山东省泰安市泰山中学2014-2015学年高二上学期学情检测物理试题

3-1 模块测试卷
一、 选择题(每小题 3 分,共 36 分) 1. (多选)下列说法中不正确的是( ) A.点电荷就是元电荷 B.根据 F ? k

Q1Q2 知,当两电荷间的距离趋近于零时,库仑力将趋近于无穷大 r2

C.若两点电荷的电量 Q1 ? Q2 ,则 Q1 对 Q2 的库仑力大于 Q2 对 Q1 的库仑力 D.静电力常量的数值是由实验得到的 2. (多选)下面是四个同学对电势和电势差概念的理解,其中正确的是( ) A.甲说:只有选定一个参考点(零电势点) ,电场中某点的电势才有确定的值 B.乙说:只有选定一个参考点(零电势点) ,电场中两点间的电势差才有确定的值 C.丙说:电场中某点的电势为负,表明该点的电势比参考点的电势高。 D.丁说:电荷在电场中某点的电势能为正,表明电荷在该点具有的电势能比在参考点 (零电势点)处具有的电势能大 3. (单选)某位教师为了让学生对学过的公式的适用条件引起重视,特别命制了一道关 于公式适用条件的选择题。 下面关于电场强度的公式 (a) E 的说法中错误的是( ) A.三个公式使用的范围是不同的 B. (a)式对任何电场都适用 C.适用于点电荷电场的只有(b)式,适用于匀强电场的只有(c)式 D.国际单位制中三个公式所得出的电场强度单位都是相同的 4. (单选)下列各图中,用带箭头的细实线标出了通电直导线周围磁感线的分布情况, 其中正确的是( )

?

F Q U 、 (b) (c) E ? E?k 2 、 r d q

图1

5. (单选)下列闭合电路的说法中,错误的是 A.电源短路时,电源的内电压等于电动势 B.电源短路时,路端电压为零 C.电源断路时,路端电压为零 D.电源的外电阻增加时,路端电压也增大

(

)

6. (单选)图 2 所示为伏安法测电阻的一种常用电路。以下分析正 确的是( ) A.此接法的测量值大于真实值 B.此接法的测量值小于真实值 C.此接法要求待测电阻值小于电流表内阻 D.开始实验时滑动变阻器滑动头 P 应处在最左端 图2

7. (单选)如图 3 所示,一水平导线通以电流 I,导线下方有一电子,初速度方向与电流 平行,关于电子的运动情况,下述说法中,正确的是 A.沿路径 a 运动,其轨道半径越来越大 B.沿路径 a 运动,其轨道半径越来越小 C.沿路径 b 运动,其轨道半径越来越小 D.沿路径 b 运动,其轨道半径越来越大 8. (单选)如图 4 所示,M、N 和 P 是以 MN 为直径的半圆弧上 的三点,O 点为半圆弧的圆心,∠MOP=60°。两个带电量相等的异种 点电荷分别置于 M、N 两点时,O 点的电场强度大小为 E1。将置于 N 点处的点电荷移至 P 点时,O 点的场强大小变为 E2。则 E1 与 E2 之比 为 ( ) A.2:1 B.1:2 C.2: 3 D. 3 :2 图4 a 图3 ( )

9. (单选)如图 5 所示,质子、氘核和 ? 粒子都沿平行金属 板中心线 OO? 方向射入两板间,板内存在匀强电场,粒子从板间 射出后都能打在荧光屏上.下列说法中正确的是( ) A. 若它们射入电场时的速度相等, 在荧光屏上将出现 3 个亮点 B. 若它们射入电场时的动量相等, 在荧光屏上将只出现 2 个亮 点 U
v O

O?

O
图5

C.若它们射入电场时的动能相等,在荧光屏上将只出现 1 个亮点 D.若它们是由同一个电场从静止加速后射入此偏转电场的,在荧光屏上将只出现 1 个亮点 10. (多选)回旋加速器是利用较低电压的高频电源使粒子经多次加速获得巨大速度 的一种仪器,工作原理如图 6,下列说法正确的是( A.粒子在磁场中做匀速圆周运动 B.粒子由 A0 运动到 A1 比粒子由 A2 运动到 A3 所用时间少 C.粒子的轨道半径与它的速率成正比 D.粒子的运动周期和运动速率成正比
11. (单选)如图 7 所示的电路中,电源电动势为 E,内阻为 r,C 为电容器, R0 为定值电阻,R 为滑动变阻器。开关闭合后,灯泡 L 能发光,把滑动变阻器的滑 片向右移动一点,下列判断正确的是( )



图6

图7

A.电容器 C 的电荷量将减小

B.R0 上有自右向左的电流

C.灯泡 L 亮度变暗

D.电路稳定后电源的输出功率变小

12. (单选)1922 年英国物理学家阿斯顿因质谱仪的发明、同位

图8

素和质谱的研究荣获了诺贝尔化学奖。若一束粒子由左端射入质谱仪后的运动轨迹如图 8 所示,则下列说法中正确的是: ( ) A.该束带电粒子带负电 B.速度选择器的 P1 极板带负电 C.在 B2 磁场中运动半径越大的粒子,质量越大 D.在 B2 磁场中运动半径越大的粒子,比荷
二 、 填 空 题 (共 2 小题,共 20 分)

q 越小 m

13、 (2 分/空,第 2 问 4 分)某同学采用如图甲所示的电路测定电源电动势和内 电阻。已知干电池的电动势约为 1.5 V,内阻约为 1Ω ;电压表(0~3V,3kΩ )、 电流表(0~0.6A,1.0Ω )、滑动变阻器有 R1(10Ω ,2A)和 R2(100Ω ,0.1 A) U/V 各一只.
1. 5 1. 4 1. 3 1. 2 1. 1 1. 0 0. 9 0. 8 乙

V A Er 甲 S

0

0. 1 0. 3 2 0. 丙

0. 4

I/A

(1)实验中滑动变阻器应选用 (填“R1”或“R2”)。 (2)在图乙中用笔画线代替导线连接实验电路。 (3)在实验中测得多组电压和电流值,得到如图丙所示的 U-I 图线,由图可较 准确地求出该电源电动势 E= V;内阻,r Ω。

14、 (每空 2 分,共 10 分)实验室进了一批低电阻的电磁螺线管,已知螺线管使 用的金属丝电阻率 ρ=1.7×10-8 Ωm。 课外活动小组的同学设计了一个试验来测算 螺线管使用的金属丝长度。他们选择了多用电表、电流表、电压表、开关、滑动 变阻器、螺旋测微器(千分尺) 、导线和学生电源等。 ⑴他们使用多用电表粗测金属丝的电阻,操作过程分以下三个步骤: (请填写第 .... ②步操作 ) .... ①将红、黑表笔分别插入多用电表的“+” 、 “-”插孔;选择电阻档“×1” ; ② ________________________________________________________________ ; ③把红黑表笔分别与螺线管金属丝的两端相接,多用表的示数如图(a)所 示。

Rx
⌒ 2.5 5.0 2.5P

~

A

Rx V

A

Ω

V AP B R E S A Rx A

- ~
V ~ 5000Ω/V

2500Ω/V ~

A — V —Ω

Na

×1k ×100 OFF 100 10

×10 ×1 2.5 10 50 250 500

A P B R E S B Rx A V A P B R E S D (b)

V ~

Ω
1 2.5 10 50 250 500

Ω

V AP B R E S C

+


mA

(a)

V

⑵根据多用电表示数,为了减少实验误差,并在实验中获得较大的电压调节范围,应从 图 9(b)的 A、B、C、D 四个电路中选择_________电路来测量金属丝电阻; ⑶他们使用千分尺测量金属丝的直径,示数如图所示,金属丝的直径为 0 30 _________mm; 25 ⑷根据多用电表测得的金属丝电阻值,可估算出绕制这个螺线管所用金 20 属丝的长度约为_________m。 (结果保留两位有效数字) ⑸他们正确连接电路,接通电源后,调节滑动变阻器,发现电流始终无示 数。 请设计一种方案, 利用多用电表检查电路故障并写出判断依据。 (只 需写出简要步骤) ________________________________________________________________________ 三、计算题(共 4 小题,共 44 分)

15.(9 分)如图 14 所示,与导轨等宽的导体棒 ab 放在水平的 导轨上,导体棒的质量为 2 ㎏,导轨的宽度 L=0.5m,放在磁感应强 度 B=0.8T 的匀强磁场中, 磁场方向垂直于导轨平面,当导体棒中通 过 5A 的电流时,ab 刚好向右做匀速运动。求: ⑴ 导体棒受到的安培力有多大? ⑵ 导体棒受到的摩擦力有多大? (3)若导体棒中通过的电流为 10A 时,导体棒获得的加速度多大? 16.(8 分)如图 15 所示,电源电动势 E=7.5V,内电阻 r=1.0Ω,定值电阻 R2=12Ω,电 动机 M 的线圈的电阻 R=0.5Ω。开关 S 闭合,电动机转动稳定后,电压表 的示数 U1=4V, 电阻 R2 消耗的功率 P2=3.0W。 不计电动机的摩擦损耗等, 求: (1)电源的路端电压。 (2)电动机输出的机械功率。 图 15 图 14

17. (12 分)如图 16 所示,在竖直平面内,光滑绝缘直杆 AC 与半径为 R 的圆周交于 B、 C 两点,在圆心处有一固定的正点电荷,B 点为 AC 的中点,C 点位于圆周最低点。现有一质 量为 m、电荷量为 q 套在杆上的带负电小球(可视为质点)从 A 点由静止开 始沿杆下滑。已知重力加速度为 g,A 点距过 C 点的水平面的竖直高度为 3R 3 R,小球滑到 B 点时的速度大小为 2 gR 。求: (1)小球滑至 c 点时的速度的大小; (2)A、B 两点间的电势差; (3)若以 C 点做为参考点(零电势点),试确定 A 点的电势。 18.(15 分) 从粒子源不断发射相同的带电粒子, 初速可忽略不计, 这些粒子经电场加速后,从 M 孔以平行于 MN 方向进入一个边长为 d 的正方形的磁场区域 MNQP,如图 17 所示,磁感应强度大小为 B, 方向垂直纸面向外,其中 PQ 的中点 S 开有小孔,外侧紧贴 PQ 放置 一块荧光屏。当把加速电压调节为 U 时,这些粒子刚好经过孔 S 打 在荧光屏上,不计粒子的重力和粒子间的相互作用。请说明粒子的 电性并求出粒子的比荷( 图 16 A B C +

q ) 。 m

图 17

参考答案 一、选择题

1.ABC 提示:元电荷是电量,不是电荷;在 r ? 0 时,库仑定律不适用;库仑力 符合牛顿第三定律;静电力常量的数值是由库仑纽秤实验测得的。 2.AD 提示:电势是相对量,与参考点选取有关;电势差是绝对量,与参考点选取 无关;电势、电势能都是标量,为负时,都比参考点的相应量小。 3.C 提示:定义式 E ?

F Q 适用于任何电场,E ? k 2 仅适用于计算真空中点电荷 r q
U 仅适用于匀强电场。 d

周围某点的电场强度, E ? 4.D

提示:用安培定则可判断出 D 正确。

5.C 提示:电源短路时,路端电压为零,内电压等于电源电动势;电源断路时, 路段电压等于电源电动势;负载增加,外电阻变小,路端电压变小。 6.A 提示:图 2 是电流表的内接法测电阻,图中电压表示数大于 Rx 的两端电压, 所以测量值 Rx ?

U Ux ? UA ? ? R真值 ? RA ,A 项正确,B 项错误;内接法的误差是由 I I

于电流表的分压造成的,如果待测电阻值比电流表内阻越大,电流表分压作用越小,误 差越小,故 C 错;为了安全期间,以防超过电表量程,滑动变阻器开始要处于最右端, 让分压最小,D 项错误。 7.A 提示:导线下方磁场向外,洛仑兹力向下。 r ? 8.A 提示: E1 ? 2k

mv ,B 向下变小,r 变大。 eB

q 。将置于 N 点处的点电荷移至 P 点时,两电荷在 O 点场强 r2

方向夹角为 120),因各自单独产生的场强又相同,故合场强大小等于任一个电荷单独 产生的场强大小, E2 ? k

q ; E1 : E2 ? 2 :1。 r2 El 2 1 1 l Eq 9.D 提示: qU ? mv 2 , y ? at 2 , t ? , a ? ,联立整理解得 y ? , 2 2 v m 4U

故选项 D 正确。

10.AC 提示:粒子在回旋加速度中的磁场中做匀速圆周运动,每经过电场一次, 速度就变大一次,根据 T ? 越大,故 A、C 正确。 11.C 提示:滑片向右移动一点,变阻器电阻变大,整个电路电流变小,灯泡变 暗,电源的输出功率 P ? IE ? I 2 r 变大。因为电流变小,路端电压变大,电容器带电量 要变大,要充电,R0 上有自作向右的电流,电容器上的电荷量变大。

2? m mv 知每半个半圆时间相同,根据 r ? 知半径越大速度 qB qB

12.D 提示:在磁场 B2 中,根据速度方向及左手定则知带电粒子带正电,A 错; 在速度选择器中, 判断安培力向上, 电场力必定向下, P1 为正极板, B 项错; 根据 r ? 及速度相同,则半径越大, 二、填空题 13. (1)R1; (2)略 (3)1.47~1.49;0.8~1.1 每空 2 分

mv qB

q 越大,C 项错、D 项对。 m

14、⑴将红、黑表笔短接,调整调零旋钮调零 ⑵D ⑶0.260 mm (0.258—0.262 mm 均给分)⑷12m 或 13m ⑸以下两种解答都正确: ①使用多用电表的电压档位,接通电源,逐个测量各元件、导线上的电压,若电压 等于电源电压,说明该元件或导线断路故障。 ②使用多用电表的电阻档位,断开电路或拆下元件、导线,逐个测量各元件、导线上的 电阻,若电阻为无穷大,说明该元件或导线断路故障. 三 、 计 算 题

15.解析:(1) F=BIL=0.8× 5× 0.5=2N

(2) f=F=2N (3) F ' ? BI ' L =0.8× 10× 0.5=4N, a ?

F' ? f 2 ? =1m/s m

16.解析: (1)电阻 R2 两端的电压即电源的路端电压 U ? P2 R2 ? 6.0V (2)由 E=U+Ir 得干路上的电流 I ? 通过电阻 R2 的电流 I 2 ?

E ?U ? 1.5 A r

U ? 0.50 A ,电动机的电流 I1=I-I2=1.0A R2

电动机输出的机械功率 P 机=I1U1-I12R=3.5W 17. (1) 7 gR ; (2) ? 解析

mgR mgR ; (3 ) ? 2q 2q
3 R 。因 B、C 两点电势相等,故 2

(1) 由几何关系可得 BC 的竖直高度 hBC ?

小球从 B 到 C 的过程中电场力做功为零。

3 1 2 1 2 R ? mvC ? mvB , 解得 vC ? 7 gR 2 2 2 3 1 2 (2)对小球从 A 到 B 过程应用动能定理,有: mg R ? WAB ? mvB (2 分) , 2 2
对小球从 B 到 C 过程应用动能定理, 有 mg

WAB ?

W 1 mgR mgR ; U AB ? AB ? ? 2 ?q 2q

(3)因 ? B ? ?C ,故 U AB ? U AC ? ?

mgR ;又 U AC ? ? A ? ?C , ?C ? 0 ,因此 2q

? A ? ?C ? U AC ? ?

mgR 2q

18.解析:粒子在磁场中运动轨迹如 17-1 所示,其中 O 为轨迹的圆心。由于受力沿 MP 边,根据左手定则知粒子带 正电。

1 粒子在电场中加速,由动能定理有:qU ? mv2 ,解得: 2
v? 2qU ① m

图 17-1

粒子进入磁场中做圆周运动,由洛伦兹力提供向心力得:

qvB ? m

mv v2 ,解得 r ? ② r qB

d 5d 又由轨迹图,在 ΔOSP 中有: (d ? r )2 ? ( )2 ? r 2 ,解得 r ? ③ 2 8 q 128U 将③ 与① 式代入② 式解得: ? 。 m 25B2 d 2


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