人教版高中物理必修第三册模块综合检测含答案

模块综合检测(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,只有一项是符合题目要求的.1.由电场强度的定义式E=Fq可知,在电场中的同一点()A.电场强度E跟F成正比,跟q成反比,若q减半,则电场强度变为原来的2倍B.该点电场强度的方向与试探电荷的受力方向相同C.无论试探电荷的电荷量如何变化,FqD.在点电荷形成的电场中,沿电场线方向电场强度减小答案:C2.下列家用电器在正常工作时,将电能主要转化为机械能的是()A.电视机 B.电饭锅C.电烤箱 D.电风扇答案:D3.如图是奥斯特实验装置,导线和小磁针平行放置,小磁针放在导线下方.当导线中通有向左的电流时,小磁针偏转,说明小磁针受到力的作用,下列说法正确的是()A.小磁针的N极向内偏转B.把小磁针平移至图中导线的上方,小磁针的偏转方向不变C.小磁针位置不变,改变导线中电流的方向,小磁针偏转方向改变D.无论通电导线怎么放置,只要导线中有电流,小磁针就发生偏转答案:C4.空间中M、N两点分别固定不等量的异种点电荷(电性及N点位置未标出).一带负电的点电荷q仅在静电力作用下先后经过h、k两点,其运动轨迹如图所示,下列说法正确的是()A.M点的电荷量值小于N点的电荷量值 B.从h点到k点的过程中q的速度越来越小C.h点的电势大于k点的电势 D.q在h点的加速度比在k点的加速度大解析:带负电的电荷运动的轨迹几乎是椭圆,故可知N在一个焦点上,可知N带正电,M带负电,由于轨迹离N点越来越近,可知N点的电荷量值大于M点的电荷量值,故选项A正确;由图可知,从h点到k点的过程中静电力做正功,则q的速度越来越大,故选项B错误;N点电荷为正电荷,k点靠近N,则电势较高,故选项C错误;k离N点比h离N点更近,则在k点的静电力更大,故q在k点的加速度大于在h点的加速度,故选项D错误.答案:A5.如图所示,虚线圆的半径为R,AB是直径,O是圆心,D是圆周上的一点,C是AB延长线上的一点,CD是虚线圆的切线,把电荷量均为q的正电荷(均视为点电荷)分别置于A、D两点,已知∠DAO=30°,静电力常量为k,下列说法正确的是()A.D点的点电荷在B点产生的电场强度大小为kqB.D点的点电荷在C点产生的电场强度大小为kqC.O点的电场强度大小为kqD.B点的电场强度大小为21解析:根据几何关系可知,DB=AB·sin30°=R,则D点的点电荷在B点产生的电场强度大小为E1=kqR2,故选项A错误;根据几何关系可知,DC长度为xDC=2Rcos30°=3R,D点的点电荷在C点产生的电场强度大小为E2=kq(3R)2=kq3R2,故选项B错误;根据几何关系有∠AOD=180°-2×30°=120°,根据矢量合成规律可知,O点的电场强度大小为E3=2kqR2cos120°2=kqR2,故选项C错误;根据矢量合成规律,结合余弦定理,令B点的电场强度大小为E4,则有E42=kqR2答案:D6.大量程电压表、电流表都是由灵敏电流表G和变阻箱R改装而成的,如图为改装后的电表,图中灵敏电流表G的满偏电流均为Ig,内阻均为Rg,变阻箱R接入电路的阻值均为R0.下列说法正确的是()甲乙A.甲表是电压表,改装后的量程为Ig(Rg+R0)B.甲表是电流表,若增大变阻箱R接入电路的阻值,则改装表的量程减小C.乙表是电流表,改装后的量程为ID.乙表是电压表,若减小变阻箱R接入电路的阻值,则改装表的量程增大解析:电流表的改装需要并联一个分流电阻,故改装后甲表是电流表,改装后量程为表头G的电流满偏时通过改装表的总电流,即量程I=Ig+IgRgR0=Ig(R0+Rg)R0,所以并联的分流电阻越大,其量程越小,故选项A错误,选项B正确;电压表的改装需要串联一个分压电阻,故改装后乙表是电压表,改装后量程为表头G的电流满偏时加在改装表两端的总电压,即量程U=IgR答案:B7.如图所示,电路中的电源电动势为E,内阻忽略不计,定值电阻R2=4Ω,R3=2Ω,R4=1Ω.闭合开关S,当电阻箱R1接入电路的阻值为2Ω时,一带电微粒恰好悬浮于电容器C两极板的正中间位置,已知带电微粒的质量为m,电容器C两极板间的距离为d,重力加速度为g,电源负极接地,则下列说法正确的是()A.带电微粒带负电荷B.带电微粒的电荷量大小为mgdC.带电微粒的电势能为3D.减小电阻箱R1接入电路的阻值,悬浮的带电微粒会向下移动解析:电源负极接地,电势为0,则电容器上极板电势φ上=R1R1+R2E=E3,下极板电势φ下=R3R3+R4E=2E3,可知下极板电势高,场强方向向上,则带电微粒带正电荷,根据U答案:C二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分.在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求.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.磁单极子是物理学家设想的仅带有单一磁极(N极或S极)的粒子,它们的磁感线分布类似于点电荷的电场线分布.如图所示,以磁单极子(N极)为球心画出两个球面1和2,a点位于球面1上,b点位于球面2上,a点和b点与磁单极子在同一直线上.下列说法正确的是()A.球面1比球面2的磁通量小B.a点比b点的磁感应强度大C.让磁单极子穿过一个圆形闭合线圈,当线圈圆心与磁单极子重合时,磁通量为0D.让磁单极子从较远处穿过一个闭合线圈的过程中,磁通量先减小后增大答案:BC9.如图所示电路,电源内阻为r,且r<R1.开关S闭合后,在滑动变阻器R0的滑片向下滑动的过程中()A.电压表示数减小,电流表示数减小B.电源的效率升高C.内阻消耗的功率减小D.电源的输出功率一定增大解析:滑动变阻器R0的滑片向下滑动,接入电路的电阻减小,则总电阻减小,由闭合电路欧姆定律可知,总电流增大,则路端电压减小,即电压表示数减小,由于总电流增大,则R1两端电压增大,由分压原理可知,R2两端电压减小,流过R2的电流减小,即电流表示数减小,故选项A正确;电源的效率为η=UIEI=UE,由A分析可知,路端电压U减小,则电源的效率降低,故选项B错误;内阻消耗的功率为P=I2r,由A分析可知,总电流增大,则内阻消耗的功率增大,故选项C错误;电源的输出功率为P=ER总+r2R总=E2R总+2r+r2R总,由数学知识可知,当R总答案:AD10.如图所示,在竖直平面xOy内存在一未知匀强电场.一质量为m的带电小球从y轴上P点以水平速度v进入第一象限,速度方向沿x轴正方向;经过x轴上Q点时的速度大小也为v,方向与x轴夹角为60°.重力加速度大小为g,忽略空气阻力.小球从P点运动到Q点的过程中()A.机械能一直减小 B.速度不小于32C.所受静电力不小于32mgD.水平位移与竖直位移大小的比值为3解析:小球在运动过程中,只有重力势能、动能与电势能之间的转化,小球由P点运动到Q点过程中,除重力做功之外还有静电力做功,故选项A错误;根据题意可知小球在复合场中做类斜抛运动,由于小球在P、Q两点速度大小均为v,根据类斜抛运动的对称性可知,小球所受重力与静电力的合力F方向必定垂直于PQ连线指向左下方,令合力F方向与x轴负方向夹角为θ,则有Fcosθ=max,Fsinθ=may,小球在竖直方向上做初速度为0的匀加速直线运动,则有vsin60°=ayt,小球在水平方向上做双向匀变速直线运动,则有vcos60°=v-axt,解得tanθ=3,则θ=60°,可知∠PQO=α=90°-θ=30°,小球在沿PQ方向做匀速直线运动,在垂直于PQ方向做双向匀变速直线运动,可知当小球垂直于PQ方向的分速度减小为0时,小球速度最小,最小值即为PQ方向做匀速运动的速度,则有vmin=vcos30°=32v,可知其速度不小于32v,故选项B正确;根据上述分析,静电力与重力合力方向始终垂直于PQ方向,根据三角形法则可知,当静电力与合力方向垂直时,静电力最小,则有F电min=mgcosθ=12mg,则所受静电力不小于12mg,故选项C错误;根据上述分析,小球水平位移与竖直位移的大小分别为x=v+vcos60°2t,y=v答案:BD三、非选择题:共54分.11.(10分)某同学欲测量一阻值约为10Ω、粗细均匀的金属丝的电阻率.实验室除游标卡尺、螺旋测微器、导线和开关外,还有以下器材可供选择:电源(电动势E=6.0V,内阻约1Ω)电压表V(量程0~6V,内阻约8kΩ)电流表A1(量程0~0.6A,内阻约0.2Ω)电流表A2(量程0~3A,内阻约0.05Ω)滑动变阻器R1(最大阻值10Ω)滑动变阻器R2(最大阻值1000Ω)(1)用游标卡尺测得该金属丝的长度如图甲所示,读数为L=cm;用螺旋测微器测得该金属丝的直径如图乙所示,读数为D=mm.

甲乙(2)测量金属丝的电阻时,为了便于调节及测量尽可能准确,电流表应选,滑动变阻器应选.

(3)设测得金属丝的电阻为R,可得金属丝的电阻率为ρ=.(用R、L、D三个物理量表示)

解析:(1)用游标卡尺测得该金属丝的长度为L=5cm+0.05mm×4=5.020cm,用螺旋测微器测得该金属丝的直径D=0.5mm+0.01mm×23.0=0.730mm.(2)电路可能达到的最大电流为I=ER=610A=0.6A,则电流表选择A1;滑动变阻器要接成分压电路,则应选阻值较小的R(3)根据R=ρLS=ρL14πD答案:(1)5.0200.730(2)A1R1(3)π12.(8分)小明同学是一名山地车骑行爱好者,为了夜间骑行安全,他网购了一个太阳能山地车尾灯,如图甲所示.好奇心驱使他将太阳能尾灯拆开,发现了可为内部一镍氢电池组充电的光伏板.小明同学想测量该光伏板的电动势(电动势约为4V)及其内阻,于是他从实验室借到了以下器材:甲乙丙A.电压表V(量程0~3V,内阻为3kΩ)B.毫安表A(量程0~100mA,内阻很小)C.滑动变阻器R(0~500Ω)D.定值电阻R1=3kΩE.定值电阻R2=12kΩF.开关、导线若干(1)小明设计了如图乙所示的电路,为了精确测量电路电压,则与电压表串联的定值电阻为(选填“R1”或“R2”).

(2)给光伏板一定的光照进行实验,将电压表的读数记为U,毫安表的读数记为I,通过改变滑动变阻器的阻值,测得多组U、I值,根据记录的实验数据作出U-I图像如图丙所示,通过图像可得光伏板的电动势E=V,图中处于线性段时光伏板的内阻r=Ω.(结果保留两位有效数字)

(3)将一个50Ω的定值电阻与光伏板串联,保持光照条件不变,则该定值电阻消耗的功率P=W.(结果保留两位有效数字)

解析:(1)电压表内阻为3kΩ,若与阻值为3kΩ的定值电阻串联,可将电压表量程扩大一倍,可满足实验要求,故串联的定值电阻为R1.(2)结合闭合电路的欧姆定律可知E=2U+Ir,整理得U=12E-12Ir,由题图丙可知12E=2.1V,可得E=4.2V,内阻12r=(3)将一个50Ω的定值电阻与光伏板串联,则该定值电阻消耗的功率P=ER+r2R=4.250+162×50W≈0.20W.答案:(1)R1(2)4.216(3)0.2013.(10分)玩具起重机中直流电动机的工作电路如图所示,电源电动势E=15V,当滑动变阻器接入电路的阻值为2.0Ω时,标有“12V1.5W”的灯泡恰好正常发光,电动机正常工作,此时电流表的示数I=1.0A.求:(1)电源的内阻r;(2)电源的输出功率.解析:(1)灯泡正常发光时,并联电路的电压U=UL=12V,根据闭合电路欧姆定律有E=U+I(RP+r),解得r=1.0Ω.(2)电源的路端电压U端=E-Ir,电源的输出功率P=U端I,解得P=14W.答案:(1)1.0Ω(2)14W14.(12分)如图为某同学改装的两用电表的电路图,图中表头G的满偏电流为Ig=200mA,内阻r=10Ω,R1和R2为定值电阻.当使用A、B两个接线柱时,可视为量程Im=3A的电流表;当使用A、C两个接线柱时,可视为量程Um=15V的电压表.求:(1)R1的阻值;(2)R2的阻值.(计算结果均保留两位小数)解析:(1)当使用A、B两个接线柱时,可视为量程Im=3A的电流表,根据并联分流规律Im=Ig+IgrR1(2)当使用A、C两个接线柱时,可视为量程Um=15V的电压表,根据串联分压规律可得Um=Igr+ImR2,解得R2≈4.33Ω.答案:(1)0.71Ω(2)4.33Ω15.(14分)如图甲所示,平行板电容器两极板M、N的间距为d,M板接地(电势为0),t=0时一带正电的粒子沿两板中心线PQ以某一速度进入极板.当N板电势为0时,粒子从平行板右端中间Q点飞出,在极板间运动时间为T;当N板电势为φ0时,粒子恰好从M板右端边缘飞出.忽略边界效应,板间为匀强电场,不