人教版高中物理选修31第一二章综合能力测试docx.docx
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第一、二章综合能力测试
本卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。
满分100分,时间90分钟。
第Ⅰ卷(选择题 共40分)
一、选择题(共10小题,每小题4分,共40分,在每小题给出的四个选项中,有的小题只有一个选项符合题目要求,有些小题有多个选项符合题目要求,全部选对的得4分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分)
1.如图所示,有一金属箔验电器,起初金属箔闭合,当带正电的棒靠近验电器上部的金属板时,金属箔张开。
在这个状态下,用手指接触验电器的金属板,金属箔闭合,问当手指从金属板上离开,然后使棒也远离验电器,金属箔的状态如何变化?
从下图中的①~④4个选项中选取一个正确的答案。
( )
A.图① B.图② C.图③ D.图④
答案:
B
解析:
手指接触一下,验电器上带负电,手指离开,棒也远离,金属箔张开,B正确。
2.
(2010·福建泉州3月质检)如图所示,实线为电场线,虚线为带电粒子(不计重力)的运动轨迹,电场中A、B两点的电势分别为φA、φB,粒子在A、B两点的速度大小分别为vA、vB,加速度大小分别为aA、aB,电势能分别为EpA、EpB,则下列关系中正确的是( )
A.φA>φBB.vA>vB
C.aA>aBD.EpA 答案: C 解析: 沿电场线方向电势降低,φB>φA,选项A错误;由电场线的疏密可知,选项C正确;电场力指向轨迹的凹向,故从A到B电场力做正功,电势能减少,动能增加,选项B、D均错。 3.(2012·聊城模拟)在雷雨云下沿竖直方向的电场强度约为104V/m.已知一半径为1mm的雨滴在此电场中不会下落,取重力加速度大小为10m/s2,水的密度为103kg/m3.这雨滴携带的电荷量的最小值约为( ) A.2×10-9C B.4×10-9C C.6×10-9CD.8×10-9C 答案: B 解析: 由于雨滴在电场中不会下落,则qE≥ ρπr3g,可得q≥ = C≈4×10-9C,故选项B正确. 4.(2010·福建四校联考)如图所示的电路中,电源电动势为E,内阻为r,如果将滑动变阻器的滑片向b端滑动,则灯泡L、电表A(均未超过限度)会发生何种变化( ) A.灯泡L变亮,电流表A示数变小 B.灯泡L变亮,电流表A示数变大 C.灯泡L变暗,电流表A示数变小 D.灯泡L变暗,电流表A示数变大 答案: D 解析: 如果将滑片向b端滑动,则R1减小,R总减小,I干增大,电流表A示数变大;则U内增大,U端减小,灯泡L变暗,故选项D正确。 5.(2012·安徽望江高三第一次统考) 如图所示,虚线AB和CD分别为椭圆的长轴和短轴,相交于O点,两个等量异种点电荷分别固定在椭圆的两个焦点M、N上,A、E两点关于M点对称。 下列说法正确的是( ) A.A、B两点电势、场强均相同 B.C、D两点电势、场强均相同 C.A点的场强等于E点的场强 D.带负电的试探电荷在O点的电势能小于在E点的电势能 答案: B 解析: 由点电荷的电场强度特点及矢量叠加可知,A、B两点电场强度大小和方向都相同,但A点电势为正,B点电势为负,选项A错误;C、D两点在同一等势面上,电势相等,电场强度大小相同,方向都向右,所以选项B正确;A点的场强小于E点的场强,选项C错误;O点的电势为零,E点的电势为正,所以带负电的试探电荷在O点的电势能为零,在E点的电势能为负,故选项D错误。 6.(2012·试题调研)如图所示,M、N是平行板电容器的两个极板,R0为定值电阻,R1、R2为可调电阻,用绝缘细线将质量为m、带正电的小球悬于电容器内部.闭合开关S,小球静止时受到悬线的拉力为F.调节R1、R2,关于F的大小判断正确的是( ) A.保持R1不变,缓慢增大R2时,F将变大 B.保持R1不变,缓慢增大R2时,F将变小 C.保持R2不变,缓慢增大R1时,F将变大 D.保持R2不变,缓慢增大R1时,F将变小 答案: B 解析: 据题图可知电容器两端电压UMN即R0两端电压,而R0和R2是串联关系,两者电压的和为电源的电动势,因此R2→UR0→UMN→电场强度E→F电→F,B正确;R2不变,缓慢增大R1时,R0两端电压不变,电容器两端电压不变,故F不变,C、D均错。 7. (2011·桂林模拟)如图所示的直线是真空中某电场的一条电场线,A、B是这条直线上的两点,一带正电的粒子以速度vA向右经过A点向B点运动,经过一段时间后,粒子以速度vB经过B点,且vB与vA方向相反,不计粒子重力,下面说法正确的是( ) A.此电场一定是负电荷形成的电场 B.A点的电势一定低于B点的电势 C.粒子在A点的速度一定小于在B点的速度 D.粒子在A点的电势能一定小于在B点的电势能 答案: BD 解析: 由于只有一条电场线,故无法确定电场是由何种电荷形成的,A错误。 由速度反向可知,粒子受到的电场力方向向左,所以A到B,电场力做负功,电势能增加,D正确。 由运动的对称性,可知C是错误的。 由于粒子带正电,说明电场强度方向向左,所以B点的电势高,B正确。 8. 如图所示为汽车蓄电池与车灯(电阻不变)、启动电动机组成的电路,蓄电池内阻为0.05Ω。 电流表和电压表均为理想电表,只接通S1时,电流表示数为 10A。 电压表示数为12V,再接通S2,启动电动机工作时,电流表示数变为8A,则此时通过启动电动机的电流是( ) A.2A B.8A C.50A D.58A 答案: C 解析: 只接通S1时,由闭合电路欧姆定律得: E=U+Ir=12V+10×0.05V=12.5V,R灯= = Ω=1.2Ω,再接通S2后,流过电动机的电流为: I电动机= -I′= A-8A=50A,故选项C正确。 9. 把6个相同电灯接成如图(甲)、(乙)所示两电路,调节变阻器,两组电灯均能正常发光。 设(甲)、(乙)两电路消耗的电功率分别为P1、P2,则( ) A.P1<3P2 B.P1=3P2 C.P1>3P2D.3P1=P2 答案: B 解析: 设每个灯泡正常发光时,其电流为I,则图(甲)中总电流为3I,图(乙)总电流为I,所以,P1=3IU,P2=IU,P1=3P2,故选B。 10.如图所示,已知C=6μF,R1=5Ω,R2=6Ω,E=6V,r=1Ω,开关S原来处于断开状态,下列说法中正确的是( ) A.开关S闭合瞬间,电流表的读数为0.5A B.开关S闭合瞬间,电压表的读数为5.5V C.开关S闭合经过一段时间,再将开关S迅速断开,则通过R2的电荷量为1.8×10-5C D.以上说法都不对 答案: C 解析: 开关S闭合瞬间,电容器充电,接近于短路状态I≈ = A=1A 电压U=IR1=5V<5.5V,故A、B错。 开关闭合一段时间后,电容器相当于断路 I′= = A=0.5A 此时电容器上电荷量Q=CU2=CI′R2=6×10-6×0.5×6C=1.8×10-5C,断开开关S后,电荷量Q经R2释放,故C正确。 第Ⅱ卷(非选择题 共60分) 二、填空题(共3小题,共18分。 把答案直接填在横线上) 11.(5分)夏季某日,某地区距地面一定高度的空中有两块相距3km的足够大的云团,受湿气流影响,两块云团正在以5m/s的相对速度靠近,不断与空气摩擦带电。 设两云团之间电势差保持3×109V不变,已知空气电离的电场强度(即发生放电时的电场强度)为3×106V/m,云团间的电场可视为匀强电场,则大约经过________秒,将会发生放电现象;在这次放电中,若从一块云团移到另一块云团的电荷量为500C,闪电历时0.01s,则此过程中的平均电流为________安培。 答案: 400 50000 解析: 设经过时间t后发生放电现象, 则由U=Ed可知,d= ,而t= 解之得,t=400s 由I= 可知,I= A=50000A 12.(6分)在“描绘小电珠的伏安特性曲线”的实验中,要供选择的实验仪器如下: 器材 规格 器材 规格 小电珠 标有“3.8V, 0.3A”字样 滑动变阻 器R1 最大阻值10Ω, 额定电流1.0A 电压表V 量程0~5V, 内阻5kΩ 滑动变阻 器R2 最大阻值1kΩ, 额定电流0.5A 电流表A1 量程0~100mA, 内阻4Ω 直流电源E 电动势约为6V, 内阻约为0.5Ω 电流表A2 量程0~500mA, 内阻0.4Ω 导线、电键等 (1)在上述器材中,滑动变阻器应选________;电流表应选________. (2)在图中用笔画线代替导线,把实验仪器连接成完整的实验电路。 答案: (1)R1;A2 (2)如图所示 解析: (1)为方便电路调节,滑动变阻器应选择R1;小电珠正常工作时I额=0.3A=300mA>100mA,故电流表应选A2。 (2)因为要求小电珠上的电压从0增大,应选用分压电路;而小电珠正常工作时R灯= = Ω≈13Ω≪RV=5kΩ,故电流表应选择外接法,其电路见答案。 13.(7分)(2012·试题调研)某同学利用电压表和电阻箱测定干电池的电动势和内阻,使用的器材还包括定值电阻(R0=5Ω)一个,开关两个,导线若干,实验原理如图(a)。 (1)在图(b)的实物图中,已正确连接了部分电路,请完成余下电路的连接。 (2)请完成下列主要实验步骤: A.检查并调节电压表指针指零;调节电阻箱,示数如图(c)所示,读得电阻值是__________。 B.将开关S1闭合,开关S2断开,电压表的示数是1.49V; C.将开关S2__________,电压表的示数是1.16V;断开开关S1。 (3)使用测得的数据,计算出干电池的内阻是__________(计算结果保留二位有效数字)。 (4)由于所用电压表不是理想电压表,所以测得的电动势比实际值偏__________(填“大”或“小”) 答案: (1)见图 (2)20Ω 闭合 (3)0.69Ω (4)小 解析: (2)由题中电阻箱图可读出阻值为20Ω,C步骤中,须将S2闭合。 (3)只闭合S1时,电压表的示数等于电源电动势E=1.49V,S2也闭合时,电压表测电阻箱两端的电压为U=1.16V,由电路中电流相等可得: = ,代入数值得r=0.69Ω。 (4)因为电压表不是理想电压表,内阻不是无穷大,测电动势时,电源内阻和R0都分得部分电压,使得电压表示数小于电源电动势。 三、论述·计算题(共5小题,共42分。 解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案不能得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位) 14.(9分) 如图所示,长L=0.4m的两平行金属板A、B竖直放置,相距d=0.02m,两板间接入的恒定电压为182V,B板接正极,一电子质量m=9.1×10-31kg,电荷量e=1.6×10-19C,以v0=4×107m/s的速度紧靠A板向上射入电场中,不计电子的重力。 问电子能否射出电场? 答案: 不能 解析: 设电子能射出极板,则t= = s=10-8s, 水平方向加速度a= 代入数据得a=1.6×1015m/s2 y= at2代入数值得: y=0.08m>d。 故不能射出。 15.(10分) 如图,电源的电动势为225V,内阻为0.5Ω,输电线路的电阻为1Ω,有规格为“220V 100W”的灯泡44盏并联在电源两端,灯泡能否正常发光? 要使灯泡正常发光应关掉几盏灯? 答案: 不能正常发光 关掉37盏灯 解析: 44盏灯泡并联后的总电阻为: R并= = Ω=11Ω 由闭合电路欧姆定律有: I= =18A 则灯泡两端的电压为U灯=IR并=18×11=198(V) 即灯泡不能正常发光 要使灯泡正常发光,即要使电源的内电压与线路损耗电压之和为: U内+U线=E-U额=225-220=5(V) 要达到这个要求,设所接的灯泡数为n′,则有: n′ =I= 即: n′× = ,n′=7.3 也就是说,只能接入7盏灯,要关掉37盏灯。 16.(10分)如图所示,一个质量为m、带有电荷-q的小物体,可在水平轨道Ox上运动,O端有一与轨道垂直的固定墙。 轨道处于匀强电场中,场强大小为E,方向沿Ox轴正方向,小物体以速度v0从x0点沿Ox轨道运动,运动时受到大小不变的摩擦力F作用,且F 答案: s= 解析: 小物体初始位置在坐标x0处,具有动能 mv 。 开始,因电场力qE、摩擦力F均向左,小物块做减速运动到速度为零;然后在qE影响下向左加速运动;撞墙后折返又做减速运动……如此多次往复。 因有摩擦不断消耗能量,且qE>F,故最终必然停止在O处,动能为零。 这就是最终状态。 解法一: 用动能定理解。 设小物块共走过路程s,由W=ΔEk,得qE·x0-Fs=0- mv ,解得 s= 解法二: 用能量守恒定律解。 设小物块共走过路程s,克服摩擦力做功的值为Fs,这也就是转变为内能的能量。 动能、电势能减少 ΔE=qEx0+ mv , 内能增加ΔE′=Fs,ΔE=ΔE′, 解得 s= 17.(13分) 如图所示的电路中,两平行金属板A、B水平放置,极板长l=80cm,两板间的距离d=40cm电源电动势E=40V,内电阻r=1Ω,电阻R=15Ω,闭合开关S,待电路稳定后,将一带负电的小球从B板左端且非常靠近B板的位置以初速度v0=4m/s水平向右射入两板间,该小球可视为质点。 若小球带电量q=1×10-2C,质量为m=2×10-2kg,不考虑空气阻力,电路中电压表、电流表均是理想电表。 若小球恰好从A板右边缘射出(g取10m/s2)。 求 (1)滑动变阻器接入电路的阻值为多少? (2)此时电流表、电压表的示数分别为多少? (3)此时电源的输出功率是多少? 答案: (1)24Ω (2)1A 39V (3)39W 解析: (1)设小球在板间飞行时间为t, t= = s=0.2s 根据d= at2得飞行加速度 a= = m/s2=20m/s2 对小球根据牛顿第二定律得q -mg=ma,解得: UAB= = V=24V 所以滑动变阻器两端电压U滑=UAB=24V 设通过滑动变阻器的电流为I,由欧姆定律得, I= = A=1A 滑动变阻器接入电路的阻值R滑= =24Ω。 (2)此时电流表的示数为1A, 电压表的示数为 U=E-Ir=(40-1×1)V=39V (3)电源的输出功率P出=IU=39W。
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