2023-2024学年高中物理人教版2019课后习题第十三章模块综合测评（三）

模块综合测评(三)(时间:75分钟满分:100分)一、单项选择题(本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一个选项符合题目要求)1.管道高频焊机可以对由钢板卷成的圆管的接缝实施焊接。焊机的原理如图所示,圆管通过一个接有高频交流电源的线圈,线圈所产生的交变磁场使圆管中产生交变电流,电流产生的热量使接缝处的材料熔化将其焊接。焊接过程中所利用的电磁学规律的发现者为()A.库仑 B.霍尔C.洛伦兹 D.法拉第答案D解析线圈中的高频交变电流产生交变磁场,钢管处于交变磁场中,由于电磁感应产生交变电流,交变电流通过接缝处,接缝处电阻很大,根据焦耳定律Q=I2Rt知,接缝处会产生大量的热量,熔化材料。此焊接过程利用的电磁学规律是电磁感应,电磁感应的发现者是法拉第,A、B、C错误,D正确。2.某静电场的电场线与x轴平行,电势φ随x坐标变化的关系图像如图所示。已知电场中P、Q两点的x坐标分别为1m、4m。将一带负电的粒子(重力不计)从坐标原点由静止释放,则()A.粒子在P点的动能等于在Q点的动能B.粒子在P点的动能大于在Q点的动能C.粒子在P点的电势能小于在Q点的电势能D.粒子在P点的电势能大于在Q点的电势能答案A解析分析图像可知,P、Q两点的电势相等,电势差为零,粒子从P运动到Q的过程中,电场力做功为零,根据动能定理,两点的动能相等,电势能相等,A选项正确。3.如图所示,实线为电场线,虚线表示等势面,φa=50V,φc=20V,则a、c连线的中点b的电势φb()A.等于35V B.大于35VC.小于35V D.等于15V答案C解析由电场线的疏密可知,Ea>Eb>Ec,则a、b间的平均电场强度大于b、c间的平均电场强度,由公式U=Ed可以判断Uab>Ubc,所以φb<φa+φc2=35V,则C正确,A4.(2021江西南昌高二检测)在真空中有水平放置的两个平行、正对金属平板,板长为l,两板间距离为d,在两极板间加一交变电压如图乙所示,质量为m,电荷量为e的电子以速度v0v0接近光速的120从两极板左端中点沿水平方向连续不断地射入两平行板之间。若电子经过两极板间的时间相比交变电流的周期可忽略不计,不考虑电子间的相互作用和相对论效应,则()A.当Um<md2vB.当Um<md2vC.当Um=2md2v02D.当Um=2md2v02答案A解析当电子恰好飞出极板时有:l=v0t,d2=12at2,a=eUmmd,由此求出:Um=md2v02el2,当电压大于该最大值时电子不能飞出,故A正确,B错误;若Um=2md2v02el2,一个周期内有125.汽车电动机启动时车灯会变暗,如图所示,在打开车灯的情况下,电动机未启动时电流表读数为10A,电动机启动时电流表读数为58A,若电源电动势为12.5V,内阻为0.05Ω,电流表内阻不计,则因电动机启动,车灯的电功率降低了()A.35.8W B.43.2WC.48.2W D.76.8W答案B解析电动机未启动时,由E=I1(R+r)得车灯的电阻为:R=E-I1rI1=1.2Ω,车灯消耗的功率为:P1=I12R=120W;电动机启动时,路端电压为:U2=EI2r=9.6V,则车灯消耗的功率为:P2=U22R=76.8W,车灯的电功率降低了ΔP=P16.如图所示,通有恒定电流的导线MN与闭合金属框共面,第一次将金属框由位置Ⅰ平移到位置Ⅱ,第二次将金属框绕cd边翻转到位置Ⅱ,设两次通过金属框的磁通量变化量分别为ΔΦ1和ΔΦ2,则()A.ΔΦ1>ΔΦ2B.ΔΦ1=ΔΦ2C.ΔΦ1<ΔΦ2 D.不能判断答案C解析设在位置Ⅰ时磁通量大小为Φ1,位置Ⅱ时磁通量大小为Φ2。第一次将金属框由位置Ⅰ平移到位置Ⅱ,穿过线框的磁感线方向没有改变,磁通量变化量ΔΦ1=|Φ1||Φ2|,第二次将金属框绕cd边翻转到位置Ⅱ,穿过线框的磁感线的方向发生改变,磁通量变化量ΔΦ2=|Φ1|+|Φ2|。故ΔΦ1<ΔΦ2,故C正确。7.如图所示的电路中,电源电动势为E,内电阻为r,平行板电容器C的两金属板水平放置,R1和R2为定值电阻,P为滑动变阻器R3的滑动触头,G为灵敏电流计,A为理想电流表。开关S闭合后,C的两板间恰好有一质量为m、电荷量为q的油滴处于静止状态,则以下说法正确的是()A.在P向上移动的过程中,A表的示数变大,油滴仍然静止,G中有由a至b的电流B.在P向上移动的过程中,A表的示数变小,油滴向上加速运动,G中有由b至a的电流C.在P向下移动的过程中,A表的示数变大,油滴向下加速运动,G中有由b至a的电流D.在P向下移动的过程中,A表的示数变小,油滴向上加速运动,G中有由b至a的电流答案B解析P上移时,R总变大,I总变小,A的示数变小,U=EI总(R1+r),故U变大,C中电场强度变大,Eq>mg,油滴向上加速运动,G中电流由b流向a,选项A不正确,B正确,同理可得C、D不正确。二、多项选择题(本题共3小题,每小题6分,共18分。每小题有多个选项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)8.如图所示,在x轴上相距为L的两点固定两个等量异号点电荷+Q、Q,虚线是以+Q所在点为圆心、L2为半径的圆,a、b、c、d是圆上的四个点,其中a、c两点在x轴上,b、d两点关于x轴对称。取无穷远处电势为零,下列判断正确的是(A.b、d两点的电势相同B.a、b、c、d四个点中c点的电势最低C.b、d两点的电场强度相同D.将一试探电荷+q沿圆周由a点移至c点,+q的电势能减少答案ABD解析根据等量异号点电荷电场线及等势线的分布可知b、d两点电势相同,电场强度大小相等、方向不同,故A正确,C错误;c点是两个电荷连线的中点,也在两个电荷连线的中垂线上,它的电势和无穷远处电势相等,正电荷周围的电势都比它高,c点的电势在四个点中最低;c点的电势低于a点的电势,将试探电荷+q沿圆周由a点移至c点,电场力做正功,+q的电势能减少,故B、D正确。9.如图所示为多用电表原理示意图,所用电流表的表盘刻度共100格,满偏电流为Ig=100mA,满偏电压为Ug=1V,电源的电动势为E=1.5V,内阻r=0.5Ω,直流电压挡的量程为0~50V,则下列判断正确的是()A.黑表笔应该接a,红表笔应该接bB.定值电阻R0的阻值为500ΩC.选择开关接2,刻度盘正中间的刻度值为15ΩD.选择开关接3,若指针与电流表表盘第25格刻度线重合,则通过R0的电流为50mA答案AC解析根据表笔的接法“红进黑出”可以判断,黑表笔应该接a,红表笔应该接b,故A正确;电流表的内阻Rg=UgIg=10Ω,改装后电压表的量程为0~50V,则需要串联的定值电阻R0的阻值为R0=UIgRg=50100×10-3Ω10Ω=490Ω,B错误;选择开关接2时,该多用电表是作为欧姆表使用的,此欧姆表内阻为rg=EIg=1.50.1Ω=15Ω,所以欧姆表的中值电阻为15Ω,则欧姆表刻度盘正中间的刻度值为15Ω,C正确;选择开关接3时,该多用电表是作为电压表使用的,电阻R0与电流表串联,通过电阻R0的电流与电流表的电流相等,10.如图所示为匀强电场中的一组等间距的竖直直线,一个带电粒子从A点以一定的初速度斜向上射入电场,结果粒子沿初速度方向斜向右上方做直线运动,则下列说法正确的是()A.若竖直直线是电场线,电场的方向一定竖直向上B.若竖直直线是电场线,粒子沿直线向上运动过程动能保持不变C.若竖直直线是等势线,粒子一定做匀速直线运动D.若竖直直线是等势线,粒子沿直线斜向上运动过程电势能增大答案BD解析若竖直直线是电场线,则粒子受到的电场力在竖直方向上,粒子还受到竖直向下的重力,由于粒子的初速度不在竖直方向上,所以粒子一定做匀速直线运动,其动能不变,则粒子受到的电场力方向竖直向上,由于粒子的电性不确定,所以不能确定电场线方向,故A错误,B正确;若竖直直线是等势线,静电力水平,由于粒子斜向右上做直线运动,所以静电力一定水平向左,合力与粒子运动的速度方向相反,粒子斜向右上做减速运动,粒子受到的静电力做负功,因此粒子沿直线斜向上运动过程电势能增大,故C错误,D正确。三、非选择题(本题共5小题,共54分)11.(7分)为了探究电磁感应现象的产生条件,如图所示给出了必备的实验仪器。(1)请你用笔画线代替导线,将实验电路连接完整。(2)正确连接实验电路后,在闭合开关时灵敏电流计的指针发生了偏转。开关闭合后,迅速移动滑动变阻器的滑片,灵敏电流计的指针偏转(选填“发生”或“不发生”)。断开开关时灵敏电流计的指针偏转(选填“发生”或“不发生”)。

答案(1)如图所示(2)发生发生解析(1)A线圈与滑动变阻器、电源、开关构成闭合回路,B线圈与灵敏电流计连接构成闭合回路,实验电路如答案图所示。(2)移动滑动变阻器的滑片和断开开关都会导致穿过B线圈中的磁通量发生变化,从而使B线圈中产生感应电流,进而让灵敏电流计指针发生偏转。12.(9分)某物理课外活动小组学习了“测量电源的电动势和内阻”后,自制了一个橙子电池组,将该电池组接在铭牌为“1.5V,0.3A”的小灯泡上,发现小灯泡不亮,用多用电表粗测该电池组电动势约为1.5V,流过灯泡的电流约为2mA。为了进一步研究小灯泡不亮的原因,该活动小组设计了如图所示的实验电路,并用多种方法测量该电池组的电动势与内阻,请协助完成实验。(1)除了开关和导线等基本器材外,同学们还准备了以下器材:A.电压表(0~3V) B.电压表(0~15V)C.电流表(0~3.0mA) D.电流表(0~0.6A)E.电阻箱(0~99.9Ω) F.电阻箱(0~9999.9Ω)实验中电压表应选用;电流表应选用;电阻箱应选用。(均填选项字母)

(2)闭合开关S1和S2,调节电阻箱并记录电阻箱的示数R0、电流表的示数I0和电压表的示数U0,由此可知电流表的电阻RA为(用上述物理量表示)。

(3)闭合开关S1和S2,调节R,仅读出电流I和电压U,并测出多组数据,作出UI图线可得出电池组的电动势和内阻,此种办法测量的电动势与真实值相比(选填“偏小”“相等”或“偏大”),测量的内阻值与真实值相比(选填“偏小”“相等”或“偏大”)。

(4)断开S2闭合S1,调节R,仅由多组电流表的示数和电阻箱的示数,作出1IR图线为一条倾斜的直线,且该直线的斜率为k,纵截距为b,则该电池组的电动势为,内阻为。(用k、b、RA表示(5)针对(3)(4)中所述的两种方法,小组交流讨论后发现所述方法内阻的测量值更精确。

答案(1)ACF(2)U0I0R0(3)偏小偏小(4)1k解析(1)用多用电表粗测该电池组的电动势约为1.5V,流过灯泡的电流约为2mA,故实验中电压表应选用0~3V量程的A,电流表应选用0~3.0mA的C;回路中的总电阻阻值至少为1.53×10-3Ω=500Ω,为了使电表示数变化明显,增大电阻的调节范围(2)由电路图可知,电流表与电阻箱串联后与电压表并联,根据欧姆定律,电流表的电阻为RA=U0I0(3)由题图可知,相对于电源来说采用电流表外接法,由于电压表分流作用,电流表测量值偏小,当外电路短路时,电流测量值等于真实值,电源的UI图像如图所示,由图像可知,电动势测量值小于真实值,电源内阻测量值小于真实值。(4)由闭合电路欧姆定律可知,E=I(R+RA+r)变形可得1I=则k=1E,b=联立解得E=1k,r=bkR(5)在(4)的方法中,考虑了电流表内阻,消除了电流表内阻对测量值的影响,则(4)所述方法内阻的测量值更精确。13.(10分)如图所示是一提升重物用的直流电动机工作时的电路图。电动机内电阻r=0.8Ω,电路中另一电阻R=10Ω,直流电压U=210V,电压表示数UV=110V。(1)求通过电动机的电流。(2)求输入电动机的电功率。(3)若电动机以v=1m/s匀速竖直向上提升重物,求该重物的质量。(g取10m/s2)答案(1)10A(2)1100W(3)102kg解析(1)通过电动机的电流I=U-UVR=210-(2)电动机的输入功率P1=UVI=110×10W=1100W。(3)电动机内电阻的发热功率P2=I2r=102×0.8W=80W输出的机械功率P3=P1P2=(110080)W=1020W而P3=Fv=mgv,解得m=102010×1kg=10214.(12分)如图所示,在光滑绝缘水平面放置一带正电的长直细棒,其周围产生垂直于带电细棒的辐射状电场,电场强度大小E与距细棒的垂直距离r成反比,即E=kr(k为未知数),在带电长直细棒右侧,有一长为L的绝缘细线连接了两个质量均为m的带电小球A和B,小球A、B所带电荷量分别为+q和+4q,A球距长直细棒的距离也为L,两小球在外力F=2mg(1)求k的值。(2)若撤去外力F,求在撤去外力瞬间A、B小球的加速度大小和A、B小球间绝缘细线的拉力大小。答案(1)2mgL3q(2)g解析(1)对小球A、B及细线构成的整体,受力平衡,有:qkL+4qk2L得:k=2(2)设撤去外力瞬间,A、B间细线拉力突然变为零,则:对A球:qkL=ma得:aA=kqmL,对B球:4qk2L得:aB=2kqmL因为aA<a