2020-2021学年高二下学期物理鲁科版（2019）必修第三册课件：模块素养评价65张PPT

模块素养评价
一、选择题(本题共9小题,每小题3分,共27分)
1.下列关于能量转化的说法中,不正确的是 (　　)
A.能量在转化过程中,有一部分能量转化为内能,我们无法把这些内能收集起来
重新利用
B.各种形式的能量在转化中,总能量是不变的
C.在能源的利用过程中,能量的总量并未减少,但在可利用的品质上降低了,从
便于利用的变成了不便于利用的
D.各种能量在不转化时是守恒的,但在转化时是不守恒的
【解析】选D。根据能量守恒定律可知,不论在能量的转化还是在能量的转移过程中,能量的总量都是不变的。由能量耗散知,在能量转化的过程中,有一部分能量转化为周围环境的内能,而我们无法把这些内能收集起来重新利用,这表明,在能源的利用过程中,能量的总量并未减少,但是在可利用的品质上降低了,从便于利用的变成不便于利用的了,而自然界的能量仍是守恒的。故选项A、B、C正确,D错误。
2.有关光的本性,下列说法正确的是 (　　)
A.光既具有波动性,又具有粒子性,这是互相矛盾和对立的
B.光的波动性类似于机械波,光的粒子性类似于质点
C.大量光子才具有波动性,个别光子只具有粒子性
D.由于光既有波动性,又有粒子性,无法只用其中一种去说明光的一切行为,只能认为光具有波粒二象性
【解析】选D。19世纪初,人们成功地在实验中观察到了光的干涉、衍射现象,这属于波的特性,微粒说无法解释;但到了19世纪末又发现了光的新现象——光电效应,这种现象波动说不能解释,证实光具有粒子性。因此,光既具有波动性,又具有粒子性,但不同于宏观的机械波和机械粒子,波动性和粒子性是光在不同的情况下的不同表现,是同一客体的两个不同侧面、不同属性,只能认为光具有波粒二象性,故D正确,A、B、C错误。
【加固训练】
关于电磁波,下列说法正确的是 (　　)
A.雷达是用X光来测定物体位置的设备
B.电磁波不能发生干涉、衍射现象
C.电磁波的传播速度小于光速
D.变化的电场可以产生磁场
【解析】选D。雷达不是利用X光定位的,X光波长极短常用于医疗,A错误;电磁
波能发生干涉、衍射现象,B错误;电磁波的传播速度等于光速,C错误;变化的电
场可以产生磁场,D正确。
3.如图所示,以O点为圆心的圆周上有六个等分点a、b、c、d、e、f。等量正、
负点电荷分别放置在a、d两点时,在圆心O产生的电场强度大小为E。现仅将放
于a点的正点电荷改放于其他等分点上,使O点的电场强度改变,则下列判断正确
的是 (　　)
A.移至c点时,O点的电场强度大小仍为E,沿Oe方向
B.移至b点时,O点的电场强度大小为 E,沿Oc方向
C.移至e点时,O点的电场强度大小为 ,沿Oc方向
D.移至f点时,O点的电场强度大小为 E,沿Oe方向
【解析】选C。由题意可知,等量正、负点电荷在O处的电场强度大小均为 ,方
向水平向右。当将放于a点的正点电荷移至c点时,两点电荷在O处的电场强度方
向夹角为120°,则O处的合电场强度大小为 ,沿Oe方向,选项A错误;同理,移至
b点时,O点的合电场强度大小为E′= cos30°×2= E,沿Od与Oe的角平分线
方向,选项B错误;移至e点时,两点电荷在O处的电场强度方向夹角为120°,则O
处的合电场强度大小为 ,沿Oc方向,选项C正确;当将放于a点的正点电荷移至f
点时,O点的电场强度大小为 E,沿Oc和Od的角平分线方向,选项D错误。
【加固训练】
如图所示,A、B、C、D、E是半径为r的圆周上等间距的五个点,在这些点上各固
定一个点电荷,除A点处的电荷量为-q外,其余各点处的电荷量均为+q,则圆心O
处 (　　)
A.场强大小为 ,方向沿OA方向
B.场强大小为 ,方向沿AO方向
C.场强大小为 ,方向沿OA方向
D.场强大小为 ,方向沿AO方向
【解析】选C。在A处放一个-q的点电荷与在A处同时放一个+q和-2q的点电荷的
效果相当,因此可以认为O处的场强是五个+q和一个-2q的点电荷的合场强,五个
+q处于对称位置上,在圆心O处产生的合场强为0,所以O点的场强相当于-2q在O
处产生的场强。则C正确,A、B、D错误。
4.两平行金属板相距为d,电势差为U,一电子质量为m、电荷量为e,从O点沿垂直
于极板的方向射入电场,最远到达A点,然后返回,如图所示,OA间距为h,则此电
子的初动能为 (　　)
A. B. C. D.
【解析】选D。电子从O点到达A点的过程中,仅在电场力作用下速度逐渐减小,
根据动能定理可得-eUOA=0-Ek,因为UOA= h,所以Ek= ,故D正确,A、B、C错
误。
5.如图所示,C1=6 μF,C2=3 μF,R1=3 Ω,R2=6 Ω,电源电动势E=18 V,内阻不
计。下列说法正确的是 (　　)
A.开关S断开时,a、b两点电势相等
B.开关S闭合后,a、b两点间的电流是1 A
C.开关S断开时C1带的电荷量比开关S闭合后C1带的电荷量大
D.不论开关S断开还是闭合,C1带的电荷量总比C2带的电荷量大
【解析】选C。S断开时外电路处于断路状态,两电阻中无电流通过,电阻两端电
势相等,由图知a点电势与电源负极电势相等,而b点电势与电源正极电势相等,
故选项A错误;S断开时两电容器两端电压都等于电源电动势,而C1>C2,由Q=CU知
此时Q1>Q2,当S闭合时,稳定状态下C1与R1并联,C2与R2并联,电路中电流I=
=2 A,此时两电阻两端电压分别为U1=IR1=6 V,U2=IR2=12 V,则此时两电容器所带
电荷量分别为Q1′=C1U1=3.6×10-5 C,Q2′=C2U2=3.6×10-5 C,对电容器C1来说,S
闭合后其两端电压减小,所带电荷量也减小,故C正确,B、D错误。
6.一匀强电场的方向竖直向上。t=0时刻,一带电粒子以一定初速度水平射入该
电场,电场力对粒子做功的功率为P,不计粒子重力,则P-t关系图像是 (　　)
【解析】选A。设粒子带正电,运动轨迹如图所示,水平方向:粒子不受力,
vx=v0。
沿电场方向:受力F电=qE,则加速度a= ,经时间t,粒子沿电场方向的速度
vy=at=
电场力做功的功率
P=F电vy=qE· =kt∝t,故A正确,B、C、D错误。
7.电动公交车主要是指纯电动公交车,全部使用电能行驶,
该类产品噪音小,行驶稳定性高,并且实现零排放。假设某
电动公交车的质量(含乘客)m=15 t,电动公交车电能转化为
机械能的效率为75%,以速度20 m/s在平直公路上匀速行驶
时,一次充满电可持续行驶100 km,假定电动公交车受到的
平均阻力为车重的0.02倍,则 (　　)
A.该车匀速行驶时发动机输出功率约3×104 W
B.该车从几乎没电到充满电需充电约3×108 J
C.按电价0.72元/(kW·h)来计算,从几乎没电到充满电需电费约80元
D.若该车充电的功率为60 kW,从几乎没电到充满电需时间约5 000 s
【解析】选C。P=f·v=0.02×15×104×20 W=6×104 W,选项A错误;E= =6×
104× J=4×108 J,选项B错误; 度,若0.72元/度,则
为80元,选项C正确;E=P′t′,t′= ×104 s>5 000 s,选项D错误。
8.咸阳市区某学校创建绿色校园,如图中甲为新装的一批节能灯,该路灯通过光
控开关实现自动控制:电灯的亮度可自动随周围环境的亮度改变而改变。如图
中乙为其内部电路简化原理图,电源电动势为E,内阻为r,Rt为光敏电阻(光照强
度增加时,其电阻值减小)。现增加光照强度,则下列判断正确的是 (　　)
A.电源路端电压不变
B.R0两端电压变大
C.B灯变暗,A灯变亮
D.电源总功率不变
【解析】选B。由题意,增加光照强度,Rt减小,外电路总电阻减小,根据闭合电路欧姆定律得知,干路电流I增大,电源的内电压增大,路端电压U减小,则A灯变暗,通过R0电流I0=I-IA,I增大,而IA减小,则I0增大,R0两端电压U0增大,则B灯两端的电压减小,B灯变暗;电源的总功率P=EI,I增大,则P增大,故B项正确,A、C、D项错误。
【加固训练】
在某控制电路中,需要连成如图所示的电路,主要由电动势为E、内阻为r的电源
与定值电阻R1、R2及电位器(滑动变阻器)R连接而成,L1、L2是红、绿两个指示灯,
当电位器的触头由弧形碳膜的中点逆时针滑向a端时,下列说法中正确的是
(　　)
A.L1、L2两个指示灯都变亮
B.L1、L2两个指示灯都变暗
C.L1变亮,L2变暗
D.L1变暗,L2变亮
【解析】选B。当电位器向a端滑动时,电路的总电阻减小,干路电流增大,所以内电压增大,路端电压减小,所以灯L1变暗;通过电阻R1的电流变大,所以电位器两端的电压减小,即灯L2两端的电压减小,所以灯L2变暗,则B正确,A、C、D错误。
9.电场中某三条等势线如图中实线a、b、c所示。一电子仅在电场力作用下沿
直线从P运动到Q,已知电势φa>φb>φc,这一过程电子运动的v-t 图像可能是
图中的 (　　)
【解析】选A。结合φa>φb>φc,由题图等势线的特点可确定此电场为非匀强电场,且Q点处电场强度小于P点处电场强度,电子仅在电场力作用下沿直线从P运动到Q,做加速度越来越小的加速运动,故A正确,B、C、D错误。
二、实验题(8分)
10.有一根均匀的管线状导体,横截面如图甲所示,长约为5.0 cm,电阻值约为
6 Ω。
可供选择的器材有:
A.电流表(量程0.6 A,内阻约为0.1 Ω)
B.电流表(量程3 A,内阻约为0.03 Ω)
C.电压表(量程3 V,内阻约为3 kΩ)
D.滑动变阻器(1 750 Ω,0.3 A)
E.滑动变阻器(15 Ω,3 A)
F.蓄电池(6 V,内阻很小)
G.开关一个,带夹子的导线若干
(1)使用游标卡尺测量管线状导体的长度如图乙所示,则管线状导体的长度L=
　　　　　cm。 ?
(2)要精确测量管线状导体的阻值,电流表应选　　　,滑动变阻器应选　　　　　。(填选项字母)?
(3)请将如图所示的实际测量电路补充完整。
(4)已知管线状导体材料的电阻率为ρ,通过多次测量得出管线状导体的电阻为R,外径为d,要想求得管线状导体内形状不规则的中空部分的横截面积S,计算中空部分横截面积的表达式为S=　　　　　。?
【解析】(1)游标卡尺的精度为0.1 mm,所以管线状导体的长度L=
(50+1×0.1) mm=5.01 cm。
(2)因管线状导体的阻值约为6 Ω,电压表的量程为3 V,则电流最大约为0.5 A,
故电流表应选A。为调节方便,应选用总阻值与样品相差不大的滑动变阻器E。
(3)因Rx≈6 Ω, Ω,故测量电路应为电流表外接法电路。因滑动
变阻器的总阻值大于样品阻值,且实验中不需从零调节,故控制电路为限流接
法,如图所示。
(4)管线状导体的长度为L,由导体电阻公式得,
R= 。
可得S= 。
答案:(1)5.01 　(2)A　E　(3)见解析图
(4)
三、计算题(本题共3小题,共25分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值
计算的要注明单位)
11.(6分)如图所示,在匀强电场中,电荷量q=5.0×10-10 C的正电荷由a点移到b
点和由a点移到c点,电场力做功都是3.0×10-8 J。已知a、b、c三点的连线组
成直角三角形,ab=20 cm,∠a=37°,∠c=90°,求:
(1)a、b两点的电势差Uab。(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)
(2)匀强电场的场强大小和方向。
【解析】(1)在匀强电场中,电荷量q=5.0×10-10 C的正电荷,由a点移到b点,静
电力做功是3.0×10-8 J,故a、b两点的电势差Uab为:Uab= V=60 V
(2分)
(2)正电荷由a点移到b点和由a点移到c点静电力做功相同,故b、c在等势面上,
故电场强度方向垂直bc向右;
根据公式U=Ed,电场强度为:
E= V/m=375 V/m (2分)
方向沿ac垂直指向bc (2分)
答案:(1)60 V　(2)375 V/m　沿ac垂直指向bc
【加固训练】
一匀强电场,场强方向是水平的(如图)。一个质量为m的带正电的小球,从O点
出发,初速度的大小为v0,在电场力与重力的作用下,恰能沿与场强的反方向成
θ角的直线运动。求小球运动到最高点时其电势能与在O点的电势能之差。
【解析】小球做直线运动,电场力和重力的合力沿此直线,如图所示:


根据力的平行四边形定则可知,mg=qEtanθ,小球做匀减速运动的加速度大小
a= ;
从O到最高点的过程中,根据速度和位移的关系得 =2as;
小球运动的水平距离l=scosθ;
两点的电势能之差ΔEp=qEl,联立解得
ΔEp= cos2θ;
最高点的电势能与在O点的电势能之差为 cos2θ。
答案: cos2θ
12.(8分)如图所示,一带电微粒质量为m、电荷量为q,从静止开始经电压为U1的
电场加速后,水平进入两平行金属板间的偏转电场中,微粒射出电场时的偏转
角为θ。已知偏转电场中金属板长为L,两板间距为d,带电微粒重力忽略不
计。求:
(1)带电微粒进入偏转电场时的速率v1。
(2)偏转电场中两金属板间的电压U2。
【解析】(1)由动能定理得qU1= (1分)
所以v1= 。 (1分)
(2)偏转电场的场强:E= (1分)
微粒的加速度:a= (1分)
在电场中运动的时间:t= (1分)
沿电场方向的分速度:vy=at (1分)
偏转角θ满足:tanθ= (1分)
解得:U2= (1分)
答案:(1) 　 (2)
13.(11分)一台电风扇,内阻为20 Ω,接上220 V的电压后正常工作,消耗的功
率为66 W。求:
(1)电风扇正常工作时通过风扇电动机的电流;
(2)电风扇工作时,电动机发热功率,转化为机械能的功率及电机的效率;
(3)若接上电源后,扇叶被卡住,不能转动,此时通过电动机的电流多大?电动机
消耗的电功率和发热功率各是多大?
【解析】(1)由P=UI可得,
电流I= =0.3 A; (2分)
(2)线圈电阻发热功率
PQ=I2r=1.8 W; (2分)
机械功率P机=P-PQ=64.2 W; (2分)
效率为机械功率与总功率之比为
η= =97.3%。 (1分)
(3)当叶片不转动时,作纯电阻,
I′= =11 A; (2分)
P′=UI′=I′2r=2 420 W。 (2分)
答案:(1)0.3 A
(2)1.8 W　64.2 W　97.3%
(3)11 A　2 420 W　2 420 W
【加固训练】
如图所示是利用电动机提升重物的示意图,其中D是直流电动机。P是一个质量
为m的重物,它用细绳拴在电动机的轴上。闭合开关S,重物P以速度v匀速上升,
这时电流表和电压表的示数分别是I=5.0 A和U=110 V,重物P上升的速度
v=0.70 m/s。已知重物的质量m=45 kg(g取10 m/s2)。求:
(1)电动机消耗的电功率P电。
(2)细绳对重物做功的机械功率P机。
(3)电动机线圈的电阻R。
【解析】(1)根据电功率关系式有:P电=UI=5×110 W=550 W,故电动机消耗的功率为550 W。
(2)以重物为研究对象,由于重物匀速上升,有:
F-mg=0 ①
P机=F·v ②
联立①②,代入数据得:P机=315 W;
故细绳对重物做功的机械功率为315 W。
(3)根据功能关系有:P电=P机+P热 ③
P热=I2R ④
联立③④,代入数据得:R=9.4 Ω。
答案:(1)550 W　(2)315 W　(3)9.4 Ω
【选择性考试】
(30分钟·40分)
14.(6分)(多选)下列选项中是用导线做成的圆形或正方形回路,这些回路与一
直导线构成的几种位置组合(彼此绝缘),下列组合中,切断直导线中的电流时,
闭合回路中会有感应电流产生的是 (　　)
【解析】选C、D。利用安培定则判断直线电流产生的磁场,其磁感线是以直导
线为轴的无数组同心圆,即磁感线所在平面均垂直于导线,且直线电流产生的
磁场分布情况是:靠近直导线处磁场强,远离直导线处磁场弱。所以,A中穿过
圆形线圈的磁场如图甲所示,其有效磁通量为ΦA=Φ出-Φ进=0,且始终为0,即使
切断导线中的电流,ΦA也始终为0,A中不可能产生感应电流;B中线圈平面与导
线的磁场平行,穿过线圈的磁通量始终为0,B中不可能产生感应电流;C中穿过
线圈的磁通量如图乙所示,Φ进>Φ出,即ΦC≠0,当切断导线中电流后,经过一段
时间,穿过线圈的磁通量ΦC减小为0,所以C中有感应电流产生;D中线圈的

磁通量ΦD不为0,当电流切断后,ΦD最终也减小为0,所以D中也有感应电流产生。
【加固训练】
(多选)如图所示,正方形线圈处在电流恒定的长直导线形成的磁场中:A向右平
动,B向下平动,C绕轴转动(ad边向外),D向上平动(D线圈有个缺口)。则线圈中
能产生感应电流的是 (　　)
【解析】选B、C。在通电长直导线的磁场中,四个线圈所处位置的磁通量都是垂直于纸面向里的,离导线越远,磁场就越弱,A向右平动,穿过线圈的磁通量没有变化,故A线圈中没有产生感应电流;B向下平动,穿过线圈的磁通量减少,必产生感应电流;C绕轴转动,穿过线圈的磁通量不断变化,必产生感应电流;D向上平动,穿过线圈的磁通量增加,但由于线圈不闭合,因此无感应电流产生。
15.(6分)如图所示,直线Ⅰ、Ⅱ分别是电源1与电源2的路端电压随输出电流变
化的特性图线,曲线Ⅲ是一个小灯泡的伏安特性曲线,曲线Ⅲ与直线Ⅰ、Ⅱ相
交点的坐标分别为P(5.2,3.5)、Q(6,5)。如果把该小灯泡分别与电源1、电源
2单独连接,则下列说法正确的是 (　　)
A.电源1与电源2的内阻之比是2∶3
B.电源1与电源2的电动势之比是1∶1
C.在这两种连接状态下,小灯泡的电阻之比是1∶2
D.在这两种连接状态下,小灯泡消耗的功率之比是7∶10
【解析】选B。根据图像可知,E1=E2=10 V,r1= Ω,r2= Ω,所以r1∶r2=3∶2,
E1∶E2=1∶1,选项A错误,B正确;曲线Ⅲ与其他两条直线的交点坐标表示该小灯
泡在这两种连接状态下的工作电压和工作电流,根据坐标值可求出此时小灯泡
消耗的功率分别为P1=18.2 W和P2=30 W,小灯泡的电阻分别为R1= Ω,R2= Ω,
所以选项C、D错误。
16.(6分)(多选)某静电场中x轴上电场强度E随x变化的关系如图所示,设x轴正
方向为电场强度的正方向。一带电荷量大小为q的粒子从坐标原点O沿x轴正方
向运动,结果粒子刚好能运动到x=3x0处,假设粒子仅受电场力作用,E0和x0已知,
则 (　　)
A.粒子一定带负电
B.粒子的初动能大小为 qE0x0
C.粒子沿x轴正方向运动过程中电势能先增大后减小
D.粒子沿x轴正方向运动过程中最大动能为2qE0x0
【解析】选B、D。如果粒子带负电,粒子在电场中一定先做减速运动后做加速
运动,因此粒子在x=3x0处的速度不可能为零,故粒子一定带正电,A错误;根据动
能定理 qE0x0- ×2qE0·2x0=0-Ek0,可得Ek0= qE0x0,B正确;粒子向右运动的
过程中,电场力先做正功后做负功,因此电势能先减小后增大,C错误;粒子运动
到x0处动能最大,根据动能定理 qE0x0=Ekmax-Ek0,解得Ekmax=2qE0x0,D正确。
17.(8分)某同学为了测定一个笔记本电脑电池板的电动势和内阻。
(1)他先用多用电表直接测电池板的两极电压,应将红表笔接在电池板的　
　　　　(选填“正”或“负”)极。?
(2)接下来该同学用如图所示的电路来完成电动势和内阻的测量,图中电压表
和开关之间的3种连接方式,其中正确的是　　　　　(选填“①”“②”或
“③”)。?
(3)该同学两次实验记录的电压表读数为10.6 V和11.8 V,电流表读数为0.51 A
和0.44 A,他将以上数据填入表格,请判断下列数据记录正确的表格是
　　　　(选填“表1”或“表2”)。?
表1 表2
实验次数
1
2
U/V
11.8
10.6
I/A
0.44
0.51
实验次数
1
2
U/V
11.8
10.6
I/A
0.51
0.44
(4)请判断,从第1次实验到第2次实验,滑动变阻器滑动触头向　　　　　(选填
“右”或“左”)滑。?
【解析】(1)多用电表测电压,电流应从红表笔流进,故红表笔应接电池板的正
极。
(2)从表中数据来看,量程应选择0～15 V,开关要控制整个电路,故应选线②。
(3)由路端电压与电流的关系可知,表1数据符合实际。
(4)滑动变阻器连入电路中的电阻越小,电压表的示数越小,电路中电流越大,
故从第一次实验到第二次实验,滑动变阻器的滑动触头向左移动。
答案:(1)正　(2)②　(3)表1　(4)左
18.(14分)如图所示,静止于A处的离子,经电压为U的加速电场加速后沿图中的
圆弧虚线通过静电分析器,从P点垂直CN进入矩形区域的有界匀强电场,电场方
向水平向左。静电分析器通道内有均匀辐向分布的电场,已知圆弧所在处场强
大小都为E0,方向沿圆弧半径指向圆心O。离子质量为m、电荷量为q,QN=2d,
PN=3d,离子重力不计。
(1)求圆弧虚线对应的半径R的大小;
(2)若离子恰好能打在QN的中点上,求矩形区域QNCD内匀强电场场强E的值。
【解析】(1)离子在加速电场中加速,根据动能定理,得qU= mv2 (2分)
离子在辐向电场中做匀速圆周运动,电场力提供向心力,根据牛顿第二定律,
得qE0=m , (2分)
解得R= 。 (2分)
(2)离子在偏转电场中做类平抛运动,根据类平抛运动的规律,得 =vt, (2分)
PN= at2 (2分)
由牛顿第二定律,得qE=ma, (2分)
解得E= 。 (2分)
答案:(1) 　(2)