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2019年高中物理 模塊檢測(cè)(B卷)新人教版選修3-1 一、選擇題(本大題共10小題，每小題4分，共40分) 1. (多選)關(guān)于物理學(xué)史，下列說法中正確的是 ( 　　) A．電荷量e的數(shù)值最早是由美國(guó)物理學(xué)家密立根測(cè)得的 B．奧斯特發(fā)現(xiàn)了磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力 C．庫侖引入“電場(chǎng)”的概念來描述電場(chǎng)的真實(shí)存在 D．庫侖在前人工作的基礎(chǔ)上，通過實(shí)驗(yàn)研究確認(rèn)了真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間的相互作用力的規(guī)律 答案：AD 解析：A、D說法符合物理學(xué)史，對(duì)；奧斯特發(fā)現(xiàn)的是電流周圍存在著磁場(chǎng)，B錯(cuò)；“電場(chǎng)”的概念是由法拉第引入的，C錯(cuò)． 2. (多選)在隧道工程以及礦山爆破作業(yè)中，部分未發(fā)火的炸藥殘留在爆破孔內(nèi)，很容易發(fā)生人員傷亡事故．為此，科學(xué)家制造了一種專門的磁性炸藥，在磁性炸藥制造過程中摻入了10%的磁性材料——鋇鐵氧體，然后放入磁化機(jī)磁化．使用磁性炸藥一旦爆炸，即可安全消磁，而遇到不發(fā)火的情況可用磁性探測(cè)器測(cè)出未發(fā)火的炸藥．已知摻入的鋇鐵氧體的消磁溫度約為400 ℃，炸藥的爆炸溫度約2240 ℃～3100 ℃，一般炸藥引爆溫度最高為140 ℃左右．以上材料表明 ( 　　) A．磁性材料在低溫下容易被磁化 B．磁性材料在高溫下容易被磁化 C．磁性材料在低溫下容易被消磁 D．磁性材料在高溫下容易被消磁 答案：AD 解析：據(jù)材料介紹鋇鐵氧體的消磁溫度約為400 ℃，可見D對(duì)、C錯(cuò)；在高溫下易消磁，可見B錯(cuò)、A對(duì)． 3. 電流計(jì)的主要結(jié)構(gòu)如圖甲所示，固定有指針的鋁框處在由磁極與軟鐵芯構(gòu)成的磁場(chǎng)中，并可繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)．鋁框上繞有線圈，線圈的兩端與接線柱相連．用兩根導(dǎo)線分別將兩只電流計(jì)的“＋”、“－”接線柱相連，如圖乙所示，撥動(dòng)一只電流計(jì)的指針，另一只電流計(jì)的指針也會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)．為了解釋上述現(xiàn)象，有同學(xué)對(duì)軟鐵芯內(nèi)部的磁感線分布提出了如下的猜想，可能正確的是 ( 　　) 答案：C 解析：磁感線不能相交，A、B、D均錯(cuò)，只有C有可能． 4. (多選)如圖所示，在正方形的四個(gè)頂點(diǎn)各放一電荷量均為Q的點(diǎn)電荷(電性如圖所示)，a、b、c、d是正方形邊長(zhǎng)的中點(diǎn)，則下列說法中正確的是 ( 　　) A．a(chǎn)、b、c、d四點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)相等 B．a(chǎn)、c兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)一定等大而反向 C．b、d兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)一定等大而反向 D．e點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)一定為零 答案：BCD 解析：以a點(diǎn)為研究對(duì)象，設(shè)正方形的邊長(zhǎng)為2R，則由點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)公式E＝k知，a點(diǎn)正上方＋Q和正下方－Q在a點(diǎn)產(chǎn)生的合場(chǎng)強(qiáng)方向豎直向下，大小為E1＝，a點(diǎn)右上方和右下方在a點(diǎn)產(chǎn)生的合場(chǎng)強(qiáng)方向豎直向上，大小為E2＝，因此四個(gè)點(diǎn)電荷在a點(diǎn)產(chǎn)生的合場(chǎng)強(qiáng)方向豎直向下，大小為E1－E2＝－；若以b點(diǎn)為研究對(duì)象，場(chǎng)強(qiáng)大小與a點(diǎn)相等，方向水平向右，以c點(diǎn)為研究對(duì)象，場(chǎng)強(qiáng)大小與a、b兩點(diǎn)相等，方向豎直向上，A錯(cuò)B正確；同理分析C、D也正確． 5. 如圖所示，在勻強(qiáng)電場(chǎng)中有一半徑為R的圓形區(qū)域，場(chǎng)強(qiáng)方向與圓形區(qū)域所在平面平行，場(chǎng)強(qiáng)大小為E，電荷量為q的帶正電微粒以相同的初動(dòng)能沿著各個(gè)方向從A點(diǎn)進(jìn)入圓形區(qū)域，只在電場(chǎng)力作用下運(yùn)動(dòng)，從圓周上不同點(diǎn)離開圓形區(qū)域，其中從C點(diǎn)離開圓形區(qū)域的帶電微粒的動(dòng)能最大，圖中O是圓心，AB是圓的直徑，AC是與AB成α角的弦．則 ( 　　) A．勻強(qiáng)電場(chǎng)的方向沿AC方向 B．勻強(qiáng)電場(chǎng)的方向沿CO方向 C．從A到C電場(chǎng)力做功為2qERcosα D．從A到C電場(chǎng)力做功為2qERcos2α 答案：D 解析：從C點(diǎn)離開的粒子動(dòng)能最大，說明從A到C電場(chǎng)力做正功，A電勢(shì)高于C，且AC兩點(diǎn)間電勢(shì)差最大，所以C是圓周上電勢(shì)最低的點(diǎn)，勻強(qiáng)電場(chǎng)中的等勢(shì)線是直線，圓上沒有C的等勢(shì)點(diǎn)，也就是過C點(diǎn)的等勢(shì)線為圓上過C點(diǎn)的切線，由于電場(chǎng)線與等勢(shì)線垂直，由電勢(shì)高的點(diǎn)指向電勢(shì)低的點(diǎn)，所以，電場(chǎng)方向沿OC方向，A、B錯(cuò)；電場(chǎng)力做功W＝qE|AC|cosα＝qE(2Rcosα)cosα＝2qERcos2α，C錯(cuò)，D對(duì)，本題選D. 6. (多選)一個(gè)用半導(dǎo)體材料制成的電阻器D，其電流I隨它兩端的電壓U的關(guān)系圖象如圖甲所示，將它與兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電阻R1、R2并聯(lián)后接在電壓恒為U的電源上．如圖乙所示，三個(gè)用電器消耗的電功率均為P.現(xiàn)將它們連接成如圖丙所示的電路，仍然接在該電源的兩端，設(shè)電阻器D和電阻R1、R2消耗的電功率分別為PD、P1、P2.它們之間的大小關(guān)系為 ( 　　) A．P1＝4P2　　　　　　　　 B．PD＜P2 C．P1＜4P2 D．PD＞P2 答案：BC 解析：當(dāng)三個(gè)電阻并聯(lián)接到電壓為U的電源上時(shí)，消耗的功率都是P，說明此時(shí)三個(gè)電阻的阻值相等，因此兩個(gè)定值電阻R1＝R2，有P＝，若將它們連接成如圖丙所示的電路，仍然接在該電源的兩端，則R2與D并聯(lián)的阻值小于電阻R1，所以R1兩端電壓U1＞U，D與R2兩端電壓U2＜U，由D的IU圖象可知，電壓越小D的電阻越大，所以此時(shí)RD＞R2.設(shè)題圖丙中總電流為I，則流過R2的電流I2＞I，由P＝I2R得P1＜4P2，A錯(cuò)誤，C正確．由P＝得：PD＜P2，D錯(cuò)誤，B正確． 7. 如圖所示，豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，絕緣輕質(zhì)彈簧豎直立于水平地面上，上面放一質(zhì)量為m的帶正電小球，小球與彈簧不連接，施加外力F將小球向下壓至某位置靜止．現(xiàn)撤去力F，小球從靜止開始運(yùn)動(dòng)到離開彈簧的過程中，重力、電場(chǎng)力對(duì)小球所做的功分別為W1和W2，小球離開彈簧時(shí)速度為v，不計(jì)空氣阻力，則上述過程中 ( 　　) A．小球與彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒 B．小球的重力勢(shì)能增加W1 C．小球與彈簧組成的系統(tǒng)的機(jī)械能增加W1＋mv2 D．小球的電勢(shì)能減少W2 答案：D 解析：由于電場(chǎng)力做正功，故小球與彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能增加，機(jī)械能不守恒，故A選項(xiàng)錯(cuò)誤；重力做功是重力勢(shì)能變化的量度，由題意知重力做負(fù)功，重力勢(shì)能增加－W1，故B選項(xiàng)錯(cuò)誤；小球與彈簧組成的系統(tǒng)增加的機(jī)械能在數(shù)值上等于除重力和彈力外，外力所做的功即W2，故C選項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)電場(chǎng)力做功是電勢(shì)能變化的量度，電場(chǎng)力做正功電勢(shì)能減少，電場(chǎng)力做負(fù)功電勢(shì)能增加，故D選項(xiàng)正確． 8. 如圖所示，在一個(gè)水平膠木圓盤上有一個(gè)帶負(fù)電荷的金屬塊P隨圓盤一起繞過O點(diǎn)的豎直軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的最大角速度為ω.若在豎直方向加一向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，仍然保持P隨圓盤一起轉(zhuǎn)動(dòng)，圓盤按圖示方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的最大角速度為ω′.則下面判斷正確的是 ( 　　) ①P受到的磁場(chǎng)力方向指向圓心O?、赑受到的磁場(chǎng)力方向背離圓心O?、郐兀鸡亍洹、堞兀睛亍? A．①④ B．②③ C．①③ D．②④ 答案：D 解析：外加磁場(chǎng)后，由左手定則可知，P受磁場(chǎng)力方向背離圓心，故②正確，未加磁場(chǎng)時(shí)，fm＝mRω2，外加磁場(chǎng)后，fm－F＝mRω′2，因此ω＞ω′，④正確． 9. (多選)在如圖所示的電路中，電容器C的上極板帶正電，為了使該極板仍帶正電，下列辦法中可以采用的是 ( 　　) A．增大R1，其他電阻不變 B．增大R2，其他電阻不變 C．增大R3，其他電阻不變 D．增大R4，其他電阻不變 答案：AD 解析：選電源的負(fù)極電勢(shì)為零，因電容器上極板帶正電，故有φa＞φb.若使上極板仍帶正電，且電荷量增大，則可使a點(diǎn)電勢(shì)升高，或使b點(diǎn)電勢(shì)降低．升高a點(diǎn)電勢(shì)的方法是增大R1或減小R2，降低b點(diǎn)電勢(shì)的方法是減小R3或增大R4，故A、D正確，B、C錯(cuò)誤． 10. (多選)如圖所示直線MN上方有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．正、負(fù)電子同時(shí)從同一點(diǎn)O以與MN成30角的同樣速度v射入磁場(chǎng)，設(shè)電子質(zhì)量為m，電荷量為e，則(　　) A. 正、負(fù)電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑和周期是相同的 B. 正、負(fù)電子從磁場(chǎng)中射出點(diǎn)到O點(diǎn)的距離相等 C. 正、負(fù)電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間差是 D. 正、負(fù)電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間差是 答案：ABC 解析：正、負(fù)電子的半徑和周期是相同的，選項(xiàng)A正確；正、負(fù)電子偏轉(zhuǎn)方向相反，先確定圓心，畫出半徑，由對(duì)稱性知：射入、射出點(diǎn)和圓心恰好組成正三角形，所以從磁場(chǎng)中射出點(diǎn)到O點(diǎn)的距離相等，選項(xiàng)B正確；由圖還看出經(jīng)歷時(shí)間相差2T/3，時(shí)間差為Δt＝，選項(xiàng)C正確、D錯(cuò)誤． 二、實(shí)驗(yàn)題(本大題共2小題，共16分) 11. (8分)如圖中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三條線分別表示多用電表指針的指示位置，將選擇開關(guān)置于直流“50 V”擋，Ⅱ的示數(shù)為________V，Ⅲ的示數(shù)為________V；選擇開關(guān)置于直流“100 mA”擋時(shí)，Ⅰ示數(shù)為________mA；將多用電表選擇開關(guān)置于“10”擋，Ⅲ的示數(shù)________Ω. 答案：20.0　10.0　50　1000 解析：根據(jù)選用的不同擋位，讀取表盤上的不同數(shù)值，“100 mA”擋時(shí)可按最大量程“10”的讀數(shù)，然后乘以10，測(cè)電阻時(shí)，讀最上面一排，然后乘以倍率即可． 12. (8分)一種供實(shí)驗(yàn)使用的小型電池電動(dòng)勢(shì)約為9 V，電池允許的最大輸出電流為50 mA，為了測(cè)定這個(gè)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，現(xiàn)有量程為10 V的電壓表(內(nèi)阻很大，可不考慮它對(duì)測(cè)量的影響)，電阻箱R，阻值范圍為0～9999 Ω，R0＝150 Ω的保護(hù)電阻，開關(guān)和導(dǎo)線． (1)畫出測(cè)量電路． (2)在實(shí)驗(yàn)中當(dāng)電阻箱調(diào)到如圖甲所示位置后，閉合開關(guān)S，電壓表示數(shù)9.0 V，電阻箱此時(shí)電阻為________Ω，電路中流過電阻箱的電流為________mA. (3)斷開開關(guān)，調(diào)整電阻箱阻值，再閉合開關(guān)，讀取電壓表示數(shù)，多次測(cè)量后，作出如圖乙所示圖線，則該電池電動(dòng)勢(shì)E＝________V，內(nèi)阻r＝________Ω. 答案：(1)測(cè)量電路如圖所示 (2)750　10 (3)9.5　50 解析：(2)通過電阻箱的電流 I0＝＝ A＝0.01 A＝10 mA. (3)與縱軸的交點(diǎn)即電源電動(dòng)勢(shì) E＝9.5 V，電源內(nèi)阻r＝＝ Ω＝50 Ω. 三、計(jì)算題(本大題共4小題，共44分，要有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位) 13. (10分)如圖所示的電路中，電源電動(dòng)勢(shì)E＝24 V，內(nèi)阻不計(jì)，電容C＝12 μF，R1＝10 Ω，R3＝60 Ω，R4＝20 Ω，R5＝40 Ω，電流表G的示數(shù)為零，此時(shí)電容器所帶電荷量Q＝7.210－5 C，求電阻R2的阻值． 答案：110 Ω或7.14 Ω 解析：電容器兩端電壓UC＝＝6 V，＝， 所以U4＝8 V， 若U1＝6 V＋8 V＝14 V，則＝， 所以R2＝7.14 Ω. 若U1′＝8 V－6 V＝2 V，則＝. 所以R2＝110 Ω. 14. (10分)如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)E0＝15 V，內(nèi)阻r0＝1 Ω，電阻R1＝30 Ω，R2＝60 Ω.間距d＝0.2 m的兩平行金屬板水平放置，板間分布有垂直于紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，閉合開關(guān)S，板間電場(chǎng)視為勻強(qiáng)電場(chǎng)，將一帶正電的小球以初速度v＝0.1 m/s沿中軸線水平射入兩板間．設(shè)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為Rx，忽略空氣對(duì)小球的作用，取g＝10 m/s2. (1)當(dāng)Rx＝29 Ω時(shí)，電阻R2消耗的電功率是多大？ (2)若小球進(jìn)入板間做勻速圓周運(yùn)動(dòng)并與板相碰，碰時(shí)速度與初速度的夾角為60，則Rx是多少？ 答案：(1)0.6 W　(2)54 Ω 解析：R1R2的并聯(lián)電阻R＝① U2＝② P2＝③ 當(dāng)Rx＝29 Ω時(shí)，由①②③可得P＝0.6 W (2)小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，有mg＝qE?、?，小球碰板的速度與初速度的夾角為60，如圖所示，由幾何知識(shí)有r＝d　②，由E＝，其中U＝，所以E＝?、郏蓂vB＝m?q＝?、? 把③④代入①得mg＝只有一個(gè)未知數(shù)Rx，代入數(shù)據(jù)解得Rx＝54 Ω. 15. (10分)一個(gè)負(fù)離子，質(zhì)量為m，電荷量大小為q，以速率v垂直于屏S經(jīng)小孔O射入存在著勻強(qiáng)磁場(chǎng)的真空室中，如圖所示，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向與離子的運(yùn)動(dòng)方向垂直，并垂直紙面向里． (1)求離子進(jìn)入磁場(chǎng)后到達(dá)屏S上時(shí)的位置與O點(diǎn)的距離； (2)如果離子進(jìn)入磁場(chǎng)后經(jīng)時(shí)間t到達(dá)P點(diǎn)，證明直線OP與離子入射方向之間的夾角θ跟t的關(guān)系是θ＝t. 答案：(1)　(2)證明略 解析：(1)離子的初速度與磁場(chǎng)方向垂直，在洛倫茲力作用下，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，設(shè)圓半徑為r，則根據(jù)牛頓第二定律，可得 qvB＝，得r＝ 如圖，離子回到屏S上的位置A與O的距離，AO＝2r，所以AO＝. (2)離子到達(dá)P時(shí)，圓心角α＝. 因?yàn)棣粒?θ，所以θ＝＝＝t. 16. (14分)如圖所示裝置中，區(qū)域Ⅰ和Ⅲ中分別有豎直向上和水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度分別為E和；Ⅱ區(qū)域內(nèi)有垂直向外的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.一質(zhì)量為m、帶電量為q的帶負(fù)電粒子(不計(jì)重力)從左邊界O點(diǎn)正上方的M點(diǎn)以速度v0水平射入電場(chǎng)，經(jīng)水平分界線OP上的A點(diǎn)與OP成60角射入Ⅱ區(qū)域的磁場(chǎng)，并垂直豎直邊界CD進(jìn)入Ⅲ區(qū)域的勻強(qiáng)電場(chǎng)中．求： (1)粒子在Ⅱ區(qū)域勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑； (2)O、M間的距離； (3)粒子從M點(diǎn)出發(fā)到第二次通過CD邊界所經(jīng)歷的時(shí)間． 答案：(1)　(2)　(3)＋ 解析：(1)粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)粒子過A點(diǎn)時(shí)速度為v， 由類平拋規(guī)律知v＝① 粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律得Bqv＝m② 所以R＝③ (2)設(shè)粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t1，加速度為a，則有 qE＝ma④ v0tan60＝at1⑤ 即t1＝⑥ O、M兩點(diǎn)間的距離為L(zhǎng)＝at＝⑦ (3)設(shè)粒子在Ⅱ區(qū)域磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t2 則由幾何關(guān)系知t2＝＝⑧ 設(shè)粒子在Ⅲ區(qū)域電場(chǎng)中運(yùn)行時(shí)間為t3， a′＝＝⑨ 則t3＝2＝⑩ 粒子從M點(diǎn)出發(fā)到第二次通過CD邊界所用時(shí)間為 t＝t1＋t2＋t3＝＋＋＝＋.