2019沪科版高中物理选修3-1全册综合测试题含答案

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2019沪科版高中物理选修3-1全册综合测试题
本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分，共100分，考试时间150分钟。
第Ⅰ卷
一、单选题(共20小题,每小题3.0分,共60分)


1.下列关于磁场的说法正确的是(　　)
A． 沿着磁感线的方向磁场越来越弱
B． 磁感线从N极出发到S极终止
C． 不论在什么情况下，磁感线都不会相交
D． 只有磁体周围才会产生磁场
2.如图所示，MN是电场中的一条电场线，一电子从a点运动到b点速度在不断地增大，则下列结论中正确的是(　　)

A． 该电场是匀强电场
B． 电场线的方向由N指向M
C． 电子在a处的加速度小于在b处的加速度
D． 因为电子从a到b的轨迹跟MN重合，所以电场线就是带电粒子在电场中的运动轨迹
3.如图，由均匀的电阻丝组成的等边三角形导体框，垂直磁场放置，将AB两点接入电压恒定的电源两端，通电时电阻丝AB段受到的安培力为F，则此时三根电阻丝受到的合安培力大小为(　　)

A．F
B． 1.5F
C． 2F
D． 3F
4.在匀强磁场中固定一平行光滑导轨，导轨平面与水平面的夹角为α，有一根长为L、质量为m的导体棒垂直导轨放置，如图所示，当通以图示方向的电流I后，导体棒恰能保持静止，若要求磁感应强度B的值最小，重力加速度为g，则应有（　　）

A．B=mg方向竖直向上
B．B= mg，方向垂直斜面向上　
C．B=方向垂直斜面向上
D．B=，方向垂直导体棒向左
5.如图所示：一个带负电的金属圆环处于竖直平面内，可以绕过其圆心的水平轴高速旋转，当它不动时，放在它左右侧的小磁针处于静止状态，当金属圆盘从左向右看逆时针高速旋转时，小磁针的N极将(　　)

A． 不偏转
B． 均向左偏转
C． 均向右旋转
D． 左侧小磁针N极向左偏转，右侧小磁针N极向右偏转
6.当放在同一平面内的长直导线MN和金属框通以如图所示电流时，MN固定不动，金属框的运动情况是(　　)

A． 金属框将靠近MN
B． 金属框将远离MN
C． 金属框将以xx′为轴转动
D． 金属框将以yy′为轴转动
7.如图所示，圆环上带有大量的负电荷，当圆环沿顺时针方向转动时，a，b、c三枚小磁针都要发生转动，以下说法正确的是(　　)

A．a，b、c的N极都向纸里转
B．b的N极向纸外转，而a、c的N极向纸里转
C．b、c的N极都向纸里转，而a的N极向纸外转
D．b的N极向纸里转，而a、c的N极向纸外转
8.如图所示，在匀强电场E中，一带电粒子(不计重力)－q的初速度v0恰与电场线方向相同，则带电粒子－q在开始运动后，将(　　)

A． 沿电场线方向做匀加速直线运动
B． 沿电场线方向做变加速直线运动
C． 沿电场线方向做匀减速直线运动
D． 偏离电场线方向做曲线运动
9.两盏电灯串联如图所示，电源电压是6 V．闭合开关以后，电灯不亮，导线都是好的．用电压表测A、B间和B、C间的电压都是0，而测得C、D间的电压是6 V．则故障可能是(　　)

A． L1断路
B． L2断路
C． 开关没接通
D． 以上都有可能
10.电场中有A、B两点，在将某电荷从A点移到B点的过程中，电场力对该电荷做了正功，则下列说法中正确的是(　　)
A． 该电荷是正电荷，且电势能减少
B． 该电荷是负电荷，且电势能增加
C． 该电荷电势能增加，但不能判断是正电荷还是负电荷
D． 该电荷电势能减少，但不能判断是正电荷还是负电荷
11.如图所示，光滑绝缘半球形的碗固定在水平地面上，可视为质点的带电小球1、2的电荷分别为Q1、Q2，其中小球1固定在碗底A点，小球2可以自由运动，平衡时小球2位于碗内的B位置处，如图所示．现在改变小球2的带电量，把它放置在图中C位置时也恰好能平衡，已知AB弦是AC弦的两倍，则(　　)

A． 小球在C位置时的电量是B位置时电量的一半
B． 小球在C位置时的电量是B位置时电量的四分之一
C． 小球2在B点对碗的压力大小等于小球2在C点时对碗的压力大小
D． 小球2在B点对碗的压力大小大于小球2在C点时对碗的压力大小
12.在商店选购一个10 μF电容器，在只有一台多用电表的情况下，为了挑选一个优质产品，应选用哪个量程：①直流电压挡；②直流电流挡；③欧姆挡；④交流电压挡．选好量程以后，再将多用电表两根测试笔接待检电容器，如果电容器是优质的，电表指针应该：⑤不偏转；⑥偏转至最右边；⑦偏转至中值；⑧偏转一下又返回至最左边．正确的选项是(　　)
A． ①⑤
B． ①⑥
C． ③⑤
D． ③⑧
13.一个磁场的方向如图所示，一个小磁针被放入磁场中，最后小磁针N极将(　　)

A． 向右
B． 向左
C． 向上
D． 向下
14.如图所示，用两根同样的绝缘细线把甲、乙两个质量相等的带电小球悬挂在同一点上，甲、乙两球均处于静止状态．已知两球带同种电荷，且甲球的电荷量大于乙球的电荷量，F1、F2分别表示甲、乙两球所受的库仑力，则下列说法中正确的是(　　)




A．F1一定大于F2
B．F1一定小于F2
C．F1与F2大小一定相等
D． 无法比较F1与F2的大小
15.磁性是物质的一种普遍属性，大到宇宙星体，小到电子、质子等微观粒子，几乎都会有磁性，地球就是一个巨大的磁体．在一些生物体内也会含有微量磁性物质，鸽子就是利用这种体内外磁性的相互作用来辨别方向的．若在鸽子身上绑一块永久磁铁，且其产生的磁场比附近的地磁场强的多，则在长距离飞行中(　　)
A． 鸽子仍能如平时一样辨别方向
B． 鸽子会比平时更容易的辨别方向
C． 鸽子会迷失方向
D． 不能确定鸽子是否会迷失方向
16.如图所示，两个带电量相同的粒子以相同的速度垂直于电场方向从同一点射入平行板M、N间的匀强电场．不计重力，最后粒子1打在N板中点，粒子2打在N板边缘．这两个粒子的质量之比m1：m2为(　　)

A． 1∶4
B． 4∶1
C． 2∶1
D． 1∶2
17.三根平行的长直导体棒分别过正三角形ABC的三个顶点，并与该三角形所在平面垂直，各导体棒中均通有大小相同的电流，方向如图所示，则三角形的中心O处的合磁场方向为(　　)

A． 平行于AB，由A指向B
B． 平行于BC，由B指向C
C． 平行于CA，由C指向A
D． 由O指向C
18.有一场强方向与x轴平行的静电场，电势φ随坐标x的变化的图线如图所示，如规定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？(　　)




A．B．
C．D．
19.在静电场中，将一电子从a点移至b点，静电力做功5 eV，则下列结论正确的是(　　)
A． 电场强度的方向一定由b到a
B．a、b两点的电势差是5 V
C． 电子的电势能减少了5 eV
D． 因电势能零点未确定，故不能确定a、b间的电势差
20.下列哪个措施是为了防止静电产生的危害(　　)
A． 在高大的烟囱中安装静电除尘器
B． 静电复印
C． 在高大的建筑物顶端装上避雷针
D． 静电喷漆


第Ⅱ卷
二、计算题(共4小题,每小题10.0分,共40分)


21.把一带电量为2.0×10－9C的负电荷由A移到B电场力做功4×10－7J，把该电荷由B移到C克服电场力做功为9.0×10－7J．求
(1)C、A两点间的电势差
(2)若取B点电势为零，则A、C两点的电势．
22.光滑绝缘导轨，与水平面成45°角，两个质量均为m，带等量同种电荷的小球A、B，带电量均为q，静止于导轨的同一水平高度处，如图所示. 求两球之间的距离．

23.一硫酸铜电解槽的横截面积为2 m2，在0.04 s内若相向通过同一横截面的铜离子和硫酸根离子分别为5.625×1018个和4.735×1018个，则电解槽中的电流是多大？方向如何？
24.如图所示，坐标系xOy在竖直平面内，x轴正方向水平向右，y轴正方向竖直向上．y＜0的区域有垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B；在第一象限的空间内有与x轴平行的匀强电场（图中未画出）；第四象限有与x轴同方向的匀强电场；第三象限也存在着匀强电场（图中未画出）．一个质量为m、电荷量为q的带电微粒从第一象限的P点由静止释放，恰好能在坐标平面内沿与x轴成θ=30°角的直线斜向下运动，经过x轴上的a点进入y＜0的区域后开始做匀速直线运动，经过y轴上的b点进入x＜0的区域后做匀速圆周运动，最后通过x轴上的c点，且Oa=Oc．已知重力加速度为g，空气阻力可忽略不计，求：
（1）第一象限电场的电场强度E1的大小及方向；
（2）带电微粒由P点运动到c点的过程中，其电势能的变化量大小；
（3）带电微粒从a点运动到c点所经历的时间．





答案
1.【答案】C
【解析】磁感线的疏密表示磁场的强弱，A错误；在磁体的外部，磁感线从N极出发到S极，在磁体的内部，磁感线从S极出发到N极，B错误；空间中某点的磁场方向是唯一的，所以不论在什么情况下，磁感线都不会相交，C正确；电流周围也会产生磁场，D错误．
2.【答案】B
【解析】仅从一条直的电场线不能判断出该电场是否为匀强电场，因为无法确定电场线的疏密程度，所以该电场可能是匀强电场，可能是正的点电荷形成的电场，也可能是负的点电荷形成的电场，A错．电子从a到b做的是加速运动，表明它所受的静电力方向是由M指向N，由于电子所受的静电力方向跟场强方向相反，所以电场线的方向由N指向M，B对．由于无法判断电场的性质，因此不能比较电子在A、B两处所受静电力的大小，即不能比较加速度的大小，C错．电场线不是电荷运动的轨迹，只有在特定的情况下，电场线才可能与电荷的运动轨迹重合，D错．
3.【答案】B
【解析】AB受力：FAB＝BIL＝F
ACB受力：有效长度为L，电流为AB的电流的，则其受力为：BIL＝，二力方向相同，则合力为1.5F
则B正确．
4.【答案】C
【解析】根据平衡条件，安培力F=mgsinα，方向平行于斜面向上，
由左手定则知磁场方向垂直于导轨平面向上，结合安培力公式有：BIL=mgsinα
得：B=
5.【答案】C
【解析】带负电金属圆环按如图所示方向旋转．则金属环的电流方向与旋转方向相反．再由右手螺旋定则可知磁极的方向：左端S极，右端N极．因此小磁针N极沿轴线向右．故C正确，A、B、D错误．
6.【答案】A
【解析】由右手螺旋定则判断出直导线的磁场，金属框在直导线右边，所处的磁场方向垂直纸面向里．
由左手定则判断金属框四边的受力情况，上下两边大小相等，方向相反，左右两边方向也相反，但由于金属线框周围磁感应强度的大小与它到导线的距离成反比，金属框左边受力比右边受力大，合力向左，所以金属框向左运动靠近通电长直导线．
7.【答案】B
【解析】带负电荷的圆环顺时针转动，形成逆时针方向等效电流，根据安培定则，判断出环内、外的磁场方向，可知小磁针的转动方向．
8.【答案】C
【解析】在匀强电场E中，带电粒子所受静电力为恒力．带电粒子受到与运动方向相反的恒定的静电力作用，产生与运动方向相反的恒定的加速度，因此，带电粒子－q在开始运动后，将沿电场线做匀减速直线运动．
9.【答案】C
【解析】设想把电压表接在C、D间，由C、D间的电压是6 V可知，一定有电流流进电压表，进而可知干路一定不断，故选C.事实上，我们也可以从电流的流经路线来分析，既然有电流流进电压表，则“正极→A点→L1→B点→L2→C点→电压表→D点→负极”一定是通路．同样也可选出正确答案C.
10.【答案】D
11.【答案】C
【解析】对小球2受力分析，如图所示，小球2受重力、支持力、库仑力，其中F1为库仑力F和重力mg的合力，根据三力平衡原理可知，F1＝FN.
由图可知，△OAB∽△BFF1
设半球形碗的半径为R，AB之间的距离为L，根据三角形相似可知，
＝＝
即＝＝
所以FN＝mg①
F＝mg②
当小球2处于C位置时，AC距离为，故F′＝F，
根据库仑定律有：F＝k，F′＝k
所以＝，即小球在C位置时的电量是B位置时电量的八分之一，故A、B均错误．
由上面的①式可知FN＝mg，即小球2在B点对碗的压力大小等于小球2在C点时对碗的压力大小，故C正确，D错误．

12.【答案】D
【解析】若用电压、电流挡，则因无电源无法检测，故要用欧姆挡，刚接通时是充电过程，充电完毕后，相当于断路，电阻无穷大，故测量时指针先偏转一下又返回到最左边．
13.【答案】A
14.【答案】C
【解析】甲、乙两球所受的库仑力属于作用力和反作用力，它们是大小相等，方向相反的，与带的电荷量的大小无关，所以C正确，A、B、D错误．
15.【答案】C
【解析】鸽子能准确的飞行靠的是地磁场，若在鸽子身上捆绑一块永磁体，会影响鸽子周围的磁场．
16.【答案】A
17.【答案】A
【解析】根据右手螺旋定则，电流A在O产生的磁场平行于BC，且由C向B，电流B在O产生的磁场平行AC，且由A向C，电流C在O产生的磁场平行AB，且由A向B；由于三导线电流相同，到O点的距离相同，根据平行四边形定则，则合场强的方向平行于AB，由A指向B，故A正确，B、C、D错误．
18.【答案】B
【解析】0～2 m，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．
0～2 m，E＝＝－V/m＝－2×104V/m
2～10 m，E＝＝V/m＝1×104V/m
10～12 m，E＝＝－2×104V/m，故B正确，C错误．
19.【答案】C
【解析】电子在移动过程中静电力做正功，电子的电势能减少，因此B错误，C正确；由于电场线方向不一定沿ab连线方向，故A错误；电场中两点间电势差为确定的数值，与电势能零点的选择无关，故D错误．
20.【答案】C
21.【答案】(1)－250 V；(2)－200 V，－450 V
【解析】(1)由A移至C电场力做功：
WAC＝WAB＋WBC＝4×10－7J－9.0×10－7J＝－5×10－7J
AC两点间电势差UAC＝＝V＝250 V
则CA间电势差：UCA＝－250 V
(2)UAB＝＝－200 V
UBC＝＝450 V
UAB＝φA－φB　　UBC＝φB－φC
取φB＝0，则φC＝－450 V，φA＝－200 V
22.【答案】q
【解析】设两球之间的距离为x，相互作用的库仑力为F，则：F＝k
由平衡条件得：Fcos 45°＝mgsin 45°
由以上两式解得：x＝q
23.【答案】82.88A　方向与铜离子定向移动的方向相同
【解析】电解槽中的电流是铜离子和硫酸根离子分别向相反的方向运动形成的，因为铜离子带正电荷，硫酸根离子带负电荷，规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，所以电流的方向与铜离子定向移动的方向相同．
铜离子和硫酸根离子都是二价离子，每个离子的电荷量为q1＝q2＝2×1.6×10－19C
设铜离子的个数为n1，硫酸根离子的个数为n2，
所以I＝＝＝
A
＝82.88 A.
24.【答案】（1）第一象限电场的电场强度E1的大小，方向水平向左．
（2）带电微粒由P点运动到c点的过程中，其电势能的变化量大小为．
（3）带电微粒从a点运动到c点所经历的时间为．
【解析】（1）在第一象限内，带电微粒从静止开始沿Pa做匀加速直线运动，受重力mg和电场力qE1的合力一定沿Pa方向，电场力qE1一定水平向左．
带电微粒在第四象限内受重力mg、电场力qE2和洛仑兹力qvB做匀速直线运动，所受合力为零．分析受力可知微粒所受电场力一定水平向右，故微粒一定带正电．
所以，在第一象限内E1方向水平向左（或沿x轴负方向）．
根据平行四边形定则，有mg=qE1tanθ
解得．
（2）带电粒子从a点运动到c点的过程中，速度大小不变，即动能不变，且重力做功为零，所以从a点运动到c点的过程中，电场力对带电粒子做功为零．
由于带电微粒在第四象限内所受合力为零，因此有qvBcosθ=mg
带电粒子通过a点的水平分速度vx=vcosθ=mg/Bq
带电粒子在第一象限时的水平加速度ax=
带电粒子在第一象限运动过程中沿水平方向的位移x=
由P点到a点过程中电场力对带电粒子所做的功W电=qE1x=
因此带电微粒由P点运动到c点的过程中，电势能的变化量大小
△E电=
（3）在第三象限内，带电微粒由b点到c点受重力mg、电场力qE3和洛仑兹力qvB做匀速圆周运动，一定是重力与电场力平衡，所以有qE3=mg
设带电微粒做匀速圆周运动的半径为R，根据牛顿第二定律，有qvB=
带电微粒做匀速圆周运动的周期
带电微粒在第三象限运动的轨迹如图所示，连接bc弦，因Oa=Oc，所以△abc为等腰三角形，即∠Ocb=∠Oab=30°．过b点做ab的垂线，与x轴交于d点，因∠Oba=60°，所以∠Obd=30°，因此△bcd为等腰三角形，bc弦的垂直平分线必交于x轴上的d点，即d点为轨迹圆的圆心．
所以带电粒子在第四象限运动的位移xab=Rcotθ=R
其在第四象限运动的时间t1=
由上述几何关系可知，带电微粒在第三象限做匀速圆周运动转过的圆心角为120°，即转过圆周，所以从b到c的运动时间t2=
因此从a点运动到c点的时间t=t1+t2=