高中物理人教必修三模块检测

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一、选择题（本大题共15个小题，共45分。在每小题所给的四个选项中，第1～10题只有一项符合题目要求，第11～15题有多项符合题目要求，每小题满分3分。全部选对的得3分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。）

1.关于电场强度的概念，下列说法正确的是（　　）

A.由E＝可知，某电场的场强E与q成反比，与F成正比

B.正、负试探电荷在电场中同一点受到的静电力方向相反，所以该点场强方向与放入试探电荷的正负有关

C.电场中某一点的场强与放入该点的试探电荷的正负无关

D.电场中某一点不放试探电荷时，该点场强等于零

解析　E＝是一个比值定义式，电场强度的大小与试探电荷所带电荷量以及电荷所受静电力的大小无关，是由电场本身的性质决定的，选项A错误，C正确；电场强度的方向规定是正电荷受力的方向，与负电荷受力的方向相反，因此放入负电荷受力的反方向才是电场强度的方向，选项B错误；若电场中某点电场强度已测出，将试探电荷拿走，电场强度仍不变，选项D错误。

答案　C

2.关于电源的以下说法，正确的是（　　）

A.电源的作用是在电源内部把电子由负极不断地搬运到正极，从而保持两极之间有稳定的电势差

B.电源的作用是在电源内部把电子由正极不断地搬运到负极，从而保持两极之间有稳定的电势差

C.只要电路中有电源，电路中就一定有电流

D.电源实质上也是一个用电器，也需要外界提供能量

解析　电源的作用是维持正、负极之间稳定的电势差，外电路中自由电子在静电力的作用下向正极移动，在电源内部，需要将电子由正极不断地搬运到负极，故A错误，B正确；电路中有电流不仅需要电源，还需要电路是闭合的，两者缺一不可，故C错误；电源是对电路提供能量的装置，故D错误。

答案　B

3.静电学知识在生活中有着广泛的应用，下列应用说法不正确的是（　　）

A.高压输电线上方有两根导线与大地相连可免遭雷击

B.小鸟停在单根高压输电线上会被电死

C.燃气灶的电子点火器的放电电极做成钉尖形比球形好

D.打雷时，待在汽车里比待在木屋里要安全

解析　高压输电线上方有两根导线与大地相连，把高压线屏蔽起来，可免遭雷击，A正确；小鸟的两只脚之间的距离很小，所以小鸟的两只脚之间的电压很小，不会对小鸟造成伤害，B错误；燃气灶的电子点火器运用了尖端放电的原理，属于尖端放电现象，C正确；一辆金属车身的汽车是一个比较好的“避雷所”，D正确。

答案　B

4.如图是横截面积、长度均相同的甲、乙两根电阻丝的I－R图像。现将甲、乙串联后接入电路中，则（　　）

A.甲电阻丝两端的电压比乙电阻丝两端的电压小

B.甲电阻丝的电阻率比乙电阻丝的电阻率小

C.在相同时间内，电流通过乙电阻丝产生的焦耳热少

D.甲电阻丝消耗的电功率比乙电阻丝消耗的电功率小

解析　若将两电阻丝串联接入电路中，由于通过两电阻丝的电流相同，由图像可知，此时甲的电阻大于乙的电阻，所以甲电阻丝两端的电压比乙电阻丝两端的电压大，A错误；由于两电阻丝的横截面积、长度均相同，故甲电阻丝的电阻率比乙电阻丝的电阻率大，B错误；由Q＝I2Rt可知，在相同时间内，电流通过乙电阻丝产生的焦耳热少，C正确；由P＝I2R可知D错误。

答案　C

5.如图所示，在感应起电中，带负电小球P靠近带绝缘底座的导体MN时，M处将（　　）

A.带负电    B.带正电

C.不带电    D.以上答案均有可能

解析　这是感应起电，当带负电小球靠近带绝缘底座的导体时，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，左端的负电荷受到排斥力运动到右侧，所以N处带正电，M处带负电，故A正确。

答案　A

6.如图所示是三根平行直导线的截面图，若它们的电流大小都相同，且ab＝ac＝ad，则a点的磁感应强度的方向是（　　）

A.垂直纸面指向纸里

B.垂直纸面指向纸外

C.沿纸面由a指向b

D.沿纸面由a指向d

解析　每根导线在a点产生的磁感应强度大小相等，关键是确定每根导线在a处产生的磁感应强度的方向，由矢量合成法则求合磁感应强度，判知选项D正确。

答案　D

7.当接通电源后，小磁针A按如图所示方向运动，则（　　）

A.小磁针B的N极向纸外转

B.小磁针B的N极向纸里转

C.小磁针B不转动

D.因电流未标出，所以无法判断小磁针B如何转动

解析　由小磁针A的N极运动方向知，螺线管的左侧为S极，右侧为N极，由右手螺旋定则判断小磁针B处的磁场方向向外，小磁针N极受力方向与该处磁场方向一致。故A正确。

答案　A

8.如图所示，一个矩形线圈与通有相同大小电流的平行直导线在同一平面，而且处在两导线的中央，则（　　）

A.两电流方向相同时，穿过线圈的磁通量为零

B.两电流方向相反时，穿过线圈的磁通量为零

C.两电流同向和反向时，穿过线圈的磁通量大小相等

D.因两电流产生的磁场不均匀，因此不能判断穿过线圈的磁通量是否为零

解析　由安培定则判断出两大小相等电流之间的磁场分布如图所示：两电流同向时，Φ＝0，两电流反向时，Φ≠0。故A正确，B、C、D错误。

答案　A

9.某带电粒子仅在静电力作用下由A点运动到B点，电场线、粒子在A点的初速度及运动轨迹如图所示，可以判定（　　）

A.粒子带负电 

B.粒子的加速度减小

C.粒子的动能增加 

D.粒子的电势能增加

解析　粒子所受的静电力方向指向轨迹的内侧，与电场线的切线方向一致，可知粒子带正电，A错误；由电场线的疏密程度可知粒子在A点所受的静电力小于在B点所受的静电力，故粒子的加速度增加，B错误；由运动轨迹的弯曲方向知粒子在运动过程中，静电力对其做正功，则其动能增加，电势能减小，C正确，D错误。

答案　C

10.将一电荷量为＋Q的小球放在不带电的金属球附近，所形成的电场线分布如图所示，金属球表面的电势处处相等，a、b为电场中的两点，则（　　）

A.a点的电势比b点的低

B.a点的电场强度比b点的小

C.带负电的电荷q在a点的电势能比在b点的小

D.带正电的电荷q从a点移到b点的过程中，静电力做负功

解析　a点所在处的电场线从Q发出到不带电的金属球终止，所以a点的电势高于金属球的电势，而b点所在处的电场线从金属球发出到无穷远，所以金属球的电势高于b点的电势，故A错误；电场线的疏密表示场强的大小，故B错误；电势越高的地方，负电荷具有的电势能越小，即负电荷在a点的电势能较b点小，故C正确；正电荷在a点的电势能较b点大，则把带正电的电荷q从电势能大的a点移动到电势能小的b点，静电力做正功，故D错误。

答案　C

11.关于电磁波谱，下列说法正确的是（　　）

A.波长不同的电磁波在本质上完全相同

B.电磁波的波长若差异太大则会出现本质不同的现象

C.电磁波谱的频带很宽

D.电磁波的波长很短，所以电磁波谱的频带很窄

答案　AC

12.如图所示，直线是一簇未标明方向的由点电荷产生的电场线，曲线是某一带电粒子通过电场区域时的运动轨迹，a、b是轨迹上两点。若带电粒子运动中只受静电力作用，根据此图可以作出的判断是（　　）

A.带电粒子所带电荷的符号

B.带电粒子在a、b两点的受力方向

C.带电粒子在a、b两点的加速度何处大

D.带电粒子在a、b两点的加速度方向

解析　根据合外力指向带电粒子运动轨迹的凹侧，可以确定带电粒子受静电力的方向，选项B、D正确；电场线越密集的地方电场强度越大，带电粒子受到的静电力越大，加速度越大，选项C正确；由于不知道电场线的方向，只知道带电粒子受力方向，没法确定带电粒子的电性，选项A错误。

答案　BCD

13.如图所示，图线AB是某电源的路端电压随电流变化的关系图线，OM是定值电阻R两端的电压随电流变化的图线，由图可知（　　）

A.该电源的电动势为6 V，内阻是2 Ω

B.固定电阻R的阻值为1 Ω

C.该电源的最大输出功率为9 W

D.当该电源只向电阻R供电时，其效率约为66.7%

解析　由图线AB可知电源的电动势E＝6 V，短路电流为I短＝6 A，则r＝＝1 Ω，故A错误；根据R＝得R＝2 Ω，故B错误；当外电路电阻等于内阻时，电源的输出功率最大，所以该电源的最大输出功率P＝＝9 W，故C正确；当该电源只向电阻R供电时，电源效率η＝×100%＝×100%≈66.7%，故D正确。

答案　CD

14.如图所示为氢原子的能级图。用光子能量为13.06 eV的光照射一群处于基态的氢原子，下列说法正确的是（　　）

A.氢原子可以辐射出连续的各种波长的光

B.氢原子从n＝4的能级向n＝3的能级跃迁时辐射光的波长最短

C.辐射光中，光子能量为0.31 eV的光波长最长

D.用光子能量为14.2 eV的光照射基态的氢原子，能够使其电离

解析　因为－13.6 eV＋13.06 eV＝－0.54 eV，知氢原子跃迁到第5能级，从第

5能级向低能级跃迁只能辐射出特定波长的几种光，选项A错误；从n＝5跃迁到n＝1辐射的光子能量最大，波长最短，从n＝5跃迁到n＝4辐射的光子能量为

0.31 eV，波长最长，选项B错误，C正确；用光子能量为14.2 eV的光照射基态的氢原子，能够使其电离，选项D正确。

答案　CD

15.在如图所示的电路中，电源电动势为E、内电阻为r，C为电容器，R0为定值电阻，R为滑动变阻器。开关闭合后，灯泡L能正常发光。当滑动变阻器的滑片向右移动时，下列判断正确的是（　　）

A.灯泡L将变暗

B.灯泡L将变亮

C.电容器C的电荷量将减小

D.电容器C的电荷量将增大

解析　由题意，可知R增大，电流I＝减小，灯泡L将变暗，故A正确，B错误；路端电压U＝E－Ir增大，则电容器电荷量Q＝CU增大，故C错误，D正确。

答案　AD

二、实验题（本题共两个小题，共14分）

16.（6分）在“测定金属的电阻率”的实验中，待测金属丝的电阻Rx约为5 Ω，实验室备有下列实验器材：

A.电压表（量程0～3 V，内阻约为15 kΩ）；

B.电压表（量程0～15 V，内阻约为75 kΩ）；

C.电流表（量程0～3 A，内阻约为0.2 Ω）；

D.电流表（量程0～0.6 A，内阻约为1 Ω）；

E.滑动变阻器R1（0～10 Ω，0.6 A）；

F.滑动变阻器R2（0～2 000 Ω，0.1 A）；

G.电池组E（电动势为3 V）；

H.开关S，导线若干。

（1）为减小实验误差，应选用的实验器材有　　　　（填器材前面的序号）。

（2）为减小实验误差，应选用如图1中　　　　（选填“甲”或“乙”）为该实验的电路原理图，并按所选择的电路原理图把如图2中的实物图用线连接起来。

图1

图2

（3）若用毫米刻度尺测得金属丝长度为60.00 cm，用螺旋测微器测得金属丝的直径及两电表的示数如图3所示，则金属丝的直径为　　　　mm，电阻值

为　　　　Ω。

图3

解析　（1）由于电源的电动势为3 V，所以电压表应选A；被测电阻约为5 Ω，电路中的最大电流约为I＝＝ A＝0.6 A，电流表应选D；根据滑动变阻器允许通过的最大电流可知，滑动变阻器应选E；还要选用电池组和开关，导线若干，故应选用的实验器材有A、D、E、G、H。

（2）由于>，应采用电流表外接法，应选题图乙所示电路，实物连接如图所示。

（3）从螺旋测微器可以读出金属丝的直径为0.633 mm，从电压表可以读出电阻两端电压为1.20 V，从电流表可以读出流过电阻的电流为0.50 A，被测金属丝的阻值为

Rx＝＝ Ω＝2.4 Ω。

答案　（1）ADEGH　（2）乙　见解析图

（3）0.633（0.632～0.634均可）　2.4

17.（8分）（2019·全国卷Ⅱ，23）某小组利用图（a）所示的电路，研究硅二极管在恒定电流条件下的正向电压U与温度t的关系，图中和为理想电压表；R为滑动变阻器，R0为定值电阻（阻值100 Ω）；S为开关，E为电源。实验中二极管置于控温炉内，控温炉内的温度t由温度计（图中未画出）测出。图（b）是该小组在恒定电流为50.0 μA时π得到的某硅二极管U－t关系曲线。回答下列问题：

（1）实验中，为保证流过二极管的电流为50.0 μA，应调节滑动变阻器R，使电压表的示数为U1＝　　　　mV；根据图（b）可知，当控温炉内的温度t升高时，硅二极管正向电阻　　　　（填“变大”或“变小”），电压表示数　　　　（填“增大”或“减小”），此时应将R的滑片向　　　　（填“A”或“B”）端移动，以使示数仍为U1。

（2）由图（b）可以看出U与t成线性关系。硅二极管可以作为测温传感器，该硅二极管的测温灵敏度为＝　　　　×10－3 V/℃（保留2位有效数字）。

解析　（1）、是理想电压表，则R0与硅二极管串联，电流相等，R0两端电压U1＝IR0＝50.0×10－6×100 V＝5.00×10－3 V＝5.00 mV。

由U－t图像知：控温炉内温度升高，硅二极管两端电压U2变小，又I＝50.0 μA不变，故硅二极管正向电阻变小；当控温炉内温度升高时，硅二极管电阻变小，反过来影响电路中电流，由闭合电路欧姆定律知，电路中电流增大，示数增大；要保持示数不变，需增大滑动变阻器的阻值，即滑片向B端移动。

（2）由U－t图像的斜率可知

＝ V/℃＝2.8×10－3 V/℃。

答案　（1）5.00　变小　增大　B　（2）2.8

三、计算题。（本题共5个小题，共41分。写出必要的文字说明和具体的解题步骤。）

18.（5分）如图所示，匀强电场的电场线与AC平行，把10－8 C的负电荷从A点移到B点，静电力做功6×10－8 J，AB长6 cm，AB与AC成60°角。求：

（1）匀强电场的场强方向；

（2）设B处电势为1 V，则A处电势为多少？电子在A处的电势能为多少？

解析　（1）将负电荷从A点移至B点，静电力做正功，所以电荷所受静电力方向由A指向C。又因为是负电荷，场强方向与负电荷受力方向相反，所以场强方向由C指向A。

（2）由WAB＝EpA－EpB＝q（φA－φB）得

φA＝＋φB＝（＋1）V＝－5 V

则电子在A点的电势能为

EpA＝qφA＝（－e）×（－5 V）＝5 eV。

答案　（1）由C指向A　（2）－5 V　5 eV

19.（6分）如图所示，A、B是两个带等量同种电荷的小球，A固定在竖直放置的10 cm长的绝缘支杆上，B静止于光滑绝缘倾角为30°的斜面上且恰与A等高，若B的质量为30 g，则B带电荷量是多少？（g取10 m/s2，静电力常量k＝9×109 N·m2/C2）

解析　因为B静止于光滑绝缘倾角为30°的斜面上且恰与A等高，设A、B之间的水平距离为L。

依据题意可得tan 30°＝，L＝＝ cm＝10 cm

对B进行受力分析，如图所示，依据物体的平衡条件解得库仑力：

F＝mgtan 30°＝30×10－3×10× N＝0.3 N

依据F＝k得F＝k。

解得Q＝＝×10×10－2 C＝1.0×10－6 C。

答案　1.0×10－6 C

20.（8分）电荷量为q＝1×10－4 C的带正电小物块置于绝缘水平面上，所在空间存在沿水平方向且方向始终不变的电场，电场强度E的大小与时间t的关系和物块速度v与时间t的关系如图所示。若重力加速度g取10 m/s2，求：

（1）物块的质量m；

（2）物块与水平面之间的动摩擦因数μ。

解析　（1）由图可知，前2 s物块做匀加速直线运动，由牛顿第二定律有qE1－μmg＝ma，

2 s后物体做匀速直线运动，由力的平衡条件有

qE2＝μmg。

联立解得q（E1－E2）＝ma。

由图可得E1＝3×104 N/C，E2＝2×104 N/C，a＝1 m/s2，

代入数据可得m＝1 kg。

（2）μ＝＝＝0.2。

答案　（1）1 kg　（2）0.2

21.（10分）如图所示的电路中，电源电动势E＝10 V，内阻r＝0.5 Ω，电动机的电阻R0＝1.0 Ω，定值电阻R1＝1.5 Ω。电动机正常工作时，理想电压表的示数U1＝3.0 V。求：

（1）电源总功率；

（2）电源的输出功率；

（3）电动机消耗的电功率，以及将电能转化为机械能的功率。

解析　（1）已知电压表的示数U1＝3.0 V和定值电阻R1＝1.5 Ω，根据欧姆定律可求出电路中的电流

I＝＝2.0 A

电源的总功率P总＝EI＝20 W。

（2）电源的输出功率P出＝EI－I2r＝18 W。

（3）根据闭合电路的欧姆定律，电动机两端的电压

U2＝E－U1－Ir＝6 V

电动机消耗的电功率P电＝U2I＝12 W

电动机将电能转化为机械能的功率，就是电动机的输出功率P机＝U2I－I2R0＝8 W。

答案　（1）20 W　（2）18 W　（3）12 W　8 W

22.（12分）如图所示，有一电子（电荷量为e）经电压U0加速后，进入两块间距为d、电压为U的平行金属板间。若电子从两板正中间垂直电场方向射入，且正好能穿过电场，求：

（1）金属板AB的长度；

（2）电子穿出电场时的动能。

解析　（1）设电子飞离加速电场时的速度为v0，由动能定理得

eU0＝mv①

设金属板AB的长度为L，电子偏转时间t＝②

电子在偏转电场中的加速度

a＝③

电子在电场中偏转y＝d＝at2④

由①②③④得L＝d。

（2）设电子穿出电场时的动能为Ek，根据动能定理得

Ek＝eU0＋e＝e（U0＋）。

答案　（1）d　（2）e（U0＋）