【三维设计】高三物理备考复习 第九章 模块知识整合与综合检测 新人教版选修31 （广东专版）.doc

【三维设计】2013高三物理备考复习 第九章 模块知识整合与综合检测 新人教版选修3-1 （广东专版）一、单项选择题（本题共4小题，每小题5分,共20分。在每小题给出的四个选项中只有一个选项符合题意）1如图1所示，两根光滑金属导轨平行放置，导轨所在平面与水平面间的夹角为。整个装置处于沿竖直方向的匀强磁场中，金属杆ab垂直导轨放置，当杆中通有从a到b的恒定电流i时，金属杆ab刚好静止。则()图1a磁场方向竖直向上b磁场方向竖直向下cab受安培力的方向平行导轨向上dab受安培力的方向平行导轨向下解析：安培力的方向总是既垂直于电流方向也垂直于磁场方向，由题意可知，金属杆要静止于光滑导轨上，所受安培力的方向必水平向右，c、d错误。再由左手定则可判定磁场方向应为竖直向上，a正确b错误。答案：a2如图2是示波管的工作原理图：电子经电场加速后垂直于偏转电场方向射入偏转电场，若加速电压为u1，偏转电压为u2，偏转电场的极板长度与极板间的距离分别为l和d，y为电子离开偏转电场时发生的偏转距离。取“单位偏转电压引起的偏转距离”来描述示波管的灵敏度，即(该比值越大则灵敏度越高)，则下列哪种方法可以提高示波管的灵敏度()图2a增大u1b增大u2c减小l d减小d解析：由y()2可以看出，灵敏度与u2无关，增大l或减小u1、d时可提高灵敏度，d正确。答案：d3电荷量为q1104c的带正电小物块置于绝缘水平面上，所在空间存在沿水平方向且方向始终不变的电场，电场强度e的大小与时间t的关系和物块速度v与时间t的关系如图3所示。若重力加速度g取10 m/s2，则物块的质量m和物块与地面之间的动摩擦因数分别是()图3am1 kg，0.2bm1.5 kg，0.13cm0.5 kg，0.2 dm0.5 kg，0.4解析：由题图乙可知，在前2 s内物体的加速度a1 m/s2，后2 s内物体处于平衡状态，再结合两图并利用牛顿第二定律有qe1mgma，qe2mg，利用图中的数据可解得m1 kg，0.2，a正确。答案：a4.有两根长直导线a、b互相平行放置，如图8所示为垂直于导线的截面图。在图示的平面内，o点为两根导线连线ab的中点，m、n为ab的中垂线上的两点，它们与a、b的距离相等。若两导线中通有大小相等、方向相同的恒定电流，已知直线电流产生的磁场在某点的磁感应强度 b的大小跟该点到通电导线的距离r成反比。则关于线段mn上各点的磁感应强度的说法中正确的是()图4am点和n点的磁感应强度大小相等，方向相同bm点和n点的磁感应强度大小相等，方向相反c在线段mn上各点的磁感应强度都不可能为零d若在n点放一小磁针，静止时其北极沿on指向o点解析：直线电流产生的磁场的磁感线是以导线为圆心的同心圆，由此可知直线电流a在m点处产生的磁场方向垂直于am向下，在n点处产生的磁场方向垂直于an向上；直线电流b在m点处产生的磁场方向垂直于bm向下，在n点处产生的磁场方向垂直于bn向上，又由于两导线中电流大小相同，故它们在m、n两点处产生的磁场大小都相等，再由场的叠加可得m点处磁场方向垂直于mn向下，n点处磁场方向垂直于mn向上，且大小相等，a错误，b正确。在mn的中点o，两电流产生的磁场等值反向，o点磁场为零，c错误。放在磁场中的小磁针静止时n极指向所在处磁场的方向，由上述分析可知其应指向与mn垂直向上的方向，d错误。答案：b二、双项选择题（本题共5小题，每小题7分，共35分。在每小题给出的四个选项中均有两个选项符合题意）5.如图5所示 ，虚线a、b、c代表电场中三个等势面，相邻等势面之间的电势差相等，即uabubc，实线为一带正电的质点仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，p、q是这条轨迹上的两点，据此可知()图5a三个等势面中，a的电势最高b带电质点在p点具有的电势能比在q点具有的电势能大c带电质点通过p点时的动能比通过q点时大d带电质点通过p点时的加速度比通过q点时小解析：由轨迹的弯曲情况，电场力应指向曲线凹侧，且与等势面垂直(电场线垂直该处等势面)，由于正电荷的受力方向与场强方向一致，故可画出电场线方向，如图所示。顺着电场线方向电势降低，故a项对。如果由p到q，速度或位移与力的方向夹角小于90做正功，电势能减小，动能增大；反之，如果由q到p，速度或位移与力的方向夹角大于90做负功，电势能增大，动能减小，故b项对，c项错。p处等势面比q处密，等势面密处场强大，电荷在p点受的电场力大， 加速度就大，故d错。答案：ab6. a、b两块正对的金属板竖直放置，在金属板a的内侧表面系一绝缘细线，细线下端系一带电小球。两块金属板接在如图6所示的电路中。电路中的r1为光敏电阻，r2为滑动变阻器，r3为定值电阻。当r2的滑动触头p在a端时闭合开关s。此时电流表和电压表的示数分别为i和u，带电小球静止时绝缘细线与金属板a的夹角为，电源电动势e和内阻r一定。则以下说法正确的是()图6a若将r2的滑动触头p向b端移动，则i不变，u增大b保持滑动触头p不动，用更强的光照射r1，则i增大，u增大c保持滑动触头p不动，用更强的光照射r1，则小球重新达到稳定后角减小d保持滑动触头p不动，用更强的光照射r1，则u的变化量的绝对值与i的变化量的绝对值的比值不变解析：由电路图知滑动变阻器r2与电容器串联后与光敏电阻并联，在稳定的状态下无电流通过r2，故滑动r2的滑片对电路无影响，a错误。当用更强的光照射r1时，r1的阻值减小，外电路的总电阻减小，则电路中的电流增大，内电压增大，路端电压减小，b错误。由于r3为定值电阻，故电流增大时其两端电压增大，从而r1两端电压即电容器两端电压减小，板间电场减弱，小球所受电场力减小，由小球受力及平衡条件知其重新平衡时角减小，c正确。由闭合电路欧姆定律ueir知r是一定值，d正确。答案：cd7.一个电子只在电场力作用下从a点运动到b点的轨迹如图7中虚线所示，图中一组平行实线可能是电场线也可能是等势面，下列说法中正确的是()图7a如果实线是电场线，则a点的电势比b点的电势高b如果实线是等势面，则a点的电势比b点的电势高c如果实线是电场线，则电子在a点的电势能比在b点的电势能大d如果实线是等势面，则电子在a点的电势能比在b点的电势能大解析：由于在曲线运动中合外力方向总是指向运动轨迹的内侧，可知电子所受电场力的方向指向轨迹的右下方。当实线是电场线时，电场力方向水平向右，由于电子带负电，则电场线方向向左，而沿电场线方向电势是降低的，即a点电势低于b点电势，又因为负电荷在电势越高处电势能越小，故电子在a点的电势能大，a错误c正确。若实线是等势面时，电场线与其垂直只能沿竖直方向，即电子所受电场力的方向一定是竖直向下的，同理可判定此时a点电势高，电子在a点的电势能小，b正确d错误。答案：bc8在如图8所示的电路中，e为电源的电动势，r为电源的内电阻，r1、r2为可变电阻。在下列叙述的操作中，可以使灯泡l的亮度变暗的是()图8a仅使r1的阻值增大b仅使r1的阻值减小c仅使r2的阻值增大d仅使r2的阻值减小解析：由“串反并同”可知要使灯泡变暗，则要求与其串联(包括间接串联)的器件阻值增大或与其并联(包括间接并联)的器件阻值减小，故a、d正确b、c错误。答案：ad9.如图9所示，回旋加速器d形盒的半径为r，所加磁场的磁感应强度为b，用来加速质量为m、电荷量为q的质子，质子从下半盒的质子源由静止出发，加速到最大能量e后，由a孔射出。则下列说法正确的是()图9a回旋加速器不能无限加速粒子b增大交变电压u，则质子在加速器中运行时间将变短c回旋加速器所加交变电压的频率为d下半盒内部质子的轨道半径之比(由内到外)为1解析：回旋加速器加速粒子时，粒子在磁场中运动的周期必须等于所加交变电压的周期，而粒子被加速到速度足够大时必须考虑相对论效应，即粒子的速度越大时质量越大，而粒子在磁场中运动周期与质量有关：t，这样就不能保证粒子运动的周期等于加速电压的周期了，a正确。增大加速电压时，粒子每次被加速时获得的能量增大，粒子在磁场中回旋半径的增加变快，粒子在电场中被加速的次数减少，在磁场中回旋的圈数减少，运动时间减少，b正确。当粒子从加速器射出时，其轨道半径等于d形盒的半径，由m、emvm2、f可得f，c错误。由bqvmm、mvk2kqu可得rk ，而在下半盒内粒子被加速的次数k依次是2、4、6，故轨道半径之比应是1，d错误。答案：ab三、实验题(本题共1小题，共13分，把答案填在题中横线上或按要求做答)10(11分)用下列器材，测定小灯泡的额定功率。a待测小灯泡：额定电压6 v，额定功率约为5 w；b电流表：量程1.0 a，内阻约为0.5 ；c电压表：量程3 v，内阻5 k；d滑动变阻器r：最大阻值为20 ，额定电流1 a；e电源：电动势10 v，内阻很小；f定值电阻r0(阻值10 k)；g开关一个，导线若干。要求：(1)实验中，电流表应采用_接法(填“内”或“外”)；滑动变阻器应采用_接法(填“分压”或“限流”)。(2)在方框中画出实验原理电路图。(3)实验中，电压表的示数调为_v时，即可测定小灯泡的额定功率。解析：(1)小灯泡的额定电流为i a，正常发光时的电阻为r7.2 ，由于电压表量程小于小灯泡的额定电压，实验时需先与定值电阻串联以扩程，则有r ，故测量电路采用电流表外接法。由于采用限流式接法时可使小灯泡获得的最低电压为umin2.7 v，满足小灯泡正常发光时的要求，故控制电路可以采用限流式，当然也可以使用分压式。(2)电路如图所示(3)由于定值电阻的阻值等于电压表内阻的二倍，则电压表两端电压等于总电压的三分之一。答案：(1)外限流(分压也可)(2)见解析(3)2四、解答题（本大题共2小题，共32分。解答应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位）11(14分)如图10甲所示，a、b表示真空中水平放置的相距为d的平行金属板，长为l，两板加电压后板间可视为匀强电场，图乙表示一周期性变化的交变电压。t0时，将图乙中交变电压加在a、b两板上，此时恰好有一质量为m、电荷量为q的粒子在两板中央沿平行两板中线以速度v0射入电场。若此粒子离开电场时恰能以平行a、b两板的速度飞出，求：图10(1)a、b两板上所加交变电压的频率应满足的条件；(2)该交变电压u0的取值范围(忽略粒子的重力)解析：(1)由于粒子水平方向匀速运动，故穿过两板时间为t。离开电场时恰能以平行a、b两板的速度飞出，则竖直速度分量为零，则它在电场中运动时间必为交变电压周期的整数倍，即tnt(n1,2,3，)。交变电压的频率应为f(n1,2,3，)。(2)一个周期内，粒子的侧向位移为y2a()2()2()2欲刚好不打在板上且水平射出，必须ny所以得u0(n1,2,3，)。答案：(1)f(n1,2,3，)(2)u0(n1,2,3，)12(18分)如图11所示，两端开口、内壁光滑绝缘直管质量为m，中央有绝缘隔板，放在光滑水平面上。中央隔板两侧有带等量正负电荷小球a、b，质量均为m，带电量均为q。处在磁感应强度为b，方向竖直向下的匀强磁场中，不计二者间库仑力。现给系统垂直直管的水平初速度v0，设以后运动过程中小球始终在管内。 求：图11 (1)小球的最大速度vm；(2)小球向右离开初位置的最远距离xm；(3)两球相距的最远距离ym。解析：对系统，不考虑内弹力作用，两带电小球受到磁场的洛伦兹力。设两小球垂直管向速度为vx，沿管向速度为vy。在沿管方向上，受到的洛伦兹力分力为qbvx，两球在管内反向运动vy；分别受到垂直管向的洛伦兹力qbvy，使管系统向右减速，速度一直减到零。两球沿管向速度由0增到最大vm，此时管向右运动到最远处。以后，小球受向左的洛伦兹力qbvm系统返回，做周期性往复运动。(1)对系统，两球从初位置向右运动到最远时，两球速度最大vm，管速度减为零，仅内弹力做功(洛伦兹力不做功)，系统机械能守