(新教材)2020春人教版物理必修第三冊第13章《電磁感應(yīng)與電磁波初步》模塊檢測附答案及解析

1、模塊檢測一、選擇題（本大題共15 個小題，共 45 分。在每小題所給的四個選項中，第1?10 題只有一項符合題目要求，第11?15 題有多項符合題目要求，每小題滿分3分。全部選對的得3 分，選對但不全的得2 分，有選錯的得 0 分。）1. 關(guān)于電場強度的概念，下列說法正確的是（）a.由 e = f 可知，某電場的場強e 與 q 成反比，與 f 成正比 qb.正、負試探電荷在電場中同一點受到的靜電力方向相反，所以該點場強方向與放入試探電荷的正負有關(guān)c.電場中某一點的場強與放入該點的試探電荷的正負無關(guān)d.電場中某一點不放試探電荷時，該點場強等于零解析 e = f 是一個比值定義式，電場強度的大小與

2、試探電荷所帶電荷量以及電荷q所受靜電力的大小無關(guān)，是由電場本身的性質(zhì)決定的，選項a 錯誤， c 正確；電場強度的方向規(guī)定是正電荷受力的方向，與負電荷受力的方向相反，因此放入負電荷受力的反方向才是電場強度的方向，選項b 錯誤；若電場中某點電場強度已測出，將試探電荷拿走，電場強度仍不變，選項d 錯誤。答案 c2 . 關(guān)于電源的以下說法，正確的是（）a.電源的作用是在電源內(nèi)部把電子由負極不斷地搬運到正極，從而保持兩極之間有穩(wěn)定的電勢差b.電源的作用是在電源內(nèi)部把電子由正極不斷地搬運到負極，從而保持兩極之間有穩(wěn)定的電勢差c.只要電路中有電源，電路中就一定有電流d.電源實質(zhì)上也是一個用電器，也需要外界提

3、供能量解析 電源的作用是維持正、負極之間穩(wěn)定的電勢差，外電路中自由電子在靜電力的作用下向正極移動，在電源內(nèi)部，需要將電子由正極不斷地搬運到負極，故a 錯誤，b 正確；電路中有電流不僅需要電源，還需要電路是閉合的，兩者缺一不可，故 c 錯誤；電源是對電路提供能量的裝置，故d 錯誤。 答案 b3 . 靜電學知識在生活中有著廣泛的應(yīng)用，下列應(yīng)用說法不正確的是（）a.高壓輸電線上方有兩根導(dǎo)線與大地相連可免遭雷擊b.小鳥停在單根高壓輸電線上會被電死c.燃氣灶的電子點火器的放電電極做成釘尖形比球形好d.打雷時，待在汽車里比待在木屋里要安全解析 高壓輸電線上方有兩根導(dǎo)線與大地相連，把高壓線屏蔽起來，可免遭雷

4、擊，a 正確；小鳥的兩只腳之間的距離很小，所以小鳥的兩只腳之間的電壓很小，不會對小鳥造成傷害， b 錯誤；燃氣灶的電子點火器運用了尖端放電的原理，屬于尖端放電現(xiàn)象，c 正確；一輛金屬車身的汽車是一個比較好的“避雷所”， d 正 確。答案 b4 . 如圖是橫截面積、長度均相同的甲、乙兩根電阻絲的i r 圖像。 , 現(xiàn)將甲、乙串聯(lián)后接入電路中，則（）a.甲電阻絲兩端的電壓比乙電阻絲兩端的電壓小o 乙. 一不b.甲電阻絲的電阻率比乙電阻絲的電阻率小c.在相同時間內(nèi)，電流通過乙電阻絲產(chǎn)生的焦耳熱少d.甲電阻絲消耗的電功率比乙電阻絲消耗的電功率小解析 若將兩電阻絲串聯(lián)接入電路中，由于通過兩電阻絲的電流相

5、同，由圖像可知，此時甲的電阻大于乙的電阻，所以甲電阻絲兩端的電壓比乙電阻絲兩端的電壓大， a 錯誤；由于兩電阻絲的橫截面積、長度均相同，故甲電阻絲的電阻率比乙電阻絲的電阻率大，b 錯誤；由 q=i2rt 可知，在相同時間內(nèi)，電流通過乙電阻絲產(chǎn)生的焦耳熱少，c 正確；由 p=i2r 可知 d 錯誤。答案 c5 . 如圖所示，在感應(yīng)起電中，帶負電小球p 靠近帶絕緣底座的導(dǎo)體mn 時，m 處將（）a.帶負電b.帶正電c.不帶電d.以上答案均有可能解析 這是感應(yīng)起電，當帶負電小球靠近帶絕緣底座的導(dǎo)體時, 同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引，左端的負電荷受到排斥力運動到右側(cè), 所以 n 處帶正電 , m

6、 處帶負電，故 a 正確。答案 a6. 如圖所示是三根平行直導(dǎo)線的截面圖，若它們的電流大小都 相同，且 ab= ac= ad, 則 a 點的磁感應(yīng)強度的方向是（? - r- 錨b : da.垂直紙面指向紙里b.垂直紙面指向紙外c.沿紙面由 a 指向 bd.沿紙面由 a 指向 d解析每根導(dǎo)線在 a 點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小相等，關(guān)鍵是確定每根導(dǎo)線在 a 處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度的方向，由矢量合成法則求合磁感應(yīng)強度，判知選項d 正確。答案 d7 . 當接通電源后，小磁針a 按如圖所示方向運動，則（a.小磁針 b 的 n 極向紙外轉(zhuǎn)8 .小磁針 b 的 n 極向紙里轉(zhuǎn)c.小磁針 b 不轉(zhuǎn)動d.因電流未標出，

7、所以無法判斷小磁針b 如何轉(zhuǎn)動解析 由小磁針 a 的 n 極運動方向知，螺線管的左側(cè)為s 極，右側(cè)為 n 極，由右手螺旋定則判斷小磁針b 處的磁場方向向外，小磁針n 極受力方向與該處磁場方向一致。故 a 正確 答案 a8. 如圖所示，一個矩形線圈與通有相同大小電流的平行直導(dǎo)線在同一平面，而且處在兩導(dǎo)線的中央，則（）a.兩電流方向相同時，穿過線圈的磁通量為零8 .兩電流方向相反時，穿過線圈的磁通量為零c.兩電流同向和反向時，穿過線圈的磁通量大小相等d.因兩電流產(chǎn)生的磁場不均勻，因此不能判斷穿過線圈的磁通量是否為零解析 由安培定則判斷出兩大小相等電流之間的磁場分布如圖所示：兩電流同向時，=0,兩電

8、流反向時，w00故 a 正確， b、c、d 錯誤答案 a9 . 某帶電粒子僅在靜電力作用下由a 點運動到 b 點，電場線、粒子在 a 點的初速度及運動軌跡如圖所示，可以判定（）a.粒子帶負電b.粒子的加速度減小c.粒子的動能增加d.粒子的電勢能增加解析 粒子所受的靜電力方向指向軌跡的內(nèi)側(cè)，與電場線的切線方向一致，可知粒子帶正電， a 錯誤；由電場線的疏密程度可知粒子在a 點所受的靜電力小于在b 點所受的靜電力，故粒子的加速度增加，b 錯誤；由運動軌跡的彎曲方向知粒子在運動過程中，靜電力對其做正功，則其動能增加，電勢能減小，c 正確， d錯誤。答案 c10 . 將一電荷量為 + q 的小球放在不

9、帶電的金屬球附近，所形成的電場線分布如圖所示，金屬球表面白電勢處處相等，a、b 為電場中的兩點，則（）a.a 點的電勢比 b 點的低b.a 點的電場強度比 b 點的小c.帶負電的電荷 q 在 a 點的電勢能比在 b 點的小d.帶正電的電荷 q 從 a 點移到 b 點的過程中，靜電力做負功解析 a 點所在處的電場線從q 發(fā)出到不帶電的金屬球終止，所以a 點的電勢高于金屬球的電勢，而b 點所在處的電場線從金屬球發(fā)出到無窮遠，所以金屬球的電勢高于 b 點的電勢，故 a 錯誤；電場線的疏密表示場強的大小，故b 錯誤；電勢越高的地方，負電荷具有的電勢能越小，即負電荷在a 點的電勢能較 b 點小，故 c

10、正確；正電荷在a 點的電勢能較 b 點大，則把帶正電的電荷q 從電勢能大的a 點移動到電勢能小的b 點，靜電力做正功，故d 錯誤。答案 c11 . 關(guān)于電磁波譜，下列說法正確的是（）a.波長不同的電磁波在本質(zhì)上完全相同b.電磁波的波長若差異太大則會出現(xiàn)本質(zhì)不同的現(xiàn)象c.電磁波譜的頻帶很寬d.電磁波的波長很短，所以電磁波譜的頻帶很窄答案 ac12 . 如圖所示，直線是一簇未標明方向的由點電荷產(chǎn)生的電場線，曲線是某一帶電粒子通過電場區(qū)域時的運動軌跡，a、b 是軌跡上兩點。若帶電粒子運動中只受靜電力作用，根據(jù)此圖可以作出的判斷是（）a.帶電粒子所帶電荷的符號b.帶電粒子在 a、b 兩點的受力方向c.

11、帶電粒子在 a、b 兩點的加速度何處大d.帶電粒子在 a、b 兩點的加速度方向解析 根據(jù)合外力指向帶電粒子運動軌跡的凹側(cè)，可以確定帶電粒子受靜電力的方向，選項 b、d 正確；電場線越密集的地方電場強度越大，帶電粒子受到的靜電力越大，加速度越大，選項c 正確；由于不知道電場線的方向，只知道帶電粒子受力方向，沒法確定帶電粒子的電性，選項a 錯誤。答案 bcd 13. 如圖所示，圖線 ab 是某電源的路端電壓隨電流變化的關(guān)系圖線，om 是定值 電阻r 兩端的電壓隨電流變化的圖線，由圖可知（）a.該電源的電動勢為6 v,內(nèi)阻是 2 qb.固定電阻 r 的阻值為 1 qc.該電源的最大輸出功率為9 wd

12、.當該電源只向電阻r 供電時，其效率約為66.7%解析 由圖線 ab 可知電源的電動勢e = 6 v, 短路電流為 i 短=6 a,則=巨=1 i 短q,故 a 錯誤；根據(jù) r=1得 r=2 q, 故 b 錯誤；當外電路電阻等于內(nèi)阻時，e2 ?電源的輸出功率最大，所以該電源的最大輸出功率p=g=9 w,故c正確；當該電源只向電阻 r 供電時，電源效率尸 u|xi00%=6x 100%=66.7%,故 d 正 確。答案 cd14. 如圖所示為氫原子的能級圖。用光子能量為13.06 ev 的光照射一群處于基態(tài)的氫原子，下列說法正確的是（）a.氫原子可以輻射出連續(xù)的各種波長的光b.氫原子從 n=4

13、的能級向 n = 3 的能級躍遷時輻射光的波長最短c.輻射光中，光子能量為0.31 ev 的光波長最長d.用光子能量為 14.2 ev 的光照射基態(tài)的氫原子，能夠使其電離解析 因為 13.6 ev+ 13.06 ev= 0.54 ev, 知氫原子躍遷到第5 能級，從第5 能級向低能級躍遷只能輻射出特定波長的幾種光，選項 a 錯誤；從 n = 5 躍遷到n=1 輻射的光子能量最大，波長最短，從n = 5 躍遷到 n = 4 輻射的光子能量為0.31 ev, 波長最長，選項b 錯誤， c 正確；用光子能量為14.2 ev 的光照射基態(tài)的氫原子，能夠使其電離，選項d 正確答案 cd15. 在如圖所示

14、的電路中，電源電動勢為e、內(nèi)電阻為 r, c 為電容器， r0為定值 電阻，r 為滑動變阻器。開關(guān)閉合后，燈泡l 能正常發(fā)光。當滑動變阻器的滑片向右移動時，下列判斷正確的是（）a.燈泡 l 將變暗b.燈泡 l 將變亮c.電容器 c 的電荷量將減小d.電容器 c 的電荷量將增大解析 由題意，可知 r 增大，電流 1= e減小，燈泡 l 將變暗，故 a 正確, r+ rl + r b 錯誤；路端電壓 u = eir 增大，則電容器電荷量q = cu 增大，故 c 錯誤， d 正確。答案 ad二、實驗題（本題共兩個小題，共14 分）16. （6 分）在“測定金屬的電阻率”的實驗中，待測金屬絲的電阻r

15、x約為 5 q實驗室備有下列實驗器材：a.電壓表 8）（量程 0?3 v,內(nèi)阻約為 15 k。；b.電壓表 （量程 0?15 v,內(nèi)阻約為 75 k q; c.電流表& （量程 0?3 a,內(nèi)阻約為 0.2 就d.電流表因 （量程 0?0.6 a, 內(nèi)阻約為 1。；e.滑動變阻器r1 （0?10 q 0.6 a ）; f.滑動變阻器r2 （0?2 000 r0.1 a ）; g.電池組 e （電動勢為 3 v）; h.開關(guān) s,導(dǎo)線若干。（1）為減小實驗誤差，應(yīng)選用的實驗器材有（填器材前面的序號）。（2）為減小實驗誤差，應(yīng)選用如圖1 中 （選填“甲”或“乙”）為該實驗的電路原理圖，并按

16、所選擇的電路原理圖把如圖2 中的實物圖用線連接起來。圖 1圖 2 （3）若用毫米刻度尺測得金屬絲長度為60.00 cm, 用螺旋測微器測得金屬絲的直徑及兩電表的示數(shù)如圖3 所示，則金屬絲的直徑為mm,電阻值為 qo圖 3解析（1）由于電源的電動勢為3 v,所以電壓表應(yīng)選 a;被測電阻約為 5 q電路中的最大電流約為i = e=3 a = 0.6 a, 電流表應(yīng)選 d;根據(jù)滑動變阻器允許rx 5通過的最大電流可知，滑動變阻器應(yīng)選e;還要選用電池組和開關(guān)，導(dǎo)線若干，故應(yīng)選用的實驗器材有a、d、e、g、h。（2）由于 rvrx；,應(yīng)采用電流表外接法，應(yīng)選題圖乙所示電路，實物連接如圖所rx ra示。（

17、3）從螺旋測微器可以讀出金屬絲的直徑為0.633 mm, 從電壓表可以讀出電阻兩端電壓為 1.20 v, 從電流表可以讀出流過電阻的電流為0.50 a, 被測金屬絲的阻值為ux 1.20 rx=t = kq=2.4 q ix 0.50 答案（1） adegh （2）乙見解析圖（3）0.633 （0.632?0.634 均可） 2.4 17. （8 分）（2019 全國卷 ii , 23 ）某小組利用圖（ a）所示的電路，研究硅二極管在恒定電流條件下的正向電壓u 與溫度 t 的關(guān)系，圖 中? 和? 為理想電壓表； r為滑動受阻器， r0為定值電阻（阻值100。； s 為開關(guān)， e 為電源。實驗中

18、二極管置于控溫爐內(nèi)，控溫爐內(nèi)的溫度t 由溫度計（圖中未畫出）測出。圖（b）是該（1）實驗中，為保證流過二極管的電流為50.0 aa,應(yīng)調(diào)節(jié)滑動變阻器r,使電 壓表?的示數(shù)為 ui=mv；根據(jù)圖（ b）可知，當控溫爐內(nèi)的溫度t 升高 時，硅二極管正向電阻（填“變大”或“變小”），電壓表? 示數(shù)（填“增大”或“減小”），此時應(yīng)將r 的滑片向（填“a”或b” ） 端移動，以使 ?示數(shù)仍為 ui。（2）由圖（b）可以看出 u 與 t 成線性關(guān)系。硅二極管可以作為測溫傳感器，該硅二極管的測溫靈敏度為巖 = x10 3 v/ c （保留 2 位有效數(shù)字）。解析（1）? 、是理想電壓表，則r0與硅二極管用聯(lián)

19、，電流相等，r0兩端電壓 u1 = ir0 = 50.0x 10-6x 100 v=5.00x 10-3 v = 5.00 mv 。由 ut 圖像知：控溫爐內(nèi)溫度升高，硅二極管兩端電壓u2 變小，又 1 = 50.0 口不變，故硅二極管正向電阻變??；當控溫爐內(nèi)溫度升高時，硅二極管電阻變小，反過來影響電路中電流，由閉合電路歐姆定律知，電路中電流增大，? 示數(shù)增大；要保持也示數(shù)不變，需增大滑動變阻器的阻值，即滑片向b 端移動。(2)由 ut 圖像的斜率可知時冗得到的某硅二極管ut 關(guān)系曲線?；卮鹣铝袉栴} : 1小組在恒定電流為50.0-n* tj /新皿31葡卻軸相:ei 3 0.44 0.30

20、0 )= - 71c =2.8x10-3 v/c。以 80-30 答案(1) 5.00 變小 增大 b (2) 2.8 三、計算題。 ( 本題共 5 個小題，共 41 分。寫出必要的文字說明和具體的解題步驟。) 18. (5 分)如圖所示，勻強電場的電場線與ac 平行，把 108 c /的負電荷從 a 點移到 b 點，靜電力做功 6x10 8 j, ab 長 6 cm, /7 /ab 與 ac 成 60。角。求：. (1)勻強電場的場強方向；(2)設(shè) b 處電勢為 1 v,則 a 處電勢為多少？電子在a 處的電勢能為多少？解析(1)將負電荷從 a 點移至 b 點，靜電力做正功，所以電荷所受靜電

21、力方向由 a 指向 co 又因為是負電荷，場強方向與負電荷受力方向相反，所以場強方向由 c 指向 ao(2)由wab=epa epb=q ( 照一時得,wab ,6x10-8膽=( - +1) v = 5 v q108則電子在 a 點的電勢能為epa=q()a= ( e) x ( 5 v) =5 ev 。答案(1)由 c 指向 a (2) -5 v 5 ev 19. (6 分)如圖所示， a、b 是兩個帶等量同種電荷的小球，a 固定在豎直放置的10 cm 長的絕緣支桿上， b 靜止于光滑絕緣傾角為30 的斜面上且恰與 a 等高，若b 的質(zhì)量為 30v3 g, 則 b 帶電荷量是多少？(g 取

22、10 m/s2,靜電力常量 k=9x 109 n m2/c2)解析 因為 b 靜止于光滑絕緣傾角為30 的斜面上且恰與 a 等高，設(shè) a、b 之間的水平距離為 l對 b 進行受力分析，如圖所示，依據(jù)物體的平衡條件解得庫侖力: f = mgtan 30 = 30v3x10-3x10x皆 n = 0.3 n 3 ，、皿q1q2/ 口q2依據(jù) f = k r2 得 f = kl2 o 解得q = yl fl- =a /90.309x 1073x 10-2 c=1.0x 10-6 c 答案 1.0x 10 6 c 20. (8 分) 電荷量為 q=1x10-4 c 的帶正電小物塊置于絕緣水平面上，所在

23、空間存在沿水平方向且方向始終不變的電場，電場強度e 的大小與時間 t 的關(guān)系和物塊速度 v 與時間 t 的關(guān)系如圖所示。若重力加速度g 取 10 m/s2, 求：(1)物塊的質(zhì)量 m；(2)物塊與水平面之間的動摩擦因數(shù)件解析(1)由圖可知，前 2 s 物塊做勻加速直線運動，由牛頓第二定律有qe1- mg = ma, 2s 后物體做勻速直線運動，由力的平衡條件有qe2= n mg聯(lián)立解得q ( ei e2) = ma。由圖可得ei =3x104 n/c, e2 = 2x104 n/c, a= 1 m/s2, 代入數(shù)據(jù)可得 m=1 kg 。qe2 2x 104 n/cx 1x10-4 c k mg= 1 kgx 10 n/kg =0.2。答案(1)1 kg (2) 0.2 21. (10 分) 如圖所示的電路中，電源電動