综合测试-2021学年高中物理人教版（2019）必修第三册（含答案详细解析）

测试

必修第三册

满分100分  时间75分钟

一、单选题（本大题共11小题，共44.0分）

1. 下列关于静电场的说法正确的是     

A. 在孤立点电荷形成的电场中没有场强相同的两点，但有电势相等的两点
B. 若正电荷只在电场力作用下运动，则一定从高电势向低电势运动
C. 场强为零处，电势一定为零；电势为零处，场强不一定为零
D. 初速度为零的正电荷仅在电场力作用下一定沿电场线运动

2. 如图所示，矩形abcd位于匀强电场中且所在平面与匀强电场平行，，e点是ab边的中点．已知a点电势为，b点电势为，c点电势为则 

A. d点电势为
B. 一个电子放在e点具有的电势能大小为
C. 电场强度的大小为，方向垂直ec连线斜向右上方
D. 若将一电子从e点以某一速度沿ec连线射出有可能经过b点

3. 一位同学用底面半径为r的圆桶形塑料瓶制作了一种电容式传感器，用来测定瓶内溶液深度的变化。如图所示，瓶的外壁涂有一层导电涂层和瓶内导电溶液构成电容器的两极，它们通过探针和导线与电源、电流计、开关相连，中间层的塑料为绝缘电介质，其厚度为d，相对介电常数为。若发现在某一小段时间t内有大小为I的电流从下向上流过电流计，电源电压恒定为U，则下列说法正确的是

A. 瓶内液面升高了 B. 瓶内液面升高了
C. 瓶内液面降低了 D. 瓶内液面降低了

4. 如图所示，三块平行放置的带电金属薄板A、B、C中央各有一小孔，小孔分别位于O、M、P点。由O点静止释放的电子恰好能运动到P点。现将C板向右平移到点，则由O点静止释放的电子

A. 运动到P点返回 B. 运动到P和点之间返回
C. 运动到点返回 D. 穿过点

5. 两根材料相同的均匀导线x和y，其中，x长为l，y长为2l，串联在电路中时沿长度方向的电势随位置的变化规律如图所示，那么，x和y两导线的电阻和横截面积之比分别为

A. 3：：6 B. 2：：6 C. 3：：5 D. 3：：1

6. 如图所示导体电路放置在水平面内，处于竖直向下、范围足够大的匀强磁场中，平行光滑且足够长的金属导轨上放置导体棒MN，水平导体棒与导轨垂直且电接触良好，时刻单刀双掷开关S拨到l位置，电源给电容C充电，时刻又将S拨到2位置，电容C通过MN连接的回路放电，以下关于电容器充放电电流、电容器两极电压、棒MN的速度v及棒MN两端电压随时间t变化图象正确的是

A.  B.
C.  D.

7. 如图所示，匀强电场E的区域内有一球体，在球心O点处放置一点电荷，a、b、c、d、e、f为球面上的点，aecf平面与电场平行，bedf平面与电场垂直，则下列说法中正确的是

A. b、d两点的电场强度相同。
B. a点的电势等于f点的电势。
C. 点电荷在球面上abcd中任意两点之间移动时，电场力一定不做功。
D. 点电荷在球面上bdef中任意两点之间移动时，电场力一定不做功。

8. 如图所示，水平放置、表面粗糙的大金属板正上方有一固定的正点电荷Q，现让一表面绝缘带正电的小球可视为质点且不影响Q的电场，从左端以初速度滑上金属板的上表面向右运动到右端，在运动过程中   

A. 小球做匀速运动 B. 小球先减速运动，后加速运动
C. 小球的加速度先增大，后减小 D. 小球的电势能先减小，后增加

9. 如图所示，直线Ⅰ、Ⅱ分别是电源1与电源2的路端电压随输出电流变化的特性图线，曲线Ⅲ是一小灯泡的图线．曲线Ⅲ与直线I、Ⅱ相交点的坐标分别为、如果把该小灯泡分别与电源1、电源2单独连接，下列说法不正确的是

A. 电源1、电源2的内阻之比为3：2
B. 电源1与电源2的电动势之比为1：1
C. 在这两种连接状态下、小灯泡的电阻之比为：：9
D. 在这两种连接状态下，小灯泡消耗的功率之比为：：8

10. 如图所示，电路中E、r为电源的电动势和内电阻，、、为定值电阻，电压表和电流表均为理想电表，开关闭合时，平行金属板中一带电小液滴P处于静止状态。选地面为零电势参考面，当滑动变阻器的滑片向a端移动时，则  

A. 电阻消耗的功率增大
B. 带电小液滴的电势能增加
C. 电源的效率减小
D. 若电流表、电压表的示数变化量分别为和，则

11. 在x轴上O、P两点分别放置电荷量为、的点电荷，一带正电的试探电荷在两电荷连线上的电势能随x变化关系如图所示，其中A、B两点电势能为零，BD段中C点电势能最大，则

A. 和都是正电荷且
B. BC间场强方向沿x轴负方向
C. C点的电场强度大于A点的电场强度
D. 将一负点电荷从B点移到D点，电场力先做负功后做正功

二、实验题（本大题共2小题，共18.0分）

12. 图甲、乙和丙所示均为教材中的演示实验实物图。在电路连接正确的情况下，回答下列问题：

图甲中，将条形磁铁插入线圈和拔出线圈时，灵敏电流计指针偏转方向________填“相同”或“相反”。

图乙中，导体棒AB以大小不同的速度沿相同方向切割磁感线时，灵敏电流计指针偏转大小________填“相同”或“不同”。

图丙中，下列操作能使灵敏电流计指针偏转的是________。填选项前的字母

A.闭合开关的瞬间

B.保持开关闭合，快速移动滑动变阻器的滑片

C.保持开关断开，快速移动滑动变阻器的滑片

13. 有一根细而均匀的圆柱体导体棒样品如图甲所示，电阻约为，为了测量其电阻率，可先测其电阻，现提供以下实验器材：

A.10分度的游标卡尺

B.螺旋测微器

C.电流表量程，内阻为

D.电流表量程，内阻约为

E.电流表量程，内阻约为

F.滑动变阻器，额定电流

G.滑动变阻器，额定电流

H.直流电源，内阻不计

I.圆柱体导体棒样品电阻约为

J.开关一只，导线若干

用游标卡尺测得该样品的长度如图乙所示，其示数________cm；用螺旋测微器测得该样品的直径如图丙所示，其示数________mm。

为了尽可能精确地测量原件电阻，电路原理图如丁所示，图中甲电流表应选________；乙电流表应选________。用器材前的序号表示

闭合开关，测量出需要测量的物理量。需要测量的物理量是________。

根据步测量的数据字母，表示出电阻率________。

三、计算题（本大题共3小题，共38.0分）

14. 如图所示的电路中，灯L标有“”，定值电阻，，电源内阻，当滑片P滑到最下端时，电流表读数为，此时灯L恰好正常发光，试求：
    
    滑动变阻器最大值R；

当滑片P滑到最上端时，电流表的读数；

当滑片P位于滑动变阻器的中点时，变阻器消耗的功率．






 

15. 如图所示，虚线左侧有一场强为的匀强电场，在两条平行的虚线MN和PQ之间存在着宽为L、电场强度为的匀强电场，在虚线PQ右侧相距也为L处有一与电场平行的屏．现将一电子电荷量为e，质量为无初速度放入电场中的A点，最后打在右侧的屏上，AO连线与屏垂直，垂足为O，求：
     

电子从释放到打到屏上所用的时间；

电子刚射出电场时的速度方向与AO连线夹角的正切值；

电子打到屏上的点到O点的距离．






 

16. 如图所示，粗糙绝缘的水平面与半径为R的光滑绝缘圆弧相切于B点，其中半径OB竖直，半径OC水平．在整个空间内存在方向水平向右的匀强电场．现将一质量为m、电荷量为q的带正电小物块视为质点从水平面上到B点距离的A点由静止释放，物块恰好能运动到圆弧最高点C处．物块与水平面间的动摩擦因数为，重力加速度的大小为求：
     

该过程中电场力对物块做的功W；

匀强电场的电场强度大小E．

答案和解析

1.【答案】A
2.【答案】C
【解答】C.e为ab的中点，所以e点的电势为，所以e点与c点电势相等，则ce为等势面，电场线与等势面垂直且由高电势指向低电势，所以电场强度方向垂直ec连线斜向右上方，电场强度大小为：，故C正确；
A.由，可得d点电势为10V，故A错误；
B.一个电子放在e点具有的电势能大小为 ，故B错误；
D.若将一电子从e点以某一速度沿ec连线射出，因为电子受电场力垂直ce斜向左下方，故电子没有可能经过b点，故 D错误。故选C。
3.【答案】C
【解答】由图可知，液体与瓶的外壁涂的导电涂层构成了电容器，由题目图可知，两板间距离不变，液面高度变化时只有正对面积发生变化；
则由可知，当液面升高时，正对面积S增大，则电容增大，当液面降低时，正对面积S减小，则电容减小。
由于电流从下向上流过电流计，可知该时间内电容器上的电荷量减小，
由于电势差不变，那么电容的电量减小，瓶内液面降低。
t时间内减少的电量：  
依据，可得：  
液面的高度为h时的正对面积：  
联立得：，故C正确，ABD错误。故选C。
4.【答案】A
【解答】设AB间电场强度为，BC间场强为，根据题意由O点释放的电子恰好能运动到P点，根据动能定理，有
      
BC板电量不变，BC板间的场强
   
由知BC板间的场强不随距离的变化而变化，当C板向右平移到时，BC板间的场强不变，由知，电子仍然运动到P点返回，故A正确，BCD错误。
故选A。
5.【答案】A
【解答】x和y两端的电势差分别为6V，2V，电流相等，根据欧姆定律得，
根据电阻定律得，，则。
则横截面积之比故A正确，B、C、D错误。故选A。
6.【答案】C
【解答】A.电容器充电时电流逐渐增大，充电完毕时电流减小到零；时刻将S拨到2位置，电容C通过MN连接的回路放电，放电电流是从零开始迅速增加到增大，然后又逐渐减小，当电容器两端电压与导体棒切割磁感应线产生的感应电动势相同时，电流又为零，故A错误；
B.充电过程中，电容器两端电压逐渐增大到与电源电动势相等，放电过程中电容器两端电压逐渐减小，但最小不为零，故B错误；
C.时刻将S拨到2位置，电容C通过MN连接的回路放电，导体棒受到安培力的作用而发生运动，由于导体棒切割磁感应线产生反电动势使得电路的电流逐渐减小，根据牛顿第二定律可得加速度减小，故速度图象的斜率增大，其速度增大至不变，故C正确；
D.MN两端电压开始为零，随后逐渐增大，导体棒匀速运动时，MN两端电压为一定值不等于零，故D错误。故选C。
7.【答案】D
【解答】A.点电荷在b点产生的电场方向为竖直向上，在d点产生的电场方向为竖直向下，匀强电场方向水平向右，根据平行四边形定则可知，b点的合场强斜向右上方，d点的合场强斜向左下方，两点场强大小相同，方向不同，电场强度不同，故A错误；
 将一个试探正电荷由a点移动到f点，点电荷电场力不做功，匀强电场的电场力做正功，故合力做正功，电势能减小，电势降低，故B错误； 
C.点电荷在球面上从a点移动到b点过程点电荷电场力不做功，匀强电场的电场力做正功，从b点移动到d点过程点电荷电场力和匀强电场电场力都不做功，所以点电荷在球面上abcd中任意两点之间移动时，电场力可能做功，也可能不做功，故C错误；
D.bdef处于匀强电场的同一等势面上，同时也处于点电荷的同一等势面上，所以bdef四点电势相等，所以点电荷在球面上bdef中任意两点之间移动时，电场力一定不做功，故D正确。故选D。
8.【答案】C
【解答】ABC、金属板在Q的电场中达到静电平衡时，金属板是一个等势体，表面是一个等势面，表面的电场线与表面垂直，小球所受的电场力与金属板表面垂直，在金属板上向右运动的过程中，电场力不做功，电场力先增大后减小，所以摩擦力先增大后减小，小球的加速度先增大后减小，速度逐渐减小，根据动能定理得知，小球的动能逐渐减小，所以小球一直做减速运动，故C正确，AB错误。
D、电场力不做功，小球的电势能不变，故D错误。故选：C。
9.【答案】C
【解答】A.在电源的图象中，图象的斜率的绝对值表示电源的内电阻，根据电源图线可知，电源1、电源2的内阻分别为  、  ，则，故A正确；
B.图象的纵轴截距表示电动势，故，即电源1与电源2的电动势之比是，故B正确；
灯泡的图线与电源的图线的交点即为灯泡与该电源连接时的工作状态，则连接电源1时，，，故灯泡消耗的功率为 ，灯泡的电阻  连接电源2时，，，故灯泡消耗的功率 ，灯泡的电阻  ，故，C错误，D正确。．本题选不正确的，故选C。
10.【答案】D
【解答】A.由图可知，与滑动变阻器串联后与并联，再与串连接在电源两端；电容器与并联；当滑片向a端移动时，滑动变阻器接入电阻增大，则电路中总电阻增大；由闭合电路欧姆定律可知，干路中电流减小；路端电压增大，同时两端的电压也减小；故并联部分的电压增大；由欧姆定律可知流过的电流增大，故电流表的示数减小；根据，电阻消耗的功率减小，故A错误；
B.电压表的示数变大，金属板板间的电场变强，电场力变大，电场力大于小液滴的重力，则小液滴向上运动，电势能减小，故B错误；
C.由于路端电压变大，根据可知电源效率增大，故C错误；
D.根据，很容易看出，由于，有，故D正确。故选D。
11.【答案】B
【解答】A.由图知A点的电势为零，由于沿着电场线电势降低，所以O点的电荷带正电，P点电荷带负电．故A错误
B.由图可知：从B到C，电势升高，根据顺着电场线电势降低可知，BC间电场强度方向沿x轴负方向，故B正确；
C.点C为电势的拐点，若正点电荷从D到B点，电势能先增大后减小，则C点电场强度为零，故C错误
D.因为BC间电场强度方向沿x轴负方向，CD间电场强度方向沿x轴正方向，则将一负点电荷从B点移到D点，电场力先做正功后负功，故D错误；故选B。
12.【答案】相反；
不同；
。
 

13.【答案】      D  电流表的读数，电流表的读数 
 

【解析】解：由图示游标卡尺可知，游标尺是10分度的，游标尺的精度是，由图示游标卡尺可知，示数为；
由图示螺旋测微器可知，其示数为；
实验没有电压表，可以用已知内阻的电流表与待测电阻并联测电压，即图中甲电流表选择C，用电流表测电流，即图中电流表乙选择D。
待测电阻阻值，实验需要测量：电流表的读数为，电流表的读数为。
由电阻定律可知，电阻率；
游标卡尺主尺与游标尺示数之和是游标卡尺的示数，螺旋测微器固定刻度与可动刻度示数之和是螺旋测微器的示数。
没有电压表可以用已知内阻的电流表测电压，根据图示电路图与所给器材分析答题。
根据实验电路图与实验原理确定实验需要测量的量。
应用欧姆定律与电阻定律求出电阻率的表达式。
本题考查了游标卡尺与螺旋测微器读数、实验器材的选择、求电阻率表达式等问题，要掌握常用器材的使用及读数方法，游标卡尺主尺与游标尺示数之和是游标卡尺的示数，螺旋测微器固定刻度与可动刻度示数之和是螺旋测微器的示数。
14.【答案】解：灯L的电阻为：
当P滑到下端时，被短路，灯L与整个变阻器R并联，
此时灯正常发光，通过灯L的电流为：
通过变阻器R的电流为： 
则 
即得滑线变阻器最大值为： 
当滑片P滑到最下端时，干路电流为： 
电源电动势为：
当P滑到上端时，灯L、变阻器R及电阻都被短路，
此时电流表的读数为：

位于变阻器的中点时，灯L与并联后再与串联。

此时，         

，         

并联部分的电压，                

变阻器上消耗的功率。

15.【答案】解：
电子在电场中做初速度为零的匀加速直线运动，设加速度为，时间为，
由牛顿第二定律得：
   
由得：
       
电子进入电场时的速度为：
     
进入电场到屏水平方向做匀速直线运动，时间为：
   
电子从释放到打到屏上所用的时间为：
     
联立求解得：；
设粒子射出电场时平行电场方向的速度为
由牛顿第二定律得：
电子进入电场E2时的加速度为：  
   
   
电子刚射出电场时的速度方向与AO连线夹角的正切值为；
   
联立得：   
带电粒子在电场中的运动轨迹如图所示：

设电子打到屏上的点P到O点的距离x，
根据上图有几何关系得：
   
联立得：
。
答：电子从释放到打到屏上所用的时间为：；
电子刚射出电场时的速度方向与AO连线夹角的正切值；
电子打到屏上的点P到O点的距离。
16.【答案】解：对该过程，由动能定理有：
解得：
在物块从A点由静止运动到C点的过程中，物块沿电场方向发生的位移大小为：
又
解得：。
答：该过程中电场力对物块做的功W为；
匀强电场的电场强度大小E为。