作业帮高二物理选修3-1考试卷子及答案
来源：学生作业帮 编辑：作业帮 分类：物理作业 时间：2024/11/09 04:43:14
高二物理选修3-1考试卷子及答案
高中物理 模块综合检测检测试题 选修3-1
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,有选错或不答的得0分)
1．下述说法中不正确的是( )
A．根据E＝F/q,可知电场中某点的场强与电场力成正比
B．根据E＝kq/r2,可知电场中某点的场强与形成电场的点电荷的电荷量成正比
C．根据场强叠加原理,可知合电场的场强一定大于分电场的场强
D．电场线就是点电荷在电场中运动的轨迹
解析：选ACD.电场强度是反映电场性质的物理量,它只与产生它的电荷有关,而与放入其中的检验电荷所受的力及其电荷量无关；且场强为矢量,遵循矢量相加的平行四边形定则,所以合场强可以小于分场强；而电场线是为了描述电场而假设出来的一种工具,和电荷运动的轨迹是完全不同的两个概念．
2．门电路的真值表如下,它是( )
输入
输出
A
B
Q
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
1
A.“或”门电路 B．“非”门电路
C．“与”门电路 D．“与非”门电路
解析：选C.由表可得只有当两输入端都成立时输出端才成立,这是与门的特性,所以C正确．
3．如图所示,把四个相同的灯泡接成甲、乙两种电路后,灯泡均正常发光,且两个电路的总功率相等．则这两个电路中的U甲、U乙,R甲、R乙之间的关系,正确的是( )
A．U甲>2U乙 B．U甲＝2U乙
C．R甲＝R乙 D．R甲＝2R乙
解析：选B.设灯的阻值为R,正常发光时电流为I,由于两个电路的总功率相等,所以I2·R甲＝(2I)2·R乙,即R甲＝4R乙；由P＝U甲·I＝U乙·2I可知,U甲＝2U乙,故选项B正确．
4．在研究微型电动机的性能时,可采用如图所示的实验电路．当调节滑动变阻器R,使电动机停止转动时,电流表和电压表的示数分别为0.5 A和1.0 V；重新调节R,使电动机恢复正常运转时,电流表和电压表的示数分别为2.0 A和15.0 V．则有关这台电动机正常运转时的说法正确的是( )
A．电动机的内电阻为2 Ω
B．电动机的内电阻为7.5 Ω
C．电动机的输出功率为30 W
D．电动机的输出功率为8 W
解析：选A.当电动机不转动时,电动机消耗的电功率等于热功率,电压表与电流表示数的比值就是电动机的电阻,即R＝I(U)＝2 Ω,选项A正确、B错误；当电动机正常工作时,电动机的输出功率为P出＝UI－I2R＝22 W,选项C、D错误．
5．在如图所示的实验电路中,当滑动变阻器R0的滑动触头向右端滑动时( )
A．L1变暗,L2变亮,L3变亮
B．L1变暗,L2变暗,L3变亮
C．L1变暗,L2变暗,L3变暗
D．L1变亮,L2变暗,L3变亮
解析：选B.触头向右滑,滑动变阻器有效电阻变大,电路中电流变小,L1变暗,且内电压减小,并联电路两端电压变大,流过L3的电流变大,L3变亮,流过L2的电流变小,L2变暗,所以B正确．
6．下图四个电场中,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( )
解析：选B.A图中a、b两点电势相同,场强大小相同,但方向不同．B图中a、b两点场强大小与方向、电势均相同．C图中a、b两点场强相同,电势不同．D图中a、b两点电势、场强大小相同,场强方向不同,只有B正确．
7．如图所示,A、B两板间加速电压为U1,C、D两板间偏转电压为U2.一个静止的α粒子(2(4)He)自A板起相继被加速、偏转,飞离偏转电场时的最大侧移为C、D板间距离的一半,则它的出射速度的大小为( )
A．2 (U1＋U2)(e) B. (2U1＋U2)(e)
C．2 (U1＋U2)(e) D. (2U1＋U2)(2e)
解析：选B.在加速电场中由动能定理得：qU1＝2(1)mv0(2)
在偏转电场中,由动能定理得：2(1)qU2＝2(1)mv2－2(1)mv0(2)
解得：v＝ (2U1＋U2)(e).
8．小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图线如图所示,P为图上一点,PN为图线的切线,PQ为U轴的垂线,PM为I轴的垂线,下列说法中正确的是( )
A．随着所加电压的增大,小灯泡的电阻增大
B．对应P点,小灯泡的电阻为R＝I2(U1)
C．对应P点,小灯泡的电阻为R＝I2－I1(U1)
D．对应P点,小灯泡的功率为图中矩形PQOM所围面积
解析：选ABD.斜率随电压的增大而减小,故电阻增大,A对．对应P点,R＝I2(U1),B对,C错．由于功率P＝UI,故功率数值上等于矩形PQOM的面积,D对．
9．先后按图中甲、乙所示电路测同一未知电阻阻值Rx,已知两电路的路端电压恒定不变,若按图甲所示电路测得电压表示数为6 V,电流表示数为2 mA,那么按图乙所示电路测得的结果应有( )
A．电压表示数为6 V,电流表示数为2 mA
B．电压表示数为6 V,电流表示数小于2 mA
C．电压表示数小于6 V,电流表示数小于2 mA
D．电压表示数小于6 V,电流表示数大于2 mA
解析：选D.由串联电路与并联电路的知识可知,在图乙接法中,Rx与电压表V并联之后的电阻小于Rx,故Rx两端电压减小,电流表两端电压增大,流过电流表的电流增大,D对．
10．有一个已充了电的电容器,若使它的电荷量减少3×10－6 C,则其电压降为原来的3(1),则下列说法正确的是( )
A．电容器原来的电荷量是9×10－6 C
B．电容器原来的电荷量是4.5×10－6 C
C．电容器原来的电压可能是5 V
D．电容器原来的电压可能是5×10－7 V
解析：选BCD.由题意知U(Q)＝U/3(Q－3×10－6 C),解得Q＝4. 5×10－6 C．当U1＝5 V时,C1＝U1(Q)＝5(4.5×10－6) F＝0.9 μF；当U2＝5×10－7 V时,C2＝U2(Q)＝5×10－7(4.5×10－6) F＝9 F.
二、实验题(本题共2小题,共16分．按题目要求作答)
11．(6分)在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中．
(1)实验中滑动变阻器应采用________接法(填“分压”或“限流”)
(2)用笔画线代替导线,将实验电路连接完整,使该装置可以更好、更准确地完成实验；
(3)描绘出伏安特性曲线如图,其弯曲的主要原因是________________________________．
解析：(1)由于描绘伏安特性曲线时电压要从零开始变化,所以滑动变阻器用分压式接法
(2)小灯泡电阻较小,电流表用外接法,补充的线见下图
(3)因为电压越高,相同时间内灯丝产生的热量越多,灯丝温度升高,灯丝电阻增大．
答案：(1)分压 (2)图见解析 (3)灯丝电阻随电压的增大而增大
12．(10分)某同学通过查找资料自己动手制作了一个电池．该同学想测量一下这个电池的电动势E和内电阻r,但是从实验室只借到一个开关、一个电阻箱(最大阻值为999.9 Ω,当作标准电阻用)、一只电流表(量程Ig＝0.6 A,内阻rg＝0.1 Ω)和若干导线．
(1)请根据测定电动势E和内电阻r的要求,设计图甲中器件的连接方式,画线把它们连接起来．
(2)接通开关,逐次改变电阻箱的阻值R,读出与R对应的电流表的示数I,并作记录．当电阻箱的阻值R＝2.6 Ω时,其对应的电流表的示数如图乙所示,处理实验数据时,首先计算出每个电流值I的倒数I(1)；再制作R－I(1)坐标图,如图所示,图中已标注了(R,I(1))的几个与测量值对应的坐标点．请你将与图乙实验数据对应的坐标点也标注在图上．
(3)在图上把描绘出的坐标点连成图线．
(4)根据描绘出的图线可得出这个电池的电动势E＝________ V,内电阻r＝________ Ω.
解析：根据闭合电路欧姆定律,测量电源的电动势和内电阻,需要得到电源的路端电压和通过电源的电流,在本实验中没有电压表,但是可以用电阻箱和电流表串联充当电压表,测量电源的路端电压,通过电流表的电流也是通过电源的电流,所以只需要将电流表和电阻箱串联接在电源两端即可．实物图的连接如图所示．
由闭合电路欧姆定律有：
E＝I(R＋r＋rg),解得R＝E·I(1)－(r＋rg),根据R－I(1)图线可知：电源的电动势等于图线的斜率,内阻为纵轴负方向的截距减去电流表的内阻．得E＝1.5 V r＝0.3 Ω
答案：(1)(2)见解析 (3)如图所示
(4)1.5(1.46～1.54) 0.3(0.25～0.35)
三、计算题(本题共4小题,共44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．(10分)如图所示,PQ和MN为水平、平行放置的金属导轨,相距1 m,导体棒ab跨放在导轨上,棒的质量m＝0.2 kg,棒的中点用细绳经滑轮与物体相连,物体质量M＝0.3 kg,棒与导轨间的动摩擦因数μ＝0.5,匀强磁场的磁感应强度B＝2 T,方向竖直向下,为了使物体匀速上升,应在棒中通入多大的电流?方向如何?(g取10 m/s2)
解析：棒受的安培力水平向左,由左手定则知,棒中电流由a流向b,(2分)
对棒受力分析如图
有F安＝T＋f(2分)
而f＝μmg(1分)
T＝Mg(1分)
F安＝IlB(2分)
解得I＝2 A．(2分)
答案：2 A 由a到b
14．(10分)电动势E＝6 V,内阻r＝0.5 Ω的电源和一台线圈电阻为R＝0.2 Ω的电动机连接,电动机正常工作,这时电动机两端的电压U＝5 V．求：
(1)电动机输入的电功率P1和电动机输出的机械功率P2；
(2)电源的总功率P和电源的效率η.
解析：(1)根据闭合电路欧姆定律E＝U＋Ir得干路电流为I＝r(E－U)＝0.5(6－5) A＝2 A(2分)
电动机的输入功率P1＝UI＝5×2 W＝10 W(2分)
电动机的输出功率P2＝UI－I2R＝9.2 W．(2分)
(2)电源的总功率P＝IE＝2×6 W＝12 W(2分)
电源的效率η＝E(U)×100%＝6(5)×100%＝83.3%.(2分)
答案：(1)P1＝10 W P2＝9.2 W
(2)P＝12 W η＝83.3%
15．(12分)在以坐标原点O为圆心、半径为r的圆形区域内,存在磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场,如图所示．一个不计重力的带电粒子从磁场边界与x轴的交点A处以速度v沿－x方向射入磁场,它恰好从磁场边界与y轴的交点C处沿＋y方向飞出．
(1)请判断该粒子带何种电荷,并求出其比荷q/m；
(2)若磁场的方向和所在空间范围不变,而磁感应强度的大小变为B′,该粒子仍从A处以相同的速度射入磁场,但飞出磁场时的速度方向相对于入射方向改变了60°角,求磁感应强度B′多大?此次粒子在磁场中运动所用时间t是多少?
解析：(1)由粒子的飞行轨迹,利用左手定则可知,该粒子带负电荷．(2分)
粒子由A点射入,由C点飞出,其速度方向改变了90°,则粒子轨迹半径R＝r(1分)
又qvB＝mR(v2)(2分)
则粒子的比荷m(q)＝Br(v)(1分)
(2)粒子从D点飞出磁场速度方向改变了60°角,故AD弧所对圆心角60°,粒子做圆周运动的半径
R′＝rcot30°＝r(2分)
又R′＝qB′(mv)(1分)
所以B′＝3(3)B(1分)
粒子在磁场中飞行时间：t＝6(1)T＝6(1)×qB′(2πm)＝3v(3πr).(2分)
答案：(1)负电 Br(v)(2)3(3)B3v(3πr)
16．(12分)如图所示,在x
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,有选错或不答的得0分)
1．下述说法中不正确的是( )
A．根据E＝F/q,可知电场中某点的场强与电场力成正比
B．根据E＝kq/r2,可知电场中某点的场强与形成电场的点电荷的电荷量成正比
C．根据场强叠加原理,可知合电场的场强一定大于分电场的场强
D．电场线就是点电荷在电场中运动的轨迹
解析：选ACD.电场强度是反映电场性质的物理量,它只与产生它的电荷有关,而与放入其中的检验电荷所受的力及其电荷量无关；且场强为矢量,遵循矢量相加的平行四边形定则,所以合场强可以小于分场强；而电场线是为了描述电场而假设出来的一种工具,和电荷运动的轨迹是完全不同的两个概念．
2．门电路的真值表如下,它是( )
输入
输出
A
B
Q
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
1
A.“或”门电路 B．“非”门电路
C．“与”门电路 D．“与非”门电路
解析：选C.由表可得只有当两输入端都成立时输出端才成立,这是与门的特性,所以C正确．
3．如图所示,把四个相同的灯泡接成甲、乙两种电路后,灯泡均正常发光,且两个电路的总功率相等．则这两个电路中的U甲、U乙,R甲、R乙之间的关系,正确的是( )
A．U甲>2U乙 B．U甲＝2U乙
C．R甲＝R乙 D．R甲＝2R乙
解析：选B.设灯的阻值为R,正常发光时电流为I,由于两个电路的总功率相等,所以I2·R甲＝(2I)2·R乙,即R甲＝4R乙；由P＝U甲·I＝U乙·2I可知,U甲＝2U乙,故选项B正确．
4．在研究微型电动机的性能时,可采用如图所示的实验电路．当调节滑动变阻器R,使电动机停止转动时,电流表和电压表的示数分别为0.5 A和1.0 V；重新调节R,使电动机恢复正常运转时,电流表和电压表的示数分别为2.0 A和15.0 V．则有关这台电动机正常运转时的说法正确的是( )
A．电动机的内电阻为2 Ω
B．电动机的内电阻为7.5 Ω
C．电动机的输出功率为30 W
D．电动机的输出功率为8 W
解析：选A.当电动机不转动时,电动机消耗的电功率等于热功率,电压表与电流表示数的比值就是电动机的电阻,即R＝I(U)＝2 Ω,选项A正确、B错误；当电动机正常工作时,电动机的输出功率为P出＝UI－I2R＝22 W,选项C、D错误．
5．在如图所示的实验电路中,当滑动变阻器R0的滑动触头向右端滑动时( )
A．L1变暗,L2变亮,L3变亮
B．L1变暗,L2变暗,L3变亮
C．L1变暗,L2变暗,L3变暗
D．L1变亮,L2变暗,L3变亮
解析：选B.触头向右滑,滑动变阻器有效电阻变大,电路中电流变小,L1变暗,且内电压减小,并联电路两端电压变大,流过L3的电流变大,L3变亮,流过L2的电流变小,L2变暗,所以B正确．
6．下图四个电场中,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( )
解析：选B.A图中a、b两点电势相同,场强大小相同,但方向不同．B图中a、b两点场强大小与方向、电势均相同．C图中a、b两点场强相同,电势不同．D图中a、b两点电势、场强大小相同,场强方向不同,只有B正确．
7．如图所示,A、B两板间加速电压为U1,C、D两板间偏转电压为U2.一个静止的α粒子(2(4)He)自A板起相继被加速、偏转,飞离偏转电场时的最大侧移为C、D板间距离的一半,则它的出射速度的大小为( )
A．2 (U1＋U2)(e) B. (2U1＋U2)(e)
C．2 (U1＋U2)(e) D. (2U1＋U2)(2e)
解析：选B.在加速电场中由动能定理得：qU1＝2(1)mv0(2)
在偏转电场中,由动能定理得：2(1)qU2＝2(1)mv2－2(1)mv0(2)
解得：v＝ (2U1＋U2)(e).
8．小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图线如图所示,P为图上一点,PN为图线的切线,PQ为U轴的垂线,PM为I轴的垂线,下列说法中正确的是( )
A．随着所加电压的增大,小灯泡的电阻增大
B．对应P点,小灯泡的电阻为R＝I2(U1)
C．对应P点,小灯泡的电阻为R＝I2－I1(U1)
D．对应P点,小灯泡的功率为图中矩形PQOM所围面积
解析：选ABD.斜率随电压的增大而减小,故电阻增大,A对．对应P点,R＝I2(U1),B对,C错．由于功率P＝UI,故功率数值上等于矩形PQOM的面积,D对．
9．先后按图中甲、乙所示电路测同一未知电阻阻值Rx,已知两电路的路端电压恒定不变,若按图甲所示电路测得电压表示数为6 V,电流表示数为2 mA,那么按图乙所示电路测得的结果应有( )
A．电压表示数为6 V,电流表示数为2 mA
B．电压表示数为6 V,电流表示数小于2 mA
C．电压表示数小于6 V,电流表示数小于2 mA
D．电压表示数小于6 V,电流表示数大于2 mA
解析：选D.由串联电路与并联电路的知识可知,在图乙接法中,Rx与电压表V并联之后的电阻小于Rx,故Rx两端电压减小,电流表两端电压增大,流过电流表的电流增大,D对．
10．有一个已充了电的电容器,若使它的电荷量减少3×10－6 C,则其电压降为原来的3(1),则下列说法正确的是( )
A．电容器原来的电荷量是9×10－6 C
B．电容器原来的电荷量是4.5×10－6 C
C．电容器原来的电压可能是5 V
D．电容器原来的电压可能是5×10－7 V
解析：选BCD.由题意知U(Q)＝U/3(Q－3×10－6 C),解得Q＝4. 5×10－6 C．当U1＝5 V时,C1＝U1(Q)＝5(4.5×10－6) F＝0.9 μF；当U2＝5×10－7 V时,C2＝U2(Q)＝5×10－7(4.5×10－6) F＝9 F.
二、实验题(本题共2小题,共16分．按题目要求作答)
11．(6分)在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中．
(1)实验中滑动变阻器应采用________接法(填“分压”或“限流”)
(2)用笔画线代替导线,将实验电路连接完整,使该装置可以更好、更准确地完成实验；
(3)描绘出伏安特性曲线如图,其弯曲的主要原因是________________________________．
解析：(1)由于描绘伏安特性曲线时电压要从零开始变化,所以滑动变阻器用分压式接法
(2)小灯泡电阻较小,电流表用外接法,补充的线见下图
(3)因为电压越高,相同时间内灯丝产生的热量越多,灯丝温度升高,灯丝电阻增大．
答案：(1)分压 (2)图见解析 (3)灯丝电阻随电压的增大而增大
12．(10分)某同学通过查找资料自己动手制作了一个电池．该同学想测量一下这个电池的电动势E和内电阻r,但是从实验室只借到一个开关、一个电阻箱(最大阻值为999.9 Ω,当作标准电阻用)、一只电流表(量程Ig＝0.6 A,内阻rg＝0.1 Ω)和若干导线．
(1)请根据测定电动势E和内电阻r的要求,设计图甲中器件的连接方式,画线把它们连接起来．
(2)接通开关,逐次改变电阻箱的阻值R,读出与R对应的电流表的示数I,并作记录．当电阻箱的阻值R＝2.6 Ω时,其对应的电流表的示数如图乙所示,处理实验数据时,首先计算出每个电流值I的倒数I(1)；再制作R－I(1)坐标图,如图所示,图中已标注了(R,I(1))的几个与测量值对应的坐标点．请你将与图乙实验数据对应的坐标点也标注在图上．
(3)在图上把描绘出的坐标点连成图线．
(4)根据描绘出的图线可得出这个电池的电动势E＝________ V,内电阻r＝________ Ω.
解析：根据闭合电路欧姆定律,测量电源的电动势和内电阻,需要得到电源的路端电压和通过电源的电流,在本实验中没有电压表,但是可以用电阻箱和电流表串联充当电压表,测量电源的路端电压,通过电流表的电流也是通过电源的电流,所以只需要将电流表和电阻箱串联接在电源两端即可．实物图的连接如图所示．
由闭合电路欧姆定律有：
E＝I(R＋r＋rg),解得R＝E·I(1)－(r＋rg),根据R－I(1)图线可知：电源的电动势等于图线的斜率,内阻为纵轴负方向的截距减去电流表的内阻．得E＝1.5 V r＝0.3 Ω
答案：(1)(2)见解析 (3)如图所示
(4)1.5(1.46～1.54) 0.3(0.25～0.35)
三、计算题(本题共4小题,共44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．(10分)如图所示,PQ和MN为水平、平行放置的金属导轨,相距1 m,导体棒ab跨放在导轨上,棒的质量m＝0.2 kg,棒的中点用细绳经滑轮与物体相连,物体质量M＝0.3 kg,棒与导轨间的动摩擦因数μ＝0.5,匀强磁场的磁感应强度B＝2 T,方向竖直向下,为了使物体匀速上升,应在棒中通入多大的电流?方向如何?(g取10 m/s2)
解析：棒受的安培力水平向左,由左手定则知,棒中电流由a流向b,(2分)
对棒受力分析如图
有F安＝T＋f(2分)
而f＝μmg(1分)
T＝Mg(1分)
F安＝IlB(2分)
解得I＝2 A．(2分)
答案：2 A 由a到b
14．(10分)电动势E＝6 V,内阻r＝0.5 Ω的电源和一台线圈电阻为R＝0.2 Ω的电动机连接,电动机正常工作,这时电动机两端的电压U＝5 V．求：
(1)电动机输入的电功率P1和电动机输出的机械功率P2；
(2)电源的总功率P和电源的效率η.
解析：(1)根据闭合电路欧姆定律E＝U＋Ir得干路电流为I＝r(E－U)＝0.5(6－5) A＝2 A(2分)
电动机的输入功率P1＝UI＝5×2 W＝10 W(2分)
电动机的输出功率P2＝UI－I2R＝9.2 W．(2分)
(2)电源的总功率P＝IE＝2×6 W＝12 W(2分)
电源的效率η＝E(U)×100%＝6(5)×100%＝83.3%.(2分)
答案：(1)P1＝10 W P2＝9.2 W
(2)P＝12 W η＝83.3%
15．(12分)在以坐标原点O为圆心、半径为r的圆形区域内,存在磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场,如图所示．一个不计重力的带电粒子从磁场边界与x轴的交点A处以速度v沿－x方向射入磁场,它恰好从磁场边界与y轴的交点C处沿＋y方向飞出．
(1)请判断该粒子带何种电荷,并求出其比荷q/m；
(2)若磁场的方向和所在空间范围不变,而磁感应强度的大小变为B′,该粒子仍从A处以相同的速度射入磁场,但飞出磁场时的速度方向相对于入射方向改变了60°角,求磁感应强度B′多大?此次粒子在磁场中运动所用时间t是多少?
解析：(1)由粒子的飞行轨迹,利用左手定则可知,该粒子带负电荷．(2分)
粒子由A点射入,由C点飞出,其速度方向改变了90°,则粒子轨迹半径R＝r(1分)
又qvB＝mR(v2)(2分)
则粒子的比荷m(q)＝Br(v)(1分)
(2)粒子从D点飞出磁场速度方向改变了60°角,故AD弧所对圆心角60°,粒子做圆周运动的半径
R′＝rcot30°＝r(2分)
又R′＝qB′(mv)(1分)
所以B′＝3(3)B(1分)
粒子在磁场中飞行时间：t＝6(1)T＝6(1)×qB′(2πm)＝3v(3πr).(2分)
答案：(1)负电 Br(v)(2)3(3)B3v(3πr)
16．(12分)如图所示,在x