电荷量不再发生变化，求此时小球的带电荷量．
解析：根据同种电荷相互排斥可知，金属球A上的负电荷将排斥金属导体MN上的自由电子，使其向N端移动，N端带负电，M端带正电，故两端的金箔片均张开，C正确，A、B、D均错误．
答案：C
5.绝缘细线上端固定，下端挂一轻质小球a，a的表面镀有铝膜，在a近旁放一绝缘金属球b.开始时，a、b都不带电，如图所示．现使b带电，则( )
答案：D
4.如图所示，原来不带电的金属导体MN，在其两端下面都悬挂有金属验电箔片，若使带负电的金属球A靠近导体的M端，可能看到的现象( )
A．只有M端验电箔片张开，且M端带正电
B．只有N端验电箔片张开，且N端带负电
C．两端的验电箔片都张开，且左端带负电，右端带正电
D．两端的验电箔片都张开，且两端都带正电或负电
答案：B
二、多项选择题
6．用金属箔做成一个不带电的圆环，放在干燥的绝缘桌面上．小明同学用绝缘材料做的笔套与头发摩擦后，将笔套自上向下慢慢靠近圆环，当距离约为0.5 cm时圆环被吸引到笔套上，如图所示．对上述现象的判断与分析，下列说法正确的是( )
A．摩擦使笔套带电
B．笔套靠近圆环时，圆环上、下部感应出异号电荷
答案：BC
8．如图所示，在真空中把一个绝缘导体向带负电的球P慢慢靠近．关于绝缘导体两端的电荷，下列说法中正确的是( )
A．两端的感应电荷越来越多
2018-2019学年高中物理人教版选修3-1单元测试题 第1章 静电场
一、多选题2018-2019学年高中物理人教版选修3-1单元测试题 第1章 静电场1. 下列物理量中哪些与检验电荷无关（ ）A ．电场强度EB ．电势C ．电势能E PD ．电场力F2. 下列对物理现象、概念认识正确的是：（ ）A ．由于地球大气阻力作用，从高空下落的大雨滴落地速度大于小雨滴落地速度B ．以匀加速运动的火车为参考系，牛顿第一定律并不成立，这样的参考系是非惯性系C ．汽车在通过水库泄洪闸下游的“过水路面”最低点时,驾驶员处于失重状态D ．电场强度、电势差、电容器的电容都是用比值法定义的3. 如图所示的匀强电场E 的区域内，由A 、B 、C 、D 、A′、B′、C′、D′作为顶点构成一正方体空间，电场方向与面ABCD 垂直，下列说法正确的是（）D ．带电粒子从A 点移到C′点，沿对角线A→C′与沿路径A→B→B′→C′静电力做功不相同C ．带负电的粒子从A 点沿路径A→D→D′移到D′点，电势能增加B ．带正电的粒子从A 点沿路径A→D→D′移到D′点，静电力做负功A ．A 、D 两点间电势差U AD 与A 、A′两点间电势差U AA ′相等二、单选题4. 两个固定的等量异号点电荷所产生电场的等势面如图中虚线所示，一带负电的粒子以某一速度从图中A 点沿图示方向进入电场在纸面内飞行，最后离开电场，粒子只受静电力作用，则粒子在电场中()A ．做直线运动，电势能先变小后变大B ．做直线运动，电势能先变大后变小C ．做曲线运动，加速度可能先增加后减小D ．做曲线运动，电势能先变小后变大5. 一带电粒子在匀强电场E 中的运动轨迹如图中虚线所示,电场方向竖直向下.若不计空气阻力,则此带电粒子从a 运动到b 的过程中,能量变化情况为( )A ．动能增加B ．电势能减少C ．动能和电势能之和不变D ．动能和电势能之和增加6. 一带电粒子在电场中只受电场力作用时，它不可能出现的运动状态是（ ）A ．匀速直线运动B ．匀加速直线运动C ．匀变速曲线运动D ．匀速圆周运动7. 如图所示是电场中的一条电场线，已知ab ＝bc ，则下列关系式中一定正确的是()A ．E a ＝E b ＝E cB．E a>E b>E cC．φa>φb>φcD．U ab＝U bc8. 对关系式的理解，正确的是A．式中的d是a、b两点间的距离B．a、b两点间距离越大，电势差越大C．d是a、b两个等势面的距离D．此式适用于任何电场9. 将平行板电容器与静电计连接，充电后撤去电源，静电计指针张开某一角度θ，如图所示.若将电容器两板间距离增大，则（）A．电容器电容减小，电荷量减小，θ变小B．电容器电容减小，电势差增大，θ变大C．电容器电容增大，电势差减小，θ变小D．电容器电容增大，电势差增大，θ变大10. 某一电场中的电场线分布如图,则电场中A、B两点间电场强度和电势的关系为（）A．E a 大于E b ,φ a 高于φ b B．E a 大于E b ,φ a 低于φ bC．E a 小于E b ,φ a 高于φ b D．E a 小于E b ,φ a 低于φ b11. 在水深超过200 m的深海，光线极少，能见度极低.有一种电鳗具有特殊的适应性，能通过自身发生生物电，获取食物，威胁敌害，保护自己.若该电鳗的头尾相当两个电极，它在海水中产生的电场强度达104V/m,可击昏敌害.电鳗身长50 cm,则电鳗在放电时产生的瞬时电压为( )A．10 V B．500 V C．5 000 V D．10 000 V三、填空题12. 下列粒子从静止状态经过电压为U 的电场加速后，速度最大的是A ．质子B ．氘核C ．α粒子D ．钠离子（Na +）13. 在静电场中，下列说法正确的是A ．电场强度处处为零的区域内，电势也一定处处为零B ．电场强度处处相同的区域内，电势也一定处处相同C ．电场强度的方向总是跟等势面垂直的D ．沿电场强度的方向，电势不一定不断降低14.对公式的理解，下列说法正确的是（ ）A ．此公式适用于计算任何电场中A 、B 两点间的电势差B ．A 点和B 点间距离越大，则这两点的电势差越大C ．公式中的d 是指A 点和B 点之间的距离D ．公式中的d 是A 、B 所在的两个等势面间的垂直距离15. 如图所示，、是电场线上相距为的两点，将一带电荷量为的正点电荷从移到，电场力做功，则可知（）A ．点比点间的电势高B ．点的电场强度为C ．点的电场强度为D ．点的电势为16. 如图所示的电场中，AB=BC，则U AB______U BC.(填“＞”“=”或“＜”)17. 如图所示，a、b和c表示点电荷的电场中的三个等势面，它们的电势分别为U、。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
模块综合检测一、选择题(本大题共10小题，每小题4分，共40分．每小题至少一个答案正确)1．关于已充上电的某个平行板电容器，下列说法正确的是( )A ．两极板上一定带等量异种电荷B ．两极板所带的电荷量为两极板所带电荷量的绝对值之和C ．电容器带电荷量多，说明它容纳电荷的本领大D ．某电容器带电荷量越多，两极板间的电势差就越大解析： 电容器充电后一定带有电量相等的异种电荷，A 对；两极板所带的电荷量指一个极板所带电量的绝对值，B 错；描述电容器容纳电荷的本领的是电容，C 错；由U ＝知，电容器带电量越多，两极板间的电势差就越大，D 对．QC 答案： AD 2.如图，a 、b 、c 是一条电场线上的3个点，电场线的方向由a 到c ，a 、b 间的距离等于b 、c 间的距离．用φa 、φb 、φc 和E a 、E b 、E c 分别表示a 、b 、c 三点的电势和场强．下列表达式正确的是( )A ．φa >φb >φcB ．E a >E b >E cC ．φa －φb ＝φb －φcD ．E a ＝E b ＝E c解析： 沿电场线方向电势降低，故φa >φb >φc ，A 对．由于题目只提供了不知是什么电场的一条电场线，无法判断a 、b 、c 三点的场强大小关系，也就无法判断a 、b 间与b 、c 间的电势差的大小关系，B 、C 、D 错．答案： A3．以下给出几种电学元件的电流与电压的关系图象，如图所示，下列说法中正确的是( )A ．这四个图象都是伏安特性曲线B ．这四种电学元件都是线性元件C ．①②是线性元件，③④是非线性元件D ．这四个图象中，直线的斜率都表示元件的电阻解析： 伏安特性曲线是以I 为纵轴，U 为横轴的图象，A 错误；线性元件并不只是说I －U 图象是直线，而必须是过原点的直线，所以只有①②是线性元件，③④不是线性元件，B 错误，C 正确；在U －I 图象中，过原点的直线的斜率才表示导体的电阻，D 错误．答案： C 4.位于A 、B 处的两个带有不等量负电的点电荷在平面内电势分布如图所示，图中实线表示等势线，则( )A ．a 点和b 点的电场强度相同B ．正电荷从c 点移到d 点，电场力做正功C ．负电荷从a 点移到c 点，电场力做正功D ．正电荷从e 点沿图中虚线移到f 点电势能先减小后增大解析： 同一试探电荷在a 、b 两点受力方向不同，所以A 错误；因为A 、B 两处有负电荷，所以，等势线由外向内表示的电势越来越低．将正电荷从c 点移到d 点，正电荷的电势能增加，电场力做负功，B 错误；负电荷从a 点移到c 点，电势能减少，电场力做正功，C 正确；正电荷沿虚线从e 点移到f 点的过程中，电势先降低再升高，电势能先减小后增大．答案： CD5．在场强大小为E 的匀强电场中，质量为m 、带电荷量为＋q 的物体以某一初速度沿电场反方向做匀减速直线运动，其加速度大小为，物体运动x 距离时速度变为零，则0.8qEm 下列说法正确的是( )A ．物体克服电场力做功0.8 qExB ．物体的电势能增加了0.8 qExC ．物体的电势能增加了qExD ．物体的动能减少了0.8 qEx解析： 分析题意知带电物体应竖直向下运动，所受电场力竖直向上，根据牛顿第二定律知0.8qE ＝qE －mg ，即mg ＝0.2qE ，故电场力做功W ＝－qEx ，电势能增加了qEx ，A 、B 错，C 对；物体所受合力为0.8 qE ，方向竖直向上，根据动能定理，物体的动能减少了0.8 qEx ，D 对．答案： CD6.条形磁铁放在水平桌面上，它的上方靠S极的一侧悬挂一根与它垂直的导体棒，如图所示．图中只画出此棒的横截面，且标出棒中的电流是流向纸内的．在通电的一瞬间，可能出现的情况是( )A．磁铁对桌面的压力减小 B．磁铁对桌面的压力增大C．磁铁受到向左的摩擦力D．磁铁受到向右的摩擦力解析： 在磁铁外部磁感线由N极指向S极，通电导体棒处在磁场中，由左手定则可知其受安培力作用，条形磁铁也受到反作用力作用，产生两种效果，其一向上提起的效果；其二向右运动的效果，即磁铁对桌面的压力减小，同时磁铁受到向左的摩擦力作用，故A、C正确．答案： AC7.如图所示的电路，L是小灯泡，C是极板水平放置的平行板电容器．闭合开关，有一带电油滴悬浮在两极板间静止不动．若滑动变阻器的滑片向下滑动，则( ) A．L变亮B．L变暗C．油滴向上运动D．油滴向下运动解析： 滑动变阻器的滑片向下滑动，滑动变阻器接入回路电阻变小，外电路的总电阻变小，回路电流变大，内压降变大，路端电压变小，L变暗．电容器两端的电压变小，电场强度变小，带电油滴所受电场力变小，油滴向下运动，B、D正确．答案： BD8.回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电源两极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示．设D形盒半径为R.若用回旋加速器加速质子(氢核)时，匀强磁场的磁感应强度为B ，高频交流电源的周期为T .质子质量为m ，电荷量为e .则下列说法正确的是( )A ．高频交流电源周期应为T ＝πmeBB ．质子被加速后的最大动能E k 不可能超过(eBR )22mC ．质子被加速后的最大动能与狭缝间的加速电压、加速次数有关D ．不改变B 或T ，该回旋加速器不能用于加速α粒子(即氦核)解析： 质子在匀强磁场中做圆周运动的周期T ＝，高频交流电源周期与质子在匀2πmeB 强磁场中做圆周运动的周期相同，选项A 错误；由R ＝知，质子被加速后的最大速度m vqB v ＝，所以质子被加速后的最大动能E k ＝m v 2＝，选项B 正确，C 错误；α粒子eBRm 12(eBR )22m 在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期T ′＝，与高频交流电源周期不同，不能被该回旋4πmeB 加速器加速，但通过改变B 而改变α粒子做匀速圆周运动的周期T α或改变交流电源周期T ，使两者相等则可加速α粒子，选项D 正确．答案： BD 9.如图所示，一个绝缘圆环，当它的均匀带电且电荷量为＋q 时，圆心O 处的电场强度14大小为E ，现使半圆ABC 均匀带电＋2q ，而另一半圆ADC 均匀带电－2q ，则圆心O 处的电场强度的大小和方向为( )A ．2E ，方向由O 指向D 2B ．4E ，方向由O 指向DC ．2E ，方向由O 指向B 2D ．0解析： 由题意可知，若圆AB 带电荷量为q ，在圆心处场强为E ，方向由O 指向14AB中点，若圆CD 带电荷量为－q ，在圆心处的场强也是E ，且方向与圆AB 在圆心CD 14CD 14处场强相同；同理，圆BC 、AD 在圆心处的场强也是E ，方向由O 指向中点．合成各14AD 场强可得，圆心O 处的场强大小为2E ，方向由O 指向D .因此A 正确．2答案： A 10.如图所示为圆柱形区域的横截面，在没有磁场的情况下，带电粒子(不计重力)以某一初速度沿截面直径方向入射，穿过此区域的时间为t .在该区域加沿圆柱轴线方向的匀强磁场，磁感应强度为B ，带电粒子仍以同一初速度沿截面直径入射，粒子飞出此区域时，速度方向偏转60°角，如图所示．根据上述条件不可能求下列物理量中的哪几个？( )A ．带电粒子的比荷B ．带电粒子在磁场中运动的时间C ．带电粒子在磁场中运动的半径D ．带电粒子在磁场中运动的角速度解析： 设磁场区域的半径为R ，不加磁场时，带电粒子速度的表达式为v ＝2Rt 带电粒子在磁场中运动半径由题中的图可知r ＝R cot 30°＝R3由粒子在磁场中运动的轨道半径公式可得R ＝3m vqB由以上三式可得＝qm 23Bt周期T ＝＝＝πt 2πmqB 2π3qBt 2qB3在磁场中运动时间t ′＝＝tT 6π36运动角速度ω＝＝＝2πT 23t 233t 所以选C.答案： C二、实验题(本大题共2小题，共14分)11．(4分)(2013·山东卷)图甲为一游标卡尺的结构示意图，当测量一钢笔帽的内径时，应该用游标卡尺的____________(填“A”“B”或“C”)进行测量；示数如图乙所示，该钢笔帽的内径为________ mm.解析： 只有用“A”的两边缘才能测出钢笔帽的内径，由题图乙可知，游标尺上第6条刻线与主尺上某一条刻线对齐，则钢笔帽的内径d＝11 mm＋0.05×6 mm＝11.30 mm(判断第5条或第7条刻线对齐也可以，则内径为11.25 mm或11.35 mm)．答案： A 11.30(11.25或11.35)12．(10分)有一个小灯泡上标有“4 V,2 W”字样，现在要用伏安法描绘这个灯泡的I－U图线．现有下列器材供选用：A．电压表(0～5 V，内阻10 kΩ)B．电压表(0～15 V，内阻20 kΩ)C．电流表(0～3 A，内阻1 Ω)D．电流表(0～0.6 A，内阻0.4 Ω)E．滑动变阻器(10 Ω，2 A)F．滑动变阻器(500 Ω，1 A)G．学生电源(直流6 V)、开关、导线若干(1)实验时，选用图甲而不选用图乙的电路图来完成实验，请说明理由：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________.(2)实验中电压表应选用________，电流表应选用________，滑动变阻器应选用________．(用序号字母表示)(3)把图中所示的实验器材用实线连接成实物电路图．解析： (1)因实验目的是要描绘小灯泡的伏安特性曲线，需要多次改变小灯泡两端的电压，故采用甲图所示的分压式电路合适，这样电压可以从零开始调节，且能方便地测多组数据．(2)因小灯泡额定电压为4 V ，则应选0～5 V 的电压表A ，而舍弃0～15 V 的电压表B ，因为15 V 的量程太大，读数误差大．小灯泡的额定电流I ＝0.5 A ，则电流表选D.滑动变阻器F 的最大阻值远大于小灯泡的电阻8 Ω，调节不方便，故舍去．(3)小灯泡电阻为电流表内阻的＝20倍，电压表内阻是小灯泡的＝1 250倍，80.41×1048故电流表采用外接法．答案： (1)描绘灯泡的I －U 图线所测数据需从零开始，并要多取几组数据 (2)A D E (3)如图所示．三、计算题(本大题共4小题，共46分，要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)13．(9分)如图所示，两平行金属导轨间的距离L ＝0.40 m ，金属导轨所在的平面与水平面夹角θ＝37°，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度B ＝0.50 T ，方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场．金属导轨的一端接有电动势E ＝4.5 V 、内阻r ＝0.50 Ω的直流电源．现把一个质量m ＝0.040 kg 的导体棒ab 放在金属导轨上，导体棒恰好静止．导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R 0＝2.5 Ω，金属导轨电阻不计，g 取10 m/s 2.已知sin 37°＝0.60，cos 37°＝0.80，求：(1)通过导体棒的电流；(2)导体棒受到的安培力大小；(3)导体棒受到的摩擦力．解析： (1)根据闭合电路欧姆定律得I ＝＝1.5 A ER 0＋r (2)导体棒受到的安培力F 安＝BIL ＝0.30 N(3)对导体棒进行受力分析如图所示，将重力正交分解．沿导轨方向F 1＝mg sin 37°＝0.24 N<F 安根据平衡条件知mg sin 37°＋F f ＝F 安解得F f ＝0.06 N ，方向沿导轨向下．答案： (1)1.5 A (2)0.30 N (3)0.06 N ，方向沿导轨向下14．(10分)如图所示，光滑斜面倾角为37°，一带正电的小物块质量为m ，电荷量为q ，置于斜面上，当沿水平方向加如图所示的匀强电场时，带电小物块恰好静止在斜面上，从某时刻开始，电场强度变为原来的，求：12(1)原来的电场强度；(2)物块运动的加速度．解析： (1)对小物块进行受力分析如图所示，物块静止于斜面上，则mg sin 37°＝qE cos 37°E ＝＝mg tan 37°q3mg 4q(2)当场强变为原来的时，小物块受到的合外力12F 合＝mg sin 37°－qE cos 37°＝mg sin 37°1212又F 合＝ma所以a ＝g ，方向沿斜面向下．310答案： (1) (2)g ，方向沿斜面向下．3mg4q 31015．(13分)如图所示，空间中有电场强度为E 的匀强电场和磁感应强度为B 的匀强磁场，y 轴为两种场的分界面．图中虚线为磁场区的右边界．现有一质量为m 、电荷量为－q 的带电粒子，从电场中的P 点以初速度v 0沿x 轴正方向开始运动，已知P 点的坐标为(－L,0)，且L ＝，试求：m v 20qE (1)带电粒子运动到y 轴上时的速度；(2)要使带电粒子能穿越磁场区域而不再返回到电场中，磁场的最大宽度．(不计带电粒子的重力)解析： (1)带电粒子在电场中做类平抛运动．竖直速度v y ＝at加速度a ＝Eqm 水平位移L ＝v 0t又L ＝m v 20qE由以上各式得带电粒子进入电场时的合速度v ＝v 0，方向与y 轴正方向成45°角．2(2)带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，有q v B ＝m v 2R则R ＝＝m vqB 2m v 0qB当带电粒子运动轨迹与磁场右边界相切时，由几何关系得R sin 45°＋R ＝d解得d ＝(2＋1)m v 0qB故磁场的宽度最大为.(2＋1)m v 0qB答案： (1)v 0，方向与y 轴正方向成45°角2(2)(2＋1)m v 0qB16.(14分)如图所示，一足够长的矩形区域abcd 内充满磁感应强度为B ，方向垂直纸面向里的匀强磁场．现从矩形区域ad 边的中点O 处，垂直磁场射入一速度方向与ad 边夹角为30°，大小为v 0的带正电的粒子．已知粒子质量为m ，电荷量为q ，ad 边长为l ，重力影响不计．(1)试求粒子能从ab 边射出磁场的v 0的范围．(2)在满足粒子从ab 边射出磁场的条件下，粒子在磁场中运动的最长时间是多少？解析： 由于磁场边界的限制，粒子从ab 边射出磁场时速度有一定的范围．当v 0有最小值v 1时，粒子速度恰与ab 边相切；当v 0有最大值v 2时，粒子速度恰与cd 边相切，如图所示．(1)当v 0有最小值v 1时，有R 1＋R 1sin 30°＝l12由q v 1B ＝得v 1＝m v 21R 1qBl3m当v 0有最大值v 2时，有R 2＝R 2sin 30°＋l2由q v 2B ＝得v 2＝m v 2R 2qBlm所以，带电粒子从磁场中ab 边射出时，其速度范围应为＜v 0＜.qBl3m qBlm (2)要使粒子在磁场中运动时间最长，其轨迹对应的圆心角应最大，由(1)知，当速度为v 1时粒子在磁场中运动时间最长，对应轨迹的圆心角θ＝π，43则t max ＝·＝(4/3)π2π2πm qB 4πm 3qB答案： (1)＜v 0＜ (2)qBl 3m qBl m 4πm 3qB。