2023-2023学年高中创新设计物理教科版选修3-1练习：模块检测

第页模块检测(时间：90分钟总分值：100分)一、单项选择题(此题共6小题，每题4分，共24分)1．关于物理学史，以下说法中不正确的选项是()A．电荷量e的数值最早是由美国物理学家密立根测得的B．法拉第不仅提出了场的概念，而且直观地描绘了场的清晰图像C．法拉第通过实验研究确认了真空中两点电荷之间相互作用力的规律D．库仑在前人工作的根底上，通过实验研究确认了真空中两个静止点电荷之间的相互作用力的规律答案C2．如下图的四个电场中，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()答案B解析A中，a、b两点场强的方向不同，A错误；B中，a、b两点电势和场强均相同，B正确；C中，a点电势高于b点电势，C错误；D中，a、b两点场强的方向不同，D错误．3．一带正电的粒子在电场中做直线运动的v－t图像如图1所示，t1、t2时刻分别经过M、N两点，在运动过程中粒子仅受电场力作用，那么以下判断正确的选项是()图1A．该电场可能是由某正点电荷形成的B．M点的电势高于N点的电势C．带电粒子从M点运动到N点的过程中，电势能逐渐增大D．带电粒子在M点所受电场力大于在N点所受电场力答案C解析由v－t图像可知：该粒子做的是匀减速直线运动，那么粒子所处电场为匀强电场，A、D错误；由于粒子带正电，正电荷受力方向跟该点的场强方向相同，如下图，因沿着电场线方向电势降低，故M点的电势低于N点的电势，B错误；带电粒子从M点运动到N点，电场力做负功，电势能增加，C正确．4.如图2，两平行的带电金属板水平放置．假设在两板中间a点由静止释放一带电微粒，微粒恰好保持静止状态，现将两板绕过a点的轴(垂直于纸面)逆时针旋转45°，再在a点由静止释放一同样的微粒，该微粒将()图2A．保持静止状态B．向左上方做匀加速运动C．向正下方做匀加速运动D．向左下方做匀加速运动答案D解析两平行金属板水平放置时，带电微粒静止有mg＝qE，现将两板绕过a点的轴(垂直于纸面)逆时针旋转45°后，两板间电场强度方向逆时针旋转45°，电场力方向也逆时针旋转45°，但大小不变，此时电场力和重力的合力大小恒定，方向指向左下方，故该微粒将向左下方做匀加速运动，选项D正确．5．在研究微型电动机的性能时，应用如图3所示的实验电路．当调节滑动变阻器R并控制电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为0.50A和2.0V．重新调节R并使电动机恢复正常运转，此时电流表和电压表的示数分别为2.0A和24.0V．那么这台电动机正常运转时输出功率为()图3A．32WB．44WC．47WD．48W答案A解析当电动机停止转动时，电动机可视为纯电阻，由欧姆定律可知电动机的线圈电阻r＝eq\f(2.0,0.5)Ω＝4Ω.当正常转动后，P入＝24×2W＝48W，P出＝P入－Pr＝48W－2.02×4W＝32W.6．如图4所示，a、b是一对平行金属板，分别接到直流电源两极上，右边有一挡板，正中间开有一小孔d，在较大空间范围内存在着匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里，在a、b两极板间还存在着匀强电场E.从两极板左侧中点c处射入一束正离子(不计重力)，这些正离子都沿直线运动到右侧，从d孔射出后分成3束．那么以下判断正确的选项是()图4A．这三束正离子的速度一定不相同B．这三束正离子的质量一定不相同C．这三束正离子的电荷量一定不相同D．这三束正离子的比荷一定不相同答案D解析带电粒子在金属板中做直线运动，qvB＝qE，v＝eq\f(E,B)，说明带电粒子的速度一定相等，而离子带的电荷量、电性、质量、比荷的关系均无法确定；在磁场中r＝eq\f(mv,qB)，带电离子运动半径不同，所以比荷一定不同，D项正确．二、多项选择题(此题共4小题，每题4分，共16分)7．如图5所示，在垂直于纸面向里的匀强磁场的边界上，有两个质量和电荷量均相同的正、负粒子从O点以相同的速度射入磁场中，射入方向均与磁场边界成θ角．假设不计重力，关于正、负粒子在磁场中的运动，以下说法正确的选项是()图5A．运动的轨道半径相同B．重新回到边界的速度大小和方向都相同C．重新回到边界的位置与O点的距离不相同D．运动的时间相同答案AB解析由运动轨道半径公式r＝eq\f(mv,qB)可得，正、负粒子在磁场中运动的轨道半径相同，周期相同，但偏转的方向不同，两者运动轨迹圆弧所对应的圆心角不同，它们在磁场中运动的时间不同，但圆心角之和为360°，所对应的弦相同，故重新回到边界的位置与O点距离相同且两者射出时的速度大小和方向都相同．8．如图6所示电路中，当滑动变阻器的滑片P从a端向b端滑动时，以下判断正确的选项是()图6A．电压表读数变大，通过灯L1的电流变大，灯L2变亮B．电压表读数变小，通过灯L1的电流变小，灯L2变亮C．电压表读数变大，通过灯L2的电流变小，灯L1变暗D．电压表读数变小，通过灯L2的电流变大，灯L1变暗答案BD解析两灯和滑动变阻器组成的电路，其中L2在干路上，L1和滑动变阻器并联后与L2串联，电压表测量的是L1两端电压，即是测滑动变阻器两端电压．当滑动变阻器的滑片P从a端向b端滑动时，滑动变阻器连入电路中的阻值减小，滑动变阻器R′与L1并联的阻值减小，电路的总电阻减小；根据闭合电路欧姆定律I＝eq\f(E,R＋r)，外电阻R的减小使干路电流I增大，可知通过L2的电流增大；电源内电阻上的电压U′＝Ir增大，外电路两端的电压U＝E－Ir减小，由于电流I增大，L2的电功率增大，L2变亮；且L2两端电压U2增大，L1两端电压U1＝U－U2减小，电压表的示数减小；L1两端电压U1减小，使通过L1的电流减小；且L1的电功率减小，L1变暗．9．如图7所示，直线①表示某电源的路端电压与电流的关系图像，曲线②表示该电源的输出功率与电流的关系图像，那么以下说法正确的选项是()图7A．电源电动势约为50VB．电源的内阻约为eq\f(25,3)ΩC．电流为2.5A时，外电路的电阻约为15ΩD．输出功率为120W时，输出电压约是30V答案ACD解析根据闭合电路的欧姆定律，电源的输出电压：U＝E－Ir，对照U－I图像，当I＝0时，U＝E＝50V，故A正确；U－I图像斜率的绝对值表示内阻，故：r＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔU,ΔI)))＝eq\f(50－20,6)Ω＝5Ω，故B不正确；电流为2.5A时，对照U－I图像，电压为37.5V，故外电路电阻：R＝eq\f(U,I)＝eq\f(37.5V,2.5A)＝15Ω，故C正确；输出功率为120W时，对照P－I图像，电流为4A，再对照U－I图像，输出电压为30V，故D正确．10．如图8所示，连接两平行金属板的导线的一局部CD与一有电源回路的一局部GH平行且均在纸面内，金属板置于磁场中，磁场方向垂直于纸面向里，当一束等离子体射入两金属板之间时，CD段导线受到力F的作用．那么()图8A．假设等离子体从右方射入，F向左B．假设等离子体从右方射入，F向右C．假设等离子体从左方射入，F向左D．假设等离子体从左方射入，F向右答案AD解析等离子体指的是整体显电中性，内部含有等量的正、负电荷的气态离子群体．当等离子体从右方射入时，正、负离子在洛伦兹力作用下将分别向下、上偏转，使上极板的电势低于下极板，从而在外电路形成由D流向C的电流，这一电流处在导线GH中电流所产生的磁场中，由左手定那么可知，它所受的安培力方向向左，所以A项对，B项错，同理可分析得知C项错，D项对．三、实验题(此题共2小题，共16分)11．(8分)如图9所示为多用电表示意图．其中A、B、C为三个可调节的部件．某同学在实验室中用它测量一阻值约为1～3kΩ的电阻．他测量的操作步骤如下：图9(1)调节可调部件______________，使电表指针指向________________．(2)调节可调部件B，使它的尖端指向____________位置．(3)将红、黑表笔分别插入正、负插孔中，两笔尖相互接触，调节可动部件________________，使电表指针指向欧姆零刻度位置．(4)将两只表笔分别与待测电阻两端相接，进行测量读数．(5)换测另一阻值为20～25kΩ的电阻时，应调节B，使它的尖端指向“×1k〞的位置，此时还必须重复步骤____________，才能进行测量，假设电表读数如下图，那么该待测电阻的阻值是____________．答案(1)A左边零刻度处(2)“×100〞的倍率挡(3)C(5)(3)22kΩ12．(8分)用以下器材测定小灯泡的额定功率．A．待测小灯泡：额定电压6V，额定功率约为5W；B．电流表：量程1.0A，内阻约为0.5Ω；C．电压表：量程3V，内阻5kΩ；D．滑动变阻器R：最大阻值为20Ω，额定电流1A；E．电源：电动势10V，内阻很小；F．定值电阻R0(阻值10kΩ)；G．开关一个，导线假设干．要求：(1)实验中，电流表应采用____________接法(填“内〞或“外〞)；滑动变阻器应采用____________接法(填“分压〞或“限流〞)．(2)在方框中画出实验原理电路图．(3)实验中，电压表的示数调为________V时，即可测定小灯泡的额定功率．答案(1)外限流(分压也可)(2)见解析图(3)2解析(1)小灯泡的额定电流为I＝eq\f(P,U)＝eq\f(5,6)A，正常发光时的电阻为RL＝eq\f(U,I)＝7.2Ω，由于电压表量程小于小灯泡的额定电压，实验时需先与定值电阻串联以扩大量程，那么有RL<eq\r(RARV)＝eq\r(0.5×〔5000＋10000〕)Ω＝50eq\r(3)Ω，故测量电路采用电流表外接法．由于采用限流式接法时可使小灯泡获得的最低电压为Umin＝eq\f(ERL,RL＋R)≈2.6V，调节滑动变阻器，可以满足小灯泡正常发光时的要求，故控制电路可以采用限流式，当然也可以使用分压式．(2)实验电路图如下图(3)由于定值电阻的阻值等于电压表内阻的二倍，那么电压表两端电压等于小灯泡额定电压的三分之一．四、计算题(此题共4小题，共44分)13．(8分)如图10所示为一组未知方向的匀强电场的电场线，将电荷量为q＝－1.0×10－6C的点电荷由A点沿水平线移至B点，克服静电力做了2×10－6J的功，A、B间的距离为2cm.图10(1)试求A、B两点间的电势差UAB；(2)假设A点的电势为φA＝1V，试求B点的电势φB；(3)试求该匀强电场的电场强度大小E并判断其方向．答案(1)2V(2)－1V(3)200V/m沿电场线斜向下解析(1)由题意可知，静电力做负功WAB＝－2×10－6J据UAB＝eq\f(WAB,q)得UAB＝2V(2)UAB＝φA－φB，那么φB＝φA－UAB＝－1V(3)d＝2×10－2×cos60°m＝1×10－2m.E＝eq\f(UAB,d)＝200V/m方向为沿电场线斜向下．14．(10分)如图11甲所示电路，当变阻器的滑动片从一端滑到另一端的过程中两电压表的读数随电流表读数的变化情况如图乙中的AC、BC两直线所示，不考虑电表对电路的影响．图11(1)电压表V1、V2的示数随电流表示数的变化图像应分别为U－I图像中哪一条直线？(2)定值电阻R0、变阻器的总电阻分别为多少？(3)试求出电源的电动势和内阻．答案见解析解析(1)电压表V1、V2的示数随电流表示数的变化图像应分别为U－I图像中的BC和AC直线．(2)定值电阻R0＝eq\f(U2,I)＝eq\f(1.5,0.5)Ω＝3Ω.当滑动片在R的最右端时对应BC直线上的B点U1＝7.5V，I＝0.5A.R总＝eq\f(UR,I)＝eq\f(U1－U2,I)＝eq\f(7.5－1.5,0.5)Ω＝12Ω.(3)由闭合电路欧姆定律表达式E＝U＋Ir得E＝7.5＋0.5rE＝6＋2.0r联立以上两式得：E＝8V，r＝1Ω.15．(12分)如图12所示，初速度为零的负离子经电势差为U的匀强电场加速后，从离子枪T中水平射出，经过一段路程后进入水平放置的距离为d的两平行金属板MN和PQ之间，离子所经空间存在着磁感应强度为B的匀强磁场．不考虑离子重力作用，离子的荷质比eq\f(q,m)在什么范围内，离子才能打在金属板PQ上？图12答案见解析解析在加速过程中，据动能定理有eq\f(1,2)mv2＝qU分析离子进入磁场后打到金属板两端的轨迹，如下图，设半径分别为R1和R2，那么离子打到金属板上的条件是R1≤R≤R2由勾股定理知：Req\o\al(2,1)＝d2＋(R1－eq\f(d,2))2解得R1＝eq\f(5,4)d同理可得：Req\o\al(2,2)＝(2d)2＋(R2－eq\f(d,2))2解得：R2＝eq\f(17,4)d离子在磁场中运动时，由洛伦兹力和向心力公式可得：qvB＝meq\f(v2,R)解得：R＝eq\f(mv,qB)故eq\f(q,m)＝eq\f(2U,B2R2)因R1≤R≤R2，故eq\f(32U,289B2d2)≤eq\f(q,m)≤eq\f(32U,25B2d2).16．(14分)如图13所示的平面直角坐标系xOy，在第Ⅰ象限内