【培优方案】模块达标检测（讲义）（教师版）物理（人教）必修第三册

模块达标检测
一、单项选择题（本题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）
1.如图所示是医生用计算机辅助某种射线断层摄影（简称“CT”）检查身体的情景，这种能穿透身体的射线是（　　）
A.X射线 B.红外线
C.紫外线 D.可见光
解析：A　X射线具有较强的穿透能力，常在医疗上用来检查身体；红外线能制成热谱仪、夜视仪，还有遥控器等；紫外线能杀菌，可用作消毒，它还具有荧光效应，能制成验钞机；红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫属于可见光，可见光的穿透性还不及紫外线。故选项A符合题意。
2.小强在加油站加油时，看到加油机上有如图所示的图标，关于图标涉及的物理知识及其理解，下列说法正确的是（　　）
A.制作这些图标的依据是静电屏蔽原理
B.工作人员工作时间须穿绝缘性能良好的化纤服装
C.化纤手套与接触物摩擦容易起电，存在安全隐患
D.在加油站可以用绝缘的塑料梳子梳头
解析：C　用塑料梳子梳头时会产生静电，戴非棉手套加油易产生静电，穿衣、脱衣也会产生静电，这些图标都是为了减少静电的产生，不是静电屏蔽，故A、D错误；工作人员工作时间穿绝缘性能良好的化纤服装，会引起静电，故B错误；化纤手套与接触物摩擦容易起电，有可能引起油料燃烧，故C正确。
3.如图所示，电流从A点分两路通过对称的环形支路汇合于B点，则环形支路的圆心O处的磁感应强度（　　）
A.垂直于环形支路所在平面，且指向“纸外”
B.垂直于环形支路所在平面，且指向“纸内”
C.大小为零
D.在环形支路所在平面内，指向B点
解析：C　由安培定则可判断上边环形电流在O点处产生磁场的方向垂直纸面向里，下边环形电流在O点处产生磁场的方向垂直纸面向外，方向相反，两环形支路的电流相等，两环形支路关于直径AB对称，所以O处的磁感应强度为零，故C正确。
4.如图所示，AB和CD为圆上两条相互垂直的直径，圆心为O。将电荷量分别为＋q和－q的两点电荷放在圆周上，其位置关于AB对称且距离等于圆的半径。要使圆心处的电场强度为零，可在圆周上再放一个电荷量为Q的点电荷，则该点电荷（　　）
A.可放在A点，Q＝＋2q
B.可放在B点，Q＝－2q
C.可放在C点，Q＝－q
D.可放在D点，Q＝－q
解析：C　根据电场叠加原理和点电荷的电场强度公式得，电荷量为＋q的点电荷在圆心O处的电场强度与电荷量为－q的点电荷在圆心O处的电场强度的合电场强度方向由O点指向D点，大小为E1＝k（其中r为圆的半径）；要使圆心O处的电场强度为零，只要所放点电荷在圆心O处产生的电场强度方向由O指向C，且大小也为k即可，所以点电荷可放在C点且Q＝－q或放在D点且Q＝＋q，C正确。
5.将面积为3.0×10－4 m2的圆面放入水平向右的匀强磁场中，圆面与磁感线之间的夹角为30°，如图所示，若穿过该圆面的磁通量为3.0×10－5 Wb，则此匀强磁场的磁感应强度B应等于（　　）
A.0.1 T　　B.0.05 T C.2 T　　D.0.2 T
解析：D　根据磁通量Φ＝BSsin 30°，则有B＝＝0.2 T，故D正确，A、B、C错误。
6.某实验小组设计的两个量程的电流表如图所示，已知表头G的满偏电流为Ig，定值电阻R1、R2的阻值均等于表头的内阻。当使用1和2两个端点时，电流表的量程为I1，当使用1和3两个端点时，电流表的量程为I2。下列说法正确的是（　　）
A.I1＝2Ig
B.I2＝3Ig
C.若仅使R1阻值变小，则I1和I2均变大
D.若仅使R2阻值变小，则I1和I2均变大
解析：C　设R1＝R2＝Rg＝R，根据电路结构可知I1＝Ig＋＝Ig＋＝3Ig，I2＝Ig＋＝Ig＋＝1.5Ig，选项A、B错误；因为I1＝Ig＋，I2＝Ig＋，则若仅使R1阻值变小，则I1和I2均变大，选项C正确；若仅使R2阻值变小，则I1减小，I2变大，选项D错误。
7.智能机器人被广泛应用各个领域。下表数据是某配送机器人工作的参数。
参数 额定电压 额定电流 机器人净重 最大承载量
数据 50 V 2 A 100 kg 100 kg
配送机器人满载时，匀速行驶的速度为7.2 km/h，此时配送机器人以额定功率工作，所受阻力为总重量的0.02倍，取g＝10 m/s2，则配送机器人的内阻为（　　）
A.2.5 Ω　　B.5 Ω C.10 Ω　　D.15 Ω
解析：B　由P＝Fv＝0.02mgv得P＝80 W，机器人内阻满足UI＝P＋I2r，解得r＝5 Ω，B正确，A、C、D错误。
8.小明设计了一种酒精测试仪的电路，其电路如图甲所示，电源电动势恒定，内阻忽略不计，定值电阻R＝20 Ω，Q为气敏元件，其阻值RQ随被测酒精气体浓度的变化如图乙所示。检测时，闭合开关S，当人呼出的酒精气体浓度越大，则（　　）
A.电流表示数越大，警察可以根据电流表的示数判定是否酒驾
B.电路消耗的总功率越大
C.电压表与电流表的示数乘积变小
D.电压表示数的变化量与电流表示数的变化量的之比变大
解析：C　定值电阻与气敏元件串联，电压表测定值电阻的电压，当人呼出的酒精气体浓度越大，气敏元件电阻越大，由欧姆定律可知电路的电流变小，A错误；电路消耗的总功率IE越小，B错误；电流表示数变小，根据U＝IR可知电压表示数变小，电压表与电流表的示数乘积变小，C正确；根据ΔU＝ΔIR，电压表示数的变化量与电流表示数的变化量的之比不变，D错误。
二、多项选择题（本题共4小题，每小题4分，共16分，在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）
9.某竖直放置的带电金属棒所带电荷均匀分布，其周围的电场线分布如图所示，在金属棒的中垂线上有A、B两点，电场中另有一点C。已知A点到金属棒的距离大于B点到金属棒的距离，C点到金属棒的距离大于A点到金属棒的距离，则（　　）
A.A点的电势高于B点的电势
B.B点的电场强度大于C点的电场强度
C.负电荷在A点的电势能小于其在B点的电势能
D.将正电荷沿AC方向从A点移动到C点，电场力做正功
解析：BD　由题图知，金属棒两侧的电场是对称的，由于OA＞OB，所以O、A之间的电势差大于O、B之间的电势差，根据沿着电场线方向电势逐渐降低，可知A点电势低于B点电势，A错误；根据电场线的疏密表示电场强度的大小，可知B点的电场强度大于C点的电场强度，B正确；负电荷在电势高的位置的电势能小，所以负电荷在A点的电势能大于其在B点的电势能，C错误；沿着电场线方向电势降低，分析可知A点电势比C点电势高，则正电荷沿AC方向从A点移动到C点，电势能减小，电场力做正功，D正确。
10.磁带录音机应用了电磁感应现象，如图甲、乙所示分别是录音机的录、放原理图。由图可知，以下说法正确的是（　　）
A.录音机录音时利用了电磁感应原理，放音时利用了电流的磁效应
B.录音机放音时，变化的磁场在静止的线圈内激发出感应电流
C.录音机放音时，线圈中变化的电流在磁头缝隙中产生变化的磁场
D.录音机录音时，线圈中变化的电流在磁头缝隙中产生变化的磁场
解析：BD　录音时是电生磁，利用了电流的磁效应；放音时是磁生电，利用了电磁感应原理，故A错误。录音时，声音先转变成强弱变化的电流，这样的电流通过录音磁头，产生了强弱变化的磁场，磁带划过磁头时，磁带上的小颗粒被强弱不同的磁场磁化，于是记录了一连串有关磁性变化的信息；放音时，磁带贴着放音磁头运动，被磁化的小颗粒产生的强弱变化的磁场使放音磁头中产生强弱变化的感应电流，电流经放大后使扬声器发声，这便“读”出了磁带中记录的信息，故B、D正确，C错误。
11.（2023·全国乙卷20题）黑箱外有编号为1、2、3、4的四个接线柱，接线柱1和2、2和3、3和4之间各接有一个电阻，在接线柱间还接有另外一个电阻R和一个直流电源。测得接线柱之间的电压U12＝3.0 V，U23＝2.5 V，U34＝－1.5 V。符合上述测量结果的可能接法是（　　）
A.电源接在1、4之间，R接在1、3之间
B.电源接在1、4之间，R接在2、4之间
C.电源接在1、3之间，R接在1、4之间
D.电源接在1、3之间，R接在2、4之间
解析：CD　由题意知，U12＝φ1－φ2＝3 V，U23＝φ2－φ3＝2.5 V，U34＝φ3－φ4＝－1.5 V，联立可得φ1＞φ2＞φ4＞φ3，在电路中电流从高电势流向低电势，所以1接电源正极，3接电源负极，故A、B错误，C、D正确。
12.某静电除尘装置有一长为L、宽为b、高为d的矩形通道，其前、后面板为绝缘材料，上、下面板为金属材料，如图甲所示。图乙是该装置的截面图，上、下两板与电压恒定为U的高压直流电源相连。带负电的尘埃被吸入矩形通道的水平速度为v0，当碰到下板后其所带电荷被中和，同时被收集。将被收集尘埃的数量与进入矩形通道尘埃的数量的比值称为除尘率。不计尘埃的重力及尘埃之间的相互作用。要增大除尘率，则下列措施可行的是（　　）
A.只增大高度d
B.只增大长度L
C.只增大电压U
D.只增大尘埃被吸入的水平速度v0
解析：BC　增大除尘率即让离下极板较远的粒子落到下极板上，带电尘埃在矩形通道内做类平抛运动，在沿电场的方向上的位移y＝，由此可知，只增大U，只增大L，只减小d或只减小v0均可增大除尘率，故选项B、C正确，A、D错误。
三、非选择题（本题共5小题，共60分）
13.（8分）某同学测量电阻约为2 Ω的一段圆柱形合金材料的电阻率，步骤如下：
（1）用螺旋测微器测量其直径如图所示，圆柱形合金材料直径为1.844（1.842～1.845均可）　mm。
解析：用螺旋测微器测量其直径为1.5 mm＋0.01×34.4 mm＝1.844 mm。
（2）用伏安法测合金材料的电阻时，除待测合金材料外，实验室还备有如下器材，为了准确测量其电阻，电压表应选A；电流表应选C。（填写器材前对应的序号字母）
A.电压表V1，量程0～3 V，内阻约3 kΩ
B.电压表V2，量程0～15 V，内阻约15 kΩ
C.电流表A1，量程0.6 A，内阻约2 Ω
D.电流表A2，量程0～100 mA，内阻约10 Ω
E.滑动变阻器R（0～5 Ω）
F.电动势为3 V的电源，内阻不计
G.开关S，导线若干
解析：因电源电动势为3 V，则电压表应选A；若电流表用C，则电路可能达到的最大电流为I＝＝ A＝0.75 A，则电流表应选C。
（3）该同学设计测量Rx的电路图如图甲所示，请根据所设计的电路图，补充完成图乙中实物图的连线。
答案：见解析图
解析：电路连线如图。
14.（10分）某兴趣小组的同学想将一量程为3 V的电压表甲改装成量程为15 V的电压表乙。
（1）先用多用表的欧姆挡测量电压表甲的内阻，机械调零后，将欧姆挡的选择开关置于“×10”，发现指针偏角过小，应将选择开关置于×100（选填“×100”或“×1”），并进行欧姆调零。
解析：欧姆表指针偏角太小，则示数比较大，说明被测电阻较大，应换用较大挡位，故换用“×100”挡位。
（2）正确操作后，欧姆表的指针如图所示，则电压表甲的内阻的读数为1 500Ω。
解析：由图中指针位置可知，内阻的读数为15×100 Ω＝1 500 Ω。　
（3）为了进一步精确测量电压表甲的内阻，他在实验室中找到了其他的器材，有：
A.两节新的干电池
B.电阻箱R（最大阻值9 999.9 Ω）
C.电流表（量程2 mA，内阻为200 Ω）
D.开关1个，导线若干
①请在下图中将实物图连接完整。
答案：见解析图
②在闭合开关前，某同学将电阻箱的阻值调到零，他的操作是错误（选填“正确”或“错误”）的。
③闭合开关，调节电阻箱，读出多组电阻箱的阻值R，以及对应的电流表的读数I。
④以为纵坐标，以R为横坐标，作出-R图像。
⑤若图像为直线且纵截距为0.63 mA－1，斜率为0.35 V－1，不考虑电源的内阻，则该电压表的内阻的测量值为RV＝1 600Ω。
解析：①实物连接如图所示。
②在闭合开关前，应将电阻箱的阻值调到最大，以免在闭合开关后，电流和电压超过电表的量程，损坏电表，所以在闭合开关前，将电阻箱的阻值调到零的操作是错误的。
⑤由闭合电路欧姆定律可知I＝，所以＝R＋（RA＋RV），由题意知＝0.35 V－1，（RA＋RV）＝0.63 mA－1，电流表内阻RA＝200 Ω，可解得RV＝1 600 Ω。
15.（10分）磁场中放一根与磁场方向垂直的通电直导线，通过它的电流是2.5 A，导线长1 cm，它受到的磁场力为5×10－2 N。问：
（1）如果把通电导线中的电流增大到5 A，该位置的磁感应强度是多大？
（2）如果通电导线在磁场中某处不受磁场力，是否能确定该处没有磁场？
答案：（1）2 T　（2）不能
解析：（1）由磁感应强度的定义式得
B＝＝ T＝2 T。
磁感应强度B是由磁场和空间位置（点）决定的，和导线的长度l、电流I的大小无关，所以该点的磁感应强度还是2 T。
（2）如果通电导线在磁场中某处不受磁场力，则有可能是该处有磁场，只不过通电导线与磁场方向平行，故不能确定该处没有磁场。
16.（16分）如图所示为电场直线加速器的示意图。由炽热的金属丝、n个长度不同的金属网筒（两底面开有小孔）和一个靶组成。把炽热的金属丝与所有的网筒交叉连接到电压恒为U、电势高低做周期性变化的电源上，确保每次电子从金属丝到第一个网筒的左侧和每两个网筒的缝隙时都被电场加速。缝隙宽度很小，电子经过缝隙的时间不计，经过每个网筒的时间均为t。已知电子的质量为m，电荷量为e，离开金属丝时的速度为v0。
（1）试说明电子在每个网筒里的运动情况以及每个网筒的长度必须遵循什么条件？
（2）最后打在靶上的电子动能为多大？
答案：（1）匀速直线运动　每个网筒的长度必须遵循Li＝t（i＝1，2，3，…，n）
（2）m＋neU
解析：（1）在每个网筒里做匀速直线运动。
电子可认为在缝隙里做连续的加速运动，设电子刚到第i个网筒时速度为vi，根据动能定理有
ieU＝m－m
解得vi＝
第i个网筒的长度应为Li＝vit
解得Li＝t（i＝1，2，3，…，n）。
（2）最后打到靶上时，电子的动能
Ek＝m＋neU。
17.（16分）如图所示，竖直平面内有坐标系xOy，在第二象限有平行于坐标平面的匀强电场E1（未画出），第一象限有与x轴夹角θ＝53°的虚线OP，虚线OP与x轴组成的空间内有水平向左的匀强电场E2，有一个质量为m＝2 kg，带电荷量为＋1 C的带电微粒，以竖直向上的初速度v0＝10 m/s从第二象限的A点出发，并以v＝5 m/s的速度垂直于虚线经过虚线上的P点，并最终刚好从P点正下方Q点以速度 m/s穿过x轴。（取g＝10 m/s2，sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6）
（1）请求出P点的坐标；
（2）请求出第二象限内的电场E1对带电粒子做的功；
（3）试求电场E2的大小。
答案：（1）（6，8）　（2）85 J　（3）16 V/m
解析：（1）在由P到Q的过程中有
mgh＝m－mv2
代入数据解得h＝8 m
根据几何关系tan θ＝＝
解得x＝6 m
P点的坐标为（6，8）。
（2）在A到P过程中根据动能定理，有
－mgh＋W＝mv2－m，
代入数据解得W＝85 J。
（3）设粒子由P到Q所用的时间为t
在竖直方向上有h＝vtcos θ ＋gt2
代入数据解得t＝1 s
而在水平方向上粒子速度减为0所用时间为
t'＝t＝0.5 s，则vsin θ－at'＝0
代入数据解得a＝8 m/s2，qE2＝ma
代入数据解得E2＝16 V/m。
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