2017-2018学年高二物理粤教版选修3-1单元测试：综合测试2（含解析）

物理粤教版选修3—1模块测试一
（时间：90分钟　满分：100分）
一、选择题（本题共10小题，每小题4分，共40分．在每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确．全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）
1．电容器是一种常用的电子元件．对电容器认识正确的是（　　）．
A．电容器的电容表示其储存电荷的能力
B．电容器的电容与它所带的电荷量成正比
C．电容器的电容与它两极板间的电压成正比
D．电容的常用单位有μF和pF,1
μF＝103
pF
2．某点电荷从静电场中的a点移到b点，电场力做功为零，则（　　）．
A．电荷所受的电场力总是垂直于移动的方向
B．a、b两点间的电势差一定为零
C．a、b两点的场强一定为零
D．a、b两点的电势一定相等
3．一负电荷从电场中A点由静止释放，只受电场力作用，沿电场线运动到B点，它运动的速度—时间图象如图甲所示，则A、B所在区域的电场线分布情况可能是图乙中的（　　）．
甲
乙
4．如图所示，在示波管下方有一根水平放置的通电直导线，则示波管中的电子束将（　　）．
A．向上偏转　　　　　B．向下偏转
C．向纸外偏转
D．向纸里偏转
5．如图所示，MN是一条水平放置的固定长直导线，P是一个通有电流I2的与MN共面的金属环，可以自由移动．长直导线与金属圆环均包有绝缘漆皮．当MN中通上图示方向的电流I1时，金属环P在磁场力作用下将（　　）．
A．沿纸面向上运动
B．沿纸面向下运动
C．水平向左运动
D．由于长直导线包有绝缘漆皮，其磁场被屏蔽，金属环P将静止不动
6．在如图所示的电路中电源电动势为E，内电阻为r．闭合开关S，待电流达到稳定后，电流表示数为I，电压表示数为U，电容器C所带电荷量为Q，将滑动变阻器P的滑动触头，
从图示位置向a一端移动一些，待电流达到稳定后，则与P移动前相比（　　）．
A．U变小
B．I变小
C．Q增大
D．Q减小
7．如图所示为一磁流体发电机示意图，A、B是平行正对的金属板，等离子体（电离的气体，由自由电子和阳离子构成，整体呈电中性）从左侧进入，在t时间内有n个自由电子落在B板上，则关于R中的电流大小及方向判断正确的是（　　）．
A．，从上向下
B．，从上向下
C．，从下向上
D．，从下向上
8．某静电场的电场线分布如图所示，图中P、Q两点的电场强度的大小分别为EP和EQ，电势分别为UP和UQ，则（　　）．
A．EP＞EQ，UP＞UQ
B．EP＞EQ，UP＜UQ
C．EP＜EQ，UP＞UQ
D．EP＜EQ，UP＜UQ
9．如图甲是用来加速带电粒子的回旋加速器的示意图，其核心部分是两个D形金属盒．在加速带电粒子时，两金属盒置于匀强磁场中，两盒分别与高频电源相连．带电粒子在磁场中运动的动能Ek随时间t的变化规律如图乙所示，忽略带电粒子在电场中的加速时间，则下列判断正确的是（　　）．
A．在Ekt图中应有t4－t3＝t3－t2＝t2－t1
B．高频电源的变化周期应该等于tn－tn－1
C．粒子加速次数越多，粒子最大动能一定越大
D．要想粒子获得的最大动能越大，可增加D形盒的面积
10．带电粒子以速度v沿CB方向射入一横截面为正方形的区域，C、B均为该正方形两边的中点，如图所示，不计粒子的重力．当区域内有竖直方向的匀强电场E时，粒子从A点飞出，所用时间为t1；当区域内有垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场时，粒子也从A点飞出，所用时间为t2，下列说法正确的是（　　）．
A．t1＜t2
B．t1＞t2
C．
D．
二、填空题（本题共2小题，每小题8分，共16分）
11．某同学用电流表和电压表测干电池的电动势和内阻时，所用滑动变阻器的阻值范围0～20
Ω，连接电路的实物图如下图所示．
（1）指出该同学接线中错误的和不规范的做法是：________________________________．
A．滑动变阻器，不起变阻作用
B．电流表接线有错
C．电压表量程选用不当
D．电压表接线有错
（2）画出这个实验的正确电路图．
12．在物理兴趣小组活动中，一同学利用下列器材设计并完成了“探究导体阻值与长度的关系”的实验．
电压表V1　　量程3
V　　　内阻约为900
Ω电压表V2
量程10
V
内阻约为3
kΩ
电流表A　
量程60
mA
内阻约为5
Ω
电源E1
电动势1.5
V
内阻约为0.2
Ω
电源E2
电动势4.5
V
内阻约为0.4
Ω
滑动变阻器（最大阻值为10
Ω）、粗细均匀的同种电阻丝、开关、导线和刻度尺
其主要实验步骤如下：
A．选取图中器材，按示意图连接电路
B．用伏安法测定电阻丝的阻值R
C．用刻度尺测出电阻丝的长度L
D．依次减小电阻丝的长度，保持电路其他部分不变，重复步骤B、C
E．处理数据，根据下列测量结果，找出电阻丝阻值与长度的关系
L/m
0.995
6
0.804
9
0.598
1
0.402
1
0.195
8
R/Ω
104.8
85.3
65.2
46.6
27.1
为使实验尽可能准确，请你对上述步骤中画线处加以改进．
（Ⅰ）_______________________________________________________________________
（Ⅱ）_______________________________________________________________________
三、解答题（本题共4小题，13、14题各10分，15、16题各12分，共44分．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
13．如果把带电荷量为q＝1.0×10－8
C的点电荷从无穷远移至电场中的
A点，需克服电场力做功W＝1.2×10－4
J．试求：
（1）q在A点的电势能和在A点的电势（取无穷远处电势为零）．
（2）q未移入电场前A点的电势是多少？
14．在POQ区域内有磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向如图所示，负离子质量为m，电荷量为－q，从边界OQ上的A点垂直于OQ也垂直于磁场方向射入磁场，OA＝d，若要求离子不从OP边界射出磁场，离子的速度v应满足什么条件？
15．如图所示，在直角坐标系xOy的y＞0空间内存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度的大小为B．许多质量为m的带电粒子，以相同的速率v沿位于纸面内的各个方向，由O点射入磁场区域．不计重力，不计粒子间的相互影响．图中曲线表示带电粒子可能经过的区域边界，其中边界与y轴交点P的坐标为（0，a），边界与x轴交点为Q．求：
（1）试判断粒子带正电荷还是负电荷？
（2）粒子所带的电荷量．
（3）Q点的坐标．
16．如图所示，在xOy坐标平面的第一象限内有沿－y方向的匀强电场，在第四象限内有垂直于平面向外的匀强磁场．现有一电荷量为＋q、质量为m的粒子（不计重力）以初速度v0沿－x方向从坐标为（3l，l）的P点开始运动，接着进入磁场后由坐标原点O射出，射出时速度方向与y轴方向的夹角为45°，求：
（1）粒子从O点射出时的速度v和电场强度E．
（2）粒子从P点运动到O点过程所用的时间．
参考答案1．答案：A　解析：电容器的电容就是表示其储存电荷的能力，由电容器本身决定，与它带的电荷量、板间电压无关；1
μF＝106
pF，故D项错误．
2．答案：D　解析：由W＝q（φa－φb）可知道a、b两点的电势一定相等．
3．答案：C　解析：由v－t图象知电荷的速度越来越大，加速度越来越大，电荷为负电荷，受力方向与场强方向相反，所以选C．4．答案：A　解析：由安培定则可知导线上方磁场垂直纸面向外，电子垂直磁场进入，由左手定则可知，电子向上偏转．
5．答案：B　解析：由安培定则和左手定则可知，金属环P受到的磁场力沿金属环所在平面向下，故B选项正确．绝缘漆皮不会屏蔽磁场，D选项错误．
6．答案：BC　解析：当滑动变阻器P的滑动触头，从图示位置向a一端移动时，其电阻值增大，由闭合电路的欧姆定律可知，电路的电流I减小；变阻器R两端的电压增大，即电容器C两端的电压增大，显然所带电荷量Q增大．
7．答案：A　解析：在t时间内，落到B板的电子数为n个，即q＝ne，根据电流的定义式，得通过R的电流大小为，方向从上向下．
8．答案：A　解析：电场线密的位置场强大，因此EP＞EQ；沿电场线方向电势降低，因此有UP＞UQ．A项正确．
9．答案：AD　解析：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期与速度大小无关，因此，在Ekt图中应有t4－t3＝t3－t2＝t2－t1，选项A正确；带电粒子在回旋加速器中每运行一周加速两次，高频电源的变化周期应该等于2（tn－tn－1），选项B错；由r＝mv/qB＝可知，粒子获得的最大动能决定于D形盒的半径，当轨道半径与D形盒半径相等时就不能继续加速，故选项C错、D对．
10．答案：AD　解析：粒子在电场中做类平抛运动，沿CB方向速度不变；在磁场中做匀速圆周运动，在CB方向上的速度分量减小．由比较得A项正确．在电场中偏转距离，磁场中几何关系：R2＝a2＋（R－）2，半径：解得选项D正确．
11．答案：（1）ABD　（2）如图所示
解析：图中变阻器起不到变阻的作用，故选A．
图中电流表的“＋”“－”接线柱出现错误，故选B．
干电池的电动势为1.5
V，电压表量程适当，故C错．但电压表不能直接并联到电源两端，因为开关断开后，电压表仍有示数，故选D．
12．答案：（Ⅰ）电源改选E2．（Ⅱ）判断电流表的内外接法，作出相应调整．
解析：（Ⅰ）由于电压表的量程为3
V，为使测量误差减小，电源应改选E2．
（Ⅱ）电阻丝长度减小时，电阻较小，若采用电流表的内接法，误差较大，所以应根据实际情况作出相应调整．
13．答案：（1）1.2×10－4
J　1.2×104
V
（2）1.2×104
解析：（1）克服电场力做功，电势能增加，无穷远处的电势为零，电荷在无穷远处的电势能也为零，所以EA＝EA－0＝W＝1.2×10－4
J
正电荷在电势高处具有的电势能大，即A点的电势φA＞0
．
（2）A点的电势是由电场本身决定的，跟A点是否有电荷存在无关，所以在移入电场前，A点电势仍为1.2×104
V．
14．答案：
解析：由离子在A点所受洛伦兹力方向可确定圆心一定在AQ线上，离子从OP边界射出磁场的临界轨迹是轨迹圆，且恰与OP相切，如图所示．确定临界轨迹圆的圆心：从轨迹圆和OP的切点D作OP的垂线交AQ于C即圆心，画出临界轨迹圆，利用几何知识可得临界半径r=（+1）d．
满足条件的半径，再利用物理规律可确定v的取值范围．
15．答案：（1）正电　（2）　（3）（－a,0）
解析：（1）由左手定则得粒子带正电．
（2）粒子进入磁场后做匀速圆周运动，粒子从O点沿x轴正方向进入磁场做圆周运动的轨迹恰是边界的右边曲线．其圆半径
解得粒子带电荷量．
（3）当带电粒子沿y轴方向射入磁场时，轨迹圆与x轴的交点即Q，OQ＝2R＝aQ点的坐标为（－a,0）．
16．答案：（1）　（2）
解析：依题意知，带电粒子在电场中做类平抛运动，设其刚进入磁场时的点为Q点．在磁场中粒子做匀速圆周运动，最终由O点射出．
（1）由对称性可知，粒子在Q点时速度大小为v，方向与－x轴方向成45°，则有
vcos
45°＝v0，解得
在P运动到Q的过程中，有
联立以上两式解得．
（2）粒子在电场中运动，到达Q点时沿－y方向速度大小为vy＝vsin45°＝v0，，P到Q的运动时间为．
水平分运动，有x＝v0t1；竖直分运动，有，则x＝2l带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，设其轨道半径为R，由几何关系可得
运动时间
粒子到从P点运动到O点过程所用的时间
．