2018_2019学年高中物理综合质量评估新人教版选修3_1.docx

综合质量评估 (90分钟100分)一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共48分。其中17小题为单选题，812小题为多选题)1.为了测量电荷+Q在A点激发的电场强度，放入试探电荷q，测出q的受力FA，则()A.试探电荷q只能带正电B.如果q的电荷量较大，足以影响到Q的分布状况，则q不能作为试探电荷C.如果在A点换上试探电荷q，测得受力为FA，则D.将试探电荷q移到离Q更远的一点B ，会有=的结论成立【解析】选B。试探电荷可以带正电或负电，选项A错误；试探电荷的电荷量不能很大，否则会影响到Q的分布，选项B正确；确定的电场中某点场强是个定值，不同的点场强一般不一样，选项C、D错误。【补偿训练】如图所示，空间有一电场，电场中有两个点a和b。下列表述正确的是()A.该电场是匀强电场B.a点的电场强度比b点的大C.a点的电势比b点的高D.正电荷在a、b两点受力方向相同【解析】选C。由电场线的分布可以看出，此电场不是匀强电场，A错误；b点电场线比a点电场线密，故a点的电场强度比b点的小，B错误；根据电场线的方向知a点的电势比b点的高，C正确；正电荷在a、b两点受力方向分别沿a、b两点的切线方向，D错误。2.电阻R和电动机一起串联的电路中，如图所示。已知电阻R跟电动机线圈的电阻相等，开关接通后，电动机正常工作，设电阻R和电动机两端的电压分别为U1、U2，经过时间t，电流通过电阻R做功为W1，产生的电热为Q1；电流通过电动机做功为W2，产生的电热为Q2，则有()A.U1=U2，Q1=Q2B.W1=W2，Q1=Q2C.W1W2，Q1Q2D.W1W2，Q1=Q2【解析】选D。设电路中的电流为I，则R上的电压U1=IR，对于电动机，欧姆定律不再适用，但电动机线圈电阻上的电压仍为U2=IR，而电动机两端的电压U2一定大于U2，所以U1U2；对于电阻R，经过时间t，电流通过电阻R做功为W1=I2Rt，将电能全部转化为电热，即Q1=W1=I2Rt；对于电动机，经过时间t，电流通过电动机做功为W2=U2It，所以有W1r，即外电路总阻值大于内电阻，所以当外电路阻值最小时，电源的输出功率最大，故选项C正确；图线交点表示电路所能达到的最大电流，=可知此时电源的效率最小，故选项D错误。【补偿训练】(多选)某一热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，在一次实验中，将该热敏电阻与一小灯泡串联，通电后各自的电流I随所加电压U变化的图线如图所示，M为两元件的伏安特性曲线的交点。则关于热敏电阻和小灯泡的下列说法正确的是()A.图线b是小灯泡的伏安特性曲线，图线a是热敏电阻的伏安特性曲线B.图线a是小灯泡的伏安特性曲线，图线b是热敏电阻的伏安特性曲线C.图线中的M点表示该状态小灯泡的电阻大于热敏电阻的电阻D.图线中M点对应的状态，小灯泡的功率与热敏电阻的功率相等【解析】选A、D。由于小灯泡的电阻随温度的升高而增大，热敏电阻的电阻随温度的升高而减小，所以图线b是小灯泡的伏安特性曲线，图线a是热敏电阻的伏安特性曲线，选项A正确，B错误；图线中的M点表示该状态小灯泡的电阻等于热敏电阻的电阻，选项C错误；图线中M点对应的状态，小灯泡的功率与热敏电阻的功率相等，选项D正确。11.空间存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场，图中的正方形为其边界。一细束由两种粒子组成的粒子流沿垂直于磁场的方向从O点入射。这两种粒子带同种电荷，它们的电荷量、质量均不同，但其比荷相同，且都包含不同速率的粒子，不计重力。下列说法正确的是()A.入射速度不同的粒子在磁场中的运动时间一定不同B.入射速度相同的粒子在磁场中的运动轨迹一定相同C.在磁场中运动时间相同的粒子，其运动轨迹一定相同D.在磁场中运动时间越长的粒子，其轨迹所对的圆心角一定越大【解析】选B、D。由于粒子比荷相同，由R=可知速度相同的粒子轨迹半径相同，运动轨迹也必然相同，B正确；对于入射速度不同的粒子在磁场中可能的运动轨迹如图所示，由图可知，粒子的轨迹直径不超过磁场边界一半时转过的圆心角都相同，运动时间都为半个周期，而由T=知所有粒子在磁场中运动周期都相同，故A、C皆错误；再由t=T=可知D正确。12.如图所示，磁流体发电机的长方体发电导管的前后两个侧面是绝缘体，上下两个侧面是电阻可忽略的导电电极，两极间距为d，极板长和宽分别为a和b，这两个电极与可变电阻R相连。在垂直前后侧面的方向上有一匀强磁场，磁感应强度大小为B。发电导管内有电阻率为的高温电离气体等离子体，等离子体以速度v向右流动，并通过专用通道导出。不计等离子体流动时的阻力，调节可变电阻的阻值，则()A.运动的等离子体产生的感应电动势为E=BavB.可变电阻R中的感应电流方向是从Q到PC.若可变电阻的阻值为R=，则其中的电流为I=D.若可变电阻的阻值为R=，则可变电阻消耗的电功率为P=【解析】选C、D。根据左手定则，等离子体中的带正电粒子受到的洛伦兹力向上，带正电粒子累积在上极板，可变电阻R中电流方向从P到Q，B错误；当带电粒子受到的电场力与洛伦兹力平衡时，两极板间电压稳定，设产生的电动势为E，则有qvB=q，E=Bdv，A错误；发电导管内等离子体的电阻r=，若可变电阻的阻值为R=，由闭合电路欧姆定律有I=，可变电阻消耗的电功率P=I2R=，C、D正确。【补偿训练】已知一质量为m的带电液滴，经电压U加速后，水平进入互相垂直的匀强电场E和匀强磁场B中，液滴在此空间的竖直平面内做匀速圆周运动，如图所示，则()A.液滴在空间可能受4个力作用B.液滴一定带负电C.液滴做圆周运动的半径r=D.液滴在复合场中运动时总能量不变【解析】选B、C、D。液滴受到重力、电场力和洛伦兹力的作用，A错误。由于液滴做匀速圆周运动，所以电场力与重力为平衡力，电场力方向向上，可以判定液滴带负电，B正确。根据qU=mv2，r=，Eq=mg，解得r=，C正确，整个过程能量守恒，D正确。二、实验题(本题共2小题，共14分)13.(6分) 某照明电路出现故障，其电路如图甲所示，该电路用标值12 V的蓄电池为电源，导线及其接触完好。维修人员使用已调好的多用表直流50 V挡检测故障。他将黑表笔接在c点，用红表笔分别探测电路的a、b点。(1)断开开关，红表笔接a点时多用表指示如图乙所示，读数为_V，说明_(选填“蓄电池”“保险丝”“开关”或“小灯”)正常。(2)红表笔接b点，断开开关时，表针不偏转，闭合开关后，多用表指示仍然和图乙相同，可判定发生故障的器件是_(选填“蓄电池”“保险丝”“开关”或“小灯”)。【解析】本题解题的关键是根据电表的读数分析电路的故障。电压表的读数是11.5 V，因为两表笔接的是a、c两点，说明蓄电池是正常的。两表笔接b、c两点时，断开开关，电表指针不偏转，闭合开关时电表读数仍为11.5 V，说明开关、保险丝是正常的，小灯出现故障。答案：(1)11.5 (11.211.8之间的值均可)蓄电池(2)小灯【补偿训练】(1)用游标为20分度的游标卡尺测量一根金属丝的长度，由图甲可知其长度为_mm。(2)用螺旋测微器测量一根金属丝的直径，其示数如图乙所示，该金属导线的直径为_mm。(3)用多用电表的电阻“100”挡，按正确的操作步骤测某金属导体的电阻，表盘的示数如图丙，则该电阻的阻值约为_。【解析】(1)由图示游标卡尺可知，其示数为：50 mm+30.05 mm=50.15 mm。(2)由图示螺旋测微器可知，其示数为：1.5 mm+38.00.01 mm=1.880 mm。(3)由图示欧姆表可知，其示数为：12100 =1 200 。答案：(1)50.15(2)1.880(3)1 20014.(8分) 一学习小组要用伏安法尽量准确地描绘一个标有“6 V1.5 W”的小灯泡的I-U图象，现有下列器材供选用：A.学生电源(直流9 V)B.开关一个、导线若干C.电压表(03 V，内阻约10 k)D.电压表(06 V，内阻约10 k)E.电压表(010 V，内阻约30 k)F.电流表(00.3 A，内阻约0.1 )G.电流表(00.6 A，内阻约0.4 )H.电流表(03 A，内阻约0.6 )I.滑动变阻器(20 ，2 A)J.滑动变阻器(200 ，1 A)(1)实验中需用到的仪器有_(用字母序号表示)。(2)在图甲方框内画出实验电路图。(3)对应实验电路图将图乙实物连线补充完整。【解析】灯泡额定电压是6 V，故电源应选择A，电压表选D；灯泡额定电流I=0.25 A，则电流表选F；为方便实验操作，滑动变阻器应选择小电阻I。另外还需要开关和导线若干。故选A、B、D、F、I由于，则电流表采用外接法。为了能准确描绘小灯泡I-U图象，电压与电流应从零开始变化，则滑动变阻器应采用分压接法。答案：(1)A、B、D、F、I(2)如图所示(3)如图所示【补偿训练】1.利用霍尔效应可以测量磁感应强度。如图甲所示，将导体置于磁场中，沿垂直磁场方向通入电流，在导体中垂直于电流和磁场的方向上会产生一个纵向电势差UH，这种现象叫霍尔效应。导体材料中单位体积内的自由电荷数目为n，自由电荷所带电荷量为q，将k=定义为霍尔系数。利用霍尔系数k已知的材料制成探头，其工作面(相当于图甲中垂直磁场的abba面)的面积可以做到很小，因此可用来较精确测量空间某一位置的磁感应强度。图乙为一种利用霍尔效应测磁感应强度的仪器，其中的探头固定在探杆的前端，且使探头的工作面与探杆垂直。这种仪器既可以控制通过探头的电流I的大小，又可以测出探头所产生的霍尔电势差UH，并自动计算出探头所测位置磁场的磁感应强度大小。(1)在利用上述仪器测量磁感应强度的过程中，对探杆的放置方位有何要求？(2)计算所测位置磁感应强度，除了k、I、UH外，还需要知道哪个物理量_。(请填写下面选项前的字母)A.探头沿磁场方向的厚度lB.探头产生电势差两面间的距离hC.探头沿电流方向的长度L用上述物理量表示所测磁感应强度大小B=_。【解析】(1)由题给信息易知，应使探杆与磁场方向平行(或调整探杆的放置方位使霍尔电势差达到最大)。(2)自由电荷在运动过程中受到的电场力和洛伦兹力是一对平衡力，即qvB=q，I=nqvhl， k=，联立可得B=。答案：(1)使探杆与磁场方向平行(或调整探杆的放置方位使霍尔电势差达到最大)(2)A2.(2018全国卷)某同学利用图甲所示电路测量量程为2.5 V的电压表的内阻(内阻为数千欧姆)，可供选择的器材有：电阻箱R(最大阻值99 999.9 )，滑动变阻器R1(最大阻值50 )，滑动变阻器R2(最大阻值5 k)，直流电源E(电动势3 V)，开关1个，导线若干。实验步骤如下：按电路原理图甲连接线路。将电阻箱阻值调节为0，将滑动变阻器的滑片移到与图甲中最左端所对应的位置，闭合开关S。调节滑动变阻器，使电压表满偏。保持滑动变阻器的滑片位置不变，调节电阻箱阻值，使电压表的示数为2.00 V，记下电阻箱的阻值。回答下列问题：(1)实验中应选择滑动变阻器_(选填“R1”或“R2”)。(2)根据图甲所示电路将图乙中实物图连线。(3)实验步骤中记录的电阻箱阻值为630.0 ，若认为调节电阻箱时滑动变阻器上的分压不变，计算可得电压表的内阻为_(结果保留到个位)。(4)如果此电压表是由一个表头和电阻串联构成的，可推断该表头的满刻度电流为_(填正确答案标号)。A.100 AB.250 AC.500 AD.1 mA【解析】(1)由于电压表的总电阻较大，根据并联电路电压分配特点，只有当滑动变阻器电阻较小时，调节变阻箱电阻，才能近似认为接入滑动变阻器的并联支路总电压不变化，即滑动变阻器应选阻值小的，即选R1。(2) 实物图连线如图所示(3)近似认为电压表所在电路的总电压不变，根据串联电路中分压规律：=则RV=4R=2 520 (4)由欧姆定律可知，I满= A1 mA，故选D。答案：(1)R1(2)见解析图(3)2 520(4)D三、计算题(本题共4小题，共38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)15.(8分)电场中某区域的电场线如图所示，A、B是电场中的两点。一个电荷量q=+4.010-8 C的点电荷在A点所受电场力FA=2.010-4 N，将该点电荷从A点移到B点，电场力做功W=8.010-7J。求：(1)A点电场强度的大小EA。(2)A、B两点间的电势差U。【解析】(1)由EA=得EA=5103 N/C(4分)(2)由U=Wq得U=20 V(4分)答案：(1)5103 N/C (2)20 V【补偿训练】一个初速度为零的电子通过电压为U=4 500 V的电场加速后，从C点沿水平方向飞入电场强度为E=1.5105 V/m的匀强电场中，到达该电场中另一点D时，电子的速度方向与电场强度方向的夹角正好是120，如图所示，试求C、D两点沿电场强度方向的距离y。【解析】电子加速过程：由eU=m得v0=电子飞入匀强电场中：在竖直方向vy=v0tan 30=at，a=，解得t=，C、D两点沿场强方向的距离：y=at2=代入数据解得y= m=0.01 m。答案：0.01 m16.(8分)如图所示，在倾角为37的光滑斜面上水平放置一条长为 0.2 m 的直导线PQ，两端以很软的导线通入5 A的电流。当加一个竖直向上的B=0.6 T的匀强磁场时，PQ恰好平衡，则导线PQ的重力为多少？(sin 37=0.6)【解析】 对通电导线受力分析如图所示。由平衡条件得：F安=mgtan 37。(3分)又F安=BIL，(3分)代入数据得： G=mg=N=0.8 N。(2分)答案： 0.8 N【补偿训练】如图所示，金属梯形框架导轨放置在竖直平面内，顶角为，底边ab长为l，垂直于梯形平面有一个磁感应强度为B的匀强磁场。在导轨上端再放置一根水平金属棒cd，质量为m，导轨上接有电源，使abdc构成回路，回路电流恒为I，cd棒恰好静止。已知金属棒和导轨之间接触良好，不计摩擦阻力，重力加速度为g。求：(1)cd棒所受磁场力。(2)cd棒与ab边之间的高度差h。【解析】(1)对于金属棒cd，在安培力与重力的作用下处于平衡状态，因此cd棒所受磁场力Fcd=mg，方向竖直向上。(2)设cd棒的有效长度为l，由cd棒静止得：mg=BIl，因此l=根据几何关系知cd棒的有效长度l=l+2htan 解得h=。答案：(1)mg方向竖直向上(2)17.(10分)如图所示，电阻R1=R2=R3=1.0 ，当电键K闭合时理想电压表读数是1.0 V，当K断开时理想电压表读数是0.8 V，求：电源的电动势E和内电阻r。【解析】当电键K闭合时，电阻R1与R2并联后与R3串联，外电路总电阻为R=R1+R3= (2分)电路中干路电流为 I=A=1 A(1分)根据闭合电路欧姆定律得：E=I(R+r)(1分)当K断开时，R1与R3串联，R=R1+R3=2 ，(1分)电路中干路电流为 I= A=0.8 A(1分)根据闭合电路欧姆定律得：E=I(R+r)(2分)联立解得E=2 V， r=0.5 。(2分)答案：2 V 0.5 【补偿训练】如图所示，电源内阻r=0.4 ，R1=R2=R3=4 。当电键闭合时，电流表和电压表的示数分别为1.5 A和2 V。求：(1)电源电动势。(2)R4的阻值。【解析】(1)电键闭合后，等效电路如下：电压表测量的是R2两端的电压，R1与R2并联，所以电压相等，而且R1=R2，所以I1=I2=0.5 A电流表测量的是通过R1和R3的总电流，所以I3=I-I 1=1.5 A-0.5 A=1 A路端电压就等于R3两端的电压，即U=U3=I3R3=1.04 V=4.0 V内电压U内=Ir=(I3+I1+I2)r=20.4 V=0.8 V所以E=U+U内=4.8 V(2)R1与R2并联后与R4串联，所以R4的电压等于路端电压减去R2的电压，因此根据欧姆定律有R4= =2 答案：(1)4.8 V(2)2 18.(12分)如图所示，、 为电场和磁场的理想边界，一束电子(电量为e，质量为m，重力不计)，由静止状态从P点经过、间的电场加速