2024-2025學年高中物理模塊測評含解析魯科版選修3-1

PAGE10-模塊綜合測評(時間：90分鐘分值：100分)一、選擇題(本題共10小題，每小題4分，共40分。在每小題給出的四個選項中，第1～6題只有一項符合題目要求，第7～10題有多項符合題目要求，全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分)1．下列關(guān)于靜電場和磁場的說法正確的是()A．電場中場強越大的地方，電勢肯定越高B．電場中某點的場強與摸索電荷的電荷量成反比C．磁場中某點的磁感應強度大小與小磁針受到的磁場力大小有關(guān)D．靜電荷產(chǎn)生的電場中電場線不閉合，通電直導線產(chǎn)生的磁場中磁感線是閉合的D[電場中場強越大的地方，電勢不肯定越高，如負點電荷四周，越靠近點電荷，場強越大，但電勢卻越低，選項A錯誤；電場中某點的場強是由電場本身確定的，與摸索電荷存在與否無關(guān)，選項B錯誤；磁場中某點的磁感應強度由磁場本身確定，與小磁針存在與否無關(guān)，選項C錯誤；靜電荷產(chǎn)生的電場中電場線是從正電荷(或無窮遠處)動身終止于無窮遠處(或負電荷)，是不閉合的，通電直導線產(chǎn)生的磁場中磁感線是閉合的，選項D正確。]2．下列說法正確的是()A．E＝eq\f(U,d)適用于任何電場B．E＝eq\f(F,q)僅適用于勻強電場C．E＝keq\f(Q,r2)適用于真空中的點電荷形成的電場D．E是矢量，由U＝Ed可知，U也是矢量C[E＝eq\f(U,d)只適用于勻強電場，A錯；E＝eq\f(F,q)適用于任何電場，B錯；E＝keq\f(Q,r2)適用于真空中的點電荷形成的電場，C對；在公式U＝Ed中，E是矢量，U是標量，D錯。]3．圖中K、L、M為靜電場中3個相距很近的等勢面(K、M之間無電荷)。一帶電粒子射入此靜電場中后，沿abcde軌跡運動。已知電勢φK＜φL＜φM，且粒子在ab段做減速運動。下列說法中正確的是()A．粒子帶負電B．粒子在bc段也做減速運動C．粒子在a點與e點的速度相等D．粒子從c點到d點的過程中電場力做負功B[由帶電粒子的運動軌跡可知，粒子所受電場力指向軌跡的凹側(cè)。畫出過a、b、c、d、e各點的電場線，因φK＜φL＜φM，可知粒子帶正電，選項A錯誤；粒子由b到c的過程中，電場力做負功，速率減小，選項B正確；由于a、e兩點電勢相等，故粒子在a、e兩點的電勢能相等，由能量守恒定律知，粒子在a、e兩點的動能相等，速度大小相等，但方向不同，選項C錯誤；粒子從c點到d點的過程中電場力做正功，選項D錯誤。]4．滑動變阻器R′和固定電阻R接成如圖所示的電路，已知R兩端電壓恰好等于R′兩端總電壓U的一半，那么變阻器滑動端P的正確位置是在變阻器R′的()A．中點位置 B．中點偏下C．中點偏上 D．條件不足，無法確定C[已知R兩端電壓恰好等于R′兩端總電壓的一半，依據(jù)串聯(lián)電路的分壓規(guī)律有eq\f(RR′下,R＋R′下)＝R′上，即有eq\f(1,R)＋eq\f(1,R′下)＝eq\f(1,R′上)(R′上、R′下分別是變阻器上、下兩部分的電阻)，則R′下＞R′上，變阻器滑動端P應在變阻器R′的中點偏上位置，故C正確。]5．銅的摩爾質(zhì)量為m，密度為ρ，每摩爾銅原子中有n個自由電子，今有一根橫截面積為S的銅導線，當通過的電流為I時，電子平均定向移動的速率為()A．光速c B．eq\f(1,neS)C．eq\f(ρI,neSm) D．eq\f(mI,neSρ)D[每摩爾銅的體積為eq\f(m,ρ)，單位體積內(nèi)銅原子個數(shù)為n′＝eq\f(n,\f(m,ρ))＝eq\f(ρn,m)，由電流的微觀表達式I＝n′eSv得：v＝eq\f(mI,neSρ)，故選項D正確。]6．如圖所示，用絕緣細線懸掛一個導線框，導線框是由兩同心半圓弧導線和直導線ab、cd(ab、cd在同一條水平直線上)連接而成的閉合回路。導線框中通有圖示方向的電流，處于靜止狀態(tài)。在半圓弧導線的圓心處沿垂直于導線框平面的方向放置一根長直導線P。當P中通以方向向里的電流時()A．導線框?qū)⑾蜃髶u擺B．導線框?qū)⑾蛴覔u擺C．從上往下看，導線框?qū)㈨槙r針轉(zhuǎn)動D．從上往下看，導線框?qū)⒛鏁r針轉(zhuǎn)動C[由安培定則可知通電直導線P產(chǎn)生的磁場是以P上隨意一點為圓心的多組同心圓。由此可知，兩弧形導線不受安培力。由左手定則可知，ab邊受到垂直紙面對里的安培力，cd邊受到垂直紙面對外的安培力，從上往下看，導線框?qū)㈨槙r針轉(zhuǎn)動，C正確。]7．某同學自制的簡易電動機示意圖如圖所示。矩形線圈由一根漆包線繞制而成，漆包線的兩端分別從線圈的一組對邊的中間位置引出，并作為線圈的轉(zhuǎn)軸。將線圈架在兩個金屬支架之間，線圈平面位于豎直面內(nèi)，永磁鐵置于線圈下方。為了使電池與兩金屬支架連接后線圈能連續(xù)轉(zhuǎn)動起來，該同學應將()A．左、右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆都刮掉B．左、右轉(zhuǎn)軸上下兩側(cè)的絕緣漆都刮掉C．左轉(zhuǎn)軸上側(cè)的絕緣漆刮掉，右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆刮掉D．左轉(zhuǎn)軸上下兩側(cè)的絕緣漆都刮掉，右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆刮掉AD[裝置平面示意圖如圖所示。如圖所示的狀態(tài)，磁感線方向向上，若形成通路，線圈下邊導線中電流方向向左，受垂直紙面對里的安培力，同理，上邊導線中電流受安培力垂直紙面對外，使線圈轉(zhuǎn)動。當線圈上邊導線轉(zhuǎn)到下邊時，若仍通路，線圈上、下邊中電流方向與圖示方向相比均反向，受安培力反向，阻礙線圈轉(zhuǎn)動。若要線圈連續(xù)轉(zhuǎn)動，要求左、右轉(zhuǎn)軸只能上一側(cè)或下一側(cè)形成通路，另一側(cè)斷路。故選A、D。]8．如圖所示，以直角三角形AOC為邊界的有界勻強磁場區(qū)域，磁場方向垂直于紙面對里，磁感應強度大小為B，∠A＝60°，AO＝a。在O點放置一個粒子源，可以向紙面內(nèi)各個方向放射某種帶負電粒子，粒子的比荷為eq\f(q,m)，速度大小都為v0，且滿意v0＝eq\f(qBa,m)，放射方向由圖中的角度θ表示。對于粒子進入磁場后的運動(不計重力作用)，下列說法正確的是()A．粒子在磁場中運動的半徑為aB．粒子有可能打到A點C．以θ＝60°飛入的粒子在磁場中運動時間最短D．在AC邊界上只有一半?yún)^(qū)域有粒子射出ABD[依據(jù)公式r＝eq\f(mv,Bq)代入數(shù)據(jù)可得r＝eq\f(mv0,qB)＝eq\f(m,qB)×eq\f(qBa,m)＝a，A正確；粒子的運動半徑為a，因此當θ＝60°入射時，粒子恰好從A點飛出，故B正確；以θ＝60°飛入的粒子在磁場中運動時間恰好是eq\f(T,6)周期，在磁場中運動時間最長，故C錯誤；以θ＝0°飛入的粒子在磁場中恰好從AC中點飛出，因此在AC邊界上只有一半?yún)^(qū)域有粒子射出，故D正確。]9．如圖所示，平行板電容器的兩個極板與水平地面成一角度，兩極板與始終流電源相連。若一帶電粒子恰能沿圖中所示水平直線通過電容器，則在此過程中，該粒子()A．所受重力與電場力平衡 B．電勢能漸漸增加C．動能漸漸增加 D．做勻變速直線運動BD[對帶電粒子受力分析如圖所示，F(xiàn)合≠0，則A錯誤。由圖可知電場力與重力的合力方向與v0方向相反，F(xiàn)合對粒子做負功，其中mg不做功，Eq做負功，故粒子動能削減，電勢能增加，B正確，C錯誤。F合恒定且F合與v0方向相反，粒子做勻減速運動，D正確。]10．如圖所示，光滑絕緣軌道ABP豎直放置，其軌道末端切線水平，在其右側(cè)有一正交的勻強電場、磁場區(qū)域，電場豎直向上，磁場垂直紙面對里，一帶電小球從軌道上的A點由靜止滑下，經(jīng)P點進入場區(qū)后，恰好沿水平方向做直線運動。則可判定()A．小球帶負電B．小球帶正電C．若小球從B點由靜止滑下，進入場區(qū)后將馬上向上偏D．若小球從B點由靜止滑下，進入場區(qū)后將馬上向下偏BD[小球從P點進入場區(qū)后沿水平方向做直線運動，則小球肯定受力平衡，由受力平衡知小球肯定帶正電，且qE＋qvB＝mg；若從B點靜止滑下，由動能定理可求得小球進磁場區(qū)時v′＜v；則qE＋qv′B＜mg，故向下偏，B、D正確。]二、非選擇題(本題共6小題，共60分，按題目要求作答)11．(8分)為了測量一微安表頭A的內(nèi)阻，某同學設(shè)計了如圖所示的電路。圖中，A0是標準電流表，R0和RN分別是滑動變阻器和電阻箱，S和S1分別是單刀雙擲開關(guān)和單刀開關(guān)，E是電池。完成下列試驗步驟中的填空：(1)將S撥向接點1，接通S1，調(diào)整________，使待測表頭指針偏轉(zhuǎn)到適當位置，登記此時________的讀數(shù)I；(2)然后將S撥向接點2，調(diào)整________，使_______，登記此時RN的讀數(shù)；(3)多次重復上述過程，計算RN讀數(shù)的________，此即為待測微安表頭內(nèi)阻的測量值。[解析](1)本試驗采納等效替代法測量待測表頭內(nèi)阻。首先單刀雙擲開關(guān)S撥向接點1，將待測表頭接入電路，閉合開關(guān)S1，調(diào)整滑動變阻器R0，使待測表頭指針偏轉(zhuǎn)到適當位置。此時登記標準電流表A0的讀數(shù)為I。在做電學試驗時，一般表頭指針偏轉(zhuǎn)需大于整個刻度盤的eq\f(1,3)，偏轉(zhuǎn)過小測量誤差比較大。(2)然后將單刀雙擲開關(guān)S撥向接點2，將電阻箱接入電路，然后調(diào)整電阻箱RN，使標準電流A0的讀數(shù)仍為I，依據(jù)等效替代法的試驗思想，此時電阻箱RN的阻值即為待測表頭的電阻值。(3)為了保證明驗測量精度，試驗需進行多次測量求平均值。[答案](1)R0標準電流表(或A0)(2)RN標準電流表(或A0)的讀數(shù)仍為I(3)平均值12．(10分)某物理試驗小組利用試驗室供應的器材測量一螺線管兩接線柱之間金屬絲的長度，可選用的器材如下：A．待測螺線管L(符號)：繞制螺線管的金屬絲電阻率為ρ，直徑為D，阻值約為幾十歐B．電流表A1：量程10mA，內(nèi)阻r1＝40ΩC．電流表A2：量程500μA，內(nèi)阻r2＝750ΩD．電壓表V：量程為10V，內(nèi)阻為10kΩE．愛護電阻R1：阻值為100ΩF．滑動變阻器R2：總阻值約為10ΩG．電源E，電動勢約為1.5V，內(nèi)阻忽視不計H．開關(guān)一個及導線若干(1)用多用電表粗測螺線管的電阻，分別選擇倍率“×1”和“×10”，經(jīng)正確操作后，兩次測量中多用電表表盤示數(shù)如圖甲所示，則金屬絲的電阻約為________Ω。(2)為了盡可能精確的測量RL，要求電表的指針偏轉(zhuǎn)至少達到滿刻度的eq\f(1,3)，同學們設(shè)計了一種適合的電路，如圖乙所示，請在圖中標明所選電表的符號。甲乙(3)已知金屬絲的直徑為D，利用上述電路圖通過試驗測得a表的讀數(shù)為m，b表的讀數(shù)為n，用已知量和測得量的符號表示金屬絲的長度l，則l＝________。[解析](1)歐姆表示數(shù)等于指針示數(shù)與倍率的乘積，倍率越大指針示數(shù)越小，指針越偏右，由于歐姆表指針指在歐姆表中值電阻旁邊時讀數(shù)較準，由圖示表盤可知，歐姆表應選擇×1擋位，由表盤可知，40刻線到60刻線間有4條刻度線共5分度，則每一刻度線數(shù)值為4Ω，歐姆表示數(shù)為1×48Ω＝48Ω。(2)由于電源電動勢為1.5V，小于電壓表量程的eq\f(1,3)，所以不能運用電壓表V來測量電壓，由于兩電流表的滿偏電壓分別為U1＝I1r1＝0.4V，U2＝I2r2＝0.375V，可以用電流表A2與待測電阻并聯(lián)測電壓，用電流表A1測電流，電路圖如圖所示。(3)螺線管兩端電壓U＝I2r2＝mr2，螺線管的電阻R＝eq\f(U,IL)＝eq\f(U,I1－I2)＝eq\f(mr2,n－m)，由電阻定律可知R＝ρeq\f(l,S)＝ρeq\f(l,π\(zhòng)b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(D,2)))\s\up12(2))，解得螺線管長度l＝eq\f(πD2mr2,4ρn－m)。[答案](1)48(2)圖見解析(3)eq\f(πD2mr2,4ρn－m)13．(10分)如圖所示，有一水平向左的勻強電場，場強為E＝1.25×104N/C，一根長L＝1.5m、與水平方向的夾角θ＝37°的光滑絕緣細直桿MN固定在電場中，桿的下端M固定一個帶電小球A，電荷量Q＝＋4.5×10－6C；另一帶電小球B穿在桿上可自由滑動，電荷量q＝＋1.0×10－6C，質(zhì)量m＝1.0×10－2kg。將小球B從桿的上端N靜止釋放，小球B起先運動。(靜電力常量k＝9.0×109N·m2/C2，取g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)求：(1)小球B起先運動時的加速度為多大？(2)小球B的速度最大時，與M端的距離r為多大？[解析](1)如圖所示，起先運動時小球B受重力、庫侖力、桿的彈力和電場力，沿桿方向運動，由牛頓其次定律得mgsinθ－eq\f(kQq,L2)－qEcosθ＝ma。代入數(shù)據(jù)解得a＝3.2m/s2。(2)小球B速度最大時所受合力為零，即mgsinθ－eq\f(kQq,r2)－qEcosθ＝0，代入數(shù)據(jù)解得r＝0.9m。[答案](1)3.2m/s2(2)0.9m14．(10分)如圖所示，水平放置的兩導軌P、Q間的距離L＝0.5m，垂直于導軌平面的豎直向上的勻強磁場的磁感應強度B＝2T，垂直于導軌放置的ab棒的質(zhì)量m＝1kg，系在ab棒中點的水平繩跨過定滑輪與重量G＝3N的物塊相連。已知ab棒與導軌間的動摩擦因數(shù)μ＝0.2，電源的電動勢E＝10V、內(nèi)阻r＝0.1Ω，導軌的電阻及ab棒的電阻均不計。要想ab棒處于靜止狀態(tài)，R應在哪個范圍內(nèi)取值？(g取10m/s2)[解析]依據(jù)物體的平衡條件可得，ab棒恰不向右滑動時：G－μmg－BI1L＝0ab棒恰不向左滑動時：G＋μmg－BI2L＝0依據(jù)閉合電路歐姆定律可得E＝I1(R1＋r)，E＝I2(R2＋r)由以上各式代入數(shù)據(jù)可解得R1＝9.9Ω，R2＝1.9Ω所以R的取值范圍為1.9Ω≤R≤9.9Ω。[答案]1.9Ω≤R≤9.9Ω15．(10分)如圖所示，E1＝6V，r1＝2Ω，E2＝4V，r2＝1Ω，R1＝4Ω，R2＝3Ω，C＝40μF，接通開關(guān)S，待等電流穩(wěn)定后，求：(1)通過R1的電流及A、B間的電勢差；(2)電容器所帶的電荷量。[解析](1)S閉合后，左邊構(gòu)成一個通路，E1＝I1(R1＋r1)，I1＝eq\f(E1,R1＋r1)＝eq\f(6,4＋2)A＝1A；在右邊的閉合電路中，I2＝eq\f(E2,R2＋r2)＝eq\f(4,3＋1)A＝1A，R1兩端的電壓為U1＝I1R1＝1×4V＝4V，R2兩端的電壓為U2＝I2R2＝1×3V＝3V，所以UAB＝U1＋U2＝4V＋3V＝7V。(2)電容器上的電荷量為Q＝UcC＝UABC＝7×40×10－6C＝2.8×10－4C。[答案](1)1A7V(2)2.8×10－4C16．(12分)如圖所示，在xOy平面的其次象限有一場強為E的勻強電場，電場的方向平行于y軸向上；在第四象限有一勻強磁場，方向垂直于紙面。平面內(nèi)其他部分為真空。有一質(zhì)量為m、電荷量為－q的質(zhì)點由電場左側(cè)平行于x軸以初速度v0射入電場。質(zhì)點到達x軸上M點時，速度方向與x軸的夾角為θ，M點與原點O的距離為d。接著，質(zhì)點進入磁場，并從y軸上的N點(圖中沒有畫出)垂直于y軸飛離磁場。不計重力影響。求：(1)A點的橫坐標；(2)勻強磁場的磁感應強度B的大小和方向；(3)質(zhì)點從A到N的時間。[解析]質(zhì)點在其次象限的電場中做類平拋運動，穿過y軸進入第一象限做勻速直線運動交x軸于M點，從M點進入第四象限后做勻速圓周運動，軌跡如圖所示，O′為圓心。(1)由幾何關(guān)系可知，質(zhì)點在電場中做類平拋運動，速度偏角為θ，設(shè)質(zhì)點出電場時的速度為v，豎直方向分速度為vy。豎直方向分速度：vy＝v0tanθ加速度：a＝eq\f(qE,m)又：vy＝at1質(zhì)點在電場中的運動時間：t1＝eq\f(vy,a)＝eq\f(mv0tanθ,qE)水平位移：x＝v0t1＝eq\f(mv\o\al(2,0)tan