人教版高二物理选修3-1全部内容综合评价检测（含答案）

人教版高二物理选修3-1全部内容综合评价检测（含答案）
一、选择题：本题共12小题，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题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。
1．在电场中的某点放入电荷量为－q的试探电荷时，测得该点的电场强度为E；若在该点放入电荷量为＋2q的试探电荷，此时测得该点的电场强度为(　　)
A．大小为E，方向和E相同
B．大小为2E，方向和E相同
C．大小为E，方向和E相反
D．大小为2E，方向和E相反
2．在如图所示的电路中，AB为粗细均匀、长为L的电阻丝，以A、B上各点相对A点的电压为纵坐标，各点离A点的距离x为横坐标，则U随x变化的图象应为下图中的(　　)
3．如图所示，半圆形金属环abc固定在绝缘的水平面上，通有逆时针方向的恒定电流，长直导线MN也固定在水平面上，与ac边平行，通有从M到N的恒定电流，则下列说法正确的是(　　)
A．长直导线受到的安培力水平向右
B．金属环受到的安培力为零
C．金属环受到的安培力水平向右
D．ac边与长直导线相互排斥
4．如图，半径为R的均匀带正电薄球壳，其上有一小孔A。已知壳内的场强处处为零；壳外空间的电场，与将球壳上的全部电荷集中于球心O时在壳外产生的电场一样。一带正电的试探电荷(不计重力)从球心以初动能Ek0沿OA方向射出。下列关于试探电荷的动能Ek与离开球心的距离r的关系图线，可能正确的是(　　)
6．电容为C的平行板电容器两板之间距离为d，接在电压为U的电源上。今有一质量为m，带电量为＋q的微粒，以速度v沿水平方向匀速直线穿过，如图所示。若把两板间距离减到一半，还要使粒子仍以速度v匀速直线穿过，则必须在两板间(　　)
A．加一个，方向向里的匀强磁场
B．加一个，方向向外的匀强磁场
C．加一个，方向向里的匀强磁场
D．加一个，方向向外的匀强磁场
7．如图所示，光滑绝缘的水平桌面上，固定着一个带电量为＋Q的小球P，带电量分别为－q和＋2q的小球M和N，由绝缘细杆相连，静止在桌面上，P与M相距L，P、M和N视为点电荷，下列说法正确的是(　　)
A．M与N的距离大于L
B．P、M和N在同一直线上
C．在P产生的电场中，M、N处的电势相同
D．M、N及细杆组成的系统所受合外力不为零
7．在足够大的空间区域内，三条水平直线A1A2、C1C2、D1D2彼此平行，并且A1A2与C1C2间距为d，C1C2与D1D2间距为2d；直线A1A2与C1C2之间有垂直纸面向里的匀强磁场B1，直线C1C2与D1D2之间有垂直纸面向外的匀强磁场B2。一带负电的粒子P，所带电荷量为q，质量为m，从A1A2上的M点垂直A1A2进入匀强磁场，一段时间后，从D1D2上的N点垂直D1D2离开磁场（N在图中未画出）。已知粒子在M点进入时的速度大小为，B1＝2B2，不计粒子的重力，下列说法正确的有(　　)
A．N可能在M点的左侧
B．N一定在M点的正上方
C．MN之间的水平侧移量为6(1－)d
D．粒子在A1A2、C1C2之间的水平侧移量为(1－)d
8．如图所示，U－I图线上，a、b、c各点均表示该电路中有一个确定的工作状态，b点α＝β，则下列说法中正确的是(　　)
A．在c点时，电源有最大输出功率
B．在b点时，电源的总功率最大
C．从a到b时，β角增大，电源的总功率和输出功率都将增大
D．从b到c时，β角增大，电源的总功率和输出功率都将减小
9．如图所示，图甲为磁流体发电机原理示意图，图乙为质谱仪原理图，图丙和图丁分别为多级直线加速器和回旋加速器的原理示意图，忽略粒子在图丁的D形盒狭缝中的加速时间，下列说法错误的是(　　)
A．图甲中，将一束等离子体喷入磁场，A、B板间产生电势差，A板电势高
B．图乙中，H、H、H三种粒子经加速电场射入磁场，H在磁场中的偏转半径最大
C．图丙中，加速电压越大，粒子获得的能量越高，比回旋加速器更有优势
D．图丁中，随着粒子速度的增大，交变电流的频率也应该增大
10．某空间内存在电场强度大小E＝100
V/m方向水平向左的匀强电场和方向垂直纸面向里的匀强磁场(图中均未画出)。一质量m＝0.1
kg带电荷量q＝＋0.01
C的小球从O点由静止释放，虚线OB与水平方向的夹角为45°，小球在竖直面内的运动轨迹如图中实线所示，轨迹上的A点离OB最远且与OB的距离为l，已知小球通过A点时的速度大小为2
m/s，重力加速度g取10
m/s2。下列说法正确的是(　　)
A．在运动过程中，小球的机械能守恒
B．小球在运动过程中的速度不可能为4
m/s
C．小球经过B点时的速度为0
D．l＝
m
11．如图所示电路，在平行金属板M、N内部左侧中央P有一质量为m的带电粒子(重力不计)，以水平速度v0射入电场并打在N板的O点。改变R1或R2的阻值，粒子仍以v0射入电场，则(　　)
A．该粒子带正电
B．减少R2，粒子还能打在O点
C．减少R1，粒子将打在O点左侧
D．增大R1，粒子在板间运动时间不变
12．如图所示，绝缘底座上固定一电荷量为8×10－6
C的带正电小球A，其正上方O点处用轻细弹簧悬挂一质量m＝0.06
kg、电荷量大小为2×10－6
C的小球B，弹簧的劲度系数k＝5
N/m，原长L0＝0.3
m。现小球B恰能以A球为圆心在水平面内做顺时针方向（从上往下看）的匀速圆周运动，此时弹簧与竖直方向的夹角为θ＝53°。已知静电力常量k＝9.0×109
N·m2/C2，sin
53°＝0.8，cos
53°＝0.6，g＝10
m/s2，两小球都视为点电荷。则下列说法正确的是(　　)
A．小球B一定带负电
B．圆周运动时，弹簧的长度为0.5
m
C．B球圆周运动的速度大小为
m/s
D．若突然加上竖直向上的匀强磁场，θ
角将增大
二、非选择题：本题共5小题，共52分。按题目要求作答。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，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．(6分)在测定某金属的电阻率实验中，某学生进行了如下操作：
(1)利用螺旋测微器测金属丝直径d，如图1所示，则d＝________
mm；
(2)测量金属丝电阻Rx的电路图如图2所示，闭合开关S，先后将电压表右侧接线端P接a、b点时，电压表和电流表示数如下表所示。该学生认真观察到两次测量中，电流表的读数几乎未变，发生这种现象的原因是________________________________________；
(3)比较合理且较准确的金属丝电阻Rx测＝____
Ω。(保留两位有效数字)
U(V)
I(A)
接线端P接a
1.84
0.15
接线端P接b
2.40
0.15
14．(8分)某实验探究小组利用下列实验器材测量电池的电动势和内阻。
A．待测电池
（电动势约1.5
V，内阻r较小）
B．灵敏电流表G（量程0～100
mA，内阻rg＝18
Ω）
C．电阻箱R（0～10.00
Ω）
D．各种型号的定值电阻
E．开关及导线若干
(1)为了满足实验要求，该实验小组首先把现有的灵敏电流表改装成0～0.6
A的电流表，改装时应并联一个阻值_______Ω的定值电阻。
(2)该实验小组利用改装后的电流表和上述器材用图甲所示电路来测电源的电动势和内阻。
①实验时，在闭合开关前，电阻箱的阻值应调至_______。（填“最大值”或“最小值”）
②图乙是实验小组由实验数据绘出的－R（其中I为改装后电流表的示数）图象，根据图象及条件可求得电源的电动势E＝_______V，内阻r＝_______Ω。（结果均保留两位有效数字）
15．(7分)如图所示，水平导轨间距L＝0.5
m，导轨电阻忽略不计；导体棒ab的质量m＝1
kg，电阻R0＝0.9
Ω，与导轨接触良好；电源电动势E＝10
V，内阻r＝0.1
Ω，电阻R＝4
Ω；外加匀强磁场的磁感应强度B＝5
T，方向垂直于ab，与导轨平面成夹角α＝53°；ab与导轨间的动摩擦因数μ＝0.5(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)，定滑轮摩擦不计，线对ab的拉力为水平方向，重力加速度g＝10
m/s2，ab处于静止状态。已知sin
53°＝0.8，cos
53°＝0.6。求：
(1)通过ab的电流大小和方向；
(2)重物重力G的取值范围。
16．(9分)如图所示，空间中存在着水平向右的匀强电场，电场强度大小E＝5
N/C，同时存在着水平方向的匀强磁场，其方向与电场方向垂直，磁感应强度大小为B＝0.5
T。有一带正电的小球，质量为m＝1×10－6
kg，电荷量为q＝2×10－6
C，正以速度v在图示的竖直面内做匀速直线运动，当经过P点时撤掉磁场(不考虑磁场消失引起的电磁感应现象)，取g＝10
m/s2，求：
(1)小球做匀速直线运动的速度v的大小和方向；
(2)从撤掉磁场到小球再次穿过P点所在的这条电场线经历的时间t。
17．(9分)如图，A、C两点分别位于x轴和y轴上，∠OCA＝30°，OA的长度为L。在△OCA区域内有垂直于xOy平面向里的匀强磁场。质量为m、电荷量为q的带正电粒子，以平行于y轴的方向从OA边射入磁场。已知粒子从某点入射时，恰好垂直于OC边射出磁场，且粒子在磁场中运动的时间为t0。不计重力。
(1)求磁场的磁感应强度的大小；
(2)若粒子从某点射入磁场后，其运动轨迹与AC边相切，且在磁场内运动的时间为t0，求粒子此次入射速度的大小。
18．(13分)如图所示，ABCD为固定在竖直平面内的轨道，AB段光滑水平，BC段为光滑圆弧，对应的圆心角θ＝37°，半径r＝2.5
m，CD段平直倾斜且粗糙，各段轨道均平滑连接，倾斜轨道所在区域有场强大小为E＝2×105
N/C、方向垂直于斜轨向下的匀强电场。质量m＝5×10－2
kg、电荷量q＝＋1×10－6
C的小物体（视为质点）被弹簧枪发射后，沿水平轨道向左滑行，在C点以速度v0＝3
m/s冲上斜轨。以小物体通过C点时为计时起点，0.1
s以后，场强大小不变，方向反向。已知斜轨与小物体间的动摩擦因数μ＝0.25。设小物体的电荷量保持不变，取g＝10
m/s2，sin
37°＝0.6，cos
37°＝0.8。
(1)求弹簧枪对小物块所做的功；
(2)在斜轨上小物体能到达的最高点为P，求CP的长度。
参考答案
一、选择题：本题共12小题，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题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。
1．【答案】A
【解析】电场强度是描述电场强弱和方向的物理量，是试探电荷所受的电场力F与试探电荷所带的电荷量q的比值，由电场本身决定，故与试探电荷的有无、电性、电量的大小无关。故在该点放入电荷量为－q的试探电荷时电场强度为E，改放电荷量为＋2q的试探电荷时电场强度大小仍为E，方向和E相同。
2．【答案】A
【解析】根据电阻定律，横坐标为x的点与A点之间的电阻R＝ρ，这两点间的电压U＝IR＝Iρ(I、ρ、S为定值)，故U跟x成正比例关系，A正确。
3．【答案】C
【解析】圆弧abc段的有效长度与ac段长度相同，但圆弧所在处的磁感应强度比ac段所在处的磁感应强度大，因此圆弧abc受到的安培力比ac段受到的安培力大，根据安培定则可知，长直导线中电流在线框处产生的磁场垂直纸面向里，根据左手定则可知，圆弧受到的安培力水平向右，ac段受到的安培力水平向左，合力水平向右，B错误，C正确；根据牛顿第三定律可知，长直导线受到的安培力水平向左，A错误；ac边与长直导线同向电流相互吸引，D错误。
4．【答案】A
【解析】由于带正电的试探电荷在球壳内运动时，不受电场力，没有力做功，动能不变，可知C、D错误；在球壳外，电场力做正功，动能增大，且由F库＝k可知随r的增大，F库减小，体现为Ek－r图线的斜率减小，故A正确，B错误。
6．【答案】D
【解析】带电量为＋q的带电小球，以速度v平行于板匀速直线穿过，则有qE＝q＝mg；若把两板间距离减半，根据E＝，可知电场强度变为2E，要使小球仍以速度v匀速直线穿过，所以加一个磁场，使得受到的洛伦兹力竖直向下，同时满足qvB＋mg＝2qE，解得，又因带正电，并由左手定则可知，磁场方向垂直纸面向外，故D正确。
7．【答案】B
【解析】对小球M、N和杆组成的整体，由题意可知k＝k，得x＜L，则A错；若P、M和N不在同一直线上则不能平衡，所以B正确；在＋Q的电场中φM＞φN，则C错误；M、N及细杆静止于光滑绝缘桌面上，所以系统所受合外力为零，D错误。
7．【答案】C
【解析】如图所示，粒子在下方磁场中做圆周运动的半径，在上方磁场中运动的半径，则由轨迹图可知，N点一定在M点右侧，不可能在M点的正上方，AB错误；MN之间的水平侧移量Δx1＝2d(1－cos
30°)＋4d(1－cos
30°)＝6(1－)d，C正确；粒子在A1A2、C1C2之间的水平侧移量Δx2＝2d(1－cos
30°)＝2(1－)d，D错误。
8．【答案】D
【解析】在b点时α＝β，所以直线Ob的斜率大小与直线ac的斜率大小相等，此时电源的输出功率最大，A错误；电源的总功率P＝EI，因此在电路中电流最大的时候，电源的功率最大，在a点时电流最大，所以此时的总功率最大，B错误；由上可得，在b点时，电源的输出功率最大，在a点时电源的总功率最大，因此从a到b时，β角增大，电源的总功率减小，输出功率增大，从b到c时，β角增大，电源的总功率和输出功率都将减小，C错误，D正确。
9．【答案】ACD
【解析】将一束等离子体喷入磁场，由左手定则得，正离子向下偏转，负离子向上偏转，A、B两板会产生电势差，且B板电势高，故A错误；质谱仪中，粒子经电场加速有qU＝mv2，在磁场中运动时，洛伦兹力提供向心力，有qvB＝m，解得，由此可知在磁场中偏转半径最大的是比荷()最小的粒子，H、H、H三种粒子电荷量相同，H质量最大，所以H在磁场中的偏转半径最大，故B正确；粒子通过多级直线加速器加速，加速电压越大，粒子获得的能量越高，但要产生这种高压所需的技术要求很高，同时加速装置的长度也要很长，故多级直线加速器不一定比回旋加速器更有优势，故C错误；粒子在回旋加速器中做匀速圆周运动的半径会越来越大，而粒子在磁场中做圆周运动的周期T＝没有变化，故交变电流的频率不变，D错误。故选ACD。
10．【答案】BC
【解析】小球受到的重力mg和电场力qE大小均等于1
N，二力的合力F＝
N，方向与OB垂直斜向左下方，可以理解为等效重力场，由于小球在运动过程中电场力参与做功，洛伦兹力不做功，机械能不守恒，故A错误；由于重力与电场力合力方向垂直OB，小球从O运动到B的过程中，合力做功为零，故小球经过O、B点时速度相等，均为0，故C正确；当经过离OB最远的A点时速度最大，为2
m/s，故小球在运动过程的速度不可能为4
m/s，故B正确；小球从O点运动到A点过程，由动能定理有Fl＝mvA2，解得l＝0.2
m，故D错误。
11．【答案】BC
【解析】M板的电势低于N板的电势，板间电场方向向上，而粒子在电场中向下偏转，所受的电场力方向向下，则知该粒子带负电，故A错误；电路稳定时R2中没有电流，相当于导线，改变R2，不改变M、N间的电压，板间电场强度不变，粒子所受的电场力不变，所以粒子的运动情况不变，仍打在O点，故B正确；设平行金属板M、N间的电压为U，粒子在竖直方向y＝at2＝·t2①，水平方向x＝v0t②，得y＝
③，由题图知，y一定，q、m、d、v0不变，则由③式知，当减少R1时，M、N间的电压U增大，x减小，所以粒子将打在O点左侧；由①知，增大R1，U减小，t增大，故C正确，D错误。
12．【答案】ABD
【解析】小球A、B之间的库仑力，设弹簧弹力为T，小球B在竖直方向上，有Tcos
θ＝mg，弹簧的弹力在水平方向的分力Tx＝Tsin
θ，由胡克定律T＝k0(lOB－L0)，又lAB＝lOBsin
θ，可解得T＝1
N，Tx＝0.8
N，F＝0.9
N，lOB＝0.5
m，lAB＝0.4
m，B正确；因小球B做匀速圆周运动，所受合外力指向圆心A，又有F＞Tx，则B球带负电，A正确；所受合外力F合＝F＋Tx＝1.7
N，由，解得m/s，C错误；若突然加上竖直向上的匀强磁场，带负电的小球B受到从A到B方向的磁场力，小球B受到的向心力减小，半径增大，即θ角将增大，D正确。
二、非选择题：本题共5小题，共52分。按题目要求作答。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，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。
【答案】(1)1.704　(2)电压表内阻远大于金属丝电阻，电压表分流几乎为零　(3)12　
(每空2分)
【解析】(1)由题图所示螺旋测微器可知，螺旋测微器示数为1.5
mm＋20.4×0.01
mm＝1.704
mm。
(2)由表中实验数据可知，电压表接a、b两点时，电流表示数不变，电压表示数变化较大，说明电压表内阻很大，电压表分流很小，几乎为零。
(3)电流表分压较大，电流表应采用外接法，电压表应接a点，金属丝电阻Rx测＝＝
Ω＝12
Ω。
14．(8分)
【答案】(1)3.6
(2)最大值
1.5
0.75
(每空2分)
【解析】(1)把现有的灵敏电流表改装成0～0.6
A的电流表，改装时应并联的电阻值。
(2)①实验时，在闭合开关前，电阻箱的阻值应调至最大值。
②由电路可知E＝I(RG＋r＋R)，即＝×R＋×(RG＋r)，根据－R图象可得＝，则E＝1.5
V，(RG＋r)＝2.5，因，可得r＝0.75
Ω。
15．(7分)
【解析】(1)I＝＝2
A，方向为a到b。(2分)
(2)受力如图，F＝BIL＝5
N
(1分)
fm＝μ(mg－Fcos
53°)＝3.5
N
(1分)
当最大静摩擦力方向向右时FT＝Fsin
53°－fm＝0.5
N
(1分)
当最大静摩擦力方向向左时FT＝Fsin
53°＋fm＝7.5
N
(1分)
所以0.5
N
≤
G
≤7.5
N。(1分)
16．(9分)
【解析】(1)小球做匀速直线运动时受力如图，其所受的三个力在同一平面内，合力为零，有：
qvB＝
代入数据解得：v＝20
m/s
(2分)
速度v的方向与电场E的方向之间的夹角θ满足：
tan
θ＝＝
则θ＝60°。
(2分)
(2)撤去磁场后，由于电场力垂直于竖直方向，它对竖直方向的分运动没有影响，以P点为坐标原点，竖直向上为正方向，小球在竖直方向上做匀减速运动，其初速度vy＝vsin
θ
(1分)
若使小球再次穿过P点所在的电场线，仅需小球的竖直方向上分位移为零，则有：
vyt－gt2＝0
(2分)
联立解得：t＝2
s≈3.5
s。
(2分)
17．(9分)
【解析】(1)粒子在磁场中做匀速圆周运动，在时间t0内其速度方向改变了90°，故其周期
T＝4t0
(1分)
设磁感应强度大小为B，粒子速度为v，圆周运动的半径为r，由洛伦兹力公式和牛顿第二定律得：
qvB＝m
(1分)
又v＝
(1分)
联立得：B＝。
(2分)
(2)如图，由题给条件可知，该粒子在磁场区域中的轨迹圆弧对应的圆心角为150°。设O′为圆弧的圆心，圆弧的半径为r0，圆弧与AC相切于B点，从D点射出磁场，由几何关系和题给条件可知，此时有：
∠OO′D＝∠BO′A＝30°
(1分)
r0cos∠OO′D＋＝L
(1分)
设粒子此次入射速度的大小为v0，由圆周运动规律：v0＝
联立得：v0＝。(2分)
18．(13分)
【解析】(1)设弹簧枪对小物体做功为Wf，由动能定理得：
Wf－mgr(l－cos
θ)＝mv02
(2分)
代人数据得：Wf＝0.475
J。
(1分)
(2)取沿平直斜轨向上为正方向，设小物体通过C点进入电场后的加速度为a1，由牛顿第二定律得：
－mgsin
θ－μ(mgcos
θ＋qE)＝ma1
(2分)
小物体向上做匀减速运动，经t1＝0.1
s后，速度达到v1，有：v1＝v0＋a1t1
(1分)
设运动的位移为s1，有：sl＝v0t1＋a1t12
(1分)
电场力反向后，设小物体的加速度为a2，由牛顿第二定律得：
－mgsin
θ－μ(mgcos
θ－qE)＝ma2
(1分)
设小物体以此加速度运动到速度为0，运动的时间为t2，位移为s2，有：
0＝v1＋a2t2
(1分)
s2＝v1t2＋a2t22
(1分)
设CP的长度为s，有：s＝s1＋s2
(1分)
联立解得：s＝0.57
m。
(2分)
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