教科版高中物理必修第三册模块综合测评含答案

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模块综合测评1．下列关于能量守恒定律的认识不正确的是(　　)A．某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加B．某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加C．不需要任何外界的动力而持续对外做功的机械——永动机不可能制成D．石子从空中落下，最后静止在地面上，说明机械能消失了D　[根据能量守恒定律可知，能量既不会凭空产生，也不会凭空消失。能量只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，AB对，D错；永动机违背了能量守恒定律，故它不可能制造出来，C对。D符合题意。]2．下面是某同学对电场中的一些概念及公式的理解，其中正确的是(　　)A．由E＝eq \f(F,q)知，电场中某点的电场强度与检验电荷所带的电荷量成反比B．由C＝eq \f(Q,U)知，电容器的电容与其所带电荷量成正比，与两极板间的电压成反比C．由E＝keq \f(Q,r2)知，电场中某点的电场强度与场源电荷所带的电荷量无关D．由UAB＝eq \f(WAB,q)知，带电荷量为1 C的正电荷，从A点移动到B点克服电场力做功为1 J，则A、B两点间的电势差为－1 VD　[电场强度E与F、q无关，由电场本身决定，A错误；电容C与Q、U无关，由电容器本身决定，B错误；E＝keq \f(Q,r2)是点电荷电场强度的决定式，C错误；由UAB＝eq \f(WAB,q)可知，D正确。]3．如图，直线a、b和c、d是处于匀强电场中的两组平行线，M、N、P、Q是它们的交点，四点处的电势分别为φM、φN、φP、φQ。一电子由M点分别运动到N点和P点的过程中，电场力所做的负功相等，则(　　)A．直线a位于某一等势面内，φM＞φQB．直线c位于某一等势面内，φM＞φNC．若电子由M眯运动到Q点，电场力做正功D．若电子由P点运动到Q点，电场力做负功B　[根据题述一电子由M点分别运动到N点和P点的过程中，电场力所做的负功相等，可知N点和P点处于同一等势面上，直线d们玗某一等势面内。根据匀强电场的特性，可知直线c位于某一等势面内。由于电子由M点运动到N点的过程中，电场力做负功，说明电场线方向从M指向N，故M点电势高于N点电势，所以选项B正确，选项A错误；由于M、Q处于同一等势面内，电子由M点运动到Q点的过程中，电场不做功，选项C错误；电子由P点运动到Q点的过程中，电场力做正功，选项D错误。]4．甲、乙、丙、丁是四个长度、横截面积均相同的金属导体，某同学对它们各进行了一次测量，把每个导体中通过的电流和两端的电压在I­U坐标系中描点，如图所示，四个导体中电阻率最大的是(　　)A．甲　　　B．乙　　　C．丙　　　D．丁A　[根据电阻定律R＝ρeq \f(l,S)可知，导体的电阻率ρ＝eq \f(RS,l)。分别把甲、乙、丙、丁所在的位置与坐标原点O连接，I­U图线的斜率表示电阻的倒数，由题图可知甲导体的电阻最大，丁导体的电阻最小。因甲、乙、丙、丁四个导体的长度、横截面积均相同，则甲的电阻率最大，A正确。]5．有一导线南北方向放置，在其下方放一个小磁针。小磁针稳定后，给导线通上如图所示电流，发现小磁针的S极垂直纸面向外偏转。关于此现象下列说法正确的是(　　)A．没有通电时，小磁针的S极指向地磁场的南极B．通电后小磁针S极仍指向地磁场的南极C．通电导线在小磁针所在处产生的磁场方向垂直纸面向外D．通电后小磁针S极发生偏转说明通电导线周围存在磁场D　[小磁针自由静止时，指向地理北极的一端是小磁针的北极，即N极，地磁场的北极在地理南极附近，小磁针的S极指向地磁场的北极，故A错误；通电后根据安培定则可知，导线在小磁针处产生的磁场方向垂直纸面向里，所以小磁针N极将偏向纸里，S极将偏向纸外，故B、C错误；通电后小磁针S极发生偏转说明通电导线周围存在磁场，即电流的磁效应，故D正确。]6．先后在磁场中A、B两点引入长度相等的短直导线，导线与磁场方向垂直。如图所示，图中a、b两图线分别表示在磁场中A、B两点导线所受的力F与通过导线的电流I的关系。下列说法中正确的是(　　)A．A、B两点磁感应强度相等B．A点的磁感应强度大于B点的磁感应强度C．A点的磁感应强度小于B点的磁感应强度D．无法比较磁感应强度的大小B　[导线受到的磁场力F＝BIL，对于题图给出的F­I图线，直线的斜率k＝BL，由题图可知ka＞kb，又因A、B两点导线的长度L相同，故A点的磁感应强度大于B点的磁感应强度，故B正确。]7．A、B是某电场中一条电场线上的两点，一正电荷仅在静电力作用下，沿电场线从A点运动到B点，其速度－时间图像如图所示，则(　　)A．EA＞EB B．EA＜EBC．φA＝φB D．φA＞φBA　[根据v­t图像可知，此正电荷速度减小且加速度越来越小，说明正电荷逆着电场线运动，由电势低的点移向电势高的点，且静电力越来越小，即电场变弱，故A正确，B、C、D错误。]8．小明想测额定电压为2.5 V的小灯泡在不同电压下的电功率，设计了如图甲所示的电路。甲　　　　　　　乙(1)在实验过程中，调节滑动片P，电压表和电流表均有示数但总是调不到零，其原因是________________的导线没有连接好(图中用数字标记的小圆点表示接线点，空格中请填写图中的数字，如“7点至8点”)；(2)正确连好电路，闭合开关，调节滑动片P，当电压表的示数达到额定电压时，电流表的指针如图乙所示，则电流为________________ A，此时小灯泡的功率为________________ W；(3)做完实验后，小明发现在实验报告上漏写了电压为1.00 V时通过小灯泡的电流，但在草稿纸上记录了下列数据，你认为最有可能的是________________。A．0.08 A　　　　B．0.12 A　　　　C．0.20 A[解析]　(1)1点至4点未连接好时，滑动变阻器处于限流式接法，电压和电流不能调节为0。(2)由题图乙可知电流为0.30 A；小灯泡功率P＝UI＝0.75 W。(3)电压为2.5 V时，小灯泡电阻为R＝eq \f(U,I)＝eq \f(2.5,0.30) Ω≈8.3 Ω；由于热效应，电压为1.00 V时，小灯泡电阻小于8.3 Ω，根据欧姆定律I＝eq \f(U,R)，电流大于eq \f(1,8.3) A≈0.12 A，即选C。[答案]　(1)1点至4点　(2)0.30　0.75　(3)C9．如图所示，两平行金属板A、B间有一匀强电场，C、D为电场中的两点，且CD＝4 cm，其连线的延长线与金属板A成30°角。已知电子从C点移到D点的过程中电场力做功为－4.8×10－17 J，元电荷e＝1.6×10－19 C。求：(1)C、D两点间的电势差UCD、匀强电场的场强大小E；(2)若选取A板的电势φA＝0，C点距A板1 cm，电子在D点的电势能为多少？[解析]　(1)电子从C点移到D点UCD＝eq \f(WCD,q)＝－eq \f(4.8×10－17,－1.6×10－19) V＝300 VE＝eq \f(UCD,dCDsin 30°)＝eq \f(300,4×10－2×0.5) V/m＝1.5×104 V/m。(2)d＝dCDsin 30°＋1 cm＝3 cmUAD＝Ed＝1.5×104×3×10－2 V＝450 V由UAD＝φA－φD和φA＝0得φD＝－450 V电子在D点的电势能为Ep＝qφD＝－1.6×10－19×(－450) J＝7.2×10－17 J。[答案]　(1)300 V　1.5×104 V/m　(2)7.2×10－17 J10．如图所示，M为一线圈电阻RM＝0.4 Ω的电动机，R＝24 Ω，电源电动势E＝40 V。当开关S断开时，理想电流表的示数I1＝1.6 A，当开关S闭合时，理想电流表的示数为I2＝4.0 A。求：(1)电源内阻r；(2)开关S闭合时，通过电动机的电流及电动机消耗的总功率。[解析]　(1)开关S断开时，电源与定值电阻构成串联回路，E＝I1(R＋r)，电源内阻r＝eq \f(E,I1)－R＝1 Ω。(2)开关S闭合后，定值电阻与电动机构成并联电路，电流表测干路电流，路端电压U＝E－I2r＝36 V通过定值电阻的电流I2′＝eq \f(U,R)＝1.5 A通过电动机的电流I2″＝I2－I2′＝2.5 A电动机消耗的总功率即电动机的电功率P＝UI2″＝90 W。[答案]　(1)1 Ω　(2)2.5 A　90 W11．如图所示的电路中，U＝90 V，滑动变阻器R2的最大阻值为200 Ω，R1＝100 Ω。当滑片P滑至R2的中点时，a、b两端的电压为(　　)A．30 V B．45 VC．60 V D．75 VA　[P位于中点时R并＝50 Ω，干路中电流I＝eq \f(U,\f(R2,2)＋R并)＝eq \f(90,100＋50) A＝0.6 A，Uab＝IR并＝0.6×50 V＝30 V，A正确。]12．在方向竖直向上的匀强磁场中，水平放置一根长通电直导线，电流的方向垂直于纸面向里。如图所示，a、b、c、d是以直导线为圆心的同一圆周上的四点，在这四点中(　　)A．b、d两点的磁感应强度大小相等B．a、b两点的磁感应强度大小相等C．c点的磁感应强度的值最大D．a点的磁感应强度的值最小A　[用右手螺旋定则判断通电直导线在a、b、c、d四个点上所产生的磁场方向，如图所示：a点有向上的磁场，还有电流产生的向上的磁场，电流产生的磁场和原磁场方向相同，叠加变大。b点有向上的磁场，还有电流产生的水平向左的磁场，磁感应强度叠加变大，方向向左上。c点电流产生的磁感应强度和原磁感应强度方向相反，叠加变小。d点有向上的磁场，还有电流产生的水平向右的磁场，叠加后磁感应强度的方向向右上。d点与b点叠加后的磁场大小相等，但是方向不同。a、b两点的磁感应强度大小不相等；a点的磁感应强度的值最大，c点最小，选项B、C、D错误，A正确。]13．如图所示为一水平放置的条形磁铁，一闭合线框abcd位于磁铁的左端，线框平面始终与磁铁的上表面垂直，并与磁铁的端面平齐。当线框由图中位置Ⅰ经过中间位置Ⅱ到达位置Ⅲ时，穿过线框的磁通量变化情况为(　　)A．不发生变化 B．先减少后增加C．先增加后减少 D．不能确定B　[条形磁铁的磁感线分布如图所示，两端磁感线分布密集，中间磁感线分布稀疏，线框在位置Ⅱ时磁通量最小，故从Ⅰ经Ⅱ到Ⅲ，磁通量先减少后增加，选项B正确。]14．(多选)如图所示，平行金属板A、B之间有加速电场，C、D之间有偏转电场，M为荧光屏。今有质子、氘核和α粒子均从A板由静止开始经加速电场加速后垂直于电场方向进入偏转电场，最后打在荧光屏上。已知质子、氘核和α粒子的质量之比为1∶2∶4，电荷量之比为1∶1∶2，则下列判断正确的是(　　)A．三种粒子从B板运动到荧光屏经历的时间相同B．三种粒子打到荧光屏上的位置相同C．加速电场的静电力对三种粒子做功之比为1∶2∶4D．偏转电场的静电力对三种粒子做功之比为1∶1∶2BD　[设加速电场的电压为U1，偏转电场的电压为U2，偏转极板的长度为L，板间距离为d。在加速电场中，静电力做的功W＝qU1，故加速电场的静电力对三种粒子做功之比等于电荷量之比，即1∶1∶2，故C错误；由qU1＝eq \f(1,2)mveq \o\al( 2,0)可知，粒子经加速电场获得的速度v0＝eq \r(\f(2qU1,m))，三种粒子从B板运动到荧光屏的过程，在水平方向做速度为v0的匀速直线运动，由于三种粒子的比荷不同，则v0不同，所以三种粒子从B板运动到荧光屏经历的时间不同，故A错误；根据y＝eq \f(U2L2,4dU1)可知，y与粒子的种类、质量、电荷量无关，故三种粒子偏转距离相同，打到荧光屏上的位置相同，故B正确；偏转电场中静电力做功为W＝eq \f(qU2y,d)，则W与q成正比，三种粒子的电荷量之比为1∶1∶2，则偏转电场的静电力对三种粒子做功之比为1∶1∶2，故D正确。]15．(多选)如图所示，电源的电动势E＝2 V，内阻r＝2 Ω，两个定值电阻均为8 Ω，平行板电容器的电容C＝3×10－6 F，则(　　)A．开关断开时两极板间的电压为eq \f(4,3) VB．开关断开时电容器所带电荷量为4×10－6 CC．开关接通时两极板间的电压为eq \f(4,3) VD．开关接通时电容器所带电荷量为4×10－6 CCD　[电容器两极板间的电压等于R2两端的电压，开关S断开时，电路中的总电流为I＝eq \f(E,R2＋r)＝eq \f(2,8＋2) A＝0.2 A，电容器的两极板间的电压为U＝IR2＝0.2×8 V＝1.6 V，此时电容器所带电荷量为Q＝CU＝3×10－6×1.6 C＝4.8×10－6 C，故选项AB错误；开关接通时两定值电阻并联，电容器两极板间的电压等于路端电压，电路中的总电流I′＝eq \f(E,R外＋r)＝eq \f(2,4＋2) A＝eq \f(1,3) A，电容器的两极板间的电压U′＝I′R外＝eq \f(1,3)×4 V＝eq \f(4,3) V，此时电容器所带的电荷量Q′＝CU′＝3×10－6×eq \f(4,3) C＝4×10－6 C，故选项C、D正确。]16．(多选)所示，图线a是该电池在某光照射强度下路端电压U和电流I的关系图(电池电动势不变，内阻不是常量)，图线b是某电阻的U­I图像，倾斜虚线是过a、b交点的切线。在某光照强度下将它们组成闭合回路时，下列相关叙述正确的是(　　)A．此时硅光电池的内阻为12.5 ΩB．此时硅光电池的总功率为0.72 WC．此时硅光电池的输出效率约为56%D．若把内阻为10 Ω的直流电动机接到该电池上，电动机的输出功率为0.4 WBC　[由图线a知，此硅光电池的电动势E＝3.6 V，由图线b知，电阻R＝eq \f(2,0.2) Ω＝10 Ω。当电阻接在硅光电池上，在某光照强度下U外＝2 V，I＝0.2 A，由E＝U外＋Ir得r＝8 Ω。电池总功率P＝EI＝3.6×0.2 W＝0.72 W，电池的输出功率P出＝U外I＝2×0.2 W＝0.4 W，效率η＝eq \f(P出,P)×100%≈56%，故A错误，B、C正确；把内阻为10 Ω的直流电动机接到该电池上，电动机为非纯电阻电路，故电动机的输出功率小于0.4 W，D错误。 ]17．在“测定电源的电动势和内阻”的实验中：(1)现备有以下器材：A．干电池1节；B．滑动变阻器(0～50 Ω)；C．滑动变阻器(0～10 kΩ)；D．电压表(0～3 V)；E．电压表(0～15 V)；F．电流表(0～0.6 A)；G．电流表(0～3 A)；H．开关、导线若干其中滑动变阻器应选________________，电流表应选________________，电压表应选________________。(2)为了最大限度地减小实验误差，请在虚线框内画出该实验最合理的电路图。(3)某同学记录的实验数据如下表所示，试根据这些数据在图中画出U­I图像，根据图像得到被测电池的电动势E＝________________ V，内电阻r＝________________ Ω。[解析]　(1)滑动变阻器应选阻值较小的B；电流表应选量程为0.6 A的F；电压表应选3 V量程的D。(2)实验最合理的电路图如图所示。(3)根据这些数据在图中画出U­I图像如图所示。根据图像得到被测电池的电动势E＝1.50 V；内电阻r＝eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔU,ΔI)))＝eq \f(1.50－1.00,0.53) Ω≈0.94 Ω。[答案]　(1)B　F　D　(2)见解析图　(3)见解析图　1.50(1.48～1.52)　0.94(0.92～0.96)18．如图所示，虚线MN左侧有一场强为E1＝E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E2＝2E的匀强电场，在虚线PQ右侧距PQ为L处有一与电场E2平行的屏。现将一电子(电荷量为e，质量为m，重力不计)无初速度地放入电场E1中的A点，最后电子打在右侧的足够大的屏上，A点到MN的距离为eq \f(L,2)，AO连线与屏垂直，垂足为O，求：(1)电子运动到MN时的速度大小；(2)电子从释放到打到屏上所用的时间；(3)电子刚射出电场E2时的速度方向与AO连线夹角θ的正切值tan θ；(4)电子打到屏上的点P′到点O的距离x。[解析]　(1)从A点到MN的过程中，由动能定理得eE·eq \f(L,2)＝eq \f(1,2)mv2解得v＝eq \r(\f(eEL,m))。(2)电子在电场E1中做初速度为零的匀加速直线运动，设加速度为a1，时间为t1，由牛顿第二定律和运动学公式得：a1＝eq \f(eE1,m)＝eq \f(eE,m)v＝a1t1则t1＝eq \r(\f(mL,eE))从MN到打到屏的过程中运动的时间t2＝eq \f(2L,v)＝2eq \r(\f(mL,eE))则运动的总时间为t＝t1＋t2＝3eq \r(\f(mL,eE))。(3)设电子射出电场E2时平行于电场线方向的速度为vy，根据牛顿第二定律得，电子在电场中的加速度为a2＝eq \f(eE2,m)＝eq \f(2eE,m)t3＝eq \f(L,v)vy＝a2t3tan θ＝eq \f(vy,v)联立解得tan θ＝2。(4)电子的运动轨迹如图所示，将电子离开电场E2后的速度方向反向延长，交AO于O′由几何关系知：tan θ＝eq \f(x,\f(L,2)＋L)解得x＝3L。[答案]　(1)eq \r(\f(eEL,m))　(2)3eq \r(\f(mL,eE))　(3)2　(4)3L123456I/A0.050.100.200.250.300.40U/V1.451.401.321.271.221.13