模块综合测评
1.B [解析] 照明灯利用的风能属于可再生能源,故A错误;闭合导体回路的面积变大,穿过闭合导体回路的磁通量增大,则有感应电流产生,故B正确;图丙中FAST射电望远镜是在无线电波段观测天体,C错误;5G使用的电磁波频率更高,根据E=hν可知,能量子的能量更大,故D错误.
2.A [解析] 电场线切线方向即为电场的方向,某一点的电场方向不可能有两个,则电场线不可能相交,故A错误,符合题意;条形磁铁磁感线外部由N极指向S极,内部由S极指向N极,故B正确,不符合题意;地球磁场磁感线在外部由南极指向北极,故C正确,不符合题意;根据安培定则可知如图D所示磁感线方向正确,故D正确,不符合题意.
3.B [解析] 此次放电电流大小约为I== A=104 A,选项A错误;云层与金殿间电势差约为U=Ed=3.0×106×1000 V=3.0×109 V,选项B正确;此次放电中金殿与云层间等效电阻约为R==3.0×105 Ω,选项C错误;雷雨天气时,游客躲在殿内,处于静电屏蔽状态,则不会增加被雷电击中的风险,选项D错误.
4.B [解析] 两个氢原子在A点合电场强度为0,则A点电场强度大小为氧原子在A点的电场强度,可知A点电场强度大小不为零,故A错误;氧原子所受电场力大小为F=2kcos 60°=,故B正确;左侧氢原子受到右侧氢原子的库仑斥力方向水平向左,大小为F左=k=,左侧氢原子受到氧原子库仑引力的水平分力方向水平向右,大小为F右=kcos 30°=,由于F左5.BC [解析] 由图示可知,a插孔与内置电源负极相连,则a插孔是“+”插孔,a孔应插红表笔,故A错误;欧姆表刻度盘不均匀,右侧稀疏左侧密集,欧姆值越大,刻度线越密,故B正确;若测量时发现指针偏转角度过大,则说明所选挡位太大,则必须减小倍率,重新调零后再进行测量,故C正确;在使用多用电表的欧姆挡测量电阻时,若用双手捏紧两表笔的金属杆,由于人体电阻的影响,会使测量值有误差,故D错误.
6.BD [解析] 当A板向上平移一小段距离,间距d增大,其他条件不变,根据C=可知,电容器的电容C减小,故A错误;在A板上移过程中,导致电容减小,由于极板电压不变,则电容器所带电荷量减小,因此电容器处于放电状态,电阻R中有向上的电流,故B正确;因场强变小,导致P点与B板的电势差减小,因B板接地,电势为零,即P点电势降低,因带负电,故P的电势能增大,故C错误;根据E=,因U不变,而d增大,则E减小,故D正确.
7.AC [解析] S打开时,R0、R1串联,根据闭合电路欧姆定律有I==,故A正确;S闭合后,并联电路电阻R12=,代入数据可得R12=2R0,根据闭合电路欧姆定律有I'==,电压表示数UV=E-UR0-Ur=E-I'R0-I'r=,故B错误;S由打开到闭合的过程中,电阻R0消耗的电功率P=I2R0,由于电流增大,所以电阻R0消耗的电功率一定增大,故C正确;电源输出的电功率P出=EI-I2r,开关S打开时P出=-=,开关S闭合时P出=-=,可知闭合S后,电源的输出功率增大,故D错误.
8.AD [解析] 带电小球在半圆光滑轨道上运动时,库仑力不做功,故小球机械能守恒,则mgR=m,解得vB=,故A正确;小球运动到B点时的向心加速度大小为a==2g,故B错误;小球从A点运动到B点过程中库仑力不做功,小球电势能不变,故C错误;小球到达B点时,受到重力mg、库仑力F和支持力N的作用,由圆周运动和牛顿第二运动定律得N-mg-k=m,解得N=3mg+k,根据牛顿第三运动定律有,小球在B点时对轨道的压力为3mg+k,方向竖直向下,故D正确.
9.> < [解析] 因v-t图像的斜率等于加速度,可知a点加速度较b点大,则电荷在a点受的电场力较大,可知a、b两点处电场强度Ea>Eb;从a到b速度增加,动能增加,可知电势能减小,因电荷带负电,可知a、b两点电势φa<φb.
10.7.5 5∶4 [解析] 当开关闭合后,灯泡L1两端的电压U1=3 V,由于L2、L3为规格相同,所以灯L2、L3两端的电压均为1.5 V,根据图乙可知,通过灯的电流均为0.20 A,根据欧姆定律知L2的电阻R2==7.5 Ω;灯泡L1两端的电压U1=3 V时,根据图乙可知,通过灯泡L1的电流为0.25 A,L2两端的电压为1.5 V,根据图乙可知,通过灯泡L2的电流为0.20 A,则通过L1与L2的电流值比为5∶4.
11.k 左 [解析] 由静电感应现象可知,电荷量为q的正点电荷放在距导体棒左端R处,导体棒的左端感应出负电荷,右端感应出正电荷,由点电荷产生电场强度公式,可得正点电荷在导体棒内中点P处产生的场强大小为E=k=k,方向为水平向右;由静电平衡原理可知,当达到静电平衡后棒内中点P处的合电场强度是零,导体棒上的感应电荷在棒内中点P处产生的场强大小与带电荷量为+q的正点电荷在导体棒的中点P处产生的场强大小相等,方向相反,则导体棒上感应电荷在导体棒内中点P处产生的场强大小为E'=k,方向为水平向左.
12.(1)69.2 (2)1.40 0.50 (3)小于 小于
[解析] (1)电阻箱接入电路的阻值为(6×10+9×1+2×0.1) Ω=69.2 Ω.
(2)由闭合电路欧姆定律得E=U+,化简得U=E-,结合U-图像得E=1.40 V,R0+r= Ω=2.0 Ω,解得r=0.50 Ω.
(3)由于电压表的分流作用,可将测量值看作电压表与电源并联形成的等效电源的电动势与内阻,故测量值均小于真实值.
13.(1)1.979~1.981 (2)×1 11.0 (3)A C
[解析] (1)由图甲可知,金属丝的直径为d=1.5 mm+48.0×0.01 mm=1.980 mm
(2)当用电阻“×10”挡时,发现指针偏转角度过大,说明电阻较小,应换用“×1”挡,在进行一系列正确操作后,由图乙可知,读数为11.0 Ω.
(3)回路最大电流Im=<0.3 A,故电流表选择A,100 Ω电阻太大导致回路电流很小,并且不易操作,故保护电阻R0应选用C;根据欧姆定律有I=,根据电阻定律有Rx=ρ,整理得=·L+,根据图像有=b,k=,解得ρ=
14.(1)3 V 1.5 W (2)0.15 W
[解析] (1)当滑动变阻器的滑片移到a端时,外电路中R2、R3并联后再与R1、L串联,设灯泡的额定电压为UL,根据闭合电路的欧姆定律有E=UL+I1,解得UL=3 V
灯泡的额定功率PL=ULI1=1.5 W
(2)灯泡的电阻RL==6 Ω
当滑动变阻器的滑片移到b端时,电流表的示数I2=0.45 A,设R2两端的电压为U2,根据闭合电路的欧姆定律有E=U2+I2(r+R1+RL)
解得U2=1.95 V
电阻R2中的电流I'2==0.325 A
电阻R3中电流I3=I2-I'2=0.125 A
则滑动变阻器消耗的功率P=U2I3-R3=0.15 W
15.(1)U2>100 V (2)2.5 cm
[解析] (1)设电子经过加速电场后获得的速度大小为v,根据动能定理有eU1=mv2,电子在偏转电场中做类平抛运动,其加速度大小为a=
电子在偏转电场中的运动时间为t=,
侧移量为y=at2
联立解得y=
可知U1越大y越小,若经U1=800 V加速的电子无法达到荧光屏上,则所有电子都打不到荧光屏上,令y>
联立可得U2>100 V
(2)根据前面分析可知,当U2=50 V时,电子的侧移量的最小值为y'=1.25 cm
此时电子打在荧光屏上的位置距离中心点O的距离最小,设为Y.电子离开偏转电场时速度方向的反向延长线一定过A、B之间中心位置,根据几何关系有=,解得Y=2.5 cm
16.(1)0.75 (2)-mgR 5gR (3)
[解析] (1)由图乙可知,在A处滑块加速度为零,则μAmg=qE
解得μA=0.75
(2)由于滑块恰能到达D点,由牛顿第二定律有mg=
从B点到D点由机械能守恒定律有m=m+mg·2R
解得vB=,则a=5gR
由动能定理可知qE·L+Wf=m,解得Wf=-mgR
(3)滑块在圆弧轨道上等效最低点Q速度最大,OQ与竖直方向夹角为θ,如图所示,则tan θ=
由动能定理有qER·sin θ-mgR(1-cos θ)=m-m
解得vQ=模块综合测评
一、单项选择题
1.下列说法正确的是 ( )
A.图甲中照明灯利用的风能属于不可再生能源
B.图乙中两平行金属棒在导轨上沿反方向运动能产生感应电流
C.图丙中FAST射电望远镜是通过超声波观测天体
D.与5G相比,4G使用的电磁波能量子的能量更大
2.[2024·南平一中月考] 关于电场线和磁感线,图中描绘错误的是( )
3.[2024·泉州期末] 武当山的主峰——天柱峰屹立着一座光耀百里的金殿,全部为铜铸鎏金.雷雨交加时,金殿的屋顶与积雨云间发生放电,常会出现盆大的火球,来回滚动.雨过天晴时,大殿金光灿灿,像被重新炼洗过一般,这就是人们所说的“雷火炼殿”.已知积雨云距离金殿1000 m左右,电场强度超过3.0×106 V/m时,空气将被击穿发生放电.经测算,某次闪电中金殿与带正电的云层共放电约3000 C,持续时间约0.3 s.则下列说法正确的是 ( )
A.此次放电电流大小约为1000 A
B.云层与金殿间电势差约为3.0×109 V
C.此次放电中金殿与云层间等效电阻约为3.0×106 Ω
D.雷雨天气时,游客躲在殿内,会增加被雷电击中的风险
4.[2024·宁德期末] 水分子120°的键角堆积造成了水分子宏观结晶的多样性.如图所示,一个水分子中氧原子(O)与氢原子(H)分布在竖直平面内腰长为L的等腰三角形的三个顶点上,两个氢原子的连线水平且中点为A.已知氢原子带电荷量为+q,氧原子带电荷量为-2q,静电力常量为k,则 ( )
A.A点电场强度大小为零
B.氧原子所受电场力大小为
C.左侧氢原子所受电场力的方向竖直向上
D.若将电子从A点竖直向下移动,其电势能不变
二、多项选择题
5.[2024·漳州期中] 如图所示为多用电表欧姆挡的内部电路,a、b为表笔插孔.下列说法中正确的是 ( )
A.a孔插黑表笔
B.欧姆挡的刻度线是不均匀的,欧姆值越大,刻度线越密
C.测量时发现指针偏转角度过大,则必须减小倍率,重新欧姆调零后再进行测量
D.在使用多用电表的欧姆挡测量电阻时,要用双手捏紧两表笔的金属杆
6.[2024·厦门期中] 如图所示电路中,A、B是构成平行板电容器的两金属极板,P为固定在电场中的一带负电的点电荷,将开关S闭合,电路稳定后将A板向上平移一小段距离,则下列说法正确的
是 ( )
A.电容器的电容增加
B.在A板上移过程中,电阻R中有向上的电流
C.P的电势能减小
D.A、B两板间的电场强度变小
7.[2024·莆田期末] 如图所示,电源电动势为E,内阻r=R0,电阻R1=R2=4R0,电表为理想电表,下列说法正确的是 ( )
A.开关S打开时,电流表读数为
B.开关S闭合后,电压表读数为
C.开关S由打开到闭合的过程中,电阻R0消耗的电功率一定增大
D.开关S由打开到闭合的过程中,电源输出的电功率一定减小
8.[2024·上杭一中月考] 如图所示,竖直平面内有半径为R的半圆形光滑绝缘轨道ABC,A、C两点为轨道的最高点,B点为最低点,圆心处固定一电荷量为+q1的点电荷.将另一质量为m、电荷量为+q2的带电小球从轨道A处无初速度释放,已知重力加速度为g,则 ( )
A.小球运动到B点时的速度大小为
B.小球运动到B点时的向心加速度大小为3g
C.小球从A点运动到B点过程中电势能减少mgR
D.小球运动到B点时对轨道的压力大小为3mg+k
三、填空题
9.[2024·福州三中月考] 一负电荷仅在电场力的作用下运动,其速度—时间图像如图所示,其中ta和tb是电
荷在电场中a、b两点运动的时刻,则a、b两点处电场强度Ea Eb(填“>”“=”或“<”), a、b两点电势φa φb(填“>”“=”或“<”).
10.图甲所示的电路中,电源电压恒为3 V.L1、L2、L3为规格相同的小灯泡,这种小灯泡的I-U图像如图乙所示.当开关S闭合时,L2的电阻为 Ω,通过L1与L2的电流之比为 .
11.[2024·长乐一中月考] 长为l的导体棒原来不带电并水平放置,现将一带电荷量为q的正点电荷放在距导体棒左端R处,如图所示,当达到静电平衡后导体棒内中点处的场强为零,
则棒上的感应电荷在棒内中点处产生的场强大小等于 ,方向为水平向 .
三、实验题
12.[2024·武平一中月考] 某兴趣小组同学用如图甲所示电路测量一节干电池的电动势和内阻,定值电阻的阻值为R0=1.5 Ω.
(1)闭合开关S,实验中某次电阻箱的示数如图乙所示,电阻箱接入电路的阻值为 .
(2)小组同学根据实验数据作出U-图像,如图丙所示,则电源电动势E= V,电源内阻r= Ω.(结果保留到小数点后两位)
(3)该组同学测得的电源电动势 (填“大于”“小于”或“等于”)电动势的真实值,测得的电源内阻 (填“大于”“小于”或“等于”)内阻的真实值.
13.[2024·福州期末] 某实验小组测量一段粗细均匀的金属丝的电阻率.
(1)用螺旋测微器测出待测金属丝的直径,示数如图甲,其直径d= mm;
(2)用多用电表粗测金属丝的阻值.当用电阻“×10”挡时,发现指针偏转角度过大,应改用倍率为 (选填“×1”或“×100”)挡,在进行一系列正确操作后,指针静止时位置如图乙所示,其读数为 Ω.
(3)为了更精确地测量金属丝的电阻率,实验室提供了下列器材:
A.电流表(量程0~300 mA,内阻约0.1 Ω)
B.电流表(量程0~3.0 A,内阻约0.02 Ω)
C.保护电阻R0=10 Ω
D.保护电阻R0=100 Ω
E.电源(电动势E=3.0 V,内阻不计)
F.刻度尺、开关S、导线若干
实验中电流表应选用 ,保护电阻R0应选用 .(选填实验器材前对应的字母)
丙
①实验小组设计的测量电路如图丙(a)所示,调节接线夹在金属丝上的位置,测出接入电路中金属丝的长度L,闭合开关,记录电流表的读数I.
②改变接线夹位置,重复①的步骤,测出多组L与I的值.根据测得的数据,作出如图丙(b)所示的图像,若纵轴截距为b,斜率为k,金属丝的电阻率为 (用已知量E、k、d表示).
五、计算题
14.如图所示的电路中,电流表为理想电表,电源电动势E=6 V,电源内阻r=1 Ω,R1=2 Ω,R2=6 Ω,R3=6 Ω,灯泡电阻恒定.当滑动变阻器的滑片P移到a端时,电流表的示数为0.50 A,此时灯泡L正常发光;当滑动变阻器的滑片移到b端时,电流表的示数为0.45 A.
(1)求灯泡的额定电压和额定功率;
(2)当滑动变阻器滑片移到b端时,求滑动变阻器消耗的功率.
15.[2024·厦门期末] 如图甲所示,真空中的电极K连续不断地发射出电子(电子的初速度可忽略不计),经电压为U1的电场加速,加速电压U1随时间t变化的图像如图乙所示.每个电子通过加速电场的时间极短,可认为在电子加速过程中加速电压不变.电子被加速后由小孔S穿出,沿两个彼此靠近且正对的水平金属板A、B间中轴线从左边缘射入A、B板间的偏转电场,A、B两板长均为l=0.2 m,两板之间距离d=0.050 m,A板的电势比B板电势高.A、B板右侧边缘到竖直放置的荧光屏P(面积足够大)之间的距离b=0.10 m.荧光屏的中心点O与A、B板的中心轴线在同一水平直线上.不计电子之间的相互作用及电子的重力,求:
(1)要使电子都打不到荧光屏上,则A、B板间所加电压U2应满足什么条件
(2)当A、B板间所加电压U2=50 V时,求电子打在荧光屏上的位置距离中心点O的最小距离.
16.[2024·湖北黄冈中学月考] 如图甲所示,粗糙程度不同的水平绝缘轨道与光滑的竖直半圆绝缘轨道BCD相切于B点,圆轨道半径为R,空间中存在方向水平向右的匀强电场,电场强度大小为E=,将质量为m,电荷量为+q的滑块(可视为质点)在距B点为L=5R处的P点由静止释放,滑块在PB间运动的v2-x图像如图乙所示,A是PB间的一个点,滑块经B点后恰能沿半圆轨道运动到D点,重力加速度为g,求:
(1)滑块在A点与水平轨道的动摩擦因数μA;
(2)滑块在水平轨道摩擦力做功及图像中纵坐标a的值;
(3)滑块在半圆轨道上运动的最大速度.
题 号 1 2 3 4 5 6 7 8
答 案
