教科版物理必须第三册期末质量检测练习卷
(时间:75分钟 分值:100分)
一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分。每小题只有一项是最符合题目要求的。
1.半径相同的两个金属球A、B(可以看作点电荷)带有相等的电荷量,两者相隔一定距离,两球之间相互吸引且吸引力的大小为F。现让第三个半径相同的不带电的金属小球C先后与A、B两球接触后并移开,这时A、B两球之间相互作用力的大小是( )
A. B.
C. D.
2.如图所示为静电力演示仪,两金属极板分别固定在绝缘支架上,且平行正对放置。工作时两极板分别接高压直流电源的正、负极,表面镀铝的乒乓球用绝缘细线悬挂在两金属极板中间,则( )
A. 乒乓球的左侧感应出负电荷
B. 乒乓球受到扰动后,会被吸在左极板上
C. 乒乓球受静电力、重力和库仑力三个力的作用
D. 用绝缘棒将乒乓球拨到右极板,放开后乒乓球会在两极板间来回碰撞
3.下列带电粒子均从静止开始在静电力作用下做加速运动,经过相同的电势差U后,获得的速度最大的粒子是( )
A. 质子(H)
B. 氘核(H)
C. α粒子(He)
D. 钠离子(Na+)
4.有关电场的几个公式,下列说法正确的是( )
A. 由E=可知,电场中某点的电场强度E是由试探电荷的电荷量q和它所受的静电力F共同决定的
B. E=k仅适用于点电荷形成的电场,由公式可知与场源电荷距离相等的各点电场强度均相同
C. 由W=qUAB可知移动电荷时,静电力做功与初、末位置的电势差有关,而与电荷移动的路径无关
D. Uab=Ed仅适用于匀强电场,其中d表示a、b两点间的距离
5.遵义市科技馆有一个法拉第笼,它是一个由金属制成的球形笼子,笼体与大地连通。当高压电源通过限流电阻将10万伏直流高压输送给放电杆,放电杆尖端距笼体10厘米时,出现放电火花。限时体验时,体验者进入笼体后关闭笼门,操作员接通电源,用放电杆进行放电演示。这一过程中,关于法拉第笼的说法正确的是( )
A. 法拉第笼上的感应电荷均匀分布在笼体外表面上
B. 同一带电粒子在法拉第笼外的电势能大于在法拉第笼内的电势能
C. 法拉第笼上的感应电荷在笼内产生的电场强度为零
D. 法拉第笼内任意两点间的电势差为零
6.如图所示,电动势为E、内阻为r的电池与定值电阻R0、滑动变阻器R串联,设R0=r,Rab=2r。当滑动变阻器的滑片自a端向b端滑动时,下列各物理量中随之减小的是( )
A. 电池的输出功率
B. 滑动变阻器消耗的功率
C. 定值电阻R0消耗的功率
D. 电池内阻消耗的功率
7.关于电磁波,下列说法正确的是( )
A. 麦克斯韦通过实验验证了“变化的电场产生磁场”和“变化的磁场产生电场”,并预言了电磁波的存在
B. 无线电波、光波、阴极射线、X射线、γ射线都是电磁波
C. 赫兹通过测量证明了在真空中电磁波具有与光相同的速度
D. 太阳光中含有不同频率的各种电磁波,且能量均分在各个波段
二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。每小题有多项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
8.(2024·山东卷)如图所示,带电量为+q的小球被绝缘棒固定在O点,右侧有固定在水平面上、倾角为30°的光滑绝缘斜面。质量为m、带电量为+q的小滑块从斜面上A点由静止释放,滑到与小球等高的B点时加速度为零,滑到C点时速度为零。已知AC间的距离为S,重力加速度大小为g,静电力常量为k,则下列说法正确的是( )
A. OB的距离为l=
B. OB的距离为l=
C. 从A点到C点,静电力对小滑块做功为W=-mgS
D. A、C两点之间的电势差为UAC=-
9.表格中是一辆电动自行车的部分参数指标,参考表中数据判断,以下说法正确的是( )
载重 电源输 出电压 充电 时间 电动机额定输 出功率 电动机额定工作电 压和电流
80 kg ≥36 V 6~8 h 180 W 36 V/6 A
A. 电动自行车每秒钟消耗的电能为216 J
B. 电动机每秒钟消耗的电能为180 J
C. 电动机的内电阻为6 Ω
D. 电动机的内电阻为1 Ω
10.将一根长为0.2 m、电流为2 A的通电导线,放在磁感应强度为0.5 T的匀强磁场中,受到的磁场力大小可能是( )
A. 0.4 N B. 0.2 N
C. 0.1 N D. 0
三、非选择题:本题共5小题,共54分。其中第13~15小题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤;有数值计算时,答案中必须明确写出数值和单位。
11.(8分)使用多用电表粗测某一电阻,操作过程分以下四个步骤:
①将红、黑表笔分别插入多用电表的“+”“-”插孔,选择开关置于电阻“×100”挡;
②_______________________________________________________;
③把红、黑表笔分别与电阻的两端相接,读出被测电阻的阻值;
④将选择开关置于交流电压的最高挡或“OFF”挡。
(1)请把第②步的内容填在相应的位置上。
(2)若上述第③步中,多用电表的示数如图所示,则粗测电阻值为________Ω。
12.(8分)(2024·新课标卷)某学生实验小组要测量量程为3 V的电压表V的内阻RV。可选用的器材有:多用电表,电源E(电动势为5 V),电压表V1(量程0~ 5 V,内阻约3 kΩ),定值电阻R0(阻值为 800 Ω),滑动变阻器R1(最大阻值为 50 Ω),滑动变阻器R2(最大阻值为 5 kΩ),开关S,导线若干。
完成下列填空:
(1)利用多用电表粗测待测电压表的内阻。首先应________(把下列实验步骤前的字母按正确操作顺序排列);
A. 将红、黑表笔短接
B. 调节欧姆调零旋钮,使指针指向零欧姆刻度线处
C. 将多用电表选择开关置于欧姆挡“×10”位置
再将多用电表的红、黑表笔分别与待测电压表的________(选填“正极、负极”或“负极、正极”)相连,欧姆表的指针位置如图(a)中虚线Ⅰ所示。为了减少测量误差,应将选择开关旋转到欧姆挡________(选填“×1”“×100”或“×1k”)位置,重新调节后,测量得到指针位置如图(a)中实线Ⅱ所示,则粗测得到的该电压表内阻为________kΩ(结果保留一位小数)。
(2)为了提高测量精度,他们设计了如图(b)所示的电路,其中滑动变阻器应选________(选填“R1”或“R2”),闭合开关S前,滑动变阻器的滑片应置于______(选填“a”或“b”)端。
(3)闭合开关S,滑动变阻器滑片滑到某一位置时,电压表V1、待测电压表的示数分别为U1、U,则待测电压表内阻 RV=________(用U1、U和R0表示)。
(4)测量得到U1=4.20 V,U=2.78 V,则待测电压表内阻RV=________kΩ。(结果保留三位有效数字)
13.(11分)如图所示,匀强磁场的磁感应强度为B=0.8 T,矩形线圈abcd的面积为 S=0.5 m2,B与S垂直,线圈一半在磁场中。当线圈从图示位置绕ab边转过60° 时,穿过该线圈的磁通量为多少?
14.(12分)如图所示,光滑水平面AB和竖直面内的光滑圆弧导轨BO在B点平滑连接,导轨半径为R。质量为m的带正电小球将轻质弹簧压缩至A点后由静止释放,脱离弹簧后经过B点时的速度大小为,之后沿导轨BO运动。以O点为坐标原点建立直角坐标系Oxy,在x≥-R的区域内有方向与x轴正方向夹角为θ=45°的匀强电场E,进入电场后小球受到的静电力大小为mg。小球在运动过程中电荷量保持不变,重力加速度为g。求:
(1)弹簧压缩至A点时的弹性势能;
(2)小球经过O点时的速度大小;
(3)小球经过O点后运动的轨迹方程。
15.(15分)在如图所示的电路中,两平行金属极板A、B水平放置,两极板间的距离为d=40 cm,电源电动势为E=24 V,内阻为 r=1 Ω,定值电阻为R=15 Ω。闭合开关S,待电路稳定后,将一带正电的小球从B板小孔处以初速度v0=4 m/s竖直向上射入两极板间。已知小球所带电荷量为 q=1×10-2 C,质量为m=2×10-2 kg,不考虑空气阻力,那么滑动变阻器接入电路的阻值为多大时,小球恰好能到达A板?此时电源的输出功率是多大?(取 g=10 m/s2)
教科版物理必须第三册期末质量检测练习卷
(时间:75分钟 分值:100分)
一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分。每小题只有一项是最符合题目要求的。
1.半径相同的两个金属球A、B(可以看作点电荷)带有相等的电荷量,两者相隔一定距离,两球之间相互吸引且吸引力的大小为F。现让第三个半径相同的不带电的金属小球C先后与A、B两球接触后并移开,这时A、B两球之间相互作用力的大小是( )
A. B.
C. D.
A 解析:A、B两球相互吸引,说明带异种电荷,设带电荷量分别为q和-q,假设A球带正电,当第三个不带电的小球C与A球接触后,A、C两球带的电荷量平分,则每个小球的带电荷量为+,再把C球与B球接触时,两小球的电荷量先中和再平分,则每个小球的带电荷量为-;由库仑定律 F=k可知,移开C球后,由于r不变,所以A、B两球之间的相互作用力的大小为F′=,故正确答案为A。
2.如图所示为静电力演示仪,两金属极板分别固定在绝缘支架上,且平行正对放置。工作时两极板分别接高压直流电源的正、负极,表面镀铝的乒乓球用绝缘细线悬挂在两金属极板中间,则( )
A. 乒乓球的左侧感应出负电荷
B. 乒乓球受到扰动后,会被吸在左极板上
C. 乒乓球受静电力、重力和库仑力三个力的作用
D. 用绝缘棒将乒乓球拨到右极板,放开后乒乓球会在两极板间来回碰撞
D 解析:两极板间电场的方向由正极板指向负极板,镀铝乒乓球内的电子向正极板一侧聚集,则乒乓球的右侧感应出负电荷,故A错误;乒乓球受重力、细线拉力和指向两侧的静电力四个力的作用,故C错误;乒乓球与任一金属极板接触后会带上与这一金属极板同种性质的电荷,从而相互排斥,不会吸在金属极板上,同理,到达另一侧金属极板时也会发生同样的现象,所以乒乓球会在两极板间来回碰撞,故B错误,D正确。
3.下列带电粒子均从静止开始在静电力作用下做加速运动,经过相同的电势差U后,获得的速度最大的粒子是( )
A. 质子(H)
B. 氘核(H)
C. α粒子(He)
D. 钠离子(Na+)
A 解析:这四种带电粒子均从静止开始在静电力作用下做加速运动,经过相同的电势差U,根据动能定理有 qU=mv2-0,得v=,可知,比荷越大,获得的速度越大,故A正确。
4.有关电场的几个公式,下列说法正确的是( )
A. 由E=可知,电场中某点的电场强度E是由试探电荷的电荷量q和它所受的静电力F共同决定的
B. E=k仅适用于点电荷形成的电场,由公式可知与场源电荷距离相等的各点电场强度均相同
C. 由W=qUAB可知移动电荷时,静电力做功与初、末位置的电势差有关,而与电荷移动的路径无关
D. Uab=Ed仅适用于匀强电场,其中d表示a、b两点间的距离
C 解析:E=是电场强度的定义式,电场强度是电场本身具有的属性,和F、q无关,A错误;E=k 是计算点电荷周围电场强度大小的公式,电场强度是矢量,还需要考虑方向,所以与场源电荷距离相等的各点电场强度大小相等,方向不同,B错误;由W=qUAB可知移动电荷时,静电力做功与初、末位置的电势差有关,而与电荷移动的路径无关,C正确;Uab=Ed仅适用于计算匀强电场中两点间的电势差,其中d表示a、b两点间沿电场线方向上的距离,D错误。
5.遵义市科技馆有一个法拉第笼,它是一个由金属制成的球形笼子,笼体与大地连通。当高压电源通过限流电阻将10万伏直流高压输送给放电杆,放电杆尖端距笼体10厘米时,出现放电火花。限时体验时,体验者进入笼体后关闭笼门,操作员接通电源,用放电杆进行放电演示。这一过程中,关于法拉第笼的说法正确的是(D)
A. 法拉第笼上的感应电荷均匀分布在笼体外表面上
B. 同一带电粒子在法拉第笼外的电势能大于在法拉第笼内的电势能
C. 法拉第笼上的感应电荷在笼内产生的电场强度为零
D. 法拉第笼内任意两点间的电势差为零
6.如图所示,电动势为E、内阻为r的电池与定值电阻R0、滑动变阻器R串联,设R0=r,Rab=2r。当滑动变阻器的滑片自a端向b端滑动时,下列各物理量中随之减小的是( )
A. 电池的输出功率
B. 滑动变阻器消耗的功率
C. 定值电阻R0消耗的功率
D. 电池内阻消耗的功率
B 解析:滑片自a端向b端滑动时,电路内电流增大,电池输出功率增大,定值电阻R0和电池内阻消耗的功率也增大,滑动变阻器消耗的功率为P=,当R从2r逐渐减小时,P也在减小,故B正确。
7.关于电磁波,下列说法正确的是( )
A. 麦克斯韦通过实验验证了“变化的电场产生磁场”和“变化的磁场产生电场”,并预言了电磁波的存在
B. 无线电波、光波、阴极射线、X射线、γ射线都是电磁波
C. 赫兹通过测量证明了在真空中电磁波具有与光相同的速度
D. 太阳光中含有不同频率的各种电磁波,且能量均分在各个波段
C 解析:麦克斯韦只是预言了电磁波的存在,也进行了相关理论计算,但并没有用实验验证“变化的电场产生磁场”和“变化的磁场产生电场”,故A错误;阴极射线不属于电磁波,故B错误;赫兹用实验证明了电磁波的存在,并且通过测量,证明了在真空中电磁波具有与光相同的速度,故C正确;太阳光中含有红外线、可见光和紫外线,并不是含有不同频率的各种电磁波,同时能量也不是均分在各个波段,故D错误。
二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。每小题有多项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
8.(2024·山东卷)如图所示,带电量为+q的小球被绝缘棒固定在O点,右侧有固定在水平面上、倾角为30°的光滑绝缘斜面。质量为m、带电量为+q的小滑块从斜面上A点由静止释放,滑到与小球等高的B点时加速度为零,滑到C点时速度为零。已知AC间的距离为S,重力加速度大小为g,静电力常量为k,则下列说法正确的是( )
A. OB的距离为l=
B. OB的距离为l=
C. 从A点到C点,静电力对小滑块做功为W=-mgS
D. A、C两点之间的电势差为UAC=-
AD 解析:小滑块在 B点处的加速度为0,则沿斜面方向有mg sin 30°=cos 30°,解得l=,A正确,B错误;小滑块从A点到C点的过程中,由动能定理有W+mgS sin 30°=0,解得静电力对小滑块做的功为W=-,C错误;根据电场力做功与电势差的关系结合C项分析可知,A、C两点之间的电势差UAC==-,D正确。
9.表格中是一辆电动自行车的部分参数指标,参考表中数据判断,以下说法正确的是( )
载重 电源输 出电压 充电 时间 电动机额定输 出功率 电动机额定工作电 压和电流
80 kg ≥36 V 6~8 h 180 W 36 V/6 A
A. 电动自行车每秒钟消耗的电能为216 J
B. 电动机每秒钟消耗的电能为180 J
C. 电动机的内电阻为6 Ω
D. 电动机的内电阻为1 Ω
AD 解析:电动机每秒钟消耗的电能为W=UIt=36×6×1 J=216 J,则电动自行车每秒钟消耗的电能为 216 J,故A正确,B错误;电动机的热功率为PQ=P-P出=UI-P出=36×6 W-180 W=36 W,又PQ=I2r,得电动机内阻r=1 Ω,故C错误,D正确。
10.将一根长为0.2 m、电流为2 A的通电导线,放在磁感应强度为0.5 T的匀强磁场中,受到的磁场力大小可能是( )
A. 0.4 N B. 0.2 N
C. 0.1 N D. 0
BCD 解析:根据磁感应强度的定义,当磁感应强度B与通电导线方向垂直时,磁场力有最大值,为Fmax=ILB=2×0.2×0.5 N=0.2 N;当两者方向平行时,磁场力有最小值,为0;随着二者方向夹角的改变,磁场力大小可能在0与 0.2 N 之间取值,故B、C、D正确。
三、非选择题:本题共5小题,共54分。其中第13~15小题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤;有数值计算时,答案中必须明确写出数值和单位。
11.(8分)使用多用电表粗测某一电阻,操作过程分以下四个步骤:
①将红、黑表笔分别插入多用电表的“+”“-”插孔,选择开关置于电阻“×100”挡;
②_______________________________________________________;
③把红、黑表笔分别与电阻的两端相接,读出被测电阻的阻值;
④将选择开关置于交流电压的最高挡或“OFF”挡。
(1)请把第②步的内容填在相应的位置上。
(2)若上述第③步中,多用电表的示数如图所示,则粗测电阻值为________Ω。
解析:(1)根据使用多用电表欧姆挡测电阻的原则知,步骤②应是:将红、黑表笔短接,调节欧姆调零旋钮,使指针指在电阻的零刻度线处。
(2)多用电表测得的电阻值应为
22×100 Ω=2 200 Ω。
答案:(1)将红、黑表笔短接,调节欧姆调零旋钮,使指针指在电阻的零刻度线处 (2)2 200
12.(8分)(2024·新课标卷)某学生实验小组要测量量程为3 V的电压表V的内阻RV。可选用的器材有:多用电表,电源E(电动势为5 V),电压表V1(量程0~ 5 V,内阻约3 kΩ),定值电阻R0(阻值为 800 Ω),滑动变阻器R1(最大阻值为 50 Ω),滑动变阻器R2(最大阻值为 5 kΩ),开关S,导线若干。
完成下列填空:
(1)利用多用电表粗测待测电压表的内阻。首先应________(把下列实验步骤前的字母按正确操作顺序排列);
A. 将红、黑表笔短接
B. 调节欧姆调零旋钮,使指针指向零欧姆刻度线处
C. 将多用电表选择开关置于欧姆挡“×10”位置
再将多用电表的红、黑表笔分别与待测电压表的________(选填“正极、负极”或“负极、正极”)相连,欧姆表的指针位置如图(a)中虚线Ⅰ所示。为了减少测量误差,应将选择开关旋转到欧姆挡________(选填“×1”“×100”或“×1k”)位置,重新调节后,测量得到指针位置如图(a)中实线Ⅱ所示,则粗测得到的该电压表内阻为________kΩ(结果保留一位小数)。
(2)为了提高测量精度,他们设计了如图(b)所示的电路,其中滑动变阻器应选________(选填“R1”或“R2”),闭合开关S前,滑动变阻器的滑片应置于______(选填“a”或“b”)端。
(3)闭合开关S,滑动变阻器滑片滑到某一位置时,电压表V1、待测电压表的示数分别为U1、U,则待测电压表内阻 RV=________(用U1、U和R0表示)。
(4)测量得到U1=4.20 V,U=2.78 V,则待测电压表内阻RV=________kΩ。(结果保留三位有效数字)
解析:(1)利用多用电表粗测待测电压表的内阻。首先应选择欧姆挡即C选项:将多用电表选择开关置于欧姆挡“×10”位置;接着将红、黑表笔短接即A选项;然后进行欧姆调零即B选项:调节欧姆调零旋钮,使指针指向零欧姆刻度线处。故首先操作顺序为CAB。
多用电表使用时电流“红进黑出”的规则可知:测量电阻时电源在多用电表表内,故将多用电表的红、黑表笔分别与待测电压表的“负极、正极”相连。
读数时欧姆表的指针位置如题图(a)中虚线Ⅰ所示,偏转角度较小即倍率选择过小,为了减少测量误差,应将选择开关旋转到欧姆挡倍率较大处,而根据表中数据可知选择“×1k”倍率又过大,故应选择欧姆挡“×100”的位置。
测量得到指针位置如题图(a)中实线Ⅱ所示,则组测得到的该电压表内阻为R=16.0×100 Ω=1.6 kΩ。
(2)题图(b)所示的电路,滑动变阻器采用的是分压式连接,为了方便调节,应选最大阻值较小的滑动变阻器即R1。
为保护电路,且测量电路部分电压从零开始条件,闭合开关S前,滑动变阻器的滑片应置于a端。
(3)通过待测电压表的电流大小与定值电阻电流相同,为I=,则根据欧姆定律得待测电压表的阻值为 RV==。
(4)测量得到U1=4.20 V,U=2.78 V,带入待测电压表的阻值表达式RV=,则待测电压表内阻RV= Ω≈1 566 Ω≈1.57 kΩ。
答案:(1)CAB 负极、正极 ×100 1.6
(2)R1 a (3) (4)1.57
13.(11分)如图所示,匀强磁场的磁感应强度为B=0.8 T,矩形线圈abcd的面积为 S=0.5 m2,B与S垂直,线圈一半在磁场中。当线圈从图示位置绕ab边转过60° 时,穿过该线圈的磁通量为多少?
解析:因为ab边到磁场右边界的距离是线圈ad边长度的一半,所以当线圈绕ab边转过60°后,线圈的cd边正好与磁场的右边界重合,如图所示,则绕ab边转过60°后对应的磁通量为Φ2=B·S=BS
解得Φ2=0.8××0.5 Wb=0.2 Wb。
答案:0.2 Wb
14.(12分)如图所示,光滑水平面AB和竖直面内的光滑圆弧导轨BO在B点平滑连接,导轨半径为R。质量为m的带正电小球将轻质弹簧压缩至A点后由静止释放,脱离弹簧后经过B点时的速度大小为,之后沿导轨BO运动。以O点为坐标原点建立直角坐标系Oxy,在x≥-R的区域内有方向与x轴正方向夹角为θ=45°的匀强电场E,进入电场后小球受到的静电力大小为mg。小球在运动过程中电荷量保持不变,重力加速度为g。求:
(1)弹簧压缩至A点时的弹性势能;
(2)小球经过O点时的速度大小;
(3)小球经过O点后运动的轨迹方程。
解析:(1)小球从A点运动到B点,根据能量守恒定律得,弹簧压缩到A点时的弹性势能为
Ep=mv=mgR。
(2)小球从B点运动到O点,根据动能定理有
-mgR+qE·R=mv-mv
其中qE=mg
解得vO=。
(3)小球运动至O点时速度方向竖直向上,小球运动时一直受静电力和重力作用,将静电力分解到x轴和y轴,则x轴方向有
qE cos 45°=max
y轴方向有
qE sin 45°-mg=may
解得ax=g,ay=0
说明小球经过O点以后的运动可分解为沿x轴方向的初速度为0的匀加速直线运动和沿y轴方向的匀速直线运动,即小球做类平抛运动,则有
x=gt2,y=vOt
联立解得小球过O点后运动的轨迹方程为
y2=6Rx。
答案:(1)mgR (2) (3)y2=6Rx
15.(15分)在如图所示的电路中,两平行金属极板A、B水平放置,两极板间的距离为d=40 cm,电源电动势为E=24 V,内阻为 r=1 Ω,定值电阻为R=15 Ω。闭合开关S,待电路稳定后,将一带正电的小球从B板小孔处以初速度v0=4 m/s竖直向上射入两极板间。已知小球所带电荷量为 q=1×10-2 C,质量为m=2×10-2 kg,不考虑空气阻力,那么滑动变阻器接入电路的阻值为多大时,小球恰好能到达A板?此时电源的输出功率是多大?(取 g=10 m/s2)
解析:小球进入极板间后,受重力和静电力作用,且到A板时速度为零。设两极板间电势差为UAB,由动能定理可得-mgd-qUAB=0-mv
解得滑动变阻器两端电压U滑=UAB=8 V
设通过滑动变阻器的电流为I,由闭合电路欧姆定律得I==1 A
则滑动变阻器接入电路的阻值为
R滑== Ω=8 Ω
电源的输出功率为
P出=I2(R+R滑)=12×(15+8) W=23 W。
答案:8 Ω 23 W
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