高中物理 本册综合能力测试练习 新人教版选修3-1

本册综合能力测试本卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。满分100分，时间90分钟。第Ⅰ卷(选择题共40分)一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，第1～6小题只有一个选项符合题目要求，第7～10小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)1．年8月13日，临近黄昏的一场雷雨交加中，河北刑台牛城一对母子遭雷击身亡，如何防范雷击再次成为公众关心的话题。假如在户外我们遭遇雷电，下列防雷措施可行的是()①在大树下避雷雨②停留在山顶、山脊的凉亭等地方避雷雨③不要快速开摩托、快骑自行车和在雨中狂奔④在空旷地带，最好关掉手机电源A．①③ B．② ③C．①④ D．③ ④答案：D解析：表面具有突出尖端的导体，在尖端的电荷分布密度很大，使得其周围电场很强，就可能使其周围的空气发生电离而引发尖端放电。因此不要在大树下避雨；别停留在山顶、山脊的凉亭等地方；快速开摩托、快骑自行车和在雨中狂奔，身体的跨步越大，电压就越大，雷电也越容易伤人；在空旷地带使用手机通话，手机很有可能成为闪电的放电对象。2.真空中一点电荷形成的电场中的部分电场线如图所示，分别标记为1、2、3、4、5，且1、2和5、4分别关于3对称。以电场线3上的某点为圆心画一个圆，圆与各电场线的交点分别为a、b、c、d、e，则下列说法中正确的是()A．电场强度Ea>EcB．电势φb>φdC．将一正电荷由a点移到d点，电场力做正功D．将一负电荷由b点移到e点，电势能减小答案：A解析：由点电荷电场分布特点可知，以点电荷为圆心的圆上各点的电势和场强大小均相等，沿如题图所示的电场方向，电势越来越低，电场线越来越密，故Ea>Ec，A正确；φb＝φd，B错误；因为φa<φd，正电荷由a点移到d点时，电场力做负功，C错误；又φb>φe，负电荷由b点移到e点时，电场力做负功，电势能增大，D错误。3．静电计是在验电器的基础上制成的，用其指针张角的大小来定性显示其金属球与外壳之间的电势差大小。如图所示，A、B是平行板电容器的两个金属板，G为静电计。开始时开关S闭合，静电计指针张开一定角度，为了使指针张开的角度增大些，下列采取的措施可行的是()A．断开开关S后，将A、B两极板分开些B．保持开关S闭合，将A、B两极板分开些C．保持开关S闭合，将A、B两极板靠近些D．保持开关S闭合，将变阻器滑动触头向右移动答案：A解析：要使静电计的指针张开角度增大些，必须使静电计金属球和外壳之间的电势差增大，断开开关S后，将A、B两极板分开些，电容器的带电量不变，电容减小，电势差增大，A正确；保持开关S闭合，将A、B两极板分开或靠近些，静电计金属球和外壳之间的电势差不变，B、C错误；保持开关S闭合，将滑动变阻器滑动触头向右或向左移动，静电计金属球和外壳之间的电势差不变，D错误。4．(吉林一中～学年高二上学期期末)电动自行车因轻便、价格相对低廉，污染和噪音小而受到市民喜爱。某国产品牌电动自行车的铭牌如下，则此车所配电机的内阻为()规格后轮驱动直流永磁电机车型：20′电动自行车电机输出功率：175W电源输出电压：≥36V额定工作电压/电流：36V/5A整车质量：40kg额定转速：240r/minA．0.2Ω B．7.0ΩC．7.2Ω D．7.4Ω答案：A解析：电机输出功率为P出＝175W，电源的输出电压为U＝36V，电流为I＝5A，设内阻为R，则根据能量守恒定律得UI－I2R＝P出，代入解得R＝0.2Ω，故选A。5．(济南一中～学年高二上学期期中)如图所示，在方框中有一能产生磁场的装置，现在在方框右边放一通电直导线(电流方向如图中箭头方向)，发现通电导线受到向右的作用力，则方框中放置的装置可能是下面哪个()答案：C解析：根据通电导线受到向右的作用力，由左手定则判定导线处于垂直纸面向外的磁场中，根据右手定则可判只有C选项符合要求，故选C。6.如图所示，在屏MN的上方有磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。P为屏上的一小孔，PC与MN垂直。一群质量为m、带电荷量为－q的粒子(不计重力)，以相同的速率v，从P处沿垂直于磁场的方向射入磁场区域。粒子入射方向在与磁场B垂直的平面内，且散开在与PC夹角为θ的范围内。则在屏MN上被粒子打中的区域的长度为()A．eq\f(2mv,qB) B．eq\f(2mvcosθ,qB)C．eq\f(2mv1－sinθ,qB) D．eq\f(2mv1－cosθ,qB)答案：D解析：能打到的范围中最远点为2R处，其中R为轨迹半径，R＝eq\f(mv,qB)，最近点为2Rcosθ处，所以总长度L＝2R－2Rcosθ＝eq\f(2mv1－cosθ,qB)。7.如图所示，电源电动势为E，内阻为r，当开关S闭合，滑动变阻器的滑片P位于中点位置时，三个小灯泡L1、L2、L3都正常发光，且亮度相同，则()A．三个灯泡的额定功率相同B．三个灯泡的额定电压相同C．三个灯泡的电阻按从大到小排列是L1、L3、L2D．滑片P稍微向左滑动，灯L1和L3变暗，灯L2变亮答案：AC解析：等效电路为L3与滑动变阻器并联，再与L2串联，再与L1一起并联在电源两端；由题意知三个小灯泡正常发光且亮度相同，则额定功率相同，A正确；由于L1上的电压最大，由R＝eq\f(U2,P)得L1的电阻最大，又由于通过L2的电流大于通过L3的电流，由R＝eq\f(P,I2)得L3的电阻大于L2的电阻，故B错C对；当变阻器电阻变大时，总电阻变大，总电流变小，电源两端电压变大，L1中电流变大，所以L1变亮，由I＝I1＋I2，由于I减小，I1增大，所以I2减小，则L2变暗，L2两端的电压减小，所以L3两端的电压增大，所以L3变亮，D错。8．(重庆一中～学年高二上学期期末)光滑绝缘水平面上有一个带电质点正以速度v向右运动。如果加一个竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场，经过一段时间后，该质点的速度第一次变为与初始时刻的速度大小相等，方向相反；如果不加匀强磁场而改为加一个沿水平方向的电场强度为E的匀强电场，经过相同的一段时间，该质点速度也第一次变为与初始时刻的速度大小相等，方向相反，则B/E不可能是()A．π/2v B．π/vC．2π/v D．2v/π答案：BCD解析：设时间为t，当加磁场时：t＝eq\f(T,2)＝eq\f(πm,Bq)当加电场时：由速度公式v＝－v＋eq\f(Eq,m)t得t＝eq\f(2mv,Eq)，联立得eq\f(B,E)＝eq\f(π,2v)。9．(湖北省部分重点中学～学年高二上学期期中)一束粒子流由左端平行于极板P1射入质谱仪，沿着直线通过电磁场复合区后，并从狭缝S0进入匀强磁场B2，在磁场B2中分为如图所示的三束，则下列相关说法中正确的是()A．速度选择器的P1极板带负电B．粒子1带负电C．能通过狭缝S0的带电粒子的速率等于E/B1D．粒子2的比荷q/m绝对值最大答案：BC解析：若粒子带正电，在平行金属板中受到电场力和洛伦兹力两个力作用而做匀速直线运动，由左手定则可知，洛伦兹力方向竖直向上，则电场力方向向下，电场强度方向向下，所以速度选择器的P1极板带正电，故A错误；由图可知，粒子1进入匀强磁场B1时向上偏转，根据左手定则判断得知该束粒子带负电，故B正确；粒子能通过狭缝，电场力与洛伦兹力平衡，则有：qvB1＝qE，解得v＝eq\f(E,B1)，故C正确；根据qvB＝meq\f(v2,r)得，r＝eq\f(mv,qB)，知r越大，比荷越小，所以D错误。10．(吉林白城市～学年高二上学期期末)如图所示，一个带正电荷的物块m，由静止开始从斜面上A点下滑，滑到水平面BC上的D点停下来。已知物块与斜面及水平面间的动摩擦因数相同，且不计物块经过B处时的机械能损失。先在ABC所在空间加竖直向下的匀强电场，第二次让物块m从A点由静止开始下滑，结果物块在水平面上的D′点停下来。后又撤去电场，在ABC所在空间加水平向里的匀强磁场，再次让物块m从A点由静止开始下滑，结果物块沿斜面滑下并在水平面上的D″点停下来。则以下说法中正确的是()A．D′点一定在D点左侧 B．D′点一定与D点重合C．D″点一定在D点右侧 D．D″点一定与D点重合答案：BC解析：根据动能定理mgh＝μmgcosα·LAB＋μmgLBD ①当加电场时(mg＋Eq)h＝μ(mg＋Eq)cosα·LAB＋μ(mg＋Eq)LBD′ ②由上两式得LBD＝LBD′，所以B项正确。当加磁场时，由左手定则知物块在运动过程中对斜面及地面的正压力减小，又洛伦兹力不做功，所以可判断C项正确。第Ⅱ卷(非选择题共60分)二、填空题(共3小题，共14分。把答案直接填在横线上)11．(6分)某同学通过实验测定一个阻值约为5Ω的电阻Rx的阻值。(1)现有电源(4V，内阻可不计)，滑动变阻器(0～50Ω，额定电流2A)，开关和导线若干，以及下列电表：A．电流表(0～3A，内阻约0.025Ω)B．电流表(0～0.6A，内阻约0.125Ω)C．电压表(0～3V，内阻约3kΩ)D．电压表(0～15V，内阻约15kΩ)为减小测量误差，在实验中，电流表应选用______，电压表应选用________(选填器材前的字母)；实验电路应采用图1中的________(选填“甲”或“乙”)(2)图2是测量Rx的实验器材实物图，图中已连接了部分导线。请根据在(1)问中所选的电路图，补充完成图2中实物间的连线。(3)接通开关，改变滑动变阻器滑片P的位置，并记录对应的电流表示数I、电压表示数U。某次电表示数如图3所示，可得该电阻的测量值Rx＝eq\f(U,I)＝________Ω(保留两位有效数字)。答案：(1)BC甲(2)如图所示(3)5.2解析：本题综合考查了伏安法测电阻的实验原理、器材选项、误差分析及读数等问题。由于电源的电动势为4V，待测电阻为5Ω左右，因此电压表选C，电流表选B。根据Rx<eq\r(RARV)可知待测电阻为小电阻，因此采用电流表外接法，采用甲电路图。Rx＝eq\f(U,I)＝eq\f(2.6,0.5)Ω＝5.2Ω。12．(8分)在测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中，备有下列器材：A．待测干电池(电动势约为1.5V，内阻小于1.0Ω)B．电流表G(满偏电流Ig＝3mA，内阻Rg＝10Ω)C．电流表A(0～0.6A，内阻0.1Ω)D．滑动变阻器R1(0～20Ω，10A)E．滑动变阻器R2(0～200Ω，1A)F．定值电阻R0(990Ω)G．开关和导线若干(1)某同学发现上述器材中虽然没有电压表，但给出了两个电流表，于是他设计了图甲中的a、b两个参考实验电路。其中合理的是图________所示的电路；在该电路中，为了操作方便且能较准确的进行测量，滑动变阻器应选________(填写器材的字母代号)。(2)图乙为该同学根据(1)中选出的合理实验电路，利用测出的数据绘出的I1－I2图线(I1为电流表G的示数，I2为电流表A的示数)，则由图线可得被测电池的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω。答案：(1)bD(2)1.48(1.47～1.49均正确)0．80(0.78～0.82均正确)解析：(1)电路a中电流表A和定值电阻R0组成的电压表量程为0.6×990.1V≈594V，而电源电动势仅约为1.5V，所以电路a不合理，电路b合理，电源的内阻较小，又滑动变阻器采用限流式改变电路，所以用滑动变阻器R1改变电路较为方便。(2)根据实验原理可知电流表G的读数乘以(10＋990)Ω，即为电路的路端电压，所以图线在纵轴上的截距乘以(10＋990)Ω，可得电源电动势E＝1.48×10－3×1000V＝1.48V；从图线上取两点得电池的内阻r＝eq\f(1.45－1.25×10－3×1000,0.3－0.05)Ω＝0.80Ω。三、论述·计算题(共4小题，共46分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)13．(10分)(河南省实验中学～学年高二上学期期中)如图所示，用等长的绝缘线分别悬挂两个质量、电量都相同的带电小球A和B，两线上端固定于O点，B球固定在O点正下方。当A球静止时，两悬线的夹角为θ。若某时刻A球的质量减半，同时电荷量也减半，B球质量、电荷量不发生变化。求此时两悬线的夹角是多少？答案：α＝θ解析：设两球距离为d，分析A球的受力如图示，图中F＝keq\f(qA×qB,d2)由平衡条件得T＝mg,2mgsineq\f(θ,2)＝F＝keq\f(qA×qB,d2)可得sineq\f(θ,2)＝eq\f(kqA×qB,2mgd2)所以，当A球的质量减半，同时电荷量也减半时，两悬线的夹角不变故α＝θ。14．(11分)(常德市一中～学年高二上学期检测)如图所示，两平行金属板A、B水平放置，两板间的距离d＝40cm。电源电动势E＝24V，内电阻r＝1Ω，电阻R＝15Ω.闭合开关S，待电路稳定后，在两板之间形成匀强电场．在A板上有一个小孔k，一个带电荷量为q＝＋1×10－2C、质量为m＝2×10－2kg的粒子P由A板上方高h＝10cm处的O点自由下落，从k孔进入电场并打在B板上k′点处。当P粒子进入电场时，另一个与P相同的粒子Q恰好从两板正中央O′点水平飞入。那么，滑动变阻器接入电路的阻值为多大时，粒子Q与P恰好同时打在k′处。(粒子间的作用力及空气阻力均忽略不计，取g＝10m/s答案：8Ω解析：根据机械能守恒定律可得P粒子进入电场时的速度为：v0＝eq\r(2gh)＝eq\r(2×10×0.1)＝eq\r(2)m/s设P、Q在电场中运动的加速度为a，运动到k′点的时间为t，则：对P：d＝v0t＋eq\f(1,2)at2对Q：eq\f(1,2)d＝eq\f(1,2)at2联立解得：t＝eq\f(\r(2),10)s，a＝20m/s2而a＝g＋eq\f(Uq,dm)所以，滑动变阻器两端的电压为：U＝eq\f(a－gdm,q)＝8V由欧姆定律可得通过滑动变阻器的电流为：I＝eq\f(E－U,R＋r)＝eq\f(24－8,15＋1)＝1A所以，滑动变阻器接入电路的阻值为：R′＝eq\f(U,I)＝eq\f(8,1)Ω＝8Ω。15．(12分)如图甲所示，宽度为d的竖直狭长区域内(边界为L1、L2)，存在垂直纸面向里的匀强磁场和竖直方向上的周期性变化的电场(如图乙所示)，电场强度的大小为E0，E0>0表示电场方向竖直向上。t＝0时，一带正电、质量为m的尘埃从左边界上的N1点以水平速度v射入该区域，沿直线运动到Q点后，做一次完整的圆周运动，再沿直线运动到右边界上的N2点。Q为线段N1N2的中点，重力加速度为g。上述d、E0、m、v、g为已知量。(1)求微粒所带电荷量q和磁感应强度B的大小；(2)求电场变化的周期T；答案：(1)eq\f(mg,E0)eq\f(2E0,v)(2)eq\f(d,2v)＋eq\f(πv,g)解析：(1)微粒做匀速圆周运动说明其重力与电场力平衡，即mg＝qE0故微粒所带电荷量q＝eq\f(mg,E0)由于粒子在刚开始和最后一段做直线运动，对其受力分析如图所示，则qvB＝qE0＋mg则B＝eq\f(E0,v)＋eq\f(mg,qv)＝eq\f(E0,v)＋eq\f(mg,v·\f(mg,E0))＝eq\f(2E0,v)(2)经分析从N1点到Q点粒子做匀速直线运动的时间t1＝eq\f(\f(d,2),v)＝eq\f(d,2v)到Q点后做匀速圆周运动的周期T′＝eq\f(2πm,qB)＝eq\f(πv,g)从Q点到N2点粒子做匀速直线运动，其运动时间t