人教版高中物理新教材同步講義 必修第三冊 模塊綜合試卷（含解析）

模塊綜合試卷(滿分：100分)一、單項選擇題(本題共8小題，每小題3分，共24分)1．(2021·宿遷市高一期中)關于電場強度，下列認識正確的是()A．若在電場中的P點不放試探電荷，則P點的電場強度為0B．點電荷的電場強度公式E＝keq\f(Q,r2)表明，點電荷周圍某點電場強度的大小，與該點到場源電荷距離r的二次方成反比C．電場強度公式E＝eq\f(F,q)表明，電場強度的大小與試探電荷的電荷量q成反比，若q減半，則該處的電場強度變?yōu)樵瓉淼?倍D．勻強電場中電場強度處處相同，所以任何電荷在其中受力都相同答案B解析電場強度取決于電場本身，與有無試探電荷無關，A錯誤；點電荷的電場強度公式E＝keq\f(Q,r2)表明，點電荷周圍某點電場強度的大小，與點電荷的電荷量成正比，與該點到場源電荷距離r的二次方成反比，B正確；電場強度公式E＝eq\f(F,q)只是為研究電場的方便，采用比值法下的定義，所以電場強度的大小與該點所放試探電荷的電荷量不成反比，C錯誤；由F＝qE可知，故D錯誤．2.某區(qū)域的電場線分布如圖所示，M、N、P是電場中的三個點，則下列說法正確的是()A．P、N兩點電場強度不等，但方向相同B．同一試探電荷在M點受到的靜電力小于在N點受到的靜電力C．同一試探電荷在P點的電勢能一定小于在N點的電勢能D．帶正電的粒子僅在靜電力作用下，一定沿電場線PN運動答案B3.(2021·南通一中期末)如圖所示為某電場中x軸上電勢φ隨x變化的圖像，一個帶電粒子僅受靜電力作用，在x＝0處由靜止釋放，沿x軸正方向運動，且以一定的速度通過x＝x2處，則下列說法正確的是()A．x1和x2處的電場強度均為零B．x1和x2之間的電場強度方向不變C．粒子從x＝0到x＝x2過程中，電勢能先增大后減小D．粒子從x＝0到x＝x2過程中，加速度先減小后增大答案D解析φ－x圖像的切線斜率越大，則電場強度越大，A項錯誤；由切線斜率的正負可知，x1和x2之間的電場強度方向先沿x軸負方向后沿x軸正方向，B項錯誤；粒子在x＝0處由靜止沿x軸正方向運動，表明粒子運動方向與靜電力方向同向，靜電力先做正功后做負功，電勢能先減小后增大，C項錯誤；由圖線的切線斜率可知，從x＝0到x＝x2過程中電場強度先減小后增大，因此粒子的加速度先減小后增大，D項正確．4．同一直線上依次有三個點電荷A、B、C，所帶電荷量分別為q1、q2、q3，恰好都處于平衡狀態(tài)，除彼此間相互作用的靜電力外不受其他外力作用．已知A、B間的距離是B、C間的距離的2倍，下列情況不可能出現(xiàn)的是()A．A、C為正電荷，B為負電荷B．A、C為負電荷，B為正電荷C．q1∶q2∶q3＝36∶4∶9D．q1∶q2∶q3＝9∶4∶36答案D解析三個點電荷在同一直線上處于平衡狀態(tài)，則一定滿足“兩同夾異，近小遠大”的關系，同一直線上位于兩邊的點電荷電性相同并與中間的點電荷電性相反，故A、B正確．判斷電荷量大小關系時，距離中間點電荷遠的點電荷的電荷量大于距離中間點電荷近的點電荷的電荷量，根據(jù)庫侖定律，則有eq\f(kq1q2,r122)＝eq\f(kq1q3,r132)＝eq\f(kq2q3,r232)(其中r12為A、B間的距離，r13為A、C間的距離，r23為B、C間的距離)．已知A、B間的距離是B、C間的距離的2倍，則q1∶q2∶q3＝36∶4∶9，故C正確，D錯誤．5．(2021·贛州市期末)在如圖所示的電路中，電壓表、電流表均為理想電表，當閉合開關S后，若將滑動變阻器的滑片P向下移動，則下列說法不正確的是()A．電路再次穩(wěn)定時，電源效率減小B．燈L2變暗，電流表的示數(shù)增大，電容器極板所帶電荷量減少C．燈L1變亮，電壓表的示數(shù)減小，電源輸出功率減小D．電源的內(nèi)部消耗功率增大答案C解析由題可知，滑片P向下移動，滑動變阻器的阻值R減小，即電路中的總電阻R總減小，由閉合電路歐姆定律可得，電路中的總電流I總增大，電路內(nèi)電壓U內(nèi)增大，路端電壓U外減小，電源的效率η＝eq\f(P出,P總)×100%＝eq\f(U外I總,EI總)×100%＝eq\f(U外,E)×100%，即電源效率減小，所以A正確，但不符合題意；燈L1的電流增大，所以L1的電壓U1增大，又路端電壓U外減小，所以燈L2和電容器兩端的電壓U2都減小，所以燈L2變暗，通過L2的電流I2也減小，又總電流增大，所以電流表的示數(shù)增大．電容器兩端電壓減小，由Q＝CU可得，電容器極板所帶電荷量減小，所以B正確，但不符合題意；由B選項分析可知，燈L1的電流增大，所以L1變亮，電壓表測的是電路的路端電壓，所以電壓表示數(shù)減小，電源的輸出功率為P出＝U外I總，路端電壓U外減小，總電流I總增大，所以無法判斷電源的輸出功率變化，所以C錯誤，符合題意；電源的內(nèi)部消耗功率為P內(nèi)＝I總2r，由于總電流I總增大，所以電源的內(nèi)部消耗功率增大，所以D正確，但不符合題意．6.如圖所示，水平放置的平行板電容器上極板帶正電，所帶電荷量為Q，板間距離為d，上極板與靜電計相連，靜電計金屬外殼和電容器下極板都接地．在兩極板正中間P點有一個靜止的帶電油滴，所帶電荷量絕對值為q，靜電力常量為k，下列說法正確的是()A．油滴帶正電B．油滴受到的靜電力大小為eq\f(4kQq,d2)C．若僅將上極板平移到圖中虛線位置，則靜電計指針張角減小D．若僅將上極板平移到圖中虛線位置，則油滴將加速向上運動答案C解析根據(jù)題意知，油滴所受靜電力與重力平衡，電場強度方向豎直向下，故油滴帶負電，A錯誤；兩極板間的電場為勻強電場，庫侖定律不適用，B錯誤；上極板下移，板間距d減小，根據(jù)C＝eq\f(εrS,4kπd)，U＝eq\f(Q,C)＝eq\f(4kπdQ,εrS)，則E＝eq\f(U,d)＝eq\f(4πkQ,εrS)，故電場強度E不變，F(xiàn)＝qE，可知油滴所受靜電力不變，油滴靜止不動，根據(jù)U＝Ed可知兩極板間電壓變小，靜電計指針張角減小，故C正確，D錯誤．7.如圖所示，勻強電場的方向平行于O、P、Q三點所在的平面，三點的連線構成一個直角三角形，∠P是直角，∠O＝30°，PQ＝2cm，三點的電勢分別是φO＝5V，φP＝11V，φQ＝13V．下列敘述正確的是()A．電場的方向沿QO方向，電場強度大小為2V/mB．OQ連線中點的電勢為6.5VC．電子在P點的電勢能比在Q點低2eVD．沿O→P→Q路徑將電子從O點移動到Q點，靜電力做的功為8eV答案D解析QO間的電勢差為8V，將QO分成8等份，每份的電勢差為1V，如圖所示，若A點的電勢為11V，則OA的長度為3cm.AQ的長度為1cm.根據(jù)幾何關系可知，PA⊥OQ，故PA故A錯誤；根據(jù)勻強電場等差等勢面的特點，OQ連線的中點電勢為φ＝eq\f(φO＋φQ,2)＝eq\f(5＋13,2)V＝9V，B錯誤；將電子從P移動到Q點，靜電力做功WPQ＝－eUPQ＝－e×(－2V)＝2eV，靜電力做正功，電勢能減小，故電子在P點的電勢能比在Q點高2eV，故C錯誤；靜電力做功與路徑無關，只與始、末位置有關，故WOPQ＝WOQ＝－e×(－8V)＝8eV，D正確．8.(2021·大同一中月考)如圖所示，直線OAC為某一直流電源的總功率P總隨電流I變化的圖線，拋物線OBC為同一直流電源內(nèi)部熱功率Pr隨電流I變化的圖線，若A、B對應的橫坐標為2A，那么線段AB表示的功率及I＝2A對應的外電阻是()A．2W，0.5Ω B．4W，2ΩC．2W，1Ω D．6W，2Ω答案A解析因為電源的總功率P總＝EI，所以P－I圖線的斜率表示電動勢的大小，可得電動勢E＝3V．當電流I＝3A時，內(nèi)阻熱功率Pr＝I2r＝9W，可得內(nèi)阻r＝1Ω，當電流I′＝eq\f(E,R＋r)＝－22×1W＝2W，故選A.二、多項選擇題(本題共4小題，每小題4分，共16分)9.(2021·湖州二中期末)如圖所示，空間兩個區(qū)域存在兩個磁場，磁感應強度大小均為B，方向相反且垂直紙面，MN、PQ分別為其邊界，OO′為其對稱軸．一導線折成邊長為l的正方形閉合回路abcd，回路在紙面內(nèi)以恒定速度v0向右運動，則()A．當運動到關于OO′對稱的位置時穿過回路的磁通量向外B．當運動到關于OO′對稱的位置時穿過回路的磁通量為零C．在從dc邊與MN重合的位置運動到回路完全進入右邊磁場的過程中，穿過回路的磁通量一直減少D．在從dc邊與MN重合的位置運動到回路完全進入右邊磁場的過程中，穿過回路的磁通量先減少后增加答案BD解析正方形閉合回路運動到關于OO′對稱的位置時，穿過回路的兩個方向相反的磁場面積相等，且磁感應強度大小均為B，故穿過回路的磁通量為零，選項A錯誤，B正確；正方形閉合回路在從dc邊與MN重合的位置運動到完全進入右邊磁場的過程中，穿過回路的磁通量先減少后增加，選項C錯誤，D正確．10.(2021·江蘇濱海中學期末)交警使用的某型號酒精測試儀工作原理如圖所示，傳感器電阻R的電阻值隨酒精氣體濃度的增大而減小，電源的電動勢為E，內(nèi)阻為r，電路中的電表均為理想電表．當一位酒駕駕駛員對著測試儀吹氣時，下列說法中正確的是()A．電壓表的示數(shù)變大，電流表的示數(shù)變小B．電壓表的示數(shù)變小，電流表的示數(shù)變大C．酒精氣體濃度越大，電源的輸出功率越大D．電壓表示數(shù)變化量與電流表示數(shù)變化量的絕對值之比保持不變答案BD解析由于傳感器電阻R的電阻值隨酒精氣體濃度的增大而減小，而酒駕駕駛員吹氣時，酒精氣體濃度變大，R變小，由閉合電路的歐姆定律可知I＝eq\f(E,R＋r＋R0)，U＝E－I(R0＋r)，可知電流表示數(shù)變大，電壓表示數(shù)變小，A錯誤，B正確；電源的輸出功率與外電阻R外的關系圖像如圖所示，由圖可知，當R外＝r時電源的輸出功率最大，而酒精氣體濃度增大導致R＋R0減小，若開始時R＋R0>r，則隨著R減小，電源的輸出功率增大，若開始時R＋R0<r，則隨著R減小，電源的輸出功率減小，C錯誤；把R0等效為電源內(nèi)阻的一部分，則|eq\f(ΔU,ΔI)|＝r＋R0.故無論R怎么變，電壓表示數(shù)變化量與電流表示數(shù)變化量的絕對值之比保持不變，D正確．11.(2021·寧德市高二期末)如圖所示，光滑絕緣水平細桿上套有一個小球，其質量為m，帶電荷量為＋q，O、a、b是細桿垂線上的三點，O在桿上且Oa＝Ob，在a、b兩點分別固定一個電荷量為－Q的點電荷．小球從圖示位置以初速度v0向右運動的過程中()A．速度一定先減小后增大B．加速度一定先增大后減小C．對細桿的作用力始終保持不變D．電勢能先減小后增大答案CD解析在O左側，小球受到的庫侖力合力向右，在O右側小球受到的庫侖力合力向左，小球在向右運動的過程中，在O左側做加速運動，在O右側做減速運動，所以小球的速度先增大后減小，A錯誤；根據(jù)電場線的分布情況，電場強度可能先減小后增大，所以小球所受的靜電力可能先減小后增大，則加速度可能先減小后增大，B錯誤；兩個電荷量為－Q的點電荷對小球的庫侖力在豎直方向的分力大小相等，方向相反，所以小球對細桿的作用力等于小球的重力，始終保持不變，C正確；在小球向右運動的過程中，靜電力先做正功后做負功，所以電勢能先減小后增大，D正確．12.硅光電池是一種太陽能電池，具有低碳環(huán)保的優(yōu)點．如圖所示，圖線a是該電池在某光照射強度下路端電壓U和電流I的關系圖(電池電動勢不變，內(nèi)阻不是常量)，圖線b是某電阻的U－I圖像，傾斜虛線是過a、b交點的切線．在某光照強度下將它們組成閉合回路時，下列相關敘述正確的是()A．此時硅光電池的內(nèi)阻為12.5ΩB．此時硅光電池的總功率為0.72WC．此時硅光電池的效率約為56%D．若把內(nèi)阻為10Ω的直流電動機接到該電池上，電動機的輸出功率為0.4W答案BC解析由圖線a知，此硅光電池的電動勢E＝3.6V，由圖線b知，電阻R＝eq\f(2,0.2)Ω＝10Ω.當電阻接在硅光電池上，在某光照強度下U外＝2V，I＝0.2A，由E＝U外＋Ir得：r＝8Ω.電池總功率P＝EI＝3.6×0.2W＝0.72W，電池的輸出功率P出＝U外I＝2×0.2W＝0.4W，效率η＝eq\f(P出,P)×100%≈56%，故A錯誤，B、C正確；把內(nèi)阻為10Ω的直流電動機接到該電池上，電動機為非純電阻電路，故電動機的輸出功率小于0.4W，D錯誤.三、非選擇題(本題共6小題，共60分)13．(6分)(2021·上海市大同中學期末)某同學用圖(a)所示的電路測量電源的電動勢E和內(nèi)阻r，R1是滑動變阻器，定值電阻R2＝3Ω.(1)圖(a)中A、B分別是________傳感器、________傳感器．(2)請根據(jù)圖(a)，用筆畫線代替導線將圖(b)中實物圖補充完整；(3)該實驗中，設A傳感器的示數(shù)為a，B傳感器的示數(shù)為b，則a關于b的函數(shù)關系式為a＝______；(用b、E、r、R2表示)(4)若實驗中得到的兩表的示數(shù)關系圖像如圖(c)所示，則該電源的電動勢E＝__________V，內(nèi)阻r＝__________Ω.答案(1)電壓(1分)電流(1分)(2)見解析圖(1分)(3)E－b(R2＋r)(1分)(4)2.8(1分)1(1分)解析(1)A傳感器與電路并聯(lián)，是電壓傳感器，B傳感器與電路串聯(lián)，是電流傳感器；(2)電路如圖所示(3)把R2看作電源的內(nèi)阻，由閉合電路歐姆定律得U＝E－I(R2＋r)，U＝a，I＝b解得a＝E－b(R2＋r)(4)由題圖(c)知，電源的電動勢E＝2.8V該電源的內(nèi)阻為r＝|eq\f(ΔU,ΔI)|－R2＝eq\f(2.8,0.7)Ω－3Ω＝1Ω.14．(6分)圖甲為某同學改裝和校準毫安表的電路圖，其中虛線框內(nèi)是毫安表的改裝電路．(1)已知毫安表表頭的內(nèi)阻為100Ω，滿偏電流為1mA；R1和R2為阻值固定的電阻．若使用a和b兩個接線柱，電表量程為3mA；若使用a和c兩個接線柱，電表量程為10mA.由題給條件和數(shù)據(jù)，可以求出R1＝________Ω，R2＝________Ω.(2)現(xiàn)用一量程為3mA、內(nèi)阻為150Ω的標準電流表對改裝電表的3mA擋進行校準，校準時需選取的刻度為0.5mA、1.0mA、1.5mA、2.0mA、2.5mA、3.0mA.電池的電動勢為1.5V，內(nèi)阻忽略不計；定值電阻R0有兩種規(guī)格，阻值分別為300Ω和1000Ω；滑動變阻器R有兩種規(guī)格，最大阻值分別為750Ω和3000Ω.則R0應選用阻值為______Ω的電阻，R應選用最大阻值為________Ω的滑動變阻器．(3)若電阻R1和R2中有一個因損壞而阻值變?yōu)闊o窮大，利用圖乙電路可以判斷出損壞的電阻．圖乙中的R′為保護電阻，虛線框內(nèi)未畫出的電路即為圖甲虛線框內(nèi)的電路．則圖中的d點應和接線柱______(填“b”或“c”)相連．判斷依據(jù)是：____________________________________________________________________________________________________.答案(1)1535(2)3003000(3)c見解析(每空1分)解析(1)定值電阻和毫安表表頭是并聯(lián)關系，電壓相等，電流和電阻成反比．若使用a和b兩個接線柱，量程為3mA，則通過R1、R2的電流為2mA，則通過毫安表表頭和R1、R2的電流比為1∶2，所以電阻比為2∶1，可得R1＋R2＝eq\f(1,2)Rg＝50Ω；若使用a和c兩個接線柱，電表量程為10mA，通過R1的電流為9mA，電流比為1∶9，可得電阻比eq\f(Rg＋R2,R1)＝eq\f(9,1)，即R1＝eq\f(1,9)(Rg＋R2)，整理可得R1＝15Ω，R2＝35Ω.＝500Ω.若定值電阻R0選擇1000Ω的，則無法校準3.0mA，所以選用的定值電阻R0的阻值應為300Ω，由于最大阻值要達到3000Ω，所以選用的滑動變阻器R的最大阻值為3000Ω.(3)為準確地判斷出哪個電阻損壞，d點應和接線柱“c”相連；若電流表無示數(shù)，則說明R2斷路，若電流表有示數(shù)，則說明R1斷路．15.(8分)(2021·信陽市質檢)如圖所示，一水平放置的平行板電容器的兩極板間距為d，極板分別與電池兩極相連，上極板中心有一小孔(小孔對電場的影響可忽略不計)．小孔正上方eq\f(d,2)處的P點有一帶電粒子，該粒子從靜止開始下落，經(jīng)過小孔進入電容器，并在下極板處(未與極板接觸)返回．若將下極板向上平移eq\f(d,2).求仍從P點由靜止開始下落的相同粒子下落的最大高度．答案見解析解析粒子從小孔正上方eq\f(d,2)處由靜止開始下落到下極板處返回，由動能定理，有mg(eq\f(d,2)＋d)－qeq\f(U,d)d＝0.(2分)電容器極板與電池兩極相連，則極板間電壓不變，將下極板向上平移eq\f(d,2)后，極板間電場強度變大，粒子所受靜電力變大，設粒子下落距上極板x處返回，由動能定理，有mg(eq\f(d,2)＋x)－qeq\f(U,\f(d,2))x＝0.(3分)聯(lián)立兩式得x＝eq\f(d,4)，(1分)下落的最大高度H＝x＋eq\f(d,2)＝eq\f(3d,4).(2分)16.(12分)(2021·北京市通州區(qū)期末)如圖所示，電路中電源電動勢E＝80V，內(nèi)阻不計，電路中三個定值電阻R的阻值相同．A、B分別為水平放置的平行板電容器的上、下極板，板長L＝90cm，板間距離d＝40cm.在兩金屬板左端正中間位置M處，有一小液滴以某一初速度水平向右射入兩板間，從A板右側邊緣射出電場．已知小液滴的質量m＝2.0×10－3kg，帶負電，電荷量q＝1.0×10－3C．重力加速度g＝10m/s2，求：(1)平行板電容器兩極板間電壓U的大??；(2)在此過程中液滴電勢能的變化量ΔEp；(3)液滴進入電場時初速度v0的大?。鸢?1)40V(2)－0.02J(3)9.0m/s解析(1)根據(jù)閉合電路歐姆定律得U＝eq\f(E,2R)·R(2分)代入數(shù)據(jù)得U＝40V(1分)(2)液滴在電場中運動，靜電力做功W＝eq\f(1,2)qU(1分)代入數(shù)據(jù)得W＝0.02J(1分)根據(jù)靜電力做功與電勢能變化的關系W＝－ΔEp(1分)得ΔEp＝－0.02J(1分)(3)根據(jù)牛頓第二定律，有qeq\f(U,d)－mg＝ma(2分)豎直方向有eq\f(d,2)＝eq\f(1,2)at2(1分)水平方向有L＝v0t(1分)聯(lián)立得v0＝9.0m/s.(1分)17．(14分)科技在我國的“藍天保衛(wèi)戰(zhàn)”中發(fā)揮了重要作用，某科研團隊設計了一款用于收集工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的固體顆粒的裝置，其原理簡圖如圖所示．固體顆粒通過帶電室時帶上正電荷，顆粒從A點無初速度地進入加速區(qū)，經(jīng)B點進入徑向電場區(qū)，沿eq\f(1,4)圓弧BC運動，再經(jīng)C點豎直向下進入偏轉電場區(qū)，最終打在豎直收集擋板上的G點．建立如圖所示坐標系，帶電室、加速區(qū)、徑向電場區(qū)在第二象限，偏轉電場區(qū)和擋板在第四象限．已知固體顆粒的比荷為10－3C/kg，加速區(qū)板間電壓為U＝2×103V，圓弧BC上各點的電場強度大小相同且為方向水平向右，擋板距離y軸0.2m．不計重力、空氣阻力及顆粒間的作用力，求：(1)帶電固體顆粒離開加速區(qū)的速度大小及圓弧BC的半徑；(2)G點與x軸之間的距離．答案(1)2m/s0.16m(2)0.2m解析(1)從A到B的加速過程qU＝eq\f(1,2)m