高二物理选修31综合测试1Word文档格式.docx
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C.a点和b点电场强度的方向相同
D.a点的电场强度大于b点的电场强度
解析:
沿电场线方向电势降低,因此A错;
由电场线的分布特点可知该点电荷带负电,B正确;
由于电场强度是矢量,可知a、b点电场强度的方向不同,C错误;
a点电场线比b处电场线要密,可知a点的电场强度大于b点的电场强度,D正确.
答案:
BD
2.如图所示,在第一象限内有垂直纸面向里的匀强磁场(磁场足够大),一对正、负电子分别以相同速度沿与x轴成30°
角的方向从原点垂直磁场射入,则负电子与正电子在磁场中运动时间之比为(不计正、负电子间的相互作用力)( )
A.1∶
B.2∶1
C.
∶1D.1∶2
由题图和左手定则可知负电子向下偏转,在磁场中运动的轨迹对应圆心为60°
,正电子向上偏转,在磁场中运动的轨迹对应圆心角为120°
.因为带电粒子在磁场中运动时间t=
T,所以负电子与正电子在磁场中运动的时间之比为1∶2.
D
3.(2009·
广东卷)如右图所示,在一个粗糙水平面上,彼此靠近地放置两个带同种电荷的小物块.由静止释放后,两个物块向相反方向运动,并最终停止.在物块的运动过程中,下列表述正确的是( )
A.两个物块的电势能逐渐减少
B.物块受到的库仑力不做功
C.两个物块的机械能守恒
D.物块受到的摩擦力始终小于其受到的库仑力
由于带同种电荷的小物块在库仑力的作用下,向相反方向运动,因此,物块受到的库仑力做正功,电势能减小,A对,B错;
由于存在摩擦力和电场力做功,机械能不守恒,C错;
物块受到的摩擦力开始小于其受到的库仑力,后来大于其受到的库仑力.
A
4.(2010·
北京市海淀区高三期末)有一内电阻为4.4Ω的电解槽和一盏标有“110V60W”的灯泡串联后接在电压为220V的直流电路中,灯泡正常发光,则( )
A.电解槽消耗的电功率为120W
B.电解槽的发热功率为60W
C.电解槽消耗的电功率为60W
D.电路消耗的总功率为60W
灯泡能正常发光,说明电解槽和灯泡均分得110V电压,且干路电流I=I灯=
≈0.55A,则电解槽消耗的电功率P=P灯=60W,C对,A错;
电解槽的发热功率:
P热=I2R内=1.3W,B错;
整个电路消耗的功率:
P总=220V×
=120W,D错.
C
5.如图所示,图甲是在温度为10℃左右的环境中工作的某自动恒温箱工作原理的简图,箱内的电阻R1=20kΩ,R2=10kΩ,R3=40kΩ,Rt为热敏电阻(它的电阻随温度变化的图象如图乙所示).当a,b端电压Uab<0时,电压鉴别器会令开关S接通,恒温箱内的电热丝发热,使箱内温度升高;
Uab>0时,电压鉴别器使S断开,停止加热.恒温箱内的温度大约恒定在( )
A.10℃B.35℃
C.50℃D.60℃
热敏电阻Rt随温度的升高,阻值减小.Uab=0时的温度是恒温箱的控制温度,这时有
=
,所以Rt=
R3=
kΩ=20kΩ,由热敏电阻Rt的阻值随温度变化的图象可以查到温度应为35℃,即恒温箱的控制温度在35℃左右,选项B正确.
B
6.(2011·
山西省临汾市高三模拟考试)如图,金属导体宽为b、厚度为d,其单位体积内自由电子数为n,置于磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中,电子质量为m、电荷量为e.当导体中通入电流强度为I、方向如图所示的电流时,下列判断正确的是( )
A.ABCD面的电势高于EFGH面的电势
B.ABCD面的电势低于EFGH面的电势
C.ABCD面与EFGH面的电势差U=
D.ABCD面与EFGH面的电势差U=
金属导体中能移动的是自由电子,电流向右,则电子向左移动,由左手定则可知,电子向ABCD面聚集,所以ABCD面电势低,A项错,B项正确;
随着电子的聚集,在两个侧面产生一个电势差,当电场力等于洛伦兹力时,达到稳定,电子做直线运动,有e
=evB,再由电流的微观表达式I=neSv,S=bd得,U=
,所以D正确;
此题实质是霍耳效应,考查带电粒子在复合场中的运动和电流的微观表达式;
考生若把电流认为是正电荷定向移动产生的,则极易误选A.
7.如图所示,摆球带负电的单摆,在一匀强磁场中摆动,匀强磁场的方向垂直纸面向里,摆球在AB间摆动过程中,从A点摆到最低点C时,摆线拉力的大小为F1,摆球加速度大小为a1;
从B点摆到最低点C时,摆线拉力的大小为F2,摆球加速度为a2,则( )
A.F1>F2,a1=a2
B.F1<F2,a1=a2
C.F1>F2,a1>a2
D.F1<F2,a1<a2
带电摆球在磁场和重力场组成的复合场中摆动,当其从A→C或B→C运动的过程中,摆球的向心力是重力径向分量、绳的拉力及洛伦兹力共同提供的,而带电摆球受到的洛伦兹力和绳的拉力与速度方向时刻垂直,对摆球不做功,只起到改变速度方向、不改变速度大小的作用,只有重力做功,由F向=m
可知,返回到C点时v的大小不变,F向不变,由牛顿第二定律,F向=ma向,则a1=a2.
又因当摆球从A→C的过程中,球受F洛方向和F1同向,运动至C点时F向=F1+F洛-mg,所以F1=F向+mg-F洛.
在摆球从B→C的过程,F洛方向和F2反向,运动到C点时,F向=F2-F洛-mg,所以F2=F向+mg+F洛,故F1<F2.
8.如图所示是某一电路的一部分,已知电阻R1=5Ω,R2=1Ω,R3=3Ω,电流I1=0.2A,I2=0.1A,则通过电流表的电流( )
A.大小为0.2A,方向为B到A
B.大小为0.15A,方向为B到A
C.大小为0.1A,方向为A到B
D.大小为0.3A,方向为A到B
9.在如图所示的电路中,由于某一电阻发生短路或断路,使A灯变暗,B灯变亮,则故障可能是( )
A.R1短路 B.R2断路
C.R3断路 D.R4短路
由于A灯串联在干路中,且故障发生后,A灯变暗,故可知电路中总电流变小,即电路总电阻变大,由此推知,故障应为某一电阻断路,排除AD.
若假设R2断路,则其断路后,电路总电阻变大,总电流变小,A灯变暗,同时R2断路必引起与之并联的B灯中电流变大,使B灯变亮,推理结果与现象相符,故B对.
若假设R3断路,则也会引起总电阻变大,总电流变小,使A灯变暗,同时R3断路后也必引起与之并联的电路(即R1所在支路)中电流增大,B灯中分得电流也变大,B灯变亮,故C正确.故正确答案为BC.
BC
10.(2009·
广东卷)右图是质谱仪的工作原理示意图.带电粒子被加速电场加速后,进入速度选择器.速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E.平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2.平板S下方有强度为B0的匀强磁场.下列表述正确的是( )
A.质谱仪是分析同位素的重要工具
B.速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外
C.能通过狭缝P的带电粒子的速率等于E/B
D.粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P,粒子的荷质比越小
质谱仪是分析同位素的重要工具,根据受力的平衡条件及
,左手定则,可以判断,速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外,能通过狭缝P的带电粒子的速率满足qE=qBv,得到v=E/B,由R=
及粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P,运动轨迹半径R越小,粒子的荷质比越大.
ABC
第Ⅱ卷(非选择题,共60分)
二、填空题(每小题5分,共20分)
11.如图所示,电源电动势为12V,内电阻为1Ω,R1=1Ω,R2=6Ω,电动机线圈电阻为0.5Ω.若开关闭合后通过电源的电流为3A,则R1上消耗的电功率为____W,电动机消耗的电功率为____W.
6 12
12.(2009·
全国卷Ⅰ)如下图所示的电路中,1、2、3、4、5、6为连接点的标号.在开关闭合后,发现小灯泡不亮.现用多用电表检查电路故障,需要检测的有:
电源、开关、小灯泡、3根导线以及电路中的各连接点.
(1)为了检测小灯泡以及3根导线,在连接点1、2已接好的情况下,应当选用多用电表的________挡.在连接点1、2同时断开的情况下,应当选用多用电表的________挡.
(2)在开关闭合情况下,若测得5、6两点间的电压接近电源的电动势,则表明__________可能有故障.
(3)将小灯泡拆离电路,写出用多用电表检测该小灯泡是否有故障的具体步骤.
________________________________________________________________________
本题考察了多用电表的使用,闭合电路的欧姆定律等知识点.
(1)电压 欧姆
(2)开关或连接点5、6
(3)①调到欧姆挡;
②将红、黑表笔相接,检查欧姆挡能否正常工作;
③测量小灯泡的电阻.如电阻无穷大,表明小灯泡有故障.
13.给你一个电阻箱、开关及导线等,如何根据闭合电路欧姆定律测出一节旧干电池的电动势和内阻.
(1)画出电路图.
(2)实验过程中,将电阻箱拨到4.5Ω时,电压表读数为0.90V;
若将电阻箱拨到如图甲所示的________Ω时,电压表的读数如图乙所示是________V.
(3)根据以上实验数据,可以算出该节干电池的电动势E=________V.
(1)根据闭合电路欧姆定律:
E=U+Ir.当外电路是纯电阻电路时,上式也可写成:
E=U+
·
r.由此可见,如果没有电流表,不能直接测得总电流I,也可以利用部分电路的欧姆定律,由
计算得到外电路的总电流I.当然此时必须外电路的电阻R可变,而且阻值可直接读出,所以必须用电阻箱代替滑动变阻器.因此如果给出电压表、电阻箱、开关和导线,也能测出一个电池的电动势和内阻,其实验电路图如右图所示.
(2)电阻箱的电阻的大小是把面板上指示的所有电阻相加,所以电阻箱的电阻值是110Ω;
本实验是测一节干电池的电动势和内阻,所以电压表所用量程应是0~3V,所以指示的电压应该是1.1V.(3)由闭合电路欧姆定律E=U+
r,代入数据得:
E=0.90+
r;
E=1.1+
r.解得r=1.05Ω,E=1.11V.
(1)如右图所示.
(2)110 1.1 (3)1.11
14.如图所示,在研究平行板电容器的电容跟哪些因素有关的实验中,电容器充电后与电源断开.
(1)其他条件不变,在电容器两极板间插入电介质,电容器的电容将________;
静电计指针偏转角度将________.
(2)其他条件不变,增加电容器两极板间的距离,静电计指针偏转角度将________,板间某点的场强将________.
(3)其他条件不变,把电容器两极板错开些,静电计指针偏转角度将________,两极板所带的电荷量________.
(1)变大 变小
(2)变大 不变
(3)变大 不变
三、计算题(共40分)
15.(8分)如图所示为光滑绝缘水平的直线轨道,在轨道的竖直平面内加一个斜向上的匀强电场.有一质量为1.0×
10-2kg、带电荷量为+1.0×
10-4C可视为质点的物块,从轨道上的A点无初速度释放,沿直线运动0.20m到达轨道上的B点,此时速度为2.0m/s,g取10m/s2.求:
(1)A,B两点间的电势差UAB.
(2)场强的取值范围.
(1)物块从A点到B点的过程中只有电场力做功,根据动能定理得qUAB=
mvB2-0,解得UAB=2.0×
102V.
(2)设场强的竖直分量为Ey,水平分量为Ex,则有mg≥qEy,qExl=
mvB2-0,解得Ey≤1.0×
103V/m,Ex=1.0×
103V/m,场强的最大值为Emax=
=1.4×
103V/m.场强的取值范围为1.0×
103V/m<Emax≤1.4×
103V/m.
16.(10分)如图所示的电路中,电源的电动势E=3.0V,内阻r=1.0Ω;
电阻R1=10Ω,R2=10Ω,R3=30Ω,R4=35Ω;
电容器的电容C=100μF.电容器原来不带电.求接通开关S后流过R4的总电荷量.
电路稳定时,直流电路中的电容器可视为开路,所以S接通电路稳定后,电阻R2与R3串联再与R1并联.由电阻的串、并联公式,得闭合电路的总电阻为R=
+r=
Ω+1Ω=9Ω.由欧姆定律得,通过电源的电流I=
A=
A,电源的路端电压U=E-Ir,电阻R3两端的电压U′=
U=
(E-Ir)=2V.由于R4中无电流,故电容C两板间的电压UC就是电阻R3上的电压U′.电容C原来不带电,所以电容C的充电电荷量Q就是通过R4的总电荷量Q=CU′=100×
10-6×
2C=2.0×
10-4C.
17.(10分)在以坐标原点O为圆心,半径为r的圆形区域内,存在磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场,如图所示.一个不计重力的带电粒子从磁场边界与x轴的交点A处以速度v沿-x方向射入磁场,它恰好从磁场边界与y轴的交点C处沿+y方向飞出.
(1)请判断该粒子带何种电荷,并求出其比荷
.
(2)若磁场的方向和所在空间范围不变,而磁感应强度的大小变为B′,该粒子仍从A处以相同的速度射入磁场,但飞出磁场时的速度方向相对于入射方向改变了60°
角,求磁感应强度B′多大?
此次粒子在磁场中运动所用时间t是多少?
(1)由粒子的飞行轨迹,如图所示,根据左手定则可知,该粒子带负电荷.
粒子由A点射入,由C点飞出,其速度方向改变90°
,则粒子轨迹半径R=r.
又qvB=m
则粒子的比荷
(2)粒子从D点飞出磁场速度方向改变了60°
角,故弧AD所对圆心角为60°
,粒子做圆周运动的半径R′=rcot30°
r,
又R′=
,所以B′=
B.
粒子在磁场中飞行的时间
t=
T=
×
18.(12分)(2009·
全国卷Ⅱ)如右图,在宽度分别为l1和l2的两个毗邻的条形区域中分别有匀强磁场和匀强电场,磁场方向垂直于纸面向里,电场方向与电、磁场分界线平行向右.一带正电荷的粒子以速率v从磁场区域上边界的P点斜射入磁场,然后以垂直于电、磁场分界线的方向进入电场,最后从电场边界上的Q点射出.已知PQ垂直于电场方向,粒子轨迹与电、磁场分界线的交点到PQ的距离为d.不计重力,求电场强度与磁感应强度大小之比以及粒子在磁场与电场中运动时间之比.
粒子在磁场中做匀速圆周运动(如题图).由于粒子在分界线处的速度与分界线垂直,圆心O应在分界线上.OP长度即为粒子运动的圆弧的半径R.由几何关系得
R2=l12=(R-d)2①
设粒子的质量和所带正电荷分别为m和q,由洛仑兹力公式和牛顿第二定律得qvB=m
②
设P′为虚线与分界线的交点,∠POP′=α,则粒子在磁场中的运动时间为t1=
③
式中sinα=
④
粒子进入电场后做类平抛运动,其初速度为v,方向垂直于电场,设粒子加速度大小为a,由牛顿第二定律得
qE=ma⑤
由运动学公式有
d=
at22⑥
l2=vt2⑦
式中t2是粒子在电场中运动的时间,由①②⑤⑥⑦式得
v⑧
由①③④⑦式得
arcsin(
)⑨
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