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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(chǎng)、電路與磁場(chǎng)的綜合 魯科版 選擇題部分共10小題。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,1~6小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確,7~10小題有多個(gè)選項(xiàng)正確;全部選對(duì)的得4分,選不全的得2分,有選錯(cuò)或不答的得0分。 1.真空中有三個(gè)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(chǎng)力為F,現(xiàn)讓A、B接觸后分開(kāi),再讓C分別與A、B接觸后分開(kāi),最后把A、B仍舊放回原處,則A、B之間的庫(kù)侖力變?yōu)? A.F　　　　　B.F　　　　　C.F　　　　　D.F 解析:A、B接觸后分開(kāi),均帶-4 C的電荷量,再讓C與A接觸后分開(kāi),A、C均帶-2 C的電荷量,最后讓C、B接觸后分開(kāi),C與B均帶-3 C的電荷量,當(dāng)把A、B再放回原處時(shí),根據(jù)庫(kù)侖定律,A、B之間的庫(kù)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(xiàn)懸掛一帶電小球,P板與b板用導(dǎo)線(xiàn)相連,Q板接地。開(kāi)始時(shí)懸線(xiàn)處于豎直方向,在b板帶電后,懸線(xiàn)偏轉(zhuǎn)了角度α。在以下方法中,能使懸線(xiàn)的偏角變大的是 A.減小a、b兩極板的正對(duì)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(duì)面積時(shí),電容減小,再根據(jù)電容的定義式C=,電容與電源沒(méi)有連接,電容的電量不變,可見(jiàn)電壓增大,一個(gè)極板接地,電勢(shì)為零,另一個(gè)極板的電勢(shì)升高,b與P連接在一起,表明是等勢(shì)體,可知P板的電勢(shì)升高,P、Q之間的電勢(shì)差增大,在兩極板距離不變的情況下,根據(jù)U=dE ,可知電場(chǎng)強(qiáng)度增大,電場(chǎng)力增大,懸線(xiàn)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(cuò)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(cuò)誤。 答案:A 3.如圖所示,在沿水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,帶電小球A與B在同一豎直線(xiàn)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(shuō)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(dòng) C.小球A將可能沿軌跡2運(yùn)動(dòng) D.小球A將可能沿軌跡3運(yùn)動(dòng) 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(shí)小球A的重力與庫(kù)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(kù)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(dòng),此后小球A在庫(kù)侖力、重力、洛倫茲力的作用下將可能沿軌跡1運(yùn)動(dòng)。 答案:B 4.如圖所示,三條通有相同電流的絕緣長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn),垂直紙面放置在一個(gè)等邊三角形的三個(gè)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(shuō)法正確的是 A.B1=B2B3 C.B1=B2=B3 ≠0 D.a、b和c三處的磁場(chǎng)方向相同 解析:本題考查磁場(chǎng)的疊加,由于通過(guò)三條導(dǎo)線(xiàn)的電流大小相等,結(jié)合安培定則可判斷出三條導(dǎo)線(xiàn)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(chǎng)中的A點(diǎn)由靜止釋放,只受電場(chǎng)力作用,沿電場(chǎng)線(xiàn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn),它運(yùn)動(dòng)的速度-時(shí)間圖象如圖甲所示。則A、B兩點(diǎn)所在區(qū)域的電場(chǎng)線(xiàn)分布情況可能是圖乙中的 解析:電場(chǎng)線(xiàn)的疏密表示電場(chǎng)強(qiáng)度的大小,正電荷的受力方向和電場(chǎng)強(qiáng)度方向相同,由v-t圖象可知,加速度逐漸變大,故電場(chǎng)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(hào),另外在手機(jī)使用說(shuō)明書(shū)上還寫(xiě)有“通話(huà)時(shí)間3 h,待機(jī)時(shí)間100 h”,則該手機(jī)通話(huà)和待機(jī)時(shí)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(dòng)勢(shì)E=3.6 V,通話(huà)時(shí)電流I1== mA,通話(huà)時(shí)功率P=EI1=0.6 W;待機(jī)時(shí)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(shuō)法正確的是 A.庫(kù)侖首先引入電場(chǎng)線(xiàn)描述電場(chǎng) B.正、負(fù)電荷的名稱(chēng)是法拉第首先提出來(lái)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(guò)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(chǎng)線(xiàn)描述電場(chǎng),選項(xiàng)A錯(cuò)誤;正、負(fù)電荷的名稱(chēng)是美國(guó)科學(xué)家富蘭克林首先提出來(lái)的,選項(xiàng)B錯(cuò)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(guò)實(shí)驗(yàn)直接得到了Q=I2Rt的關(guān)系式,我們稱(chēng)之為焦耳定律,選項(xiàng)D正確。 答案:CD 8.圖示為一電場(chǎng)的電場(chǎng)線(xiàn),若將一帶電粒子沿直線(xiàn)從A點(diǎn)移動(dòng)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(chǎng)強(qiáng)度大于B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度 B.A點(diǎn)的電勢(shì)高于C點(diǎn)的電勢(shì) C.A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差大于B、C兩點(diǎn)間的電勢(shì)差 D.粒子在A點(diǎn)的電勢(shì)能大于其在C點(diǎn)的電勢(shì)能 解析:根據(jù)電場(chǎng)線(xiàn)的疏密,可知沿著直線(xiàn)ABC,電場(chǎng)強(qiáng)度逐漸減小,A錯(cuò)誤;沿著直線(xiàn)AC,電勢(shì)逐漸降低,由于A、B間的電場(chǎng)線(xiàn)更密,故電勢(shì)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(cuò)誤。 答案:BC 9.在輸液時(shí),藥液有時(shí)會(huì)從針口流出體外,為了及時(shí)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(shí)其電阻RM會(huì)變小,導(dǎo)致S兩端電壓U變化,裝置發(fā)出警報(bào),則此時(shí)(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(cuò)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(gè)靠得很近的D形金屬盒,兩金屬盒均置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)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(shuō)法中正確的是 A.它們?cè)贒形盒中運(yùn)動(dòng)的周期相同 B.氦核穿出D形盒時(shí)的最大速度比氘核的大 C.使粒子加速的是磁場(chǎng)而不是電場(chǎng) 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(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期公式和半徑公式可得它們?cè)诖艌?chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期相同,穿出時(shí)的速度大小相同,故A正確、B錯(cuò)誤;使粒子加速的是電場(chǎng)而不是磁場(chǎng),C錯(cuò);粒子獲得的最大速度與電源的電壓大小無(wú)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(xiàn)上或按題目要求作答。解答題應(yīng)寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要演算步驟,只寫(xiě)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(xiě)出數(shù)值和單位。 11.(6分)某同學(xué)用多用電表直接粗測(cè)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(cè)量。但選用該擋測(cè)量時(shí),發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)的角度過(guò)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(cè)量時(shí),燈絲的溫度較低,電阻值遠(yuǎn)小于正常發(fā)光時(shí)燈絲的電阻　(每空3分) 12.(9分)某同學(xué)測(cè)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(cè)量盡可能準(zhǔn)確,除了導(dǎo)線(xiàn)和開(kāi)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(dòng)變阻器(阻值范圍為0~10 Ω,額定電流為2 A) F.滑動(dòng)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(dòng)勢(shì)為6 V,內(nèi)阻約為1 Ω) (1)選用的器材代號(hào)為　　　　　　　　　　　　　　。 (2)在圖甲所示的虛線(xiàn)框中畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖。 (3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)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(dòng)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(hào)為ADEG。 (2)小燈泡正常發(fā)光時(shí)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(shí)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(zhǎng)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(kù)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(chǎng)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(shí)可得,AB=30 cm 根據(jù)庫(kù)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(xiàn)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(shí),在重力不變的情況下,庫(kù)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(zhǎng)度為L(zhǎng),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(kāi)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(shí),上、下極板間的電壓突然變?yōu)榱?帶電粒子繼續(xù)運(yùn)動(dòng),最終運(yùn)動(dòng)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(chǎng)線(xiàn)方向向上,而帶電粒子受到的電場(chǎng)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(lèi)平拋運(yùn)動(dòng),后半段做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),畫(huà)出帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡,如圖乙所示 水平方向做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),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(gè)裝置處于方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=0.5 T,已知MN=3 m,OP=1 m?，F(xiàn)有一質(zhì)量m=0.5 kg、長(zhǎng)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(shí),求:(重力加速度g=10 m/s2) (1)金屬細(xì)桿開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的加速度大小。 (2)金屬細(xì)桿運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)速度的大小。 (3)金屬細(xì)桿運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí),對(duì)每一條軌道的壓力大小。 解:(1)開(kāi)始時(shí),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(dòng)到P處的過(guò)程,根據(jù)動(dòng)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(duì)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(gè)水平平行金屬極板間存在著豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),電場(chǎng)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(zhǎng)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(chǎng)區(qū)域,磁場(chǎng)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(xiàn)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(xiàn)水平向右飛入極板后恰好做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),然后進(jìn)入圓形磁場(chǎng)區(qū)域,飛出圓形磁場(chǎng)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(xiàn)飛入的初速度v0。 (2)求圓形區(qū)域磁場(chǎng)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(chǎng)B1撤去,為使粒子飛出極板后不能進(jìn)入圓形磁場(chǎng)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(mǎn)足的條件。 解:(1)粒子在極板間做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),有: qv0B1=qE　(2分) 解得:v0=2107 m/s。　(1分) (2)設(shè)粒子在圓形磁場(chǎng)區(qū)域中做圓周運(yùn)動(dòng)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(chǎng)B1后,粒子在極板間做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng),設(shè)在板間運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t,運(yùn)動(dòng)的加速度為a,飛出電場(chǎng)時(shí)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(chǎng)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(mǎn)足d> m (或d≥ m)。