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2019-2020年高三物理一輪復(fù)習(xí)備考 第十二單元 電場、電路與磁場的綜合 魯科版 選擇題部分共10小題。在每小題給出的四個選項(xiàng)中,1~6小題只有一個選項(xiàng)正確,7~10小題有多個選項(xiàng)正確;全部選對的得4分,選不全的得2分,有選錯或不答的得0分。 1.真空中有三個完全相同的均可視為質(zhì)點(diǎn)的金屬小球A、B、C,已知A小球的帶電荷量為-7 C,B小球所帶電荷量為-1 C,C小球不帶電,起初把A、B兩小球放在相距為r的兩處,它們之間的電場力為F,現(xiàn)讓A、B接觸后分開,再讓C分別與A、B接觸后分開,最后把A、B仍舊放回原處,則A、B之間的庫侖力變?yōu)? A.F　　　　　B.F　　　　　C.F　　　　　D.F 解析:A、B接觸后分開,均帶-4 C的電荷量,再讓C與A接觸后分開,A、C均帶-2 C的電荷量,最后讓C、B接觸后分開,C與B均帶-3 C的電荷量,當(dāng)把A、B再放回原處時,根據(jù)庫侖定律,A、B之間的庫侖力是F,選項(xiàng)A正確。 答案:A 2.如圖所示,C為中間插有電介質(zhì)的電容器,a和b為其兩極板,a板接地。P和Q為兩豎直放置的平行金屬板,在兩板間用輕質(zhì)絕緣細(xì)線懸掛一帶電小球,P板與b板用導(dǎo)線相連,Q板接地。開始時懸線處于豎直方向,在b板帶電后,懸線偏轉(zhuǎn)了角度α。在以下方法中,能使懸線的偏角變大的是 A.減小a、b兩極板的正對面積 B.減小a、b間的距離 C.將電介質(zhì)換為介電常數(shù)更大的電介質(zhì)(大小和形狀相同) D.把電介質(zhì)換成一塊形狀大小相同的鐵塊 解析:平行板電容器的電容C=,當(dāng)減小兩極板的正對面積時,電容減小,再根據(jù)電容的定義式C=,電容與電源沒有連接,電容的電量不變,可見電壓增大,一個極板接地,電勢為零,另一個極板的電勢升高,b與P連接在一起,表明是等勢體,可知P板的電勢升高,P、Q之間的電勢差增大,在兩極板距離不變的情況下,根據(jù)U=dE ,可知電場強(qiáng)度增大,電場力增大,懸線與豎直方向的夾角增大,選項(xiàng)A正確;同理可知道,選項(xiàng)B、C錯誤;把電介質(zhì)換做鐵塊,相當(dāng)于減小兩極板之間的距離,選項(xiàng)D錯誤。 答案:A 3.如圖所示,在沿水平方向的勻強(qiáng)磁場中,帶電小球A與B在同一豎直線上,其中小球B帶正電荷并被固定,小球A與一水平放置的光滑絕緣板C接觸(不粘連)而處于靜止?fàn)顟B(tài)。若將絕緣板C沿水平方向抽去后,以下說法正確的是 A.小球A不可能再處于靜止?fàn)顟B(tài) B.小球A將可能沿軌跡1運(yùn)動 C.小球A將可能沿軌跡2運(yùn)動 D.小球A將可能沿軌跡3運(yùn)動 解析:小球A處于靜止?fàn)顟B(tài),可判斷小球A帶正電,若此時小球A的重力與庫侖力平衡,將絕緣板C沿水平方向抽去后,小球A仍處于靜止?fàn)顟B(tài);若庫侖力大于小球A重力,則將絕緣板C沿水平方向抽去后,小球A向上運(yùn)動,此后小球A在庫侖力、重力、洛倫茲力的作用下將可能沿軌跡1運(yùn)動。 答案:B 4.如圖所示,三條通有相同電流的絕緣長直導(dǎo)線,垂直紙面放置在一個等邊三角形的三個頂點(diǎn)上。a、b和c分別是三角形各邊的中點(diǎn)。將a、b和c處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別記為B1、B2和B3,則下列說法正確的是 A.B1=B2B3 C.B1=B2=B3 ≠0 D.a、b和c三處的磁場方向相同 解析:本題考查磁場的疊加,由于通過三條導(dǎo)線的電流大小相等,結(jié)合安培定則可判斷出三條導(dǎo)線在a、b和c處產(chǎn)生的合磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B1=B2=B3,但方向不同,故選項(xiàng)C正確。 答案:C 5.一正電荷從電場中的A點(diǎn)由靜止釋放,只受電場力作用,沿電場線運(yùn)動到B點(diǎn),它運(yùn)動的速度-時間圖象如圖甲所示。則A、B兩點(diǎn)所在區(qū)域的電場線分布情況可能是圖乙中的 解析:電場線的疏密表示電場強(qiáng)度的大小,正電荷的受力方向和電場強(qiáng)度方向相同,由v-t圖象可知,加速度逐漸變大,故電場力逐漸變大,所以D正確。 答案:D 6.一塊手機(jī)電池的背面印有如圖所示的一些符號,另外在手機(jī)使用說明書上還寫有“通話時間3 h,待機(jī)時間100 h”,則該手機(jī)通話和待機(jī)時消耗的功率分別約為 A.1.8 W,5.410-2 W B.3.6 W,0.108 W C.0.6 W,1.810-2 W D.6.48103 W,1.94102 W 解析:由圖可知手機(jī)電池的電動勢E=3.6 V,通話時電流I1== mA,通話時功率P=EI1=0.6 W;待機(jī)時電流I2==5 mA,所以待機(jī)功率P=EI2=1.810-2 W,故選項(xiàng)C正確。 答案:C 7.下列關(guān)于物理學(xué)史和物理方法的說法正確的是 A.庫侖首先引入電場線描述電場 B.正、負(fù)電荷的名稱是法拉第首先提出來的 C.磁感應(yīng)強(qiáng)度是根據(jù)比值法定義的物理量 D.焦耳通過實(shí)驗(yàn)得到了著名的焦耳定律公式 解析:法拉第首先引入電場線描述電場,選項(xiàng)A錯誤;正、負(fù)電荷的名稱是美國科學(xué)家富蘭克林首先提出來的,選項(xiàng)B錯誤;磁感應(yīng)強(qiáng)度是根據(jù)比值法定義的,選項(xiàng)C正確;焦耳通過實(shí)驗(yàn)直接得到了Q=I2Rt的關(guān)系式,我們稱之為焦耳定律,選項(xiàng)D正確。 答案:CD 8.圖示為一電場的電場線,若將一帶電粒子沿直線從A點(diǎn)移動到B點(diǎn),其中B點(diǎn)為AC的中點(diǎn)。則下列判斷正確的是 A.C點(diǎn)的電場強(qiáng)度大于B點(diǎn)的電場強(qiáng)度 B.A點(diǎn)的電勢高于C點(diǎn)的電勢 C.A、B兩點(diǎn)間的電勢差大于B、C兩點(diǎn)間的電勢差 D.粒子在A點(diǎn)的電勢能大于其在C點(diǎn)的電勢能 解析:根據(jù)電場線的疏密,可知沿著直線ABC,電場強(qiáng)度逐漸減小,A錯誤;沿著直線AC,電勢逐漸降低,由于A、B間的電場線更密,故電勢差UAB>UBC,選項(xiàng)B、C正確;由于粒子所帶電性未知,故選項(xiàng)D錯誤。 答案:BC 9.在輸液時,藥液有時會從針口流出體外,為了及時發(fā)現(xiàn),設(shè)計(jì)了一種報(bào)警裝置,電路如圖所示。M是貼在針口處的傳感器,接觸到藥液時其電阻RM會變小,導(dǎo)致S兩端電壓U變化,裝置發(fā)出警報(bào),則此時(電源內(nèi)阻不可忽略) A.U減小,且電源的內(nèi)阻消耗的熱功率減小 B.U增大,且S兩端增大的電壓小于電阻R兩端減小的電壓 C.U增大,且R越大,U增大越明顯 D.U減小,且R越小,U減小越明顯 解析:M的電阻變小,可知干路電流增大,且R越大,干路電流增大越明顯,電壓U增大越明顯,C正確、D錯誤,由于ΔIRS+ΔIr=ΔIR(其中ΔI為電路中改變的電流,RS為S的電阻,r為電源內(nèi)阻,R為傳感器與電阻R并聯(lián)后的總阻值),故B正確。 答案:BC 10.圖示為某種醫(yī)用回旋加速器示意圖,其核心部分是兩個靠得很近的D形金屬盒,兩金屬盒均置于勻強(qiáng)磁場中,并分別與高頻交流電源相連?，F(xiàn)分別加速氘核H)和氦核He)。不計(jì)粒子重力,下列說法中正確的是 A.它們在D形盒中運(yùn)動的周期相同 B.氦核穿出D形盒時的最大速度比氘核的大 C.使粒子加速的是磁場而不是電場 D.僅增大高頻電源的電壓不能改變粒子的最大速度 解析:因氘核和氦核的比荷相同,故根據(jù)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動的周期公式和半徑公式可得它們在磁場中運(yùn)動的周期相同,穿出時的速度大小相同,故A正確、B錯誤;使粒子加速的是電場而不是磁場,C錯;粒子獲得的最大速度與電源的電壓大小無關(guān),D正確。 答案:AD 第Ⅱ卷　(非選擇題　共60分) 非選擇題部分共6小題,把答案填在題中的橫線上或按題目要求作答。解答題應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟,只寫出最后答案的不能得分。有數(shù)值計(jì)算的題,答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。 11.(6分)某同學(xué)用多用電表直接粗測燈泡(“24 W　36 V”)的電阻,應(yīng)選用多用表歐姆擋的“10”擋進(jìn)行測量。但選用該擋測量時,發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)的角度過大,換擋正確操作后,若多用表的示數(shù)如圖所示,則燈泡的電阻為　　　Ω。該阻值遠(yuǎn)小于根據(jù)燈泡銘牌上的數(shù)據(jù)計(jì)算出的阻值,原因是　　　　　　　　。 答案:8　多用電表直接測量時,燈絲的溫度較低,電阻值遠(yuǎn)小于正常發(fā)光時燈絲的電阻　(每空3分) 12.(9分)某同學(xué)測繪標(biāo)有“5 V　0.5 A”字樣的小燈泡的電功率P隨電壓U變化的圖象,要使小燈泡兩端的電壓從0到5 V連續(xù)變化,使測量盡可能準(zhǔn)確,除了導(dǎo)線和開關(guān)外,可供選擇的儀器還有: A.電流表(量程為0.6 A,內(nèi)阻約為2 Ω) B.電流表(量程為3 A,內(nèi)阻約為0.2 Ω) C.電壓表(量程為3 V,內(nèi)阻約為2 kΩ) D.電壓表(量程為6 V,內(nèi)阻約為4.5 kΩ) E.滑動變阻器(阻值范圍為0~10 Ω,額定電流為2 A) F.滑動變阻器(阻值范圍為0~100 Ω,額定電流為0.5 A) G.電池組(電動勢為6 V,內(nèi)阻約為1 Ω) (1)選用的器材代號為　　　　　　　　　　　　　　。 (2)在圖甲所示的虛線框中畫出實(shí)驗(yàn)電路圖。 (3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)測量的數(shù)據(jù)描出P-U2圖象,如圖乙所示,小燈泡在1 V電壓下的阻值為　　　　Ω。 　　　　　　　　　　　　　　甲　　　　　　　　　　　　　　乙 解析:(1)先選取唯一性器材G;根據(jù)小燈泡的額定電壓為5 V,額定電流為0.5 A,可知電流表選擇A,電壓表選擇D;由于實(shí)驗(yàn)要使小燈泡兩端的電壓從0到5 V連續(xù)變化,所以滑動變阻器應(yīng)采用分壓接法,其阻值不宜太大,應(yīng)選擇E。綜上可知,選用的器材代號為ADEG。 (2)小燈泡正常發(fā)光時的電阻R==10 Ω,該阻值遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻,所以電流表要外接;實(shí)驗(yàn)電路如圖丙所示。 (3)由P-U2圖象可知,小燈泡在1 V電壓下的功率P=0.2 W,所以此時小燈泡的阻值 R==5 Ω。 答案:(1)ADEG　(3分)　(2)如圖丙所示　(3分)　(3)5　(3分) 丙 13.(10分)如圖甲所示,電荷量為+110-6 C的點(diǎn)電荷A鑲嵌在墻壁上,帶電荷量為+310-6 C的小球B(可視為點(diǎn)電荷)懸掛在長為50 cm的輕繩末端,懸點(diǎn)在A的正上方C處,A、C之間的距離為40 cm,重力加速度為10 m/s2。(已知sin 37=0.6,cos 37=0.8,靜電力常量k=9.0109 Nm2/C2) (1)若AB垂直于墻面,則A、B之間的庫侖力和重力分別為多大? (2)若減少B的電荷量,則A、B之間的電場力和繩子的彈力大小將如何變化? 解:(1)AB垂直于墻面,由題意和幾何知識可得,AB=30 cm 根據(jù)庫侖定律有: F=k=0.3 N　(3分) 根據(jù)受力分析得:G=　(2分) 解得:G=0.4 N?！?1分) (2)減少B所帶電荷量,重新建立平衡后,懸線與墻面之間的夾角變小,如圖乙所示,根據(jù)三角形法則及相似三角形知識,在重力不變的情況下,庫侖力的方向由F變?yōu)镕,大小減小,繩子上的彈力大小不變?！?4分) 甲 14.(10分)如圖甲所示,兩平行金屬板的長度為L,距離為d,一質(zhì)量為m的帶電粒子從平行金屬板的左側(cè)中間位置以初速度v0射入。一開始上極板帶負(fù)電,下極板帶正電,兩極板間的電壓為U,當(dāng)帶電粒子的水平位移為時,上、下極板間的電壓突然變?yōu)榱?帶電粒子繼續(xù)運(yùn)動,最終運(yùn)動到下極板的右邊緣A點(diǎn)。不計(jì)帶電粒子的重力,試求帶電粒子的電性和電荷量。 解:上極板帶負(fù)電,下極板帶正電,電場線方向向上,而帶電粒子受到的電場力方向向下,帶電粒子帶負(fù)電　(2分) 乙 根據(jù)題意,前半段帶電粒子做類平拋運(yùn)動,后半段做勻速直線運(yùn)動,畫出帶電粒子的運(yùn)動軌跡,如圖乙所示 水平方向做勻速直線運(yùn)動,有:L=v0t　(1分) 豎直方向:y1=a()2　(1分) y2=a()()　(1分) 其中,a=　(1分) F=qE　(1分) E=　(1分) 而y1+y2=　(1分) 聯(lián)立解得q=?！?1分) 15.(12分)如圖所示,寬L=1.5 m的光滑平行金屬導(dǎo)軌由水平段和豎直圓弧段兩部分構(gòu)成,O點(diǎn)為圓弧的圓心,N為圓弧導(dǎo)軌最低處,P為圓弧導(dǎo)軌最右端處,整個裝置處于方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=0.5 T,已知MN=3 m,OP=1 m。現(xiàn)有一質(zhì)量m=0.5 kg、長度也為1.5 m的金屬細(xì)桿靜置于金屬導(dǎo)軌上的MM處且與導(dǎo)軌保持垂直。當(dāng)在金屬細(xì)桿內(nèi)通以方向向里、大小I=2 A的恒定電流時,求:(重力加速度g=10 m/s2) (1)金屬細(xì)桿開始運(yùn)動的加速度大小。 (2)金屬細(xì)桿運(yùn)動到P點(diǎn)時速度的大小。 (3)金屬細(xì)桿運(yùn)動到P點(diǎn)時,對每一條軌道的壓力大小。 解:(1)開始時,細(xì)桿受到的合力就是安培力,有: F安=F=BIL　(2分) 又由F=ma　(1分) 解得:a=3 m/s2 ?！?1分) (2)細(xì)桿在從M處運(yùn)動到P處的過程,根據(jù)動能定理,有: F安(MN+OP)-mgOP=m　(2分) 解得:vP=2 m/s ?！?2分) (3)在P點(diǎn),根據(jù)向心力公式,有: 2FN-F安=m　(2分) 得:FN=1.75 N　(1分) 根據(jù)牛頓第三定律,細(xì)桿對每一條軌道的壓力大小FN=1.75 N?！?1分) 16.(13分)如圖甲所示,在兩個水平平行金屬極板間存在著豎直向下的勻強(qiáng)電場和垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場,電場強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小分別為E=2106 N/C和B1=0.1 T,極板的長度l= m,間距足夠大。在板的右側(cè)還存在著另一圓形勻強(qiáng)磁場區(qū)域,磁場方向垂直于紙面向外,圓形區(qū)域的圓心O位于兩平行金屬極板的中線上,圓形區(qū)域的半徑R= m。有一帶正電的粒子以某一速度沿極板的中線水平向右飛入極板后恰好做勻速直線運(yùn)動,然后進(jìn)入圓形磁場區(qū)域,飛出圓形磁場區(qū)域后速度方向偏轉(zhuǎn)了60,不計(jì)粒子的重力,粒子的比荷=2108 C/kg。 (1)求粒子沿極板的中線飛入的初速度v0。 (2)求圓形區(qū)域磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B2的大小。 (3)在其他條件都不變的情況下,將極板間的磁場B1撤去,為使粒子飛出極板后不能進(jìn)入圓形磁場區(qū)域,求圓形區(qū)域的圓心O離極板右邊緣的水平距離d應(yīng)滿足的條件。 解:(1)粒子在極板間做勻速直線運(yùn)動,有: qv0B1=qE　(2分) 解得:v0=2107 m/s。　(1分) (2)設(shè)粒子在圓形磁場區(qū)域中做圓周運(yùn)動的半徑為r,有: qv0B2=m 　(2分) 粒子速度方向偏轉(zhuǎn)了60,有r=　(2分) 解得:B2=0.1 T。　(1分) (3)撤去磁場B1后,粒子在極板間做類平拋運(yùn)動,設(shè)在板間運(yùn)動的時間為t,運(yùn)動的加速度為a,飛出電場時豎直方向的速度為vy,速度的偏轉(zhuǎn)角為θ,有: qE=ma,l=v0t,vy=at,tan θ=　(2分) 解得:tan θ=,即θ=30　(1分) 設(shè)粒子飛出電場后速度恰好與圓形區(qū)域的邊界相切,如圖乙所示,有: d=-　(1分) 解得:d= m　(1分) 所以圓心O離極板右邊緣的水平距離d應(yīng)滿足d> m (或d≥ m)。