2018-2019学年物理同步人教版选修3-1模块综合检测 Word版含解析.pdf

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1、模块综合检测模块综合检测 (时间：时间：90 分钟 满分：分钟 满分：110 分分) 一、选择题一、选择题(本题共本题共 14 小题，每小题小题，每小题 4 分，共分，共 56 分，第分，第 18 小题只有一个选项符合题 意，第 小题只有一个选项符合题 意，第 914 小题有多个选项符合题意；全选对的得小题有多个选项符合题意；全选对的得 4 分，选对但不全的得分，选对但不全的得 2 分，有选错 的得 分，有选错 的得 0 分分) 1.如图所示，把轻质导电线圈用绝缘细线悬挂在磁铁如图所示，把轻质导电线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近， 磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈平面，当线圈内通入图示 方

2、向的电流时，线圈将 极附近， 磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈平面，当线圈内通入图示 方向的电流时，线圈将( ) A向左运动 向左运动 B向右运动向右运动 C静止不动静止不动D无法确定无法确定 解析：选解析：选 A 方法一：等效法。把通电线圈等效成小磁针，由安培 定则可知，线圈等效成小磁针后，左端是 方法一：等效法。把通电线圈等效成小磁针，由安培 定则可知，线圈等效成小磁针后，左端是 S 极，右端是极，右端是 N 极，根据异名 磁极相互吸引，线圈将向左运动。选项 极，根据异名 磁极相互吸引，线圈将向左运动。选项 A 正确。正确。 方法二：电流元法。取线圈的上、下两小段分析，如图所示，根据其

3、中心对称性可知 线圈所受安培力的合力水平向左，故线圈向左运动。选项 方法二：电流元法。取线圈的上、下两小段分析，如图所示，根据其中心对称性可知 线圈所受安培力的合力水平向左，故线圈向左运动。选项 A 正确。正确。 2.如图所示，如图所示，A、B、C、D、E 是半径为是半径为 r 的圆周上等间距的五个 点，在这些点上各固定一个点电荷，除 的圆周上等间距的五个 点，在这些点上各固定一个点电荷，除A点处的电荷量为点处的电荷量为q外，其余各 点处的电荷量均为 外，其余各 点处的电荷量均为q，则圆心，则圆心 O 处处( ) A场强大小为，方向沿场强大小为，方向沿 OA 方向方向 kq r2 B场强大小为

4、，方向沿场强大小为，方向沿 AO 方向方向 kq r2 C场强大小为，方向沿场强大小为，方向沿 OA 方向方向 2kq r2 D场强大小为，方向沿场强大小为，方向沿 AO 方向方向 2kq r2 解析：选解析：选 C 在 在 A 处放一个处放一个q 的点电荷与在的点电荷与在 A 处同时放一个处同时放一个q 和和2q 的点电荷的 效果相当，因此可以认为 的点电荷的 效果相当，因此可以认为 O 处的场是五个处的场是五个q 和一个和一个2q 的点电荷产生的场合成的，五个 的点电荷产生的场合成的，五个 q 处于对称位置上，在圆心处于对称位置上，在圆心 O 处产生的合场强为处产生的合场强为 0，所以，所

5、以 O 点的场强相当于点的场强相当于2q 在在 O 处 产生的场强。故选 处 产生的场强。故选 C。 3以下说法正确的是以下说法正确的是( ) A根据电势差的定义式根据电势差的定义式 UAB，带电荷量为，带电荷量为 1 C 正电荷，从正电荷，从 A 点移动到点移动到 B 点克服点克服 WAB q 电场力做功为电场力做功为 1 J，则，则 A、B 点的电势差为点的电势差为1 V B运动电荷在磁场中一定受到力的作用运动电荷在磁场中一定受到力的作用 C磁感应强度的方向就是小磁针北极所指的方向磁感应强度的方向就是小磁针北极所指的方向 D 表征磁场中某点磁场的强弱是把一小段通电导线放到该点时受到的磁场力

6、与该段导 线长度和电流乘积的比值 表征磁场中某点磁场的强弱是把一小段通电导线放到该点时受到的磁场力与该段导 线长度和电流乘积的比值 解析：选解析：选 A 从 从 A 点移动到点移动到 B 点克服电场力做功为点克服电场力做功为 1 J，所以电场力做功为，所以电场力做功为1 J，由 定义式 ，由 定义式 UAB，可得，可得 A、B 点的电势差为点的电势差为1 V，故，故 A 正确。当运动电荷在磁场中运动正确。当运动电荷在磁场中运动 WAB q 方向与磁场平行时，不受力的作用，故方向与磁场平行时，不受力的作用，故 B 错误。磁场的方向就是小磁针静止时错误。磁场的方向就是小磁针静止时 N 极所指的 方

7、向， 故 极所指的 方向， 故 C 错误。 磁感应强度错误。 磁感应强度 B是表征磁场中某点磁场的强弱， 是把一小段通电导线 “垂是表征磁场中某点磁场的强弱， 是把一小段通电导线 “垂 F IL 直磁场的方向”放到该点时受到的磁场力与该小段导线长度和电流乘积的比值，故直磁场的方向”放到该点时受到的磁场力与该小段导线长度和电流乘积的比值，故 D 错误。错误。 4.电阻电阻 R 和电动机和电动机 M 串联接到电路中，如图所示，已知电阻串联接到电路中，如图所示，已知电阻 R 跟电 动机线圈的电阻值相等，开关接通后，电动机正常工作。设电阻 跟电 动机线圈的电阻值相等，开关接通后，电动机正常工作。设电阻

8、 R和电 动机 和电 动机 M两端的电压分别为两端的电压分别为 U1和和 U2， 经过时间， 经过时间 t， 电流通过， 电流通过 R 做功为做功为 W1， 产生的热量为 ， 产生的热量为 Q1， 电流通过电动机做功为， 电流通过电动机做功为 W2，产生的热量为，产生的热量为 Q2，则有，则有( ) AU1U2，Q1Q2BU1U2，Q1Q2 CW1W2，Q1Q2DW1W2，Q1Q2 解析：选解析：选 A 电动机是非纯电阻，其两端电压 电动机是非纯电阻，其两端电压 U2IRU1，B 错误；电流做的功错误；电流做的功 W1 U1It，W2U2It，故，故 W1W2，C 错误；产生的热量由错误；产生

9、的热量由 QI2Rt 可判断可判断 Q1Q2，A 正确，正确，D 错误。错误。 5.两平行金属板相距为两平行金属板相距为 d，电势差为，电势差为 U，一电子质量为，一电子质量为 m、电荷量 为 、电荷量 为 e， 从， 从 O 点沿垂直于极板的方向射入电场， 最远到达点沿垂直于极板的方向射入电场， 最远到达 A 点， 然后返回， 如图所示， 点， 然后返回， 如图所示，OA 间距为间距为 h，则此电子的初动能为，则此电子的初动能为( ) A.B. edh U dU eh C.D. eU dh eUh d 解析：选解析：选 D 电子从 电子从 O 点到达点到达 A 点的过程中，仅在电场力作用下速

10、度逐渐减小，根据 动能定理可得 点的过程中，仅在电场力作用下速度逐渐减小，根据 动能定理可得eUOA0Ek，因为，因为 UOA h，所以，所以 Ek，所以正确选项为，所以正确选项为 D。 U d eUh d 6.医生做某些特殊手术时， 利用电磁血流计来监测通过动脉的血流速 度。 电磁血流计由一对电极 医生做某些特殊手术时， 利用电磁血流计来监测通过动脉的血流速 度。 电磁血流计由一对电极 a 和和 b 以及一对磁极以及一对磁极 N 和和 S 构成， 磁极间的磁 场是均匀的。使用时，两电极 构成， 磁极间的磁 场是均匀的。使用时，两电极 a、b 均与血管壁接触，两触点的连线、磁 场方向和血流速度

11、方向两两垂直，如图所示。由于血液中的正负离子随血流一起在磁场中 运动，电极 均与血管壁接触，两触点的连线、磁 场方向和血流速度方向两两垂直，如图所示。由于血液中的正负离子随血流一起在磁场中 运动，电极 a、b 之间会有微小电势差。在达到平衡时， 血管内部的电场可看做匀强电场，血 液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零。在某次监测中，两触点间的距离为 之间会有微小电势差。在达到平衡时， 血管内部的电场可看做匀强电场，血 液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零。在某次监测中，两触点间的距离为 3.0 mm，血管壁的厚度可忽略，两触点间的电势差为，血管壁的厚度可忽略，两触点间的电势差为 160

12、V，磁感应强度的大小为，磁感应强度的大小为 0.040 T。 则血流速度的近似值和电极 。 则血流速度的近似值和电极 a、b 的正负为的正负为( ) A1.3 m/s，a 正、正、b 负负B2.7 m/s，a 正、正、b 负负 C1.3 m/s，a 负、负、b 正正D2.7 m/s，a 负、负、b 正正 解析：选解析：选 A 根据左手定则，正离子在磁场中受到洛伦兹力的作用向上偏，负离子在 磁场中受到洛伦兹力的作用向下偏，因此电极 根据左手定则，正离子在磁场中受到洛伦兹力的作用向上偏，负离子在 磁场中受到洛伦兹力的作用向下偏，因此电极 a 为正极，电极为正极，电极 b 为负极；当达到平衡时， 血

13、液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零，则 为负极；当达到平衡时， 血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零，则 qEBqv，又，又 E ，得 ，得 v U d U Bd m/s1.3 m/s，选项，选项 A 正确。正确。 160 10 6 0.04 3 10 3 7如图所示， 在一平面正方形如图所示， 在一平面正方形 MNPQ 区域内有一匀强磁场垂直纸面 向里，磁感应强度为 区域内有一匀强磁场垂直纸面 向里，磁感应强度为 B， 一质量为， 一质量为 m， 电荷量为， 电荷量为 q 的粒子以速度的粒子以速度 v 从从 Q 点 沿着与边 点 沿着与边 QP 夹角为夹角为 30的方向垂直进入磁

14、场， 从的方向垂直进入磁场， 从 QP 边界射出， 已知边界射出， 已知 QP 边长为边长为 a， 不计粒子 的重力， 下列说法正确的是 ， 不计粒子 的重力， 下列说法正确的是( ) A该粒子带正电该粒子带正电 B运动过程中粒子的速度不变运动过程中粒子的速度不变 C粒子在磁场中运动的时间为粒子在磁场中运动的时间为 m 3qB D粒子的速度的最大值为粒子的速度的最大值为qBa 2m 解析：选解析：选 C 粒子从 粒子从 PQ 边射出磁场，粒子刚射入磁场时受到的洛伦兹力垂直于速度斜 向右下方，由左手定则可知，粒子带负电，故 边射出磁场，粒子刚射入磁场时受到的洛伦兹力垂直于速度斜 向右下方，由左手

15、定则可知，粒子带负电，故 A 错误；粒子在磁场中做匀速圆周运动，粒 子速度大小不变而方向发生变化，粒子速度发生变化，故 错误；粒子在磁场中做匀速圆周运动，粒 子速度大小不变而方向发生变化，粒子速度发生变化，故 B 错误；粒子在磁场中转过的圆 心角 错误；粒子在磁场中转过的圆 心角 23060，粒子在磁场中的运动时间：，粒子在磁场中的运动时间：tT，故，故 C 正确；正确； 360 60 360 2m qB m 3qB 粒子从粒子从 P 点射出磁场时轨道半径最大，粒子速度最大，此时粒子轨道半径点射出磁场时轨道半径最大，粒子速度最大，此时粒子轨道半径 ra，由牛顿第 二定律得： ，由牛顿第 二定律

16、得：qvBm，粒子的最大速度：，粒子的最大速度：v，故，故 D 错误。错误。 v2 r qBr m qBa m 8在某控制电路中，需要连成如图所示的电路，主要由电动势为在某控制电路中，需要连成如图所示的电路，主要由电动势为 E、内阻为、内阻为 r 的电源与定值电阻的电源与定值电阻 R1、R2及电位器及电位器(滑动变阻器滑动变阻器)R 连接而 成， 连接而 成，L1、 L2是红、绿两个指示灯，当电位器的触头由弧形碳膜的中点逆 时针滑向 是红、绿两个指示灯，当电位器的触头由弧形碳膜的中点逆 时针滑向 a 端时，下列说法中正确的是端时，下列说法中正确的是( ) AL1、L2两个指示灯都变亮两个指示灯

17、都变亮 BL1、L2两个指示灯都变暗两个指示灯都变暗 CL1变亮，变亮，L2变暗变暗 DL1变暗，变暗，L2变亮变亮 解析：选解析：选 B 当电位器向 当电位器向 a 段滑动时，电路的总电阻减小，干路电流增大，所以内电段滑动时，电路的总电阻减小，干路电流增大，所以内电 压增大，路段电压减小，所以灯压增大，路段电压减小，所以灯 L1变暗 ； 通过电阻变暗 ； 通过电阻 R1的电流变大，所以电位器两端的电压 减小，即通过灯 的电流变大，所以电位器两端的电压 减小，即通过灯 L2两端的电压减小，所以灯两端的电压减小，所以灯 L2变暗，故变暗，故 B 正确。正确。 9.长为长为 L 的直导线的直导线

18、ab 斜放斜放(夹角为夹角为 )在水平轨道上，轨道平行且 间距为 在水平轨道上，轨道平行且 间距为 d， 通过， 通过 ab 的电流为的电流为 I， 匀强磁场的磁感应强度为， 匀强磁场的磁感应强度为 B，如图所示， 则导线 ，如图所示， 则导线 ab 所受安培力的大小为所受安培力的大小为( ) A.B. IdB cos IdB sin CILBsin DILB 解析：选解析：选 BD 导线 导线 ab 所受安培力的大小为所受安培力的大小为 FBIL，选项，选项 B、D 正确。正确。 IdB sin 10(2015海南高考海南高考)如图，两电荷量分别为如图，两电荷量分别为 Q(Q0)和和Q 的点

19、电荷 对称地放置在 的点电荷 对称地放置在 x轴上原点轴上原点 O的两侧，的两侧，a点位于点位于 x轴上轴上 O点与点电荷点与点电荷 Q之 间， 之 间，b点位于点位于y轴轴O 点上方，取无穷远处的电势为零。下列说法正确的是点上方，取无穷远处的电势为零。下列说法正确的是 ( ) Ab 点电势为零，电场强度也为零点电势为零，电场强度也为零 B正的试探电荷在正的试探电荷在 a 点的电势能大于零，所受电场力方向向右点的电势能大于零，所受电场力方向向右 C将正的试探电荷从将正的试探电荷从 O 点移到点移到 a 点，必须克服电场力做功点，必须克服电场力做功 D将同一正的试探电荷先后从将同一正的试探电荷先

20、后从 O、b 两点移到两点移到 a 点，后者电势能的变化较大点，后者电势能的变化较大 解析：选解析：选 BC 因为等量异种电荷在其连线的中垂线上的电场方向为水平指向负电荷， 所以电场方向与中垂线方向垂直，故中垂线为等势线，因为中垂线延伸到无穷远处，所以 中垂线的电势为零，故 因为等量异种电荷在其连线的中垂线上的电场方向为水平指向负电荷， 所以电场方向与中垂线方向垂直，故中垂线为等势线，因为中垂线延伸到无穷远处，所以 中垂线的电势为零，故 b 点的电势为零，但是电场强度不为零，点的电势为零，但是电场强度不为零，A 错误；等量异种电荷连 线上，电场方向由正电荷指向负电荷，方向水平向右，在中点 错误

21、；等量异种电荷连 线上，电场方向由正电荷指向负电荷，方向水平向右，在中点 O 处电势为零，处电势为零，O 点左侧电 势为正，右侧电势为负，又知道正电荷在正电势处电势能为正，故 点左侧电 势为正，右侧电势为负，又知道正电荷在正电势处电势能为正，故 B 正确；正确；O 点的电势低 于 点的电势低 于 a 点的电势，电场力做负功，所以必须克服电场力做功，点的电势，电场力做负功，所以必须克服电场力做功，C 正确 ；正确 ； O 点和点和 b 点的电势相等， 所以先后从 点的电势相等， 所以先后从 O、b 点移到点移到 a 点，电场力做功相等，电势能变化相同，点，电场力做功相等，电势能变化相同，D 错误

22、。错误。 11如图所示，有如图所示，有 a、b、c、d 四个粒子，它们带等量同种电荷，质量不等，有四个粒子，它们带等量同种电荷，质量不等，有 mamb mcmd， 以不等的速率， 以不等的速率 vavbvcvd进入速度选择器后，有两种粒子从速 度选择器中射出，进入 进入速度选择器后，有两种粒子从速 度选择器中射出，进入 B2磁场，由此可判定磁场，由此可判定( ) A射向射向 P1的是的是 a 粒子粒子 B射向射向 P2的是的是 d 粒子粒子 C射向射向 A1的是的是 c 粒子粒子 D射向射向 A2的是的是 d 粒子粒子 解析：选解析：选 AB 在速度选择器中，只有满足 在速度选择器中，只有满足

23、 BqvEq，即，即 v 的粒子才能通过速度选 的粒子才能通过速度选 E B 择器，四种粒子的速度择器，四种粒子的速度 vavbvcvd，故只有，故只有 b、c 粒子穿过速度选择器，因为这两种粒粒子穿过速度选择器，因为这两种粒 子在磁场中向左偏转， 根据左手定则可得这四种粒子都带正电， 在速度选择器中， 因为子在磁场中向左偏转， 根据左手定则可得这四种粒子都带正电， 在速度选择器中， 因为 vavd， 所以 ， 所以 a 粒子受到的洛伦兹力小于电场力，向左偏，即射向粒子受到的洛伦兹力小于电场力，向左偏，即射向 P1，d 粒子受到的洛伦兹力大于电 场力，故向右偏，射向 粒子受到的洛伦兹力大于电

24、场力，故向右偏，射向 P2，A、B 正确 ； 在匀强磁场中，受到的洛伦兹力正确 ； 在匀强磁场中，受到的洛伦兹力 FBqvm， 运动， 运动 v2 r 半径半径 r，由于，由于 mbmc，所以，所以 b 的运动半径小于的运动半径小于 c 的运动半径，故射向的运动半径，故射向 A1的是的是 b 粒子，粒子， mv Bq 射向射向 A2的是的是 c 粒子，故粒子，故 C、D 错误。错误。 12 如图所示， 在匀强电场和匀强磁场共存的区域内， 电场的场强 为 如图所示， 在匀强电场和匀强磁场共存的区域内， 电场的场强 为 E， 方向竖直向下， 磁场的磁感应强度为， 方向竖直向下， 磁场的磁感应强度为

25、 B，方向垂直于纸面向里，一 质量为 ，方向垂直于纸面向里，一 质量为 m 的带电粒子，在场区内的一竖直平面内做匀速圆周运动，则 可判断该带电质点 的带电粒子，在场区内的一竖直平面内做匀速圆周运动，则 可判断该带电质点( ) A带有电荷量为的负电荷带有电荷量为的负电荷 mg E B沿圆周逆时针运动沿圆周逆时针运动 C运动的角速度为运动的角速度为gB E D运动的速率运动的速率 解析 ： 选解析 ： 选 AC A 带电粒子在竖直平面内做匀速圆周运动， 有 带电粒子在竖直平面内做匀速圆周运动， 有 mgqE， 求得电荷量， 求得电荷量 q ，根据电场强度方向和电场力方向判断出粒子带负电，故 ，根据

26、电场强度方向和电场力方向判断出粒子带负电，故 A 正确；正确；B.由左手则可判断粒由左手则可判断粒 mg E 子沿顺时针方向运动，故子沿顺时针方向运动，故 B 错误；错误；C.由由 qvBmv 得得 ，故，故 C 正确；正确；D.在在 qB m mgB Em gB E 速度选择器装置中才能判断带电粒子的速度，故速度选择器装置中才能判断带电粒子的速度，故 D 错误。错误。 13如图所示是一个可以用来测量磁感应强度的装置。底部是正方 形的长方体绝缘容器， 内部高为 如图所示是一个可以用来测量磁感应强度的装置。底部是正方 形的长方体绝缘容器， 内部高为 L， 厚度为， 厚度为 d， 容器左右两侧等高

27、处装有两 根完全相同的开口向上的竖直管子 ， 容器左右两侧等高处装有两 根完全相同的开口向上的竖直管子 a、 b，容器的顶、底部各装有电极，容器的顶、底部各装有电极 C(正极正极)和和 D(负极负极)， 并经过开关， 并经过开关 S 与电源连接， 容器中注满能导电的液体， 液体密度为 与电源连接， 容器中注满能导电的液体， 液体密度为 。将容器置于一个匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，当开关。将容器置于一个匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，当开关 S 断开时，竖 直管子 断开时，竖 直管子 a、b 中的液面高度相同，当开关中的液面高度相同，当开关 S 闭合后，竖直管子闭合后，竖直管子 a、b

28、中的液面出现高度差中的液面出现高度差 h， 电路中电流表的示数为 ， 电路中电流表的示数为 I，则，则( ) A导电液体中电流的方向为由导电液体中电流的方向为由 C 到到 D B导电液体中电流的方向为由导电液体中电流的方向为由 D 到到 C C匀强磁场的磁感应强度为匀强磁场的磁感应强度为ghd I D匀强磁场的磁感应强度为匀强磁场的磁感应强度为ghL I 解析：选解析：选 AC 开关 开关 S 闭合后，导电液体中有电流由闭合后，导电液体中有电流由 C 流到流到 D，根据左手定则可知导，根据左手定则可知导 电液体要受到向右的安培力电液体要受到向右的安培力 F 作用，作用，FBIL，在液体中产生附

29、加压强，在液体中产生附加压强 p，这样，这样 a、b 管中液 面将出现高度差。长方体绝缘容器左右侧面横截面积 管中液 面将出现高度差。长方体绝缘容器左右侧面横截面积 SLd，左右两边的压力差，左右两边的压力差 FpS， 又 ， 又 FF，在液体中产生附加压强，在液体中产生附加压强 pgh，联立以上公式，解得，联立以上公式，解得 B，A、C 正确。正确。 ghd I 14 如图所示， 竖直平面内的光滑绝缘轨道 如图所示， 竖直平面内的光滑绝缘轨道 ABC， 其中， 其中 AB 为倾斜直轨道，为倾斜直轨道， BC 为与为与 AB 相切的圆形轨道， 并且圆形轨道处在匀强磁场中， 磁场方向垂直纸面向里

30、。 质量相同的甲、 乙、丙三个小球中，甲球带正电，乙球带负电，甲、乙两 球的电荷量相等，丙球不带电，现将三个小球在轨道 相切的圆形轨道， 并且圆形轨道处在匀强磁场中， 磁场方向垂直纸面向里。 质量相同的甲、 乙、丙三个小球中，甲球带正电，乙球带负电，甲、乙两 球的电荷量相等，丙球不带电，现将三个小球在轨道 AB 上分别从不同 高度处由静止释放，都恰好通过圆形轨道的最高点， 则下列说法中正确的是 上分别从不同 高度处由静止释放，都恰好通过圆形轨道的最高点， 则下列说法中正确的是( ) A经过最高点时三个小球的速度相等经过最高点时三个小球的速度相等 B经过最高点时甲的速度最小经过最高点时甲的速度最

31、小 C甲释放时的位置比乙高甲释放时的位置比乙高 D运动过程中三个小球的机械能保持不变运动过程中三个小球的机械能保持不变 解析 ： 选解析 ： 选 CD 在圆形轨道最高点， 甲球所受的洛伦兹力向下， 则有 在圆形轨道最高点， 甲球所受的洛伦兹力向下， 则有 mgBqv甲 甲 ， mv甲 甲2 R 乙球所受的洛伦兹力向上，则乙球所受的洛伦兹力向上，则 mgBqv乙 乙 ，丙球不带电，则有，丙球不带电，则有 mg，故经过，故经过 mv乙 乙2 R mv丙 丙2 R 最高点时甲的速度最大，选项最高点时甲的速度最大，选项 A、B 错误。小球在运动过程中，只有重力做功，故机械能守 恒，选项 错误。小球在运

32、动过程中，只有重力做功，故机械能守 恒，选项 C、D 正确。正确。 二、实验题二、实验题(本题共本题共 2 小题，共小题，共 16 分分) 15 (6分分)一课外小组同学想要测量一个电源的电动势及内阻。 准备的器材有 ： 电流表一课外小组同学想要测量一个电源的电动势及内阻。 准备的器材有 ： 电流表(0 200 mA，内阻是，内阻是 12 )，电阻箱，电阻箱 R(最大阻值最大阻值 9.9 )，一个开关和若干导线。，一个开关和若干导线。 (1)由于电流表由于电流表 A 的量程较小， 考虑到安全因素， 同学们将一个定值电阻和电流表并联， 若要使并联后流过定值电阻的电流是流过电流表的电流的 的量程较

33、小， 考虑到安全因素， 同学们将一个定值电阻和电流表并联， 若要使并联后流过定值电阻的电流是流过电流表的电流的 2 倍，则定值电阻的阻值倍，则定值电阻的阻值 R0 _。 。 (2)设计的电路图如图甲所示。若实验中记录电阻箱的阻值设计的电路图如图甲所示。若实验中记录电阻箱的阻值 R 和电流表的示数和电流表的示数 I，并计 算出 ，得到多组数据后描点作出 ，并计 算出 ，得到多组数据后描点作出 R 图线如图乙所示，则该电源的电动势图线如图乙所示，则该电源的电动势 E_V， 1 I 1 I 内阻内阻 r_。 解析：解析：(1)由题意可知，设通过电流表的电流为由题意可知，设通过电流表的电流为 I，则通

34、过电阻，则通过电阻 R0的电流为的电流为 2I；则；则 R0 RA6 ； 1 2 (2)R0与与 RA并联后的电阻为并联后的电阻为 R1 4 ， 根据全电路欧姆定律 ：， 根据全电路欧姆定律 ： E3I(RR1 6 12 6 12 r)，变形可得：，变形可得：R (4r)；由图线可知：；由图线可知：4r6， ，则， ，则 r2 ，E6 V。 E 3 1 I E 3 6 3 答案：答案：(1)6 (2)6 2 16(10 分分)某实验小组研究两个未知元件某实验小组研究两个未知元件 X 和和 Y 的伏安特性，使用的器材包括电压表的伏安特性，使用的器材包括电压表 (内阻约为内阻约为 3 k)、电流表

35、、电流表(内阻约为内阻约为 1 )、定值电阻等。、定值电阻等。 (1)使用多用电表粗测元件使用多用电表粗测元件 X 的电阻，选择“的电阻，选择“1”欧姆挡测量，示数如图”欧姆挡测量，示数如图(a)所示，读 数为 所示，读 数为_，据此应选择图中的，据此应选择图中的_(填填“b”或或“c”)电路进行实验。电路进行实验。 (2)连接所选电路，闭合连接所选电路，闭合 S，滑动变阻器的滑片，滑动变阻器的滑片 P 从左向右滑动，电流表的示数逐渐从左向右滑动，电流表的示数逐渐 _(填“增大”或“减小”填“增大”或“减小”)；依次记录电流及相应的电压；将元件；依次记录电流及相应的电压；将元件 X 换成元件换

36、成元件 Y，重 复实验。 ，重 复实验。 (3)图图(a)是根据实验数据作出的是根据实验数据作出的 UI 图线，由图可判断元件图线，由图可判断元件_(填填“X”或或“Y”)是非 线性元件。 是非 线性元件。 (4)该小组还借助该小组还借助 X 和和 Y 中的线性元件和阻值中的线性元件和阻值 R21 的定值电阻， 测量待测电池的电 动势 的定值电阻， 测量待测电池的电 动势 E 和内阻和内阻 r， 电路如图， 电路如图(b)所示， 闭合所示， 闭合 S1和和 S2， 电压表读数为， 电压表读数为 3.00 V； 断开； 断开 S2， 读数为， 读数为 1.00 V。利用图。利用图(a)可算得可算

37、得 E_V，r_(结果均保留两位有效数字，视电压表 为理想电压表 结果均保留两位有效数字，视电压表 为理想电压表)。 解析 ：解析 ： (1)用多用电表的欧姆挡测电阻时， 电阻值示数倍率， 故用多用电表的欧姆挡测电阻时， 电阻值示数倍率， 故 X的读数为的读数为 10 1 10 ，由于，或，由于，或 RXRV，故用伏安法测元件，故用伏安法测元件 X 的电阻时，电流表应外接，故选的电阻时，电流表应外接，故选 b RX RA RV RX 电路进行实验。电路进行实验。 (2)滑片滑片 P 从左向右滑动过程中，元件从左向右滑动过程中，元件 X 两端的电压越来越大，电流越来越大，故电流 表示数逐渐增大。

38、 两端的电压越来越大，电流越来越大，故电流 表示数逐渐增大。 (3)由由 UI 图线可知图线可知 Y 是非线性元件。是非线性元件。 (4)由由(3)中的中的 UI 图线，可知线性元件的电阻图线，可知线性元件的电阻 RX10 ，当，当 S1、S2都闭合时，回路中的 电流 都闭合时，回路中的 电流 I10.3 A，当，当 S1闭合，闭合，S2断开时，回路中的电流断开时，回路中的电流 I20.1 A，根据闭合电路，根据闭合电路 U1 RX U2 RX 欧姆定律， 得欧姆定律， 得 EI1(RXr)， EI2(RXRr)， 联立两式并代入数据解得， 联立两式并代入数据解得 E3.2 V， r0.50

39、。 答案：答案：(1)10 b (2)增大 增大 (3)Y (4)3.2 0.50 三、计算题三、计算题(本题共本题共 3 小题，共小题，共 38 分分) 17(12 分分)如图所示，小球如图所示，小球 A 和和 B 带电荷量均为带电荷量均为 q1.510 5 C， 质量分别为 ， 质量分别为 0.01 kg 和和 0.02 kg， 用不计质量的长度为， 用不计质量的长度为 50 cm 竖直细绳连接， 在竖直向上的足够大的匀强电场中以速度 竖直细绳连接， 在竖直向上的足够大的匀强电场中以速度 v00.5 m/s 匀速上升，某时刻 细绳突然断开。小球 匀速上升，某时刻 细绳突然断开。小球A和和B

40、之间的相互作用力忽略不计，重力加速度之间的相互作用力忽略不计，重力加速度g 10 m/s2。求：。求： (1)该匀强电场的场强该匀强电场的场强 E； (2)细绳断开后，细绳断开后，A、B 两球的加速度两球的加速度 aA、aB ； (3)细绳断开后，细绳断开后，0.4 s 末末 A、B 两球间的距离。两球间的距离。 解析 ：解析 ： (1)设场强为设场强为E， 把小球， 把小球A、 B看成一个系统， 由于绳未断前做匀速运动， 则有 ：看成一个系统， 由于绳未断前做匀速运动， 则有 ： 2qE 3mg 得得 E，解得，解得 E104 N/C。 3mg 2q (2)细绳断开后，根据牛顿第二定律，对细

41、绳断开后，根据牛顿第二定律，对 A 有：有：qEmgmaA 得得 aA 5 m/s2，方向向上；，方向向上； g 2 对对 B 有：有：qE2mg2maB; aB 2.5 m/s2(负号表示方向向下负号表示方向向下)。 g 4 (3)细绳断开后细绳断开后 0.4 s 末，末，A 的位移：的位移：xAv0t aAt20.50.4 m 50.42 m0.6 m； 1 2 1 2 B 的位移：的位移：xBv0t aBt20.50.4 m 2.50.42 m0 1 2 1 2 则细绳断开后则细绳断开后 0.4 s 末末 A、B 两球间的距离为两球间的距离为 0.6 m0.5 m1.1 m。 答案：答案

42、：(1)104 N/C (2)5 m/s2 2.5 m/s2 (3)1.1 m 18(12 分分)质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工 具，它的构造原理如图所示。离子源 质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工 具，它的构造原理如图所示。离子源S产生的各种不同正离子束产生的各种不同正离子束(速度可看速度可看 作为零作为零)，经加速电场，经加速电场 (加速电场极板间的距离为加速电场极板间的距离为 d、电势差为、电势差为 U)加速，然后垂直进入磁感应 强度为 加速，然后垂直进入磁感应 强度为B的有界匀强磁场中做匀速圆周运动，最后到达记录它的照相底片的有界匀强磁场中做匀速圆周运动

43、，最后到达记录它的照相底片P 上。设离子在上。设离子在 P 上的位置与入口处上的位置与入口处 S1之间的距离为之间的距离为 x。 (1)求该离子的比荷 。求该离子的比荷 。 q m (2)若离子源产生的是带电荷量为若离子源产生的是带电荷量为 q、 质量为、 质量为 m1和和 m2的同位素离子的同位素离子(m1m2)， 它们分别 到达照相底片上的 ， 它们分别 到达照相底片上的 P1、P2位置位置(图中未画出图中未画出)，求，求 P1、P2间的距离间的距离 x。 解析：解析：(1)离子在电场中加速，由动能定理得：离子在电场中加速，由动能定理得：qU mv2 1 2 离子在磁场中做匀速圆周运动，由

44、牛顿第二定律得：离子在磁场中做匀速圆周运动，由牛顿第二定律得： qvBm，r v2 r x 2 可得： 。可得： 。 q m 8U B2x2 (2)设离子质量为设离子质量为 m1时在磁场中的运动半径是时在磁场中的运动半径是 r1，由，由(1)中分析得中分析得 r1 2qUm1 Bq 对离子质量为对离子质量为 m2，同理得：，同理得：r2 2qUm2 Bq 故照相底片上故照相底片上 P1、P2间的距离：间的距离：x2(r1r2)()。 22qU Bq m1m2 答案：答案：(1) (2)() 8U B2x2 22qU Bq m1m2 19(14 分分)如图所示，由如图所示，由 S 点发出的电荷量

45、为点发出的电荷量为 q、质量为、质量为 m 的带电 粒子，从静止被加速电压为 的带电 粒子，从静止被加速电压为 U， 极板间距离为， 极板间距离为 d 的匀强电场加速后，从 正中央垂直射入电压为 的匀强电场加速后，从 正中央垂直射入电压为 U 的匀强偏转电场， 偏转极板长度和极板距离均 为 的匀强偏转电场， 偏转极板长度和极板距离均 为 L， 带电粒子离开偏转电场后即进入一个垂直纸面方向的匀强磁场， 其磁感应强度为 ， 带电粒子离开偏转电场后即进入一个垂直纸面方向的匀强磁场， 其磁感应强度为 B。 若不计重力影响， 欲使带电粒子通过某路径返回。 若不计重力影响， 欲使带电粒子通过某路径返回 S

46、 点， 求 ：点， 求 ： (1)简要画出粒子经磁场返回简要画出粒子经磁场返回 S 点的路径点的路径(粒子第二次进入电场时电场方向反向粒子第二次进入电场时电场方向反向)。 (2)粒子第一次进入磁场时的速度大小？粒子第一次进入磁场时的速度大小？ (3)匀强磁场的宽度匀强磁场的宽度 D 至少为多少？至少为多少？ 解析：解析：(1)如图所示。如图所示。 (2)电场对粒子加速，由动能定理得：电场对粒子加速，由动能定理得：qU mv02 1 2 解得：解得：v0 2qU m 粒子在偏转电场中做类平抛运动，其加速度粒子在偏转电场中做类平抛运动，其加速度 a 为：为： aqU mL 粒子通过偏转电场的时间为

47、：粒子通过偏转电场的时间为：t2L L v0 m 2qU 粒子在偏转电场中的侧移距离为：粒子在偏转电场中的侧移距离为：y at22 1 2 L 4 侧向速度为：侧向速度为：vyat2 qU 2m 则粒子射出偏转电场时的速度为：则粒子射出偏转电场时的速度为： v 。v02vy2 5qU 2m (3)粒子以速度粒子以速度 v 进入磁场做匀速圆周运动，洛伦兹力为向心力，设运动半径为进入磁场做匀速圆周运动，洛伦兹力为向心力，设运动半径为 R： qvBmv 2 R 解得：解得：R mv qB 1 B 5mU 2q 则磁场宽度则磁场宽度 D 为：为： DR 。R2y2 1 B 5mU 2q 5mU 2qB2 L 2 16 答案：答案：(1)见解析图 见解析图 (2) (3) 5qU 2m 1 B 5mU 2q 5mU 2qB2 L 2 16