人教版高中物理选修3-1模块综合测试卷

高中物理学习材料

（灿若寒星**整理制作）

模块综合测试卷

时间：90分钟分值：100分

第Ⅰ卷(选择题共48分)

一、选择题(本题有12小题，每小题4分，共48分．其中1～9题为单选题，10～12题为多选题)

1.

如图所示，将一个带正电的小球Q放在本身不带电的导体AB靠近A端一侧，由于静电感应，导体的A、B两端分别出现负、正感应电荷．则以下说法中正确的是()

A．A端接一下地，导体将带正电荷

B．A端接一下地，导体将带负电荷

C．导体的A端电势低，B端电势高

D．导体上的感应电荷在导体内部产生的电场强度为0

【解析】导体AB处于点电荷＋Q激发的电场中，导体AB的电势大于0，不论A端还是B端接地导体都带负电荷．AB是一个等势体，导体内部的电场强度为0，是感应电荷与场源电荷共同作用的结果．【答案】B

2．如图所示，四边形的通电闭合线框abcd处在垂直线框平面的匀强磁场中，它受到磁场力的合力()

A．竖直向上

B．方向垂直于ad斜向上

C．方向垂直于bc斜向下

D．为零

【解析】导线abcd的有效长度L＝0，故它受到的磁场力的合力为零，即任何闭合通电线圈在匀强磁场中受到的磁场力的合力一定为零．

【答案】D

3．在如图所示的电路中，当电键S闭合后，水平放置的平行板电容器中有一个带电液滴正好处于静止状态，现将电键S断开，则()

A．液滴仍保持静止状态

B．液滴做自由落体运动

C ．电容器上的带电量与R 1的大小有关

D ．电容器上的带电量增大

【解析】 当电键S 闭合后，电容器两极板上的电压是R 2两端的电压，将电键S 断开，电容器两极板上的电压等于电源的电动势，即电容器两极板间的电压增加，液滴受到的电场力增大，液滴将向上做匀加速运动，故选项A 、B 都是错误的．由Q ＝CU 知，此时R 1上无电流，U ＝E ，与R 1的大小无关．电容器上的带电量增大，故选项D 正确，C 错误．

【答案】 D

4．如图所示，粗细均匀的金属环上a 、b 、c 、d 四点把它分为四等份．当a 、b 两点接入电路时，圆环消耗的电功率为P ；当把a 、d 两点接入同一电路中时(即保持电压不变)，圆环消耗的电功率为( )

A .P

4 B ．P C .4P

3

D ．3P 【解析】 设金属环的电阻为4R ，则当a 、b 接入电路时，相当于两个半圆环并联，R 1＝R ，消耗的功率P ＝U 2/R ；当a 、d 接入电路时，相当于一个1/4圆环和一个3/4圆环并联，R 2＝3R/4，消耗的功率P ′＝4U 2/3R ，所以P ′＝4P/3.

【答案】 C

5．如图所示，一个电子以100 eV 的初动能从A 点垂直电场线方向飞入匀强电场，在B 点离开电场时，其运动方向与电场线成150°角，则A 与B 两点间的电势差为( )

A ．300 V

B ．－300 V

C ．－100 V

D ．－100 V /3

【解析】 电子做类平抛运动，在B 点，由速度分解可知v B ＝v A

cos 60°

＝2v A ，所以E k B ＝4E k A ＝400 eV ，由动能定理得U AB (－e)＝E k B －E k A ，所以U AB ＝－300 V ，B 对．

【答案】 B

6．图中边长为a 的正三角形ABC 的三个顶点分别固定三个点电荷＋q 、＋q 、－q ，则该三角形中心O 点处的场强为( )

A .6kq

a 2，方向由C 指向O B .6kq

a 2，方向由O 指向C C .3kq

a 2，方向由C 指向O

D .3kq

a

2，方向由O 指向C

【解析】

每个点电荷在O 点处的场强大小都是E ＝

kq 3a 23

＝3kq

a 2，画出矢量叠加的示意图，如图所示，由图可得O 点处的合场强为E 0＝2E ＝6kq

a

2，方向由O 指向C ，B 项正确．

【答案】 B

7．夜间，居民楼的楼道里只是偶尔有人经过，“长明灯”会造成浪费．科研人员利用“光敏”材料制成“光控开关”——天黑时自动闭合，天亮时自动断开；利用“声敏”材料制成“声控开关”——当有人走动发出声音时自动闭合，无人走动时自动断开．若将这两种开关配合使用，就可以使楼道里的灯变的“聪明”．这种“聪明”的电路是图中的( )

【解析】 在白天时，一般不需要灯照明的；天黑以后，特别是夜深人静时，一般也不需要灯照明的，也就是说天黑且人在楼道里走动时需要．对于选项A ，“声控开关”闭合时，发生短路；对于选项B ，不管是“光控开关”，还是“声控开关”各自都能让灯发光，节能目的达不到；对于选项C ，“光控开关”闭合时，发生短路；对于选项D ，“光控开关”与“声控开关”同时闭合时，灯才亮，所以达到节能的目的．

【答案】 D

8．如图所示，一个带负电的油滴以水平向右的速度v 进入一个方向垂直纸面向外的匀强磁场B 后，保持原速度做匀速直线运动，如果使匀强磁场发生变化，则下列判断中错误的是( )

A ．磁场

B 减小，油滴动能增加 B ．磁场B 增大，油滴机械能不变

C ．使磁场方向反向，油滴动能减小

D ．使磁场方向反向后再减小，油滴重力势能减小

【解析】 开始时油滴所受洛伦兹力跟重力平衡，即qvB ＝mg.B 减小及反向时，油滴将向下偏转，重力做正功，洛伦兹力不做功，故动能增加，重力势能减小，A 、D 正确，C 错误；当B 增加时，油滴将向上偏转，但只有重力做功，故B 正确．

【答案】 C

9．如图所示，一圆形区域内存在匀强磁场，AC 为直径，O 为圆心，一带电粒子从A 沿AO 方向垂直射入磁场，初速度为v 1，从D 点射出磁场时的速率为v 2，则下列说法中正确的是(粒子重力不计)( )

A ．v 2>v 1，v 2的方向必过圆心

B ．v 2＝v 1，v 2的方向必过圆心

C ．v 2>v 1，v 2的方向可能不过圆心

D ．v 2＝v 1，v 2的方向可能不过圆心 【答案】 B

10．某同学在研究三种导电元件的伏安特性时，他根据实验所测得的数据，分别绘制了I －U 图线，如图甲、乙、丙所示，下列说法正确的是( )

A ．图甲的元件可以作为标准电阻使用

B．图乙的电阻随电压升高而增大

C．图丙的电阻随电压升高而增大

D．只有图乙才是可能的

【解析】由图象可知甲元件的电阻不变，乙元件的电阻随电压U的增大而增大，丙元件的电阻随电压U的增大而减小，故A、B正确．

【答案】AB

11．如图所示，一个半径为R的导电圆环与一个轴向对称的发散磁场处处正交，环上各点的磁感应强度B大小相等，方向均与环面轴线方向成θ角(环面轴线为竖直方向)．若导线环上载有如图所示的恒定电流I，则下列说法正确的是()

A．导电圆环所受安培力方向竖直向下

B．导电圆环所受安培力方向竖直向上

C．导电圆环所受安培力的大小为2BIR

D．导电圆环所受安培力的大小为2πBIR sinθ

【解析】将导线分成小的电流元，任取一小段电流元为对象，把磁场分解成水平方向和竖直方向的两个分量，则竖直方向的分磁场产生的安培力为零，水平方向的分磁场产生的安培力为：F＝BIL＝2πBIR sinθ，方向为竖直向上，所以B、D正确．

【答案】BD

12．如图所示，两个横截面分别为圆和正方形，但磁感应强度均相同的匀强磁场，圆的直径D等于正方形的边长，两个电子以相同的速度分别飞入两个磁场区域，速度方向均与磁场方向垂直，进入圆形区域的电子速度方向对准了圆心，进入正方形区域的电子是沿一边的中心且垂直于边界线进入的，则()

A．两个电子在磁场中运动的半径一定相同

B．两电子在磁场中运动的时间有可能相同

C．进入正方形区域的电子一定先飞离磁场

D．进入圆形区域的电子一定不会飞离磁场

【解析】根据公式R＝mv/qB可知A正确；若两个粒子的轨道半径R＝D/2，那么两电子在磁场中运动的时间相同，因此B正确；粒子在磁场中的轨道半径是相同的，由题图可以看出进入正方形区域的电子不会先飞离磁场，因此C错误；由于离子的圆心一定在入射点的切线上，所以粒子一定会飞离磁场，因此D错误．【答案】AB

第Ⅱ卷(非选择题共52分)

二、实验题(本题有2小题，共15分，请将答案写在题中的横线上)

13．(6分)某照明电路出现故障，其电路如图1所示，该电路用标称值12 V的蓄电池为电源，导线及其接触完好．维修人员使用已调好的多用表直流50 V挡检测故障．他将黑表笔接在c点，用红表笔分别探测电路的a、b点．

(1)断开开关，红表笔接a点时多用表指示如图2所示，读数为________V，说明________正常(选填：蓄电池、保险丝、开关、小灯)．

(2)红表笔接b点，断开开关时，表针不偏转，闭合开关后，多用表指示仍然和图2相同，可判定发生故障的器件是________(选填：蓄电池、保险丝、开关、小灯)．

【解析】 (1)断开开关，电压表直接测量电源两端的电压，有示数且接近电源电动势，说明电源正常．(2)红表笔接b 点，闭合开关，电压表示数与(1)中相同，说明电路仍然处于断路状态，而开关是闭合的，因此可以确定是小灯发生断路故障．

【答案】 (1)12.0 蓄电池 (2)小灯

14．(9分)在测量电源的电动势和内阻的实验中，由于所用电压表(视为理想电压表)的量程较小，某同学设计了如图所示的实物电路．

(1)实验时，应先将电阻箱的电阻调到________．(选填“最大值”、“最小值”或“任意值”)

(2)改变电阻箱的阻值R ，分别测出阻值R 0＝10 Ω的定值电阻两端的电压U ，下列两组R 的取值方案中，比较合理的方案是________．(选填“1”或“2”)

方案编号 电阻箱的阻值R/Ω

1 400.0 350.0 300.0 250.0 200.0

2 80.0 70.0 60.0 50.0 40.0

(3)根据实验数据描点，绘出的1U －R 图象是一条直线．若直线的斜率为k ，在1

U

坐标轴上的截距为b ，则该电源

的电动势E ＝________，内阻r ＝________.(用k 、b 和R 0表示)

【解析】 (1)实验时，应使电路中的电阻阻值最大，所以应先将电阻箱的电阻调到最大．

(2)方案1中R 的阻值与R 0相差较大，则R 0两端的电压过小，电压表的示数过小，不能准确测量R 0两端的电压，所以方案1不合理，方案2中R 的阻值与R 0相差较小，R 0两端的电压较大，电压表的示数较大，所以方案2比较合理．

(3)根据闭合电路欧姆定律有

E ＝U

R 0

(R 0＋R ＋r)

1U ＝1

ER 0R ＋R 0＋r ER 0

由k ＝1ER 0得E ＝1

kR 0

由b ＝R 0＋r ER 0得r ＝b k

－R 0.

【答案】 (1)最大值 (2)2 (3)1kR 0 b

k

－R 0

三、计算题(本题有3小题，共37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)

15．(12分)

如图所示，一带电微粒质量为m 、电荷量为q ，从静止开始经电压为U 1的电场加速后，水平进入两平行金属板间的偏转电场中，微粒射出电场时的偏转角为θ.已知偏转电场中金属板长为L ，两板间距为d ，带电微粒重力忽略不计．求：

(1)带电微粒进入偏转电场时的速率v 1； (2)偏转电场中两金属板间的电压U 2.

【解析】 (1)由动能定理得qU 1＝1

2mv 21

①

所以v 1＝ 2qU 1

m

.②

(2)偏转电场的场强：E ＝U 2

d ③

微粒的加速度：a ＝qE

m

④

在电场中运动的时间：t ＝L

v 1

⑤

沿电场方向的分速度：v y ＝at ⑥

偏转角θ满足：tan θ＝v y

v 1

⑦

解得：U 2＝2U 1d tan θ

L

⑧

【答案】 (1) 2qU 1m (2)2U 1d tan θ

L

16．(12分)

如图所示的电路中，电源电动势E ＝10 V ，内阻r ＝1 Ω，电容器的电容C ＝40 μF ，电阻R 1＝R 2＝4 Ω，R 3＝5 Ω.接通电键S ，待电路稳定后，求：

(1)理想电压表V 的读数； (2)电容器的带电荷量． 【解析】

电路简化如右图所示，

(1)由闭合电路欧姆定律得：

I ＝E R 1＋R 3＋r ＝10

4＋5＋1 A ＝1 A 故U V ＝I·R 3＝1×5 V ＝5 V

(2)Q ＝CU 1＝C·I·R 1＝40×10－6×1×4 C ＝1.6×10－

4 C .

【答案】 (1)5 V (2)1.6×10－

4 C

17．(13分)

如图所示，有界匀强磁场的磁感应强度B ＝2×10－3

T ；磁场右边是宽度L ＝0.2 m 、场强E ＝40 V /m 、方向向左

的匀强电场．一带电粒子电荷量q ＝－3.2×10－19 C ，质量m ＝6.4×10－

27 kg ，以v ＝4×104 m /s 的速度沿OO ′垂直射入磁场，在磁场中偏转后射入右侧的电场，最后从电场右边界射出．(不计重力)求：

(1)大致画出带电粒子的运动轨迹； (2)带电粒子在磁场中运动的轨道半径； (3)带电粒子飞出电场时的动能E k . 【解析】 (1)轨迹如图

(2)带电粒子在磁场中运动时，由牛顿运动定律，有

qvB ＝m v 2

R

R ＝mv qB ＝6.4×10－27×4×104

3.2×10－19×2×10－3

m ＝0.4 m

(3)E k ＝EqL ＋12mv 2＝40×3.2×10－19×0.2 J ＋12

×6.4×10－27×(4×104)2 J ＝7.68×10－

18 J .

【答案】 (1)轨迹见解析图 (2)0.4 m

(3)7.68×10－

18 J