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1、2022年高三物理一輪 雙基鞏固卷 第6-8單元
一、選擇題(每小題8分,共48分)
1.如圖G3-1所示,在勻強(qiáng)電場E的區(qū)域內(nèi),O點(diǎn)處放置一點(diǎn)電荷+Q,a,b、c、d,e,f為以O(shè)點(diǎn)為球心的球面上的點(diǎn),aecf平面與電場E平行,bedf平面與電場E垂直, 則下列說法中正確的是( )
圖G3-1
A.b、d兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度相同
B.bedf平面是等勢面
C.整個球面是等勢面
D.在球面上任意兩點(diǎn)之間移動點(diǎn)電荷+q時,從a點(diǎn)移動到c點(diǎn)電勢能的變化量一定最大
2.有兩根長直導(dǎo)線a、b互相平行放置,如圖G3-2所示為垂直于導(dǎo)線的截面圖.在圖示的平面內(nèi),O點(diǎn)為兩根導(dǎo)線連線ab的中點(diǎn)
2、,M、N為ab的中垂線上的兩點(diǎn),它們與a、b的距離相等.若兩導(dǎo)線中通有大小相等、方向相同的恒定電流,已知直線電流產(chǎn)生的磁場在某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B的大小跟該點(diǎn)到通電導(dǎo)線的距離r成反比,則關(guān)于線段MN上各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的說法中正確的是( )
圖G3-2
A.M點(diǎn)和N點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等,方向相同
B.M點(diǎn)和N點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等,方向相反
C.在線段MN上各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度都不可能為零
D.若在N點(diǎn)放一小磁針,靜止時其北極沿ON指向O點(diǎn)
3.如圖G3-3甲所示,一條電場線與Ox軸重合,取O點(diǎn)電勢為零,Ox方向上各點(diǎn)電勢φ隨x變化的情況如圖乙所示.若在O點(diǎn)由靜止釋放一電子,電子僅
3、受電場力的作用,則( )
甲 乙
圖G3-3
A.電場一定是勻強(qiáng)電場
B.電場的場強(qiáng)沿Ox方向增大
C.電子將沿Ox正方向運(yùn)動
D.電子的電勢能將增大
圖G3-4
4.兩塊大小、形狀完全相同的金屬平板平行放置,構(gòu)成平行板電容器,與它相連接的電路如圖G3-4所示.接通開關(guān)S,電源即給電容器充電,達(dá)到穩(wěn)定后( )
A.保持S接通,減小兩極板間的距離,則兩極板間電場的電場強(qiáng)度減小
B.保持S接通,在兩極板間插入一塊介質(zhì),則極板上的電荷量增大
C.?dāng)嚅_S,增大兩極板間的距離,則兩極板間的電勢差減小
D.?dāng)嚅_S,在兩極板間插入一塊介質(zhì),則兩極板間
4、的電勢差增大
5.如圖G3-5所示的電路中,電源的電動勢為E、內(nèi)電阻為r (r小于外電路的總電阻),當(dāng)滑動變阻器R的滑片P位于中點(diǎn)時,A、B、C三個燈泡均正常發(fā)光,且亮度相同,則( )
圖G3-5
A.三個小燈泡中,C燈電阻最大,B燈電阻最小
B.當(dāng)滑片P向左移動時,A、B兩燈變亮,C燈變暗
C.當(dāng)滑片P向左移動時,流過R的電流減小
D.當(dāng)滑片P向左移動時,電源的輸出功率隨電阻增大而增大
圖G3-6
6.如圖G3-6所示的虛線區(qū)域內(nèi)充滿垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場和豎直向下的勻強(qiáng)電場,一帶電粒子a(不計(jì)重力)以一定的初速度由左邊界的O點(diǎn)射入磁場、電場區(qū)域,恰好沿直線由
5、區(qū)域右邊界的O′點(diǎn)(圖中未標(biāo)出)穿出.若撤去該區(qū)域內(nèi)的磁場而保留電場不變,另一個同樣的粒子b(不計(jì)重力)仍以相同的初速度由O點(diǎn)射入,從區(qū)域右邊界穿出,則粒子b( )
A.穿出位置一定在O′點(diǎn)下方
B.穿出位置一定在O′點(diǎn)上方
C.在電場中運(yùn)動時,電勢能一定減小
D.在電場中運(yùn)動時,動能一定減小
二、實(shí)驗(yàn)題(16分)
7.如圖G3-7甲所示,有一根長陶瓷管,其表面均勻地鍍有一層很薄的電阻膜,管的兩端有導(dǎo)電箍M和N,陶瓷管的直徑遠(yuǎn)大于電阻膜的厚度.用多用表電阻擋測得MN間的電阻膜的電阻約為1 kΩ.
圖G3-7
某同學(xué)利用下列器材設(shè)計(jì)了一個測量該電阻膜的厚度d的實(shí)驗(yàn).
A.
6、米尺(最小分度為 mm);
B.游標(biāo)卡尺(游標(biāo)為20分度);
C.電流表A1(量程5 mA,內(nèi)阻約10 Ω);
D.電流表A2(量程100 mA,內(nèi)阻約0.6 Ω);
E.電壓表V1 (量程5 V,內(nèi)阻約5 kΩ);
F.電壓表V2(量程15 V,內(nèi)阻約15 kΩ);
G.滑動變阻器R1(阻值0~10 Ω,額定電流1.5 A);
H.滑動變阻器R2(阻值0~100 Ω,額定電流1 A);
I.電源E(電動勢6 V,內(nèi)阻可不計(jì));
J.開關(guān)一個,導(dǎo)線若干.
(1)他用毫米刻度尺測出電阻膜的長度為l=10.00 cm,用20分度游標(biāo)卡尺測量該陶瓷管的外徑,其示數(shù)如圖乙所示,該陶
7、瓷管的外徑D=________cm.
(2)為了比較準(zhǔn)確地測量電阻膜的電阻,且調(diào)節(jié)方便,實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選用電流表________、電壓表______、滑動變阻器________.(填寫器材前面的字母代號)
(3)在虛線框內(nèi)畫出測量電阻膜的電阻R的實(shí)驗(yàn)電路圖.
K
(4)若電壓表的讀數(shù)為U,電流表的讀數(shù)為I,鍍膜材料的電阻率為ρ,計(jì)算電阻膜厚度d的數(shù)學(xué)表達(dá)式為:d=__________(用已知量的符號表示).
三、計(jì)算題(46分)
8.(22分)如圖G3-8所示,空間內(nèi)存在水平向右的勻強(qiáng)電場,在虛線MN的右側(cè)有垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場.一質(zhì)量為m、帶電荷量為+q的小顆粒自A點(diǎn)
8、由靜止開始運(yùn)動,剛好沿直線運(yùn)動至光滑絕緣的水平面C點(diǎn),與水平面碰撞的瞬間,小顆粒的豎直分速度立即減為零,而水平分速度不變,小顆粒運(yùn)動至D處剛好離開水平面,然后沿圖示曲線DP軌跡運(yùn)動.AC與水平面夾角α=30°,重力加速度為g,求:
(1)勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)E;
(2)AD之間的水平距離d;
(3)已知小顆粒在軌跡DP上某處的最大速度為vm,該處軌跡的曲率半徑是距水平面高度的k倍,則該處的高度為多大?
圖G3-8
9.(24分)如圖G3-9甲所示,M和N是相互平行的金屬板,OO1O2為中線,O1為板間區(qū)域的中點(diǎn),P是足夠大的熒光屏.帶電粒子連續(xù)地從O點(diǎn)沿OO1方向射入兩板間.
(
9、1)只在兩板間加恒定電壓U,M和N相距為d,板長為L(不考慮電場邊緣效應(yīng)).若入射粒子是電荷量為e、質(zhì)量為m的電子,試求打在熒光屏P上偏離點(diǎn)O2最遠(yuǎn)的電子的動能.
(2)已知兩板間只存在一個以O(shè)1點(diǎn)為圓心的圓形勻強(qiáng)磁場區(qū)域,磁場方向垂直紙面向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.50 T,兩板間距d= cm,板長L=1.0 cm,帶電粒子的質(zhì)量m=2.0×10-25 kg,電荷量q=8.0×10-18 C,入射速度v =×105 m/s.若能在熒光屏上觀察到亮點(diǎn),試求粒子在磁場中運(yùn)動的軌道半徑r,并確定磁場區(qū)域的半徑R應(yīng)滿足的條件.
(3)只在兩板間加如圖乙所示的交變電壓u,M和N相距為d,板長為L(不考
10、慮電場邊緣效應(yīng)).入射粒子是電荷量為e、質(zhì)量為m的電子.某電子在t0=時刻以速度v0射入電場,要使該電子能通過平行金屬板,試確定U0應(yīng)滿足的條件.
甲 乙
圖G3-9
1.D [解析] 點(diǎn)電荷+Q在b、d兩點(diǎn)形成的分電場強(qiáng)度大小相等、方向相反,由電場疊加知,b、d兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度方向不同,選項(xiàng)A錯誤;在bedf平面上移動試探電荷時,電荷受到的勻強(qiáng)電場產(chǎn)生的分力對試探電荷不做動,而點(diǎn)電荷+Q產(chǎn)生的電場對試探荷可能做功,因此該平面不是等勢面,選項(xiàng)B錯誤;在球面上移動試探電荷時,電荷受到的勻強(qiáng)電場產(chǎn)生的分力對試探電荷可能做功,整個球面不是等勢面,選項(xiàng)C錯
11、誤;在球面上任意兩點(diǎn)之間移動點(diǎn)電荷+q時,點(diǎn)電荷+Q產(chǎn)生的電場對+q不做功,而只有勻強(qiáng)電場對+q做功,且從a點(diǎn)移動到c點(diǎn)電場力做功最大,所以對應(yīng)的電勢能的變化量一定最大,選項(xiàng)D正確.
2.B [解析] 直線電流產(chǎn)生的磁場的磁感線是以導(dǎo)線為圓心的同心圓,由此可知,直線電流a在M點(diǎn)處產(chǎn)生的磁場方向垂直于aM向下,在N點(diǎn)處產(chǎn)生的磁場方向垂直于aN向上,直線電流b在M點(diǎn)處產(chǎn)生的磁場方向垂直于bM向下,在N點(diǎn)處產(chǎn)生的磁場方向垂直于bN向上,又由于兩導(dǎo)線中電流大小相同,故它們在M、N兩點(diǎn)處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小都相等,再由場的疊加可得,M點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直于MN向下,N點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直于MN向上
12、,且兩者大小相等,選項(xiàng)A錯誤,選項(xiàng)B正確;在MN的中點(diǎn)O處,兩電流產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等而方向相反,O點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度為零,選項(xiàng)C錯誤;放在磁場中的小磁針靜止時北極指向所在處磁場的方向,由上述分析可知其應(yīng)指向與MN垂直向上的方向,選項(xiàng)D錯誤.
3.AC [解析] O點(diǎn)電勢φ0為零,設(shè)x點(diǎn)的電勢為φx則Ux0=φx-φ0=Ex,即φx=Ex,表明沿Ox方向電場強(qiáng)度不變,選項(xiàng)A正確,選項(xiàng)B錯誤;由靜止釋放電子,電子由電勢能低處向電勢高處運(yùn)動,電場力做正功,電勢能減小,選項(xiàng)C正確,選項(xiàng)D錯誤.
4.B [解析] 保持S接通,兩極板間的電勢差U不變,根據(jù)E=可知,若減小兩極板間的距離d,則兩極板間
13、電場的電場強(qiáng)度增大,根據(jù)Q=CU=∝可知,若在兩極板間插入一塊介質(zhì),介電常數(shù)εr增大,則極板上的電荷量增大,選項(xiàng)A錯誤,選項(xiàng)B正確;斷開S時,兩極板上的電荷量Q不變,根據(jù)U==∝可知,當(dāng)只增大兩極板間的距離d時,兩極板間的電勢差增大,當(dāng)在兩極板間插入一塊介質(zhì)時,εr增大,則兩極板間的電勢差減小,選項(xiàng)C、D錯誤.
5.AC [解析] 根據(jù)P=,當(dāng)三個小燈泡亮度相同時,C燈兩端電壓最大,則其電阻最大,由P=I2R,因IB>IA,則RB
14、的電壓變小,則A燈兩端的電壓變大,A燈變亮,通過A燈的電流變大,則流過R的電流減小,B錯誤,C正確;當(dāng)外電阻與內(nèi)電阻相等時,電源的輸出功率最大,兩者偏離越大,則輸出功率越小,D錯誤.
6.C [解析] a粒子要在電場、磁場的復(fù)合場區(qū)內(nèi)做直線運(yùn)動,則該粒子一定沿水平方向做勻速直線運(yùn)動,故對粒子a有:Bqv=Eq,即只要滿足E=Bv,無論粒子帶正電還是負(fù)電,粒子都可以沿直線穿出復(fù)合場區(qū),當(dāng)撤去磁場只保留電場時,粒子b由于電性不確定,故無法判斷是從O′點(diǎn)的上方還是下方穿出,選項(xiàng)A、B錯誤;粒子b在穿過電場區(qū)的過程中必然受到電場力的作用而做類平拋運(yùn)動,電場力做正功,其電勢能減小,動能增大,選項(xiàng)C正確
15、,選項(xiàng)D錯誤.
7.(1)1.350 cm (2)C E G (3)如圖所示 (4)d=
[解析] (1)該陶瓷管的外徑D=13 mm+10× mm=13.50 mm=1.350 cm.
(2)電源的電動勢為6 V,電壓表選擇E;流過電阻膜的最大電流約為=6 mA,電流表選擇C,這是因?yàn)榱硪浑娏鞅淼牧砍烫螅羔樒D(zhuǎn)太小,測量誤差太大;兩個滑動變阻器的最大阻值都遠(yuǎn)小于待測電阻膜的阻值,所以只能采用分壓接法,而采用分壓接法時要選擇小阻值滑動變阻器,所以滑動變阻器選擇G.
(3)因?yàn)榇郎y電阻膜的阻值很大,所以電流表要內(nèi)接,滑動變阻器采用分壓接法,實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示.
(4)根據(jù)R=,
16、R=ρ,S=πDd可得,電阻膜的厚度d=.
8.(1) (2) (3)
[解析] (1)小顆粒受力如圖所示,合力方向沿運(yùn)動方向,則qE=mgcotα,可得E=.
(2)設(shè)小顆粒在D點(diǎn)時的速度為vD,在水平方向由牛頓第二定律得:qE=ma,由運(yùn)動學(xué)公式得:2ad=v,小顆粒在D點(diǎn)離開水平面的條件是:qvDB=mg,解得d=.
(3)當(dāng)速度方向與電場力和重力合力方向均垂直時,速度最大,則
qvmB-=,又R=kh,解得:h=.
9.(1)(2)5×10-3m R<5×10-3m
(3)U0≤
[解析] (1)電子在兩極板間的加速度:a=,
通過金屬板的時間:t=,
對打在熒
17、光屏P上偏離點(diǎn)O2最遠(yuǎn)的粒子有:=at2,
此時粒子的動能Ek=eU+mv2,
聯(lián)立解得:Ek=.
(2)由牛頓第二定律可知,qvB=m,
解得:r=5×10-3 m;
如圖所示,設(shè)恰好在熒光屏P上觀察到亮點(diǎn)時,粒子偏轉(zhuǎn)角為2θ,磁場區(qū)域的最大半徑為R0,由幾何關(guān)系可知:
tan2θ=,
tanθ=,
得R0=5×10-3 m,
則R應(yīng)滿足的條件為:R≤5×10-3 m
(3)交變電壓的周期:T=,則t0=T,
電子通過金屬板的時間:t′==,
電子在兩極板間的加速度:a′=,
設(shè)電子分別在T~T、T~T、T~T、T~T時間內(nèi)沿垂直于初速度方向運(yùn)動的位移依次為y1、y2、y3、y4,則有:
y1=y(tǒng)3=-a′,
y2=a′,
y4=a′,
要使電子能通過平行金屬板,應(yīng)滿足條件:
y1+y2+y3+y4≤,
聯(lián)立解得:U0≤。