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2019-2020年高中物理 模塊檢測 新人教版選修3-1 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(guān)于物理學(xué)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(xué)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晰圖象 C．法拉第通過實驗研究確認(rèn)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(chǔ)上，通過實驗研究確認(rèn)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　C 2．下列運動(電子只受電場力或磁場力的作用)不可能的是(　　) 答案　B 解析　本題考查電子在電場或磁場中的運動，意在考查學(xué)生對電子在電場或磁場中的受力分析以及運動分析的能力，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可能實現(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(chǔ)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小．如圖1所示，A、B是平行板電容器的兩個金屬板，G為靜電計．開始時開關(guān)S閉合，靜電計指針張開一定角度，為了使指針張開角度增大些，下列采取的措施可行的是(　　) A．?dāng)嚅_開關(guān)S后，將A、B分開些 B．保持開關(guān)S閉合，將A、B兩極板分開些 C．保持開關(guān)S閉合，將A、B兩極板靠近些 D．保持開關(guān)S閉合，將變阻器滑動觸頭向右移動 答案　A 4．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，則下列判斷正確的是(　　) 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，電勢能逐漸增大 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(fù)功，電勢能增加，C正確． 圖3 6．在研究微型電動機的性能時，應(yīng)用如圖3所示的實驗電路．當(dāng)調(diào)節(jié)滑動變阻器R并控制電動機停止轉(zhuǎn)動時，電流表和電壓表的示數(shù)分別為0.50 A和2.0 V．重新調(diào)節(jié)R并使電動機恢復(fù)正常運轉(zhuǎn)，此時電流表和電壓表的示數(shù)分別為2.00 A和24.0 V．則這臺電動機正常運轉(zhuǎn)時輸出功率為(　　) A．32 W B．44 W C．47 W D．48 W 答案　A 解析　當(dāng)電動機停止轉(zhuǎn)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＝ Ω＝4 Ω.當(dāng)正常轉(zhuǎn)動后，P入＝242 W＝48 W，P出＝P入－Pr＝48 W－2.024 W＝32 W. 圖4 7．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(nèi)存在著勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B，方向垂直紙面向里，在a、b兩板間還存在著勻強電場E.從兩板左側(cè)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(cè)，從d孔射出后分成3束．則下列判斷正確的是(　　) A．這三束正離子的速度一定不相同 B．這三束正離子的質(zhì)量一定不相同 C．這三束正離子的電荷量一定不相同 D．這三束正離子的比荷一定不相同 答案　D 解析　本題考查帶電粒子在電場、磁場中的運動，速度選擇器的知識．帶電粒子在金屬板中做直線運動，qvB＝Eq，v＝，表明帶電粒子的速度一定相等，而電荷的帶電量、電性、質(zhì)量、比荷的關(guān)系均無法確定；在磁場中R＝，帶電粒子運動半徑不同，所以比荷一定不同，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5 8．如圖5所示電路中，當(dāng)滑動變阻器的滑片P從a端向b端滑動時，以下判斷正確的是(　　) 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(dāng)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??；根據(jù)閉合電路歐姆定律I＝，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(nèi)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?。磺襆1的電功率減小，L1變暗． 圖6 9．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，如果這束正離子流在區(qū)域Ⅰ中不偏轉(zhuǎn)，進入?yún)^(qū)域Ⅱ后偏轉(zhuǎn)半徑r相同，則它們一定具有相同的(　　) A．速度 B．質(zhì)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(zhuǎn)，一定是qE＝qvB，v＝，A正確．進入?yún)^(qū)域Ⅱ后，做勻速圓周運動的半徑相同，由r＝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(dǎo)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(guān)于O點對稱．導(dǎo)線均通有大小相等、方向向上的電流．已知長直導(dǎo)線周圍產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度B＝k，式中k是常數(shù)，I是導(dǎo)線中的電流、r為點到導(dǎo)線的距離．一帶正電的小球以初速度v0從a點出發(fā)沿連線運動到b點．關(guān)于上述過程，下列說法正確的是(　　) 圖7 A．小球先做加速運動后做減速運動 B．小球一直做勻速直線運動 C．小球?qū)ψ烂娴膲毫ο葴p小后增大 D．小球?qū)ψ烂娴膲毫σ恢痹谠龃? 答案　BD 解析　由右手螺旋定則可知，M處的通電導(dǎo)線在MO區(qū)域產(chǎn)生的磁場垂直于MO向里，離導(dǎo)線越遠磁場越弱，所以磁場由M到O逐漸減弱，N處的通電導(dǎo)線在ON區(qū)域產(chǎn)生的磁場垂直于ON向外，由O到N逐漸增強，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，隨磁場的增強而增大，所以對桌面的壓力一直在增大，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8 11．如圖8所示，連接兩平行金屬板的導(dǎo)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(nèi)，金屬板置于磁場中，磁場方向垂直于紙面向里，當(dāng)一束等離子體射入兩金屬板之間時，CD段導(dǎo)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(nèi)部含有等量的正、負(fù)電荷的氣態(tài)離子群體．當(dāng)?shù)入x子體從右方射入時，正、負(fù)離子在洛倫茲力作用下將分別向下、上偏轉(zhuǎn)，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(dǎo)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、實驗題(本題共2小題，共18分，把答案直接填在橫線上) 圖9 12．(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(biāo)也引起了人們的關(guān)注．某同學(xué)想測出學(xué)校附近一工廠排出廢水的電阻率，以判斷廢水是否達到排放標(biāo)準(zhǔn)(一般工業(yè)廢水電阻率的達標(biāo)值為ρ≥200 Ωm)．如圖9所示為該同學(xué)所用盛水容器，其左、右兩側(cè)面為帶有接線柱的金屬薄板(電阻極小)，其余四面由絕緣材料制成，容器內(nèi)部長a＝40 cm，寬b＝20 cm，高c＝10 cm.他將水樣注滿容器后，進行以下操作： (1)他先后用多用電表歐姆擋的“1 k”、“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)他從實驗室中找到如下實驗器材更精確地測量所獲水樣的電阻： A．電流表(量程5 mA，電阻RA＝800 Ω) B．電壓表(量程15 V，電阻RV約為10.0 kΩ) C．滑動變阻器(0～20 Ω，額定電流1 A) D．電源(12 V，內(nèi)阻約10Ω) E．開關(guān)一只、導(dǎo)線若干 請用鉛筆線代替導(dǎo)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(xué)閉合開關(guān)，測得一組U、I數(shù)據(jù)；再調(diào)節(jié)滑動變阻器，重復(fù)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(biāo)系中作出UI關(guān)系圖線. U/V 2.0 3.8 6.8 8.0 10.2 11.6 I/mA 0.73 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________ Ωm.據(jù)此可知，所測水樣在電阻率這一指標(biāo)上________(選填“達標(biāo)”或“不達標(biāo)”)． 答案　(1)1 800　(2)如圖a　(3)如圖b　(4)99.7　不達標(biāo) 解析　(1)圖上歐姆表指針有兩個位置，顯然右邊位置對應(yīng)“1 k”，左邊位置對應(yīng)“100”，應(yīng)按接近中間刻度的讀數(shù)，刻度18乘以倍率100，所以電阻為1 800 Ω. (2)因為要精確測量電阻值，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；又因為待測電阻阻值與電壓表內(nèi)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(dāng)，電流表內(nèi)阻已知，則采用電流表內(nèi)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(cè)． (4)由圖線斜率可知，總電阻為2 794 Ω，又R＝R總－RA，根據(jù)電阻定律R＝ρ，代入數(shù)據(jù)得ρ＝99.7 Ωm. 13．(8分)某同學(xué)采用如圖13甲所示的電路測定電源電動勢和內(nèi)電阻，已知干電池的電動勢約為1.5 V，內(nèi)阻約2 Ω，電壓表(0～3 V,3 kΩ)，電流表(0～0.6 A,1.0 Ω)，滑動變阻器有R1(10 Ω，2 A)和R2(100 Ω，0.1 A)各一只． 圖13 (1)實驗中滑動變阻器應(yīng)選用________(選填“R1”或“R2”)． (2)在圖乙中用筆畫線代替導(dǎo)線連接實驗電路． (3)在實驗中測得多組電壓和電流值，得到如圖丙所示的UI圖象，由圖可較準(zhǔn)確地求出電源電動勢E＝________ V；內(nèi)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＝＝ A＝0.75 A．R2的額定電流小于0.75 A，同時R2阻值遠大于電源內(nèi)阻r，不便于調(diào)節(jié)，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＝1.48 V(1.47～1.49 V均正確)． r＝，可得r＝1.89 Ω(1.88 Ω～1.90 Ω均正確)． 四、計算題(本題共4小題，共45分) 圖14 14．(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＝－1.010－6 C的點電荷由A點沿水平線移至B點，克服靜電力做了210－6 J的功，已知A、B間的距離為2 cm. (1)試求A、B兩點間的電勢差UAB ； (2)若A點的電勢為φA＝1 V，試求B點的電勢φB； (3)試求該勻強電場的大小E并判斷其方向． 答案　(1)2 V　(2)－1 V　(3)200 V/m　沿電場線斜向下 解析　(1)由題意可知，靜電力做負(fù)功UAB＝－210－6 J 據(jù)UAB＝得UAB＝2 V (2)UAB＝φA－φB，則φB＝φA－UAB＝－1 V (3)d＝210－2cos 60 m＝110－2 m. E＝＝200 V/m 方向：沿電場線斜向下 圖15 15．(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＝1.5103 V(僅在兩板間有電場)，現(xiàn)將一質(zhì)量m＝110－2 kg、電荷量q＝410－5 C的帶電小球從兩板的左上方距兩板上端的高度h＝20 cm的地方以初速度v0＝4 m/s水平拋出，小球恰好從左板的上邊緣進入電場，在兩板間沿直線運動，從右板的下邊緣飛出電場，求： (1)金屬板的長度L. (2)小球飛出電場時的動能Ek. 答案　(1)0.15 m　(2)0.175 J 解析　(1)小球到達左板上邊緣時的豎直分速度： vy＝＝2 m/s 設(shè)小球此時速度方向與豎直方向之間的夾角為θ，則： tan θ＝＝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(shè)板間距為d，則：tan θ＝＝ L＝，解得L＝＝0.15 m (2)進入電場前mgh＝mv－mv 電場中運動過程qU＋mgL＝Ek－mv 解得Ek＝0.175 J 圖16 16．(12分)如圖16所示，有界勻強磁場的磁感強度B＝210－3 T；磁場右邊是寬度L＝0.2 m、場強E＝40 V/m、方向向左的勻強電場．一帶電粒子電荷量q＝－3.210－19 C，質(zhì)量m＝6.410－27 kg，以v＝4104 m/s的速度沿OO′垂直射入磁場，在磁場中偏轉(zhuǎn)后進入右側(cè)的電場，最后從電場右邊界射出．求： (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＝0.4 m　(3)Ek＝7.6810－18 J 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＝m① R＝＝ m＝0.4 m② (3)Ek＝EqL＋mv2＝403.210－190.2 J＋6.410－27(4104)2 J＝7.6810－18 J③ 圖17 17．(13分)如圖17所示，一帶電微粒質(zhì)量為m＝2.010－11 kg、電荷量q＝＋1.010－5 C，從靜止開始經(jīng)電壓為U1＝100 V的電場加速后，水平進入兩平行金屬板間的偏轉(zhuǎn)電場中，微粒射出電場時的偏轉(zhuǎn)角θ＝60，并接著沿半徑方向進入一個垂直紙面向外的圓形勻強磁場區(qū)域，微粒射出磁場 時的偏轉(zhuǎn)角也為θ＝60.已知偏轉(zhuǎn)電場中金屬板長L＝R，圓形勻強磁場的半徑為R＝10 cm，重力忽略不計．求： (1)帶電微粒經(jīng)加速電場后的速率； (2)兩金屬板間偏轉(zhuǎn)電場的電場強度E； (3)勻強磁場的磁感應(yīng)強度的大?。? 答案　(1)1.0104 m/s　(2)2103 V/m　(3)0.13 T 解析　(1)設(shè)帶電微粒經(jīng)加速電場加速后速度為v1，根據(jù)動能定理得 qU1＝mv， 解得v1＝ ＝1.0104 m/s. (2)帶電微粒在偏轉(zhuǎn)電場中只受電場力作用，做類平拋運動． 水平方向上有：v1＝ 豎直方向上有v2＝at，a＝ 由幾何關(guān)系tan θ＝ 聯(lián)立解得：E＝2103 V/m. (3)設(shè)微粒進入磁場時的速度大小為v，則 v＝＝2.0104 m/s， 由運動的對稱性可知，入射速度的延長線過磁場區(qū)域的圓心，則出射速度的反向延長線也過磁場區(qū)域的圓心，微粒在磁場中的運動軌跡示意圖如圖所示， 則軌跡半徑為r＝Rtan 60＝0.3 m qvB＝m 得B＝＝0.13 T.