人教版高中物理选修3-1综合测试包含答案

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2020年秋人教版高中物理选修3-1综合测试

本试卷共100分，考试时间120分钟。

一、单选题(共10小题,每小题4.0分,共40分)

1.如图所示，长方体发电导管的前后两个侧面是绝缘体，上下两个侧面是电阻可忽略的金属极板，它们之间的距离为d，面积为S，这两个电极与可变电阻R相连，在垂直前后侧面的方向上有一匀强磁场，磁感应强度大小为B，高温电离气体沿图示方向以速度v通过发电导管，气体的电阻率为ρ，调节可变电阻的阻值，则R消耗电功率的最大值为()

A．

B．

C．

D．

2.如图所示，一带电粒子在电场中沿曲线AB运动，从B点穿出电场，a、b、c、d为该电场中的等势面，这些等势面都是互相平行的竖直平面，不计粒子所受重力，则()

A．该粒子一定带负电

B．此电场不一定是匀强电场

C．该电场的电场线方向一定水平向左

D．粒子在电场运动过程中动能不断减少

3.如图所示，M和N是匀强电场中的两个等势面，相距为d，电势差为U，一质量为m(不计重力)、电荷量为－q的粒子，以速度v0通过等势面M射入两等势面之间，则该粒子穿过等势面N的速度应是()

A．

B．v0＋

C．

D．

4.如图所示，两个点电荷，电荷量分别为q1＝4×10－9C和q2＝－9×10－9C，分别固定于相距20 cm 的a、b两点，有一个点电荷q放在a、b所在直线上且静止不动，该点电荷所处的位置是()

A．在a点左侧40 cm处

B．在a点右侧8 cm处

C．在b点右侧20 cm处

D．无法确定

5.关于物体带电，下列说法正确的是()

A．有的物体内部有电荷，有的物体内部没有电荷，所以有带电的物体，也有不带电的物体B．物体不带电是因为所带的正电荷数目和负电荷数目相等

C．自然界只有两种电荷，点电荷和元电荷

D．我们可以通过某一种方式创造电荷

6.在静电场中，将一正电荷从a点移到b点，电场力做了负功，则()

A．b点的电场强度一定比a点大

B．电场线方向一定从b指向a

C．b点的电势一定比a点高

D．该电荷的动能一定减小

7.如图在x轴上方存在垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场，x轴下方存在垂直纸面向外的磁感应强度为的匀强磁场．一带负电的粒子从原点O以与x轴成30°角斜向上射入磁场(此为第一次)，且在上方运动半径为R(不计重力)．则()

A．粒子经偏转一定能回到原点O

B．粒子在x轴上方和下方两磁场中运动的半径之比为2∶1

C．粒子完成一次周期性运动的时间为

D．粒子第二次射入x轴上方磁场时，沿x轴前进3R

8.关于磁电式电流表，下列说法错误的是()

A．磁电式电流表是根据通电线圈在磁场中受安培力的作用而制成的

B．磁电式电流表的优点是灵敏度高，可以测出很弱的电流

C．根据磁电式电流表的指针偏转方向，可以知道被测电流的方向

D．磁电式电流表内部的蹄形磁铁和铁芯间的磁场是匀强磁场，安培力的方向与线圈平面垂直，故其表盘的刻度是均匀的

9.如图所示，真空中有两个点电荷，Q1=+4.0×10-8C和Q2=-1.0×10-8C，分别固定在x轴上的x=0和x=6 cm的位置上．将一带负电的试探电荷q从x=20 cm的位置沿x轴负方向移到x=10 cm的位置，在此过程中，试探电荷的（）

A．电势能一直增大

B．电势能一直减小

C．电势能先减小后增大

D．电势能先增大后减小

10.放飞的信鸽一般都能回到家中，不会迷失方向，这是因为()

A．信鸽对地形地貌有极强的记忆力

B．信鸽是靠超声波辨别方向的

C．信鸽是靠电磁波辨别方向的

D．信鸽体内有某种磁性物质，它能借助地磁场辨别方向

二、多选题(共4小题,每小题5.0分,共20分)

11.(多选)下列关于电容的说法正确的是()

A．电容是反映电容器容纳电荷本领的物理量

B．电容器A的电容比B的大，说明A的带电荷量比B多

C．电容在数值上等于使两极板间的电势差为1 V时电容器需要带的电荷量

D．由公式C＝知，若电容器两极间电压为10 V，极板带电量为2×10－5C，则电容器电容大小为5×105F

12.(多选)如图所示，通电直导线处在蹄形磁铁两极间，受到力F的作用发生摆动，以下说法正确的是()

A．这个力F是通过磁场产生的

B．这个力F没有反作用力

C．这个力F的反作用力作用在通电导线上

D．这个力F的反作用力作用在蹄形磁铁上

13.(多选)在基本的逻辑门电路中，当输入信号有一个为“0”时，输出信号为“0”的逻辑门电路可能是()

A．与门

B．或门

C．非门

D．以上都不对

14.(多选)如图所示，离地H高处有一个质量为m、带电量为＋q的物体处于电场强度随时间变化规律为E＝E0－kt(E0、k均为大于零的常数，电场水平向左为正方向)的电场中，物体与竖直绝缘墙壁间的动摩擦因数为μ，已知μqE0

A．当物体沿墙壁下滑时，物体先加速再做匀速直线运动

B．物体从脱离墙壁到落地之前的运动轨迹是一段直线

C．物体克服摩擦力所做的功W f＝mgH

D．物体与墙壁脱离的时刻为t＝

三、计算题(共4小题,每小题10.0分,共40分)

15.某同学设计了一种测定风力的装置，其原理如图所示，迎风板与一轻弹簧的一端N相接，穿在光滑的金属杆上．弹簧是绝缘材料制成的，其劲度系数k＝1300 N/m，自然长度为L0＝0.5 m，均匀金属杆用电阻率较大的合金制成，迎风板面积S＝0.5 m2，工作时总是正对着风吹来的方向．电路中左端导线与金属杆M端相连，右端导线接在N点并可随迎风板在金属杆上滑动，且与金属杆接触良好．限流电阻的阻值R＝1 Ω，电源的电动势E＝12 V，内阻r＝0.5 Ω.合上开关，没有风吹时，弹簧处于原长，电压表示数为U1＝3.0 V；如果某时刻由于风吹使迎风板向左压缩弹簧，电压表的示数为U2＝2.0 V，求：

(1)金属杆单位长度的电阻；

(2)此时作用在迎风板上的风力大小．

16.如图所示，直线MN上方为磁感应强度为B的足够大的匀强磁场．一电子（质量为m、电荷量为e）以v的速度从点O与MN成30°角的方向射入磁场中，求：

（1）电子从磁场中射出时距O点多远？

（2）电子在磁场中运动的时间为多少？

17.如图所示，ab、cd为相距2 m的平行金属导轨，水平放置在竖直向下的匀强磁场中，质量为3.6 kg的金属棒MN垂直于导轨放置，当金属棒中通以8 A的电流时，金属棒受到水平方向的磁场力的作用沿着导轨做匀加速运动，加速度为2 m/s2，当棒中通以同方向的5 A的电流时，棒恰好沿着导轨做匀速运动，求此匀强磁场的磁感应强度的大小.

18.在如图所示的电路中，电源电动势E＝3.0 V，内电阻r＝1.0 Ω，电阻R1＝10 Ω，R2＝10 Ω，R3＝30 Ω，R4＝35 Ω，电容器的电容C＝100 μF，电容器原来不带电．求接通开关S后流过R4的总电荷量．

参考答案

1.答：D

解：运动的电离气体，受到磁场的作用，将产生大小不变的电动势，相当于电源，其内阻为：r＝ρ，

根据数学知识可知，当外电阻等于电源的内阻，即R＝r时，外电阻消耗的电功率最大．

此时R＝ρ，

代入电功率公式P＝()2R中得到最大电功率为：

P m＝，故A、B、C错误，D正确．

2.答：D

由于不能确定电场线方向，故不能确定粒子所带电性，A、C错误；等势面互相平行，故一定是匀强电场，B错误；粒子所受电场力一定沿电场线指向轨迹凹侧，而电场线和等势面垂直，由此可确定电场力一定做负功，故动能不断减少，D正确.

3.答：C

4.答：A

解：此电荷电性不确定，根据平衡条件，它应在q1点电荷的左侧，设距q1距离为x，由k＝k ，将数据代入，解得x＝40 cm，故A项正确．

5.答：B

解：平常物体不带电并非没有电荷，而是原子内部的原子核中的质子所带的正电荷数与核外电子带的负电荷数相等，而带正电的质子与带负电的电子所带电量相等，故对外不显电性，即我们所说的不带电．故A错误，B正确；自然界只有两种电荷，正电荷和负电荷，故C错误；电荷既不能创生，也不能消失，故D错误．

6.答：C

解：电场力做负功，该电荷电势能增加．正电荷在电势高处电势能较大，C正确．电场力做负功同时电荷可能还受其他力作用，总功不一定为负．由动能定理可知，动能不一定减小，D错误．电势高低与场强大小无必然联系，A错误．b点电势高于a点，但a、b可能不在同一条电场线上，B 错误．

7.答：D

解：根据左手定则可知，负电荷在第一、四象限所受洛伦兹力的方向不同，粒子在第一象限沿顺时针方向，而在第四象限沿逆时针方向，故不可能回到原点，所以A错误；根据r＝可知，粒子做圆周运动的半径与B成反比，则粒子在一、四象限中的运动半径之比为1∶2，所以B错误；负电荷在第一象限运动轨迹的圆心角为60°，粒子在磁场中的周期为T＝，在第四象限中的运动轨迹圆心角也是60°，其周期为T′＝，故粒子完成一次周期性运动的时间为t＝＝，所以C错误；根据几何关系得到，粒子第二次射入第一象限时沿横轴前进距离为x＝3R，故D正确．

8.答：D

9.答：C

解：空间某点的电场强度是正电荷Q1和负电荷Q2在该处产生的电场的叠加，是合场强．

设Q2右侧场强为零的点到Q2的距离为L．

根据点电荷的场强公式E=k，所以要使电场强度为零，那么正电荷Q1和负电荷Q2在该处产生的场强大小相等方向相反．

所以k=k，解得L=0.06 m=6 cm．所以x坐标轴上x=12 cm处的电场强度为零，则从

x=20 cm到x=12 cm，场强方向沿x轴正方向，从x=12 cm到x=10 cm，场强方向沿x轴负方向，将一带负电的试探电荷q从x=20 cm的位置沿x轴负方向移到x=12 cm的位置，电场力做正功，从x=12 cm的位置沿x轴负方向移到x=10 cm的位置，电场力做负功，所以该负电荷的电势能先减小后增大，故C正确，ABD错误．

10.答：D

解：放飞的信鸽一般都能回到家中，不会迷失方向，是由于鸽子体内有某种磁性物质，它能借助地磁场辨别方向．

11.答：AC

电容反映电容器容纳电荷本领的大小，A对.电容器A的电容比B的大，只能说明电容器A容纳电荷的本领比B强，与是否带电无关，B错；电压为10 V，电荷量为2×10－5C时，电容C＝＝2×10－6F，D错.

12.答：AD

蹄形磁铁通过磁铁的磁场对通电导线产生了力的作用，同时通电导线也通过导线的磁场对蹄形磁铁产生了力的作用.

13.答：AB

解：对于“与”门电路，只要有一个0信号输入，输出信号为0；对于“或”门电路有一个输入信号为0，如果另一个输入信号也为0，则输出信号为0.所以选择A、B.

14.答：CD

解：竖直方向上有mg－μqE＝ma，随着电场强度E的减小，加速度a逐渐增大，当E＝0时，加速度增大到重力加速度g，此后物块脱离墙面，故A错误；物体脱离墙面时的速度向下，之后所受合外力与初速度不在同一条直线上，所以运动轨迹为曲线，故B错误；物体从开始运动到脱离墙面电场力一直不做功，由动能定理得，mg－W f＝mv2，将v＝代入解得W f＝mgH，故C正确；当物体与墙面脱离时电场强度为零，所以E＝E0－kt＝0，解得时间t＝，故D正确．

15.答：（1）1 Ω/m （2）260 N

解：设无风时金属杆接入电路的电阻为，有风时接入电路的电阻为，由题意得

（1）无风时：

解得：

所以金属杆单位长度的电阻为：

(2)有风时，U2＝R2＝2 V

解得：R2＝0.3 Ω，

此时弹簧的长度为L＝＝0.3 m，

弹簧的压缩量为：x＝L0－L＝(0.5－0.3) m＝0.2 m

由于迎风板受风力和弹力而平衡，所以风力大小为

F＝kx＝1 300×0.2 N＝260 N.

16.答：（1）（2）

解：（1）由左手定则可判断出电子应落在ON之间，根据几何关系可解得圆心角为60°，

根据得，r=

则电子出射点距O点的距离等于电子的运动半径，为d=r=．

（2）电子在磁场中的运动时间应为t=T==

17.答： 1.2 T

设磁感应强度为B，金属棒与轨道间的动摩擦因数为μ，金属棒的质量为m＝3.6 kg，金属棒在磁场中的有效长度为L＝2 m.当棒中的电流为I1＝5 A时，金属棒所受到的安培力与轨道对棒的滑动摩擦力平衡，金属棒做匀速直线运动.由平衡条件可得BI1L＝μmg①

当金属棒中的电流为I2＝8 A时，棒做匀加速运动，加速度大小为a，

根据牛顿第二定律得：BI2L－μmg＝ma②

联立①②得B＝＝T＝1.2 T.

18.答：2.0×10－4C