版选修3_1.doc

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1、1模块综合检测(时间：90 分钟 满分：110 分)一、选择题(本题共 14小题，每小题 4分，共 56分，第 18 小题只有一个选项符合题意，第 914 小题有多个选项符合题意；全选对的得 4分，选对但不全的得 2分，有选错的得 0分)1.如图所示，把轻质导电线圈用绝缘细线悬挂在磁铁 N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈平面，当线圈内通入图示方向的电流时，线圈将( )A向左运动 B向右运动C静止不动 D无法确定解析：选 A 方法一：等效法。把通电线圈等效成小磁针，由安培定则可知，线圈等效成小磁针后，左端是 S极，右端是 N极，根据异名磁极相互吸引，线圈将向左运动。选项 A正确。方法

2、二：电流元法。取线圈的上、下两小段分析，如图所示，根据其中心对称性可知线圈所受安培力的合力水平向左，故线圈向左运动。选项 A正确。2.如图所示， A、 B、 C、 D、 E是半径为 r的圆周上等间距的五个点，在这些点上各固定一个点电荷，除 A点处的电荷量为 q外，其余各点处的电荷量均为 q，则圆心 O处( )A场强大小为 ，方向沿 OA方向kqr2B场强大小为 ，方向沿 AO方向kqr2C场强大小为 ，方向沿 OA方向2kqr2D场强大小为 ，方向沿 AO方向2kqr2解析：选 C 在 A处放一个 q的点电荷与在 A处同时放一个 q和2 q的点电荷的效果相当，因此可以认为 O处的场是五个 q和

3、一个2 q的点电荷产生的场合成的，五个 q处于对称位置上，在圆心 O处产生的合场强为 0，所以 O点的场强相当于2 q在 O处产生的场强。故选 C。3以下说法正确的是( )A根据电势差的定义式 UAB ，带电荷量为 1 C正电荷，从 A点移动到 B点克服电WABq场力做功为 1 J，则 A、 B点的电势差为1 VB运动电荷在磁场中一定受到力的作用2C磁感应强度的方向就是小磁针北极所指的方向D表征磁场中某点磁场的强弱是把一小段通电导线放到该点时受到的磁场力与该段导线长度和电流乘积的比值解析：选 A 从 A点移动到 B点克服电场力做功为 1 J，所以电场力做功为1 J，由定义式 UAB ，可得 A

4、、 B点的电势差为1 V，故 A正确。当运动电荷在磁场中运动方WABq向与磁场平行时，不受力的作用，故 B错误。磁场的方向就是小磁针静止时 N极所指的方向，故 C错误。磁感应强度 B 是表征磁场中某点磁场的强弱，是把一小段通电导线FIL“垂直磁场的方向”放到该点时受到的磁场力与该小段导线长度和电流乘积的比值，故 D错误。4.电阻 R和电动机 M串联接到电路中，如图所示，已知电阻 R跟电动机线圈的电阻值相等，开关接通后，电动机正常工作。设电阻 R和电动机 M两端的电压分别为 U1和 U2，经过时间 t，电流通过 R做功为 W1，产生的热量为 Q1，电流通过电动机做功为 W2，产生的热量为 Q2，

5、则有( )A U1 U2， Q1 Q2 B U1 U2， Q1 Q2C W1 W2， Q1 Q2 D W1 W2， Q1 Q2解析：选 A 电动机是非纯电阻，其两端电压 U2 IR U1，B 错误；电流做的功W1 U1It， W2 U2It，故 W1 W2，C 错误；产生的热量由 Q I2Rt可判断 Q1 Q2，A 正确，D错误。5.两平行金属板相距为 d，电势差为 U，一电子质量为 m、电荷量为 e，从 O点沿垂直于极板的方向射入电场，最远到达 A点，然后返回，如图所示， OA间距为 h，则此电子的初动能为( )A. B. edhU dUehC. D.eUdh eUhd解析：选 D 电子从

6、O点到达 A点的过程中，仅在电场力作用下速度逐渐减小，根据动能定理可得 eUOA0 Ek，因为 UOA h，所以 Ek ，所以正确选项为 D。Ud eUhd6.医生做某些特殊手术时，利用电磁血流计来监测通过动脉的血流速度。电磁血流计由一对电极 a和 b以及一对磁极 N和 S构成，磁极间的磁场是均匀的。使用时，两电极 a、 b均与血管壁接触，两触点的连线、磁场方向和血流速度方向两两垂直，如图所示。由于血液中的正负离子随血流一起在磁场中运动，电极 a、 b之间会有微小电势差。在达到平衡时，血管内部的电场可看做匀强电场，血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零。在某次监测中，两触点间的距离为 3.

7、0 3mm，血管壁的厚度可忽略，两触点间的电势差为 160 V，磁感应强度的大小为 0.040 T。则血流速度的近似值和电极 a、 b的正负为( )A1.3 m/s， a正、 b负 B2.7 m/s， a正、 b负C1.3 m/s， a负、 b正 D2.7 m/s， a负、 b正解析：选 A 根据左手定则，正离子在磁场中受到洛伦兹力的作用向上偏，负离子在磁场中受到洛伦兹力的作用向下偏，因此电极 a为正极，电极 b为负极；当达到平衡时，血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零，则 qE Bqv，又 E ，得 v Ud UBdm/s1.3 m/s，选项 A正确。16010 60.04310 37

8、如图所示，在一平面正方形 MNPQ区域内有一匀强磁场垂直纸面向里，磁感应强度为 B，一质量为 m，电荷量为 q的粒子以速度 v从 Q点沿着与边 QP夹角为 30的方向垂直进入磁场，从 QP边界射出，已知 QP边长为 a，不计粒子的重力，下列说法正确的是( )A该粒子带正电B运动过程中粒子的速度不变C粒子在磁场中运动的时间为 m3qBD粒子的速度的最大值为qBa2m解析：选 C 粒子从 PQ边射出磁场，粒子刚射入磁场时受到的洛伦兹力垂直于速度斜向右下方，由左手定则可知，粒子带负电，故 A错误；粒子在磁场中做匀速圆周运动，粒子速度大小不变而方向发生变化，粒子速度发生变化，故 B错误；粒子在磁场中转

9、过的圆心角 23060，粒子在磁场中的运动时间： t T ，故360 603602 mqB m3qBC正确；粒子从 P点射出磁场时轨道半径最大，粒子速度最大，此时粒子轨道半径 r a，由牛顿第二定律得： qvB m ，粒子的最大速度： v ，故 D错误。v2r qBrm qBam8在某控制电路中，需要连成如图所示的电路，主要由电动势为E、内阻为 r的电源与定值电阻 R1、 R2及电位器(滑动变阻器) R连接而成，L 1、L 2是红、绿两个指示灯，当电位器的触头由弧形碳膜的中点逆时针滑向 a端时，下列说法中正确的是( )AL 1、L 2两个指示灯都变亮BL 1、L 2两个指示灯都变暗4CL 1变

10、亮，L 2变暗DL 1变暗，L 2变亮解析：选 B 当电位器向 a段滑动时，电路的总电阻减小，干路电流增大，所以内电压增大，路段电压减小，所以灯 L1变暗；通过电阻 R1的电流变大，所以电位器两端的电压减小，即通过灯 L2两端的电压减小，所以灯 L2变暗，故 B正确。9.长为 L的直导线 ab斜放(夹角为 )在水平轨道上，轨道平行且间距为 d，通过 ab的电流为 I，匀强磁场的磁感应强度为 B，如图所示，则导线 ab所受安培力的大小为( )A. B. IdBcos IdBsin C ILBsin D ILB解析：选 BD 导线 ab所受安培力的大小为 F BIL ，选项 B、D 正确。IdBs

11、in 10(2015海南高考)如图，两电荷量分别为 Q(Q0)和 Q的点电荷对称地放置在 x轴上原点 O的两侧， a点位于 x轴上 O点与点电荷 Q之间， b点位于 y轴 O点上方，取无穷远处的电势为零。下列说法正确的是( )A b点电势为零，电场强度也为零B正的试探电荷在 a点的电势能大于零，所受电场力方向向右C将正的试探电荷从 O点移到 a点，必须克服电场力做功D将同一正的试探电荷先后从 O、 b两点移到 a点，后者电势能的变化较大解析：选 BC 因为等量异种电荷在其连线的中垂线上的电场方向为水平指向负电荷，所以电场方向与中垂线方向垂直，故中垂线为等势线，因为中垂线延伸到无穷远处，所以中垂

12、线的电势为零，故 b点的电势为零，但是电场强度不为零，A 错误；等量异种电荷连线上，电场方向由正电荷指向负电荷，方向水平向右，在中点 O处电势为零， O点左侧电势为正，右侧电势为负，又知道正电荷在正电势处电势能为正，故 B正确； O点的电势低于 a点的电势，电场力做负功，所以必须克服电场力做功，C 正确； O点和 b点的电势相等，所以先后从 O、 b点移到 a点，电场力做功相等，电势能变化相同，D 错误。11如图所示，有 a、 b、 c、 d四个粒子，它们带等量同种电荷，质量不等，有 ma mb mc md，以不等的速率 va vb vc vd进入速度选择器后，有两种粒子从速度选择器中射出，进

13、入 B2磁场，由此可判定( )A射向 P1的是 a粒子B射向 P2的是 d粒子5C射向 A1的是 c粒子D射向 A2的是 d粒子解析：选 AB 在速度选择器中，只有满足 Bqv Eq，即 v 的粒子才能通过速度选择EB器，四种粒子的速度 va vb vc vd，故只有 b、 c粒子穿过速度选择器，因为这两种粒子在磁场中向左偏转，根据左手定则可得这四种粒子都带正电，在速度选择器中，因为va vd，所以 a粒子受到的洛伦兹力小于电场力，向左偏，即射向 P1， d粒子受到的洛伦兹力大于电场力，故向右偏，射向 P2，A、B 正确；在匀强磁场中，受到的洛伦兹力F Bqv m ，运动半径 r ，由于 mb

14、 mc，所以 b的运动半径小于 c的运动半径，故射v2r mvBq向 A1的是 b粒子，射向 A2的是 c粒子，故 C、D 错误。12如图所示，在匀强电场和匀强磁场共存的区域内，电场的场强为 E，方向竖直向下，磁场的磁感应强度为 B，方向垂直于纸面向里，一质量为 m的带电粒子，在场区内的一竖直平面内做匀速圆周运动，则可判断该带电质点( )A带有电荷量为 的负电荷mgEB沿圆周逆时针运动C运动的角速度为gBED运动的速率解析：选 AC A带电粒子在竖直平面内做匀速圆周运动，有 mg qE，求得电荷量q ，根据电场强度方向和电场力方向判断出粒子带负电，故 A正确；B.由左手则可判断mgE粒子沿顺时

15、针方向运动，故 B错误；C.由 qvB mv 得 ，故 C正确；D.qBm mgBEm gBE在速度选择器装置中才能判断带电粒子的速度，故 D错误。13如图所示是一个可以用来测量磁感应强度的装置。底部是正方形的长方体绝缘容器，内部高为 L，厚度为 d，容器左右两侧等高处装有两根完全相同的开口向上的竖直管子 a、 b，容器的顶、底部各装有电极 C(正极)和 D(负极)，并经过开关 S与电源连接，容器中注满能导电的液体，液体密度为 。将容器置于一个匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，当开关S断开时，竖直管子 a、 b中的液面高度相同，当开关 S闭合后，竖直管子 a、 b中的液面出现高度差 h，电路中

16、电流表的示数为 I，则( )A导电液体中电流的方向为由 C到 DB导电液体中电流的方向为由 D到 C6C匀强磁场的磁感应强度为 ghdID匀强磁场的磁感应强度为 ghLI解析：选 AC 开关 S闭合后，导电液体中有电流由 C流到 D，根据左手定则可知导电液体要受到向右的安培力 F作用， F BIL，在液体中产生附加压强 p，这样 a、 b管中液面将出现高度差。长方体绝缘容器左右侧面横截面积 S Ld，左右两边的压力差 F pS，又 F F，在液体中产生附加压强 p gh ，联立以上公式，解得 B ，A、C 正确。 ghdI14如图所示，竖直平面内的光滑绝缘轨道 ABC，其中 AB为倾斜直轨道，

17、 BC为与 AB相切的圆形轨道，并且圆形轨道处在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里。质量相同的甲、乙、丙三个小球中，甲球带正电，乙球带负电，甲、乙两球的电荷量相等，丙球不带电，现将三个小球在轨道 AB上分别从不同高度处由静止释放，都恰好通过圆形轨道的最高点，则下列说法中正确的是( )A经过最高点时三个小球的速度相等B经过最高点时甲的速度最小C甲释放时的位置比乙高D运动过程中三个小球的机械能保持不变解析：选 CD 在圆形轨道最高点，甲球所受的洛伦兹力向下，则有 mg Bqv 甲 ，乙球所受的洛伦兹力向上，则 mg Bqv 乙 ，丙球不带电，则有mv甲 2R mv乙 2Rmg ，故经过最高点时甲的速

18、度最大，选项 A、B 错误。小球在运动过程中，只有重mv丙 2R力做功，故机械能守恒，选项 C、D 正确。二、实验题(本题共 2小题，共 16分)15(6 分)一课外小组同学想要测量一个电源的电动势及内阻。准备的器材有：电流表(0200 mA，内阻是 12 )，电阻箱 R(最大阻值 9.9 )，一个开关和若干导线。(1)由于电流表 A的量程较小，考虑到安全因素，同学们将一个定值电阻和电流表并联，若要使并联后流过定值电阻的电流是流过电流表的电流的 2倍，则定值电阻的阻值R0_。 (2)设计的电路图如图甲所示。若实验中记录电阻箱的阻值 R和电流表的示数 I，并计算出 ，得到多组数据后描点作出 R

19、图线如图乙所示，则该电源的电动势 E_V，1I 1I内阻 r_。7解析：(1)由题意可知，设通过电流表的电流为 I，则通过电阻 R0的电流为 2I；则R0 RA6 ；12(2)R0与 RA并联后的电阻为 R1 4 ，根据全电路欧姆定律：6126 12E3 I(R R1 r)，变形可得： R (4 r)；由图线可知：4 r6， ，则 r2 E3 1I E3 63， E6 V。答案：(1)6 (2)6 216(10 分)某实验小组研究两个未知元件 X和 Y的伏安特性，使用的器材包括电压表(内阻约为 3 k)、电流表(内阻约为 1 )、定值电阻等。(1)使用多用电表粗测元件 X的电阻，选择“1”欧姆

20、挡测量，示数如图(a)所示，读数为_，据此应选择图中的_(填“b”或“c”)电路进行实验。(2)连接所选电路，闭合 S，滑动变阻器的滑片 P从左向右滑动，电流表的示数逐渐_(填“增大”或“减小”)；依次记录电流及相应的电压；将元件 X换成元件 Y，重复实验。(3)图(a)是根据实验数据作出的 UI图线，由图可判断元件_(填“X”或“Y”)是非线性元件。8(4)该小组还借助 X和 Y中的线性元件和阻值 R21 的定值电阻，测量待测电池的电动势 E和内阻 r，电路如图(b)所示，闭合 S1和 S2，电压表读数为 3.00 V；断开 S2，读数为 1.00 V。利用图(a)可算得 E_V， r_(结

21、果均保留两位有效数字，视电压表为理想电压表)。解析：(1)用多用电表的欧姆挡测电阻时，电阻值示数倍率，故 X的读数为 10 110 ，由于 ，或 RXRV，故用伏安法测元件 X的电阻时，电流表应外接，RXRA RVRX故选 b电路进行实验。(2)滑片 P从左向右滑动过程中，元件 X两端的电压越来越大，电流越来越大，故电流表示数逐渐增大。(3)由 UI图线可知 Y是非线性元件。(4)由(3)中的 UI图线，可知线性元件的电阻 RX10 ，当 S1、S 2都闭合时，回路中的电流 I1 0.3 A，当 S1闭合，S 2断开时，回路中的电流 I2 0.1 A，根据闭合U1RX U2RX电路欧姆定律，得

22、 E I1(RX r)， E I2(RX R r)，联立两式并代入数据解得 E3.2 V， r0.50 。答案：(1)10 b (2)增大 (3)Y (4)3.2 0.50三、计算题(本题共 3小题，共 38分)17(12 分)如图所示，小球 A和 B带电荷量均为 q1.510 5 C，质量分别为 0.01 kg和 0.02 kg，用不计质量的长度为 50 cm竖直细绳连接，在竖直向上的足够大的匀强电场中以速度 v00.5 m/s 匀速上升，某时刻细绳突然断开。小球 A和 B之间的相互作用力忽略不计，重力加速度 g10 m/s 2。求：(1)该匀强电场的场强 E；(2)细绳断开后， A、 B两

23、球的加速度 aA、 aB ；(3)细绳断开后，0.4 s 末 A、 B两球间的距离。解析：(1)设场强为 E，把小球 A、 B看成一个系统，由于绳未断前做匀速运动，则有：2qE3 mg9得 E ，解得 E10 4 N/C。3mg2q(2)细绳断开后，根据牛顿第二定律，对 A有： qE mg maA得 aA 5 m/s 2，方向向上；g2对 B有： qE2 mg2 maB; aB 2.5 m/s 2(负号表示方向向下)。g4(3)细绳断开后 0.4 s末， A的位移： xA v0t aAt20.50.4 m 50.42 12 12m0.6 m；B的位移： xB v0t aBt20.50.4 m

24、2.50.42 m012 12则细绳断开后 0.4 s末 A、 B两球间的距离为 0.6 m0.5 m1.1 m。答案：(1)10 4 N/C (2)5 m/s 2 2.5 m/s 2 (3)1.1 m18(12 分)质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具，它的构造原理如图所示。离子源 S产生的各种不同正离子束(速度可看作为零)，经加速电场(加速电场极板间的距离为 d、电势差为 U)加速，然后垂直进入磁感应强度为 B的有界匀强磁场中做匀速圆周运动，最后到达记录它的照相底片 P上。设离子在 P上的位置与入口处 S1之间的距离为 x。(1)求该离子的比荷 。qm(2)若离子源产生的是带

25、电荷量为 q、质量为 m1和 m2的同位素离子( m1 m2)，它们分别到达照相底片上的 P1、 P2位置(图中未画出)，求 P1、 P2间的距离 x。解析：(1)离子在电场中加速，由动能定理得： qU mv212离子在磁场中做匀速圆周运动，由牛顿第二定律得：qvB m ， rv2r x2可得： 。qm 8UB2x2(2)设离子质量为 m1时在磁场中的运动半径是 r1，由(1)中分析得 r12qUm1Bq对离子质量为 m2，同理得： r22qUm2Bq故照相底片上 P1、 P2间的距离： x2( r1 r2) ( )。22qUBq m1 m210答案：(1) (2) ( )8UB2x2 22q

26、UBq m1 m219(14 分)如图所示，由 S点发出的电荷量为 q、质量为 m的带电粒子，从静止被加速电压为 U，极板间距离为 d的匀强电场加速后，从正中央垂直射入电压为 U的匀强偏转电场，偏转极板长度和极板距离均为 L，带电粒子离开偏转电场后即进入一个垂直纸面方向的匀强磁场，其磁感应强度为 B。若不计重力影响，欲使带电粒子通过某路径返回 S点，求：(1)简要画出粒子经磁场返回 S点的路径(粒子第二次进入电场时电场方向反向)。(2)粒子第一次进入磁场时的速度大小？(3)匀强磁场的宽度 D至少为多少？解析：(1)如图所示。(2)电场对粒子加速，由动能定理得： qU mv0212解得： v0 2qUm粒子在偏转电场中做类平抛运动，其加速度 a为：aqUmL粒子通过偏转电场的时间为： t2 L Lv0 m2qU粒子在偏转电场中的侧移距离为： y at2212 L4侧向速度为： vy at2 qU2m则粒子射出偏转电场时的速度为：v 。v02 vy25qU2m(3)粒子以速度 v进入磁场做匀速圆周运动，洛伦兹力为向心力，设运动半径为 R：qvB mv2R解得： R mvqB 1B 5mU2q则磁场宽度 D为：D R 。R2 y21B 5mU2q 5mU2qB2 L216答案：(1)见解析图 (2) (3) 5qU2m 1B 5mU2q 5mU2qB2 L21611