高中物理选修31模块检测3Word下载.docx
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点电荷间的相互作用力跟两个点电荷的电荷量有关,跟它们之间的距离有关,这个规律就是库仑定律,故C正确;
19世纪30年代,法拉第提出电荷周围存在一种场,并且是最早提出用电场线描述电场的物理学家,故D错误.所以选C.
2.如图1所示,在等量的异种点电荷形成的电场中,有A、B、C三点,A点为两点电荷连线的中点,B点为连线上距A点距离为d的一点,C点为连线中垂线距A点距离也为d的一点,则下面关于三点电场强度的大小、电势高低的比较,正确的是( )
图1
A.EA=EC>
EB;
φA=φC>
φB
B.EB>
EA>
EC;
C.EA<
EB,EA<
φA>
φB,φA>
φC
D.因为零电势点未规定,所以无法判断电势的高低
[答案] B
[解析] 电场线分布如图所示,电场线在B处最密集,在C处最稀疏,故EB>
EC,中垂线为等势线,φA=φC;
沿电场线方向电势降低,φA>
φB.综上所述,选项B正确.
3.静电计是在验电器的基础上制成的,用其指针的张角大小来定性显示其金属球与外壳之间的电势差大小.如图2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,为了使指针张开角度增大些,下列采取的措施可行的是( )
图2
A.断开开关S后,将A、B分开些
B.保持开关S闭合,将A、B两极分开些
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,将滑动变阻器滑动触头向右移动
[答案] A
4.如图3所示,金属板M、N水平放置,相距为d,其左侧有一对竖直金属板P、Q,板P上小孔S正对板Q上的小孔O,M、N间有垂直纸面向里的匀强磁场,在小孔S处有一带负电粒子,其重力和初速度均不计,当变阻器的滑动触头在AB的中点时,带负电粒子恰能在M、N间做直线运动,当滑动变阻器滑片向A点滑动过程中( )
图3
A.粒子在M、N间运动过程中,动能一定不变
B.粒子在M、N间运动过程中,动能一定减小
C.粒子在M、N间仍做直线运动
D.粒子可能沿M板的右边缘飞出
[解析] 滑动触头在中点时,粒子恰能做直线运动,此时M、N间为一速度选择器模型.当滑动触头滑向A点时,M、N间电压减小,电场力变小,粒子向下偏,所以粒子在其间运动时电场力做负功,动能减小,B选项正确.因为粒子向下偏,所以不可能从M板的右边缘飞出.
5.如图4所示,有一混合正离子束先后通过正交的电场、磁场区域Ⅰ和匀强磁场区域Ⅱ,如果这束正离子流在区域Ⅰ中不偏转,进入区域Ⅱ后偏转半径r相同,则它们一定具有相同的( )
图4
①速度 ②质量 ③电荷量 ④比荷
A.①②B.①③
C.①④D.②④
[解析] 离子束在区域Ⅰ中不偏转,一定有qE=qvB1,v=,①正确.进入区域Ⅱ后,做匀速圆周运动的半径相同,由r=知,因v、B2相同,所以只能是比荷相同,故④正确,故选C.
6.真空中一点电荷形成的电场中的部分电场线如图5所示,分别标记为1、2、3、4、5,且1、5和2、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( )
图5
A.电场强度Ea<
Ec
B.电势φb>
φd
C.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,电势能增大
[答案] D
[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,沿题图所示的电场方向,等势面的电势越来越低,电场线越来越密,故Ea>
Ec,A错误;
φb=φd,B错误;
Uad<
0,正电荷由a点移到d点时,Wad=Uadq<
0,C错误;
又Ube>
0,负电荷由b点移到e点时,Wbe=Ube·
(-q)<
0,即电场力做负功,电势能增大,D正确.
二、多项选择题(本题共4小题,每小题4分,共16分,在每小题给出的四个选项中,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)
7.如图6甲所示,两根光滑平行导轨水平放置,间距为L,其间有竖直向下的匀强磁场,磁感应强度为B.垂直于导轨水平对称放置一根粗细均匀的金属棒.从t=0时刻起,棒上有如图乙所示的持续交变电流I,周期为T,最大值为Im,图甲中I所示方向为电流正方向.则金属棒( )
图6
A.一直向右移动
B.速度随时间周期性变化
C.受到的安培力随时间周期性变化
D.受到的安培力在一个周期内做正功
[答案] ABC
[解析] 根据左手定则知金属棒在0~内所受安培力向右,大小恒定,故金属棒向右做匀加速运动,在~T内金属棒所受安培力与前半个周期大小相等,方向相反,金属棒向右做匀减速运动,一个周期结束时金属棒速度恰好为零,以后始终向右重复上述运动,选项A、B、C正确;
在0~时间内,安培力方向与运动方向相同,安培力做正功,在~T时间内,安培力方向与运动方向相反,安培力做负功,在一个周期内,安培力所做总功为零,选项D错误.
8.在图7中,a、b带等量异种电荷,MN为ab连线的中垂线,现有一个带电粒子从M点以一定初速度v0射入,开始时一段轨迹如图中实线,不考虑粒子重力,则在飞越该电场的整个过程中( )
图7
A.该粒子带正电
B.该粒子的动能先增大,后减小
C.该粒子的电势能先减小,后增大
D.该粒子运动到无穷远处后,速度的大小一定仍为v0
[答案] BCD
[解析] 等量异种电荷连线的中垂线一定是等势线,且与无穷远处等电势,这是本题考查的重点.至于粒子的动能增减、电势能变化情况,可以根据粒子轨迹的弯曲情况结合功能关系判断出来.由粒子开始时一段轨迹可以判定,粒子在该电场中受到大致向右的电场力,因而可以判断粒子带负电,A错误.因为等量异种电荷连线的中垂面是一个等势面,又由两个电荷的电性可以判定,粒子在运动过程中,电场力先做正功后做负功,所以其电势能先减小后增大,动能先增大后减小,所以B、C正确.因为M点所处的等量异种电荷连线的中垂面与无穷远等电势,所以在由M点运动到无穷远的过程中,电场力做功W=qU=0,所以粒子到达无穷远处时动能仍然为原来值,即速度大小一定为v0.
9.在如图8所示的电路中,E为电源的电动势,r为电源的内电阻,R1、R2为可变电阻.在下列叙述的操作中,可以使灯泡L的亮度变暗的是( )
图8
A.仅使R1的阻值增大
B.仅使R1的阻值减小
C.仅使R2的阻值增大
D.仅使R2的阻值减小
[答案] AD
[解析] 由“串反并同”可知要使灯泡变暗,则要求与其串联(包括间接串联)的器件阻值增大或与其并联(包括间接并联)的器件阻值减小,故A、D正确,B、C错误.
10.如图9所示,连接两平行金属板的导线的导线的一部分CD与一有电源回路的一部分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.则( )
图9
A.若等离子体从右方射入,F向左
B.若等离子体从右方射入,F向右
C.若等离子体从左方射入,F向左
D.若等离子体从左方射入,F向右
[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、向上偏转,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,由左手定则可知,它所受安培力方向向左,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(本题共2小题,共16分)
11.(8分)如图10所示为J0411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10
(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20kΩ~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,若电表读数如图所示,则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) 22kΩ
12.(8分)用下列器材,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0~1.0A,内阻约为0.5Ω;
C.电压表:
量程0~3V,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,导线若干.
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==A,正常发光时的电阻为RL==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,则有R<
=Ω=50Ω,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=≈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)实验电路图如图所示
(3)由于定值电阻的阻值等于电压表内阻的二倍,则电压表两端电压等于总电压的三分之一.
四、计算题(本题共4小题,共44分)
13.(8分)如图11所示,电源的电动势是6V,内阻是0.5Ω,小电动机M的线圈电阻为0.5Ω,限流电阻R0为3Ω,若理想电压表的示数为3V,试求:
图11
(1)电源的功率和电源的输出功率;
(2)电动机消耗的功率和电动机输出的机械功率.
[答案]
(1)6W 5.5W
(2)2.5W 2W
[解析]
(1)I=IR0==1A;
电源的功率PE=IE=6W;
内电路消耗的功率Pr=I2r=0.5W;
电源的输出功率P出=PE-Pr=5.5W.
(2)电动机分压UM=E-Ir-UR0=2.5V;
电动机消耗的功率PM=IUM=2.5W;
热功率P热=I2rM=0.5W;
电动机输出的机