版选修3_1.doc

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1、1综合质量评估(90 分钟 100 分)一、选择题(本题共 12 小题，每小题 4 分，共 48 分。其中 17 小题为单选题，812 小题为多选题)1.为了测量电荷+Q 在 A 点激发的电场强度，放入试探电荷 q，测出 q 的受力 FA，则 ( )A.试探电荷 q 只能带正电B.如果 q 的电荷量较大，足以影响到 Q 的分布状况，则 q 不能作为试探电荷C.如果在 A 点换上试探电荷 q，测得受力为 FA，则 D.将试探电荷 q 移到离 Q 更远的一点 B ，会有 = 的结论成立【解析】选 B。试探电荷可以带正电或负电，选项 A 错误；试探电荷的电荷量不能很大，否则会影响到 Q 的分布，选项

2、 B 正确；确定的电场中某点场强是个定值，不同的点场强一般不一样，选项 C、D 错误。【补偿训练】如图所示，空间有一电场，电场中有两个点 a 和 b。下列表述正确的是( )A.该电场是匀强电场B.a 点的电场强度比 b 点的大C.a 点的电势比 b 点的高D.正电荷在 a、b 两点受力方向相同【解析】选 C。由电场线的分布可以看出，此电场不是匀强电场，A 错误；b 点电场线比 a点电场线密，故 a 点的电场强度比 b 点的小，B 错误；根据电场线的方向知 a 点的电势比2b 点的高，C 正确；正电荷在 a、b 两点受力方向分别沿 a、b 两点的切线方向，D 错误。2.电阻 R 和电动机一起串联

3、的电路中，如图所示。已知电阻 R 跟电动机线圈的电阻相等，开关接通后，电动机正常工作，设电阻 R 和电动机两端的电压分别为 U1、U 2，经过时间t，电流通过电阻 R 做功为 W1，产生的电热为 Q1；电流通过电动机做功为 W2，产生的电热为 Q2，则有 ( )A.U1=U2，Q 1=Q2 B.W1=W2，Q 1=Q2C.W1r，即外电路总阻值大于内电阻，所以当外电路阻值最小时，电源的输出功率最大，故选项 C 正确；图线交点表示电路所能达到的最大电流，= 可知此时电源的效率最小，故选-2项 D 错误。【补偿训练】(多选)某一热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，在一次实验中，将该热敏电阻与一小灯泡

4、串联，通电后各自的电流 I 随所加电压 U 变化的图线如图所示，M 为两元件的伏安特性曲线的交点。则关于热敏电阻和小灯泡的下列说法正确的是( )9A.图线 b 是小灯泡的伏安特性曲线，图线 a 是热敏电阻的伏安特性曲线B.图线 a 是小灯泡的伏安特性曲线，图线 b 是热敏电阻的伏安特性曲线C.图线中的 M 点表示该状态小灯泡的电阻大于热敏电阻的电阻D.图线中 M 点对应的状态，小灯泡的功率与热敏电阻的功率相等【解析】选 A、D。由于小灯泡的电阻随温度的升高而增大，热敏电阻的电阻随温度的升高而减小，所以图线 b 是小灯泡的伏安特性曲线，图线 a 是热敏电阻的伏安特性曲线，选项A 正确，B 错误；

5、图线中的 M 点表示该状态小灯泡的电阻等于热敏电阻的电阻，选项 C 错误；图线中 M 点对应的状态，小灯泡的功率与热敏电阻的功率相等，选项 D 正确。11.空间存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场，图中的正方形为其边界。一细束由两种粒子组成的粒子流沿垂直于磁场的方向从 O 点入射。这两种粒子带同种电荷，它们的电荷量、质量均不同，但其比荷相同，且都包含不同速率的粒子，不计重力。下列说法正确的是( )A.入射速度不同的粒子在磁场中的运动时间一定不同B.入射速度相同的粒子在磁场中的运动轨迹一定相同C.在磁场中运动时间相同的粒子，其运动轨迹一定相同D.在磁场中运动时间越长的粒子，其轨迹所对的圆心角一定越大

6、【解析】选 B、D。由于粒子比荷相同，由 R= 可知速度相同的粒子轨迹半径相同，运动轨迹也必然相同，B 正确；对于入射速度不同的粒子在磁场中可能的运动轨迹如图所示，由图可知，粒子的轨迹直径不超过磁场边界一半时转过的圆心角都相同，运动时间都为半10个周期，而由 T= 知所有粒子在磁场中运动周期都相同，故 A、C 皆错误；再由 t=2T= 可知 D 正确。12.如图所示，磁流体发电机的长方体发电导管的前后两个侧面是绝缘体，上下两个侧面是电阻可忽略的导电电极，两极间距为 d，极板长和宽分别为 a 和 b，这两个电极与可变电阻R 相连。在垂直前后侧面的方向上有一匀强磁场，磁感应强度大小为 B。发电导管

7、内有电阻率为 的高温电离气体等离子体，等离子体以速度 v 向右流动，并通过专用通道导出。不计等离子体流动时的阻力，调节可变电阻的阻值，则 ( )A.运动的等离子体产生的感应电动势为 E=BavB.可变电阻 R 中的感应电流方向是从 Q 到 PC.若可变电阻的阻值为 R= ，则其中的电流为 I=D.若可变电阻的阻值为 R= ，则可变电阻消耗的电功率为 P=224【解析】选 C、D。根据左手定则，等离子体中的带正电粒子受到的洛伦兹力向上，带正电粒子累积在上极板，可变电阻 R 中电流方向从 P 到 Q，B 错误；当带电粒子受到的电场力与洛伦兹力平衡时，两极板间电压稳定，设产生的电动势为 E，则有 q

8、vB=q ，E=Bdv，A 错误；发电导管内等离子体的电阻 r= ，若可变电阻的阻值为 R= ，由闭合电路欧11姆定律有 I= = ，可变电阻消耗的电功率 P=I2R= ，C、D 正确。+2 224【补偿训练】已知一质量为 m 的带电液滴，经电压 U 加速后，水平进入互相垂直的匀强电场 E 和匀强磁场 B 中，液滴在此空间的竖直平面内做匀速圆周运动，如图所示，则( )A.液滴在空间可能受 4 个力作用B.液滴一定带负电C.液滴做圆周运动的半径 r=D.液滴在复合场中运动时总能量不变【解析】选 B、C、D。液滴受到重力、电场力和洛伦兹力的作用，A 错误。由于液滴做匀速圆周运动，所以电场力与重力为

9、平衡力，电场力方向向上，可以判定液滴带负电，B 正确。根据 qU= mv2，r= ，Eq=mg，解得 r= ，C 正确，整个过程能量守恒，D 正确。12 二、实验题(本题共 2 小题，共 14 分)13.(6 分) 某照明电路出现故障，其电路如图甲所示，该电路用标值 12 V 的蓄电池为电源，导线及其接触完好。维修人员使用已调好的多用表直流 50 V 挡检测故障。他将黑表笔接在c 点，用红表笔分别探测电路的 a、b 点。12(1)断开开关，红表笔接 a 点时多用表指示如图乙所示，读数为_V，说明_(选填“蓄电池” “保险丝” “开关”或“小灯”)正常。 (2)红表笔接 b 点，断开开关时，表针

10、不偏转，闭合开关后，多用表指示仍然和图乙相同，可判定发生故障的器件是_(选填“蓄电池” “保险丝” “开关”或“小灯”)。 【解析】本题解题的关键是根据电表的读数分析电路的故障。电压表的读数是 11.5 V，因为两表笔接的是 a、c 两点，说明蓄电池是正常的。两表笔接 b、c 两点时，断开开关，电表指针不偏转，闭合开关时电表读数仍为 11.5 V，说明开关、保险丝是正常的，小灯出现故障。答案：(1)11.5 (11.211.8 之间的值均可) 蓄电池(2)小灯【补偿训练】(1)用游标为 20 分度的游标卡尺测量一根金属丝的长度，由图甲可知其长度为_mm。 13(2)用螺旋测微器测量一根金属丝的

11、直径，其示数如图乙所示，该金属导线的直径为_mm。 (3)用多用电表的电阻“100”挡，按正确的操作步骤测某金属导体的电阻，表盘的示数如图丙，则该电阻的阻值约为_。 【解析】(1)由图示游标卡尺可知，其示数为：50 mm+30.05 mm=50.15 mm。(2)由图示螺旋测微器可知，其示数为：1.5 mm+38.00.01 mm=1.880 mm。(3)由图示欧姆表可知，其示数为：12100 =1 200 。答案：(1)50.15 (2)1.880 (3)1 20014.(8 分) 一学习小组要用伏安法尽量准确地描绘一个标有“6 V 1.5 W”的小灯泡的 I-U图象，现有下列器材供选用：A

12、.学生电源(直流 9 V)B.开关一个、导线若干C.电压表(03 V，内阻约 10 k)D.电压表(06 V，内阻约 10 k)E.电压表(010 V，内阻约 30 k)F.电流表(00.3 A，内阻约 0.1 )G.电流表(00.6 A，内阻约 0.4 )H.电流表(03 A，内阻约 0.6 )I.滑动变阻器(20 ，2 A)J.滑动变阻器(200 ，1 A)14(1)实验中需用到的仪器有_(用字母序号表示)。 (2)在图甲方框内画出实验电路图。(3)对应实验电路图将图乙实物连线补充完整。【解析】灯泡额定电压是 6 V，故电源应选择 A，电压表选 D；灯泡额定电流 I= =0.25 1.56

13、A，则电流表选 F；为方便实验操作，滑动变阻器应选择小电阻 I。另外还需要开关和导线若干。故选 A、B、D、F、I由于 ，则电流表采用外接法。为了能准确描绘小灯泡 I-U 图象，电压与电流应从零开始变化，则滑动变阻器应采用分压接法。答案：(1)A、B、D、F、I(2)如图所示 (3)如图所示 【补偿训练】1.利用霍尔效应可以测量磁感应强度。如图甲所示，将导体置于磁场中，沿垂直磁场方向通入电流，在导体中垂直于电流和磁场的方向上会产生一个纵向电势差 UH，这种现象叫霍尔效应。导体材料中单位体积内的自由电荷数目为 n，自由电荷所带电荷量为 q，将 k=15定义为霍尔系数。利用霍尔系数 k 已知的材料

14、制成探头，其工作面(相当于图甲中垂直1磁场的 abba面)的面积可以做到很小，因此可用来较精确测量空间某一位置的磁感应强度。图乙为一种利用霍尔效应测磁感应强度的仪器，其中的探头固定在探杆的前端，且使探头的工作面与探杆垂直。这种仪器既可以控制通过探头的电流 I 的大小，又可以测出探头所产生的霍尔电势差 UH，并自动计算出探头所测位置磁场的磁感应强度大小。(1)在利用上述仪器测量磁感应强度的过程中，对探杆的放置方位有何要求？(2)计算所测位置磁感应强度，除了 k、I、U H外，还需要知道哪个物理量_。(请填写下面选项前的字母) A.探头沿磁场方向的厚度 lB.探头产生电势差两面间的距离 hC.探头

15、沿电流方向的长度 L用上述物理量表示所测磁感应强度大小 B=_。 【解析】(1)由题给信息易知，应使探杆与磁场方向平行(或调整探杆的放置方位使霍尔电势差达到最大)。(2)自由电荷在运动过程中受到的电场力和洛伦兹力是一对平衡力，即qvB=q ，I=nqvh l， k= ，联立可得 B= 。 1答案：(1)使探杆与磁场方向平行(或调整探杆的放置方位使霍尔电势差达到最大)(2)A 2.(2018全国卷)某同学利用图甲所示电路测量量程为 2.5 V 的电压表 的内阻(内阻为数千欧姆)，可供选择的器材有：电阻箱 R(最大阻值 99 999.9 )，滑动变阻器 R1(最大16阻值 50 )，滑动变阻器 R

16、2(最大阻值 5 k)，直流电源 E(电动势 3 V)，开关 1 个，导线若干。实验步骤如下：按电路原理图甲连接线路。将电阻箱阻值调节为 0，将滑动变阻器的滑片移到与图甲中最左端所对应的位置，闭合开关 S。调节滑动变阻器，使电压表满偏。保持滑动变阻器的滑片位置不变，调节电阻箱阻值，使电压表的示数为 2.00 V，记下电阻箱的阻值。回答下列问题：(1)实验中应选择滑动变阻器_(选填“R 1”或“R 2”)。 (2)根据图甲所示电路将图乙中实物图连线。(3)实验步骤中记录的电阻箱阻值为 630.0 ，若认为调节电阻箱时滑动变阻器上的分压不变，计算可得电压表的内阻为_(结果保留到个位)。 (4)如果

17、此电压表是由一个表头和电阻串联构成的，可推断该表头的满刻度电流为_(填正确答案标号)。 A.100 A B.250 AC.500 A D.1 mA17【解析】(1)由于电压表的总电阻较大，根据并联电路电压分配特点，只有当滑动变阻器电阻较小时，调节变阻箱电阻，才能近似认为接入滑动变阻器的并联支路总电压不变化，即滑动变阻器应选阻值小的，即选 R1。(2) 实物图连线如图所示(3)近似认为电压表所在电路的总电压不变，根据串联电路中分压规律：=则 RV=4R=2 520 (4)由欧姆定律可知，I 满 = = A1 mA，故选 D。2.52 520答案：(1)R 1 (2)见解析图 (3)2 520 (

18、4)D三、计算题(本题共 4 小题，共 38 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)15.(8 分)电场中某区域的电场线如图所示，A、B 是电场中的两点。一个电荷量q=+4.010-8 C 的点电荷在 A 点所受电场力 FA=2.010-4 N，将该点电荷从 A 点移到 B 点，电场力做功 W=8.010-7J。求：(1)A 点电场强度的大小 EA。(2)A、B 两点间的电势差 U。【解析】(1)由 EA= 得EA=5103 N/C(4 分)18(2)由 U= 得U=20 V(4 分)答案：(1)510 3 N/C (2)20 V【补偿训练】一个初速度为零的电子通过电压为

19、U=4 500 V 的电场加速后，从 C 点沿水平方向飞入电场强度为 E=1.5105 V/m 的匀强电场中，到达该电场中另一点 D 时，电子的速度方向与电场强度方向的夹角正好是 120，如图所示，试求 C、D 两点沿电场强度方向的距离 y。【解析】电子加速过程：由 eU= m12得 v0=电子飞入匀强电场中：在竖直方向 vy=v0tan 30=at，a= ，解得 t= ，C、D 两点沿场强方向的距离：y= at2=12代入数据解得 y= m=0.01 m。4 50031.5105答案：0.01 m16.(8 分)如图所示，在倾角为 37的光滑斜面上水平放置一条长为 0.2 m 的直导线 PQ

20、，19两端以很软的导线通入 5 A 的电流。当加一个竖直向上的 B=0.6 T 的匀强磁场时，PQ 恰好平衡，则导线 PQ 的重力为多少？(sin 37=0.6)【解析】 对通电导线受力分析如图所示。由平衡条件得：F 安 =mgtan 37。(3 分)又 F 安 =BIL， (3 分)代入数据得： G=mg= = N=0.8 N。 (2 分)37答案： 0.8 N【补偿训练】如图所示，金属梯形框架导轨放置在竖直平面内，顶角为 ，底边 ab 长为 l，垂直于梯形平面有一个磁感应强度为 B 的匀强磁场。在导轨上端再放置一根水平金属棒 cd，质量为m，导轨上接有电源，使 abdc 构成回路，回路电流

21、恒为 I，cd 棒恰好静止。已知金属棒和导轨之间接触良好，不计摩擦阻力，重力加速度为 g。求：20(1)cd 棒所受磁场力。(2)cd 棒与 ab 边之间的高度差 h。【解析】(1)对于金属棒 cd，在安培力与重力的作用下处于平衡状态，因此 cd 棒所受磁场力 Fcd=mg，方向竖直向上。(2)设 cd 棒的有效长度为 l，由 cd 棒静止得：mg=BI l，因此 l=根据几何关系知 cd 棒的有效长度 l= l+2htan 2解得 h= 。-22答案：(1)mg 方向竖直向上 (2)-2217.(10 分)如图所示，电阻 R1=R2=R3=1.0 ，当电键 K 闭合时理想电压表读数是 1.0

22、 V，当 K 断开时理想电压表读数是 0.8 V，求：电源的电动势 E 和内电阻 r。21【解析】当电键 K 闭合时，电阻 R1与 R2并联后与 R3串联，外电路总电阻为 R= R1+R3= 12 32(2 分)电路中干路电流为 I= = A=1 A(1 分)11根据闭合电路欧姆定律得：E=I(R+r) (1 分)当 K 断开时，R 1与 R3串联，R=R 1+R3=2 ， (1 分)电路中干路电流为 I= = A=0.8 A (1 分)30.81根据闭合电路欧姆定律得：E=I(R+r) (2 分)联立解得 E=2 V， r=0.5 。 (2 分)答案：2 V 0.5 【补偿训练】如图所示，电

23、源内阻 r=0.4 ，R 1=R2=R3=4 。当电键闭合时，电流表和电压表的示数分别为 1.5 A 和 2 V。求：(1)电源电动势。(2)R4的阻值。【解析】(1)电键闭合后，等效电路如下：电压表测量的是 R2两端的电压，R 1与 R2并联，所以电压相等，而且 R1=R2，所以22I1=I2= =0.5 A22电流表测量的是通过 R1和 R3的总电流，所以I3=I-I 1=1.5 A-0.5 A=1 A路端电压就等于 R3两端的电压，即U=U3=I3R3=1.04 V=4.0 V内电压 U 内 =Ir=(I3+I1+I2)r=20.4 V=0.8 V所以 E=U+U 内 =4.8 V(2)

24、R1与 R2并联后与 R4串联，所以 R4的电压等于路端电压减去 R2的电压，因此根据欧姆定律有R4= = =2 -21+24-21答案：(1)4.8 V (2)2 18.(12 分)如图所示，、 为电场和磁场的理想边界，一束电子(电量为 e，质量为m，重力不计)，由静止状态从 P 点经过、间的电场加速后垂直到达边界的 Q 点。匀强磁场的磁感应强度为 B，磁场边界宽度为 d，电子从磁场边界穿出时的速度方向与电子原来的入射方向夹角为 30。求：(1)电子在磁场中运动的时间 t。(2)若改变 PQ 间的电势差，使电子刚好不能从边界射出，则此时 PQ 间的电势差 U 是多少？【解析】(1)由牛顿第二

25、定律得 evB=m ，周期：T= (3 分)23联立得电子在磁场中运动周期 T= (1 分)2电子在磁场中运动时间 t= T= T， (2 分)得 t= (1 分)6(2)电子刚好不从边界穿出时轨道与边界相切，运动半径为 R=d由 evB=m 得 v= ， (2 分)PQ 间由动能定理得 eU= (2 分)22得 U= (1 分)答案：(1) (2) 6【补偿训练】如图所示，在平面直角坐标系 xOy 内，第象限存在沿 y 轴负方向的匀强电场，第象限以 ON 为直径的半圆形区域内存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度为 B。一质量为 m、电荷量为 q 的带正电的粒子，从 y 轴正半轴上 y

26、=h 处的 M 点，以速度 v0垂直于 y轴射入电场，经 x 轴上 x=2h 处的 P 点进入磁场，最后以垂直于 y 轴的方向射出磁场。不计粒子重力。求：(1)电场强度的大小 E。(2)粒子在磁场中运动的轨道半径 r。(3)粒子从进入电场到离开磁场经历的总时间 t。24【解析】(1)设粒子在电场中运动的时间为 t1则有 2h=v0t1， h= a 1221根据牛顿第二定律得Eq=ma 解得 E= 。 202(2)设粒子进入磁场时速度为 v，在电场中，由动能定理得Eqh= mv2- m 12 1220由得 v= v02由几何关系知，粒子射入磁场速度与 x 轴夹角为 45。粒子的运动轨迹如图所示又 Bqv= 2联立，解得 r= 。20(3)粒子在电场中运动的时间 t1= 2025粒子在磁场中运动的周期 T= 2设粒子在磁场中运动的时间为 t2，由几何关系可得t2= T= T，135360 38联立 解得t=t1+t2= + 。20答案：(1) (2) (3) +202 20 20