高中物理人教版选修3-1 全册综合检测题 Word版含解析

高中物理人教版选修3-1 全册综合检测题
一、选择题(1～7为单选题，每小题5分，8～10为多选题，每小题5分，共50分)
1．我们做电学实验时经常用到电阻箱，关于电阻箱内的电阻是由什么材料制成的，以下猜测可能正确的是(　D　)
A．纯银 B．纯铜 C．石墨 D．某些金属的合金
2．关于带电粒子(不计重力)在匀强电场中的运动情况，下列说法正确的是(　A　)
A．一定是匀变速运动
B．不可能做匀减速运动
C．一定做曲线运动
D．可能做匀变速直线运动，不可能做匀变速曲线运动
解析：带电粒子在匀强电场中受到的电场力恒定不变，可能做匀变速直线运动，也可能做匀变速曲线运动，故选A.
3．两根完全相同的金属裸导线，如果将其中一根均匀拉长到原来的2倍，而将另一根对折绞合起来，然后把它们并联接入电路中，电路导通，下列说法错误的是(　A　)
A．二者电阻大小之比为4∶1
B．二者电阻大小之比为16∶1
C．二者电压相同
D．二者电流大小之比为1∶16
解析：设原来的电阻为R，其中的一根均匀拉长到原来的2倍，横截面积变为原来的，根据电阻定律，电阻R1＝4R，另一根对折后绞合起来，长度减小为原来的一半，横截面积变为原来的2倍，根据电阻定律，电阻R2＝R，则两电阻之比为16∶1，故A错误，B正确；两电阻并联，电压相同，二者电流大小之比为1∶16，故C正确，D正确．
4．图中a、b、c、d为四根与纸面垂直的长直导线，其横截面位于正方形的四个顶点上，导线中通有大小相等的电流，方向如图所示．一带正电的粒子从正方形中心O点沿垂直于纸面的方向向外运动，它所受洛伦兹力的方向是(　B　)
A．向上 B．向下
C．向左 D．向右
解析：根据题意，由右手螺旋定则，则有b与d导线电流产生磁场正好相互抵消，而a与c导线产生磁场正好相互叠加，由右手螺旋定则，则得磁场方向水平向左，当一带正电的粒子从正方形中心O点沿垂直于纸面的方向向外运动，根据左手定则可知，它所受洛伦兹力的方向向下．故B正确，A、C、D错误．
4题图
　　
5题图
　　
6题图
5．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，将滑动变阻器的滑动触头P从图示位置向a端移动一些，待电流达到稳定后，则与P移动前相比(　B　)
A．U变小　　　　　　　 B．I变小
C．Q不变 D．Q减小
解析：当电流稳定时，电容器可视为断路，当P向左滑时，滑动变阻器连入电路的阻值R增大，根据闭合电路欧姆定律得，电路中的电流I＝减小，电压表的示数U＝E－I(R2＋r)增大，A错、B对；对于电容器，电荷量Q＝CU增大，C、D均错．
6．静电计是在验电器的基础上制成的，用其指针张角的大小来定性显示其金属球与外壳之间的电势差大小．如图所示，A、B是平行板电容器的两个金属板，G为静电计．开始时开关S闭合，静电计指针张开一定角度，为了使指针张开的角度增大些，下列采取的措施可行的是(　A　)
A．断开开关S后，将A、B两极板分开些
B．保持开关S闭合，将A、B两极板分开些
C．保持开关S闭合，将A、B两极板靠近些
D．保持开关S闭合，将变阻器滑动触头向右移动
解析：要使静电计的指针张开角度增大些，必须使静电计金属球和外壳之间的电势差增大，断开开关S后，将A、B两极板分开些，电容器的带电量不变，电容减小，电势差增大，A正确；保持开关S闭合，将A、B两极板分开或靠近些，静电计金属球和外壳之间的电势差不变，B、C错误；保持开关S闭合，将滑动变阻器滑动触头向右或向左移动，静电计金属球和外壳之间的电势差不变，D错误．
7.三个α粒子在同一地点沿同一方向飞入偏转电场，出现了如图所示的轨迹，由此可以判断下列不正确的是(　B　)
A．在b飞离电场的同时，a刚好打在负极板上
B．b和c同时飞离电场
C．进电场时c的速度最大，a的速度最小
D．动能的增加值c最小，a和b一样大
解析：三个α粒子沿电场线方向的运动规律完全一样，侧向位移相同的粒子它们的飞行时间、电场力做的功都一样，侧向位移小的粒子飞行时间短、电场力做的功小．
8．如图是某一点电荷的电场线分布图，下列表述正确的是(　BD　)
A．a点的电势高于b点的电势
B．该点电荷带负电
C．a点和b点电场强度的方向相同
D．a点的电场强度大于b点的电场强度
解析：A.根据电场线与等势线垂直，在b点所在电场线上找到与a点电势相等的，依据沿电场线电势降低，a点电势低于b点电势，故A错误．B.该点电荷带负电，故B正确．C.由题图可看出a点和b点电场强度的方向不相同，故C错误．D.电场线越密的地方电场强度越大，a点的电场强度大于b点的电场强度，故D正确．
8题图
　
9题图
10题图
9．如图所示，连接两平行金属板的导线的一部分CD与一有电源回路的一部分GH平行且均在纸面内，金属板置于磁场中，磁场方向垂直于纸面向里，当一束等离子体射入两金属板之间时，CD段导线受到力F的作用．则(　AD　)
A．若等离子体从右方射入，F向左
B．若等离子体从右方射入，F向右
C．若等离子体从左方射入，F向左
D．若等离子体从左方射入，F向右
解析：等离子体指的是整体显电中性，内部含有等量的正、负电荷的气态离子群体．当等离子体从右方射入时，正、负离子在洛伦兹力作用下将分别向下、向上偏转，使上极板的电势低于下极板，从而在外电路形成由D流向C的电流，这一电流处在导线GH中电流所产生的磁场中，由左手定则可知，它所受安培力方向向左，所以A项对，B项错，同理可分析得知C项错，D项对．
10．如图所示，现有一带正电的粒子能够在正交的匀强电场和匀强磁场中匀速直线穿过．设产生匀强电场的两极板间电压为U，板间距离为d，匀强磁场的磁感应强度为B，粒子带电荷量为q，进入速度为v(不计粒子的重力)．以下说法正确的是(　AD　)
A．匀速穿过时粒子速度v与U、d、B间的关系为v＝
B．若只增大v，其他条件不变，则粒子仍能直线穿过
C．若只增大U，其他条件不变，则粒子仍能直线穿过
D．若保持两板间电压不变，只减小d，其他条件不变，粒子进入两板间后将向下偏
解析：粒子受到竖直向下的电场力和竖直向上的洛伦兹力作用，qvB＝q，解得v＝，A选项正确；增大v，洛伦兹力大于电场力，粒子向上偏转，B选项错误；增大U，电场力大于洛伦兹力，粒子向下偏转，C选项错误；保持两板间电压不变，只减小d，电场力大于洛伦兹力，粒子向下偏，D选项正确．
二、实验题(共16分)
11．(6分)某同学利用如图甲所示电路来测量一节干电池的电动势和内电阻，实验时共记录5组伏特表和安培表的示数(电表均可视为理想电表)，并绘得如图乙所示的U－I图线．
(1)由图线可知该干电池的电动势E＝1.45 V；
(2)当滑动变阻器接入电路的电阻为0.75 Ω时，变阻器上的电功率最大，最大值为0.70 W．(结果保留两位有效数字)
解析：(1)由图示电源U－I图象可知，图象与纵轴交点坐标值是1.45，则电源电动势：E＝1.45 V，
电源内阻：r＝＝ Ω＝0.75 Ω；
(2)当内阻等于外阻时，输出功率最大，即R＝r＝0.75 Ω时，最大功率
P＝＝ W≈0.70 W.
12．(4分)在“测定金属丝电阻率”的实验中需要测出其长度L、直径d和电阻R.
(1)用螺旋测微器测金属丝直径时读数如下图甲，则金属丝的直径为0.697(0.696,0.698也对) mm.
(2)若用图乙测金属丝的电阻，则测量结果将比真实值偏小．(填“偏大”或“偏小”)
(3)用电压表和电流表测金属丝的电压和电流时读数如下图所示，则电压表的读数为2.60 V，电流表的读数为0.520 A.
解析：(1)螺旋测微器的读数为
(0＋0.5＋0.01×19.7) mm＝0.697 mm
(0.696 mm,0.698 mm也对)．
(2)图乙中电流表采用外接法，故测量值偏小．
(3)电压表精度为0.1 V，其读数为2.60 V；电流表精度为0.02 A，其读数应为0.520 A.
13．(6分)在测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中，备有下列器材：
A．待测干电池(电动势约为1.5 V，内阻小于1.0 Ω)　　　
B．电流表G(满偏电流Ig＝3 mA，内阻Rg＝10 Ω)
C．电流表A(0～0.6 A，内阻0.1 Ω)
D．滑动变阻器R1(0～20 Ω，10 A)
E．滑动变阻器R2(0～200 Ω，1 A)
F．定值电阻R0(990 Ω)
G．开关和导线若干
(1)某同学发现上述器材中虽然没有电压表，但给出了两个电流表，于是他设计了图甲中的a、b两个参考实验电路．其中合理的是图b所示的电路；在该电路中，为了操作方便且能较准确的进行测量，滑动变阻器应选D(填写器材的字母代号)．
(2)图乙为该同学根据(1)中选出的合理实验电路，利用测出的数据绘出的I1－I2图线(I1为电流表G的示数，I2为电流表A的示数)，则由图线可得被测电池的电动势E＝1.48(1.47～1.49均正确) V，内阻r＝0.8(0.78～0.82均正确) Ω.
解析：(1)电路a中电流表A和定值电阻R0组成的电压表量程为0.6×990.1 V≈594 V，而电源电动势仅约为1.5 V，所以电路a不合理，电路b合理，电源的内阻较小，又滑动变阻器采用限流式改变电路，所以用滑动变阻器R1改变电路较为方便．
(2)根据实验原理可知电流表G的读数乘以(10＋990) Ω，即为电路的路端电压，所以图线在纵轴上的截距乘以(10＋990) Ω，可得电源电动势E＝1.48×10－3×1 000 V＝1.48 V；从图线上取两点得电池的内阻r＝ Ω＝0.8 Ω.
三、计算题(共34分)
14.(8分)如图所示，电源的电动势是6 V，内阻是0.5 Ω，小电动机M的线圈电阻为0.5 Ω，限流电阻R0为3 Ω，若理想电压表的示数为3 V，试求：
(1)电源的功率和电源的输出功率；
(2)电动机消耗的功率和电动机输出的机械功率．
答案：(1)6 W　5.5 W　(2)2.5 W　2 W
解析：(1)I＝IR0＝＝1 A；电源的功率PE＝IE＝6 W；内电路消耗的功率Pr＝I2r＝0.5 W；
电源的输出功率P出＝PE－Pr＝5.5 W.
(2)电动机分压UM＝E－Ir－UR0＝2.5 V；电动机消耗的功率PM＝IUM＝2.5 W；
热功率P热＝I2rM＝0.5 W；
电动机输出的机械功率P机＝PM－P热＝2 W.
15．(8分)如图所示，粗糙程度均匀的绝缘斜面下方O点处有一正点电荷，带负电的小物体以初速度v1从M点沿斜面上滑，到达N点时速度为零，然后下滑回到M点，此时速度为v2(v2答案：
解析：因为OM＝ON，M、N两点位于同一等势面上，所以从M到N过程中电场力对小物体先做正功再做负功，其代数和为零．
设物体上升的最大高度为h，摩擦力做功为W，在上升过程中由动能定理得－mgh＋W＝0－mv，下滑过程中由动能定理得mgh＋W＝mv，联立求解得物体上升的最大高度为h＝.
16．(8分)如图所示，电源电动势E0＝15 V，内阻r0＝1 Ω，电阻R1＝30 Ω，R2＝60 Ω.间距d＝0.2 m的两平行金属板水平放置，板间分布有垂直于纸面向里、磁感应强度B＝1 T的匀强磁场．闭合开关S，板间电场视为匀强电场，将一带正电的小球以初速度v＝0.1 m/s沿两板间中线水平射入板间．设滑动变阻器接入电路的阻值为Rx，忽略空气对小球的作用，取g＝10 m/s2.
(1)当Rx＝29 Ω时，电阻R2消耗的电功率是多大？
(2)若小球进入板间做匀速圆周运动并与板相碰，碰时速度与初速度的夹角为60°，则Rx是多少？
答案：(1)0.6 W　(2)54 Ω
解析：设R1和R2的并联电阻为R，有R＝①
R2两端的电压：U＝②
R2消耗的电功率为：P＝③
(1)当Rx＝29 Ω时，联立①②③式，代入数据解得：
P＝0.6 W．④
(2)设小球质量为m，电荷量为q，小球做匀速圆周运动时，有：qE＝mg⑤
E＝⑥
设小球做圆周运动的半径为r，有qvB＝mv2/r⑦
由几何关系有：r＝d⑧
联立①②⑤⑥⑦⑧式，代入数据解得：Rx＝54 Ω.
17．(10分)如图所示，在虚线所示宽度范围内，用场强为E的匀强电场可使初速度是v0的某种正离子偏转θ角．在同样宽度范围内，若改用方向垂直纸面向外的匀强磁场，使该离子穿过该区域，并使偏转角也为θ，(不计离子的重力)求：
(1)匀强磁场的磁感应强度是多大？
(2)离子穿过电场和磁场的时间之比是多大？
答案：(1)　(2)sinθ∶θ
解析：(1)离子在电场中做类平抛运动有
vy＝v0tanθ，vy＝t且t＝，其中d为电场的宽度．
当改用匀强磁场时，离子做匀速圆周运动．
轨道半径r＝＝
联立解得：B＝.
(2)离子在电场中运动的时间t1＝
离子在磁场中运动的时间t2＝＝
联立解得：t1∶t2＝sinθ∶θ.