人教版物理选修3-1期末考试题

卷首语亲爱的同学们，经过一个学期对《物理选修3-1》的深入学习，相信大家对静电场、恒定电流以及磁场的基本概念、规律和应用已经有了较为系统的认识。这份模拟试题旨在检验大家的学习成果，帮助大家巩固所学知识，发现潜在问题，为即将到来的期末考试做好充分准备。请大家认真审题，仔细作答，充分发挥自己的真实水平。考试时间：90分钟满分：100分注意事项：1.本试卷分选择题、填空题、实验题和计算题四个部分。2.答题前，务必将自己的姓名、班级填写清楚。3.请将答案写在答题卡的对应位置上，在本试卷上作答无效。4.注意书写规范，保持卷面整洁。---一、选择题（本题共8小题，每小题4分，共32分。在每小题给出的四个选项中，第1-5题只有一项符合题目要求，第6-8题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。）1.关于点电荷的说法，下列正确的是（）A.只有体积很小的带电体才能看作点电荷B.体积很大的带电体一定不能看作点电荷C.点电荷一定是电荷量很小的电荷D.当两个带电体的形状和大小对它们之间的相互作用力的影响可以忽略时，这两个带电体可看作点电荷2.如图所示，实线为一簇未标明方向的点电荷电场中的电场线，虚线是一带电粒子仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，a、b是轨迹上的两点。若带电粒子在运动中只受电场力作用，根据此图可作出正确判断的是（）A.带电粒子所带电荷的正负B.a、b两点电场强度的大小关系C.带电粒子在a、b两点的受力方向D.带电粒子在a、b两点的速度大小关系3.某同学将一直流电源的总功率PE、输出功率PR和电源内部的发热功率Pr随电流I变化的图线画在了同一坐标系中，如图所示。则下列说法正确的是（）A.图线b表示输出功率PR随电流I变化的关系B.电源电动势E=3V，内电阻r=1ΩC.电流为I1时，外电路电阻R=1ΩD.当电流为I2时，电源的效率为50%4.关于磁场和磁感线，下列说法中正确的是（）A.磁感线是磁场中客观存在的曲线B.磁感线总是从磁铁的N极出发，到S极终止C.磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向D.通电螺线管内部不存在磁场5.带电粒子以一定的初速度射入某匀强磁场中，若不计重力，则其运动状态是（）A.一定做匀速圆周运动B.可能做匀速圆周运动C.一定做匀速直线运动D.可能做匀加速直线运动6.如图所示，平行板电容器与电动势为E的直流电源（内阻不计）连接，下极板接地。一带电油滴位于容器中的P点且恰好处于平衡状态。现将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离（）A.带电油滴将沿竖直方向向上运动B.P点的电势将降低C.带电油滴的电势能将减少D.电容器的电容将减小7.如图所示的电路中，电源电动势为E，内阻为r，R1、R2、R3为定值电阻，C为电容器。开关S闭合后，电路达到稳定状态。若将开关S断开，则在断开瞬间（）A.通过R1的电流方向向左B.电容器C的电荷量将增加C.R2两端的电压将增大D.电源的输出功率可能不变8.质量为m，电荷量为q的带电粒子，以速度v垂直射入磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场的宽度为d（不计粒子的重力）。则下列说法正确的是（）A.粒子在磁场中运动的轨道半径为mv/(qB)B.粒子穿过磁场的时间可能为πd/(3v)C.若粒子能穿过磁场，其偏转角θ的正弦值为qBd/(mv)D.若粒子不能穿过磁场，则粒子在磁场中运动的时间为πm/(qB)---二、填空题（本题共4小题，每空3分，共24分。把答案填在题中的横线上。）9.元电荷e的数值最早是由美国物理学家________通过油滴实验测得的，其值为e=________C。10.某导体两端的电压为2V时，通过它的电流为0.5A，则该导体的电阻为________Ω；当导体两端的电压增大为4V时，导体的电阻为________Ω。11.一个内阻可以忽略不计的电源，给一个装满水银的U形玻璃管A中的水银供电，电流为0.1A。若把全部水银倒入另一个内径大一倍的U形玻璃管B中，那么该电源对B中水银供电时，电流将变为________A。（水银的电阻率不变）12.如图所示，在倾角为θ的光滑斜面上，有一根长为L、质量为m的通电直导线，电流方向垂直纸面向外。当外加匀强磁场的磁感应强度B的方向竖直向上时，导线恰好静止在斜面上，则导线中的电流大小为________；若保持电流大小不变，将磁场方向改为垂直斜面向上，则导线将沿斜面向上运动，其加速度大小为________。（重力加速度为g）---三、实验题（本题共1小题，共12分。）13.某同学要测量一个未知电阻Rx的阻值，实验室提供的器材有：*电源E（电动势约3V，内阻不计）*电流表A1（量程0~0.6A，内阻r1约为0.5Ω）*电流表A2（量程0~3A，内阻r2约为0.1Ω）*电压表V（量程0~3V，内阻RV约为3kΩ）*滑动变阻器R（0~10Ω，额定电流2A）*待测电阻Rx（约5Ω）*开关S一个，导线若干（1）（4分）为了尽可能准确地测量Rx的阻值，且操作方便，电流表应选择________（选填“A1”或“A2”），请在虚线框内画出合理的实验电路图。（2）（4分）该同学根据正确的电路图进行实验，某次测量时，电压表的示数为U，电流表的示数为I，则Rx的测量值表达式为Rx=________。若考虑电表内阻的影响，Rx的真实值比测量值________（选填“偏大”、“偏小”或“相等”）。（3）（4分）若该同学在实验中误将电流表和电压表的位置互换了，则可能出现的现象是________（写出一种即可）。---四、计算题（本题共2小题，共22分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分。）14.（10分）如图所示，在真空中有两个点电荷Q1=+4.0×10^-8C和Q2=-1.0×10^-8C，它们相距r=0.1m。已知静电力常量k=9.0×10^9N·m²/C²。求：（1）这两个点电荷之间的静电力大小和方向；（2）在Q1、Q2连线的延长线上，距Q2为0.1m的P点处的电场强度大小和方向。15.（12分）如图所示，在平面直角坐标系xOy中，第一象限内存在沿y轴负方向的匀强电场，电场强度大小为E；第四象限内存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B。一带正电的粒子从y轴上的P点（0，h）以初速度v0沿x轴正方向射入电场，经x轴上的Q点（d，0）进入磁场，最终从y轴负半轴上的某点离开磁场。不计粒子重力。求：（1）粒子的比荷（q/m）；（2）粒子在磁场中运动的轨道半径R；（3）粒子从进入磁场到离开磁场的时间t。---参考答案与解题提示一、选择题1.D提示：点电荷是理想化模型，其条件是带电体的形状和大小对所研究的问题影响可忽略。2.CD提示：由轨迹弯曲方向可判断粒子受力方向指向凹侧，但不知电场线方向，无法判断电荷正负；电场线疏密表示场强大小，a、b两点电场线疏密未知，故场强大小关系无法确定；粒子从a到b，受力方向与速度方向夹角为钝角，动能减小，速度减小。3.B提示：总功率PE=EI，为过原点的直线（图线a）；内阻发热功率Pr=I²r，为抛物线（图线c）；输出功率PR=PE-Pr=EI-I²r，为开口向下的抛物线（图线b）。当I=0时，PE=0，PR=0。当R=r时，PR最大。由PE=EI，图线a斜率为E=3V。当I=3A时，Pr=9W，由Pr=I²r得r=1Ω。4.C提示：磁感线是假想的曲线；在磁铁外部从N极到S极，内部从S极到N极，形成闭合曲线；通电螺线管内部有磁场，与条形磁铁磁场相似。5.B提示：当粒子速度方向与磁场方向垂直时，做匀速圆周运动；平行时做匀速直线运动；成一定夹角时做螺旋线运动。6.BD提示：电容器与电源相连，电压U不变。上极板上移，d增大，C=εS/(4πkd)减小。E=U/d减小，油滴所受电场力减小，将向下运动。P点到下极板距离不变，U=Ed，E减小，P点与下极板（电势为零）间电势差减小，P点电势降低。油滴带负电（原平衡时重力向下，电场力向上，下极板接地为零，上极板为正，电场方向向下，故油滴带负电），电势能Ep=qφ，φ降低，q为负，Ep增大。7.BC提示：S闭合时，C两端电压等于R2两端电压。S断开后，电源不再供电，C通过R1、R2放电？不，S断开瞬间，原来R3支路无电流，R1、R2串联分压。断开后，电容器两端电压将等于电源电动势E，故电荷量Q=CU将增加，充电电流方向为逆时针，通过R1的电流方向向右。R2两端电压原为E*R2/(R1+R2+r)，断开后，电路中无电流，R2两端电压为零。电源输出功率在S闭合时可能等于零（若外电路断开），断开后输出功率仍为零。8.ACD提示：轨道半径R=mv/(qB)。若粒子能穿过磁场，运动轨迹为圆弧的一部分，圆心角θ满足sinθ=d/R=qBd/(mv)。穿过磁场时间t=θm/(qB)。若d>R，粒子不能穿过，将在磁场中运动半个圆周，时间t=πm/(qB)。πd/(3v)对应的圆心角为π/3，此时sinθ=d/R=1/2，即d=R/2，若d=R/2，则t=(π/3)m/(qB)，而R=mv/(qB)，则t=πm/(3qB)，与πd/(3v)=π(mv/(2qB))/(3v)=πm/(6qB)不相等，故B错误。二、填空题9.密立根，1.6×10^-1910.4，4提示：电阻是导体本身的性质，与电压电流无关。11.1.6提示：水银体积V=LS=πr²L。内径大一倍，横截面积S'=π(2r)²=4S，长度L'=V/S'=L/4。电阻R=ρL/S，R'=ρL'/S'=ρ(L/4)/(4S)=R/16。电流I=U/R，U不变，I'=16I=1.6A。12.mgtanθ/(BL)，gtanθ提示：磁场竖直向上时，安培力水平向右。受力平衡：mgsinθ=BILcosθ，得I=mgtanθ/(BL)。磁场垂直斜面向上时，安培力沿斜面向上，大小F=BIL=mgtanθ。由牛顿第二定律：F-mgsinθ=ma，即mgtanθ-mgsinθ=ma，a=g(tanθ-sinθ)。（原答案“2gtanθ”可能有误，按上述推导应为g(tanθ-sinθ)。若θ=30°，则a=g((√3/3)-1/2)，并非2gtanθ。此处可能题目条件或答案提示有误，按受力分析为准。）三、实验题13.（1）A1。电路图采用伏安法，因Rx约5Ω，电压表内阻3kΩ远大于Rx，电流表外接法。滑动变阻器用分压式或限流式均可，考虑到电源电压3V，Rx约5Ω，最大电流约0.6A，用限流式（R=10Ω，可调节范围较大）。（2）U/I。偏小。提示：电流表外接，电压表分流，测得电流I大于通过Rx的电流Ix，故Rx测=U/I<U/Ix=Rx真。（3）电压表指针可能满偏（或电流表可能被烧坏，或电源可能被短路）。提示：电压表内阻大，若误将电流表与电压表位置互换，电压表串联在电路中，电路总电阻极大，电流极小，电流表几乎无示数，电压表测量电源电动势，可能满偏。四、计算题14.解：（1）由库仑定律，两点电荷间的静电力大小：F=k|Q1Q2|/r²=9.0×10^9×(4.0×10^-8×1.0×10^-8)/0.1²N=3.6×10^-4N。方向：Q1为正，Q2为负，相互吸引，故Q1对Q2的力方向向左，Q2对Q1的力方向向右。（2）P点在Q1Q2连线延长线上，距Q2为0.1m，则距Q1为0.2m。Q1在P点产生的电场强度E1=kQ1/r1²=9.0×10^9×4.0×10^-8/0.2²V/m=9.0×10^3V/m，方向向右（正电荷场强方向背离电荷）。Q2在P点产生的电场强度E2=k|Q2|/r2²=9.0×10^9×1.0×10^-8/0.1²V/m=9.0×10^3V/m，方向向左（负电荷场强方向指向电荷）。故P点合场强E=E1-E2=0。方向：因E1=E2，合场强为零，无方向。15.解：（1）粒子在电场中做类平抛运动。水平方向：d=v0t1竖直方向：h=(1/2)at1²，其中a=qE/m联立解得：q/m=2hv0²/(Ed²)（2）粒子进入磁场时，竖直方向速度vy=