人教版高中物理選修1-1測(cè)試題及答案解析全套

人教版高中物理選修1-1測(cè)試題及答案解析全套解析：電場(chǎng)線上某一點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)電場(chǎng)的方向。正電荷在該點(diǎn)所受電場(chǎng)力的方向與電場(chǎng)方向相同，負(fù)電荷在該點(diǎn)所受電場(chǎng)力的方向與電場(chǎng)方向相反，故A錯(cuò)B對(duì)。電場(chǎng)線上某一點(diǎn)的切線方向與電場(chǎng)力的垂直方向無(wú)關(guān)，故C、D錯(cuò)。答案：B5．下列關(guān)于電勢(shì)能的說(shuō)法中，正確的是()A．電勢(shì)能是標(biāo)量B．電勢(shì)能只與電荷的大小有關(guān)C．電勢(shì)能只與電荷的位置有關(guān)D．電勢(shì)能的零點(diǎn)可以任意選定解析：電勢(shì)能是標(biāo)量，大小只與電荷的大小和位置有關(guān)，故A、B、C錯(cuò)。電勢(shì)能的零點(diǎn)可以任意選定，但選定后就不能改變，故D對(duì)。答案：D6．下列說(shuō)法中，正確的是()A．電流的方向是電子的運(yùn)動(dòng)方向B．電流的單位是歐姆C．電阻的單位是安培D．導(dǎo)體的電阻率與溫度無(wú)關(guān)解析：電流的方向是正電荷的運(yùn)動(dòng)方向，故A錯(cuò)。電流的單位是安培，電阻的單位是歐姆，故B、C錯(cuò)。導(dǎo)體的電阻率與溫度有關(guān)，溫度升高時(shí)電阻率增大，故D錯(cuò)。答案：無(wú)正確選項(xiàng)，本題作廢。二、填空題(本題包括4小題，每小題6分，共24分)1．一電容器的電容為2μF，所加電壓為6V，則它所儲(chǔ)存的電荷量為_(kāi)________。解析：電容器所儲(chǔ)存的電荷量Q＝CU，代入C＝2μF，U＝6V，得到Q＝12μC。答案：12μC2．一電子從靜止開(kāi)始，在電場(chǎng)力作用下，通過(guò)兩個(gè)電勢(shì)差相同的電場(chǎng)區(qū)域，速度變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，這兩個(gè)電場(chǎng)區(qū)域的電勢(shì)差為_(kāi)________。解析：電子通過(guò)電場(chǎng)區(qū)域，電勢(shì)能的變化量ΔE＝eΔU，其中e為電子電荷。由機(jī)械能守恒，ΔE＝(mv2/2)－(mv1/2)，其中v1為電子進(jìn)入該電場(chǎng)區(qū)域前的速度，v2為電子離開(kāi)該電場(chǎng)區(qū)域后的速度。由于電子從靜止開(kāi)始，v1＝0。將ΔE代入ΔE＝eΔU，得到ΔU＝(mv2/2e)。由于電勢(shì)差相同，所以?xún)蓚€(gè)電場(chǎng)區(qū)域的ΔU相等，代入v2＝2v1，得到ΔU＝(3mv2/4e)。答案：3mv2/4e3．一根電阻為R的導(dǎo)線，通過(guò)電流I，產(chǎn)生的熱功率P為180W，則該導(dǎo)線的電阻為_(kāi)________。解析：電阻與電流和電功率的關(guān)系為P＝I2R，代入P＝180W，得到I2R＝180。由此得到R＝180/I2。答案：180/I24．一電容器的電容為C，所能承受的最大電壓為U，則該電容器的能量密度為_(kāi)________。解析：電容器的能量密度為u＝(1/2)CU2，代入C和U，得到u＝(1/2)CU2。答案：(1/2)CU2三、計(jì)算題(本題包括2小題，每小題20分，共40分)1．如圖所示，兩個(gè)平行板間距為d，面積為S，板間加電壓U，求電場(chǎng)強(qiáng)度E和電勢(shì)差ΔU。解析：由于平行板間距很小，可以近似認(rèn)為電場(chǎng)強(qiáng)度E在兩板間處處相等，由高斯定理可得E＝σ/ε0，其中σ為板面電荷密度，ε0為真空介電常數(shù)。由于平行板電容器的電場(chǎng)強(qiáng)度E＝U/d，所以E＝U/d。將E＝σ/ε0代入E＝U/d，得到σ＝ε0U/d。由于電勢(shì)差ΔU＝Ed，所以ΔU＝σSd/ε0。將σ＝ε0U/d代入ΔU＝σSd/ε0，得到ΔU＝US。答案：E＝U/d，ΔU＝US2．一根長(zhǎng)度為l，電阻為R的導(dǎo)線，橫跨于一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，導(dǎo)線與磁場(chǎng)的夾角為θ。當(dāng)導(dǎo)線中通過(guò)電流I時(shí)，求導(dǎo)線受到的安培力F和導(dǎo)線中消耗的功率P。解析：導(dǎo)線受到的安培力F＝IlBsinθ，導(dǎo)線中消耗的功率P＝I2R。由于導(dǎo)線長(zhǎng)度為l，所以導(dǎo)線的電阻R＝ρl/S，其中ρ為導(dǎo)線電阻率，S為導(dǎo)線橫截面積。將R代入P＝I2R，得到P＝(ρlS)I2。由于磁場(chǎng)是勻強(qiáng)的，所以磁場(chǎng)對(duì)導(dǎo)線的作用力是恒定的，故導(dǎo)線受到的安培力F與電流I成正比，代入F＝IlBsinθ，得到F＝IBlsinθ。答案：F＝IBlsinθ，P＝(ρlS)I23.C圖表示的是一個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)，其中A、B兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小相等且方向相同，而在整個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)中，各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小和方向都相同。9.一臺(tái)電磁爐有兩個(gè)擋位，標(biāo)示為“擋位1”和“擋位2”。其中“擋位1”標(biāo)有“220W”，而“擋位2”標(biāo)有“220V1000W”。正常工作時(shí)，電磁爐的電壓為220V。如果選擇“擋位2”進(jìn)行加熱，電路中的電流為4.5A。10.圖3中，一個(gè)帶正電的小球B懸掛在絲線下端靜止，而固定的帶正電小球A帶電荷量為Q，B球的質(zhì)量為m，帶電荷量為q，且A和B在同一水平線上，整個(gè)裝置處于真空中。求A、B兩球之間的距離。根據(jù)力的平衡以及幾何知識(shí)，可以得到B球所受的電力和重力平衡，從而求出兩球之間的距離為3kQq/mg。11.在圖4所示的電解槽中，4秒內(nèi)各有8C的正、負(fù)電荷通過(guò)橫截面AB，其中正離子向右移動(dòng)，負(fù)離子向左移動(dòng)。電解槽中的電流方向?yàn)閺淖笙蛴?，通過(guò)橫截面AB的電荷量為16C，電流大小為4A。解析：根據(jù)右手定則，磁感線上某點(diǎn)的切線方向就是該點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向，故選A。答案：A3．下列哪個(gè)物理量是標(biāo)量()A．速度B．加速度C．力D．位移解析：標(biāo)量是只有大小沒(méi)有方向的物理量，速度、力、位移都是有方向的，只有加速度是標(biāo)量，故選B。答案：B4．下列哪個(gè)物理量不是矢量()A．速度B．加速度C．力D．功率解析：矢量是有大小和方向的物理量，速度、加速度、力都是矢量，只有功率是標(biāo)量，故選D。答案：D5．一質(zhì)點(diǎn)做直線運(yùn)動(dòng)，其速度與位移的關(guān)系為()A．v＝s/tB．v＝s×tC．v＝t/sD．v＝s＋t解析：速度與位移的關(guān)系為v＝s/t，故選A。答案：A6．一物體從高處自由落下，下列哪個(gè)物理量在下落過(guò)程中不變()A．動(dòng)能B．勢(shì)能C．機(jī)械能D．重量解析：在自由落體運(yùn)動(dòng)中，重量不變，但動(dòng)能和勢(shì)能會(huì)互相轉(zhuǎn)化，機(jī)械能不守恒，故選D。答案：D二、填空題(本題包括4小題，每小題4分，共16分)7．一根導(dǎo)線長(zhǎng)度為2m，電阻為4Ω，通過(guò)的電流為3A，該導(dǎo)線兩端的電壓為_(kāi)_____V。解析：根據(jù)歐姆定律U＝IR，代入數(shù)據(jù)得U＝3×4＝12V。答案：128．一電容器充電后，其電勢(shì)差為20V，電容為5μF，所帶電量為_(kāi)_____C。解析：電容器帶電量Q＝CU，代入數(shù)據(jù)得Q＝5×10^-6×20＝0.0001C。答案：0.00019．一物體從高度為20m處自由落下，落地時(shí)速度為_(kāi)_____m/s。解析：根據(jù)重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的公式mgh＝1/2mv^2，代入數(shù)據(jù)得v＝√(2gh)，代入數(shù)據(jù)得v＝√(2×9.8×20)＝19.8m/s。答案：19.810．一物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，半徑為2m，角速度為4rad/s，該物體的速度為_(kāi)_____m/s。解析：勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度公式為v＝rω，代入數(shù)據(jù)得v＝2×4＝8m/s。答案：8三、計(jì)算題(本題包括2小題，每小題15分，共30分)11．(14分)如圖6所示，一個(gè)質(zhì)量為m的物體繞著固定在水平面上的輕繩做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，繩長(zhǎng)為l，速度為v，繩與豎直方向的夾角為θ。求物體所受的向心力大小。圖6解析：物體所受的向心力大小為F＝mv^2/lcosθ，代入數(shù)據(jù)得F＝mv^2/(lcosθ)。答案：mv^2/(lcosθ)12．(16分)如圖7所示，兩個(gè)相同的電容器并聯(lián)后，充電電壓分別為U1和U2，兩個(gè)電容器的電容分別為C1和C2，電容器中帶電量分別為Q1和Q2。求并聯(lián)后電容器中的總電量。圖7解析：并聯(lián)后電容器中的總電量為Q＝Q1＋Q2＝C1U1＋C2U2，代入數(shù)據(jù)得Q＝(C1+C2)(U1+U2)。答案：(C1+C2)(U1+U2)3．關(guān)于磁感線，正確的說(shuō)法是磁感線是為了形象描述磁場(chǎng)而引入的假想線，不存在相交情況，總是閉合的曲線，疏密程度反映磁場(chǎng)強(qiáng)弱。因此答案為D。4.如圖1所示，在“研究影響通電導(dǎo)體棒所受磁場(chǎng)力的因素”實(shí)際中，要使導(dǎo)體棒擺動(dòng)幅度增大，只有增大導(dǎo)體棒中的電流可行，因?yàn)榘才嗔Φ臎Q定因素為B、I、L，只有增大I才能增大安培力。因此答案為D。5．如圖2所示是用“洛倫茲力演示儀”演示時(shí)的兩幅照片，忽略地磁場(chǎng)的影響，正確的說(shuō)法是甲圖中的電子束不受洛倫茲力，乙圖中的電子束處在垂直紙面的磁場(chǎng)中。根據(jù)左手定則，電子在磁場(chǎng)中所受洛倫茲力方向與電子運(yùn)動(dòng)速度方向必垂直，所以在受洛倫茲力情況下不可能做直線運(yùn)動(dòng)，因此A項(xiàng)正確，C項(xiàng)錯(cuò)誤；乙圖中電子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，所以必受洛倫茲力作用，且洛倫茲力與磁場(chǎng)垂直，因此B、D項(xiàng)錯(cuò)。因此答案為A。6．如圖3所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.2T，通電直導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直，導(dǎo)線長(zhǎng)度L＝0.2m，導(dǎo)線中電流I＝1A。根據(jù)安培力的表達(dá)式F＝BIL，得F＝0.2T×1A×0.2m＝0.04N。因此答案為D。1.以下家用電器中，使用溫度傳感器的是(A)消毒柜。2.一根直徑為2mm，長(zhǎng)度為10cm的銅棒，通過(guò)其兩端的電壓為10V，電流為5A。求該銅棒的電阻是多少？解析：銅棒的截面積為π×(1mm)2=π×10??m2，根據(jù)歐姆定律，電阻為R=U/I=10V/5A=2Ω。答案：2Ω。3.電流表的內(nèi)阻為0.1Ω，量程為0-5A。當(dāng)電流表接在電路中，讀數(shù)為2.5A。若在電流表并聯(lián)一個(gè)電阻，使得電流表讀數(shù)變?yōu)?.5A，求并聯(lián)電阻的阻值。解析：在電流表并聯(lián)電阻后，電路的總電阻變?yōu)镽=(U/I)?=(U/I)?×(I?/I?)=(10V/1.5A)×(2.5A/5A)=3.33Ω。并聯(lián)電阻的阻值為R?=(U/I)?-R?=3.33Ω-0.1Ω=3.23Ω。答案：3.23Ω。4.一個(gè)電容器的電容為2μF，充電電壓為10V，放電電阻為100kΩ。求放電過(guò)程中電容器兩端的電壓隨時(shí)間變化的函數(shù)關(guān)系式。解析：根據(jù)電容器的放電公式，電容器兩端的電壓隨時(shí)間的變化符合指數(shù)衰減規(guī)律，即V=V?e??/RC，其中V?為電容器充電電壓，R為放電電阻，C為電容。代入數(shù)據(jù)得到V=10e??/200ms。答案：V=10e??/200ms。5.一臺(tái)功率為500W的電動(dòng)機(jī)，額定電壓為220V，額定電流為2.5A。若將該電動(dòng)機(jī)接到電源電壓為200V的電路中工作，求電動(dòng)機(jī)的實(shí)際功率和實(shí)際電流。解析：根據(jù)電動(dòng)機(jī)的功率公式，實(shí)際功率P=U×I×η，其中U為電源電壓，I為電動(dòng)機(jī)實(shí)際電流，η為電動(dòng)機(jī)的效率。由于電動(dòng)機(jī)的額定電流是2.5A，因此電動(dòng)機(jī)的電阻為R=U/I=220V/2.5A=88Ω。當(dāng)電源電壓為200V時(shí)，電動(dòng)機(jī)的實(shí)際電流為I=U/R=200V/88Ω=2.27A。假設(shè)電動(dòng)機(jī)的效率為90%，則實(shí)際功率為P=200V×2.27A×0.9=410W。答案：實(shí)際功率為410W，實(shí)際電流為2.27A。6.下列哪種電路可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電流的穩(wěn)壓？B．電流源負(fù)載電阻并聯(lián)電壓穩(wěn)壓器二、填空題(本題包括4小題，每小題8分，共32分)7.一臺(tái)功率為2kW的電熱水器，額定電壓為220V，工作時(shí)電流為9.1A。求電熱水器的電阻是多少？解析：根據(jù)電熱水器的功率公式，P=U×I，其中U為電熱水器的額定電壓，I為電熱水器工作時(shí)的電流。代入數(shù)據(jù)得到電熱水器的電阻為R=U/I=220V/9.1A=24.18Ω。答案：24.18Ω。8.一個(gè)電路由一個(gè)電感、一個(gè)電容和一個(gè)電阻組成，其中電感的電感系數(shù)為0.5H，電容的電容值為2μF，電阻的阻值為10Ω。若該電路的諧振頻率為1000Hz，求電路中的電感電流幅值。解析：根據(jù)電路的諧振公式，諧振頻率f=1/2π√(LC)，其中L為電感的電感系數(shù)，C為電容的電容值。代入數(shù)據(jù)得到電路的等效電感為L(zhǎng)=1/(4π2f2C)=0.125H。根據(jù)電感電流的幅值公式，電感電流幅值為I=U/ωL，其中U為電路中電容器的電壓，ω為電路的角頻率。由于該電路為諧振電路，因此電容器的電壓等于電感器的電壓，且ω=2πf=2000πrad/s。代入數(shù)據(jù)得到電感電流幅值為I=U/ωL=10V/(2000π×0.125H)=0.0507A。答案：0.0507A。9.一個(gè)電路由一個(gè)電感、一個(gè)電容和一個(gè)電阻組成，其中電感的電感系數(shù)為0.1H，電容的電容值為5μF，電阻的阻值為100Ω。若該電路的諧振頻率為500Hz，求電路中的電容電壓有效值。解析：根據(jù)電路的諧振公式，諧振頻率f=1/2π√(LC)，其中L為電感的電感系數(shù)，C為電容的電容值。代入數(shù)據(jù)得到電路的等效電感為L(zhǎng)=1/(4π2f2C)=0.1H。根據(jù)電容電壓的有效值公式，電容電壓有效值為U=I/ωC，其中I為電路中電感器的電流，ω為電路的角頻率。由于該電路為諧振電路，因此電感器的電流等于電容器的電流，且ω=2πf=1000πrad/s。代入數(shù)據(jù)得到電容電壓有效值為U=I/ωC=100V/(1000π×5μF)=0.0633V。答案：0.0633V。10.一個(gè)電路由一個(gè)電感、一個(gè)電容和一個(gè)電阻組成，其中電感的電感系數(shù)為0.2H，電容的電容值為10μF，電阻的阻值為50Ω。若該電路的諧振頻率為2000Hz，求電路中的電阻功率損耗。解析：根據(jù)電路的諧振公式，諧振頻率f=1/2π√(LC)，其中L為電感的電感系數(shù)，C為電容的電容值。代入數(shù)據(jù)得到電路的等效電感為L(zhǎng)=1/(4π2f2C)=0.05H。在諧振頻率下，電路中的電阻功率損耗最大，且等于電阻器的電功率，即P=I2R。根據(jù)電路中電感器的電流公式，電感器的電流幅值為I=U/ωL，其中U為電路中電容器的電壓，ω為電路的角頻率。由于該電路為諧振電路，因此電容器的電壓等于電感器的電壓，且ω=2πf=4000πrad/s。代入數(shù)據(jù)得到電路中的電阻功率損耗為P=I2R=(U/ωL)2R=(100V/(4000π×0.05H))2×50Ω=0.198W。答案：0.198W。10．(15分)某地區(qū)的電力需求量為1.5×106kW，該地區(qū)的光照強(qiáng)度為1000W/m2，太陽(yáng)能電池板的轉(zhuǎn)換效率為10%。若該地區(qū)每天有8小時(shí)的日照時(shí)間，求該地區(qū)需要多少面積的太陽(yáng)能電池板才能滿(mǎn)足電力需求。解析：電能的輸出功率為P＝ηSs，其中η為太陽(yáng)能電池板的轉(zhuǎn)換效率，S為太陽(yáng)能電池板的面積，s為光照強(qiáng)度。該地區(qū)每天的電能需求量為P＝1.5×106kW×8h＝1.2×107kWh，轉(zhuǎn)換為J為E＝1.2×107×3600×103J。因此，太陽(yáng)能電池板的面積為S＝E/ηs＝1.2×107×3600×103/(0.1×1000)＝4.32×1013m2。答案：4.32×1013m211．(15分)某電視機(jī)的屏幕寬為80c