（京津琼鲁专用）必修二试题：模块综合试卷（二）+Word版含答案

模块综合试卷(二)
(时间：90分钟　满分：100分)
一、选择题(本题共12小题，共40分.1～8题为单选题，每小题3分，9～12题为多选题，全部选对得4分，有选对但不全的得2分，有选错的得0分)
1.(2018·山东烟台市高一下期末)关于下列公式的理解，以下说法正确的是(　　)
A.点电荷场强公式E＝中，Q为试探电荷的电荷量
B.电场强度的定义式E＝中，q为场源电荷的电荷量
C.由电阻定义式R＝知，R与U成正比，与I成反比
D.电源电动势定义式E＝中，W指的是非静电力所做的功
答案　D
2.如图1所示，电场中一正离子只受静电力作用从A点运动到B点，离子在A点的速度大小为v0，速度方向与电场方向相同，能定性反映该离子从A点到B点运动情况的速度—时间(v－t)图象是(　　)
图1
答案　C
3.(2018·衡中微山分校高一下期末)硅光电池作为电源已广泛应用于人造卫星、灯塔和无人气象站等，高速公路上安装的“电子眼”通常也采用硅光电池供电.硅光电池的原理如图2所示，a、b是硅光电池的两个电极，P、N是两块硅半导体，E区是两块半导体自发形成的匀强电场区，P的上表面镀有一层增透膜.光照射到半导体P上，使P内受原子束缚的电子成为自由电子，自由电子经过E区电场加速到达半导体N，从而产生电动势，形成电流.以下说法中正确的是(　　)
图2
A.E区匀强电场的方向由P指向N
B.电源内部的电流方向由P指向N
C.a电极为电池的正极
D.硅光电池是一种把化学能转为电能的装置
答案　C
解析　根据题意，E区电场能使P逸出的自由电子加速向N运动，因负电荷受到的电场力与电场方向相反，所以电场方向由N指向P，由于电流的方向与负电荷的运动方向相反，所以电源内部的电流方向由N指向P，故A、B错误；根据以上对电流方向的分析可知，a为电池正极，该电池是将光能转化为电能的装置，C正确，D错误.
4.如图3所示电路，闭合开关S，两个灯泡都不亮，电流表指针几乎不动，而电压表指针有明显偏转，该电路的故障可能是(　　)
图3
A.电流表坏了或未接好
B.从点a经过灯L1到点b的电路中有断路
C.灯L2的灯丝断了或灯座未接通
D.电流表和灯L1、L2都坏了
答案　B
解析　电流表坏了或未接好，电路断路，电路中无电流，两电表都无示数，A项不符合题意.两灯都不亮，电流表的指针几乎不动，而电压表指针有明显偏转，说明电压表所测那部分电路断路，电压表与电路串联，分担绝大部分电压，示数很大，B项符合题意.灯L2灯丝断了或灯座未接通，电路断路，电路中无电流，两电表都无示数，C项不符合题意.电流表和灯L1、L2都坏了，电路断路，电路中无电流，两电表都无示数，D项不符合题意.
5.(2018·山东济宁市高一下期末)如图4所示，在两个等量异种点电荷的电场有1、2、3、4、5、6各点，其中1、2之间的距离与2、3之间的距离相等，2、5之间的距离与2、6之间的距离相等，2位于两电荷连线的中点，两条虚线互相垂直，那么关于各点电场强度和电势的叙述错误的是(　　)
图4
A.1、3两点电势相等
B.1、3两点电场强度相同
C.4、5两点电势相等
D.5、6两点电场强度相同
答案　A
6.(2018·山东烟台市高一下期末)在如图5所示的电路中，闭合开关S，在滑动变阻器R的滑片由a端滑向b端的过程中，下列说法正确的是(　　)
图5
A.R1两端电压增大
B.电源内阻消耗的功率变大
C.电流表的示数变小
D.R2两端电压变小
答案　C
7.有一场强方向与x轴平行的静电场，电势φ随坐标x变化的图线如图6所示，若规定x轴正方向为场强的正方向，则该静电场的场强E随x变化的图线应是图中的哪一个？(　　)
图6
答案　B
解析　0～2mm，电势φ升高，逆着电场线，则知电场线方向为x轴负方向，E是负的，故A、D错误.
0～2mm，E＝＝－V/m＝－2×104 V/m
2～10mm，E＝＝V/m＝1×104 V/m
10～12mm，E＝＝－2×104V/m，故B正确，C错误.
8.如图7所示，绝缘水平面上固定一正点电荷Q，另一电荷量为－q(q＞0)、质量为m的滑块(可看做点电荷)从a点以初速度v0沿水平面向Q运动，到达b点时速度为零.已知a、b间距离为s，滑块与水平面间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g.最大静摩擦力等于滑动摩擦力，以下说法正确的是(　　)
图7
A.滑块在运动过程中所受Q的库仑力有可能大于滑动摩擦力
B.滑块在运动过程的中间时刻速率大于
C.此过程中产生的内能为
D.Q产生的电场中a、b两点间的电势差Uab＝
答案　D
解析　若滑块受到的库仑力某时刻大于滑动摩擦力，则滑块即开始做加速运动，不会在b点停下，A错误；水平方向上滑块受到恒定的摩擦力和逐渐变大的库仑力，且摩擦力大于库仑力，应做加速度逐渐减小的减速运动，前半段时间速度变化量较大，故中间时刻滑块速率小于，B错误；滑块从a运动到b的过程中，动能和电势能减小，转化为内能，故内能Q内＝mv02－qUab＝μmgs，显然Q内≠，C错误；由上式可得：Uab＝，D正确.
9.(2018·山东滨州市高一下期末)如图8所示，已知电源电动势E＝12V，内阻r＝1Ω，电阻R1＝2Ω，R2＝25Ω，电容C＝100μF，小灯泡的电阻为3Ω，小型直流电动机线圈的电阻为1Ω，当开关接到1时通过小灯泡的电流为1A，电动机正常工作，当开关接到2时，电动机不转，则(　　)
图8
A.开关接到1时，电动机两端的电压为6V，电动机的输出功率为6W
B.开关接到2时，电动机两端的电压为0.4V，电容器所带电荷量为1.6×10－4C
C.开关由1接到2，电容器所带电荷量减小，灯泡变暗
D.开关由1接到2，电容器所带电荷量增大，灯泡变亮
答案　BC
10.(2018·山东滨州市高一下期末)如图9所示把两只完全相同的表头进行改装，已知其内阻Rg＝200Ω，下列说法正确的是(　　)
图9
A.由甲图可知，该表头满偏电流Ig＝2mA
B.甲图是改装成的双量程电压表，其中b量程为15V
C.乙图是改装成的双量程电流表，R1＝10Ω，R2＝50Ω
D.乙图是改装成的双量程电流表，R1＝5Ω，R2＝45Ω
答案　ABD
11.如图10所示，长为L＝0.5m、倾角为θ＝37°的光滑绝缘斜面AB处于水平向右的匀强电场中，一带电荷量为＋q、质量为m的小球(可视为质点，不计空气阻力)，恰能以初速度v0＝2 m/s沿斜面匀速上滑，g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，则下列说法中正确的是(　　)
图10
A.小球在B点的电势能大于在A点的电势能
B.水平匀强电场的电场强度为
C.若电场强度加倍，小球运动的加速度大小为3m/s2
D.若电场强度减半，小球运动到B点时的速度为初速度v0的一半
答案　BD
解析　在小球由A运动到B的过程中，电场力做正功，小球电势能减少，A错；由动能定理知qELcosθ－mgLsinθ＝0，所以水平匀强电场的电场强度为E＝，B对；电场强度加倍后，则有q·2Ecosθ－mgsinθ＝ma，所以a＝6m/s2，C错；电场强度减半后，则有mgsinθ－qcosθ＝ma1，a1＝3m/s2，由v2－v02＝－2a1L代入数值得v＝1m/s，D对.
12.如图11所示，AB、CD为一圆的两条直径且相互垂直，O点为圆心.空间存在一未知静电场，方向与圆周所在平面平行.现让一电子先从A点运动至C点，电势能减少了Ep；又从C点运动到B点，电势能增加了Ep.那么此空间存在的静电场可能是(　　)
图11
A.匀强电场，方向垂直于AB由O点指向C点
B.匀强电场，方向垂直于AB由C点指向O点
C.位于O点的正点电荷形成的电场
D.位于D点的负点电荷形成的电场
答案　BD
解析　由题知，WAC＝－eUAC，为正功，故UAC<0，即φA<φC，又因从A至C再到B，W电＝0，所以φA＝φB，故φA＝φB<φC，若电场为匀强电场，则AB为等势面，电场方向与AB垂直，方向由C指向O，故A错，B对；若电场是由位于O点的正点电荷形成的，因为OA＝OB＝OC，则φA＝φB＝φC，故C错；若电场是由位于D点的负点电荷形成的，因为DA＝DB二、实验题(本题3小题，共18分)
13.(4分)(2018·山东烟台市高一下期末)某同学用多用电表测一电阻阻值(约为2000Ω).为了比较精确地测定该电阻的阻值，现给出下列器材：
A.电压表(量程6V，内阻约为10kΩ)
B.电流表(量程3mA，内阻约为2Ω)
C.滑动变阻器(最大阻值20Ω)
D.电源(电动势6V，内阻1Ω)
E.开关、导线若干
(1)在虚线框内画出实验电路图.
(2)电阻的测量值比真实值(选填“偏大”或“偏小”).
答案　(1)如图所示
(2)偏大
14.(6分)为了测定一节旧干电池的电动势和内阻(内阻偏大)，配备的器材有：
A.电流表A(量程为0.6A)
B.电压表V(量程为1V，内阻为1.2kΩ)
C.滑动变阻器R1(0～10Ω，1A)
D.电阻箱R2(0～9999.9Ω)
某实验小组设计了如图12所示的电路.
图12
(1)实验中将1V电压表量程扩大为2V，电阻箱R2的取值应为kΩ.
(2)利用上述实验电路进行实验，测出多组改装后的电压表读数UV与对应的电流表读数IA，得到UV－IA的图象如图13所示.由图象可知，电源的电动势E＝V，内阻r＝Ω.
图13
答案　(1)1.2　(2)1.60　2.75
解析　(1)量程增大1倍，即内阻增加1倍，所以R2的取值应为1.2kΩ.
(2)图象与纵轴的交点即为电源电动势，故E＝1.60V，斜率的绝对值表示内阻，r＝，解得r＝2.75Ω.
15.(8分)为了测量一根长约为3cm，电阻约为100Ω，横截面为圆形，粗细均匀的导电材料的电阻率，所用器材如下：
直流电源E，电动势为8.0V，内阻可忽略不计；
电流表A1，量程为0～25mA，内阻r1＝100Ω；
电流表A2，量程为0～150mA，内阻r2＝20Ω；
定值电阻R0，阻值为10Ω；
滑动变阻器R，最大阻值为10Ω；
开关S、导线若干.
(1)用游标卡尺测得该材料的长度如图14甲所示，示数为L＝mm；用螺旋测微器测得该材料的直径如图乙所示，示数为D＝mm.
图14
(2)为了在测量中尽量减小误差，并测多组数据，现给出测量电阻Rx的实验电路，请根据图15电路图把图16实验器材连接起来.
　
图15　　　　　　　　　图16
(3)若某次测量中电流表A1的示数为I1，电流表A2的示数为I2，则由已知量和测量量计算电阻率的表达式为ρ＝.(用题目中字母表示即可)
答案　(1)30.35　3.205
(2)如图所示
(3)[I2(R0＋r2)－I1r1]
解析　(1)材料的长度L＝3 cm＋7×0.05 mm＝30.35 mm，材料的直径D＝3 mm＋20.5×0.01 mm＝3.205 mm.
(3)由欧姆定律可得Rx＝－r1，
由电阻定律可得Rx＝ρ＝ρ，
联立可解得ρ＝[I2(R0＋r2)－I1r1].
三、计算题(本题4小题，共42分)
16.(8分)如图17所示的电路中，电源的电动势E＝12V，内阻未知，R1＝8Ω，R2＝1.5Ω，L为规格“3V　3W”的灯泡，开关S断开时，灯泡恰好正常发光.(不考虑温度对灯泡电阻的影响)试求：
图17
(1)灯泡的额定电流和灯丝电阻；
(2)电源的内阻；
(3)开关S闭合时，灯泡实际消耗的功率.
答案　(1)1A　3Ω　(2)1Ω　(3)0.48W
解析　(1)灯泡的额定电流IL＝＝A＝1A
灯丝电阻RL＝＝Ω＝3Ω
(2)S断开时，灯L正常发光，即I1＝IL，根据闭合电路欧姆定律E＝IL(R1＋RL＋r)
得r＝－(R1＋RL)＝[－(8＋3)] Ω＝1Ω
(3)S闭合时，设外电路总电阻为R外
R外＝＋R1＝9Ω
干路电流为I总＝＝1.2A
灯泡两端的电压UL′＝I总·＝1.2V
灯泡实际消耗的功率P＝＝0.48W.
17.(10分)如图18所示，一长为h2、内壁光滑的绝缘细管竖直放置，管的底部固定一电荷量为Q(Q>0)的点电荷M.现在管口A处无初速度释放一电荷量为q(q>0)、质量为m的点电荷N，N在距离底部点电荷为h1的B处速度恰好为零.再次从A处无初速度释放电荷量为q、质量为3m的点电荷P(已知静电力常量为k，重力加速度为g).求：
图18
(1)电荷P运动过程中速度最大处与底部点电荷间的距离；
(2)电荷P运动到B处时的速度大小.
答案　(1)　(2)2
解析　(1)电荷P运动到重力等于电场力时，速度最大，距底部距离为r，则有3mg＝，解得r＝
(2)设电荷P运动到B处时的速度为vB，由动能定理，
有3mg(h2－h1)－qUAB＝×3mvB2
依题意有mg(h2－h1)＝qUAB
联立两式可得：vB＝2.
18.(12分)(2018·山东济宁市高一下期末)如图19所示，在水平面上方，O点右侧空间有一匀强电场，场强大小E＝6.0×105N/C，方向水平向右，在O点有一个电荷量q＝－5.0×10－8C、质量m＝1.0×10－2kg的绝缘物块(可视为质点)，物块与水平面间的动摩擦因数μ＝0.2，现给
物块一个水平向右的初速度v0＝3.0m/s(取g＝10 m/s2).求：
图19
(1)物块向右运动离O点的最远距离x1为多大；
(2)物块最终停止时的位置.
答案　见解析
解析　(1)物块受到的电场力为F＝Eq＝0.03N
物块受到的摩擦力为Ff＝μmg＝0.02N
物块到达最右端的过程中，由动能定理得－Fx1－Ffx1＝0－mv02
解得x1＝0.9m
(2)因为F>Ff，所以物块先向右减速运动，再向左加速运动，越过O点进入无电场区域后，再减速运动直到停止.
设物块最终停止的位置离O点的距离为x2.
对整个运动过程，由动能定理得
－2Ffx1－Ffx2＝0－mv02
解得x2＝0.45m
即物块停在O点左侧0.45m处.
19.(12分)如图20所示，竖直固定放置的光滑绝缘杆上O点套有一个质量为m、带电荷量为－q(q>0)的小环.在杆的左侧固定一个带电荷量为＋Q的点电荷，杆上a、b两点与Q正好构成等边三角形.已知Oa之间距离为h1，a、b之间距离为h2，重力加速度为g，静电力常量为k.现使小环从图示位置的O点由静止释放，不计空气阻力，若通过a点的速率为.试求：
图20
(1)小环运动到a点时对杆的压力大小及方向；
(2)小环通过b点的速率.
答案　(1)　水平向左
(2)
解析　(1)由库仑定律可得，小环运动到a点时所受库仑力为F＝，方向由a指向Q，其中r为Q到a点的距离，依题意r＝h2，所以F＝，
杆对小环的支持力FN＝Fcos 30°＝，方向水平向右；由牛顿第三定律可知，小环对杆的压力大小FN′＝FN＝，方向水平向左.
(2)小环从a运动到b的过程中，根据动能定理有mgh2－qUab＝mvb2－mva2，
其中va＝，
由于a、b两点到点电荷Q的距离相等，所以Uab＝0，
可得vb＝.