高中物理人教版选修31模块检测

1、高中物理选修3-1模块检测学校： _ 姓名： _ 班级： _ 考号： _一、选择题1南极考察经常就南极特殊的地理位置进行科学测量，“雪龙号 ”考察队员一次实验如下：在地球南极附近用弹簧测力计竖直悬挂一未通电螺线管，如图所示，下列说法正确的是（）a. 若将 a 端接电源正极， b 端接电源负极，则弹簧测力计示数将减小b. 若将 a 端接电源正极， b 端接电源负极，则弹簧测力计示数将增大c. 若将 b 端接电源正极， a 端接电源负极，则弹簧测力计示数将增大d. 不论螺线管通电情况如何，弹簧测力计示数均不变2如图所示，电源电动势e12 v ，内阻 r 3 ， r 1 ，直流电动机内阻 r 100

2、，当调节滑动变阻器1 时可使甲电路输出功率最大，调节r2 时可使乙电路输出功率最r大，且此时电动机刚好正常工作( 额定输出功率为 p0 2 w) ，则 r1 和 r2 的值分别为 ()a 2 ， 2 b 2 ，1.5c 1.5 ， 1.5d 1.5， 23如图所示，电阻和电动机 m串联接到电路中，已知电阻跟电动机 m线圈的电阻相等，rr开关闭合后，电动机正常工作，设电阻r和电动机两端的电压分别为u1 和 u2；经过时间 t ，电流通过电阻 r做的功为 w1，产生的热量为q1；电流通过电动机 m做的功为 w2，产生的热量为 q，则有 ()2a u1 u2， q1 q2b w1 w2， q1q2c

3、 w1 w2， q1 q2d u1 u2， q1q24如图所示，电路中r1、 r2 均为可变电阻，电源内阻不能忽略，平行板电容器c的极板水平放置闭合开关s，电路达到稳定时，带电油滴悬浮在两板之间静止不动如果仅改变下列某一个条件，油滴仍能静止不动的是()a增大 r1 的阻值b增大 r2 的阻值c增大两板间的距离d断开开关s第 1页5如图，电路中电源电动势为3.0 v ，内阻不计， l1、 l2、 l3 为三个相同规格的小灯泡，小灯泡的伏安特性曲线如图所示。当开关闭合后，下列说法中正确的是()a l1 的电流为l2 电流的 2 倍b l3 的电阻约为0.33c l3 的电功率约为1.20 wd l

4、2 和 l3 的总电功率约为3 w6如图所示的ui 图象中，直线a 表示某电源路端电压与电流的关系，直线b 为某一电阻 r 的伏安特性曲线。用该电源直接与电阻r 连接成闭合电路，由图象可知：()a r 的阻值为 1.5b电源电动势为3 v ，内阻为 0.5c电源的输出功率为3.0 wd电源内部消耗功率为1.5 w7如图所示，一束带电粒子以一定的初速度沿直线通过由相互正交的匀强磁场( 磁感应强度为) 和匀强电场 ( 电场强度为) 组成的速度选择器，然后粒子通过平板s上的狭缝进入bep另一匀强磁场 ( 磁感应强度为b) ，最终打在a1a2 上，下列表述正确的是 ()a. 粒子带负电b. 所有打在

5、a1a2 上的粒子，在磁感应强度为 b的磁场中的运动时间都相同ec.能通过狭缝 p 的带电粒子的速率等于bqd.粒子打在 a1a2 的位置越靠近 p，粒子的比荷 越大m8 ( 多选 ) 劳伦斯和利文斯设计出回旋加速器，工作原理示意图如图所示。置于真空中的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忽略。磁感应强度为b的匀强磁场与盒面垂直，高频交流电频率为f ，加速电压为u。若 a 处粒子源产生的质子的质量为 m、电荷量为 q，在加速器中被加速，且加速过程中不考虑相对论效应和重力的影响。则下列说法正确的是()a. 质子被加速后的最大速度不可能超过2 rfb. 质子离开回旋加速器时

6、的最大动能与加速电压u成正比c.质子第 2 次和第 1 次经过两d形盒间狭缝后轨道半径之比为21d.不改变磁感应强度b 和交流电频率f ，该回旋加速器的最大动能不变第 2页9阿明有一个磁浮玩具，其原理是利用电磁铁产生磁性，让具有磁性的玩偶稳定地飘浮起来，其构造如右图所示。若图中电源的电压固定，可变电阻为一可以随意改变电阻大小的装置，则下列叙述正确的是（）a电路中的电源必须是交流电源b电路中的a 端点须连接直流电源的负极c若增加环绕软铁的线圈匝数，可增加玩偶飘浮的最大高度d若将可变电阻的电阻值调大，可增加玩偶飘浮的最大高度10在真空室中，有垂直于纸面向里的匀强磁场，三个质子1、 2 和 3分别以

7、大小相等、方向如图所示的初速度v1、 v2 和 v3 经过平板 mn上的小孔 o射入匀强磁场，这三个质子打到平板 mn上的位置到小孔o的距离分别是 s、 s和 s ，不计质子重力，则有()123a. s1 s2 s3b. s1 s2 s3c.s s s2d. s s s2131311如图所示，在一单边有界磁场的边界上有一粒子源o，沿垂直磁场方向，以相同速率向磁场中发出了两种粒子，a 为质子（ 11h ），b 为 粒子（ 24 he ）， b 的速度方向垂直磁场边界， a 的速度方向与b 的速度方向夹角为 30，两种粒子最后都打到了位于磁场边界位置的光屏 op上，则a a、 b 两粒子转动周期之

8、比为 2： 3b a、 b 两粒子在磁场中运动时间之比为2 ： 3c a、 b 两粒子在磁场中转动半径之比为1 ： 2d a、 b 两粒子打到光屏上的位置到o点的距离之比为1 ：212如图所示，正方形 abcd 区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，o点是 cd 边的中点。一个带正电的粒子 ( 重力忽略不计 ) 从 o点沿纸面以垂直于cd 边的速度射入正方形区域内，经过时间 t 0 刚好从 c 点射出磁场。现设法使该带电粒子从o点沿纸面以与 od成 30的方向 ( 如图中虚线所示 ) ，以各种不同的速率射入正方形内，那么下列说法正确的是a该带电粒子不可能刚好从正方形的某个顶点射出磁场b若该带电粒子

9、从ab 边射出磁场，它在磁场中经历的时间可能是t 0c若该带电粒子从bc 边射出磁场，它在磁场中经历的时间可能是3t 02d若该带电粒子从cd 边射出磁场，它在磁场中经历的时间一定是5t0313如图所示，直线a为电源 a 的路端电压与电流的关系图像；直线b为电源 b 的路端电压与电流的关系图像；直线c为一个电阻r两端的电压与电流的关系图像如果将这个电阻r分别接到、b两电源上，那么有 ()aa r接到 a 电源上，电源的效率较高第 3页b r接到 b 电源上，电源的输出功率较大c r接到 a 电源上，电源的输出功率较大，但电源效率较低d r接到 b 电源上，电阻的发热功率和电源的效率都较高14将

10、两个相同的灵敏电流计表头，分别改装成一只较大量程电流表和一只较大量程电压表，一个同学在做实验时误将这两个表串联起来，则()a. 两表头指针都不偏转b. 两表头指针偏角相同c.改装成电流表的表头指针有偏转，改装成电压表的表头指针几乎不偏转d.改装成电压表的表头指针有偏转，改装成电流表的表头指针几乎不偏转15在绝缘圆柱体上a、 b 两位置固定有两个金属圆环，当两环通有如图所示电流时，b 处金属圆环受到的安培力为 f1；若将 b 处金属圆环移到位置 c，则通有电流为 i 2 的金属圆环受到的安培力为 f2。今保持 b 处金属圆环位置不变，在位置 c 再放置一个同样的金属圆环，并通有与 a 处金属圆环

11、同向、大小为i 2 的电流，则在a 位置的金属圆环受到的安培力()a. 大小为 | f1f2| ，方向向左12，方向向右b. 大小为 | f f |c.大小为 | 12| ，方向向左ffd.大小为 | f1f2| ，方向向右16 ( 多选 ) 如图所示，电源电动势 3 v，小灯泡 l 标有“ 2 v、0.4 w”，开关 s 接 1，当e变阻器调到 r4 时，小灯泡 l 正常发光；现将开关s 接 2，小灯泡 l 和电动机 m均正常工作。则 ()a电源内阻为1b电动机的内阻为 4 c电动机的正常工作电压为1 vd电源效率约为93.3%二、计算题17“电磁炮”是利用电磁力对弹体加速的新型武器，具有速

12、度快，效率高等优点。如图是“电磁炮”的原理结构示意图。光滑水平加速导轨电阻不计，轨道宽为l 0.2m。在导轨间有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度b110 2 t。“电磁炮”弹体总质量m=0.2kg，其中弹体在轨道间的电阻r 0.4 。可控电源的内阻r=0.6 ，电源的电压能自行调节，以保证“电第 4页磁炮”匀加速发射。在某次试验发射时，电源为加速弹体提供的电流是i 410 3a，不计空气阻力。求：（ 1）弹体所受安培力大小；（ 2）弹体从静止加速到 4km/s，轨道至少要多长？（ 3）弹体从静止加速到 4km/s 过程中，该系统消耗的总能量；（ 4）请说明电源的电压如何自行调节，以保证“电磁炮”

13、匀加速发射。18离子推进器是太空飞行器常用的动力系统，某种推进器设计的简化原理如图所示，截面半径为 r 的圆柱腔分为两个工作区。 i 为电离区，将氙气电离获得1 价正离子； ii为加速区，长度为 l，两端加有电压，形成轴向的匀强电场。i区产生的正离子以接近0 的初速度进入ii区，被加速后以速度v 从右侧喷出。 i区内有轴向的匀强磁场，磁感应强度大小为b，在m离轴线 r/2 处的 c点持续射出一定速度范围的电子。假设射出的电子仅在垂直于轴线的截面上运动， 截面如图所示 （从左向右看） 。电子的初速度方向与中心o点和 c点的连线成 角（0 d时，正离子在电场中加速的总时间相对于在d形盒中回旋的时间

14、可忽略不计（正离子在电场中运动时，不考虑磁场的影响） 。（3）若此回旋加速器原来加速的是 粒子（ 42 he），现改为加速氘核（21 h），要想使氘核获得与 粒子相同的动能，请你通过分析，提出一种简单可行的办法。24如图甲所示，abcd是一长方形有界匀强磁场边界，磁感应强度按图乙规律变化，取垂直纸面向外为磁场的正方向，图中ab3ad3l，一质量为m、所带电荷量为q 的带正电粒子以速度v0 在 t 0 时从 a 点沿 ab方向垂直磁场射入，粒子重力不计。第 6页(1) 若粒子经时间3cd上，求磁场的磁感应强度b 和粒子运动中的加速t 2t 恰好垂直打在00度 a 的大小。(2) 若要使粒子恰能沿

15、 dc方向通过 c点，求磁场的磁感应强度 b0 的大小及磁场变化的周期t0。【参考答案】一、选择题题23456789101112131415161号答bdbbcadcdaccdbcadcdcadac案二、计算题17(3) 由 f=ma， v=at解得发射弹体需要时间t=1 10 -2 s。（ 2 分）发射弹体过程中产生的焦耳热q=i2(r+r)t=1.610 5j。（ 1 分）126弹体动能 ek=mv=1.6 10j。（ 1 分）2系统消耗总能量e=ek +q=1.7610 6j。（ 2 分）（4）由于弹体的速度增大，弹体切割磁感线产生感应电动势，电源的电压增大，抵消产生的感应电动势，以保证

16、电源为加速弹体提供恒定的电流，使电磁炮匀加速发射。（ 2 分）18 解析 ：（ 1）由动能定理：ue=1 mvm22解得 u= mv m22e由运动学公式2=2al，vm解得a= vm22 l（ 2）由右手定则可判断出磁场方向应垂直于纸面向外。（3）设电子运动的最大半径为r ， 2r=3r/2 ，所以有： v0v3er.（ 5）如图所示， oa=r-r， oc=r/2， ac=r在 oac中，由余弦定理得，(r-r) 2=r 2+r2/4- 2r r/2sin 3r解得： r=4 2 - sin由解得， vmax3erb.4m 2 - sin注解：画出轨迹示意图，由图中的几何关系，利用相关知识

17、得出轨道半径r 。19（ 1）从表中可知，输出功率p 出= 180w，输入功率p入 =ui=366w=216wp损 = p入 - p 出 =36w ，由 p损 =i 2 r 62r 36w解得此电动机的电阻 r =1 。正常工作时，电动机的效率p出180p入=83.3%216（ 2）根据题述，阻力 f= k ( m+m)g，额定车速 vm=18km/h=5m/s ，在水平平直道路上行驶过程中， f=f 。由 p 出 =fvm=k( m+m)gvmp180解得： k=出=0.03mm gvm(40 80) 10 53v3 r320 (1) 3br3v(2)3 rt 3 r由式得3v(2) 当粒子

18、的入射点和出射点的连线是磁场圆的直径时，粒子速度偏转的角度最大。r由图可知sin r平移距离 d rsin 3由式得d 3 r第 8页2122（ 1）设编号为的粒子在正六边形区域磁场中做圆周运动的半径为r 1，初速度大小为v1，则有：2qv1 b=mv1r1由几何关系可得：r 1=a,2sin 60o3bqa解得： v1=3m由几何关系可得，粒子在正六边形区域磁场运动过程中，转过的圆心角为60，则粒子在磁场中运动的时间：mt=t/6=3qb第 9页23（2）设粒子到出口处被加速了n次，12，nqu= mv2v 2,qvb=mr联立解得： n= qb 2 r 22mut= 2 r =2 m， t=nt/2 ，vqb解得 t=br 2。2u带电粒子电场中的多次加速运动可等效为初速度为零的匀加速运动，末速度v=2nqu ，mt =nd2nd2nmbrdv正离子在电场中加速的总时间=d=.2vqu2u当时，tt ，即正离子在电场中加速的总时间相对于在d形盒中回旋的时间可忽略rd不计。12222（3）加速器加速带电粒子的能量为ek=。2mv q b r2mq2q 2 b 2 r 2b2r2由 粒子换成氘核，有：=2，2m2 m2第 10 页解得： b= 2 b.303v020mvnmv24 (1) qll(2) ql ( n 1，2，)2 l3nv0