金版教程高中物理 模块检测B卷新人教版选修31Word文档下载推荐.docx
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据材料介绍钡铁氧体的消磁温度约为400℃,可见D对、C错;
在高温下易消磁,可见B错、A对.
3.电流计的主要结构如图甲所示,固定有指针的铝框处在由磁极与软铁芯构成的磁场中,并可绕轴转动.铝框上绕有线圈,线圈的两端与接线柱相连.用两根导线分别将两只电流计的“+”、“-”接线柱相连,如图乙所示,拨动一只电流计的指针,另一只电流计的指针也会转动.为了解释上述现象,有同学对软铁芯内部的磁感线分布提出了如下的猜想,可能正确的是( )
C
磁感线不能相交,A、B、D均错,只有C有可能.
4.(多选)如图所示,在正方形的四个顶点各放一电荷量均为Q的点电荷(电性如图所示),a、b、c、d是正方形边长的中点,则下列说法中正确的是( )
A.a、b、c、d四点的场强相等
B.a、c两点的场强一定等大而反向
C.b、d两点的场强一定等大而反向
D.e点的场强一定为零
BCD
以a点为研究对象,设正方形的边长为2R,则由点电荷场强公式E=k
知,a点正上方+Q和正下方-Q在a点产生的合场强方向竖直向下,大小为E1=
,a点右上方和右下方在a点产生的合场强方向竖直向上,大小为E2=
,因此四个点电荷在a点产生的合场强方向竖直向下,大小为E1-E2=
-
;
若以b点为研究对象,场强大小与a点相等,方向水平向右,以c点为研究对象,场强大小与a、b两点相等,方向竖直向上,A错B正确;
同理分析C、D也正确.
5.如图所示,在匀强电场中有一半径为R的圆形区域,场强方向与圆形区域所在平面平行,场强大小为E,电荷量为q的带正电微粒以相同的初动能沿着各个方向从A点进入圆形区域,只在电场力作用下运动,从圆周上不同点离开圆形区域,其中从C点离开圆形区域的带电微粒的动能最大,图中O是圆心,AB是圆的直径,AC是与AB成α角的弦.则( )
A.匀强电场的方向沿AC方向
B.匀强电场的方向沿CO方向
C.从A到C电场力做功为2qERcosα
D.从A到C电场力做功为2qERcos2α
D
从C点离开的粒子动能最大,说明从A到C电场力做正功,A电势高于C,且AC两点间电势差最大,所以C是圆周上电势最低的点,匀强电场中的等势线是直线,圆上没有C的等势点,也就是过C点的等势线为圆上过C点的切线,由于电场线与等势线垂直,由电势高的点指向电势低的点,所以,电场方向沿OC方向,A、B错;
电场力做功W=qE·
|AC|cosα=qE·
(2Rcosα)cosα=2qERcos2α,C错,D对,本题选D.
6.(多选)一个用半导体材料制成的电阻器D,其电流I随它两端的电压U的关系图象如图甲所示,将它与两个标准电阻R1、R2并联后接在电压恒为U的电源上.如图乙所示,三个用电器消耗的电功率均为P.现将它们连接成如图丙所示的电路,仍然接在该电源的两端,设电阻器D和电阻R1、R2消耗的电功率分别为PD、P1、P2.它们之间的大小关系为( )
A.P1=4P2 B.PD<P2
C.P1<4P2D.PD>P2
BC
当三个电阻并联接到电压为U的电源上时,消耗的功率都是P,说明此时三个电阻的阻值相等,因此两个定值电阻R1=R2,有P=
,若将它们连接成如图丙所示的电路,仍然接在该电源的两端,则R2与D并联的阻值小于电阻R1,所以R1两端电压U1>
U,D与R2两端电压U2<
U,由D的IU图象可知,电压越小D的电阻越大,所以此时RD>R2.设题图丙中总电流为I,则流过R2的电流I2>
I,由P=I2R得P1<4P2,A错误,C正确.由P=
得:
PD<P2,D错误,B正确.
7.如图所示,竖直向上的匀强电场中,绝缘轻质弹簧竖直立于水平地面上,上面放一质量为m的带正电小球,小球与弹簧不连接,施加外力F将小球向下压至某位置静止.现撤去力F,小球从静止开始运动到离开弹簧的过程中,重力、电场力对小球所做的功分别为W1和W2,小球离开弹簧时速度为v,不计空气阻力,则上述过程中( )
A.小球与弹簧组成的系统机械能守恒
B.小球的重力势能增加W1
C.小球与弹簧组成的系统的机械能增加W1+
mv2
D.小球的电势能减少W2
由于电场力做正功,故小球与弹簧组成的系统机械能增加,机械能不守恒,故A选项错误;
重力做功是重力势能变化的量度,由题意知重力做负功,重力势能增加-W1,故B选项错误;
小球与弹簧组成的系统增加的机械能在数值上等于除重力和弹力外,外力所做的功即W2,故C选项错误;
根据电场力做功是电势能变化的量度,电场力做正功电势能减少,电场力做负功电势能增加,故D选项正确.
8.如图所示,在一个水平胶木圆盘上有一个带负电荷的金属块P随圆盘一起绕过O点的竖直轴匀速转动,圆盘转动的最大角速度为ω.若在竖直方向加一向下的匀强磁场,仍然保持P随圆盘一起转动,圆盘按图示方向匀速转动的最大角速度为ω′.则下面判断正确的是( )
①P受到的磁场力方向指向圆心O ②P受到的磁场力方向背离圆心O ③ω<ω′ ④ω>ω′
A.①④B.②③
C.①③D.②④
外加磁场后,由左手定则可知,P受磁场力方向背离圆心,故②正确,未加磁场时,fm=mRω2,外加磁场后,fm-F=mRω′2,因此ω>ω′,④正确.
9.(多选)在如图所示的电路中,电容器C的上极板带正电,为了使该极板仍带正电,下列办法中可以采用的是( )
A.增大R1,其他电阻不变
B.增大R2,其他电阻不变
C.增大R3,其他电阻不变
D.增大R4,其他电阻不变
选电源的负极电势为零,因电容器上极板带正电,故有φa>φb.若使上极板仍带正电,且电荷量增大,则可使a点电势升高,或使b点电势降低.升高a点电势的方法是增大R1或减小R2,降低b点电势的方法是减小R3或增大R4,故A、D正确,B、C错误.
10.(多选)如图所示直线MN上方有磁感应强度为B的匀强磁场.正、负电子同时从同一点O以与MN成30°
角的同样速度v射入磁场,设电子质量为m,电荷量为e,则( )
A.正、负电子在磁场中运动的半径和周期是相同的
B.正、负电子从磁场中射出点到O点的距离相等
C.正、负电子在磁场中运动的时间差是
D.正、负电子在磁场中运动的时间差是
ABC
正、负电子的半径和周期是相同的,选项A正确;
正、负电子偏转方向相反,先确定圆心,画出半径,由对称性知:
射入、射出点和圆心恰好组成正三角形,所以从磁场中射出点到O点的距离相等,选项B正确;
由图还看出经历时间相差2T/3,时间差为Δt=
,选项C正确、D错误.
二、实验题(本大题共2小题,共16分)
11.(8分)如图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三条线分别表示多用电表指针的指示位置,将选择开关置于直流“50V”挡,Ⅱ的示数为________V,Ⅲ的示数为________V;
选择开关置于直流“100mA”挡时,Ⅰ示数为________mA;
将多用电表选择开关置于“×
10”挡,Ⅲ的示数________Ω.
20.0 10.0 50 1000
根据选用的不同挡位,读取表盘上的不同数值,“100mA”挡时可按最大量程“10”的读数,然后乘以10,测电阻时,读最上面一排,然后乘以倍率即可.
12.(8分)一种供实验使用的小型电池电动势约为9V,电池允许的最大输出电流为50mA,为了测定这个电池的电动势和内阻,现有量程为10V的电压表(内阻很大,可不考虑它对测量的影响),电阻箱R,阻值范围为0~9999Ω,R0=150Ω的保护电阻,开关和导线.
(1)画出测量电路.
(2)在实验中当电阻箱调到如图甲所示位置后,闭合开关S,电压表示数9.0V,电阻箱此时电阻为________Ω,电路中流过电阻箱的电流为________mA.
(3)断开开关,调整电阻箱阻值,再闭合开关,读取电压表示数,多次测量后,作出如图乙所示图线,则该电池电动势E=________V,内阻r=________Ω.
(1)测量电路如图所示
(2)750 10
(3)9.5 50
(2)通过电阻箱的电流
I0=
=
A=0.01A=10mA.
(3)与纵轴的交点即电源电动势
E=9.5V,电源内阻r=
Ω=50Ω.
三、计算题(本大题共4小题,共44分,要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)
13.(10分)如图所示的电路中,电源电动势E=24V,内阻不计,电容C=12μF,R1=10Ω,R3=60Ω,R4=20Ω,R5=40Ω,电流表G的示数为零,此时电容器所带电荷量Q=7.2×
10-5C,求电阻R2的阻值.
110Ω或7.14Ω
电容器两端电压UC=
=6V,
,
所以U4=8V,
若U1=6V+8V=14V,则
所以R2=7.14Ω.
若U1′=8V-6V=2V,则
.
所以R2=110Ω.
14.(10分)如图所示,电源电动势E0=15V,内阻r0=1Ω,电阻R1=30Ω,R2=60Ω.间距d=0.2m的两平行金属板水平放置,板间分布有垂直于纸面向里、磁感应强度B=1T的匀强磁场,闭合开关S,板间电场视为匀强电场,将一带正电的小球以初速度v=0.1m/s沿中轴线水平射入两板间.设滑动变阻器接入电路的阻值为Rx,忽略空气对小球的作用,取g=10m/s2.
(1)当Rx=29Ω时,电阻R2消耗的电功率是多大?
(2)若小球进入板间做匀速圆周运动并与板相碰,碰时速度与初速度的夹角为60°
,则Rx是多少?
(1)0.6W
(2)54Ω
R1R2的并联电阻R=
①
U2=
②
P2=
③
当Rx=29Ω时,由①②③可得P=0.6W
(2)小球做匀速圆周运动,有mg=qE ①,小球碰板的速度与初速度的夹角为60°
,如图所示,由几何知识有r=d ②,由E=
,其中U=
,所以E=
③,由qvB=m
⇒q=
④
把③④代入①得mg=
·
只有一个未知数Rx,代入数据解得Rx=54Ω.
15.(10分)一个负离子,质量为m,电荷量大小为q,以速率v垂直于屏S经小孔O射入存在着匀强磁场的真空室中,如图所示,磁感应强度B的方向与离子的运动方向垂直,并垂直纸面向里.
(1)求离子进入磁场后到达屏S上时的位置与O点的距离;
(2)如果离子进入磁场后经时间t到达P点,证明直线OP与离子入射方向之间的夹角θ跟t的关系是θ=
t.
(1)
(2)证明略
(1)离子的初速度与磁场方向垂直,在洛伦兹力作用下,做匀速圆周运动,设圆半径为r,则根据牛顿第二定律,可得
qvB=
,得r=
如图,离子回到屏S上的位置A与O的距离,AO=2r,所以AO=
(2)离子到达P时,圆心角α=
因为α=2θ,所以θ=
16.(14分)如图所示装置中,区域Ⅰ和Ⅲ中分别有竖直向上和水平向右的匀强电场,电场强度分别为E和
Ⅱ区域内有垂直向外的水平匀强磁场,磁感应强度为B.一质量为m、带电量为q的带负电粒子(不计重力)从左边界O点正上方的M点以速度v0水平射入电场,经水平分界线OP上的A点与OP成60°
角射入Ⅱ区域的磁场,并垂直竖直边界CD进入Ⅲ区域的匀强电场中.求:
(1)粒子在Ⅱ区域匀强磁场中运动的轨道半径;
(2)O、M间的距离;
(3)粒子从M点出发到第二次通过CD边界所经历的时间.
(2)
(3)
+
(1)粒子在匀强电场中做类平抛运动,设粒子过A点时速度为v,
由类平抛规律知v=
粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,由牛顿第二定律得Bqv=m
所以R=
(2)设粒子在电场中运动时间为t1,加速度为a,则有
qE=ma④
v0tan60°
=at1⑤
即t1=
⑥
O、M两点间的距离为L=
at
⑦
(3)设粒子在Ⅱ区域磁场中运动时间为t2
则由几何关系知t2=
⑧
设粒子在Ⅲ区域电场中运行时间为t3,
a′=
⑨
则t3=2
⑩
粒子从M点出发到第二次通过CD边界所用时间为
t=t1+t2+t3=