选修3-1综合测试题

一、选择题(第1～6题只有一项符合题目要求，第7～10题有多项符合题目要求。)

1．如图所示为某示波管内的聚焦电场，实线和虚线分别表示电场线和等势线。两电子分别从a、b两点运动到c点，设电场力对两电子做的功分别为Wa和Wb，a、b两点的电场强度大小分别为Ea和Eb，则 (　　)

A．Wa＝Wb，Ea>Eb　　　    B．Wa≠Wb，Ea>Eb

C．Wa＝Wb，Ea2．如图，半径为R的均匀带正电薄球壳，其上有一小孔A。已知壳内的场强处处为零；壳外空间的电场，与将球壳上的全部电荷集中于球心O时在壳外产生的电场一样。一带正电的试探电荷(不计重力)才球心以初动能Ek0沿OA方向射出。下列关于试探电荷的动能Ek与离开球心的距离r的关系图象，可能正确的是 (　　)

3.如图所示，在方向水平向左的匀强电场中有一倾角为60°、高为H的固定绝缘斜面体，现将一质量为m、带正电且电荷量为q的小物块(可视为质点)从斜面体顶端由静止释放。已知重力加速度为g，匀强电场的电场强度大小为E＝，不计空气阻力。下列关于小物块运动情况的判断正确的是 (　　)

A．小物块将沿斜面下滑

B．小物块将做曲线运动

C．小物块到达地面时的速度大小为2

D．若其他条件不变，只增大电场强度，小物块到达地面前的运动时间将增大

4．如图所示的电路中，闭合电键后各元件处于正常工作状态，当某灯泡突然出现故障时，电流表读数变小，电压表读数变大。下列关于故障原因或故障后其他物理量的变化情况的说法中正确的是 (　　)

A．L1灯丝突然短路    B．L2灯丝突然烧断

C．电源的输出功率一定变小    D．电容器C上电荷量减小

5．如图所示，两根相距L＝2m的平行金属导轨ab、cd水平放置在竖直向下的匀强磁场中，质量为m＝3.6kg的金属棒MN垂直导轨放置，且与导轨接触良好。当金属棒中通以I1＝5A的电流时，金属棒可沿导轨做匀速运动；当金属棒中电流增大到I2＝8A时，金属棒能获得a＝2m/s2的加速度，已知金属棒受到的安培力方向水平。则该匀强磁场的磁感应强度的大小为 (　　)

A．1.8T    B．1.5T

C．1.2T    D．条件不足，无法计算

6.如图所示，长方形abcd 长ad＝0.6 m，宽ab＝0.3 m，O、e分别是ad、bc的中点，以ad为直径的半圆内有垂直纸面向里的匀强磁场(边界上无磁场)，磁感应强度B＝0.25 T。一群不计重力、质量m＝3×10－7 kg、电荷量q＝＋2×10－3C的带电粒子以速度v＝5×102 m/s沿垂直ad方向且垂直于磁场射入磁场区域 (　　)

A．从Od边射入的粒子，出射点全部分布在Oa边

B．从aO边射入的粒子，出射点全部分布在ab边

C．从Od边射入的粒子，出射点分布在Oa边和ab边

D．从aO边射入的粒子，出射点分布在ab边和be边

7．如图甲，直线MN表示某电场中一条电场线，a、b是线上的两点。将一带负电荷的粒子从a点处由静止释放，粒子从a运动到b过程中的v ­t图线如图乙所示。设a、b两点的电势分别为φa、φb，场强大小分别为Ea、Eb，粒子在a、b两点的电势能分别为Wa、Wb，不计重力，则有 (　　)

A．φa>φb    B．Ea>Eb

C．EaWb

8.如图所示甲是匀强电场，乙是孤立的正点电荷形成的电场，丙是等量异种点电荷形成的电场(a，b位于两点电荷连线上，且a位于连线的中点)，丁是等量正点电荷形成的电场(a，b位于两点电荷连线的中垂线上，且a位于连线的中点)。有一个正检验电荷仅在电场力作用下分别从电场中的a点由静止释放，动能Ek随位移x变化的关系图象如图中的①②③图线所示，其中图线①是直线。下列说法正确的是 (　　)

A．甲对应的图线是①    B．乙对应的图线是②

C．丙对应的图线是②    D．丁对应的图线是③

9．如图所示为匀强电场的电场强度E随时间t变化的图象。当t＝0时，在此匀强电场中由静止释放一个带电粒子，设带电粒子只受电场力的作用，则下列说法中正确的是 (　　)

A．带电粒子将始终向同一个方向运动

B．2s末带电粒子回到原出发点

C．3s末带电粒子的速度为零

D．0～3s内，电场力做的总功为零

10．如图所示，在第Ⅱ象限内有水平向右的匀强电场，在第Ⅰ、Ⅳ象限内分别存在如图所示的匀强磁场，磁感应强度大小相等。有一个带正电的带电粒子以垂直于x轴的初速度v0从x轴上的P点进入匀强电场中，并且恰好与y轴的正方向成45°角进入磁场，又恰好垂直进入第Ⅳ象限的磁场。已知OP之间的距离为d，则带电粒子在磁场中第二次经过x轴时，在电场和磁场中运动的总时间为 (　　)

A.    B． (2＋5π)

C. (2＋)    D． (2＋)

二、填空题

11．电压表满偏时通过该表的电流是半偏时通过该表电流的两倍。某同学利用这一事实测量电压表的内阻(半偏法)，实验室提供的器材如下：

待测电压表(量程3V，内阻约为3000Ω)，电阻箱R0(最大阻值为99999.9Ω)，滑动变阻器R1(最大阻值100Ω，额定电流2A)，电源E(电动势6V，内阻不计)，开关2个，导线若干。

(1)虚线框内为该同学设计的测量电压表内阻的电路图的一部分，将电路图补充完整。

(2)根据设计的电路，写出实验步骤：

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(3)将这种方法测出的电压表内阻记为R′V，与电压表内阻的真实值RV相比，R′V________RV(填“>”、“＝”或“<”)，主要理由是____________________。

12．在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，待测小灯泡上标有“3V,1.5W”的字样。测量小灯泡两端的电压和小灯泡的电流时，备有如下器材：

A．直流电源3V(内阻可不计)

B．直流电流表0～3A(电阻约0.1Ω)

C．直流电流表0～600mA(内阻约0.5Ω)

D．直流电压表0～3V(内阻约3kΩ)

E．直流电压表0～15V(内阻约200kΩ)

F．滑动变阻器10Ω、1A

G．滑动变阻器1kΩ、300mA

(1)除开关、导线外，为了完成该实验，需要从上述器材中选用的器材有________。(用序号字母表示)

(2)利用给出的器材通过实验描绘出小灯泡的伏安特性曲线，要求测量多组实验数据，请你在虚线框内画出实验原理电路图，并将图中实物连接成实验电路图。

(3)下表中的各组数据是此学习小组在实验中测得的，根据表格中的数据在方格纸上作出该小灯泡的伏安特性曲线。

(4)试估算当小灯泡两端电压为2.2V时，该灯泡的实际功率为________W。(结果保留2位有效数字)

13．老师要求同学们测出一待测电源的电动势及内阻，所给的实验器材有：

待测电源E，定值电阻R1(阻值未知)，电压表V(量程为3.0 V，内阻很大)，电阻箱R(0 ～ 99.99 Ω)，单刀单掷开关S1，单刀双掷开关S2，导线若干。

某同学连接了一个如图所示的电路，他接下来的操作是：

a．拨动电阻箱旋钮，使各旋钮盘的刻度处于如图甲所示的位置后，将S2接到A，闭合S1，记录下对应的电压表示数为2.20 V，然后断开S1；

b．保持电阻箱示数不变，将S2切换到B，闭合S1，记录此时电压表的读数(电压表的示数如图乙所示)，然后断开S1。

(1)请你解答下列问题：

图甲所示电阻箱的读数为________Ω，图乙所示的电压表读数为________V，由此可算出定值电阻R1的阻值为________Ω。(电阻R1计算结果保留3位有效数字)

(2)在完成上述操作后，该同学继续以下的操作：

将S2切换到A，闭合S1，多次调节电阻箱，读出多组电阻箱的示数R和对应的电压表示数U，由测得的数据，绘出了如图丙所示的－图象。由此可求得该电池组的电动势E及内阻r，其中E＝________V，电源内阻r＝________Ω。

三、计算题

14．如图所示，足够长斜面倾角θ＝30°，斜面上A点上方光滑，A点下方粗糙，μ＝，光滑水平面上B点左侧有水平向右的匀强电场E＝105V/m，可视为质点的小物体C、D质量分别为mC＝4kg，mD＝1kg，D带电q＝3×10－4C，用细线通过光滑滑轮连在一起，分别放在斜面及水平面上的P和Q点由静止释放，B、Q间距离d＝1m，A、P间距离为2d。取g＝10m/s2，求：

(1)物体C第一次运动到A点时的速度v0；

(2)物体C第一次经过A到第二次经过A的时间t。

15．如图所示，A、B为两块平行金属板，A板带正电、B板带负电。两板之间存在着匀强电场，两板间距为d、电势差为U，在B板上开有两个间距为L的小孔。C、D为两块同心半圆形金属板，圆心都在贴近B板的O′处，C带正电、D带负电．两板间的距离很近，两板末端的中心线正对着B板上的小孔，两板间的电场强度可认为大小处处相等，方向都指向O′。半圆形金属板两端与B板的间隙可忽略不计。现从正对B板小孔紧靠A板的O处由静止释放一个质量为m、电量为q的带正电微粒(微粒的重力不计)，问：

(1)微粒穿过B板小孔时的速度多大；

(2)为了使微粒能在CD板间运动而不碰板，CD板间的电场强度大小应满足什么条件；

(3)从释放微粒开始，经过多长时间微粒会通过半圆形金属板间的最低点P点？

16．如图，O、A、B为同一竖直平面内的三个点，OB沿竖直方向，∠BOA＝60°，OB＝OA，将一质量为m的小球以一定的初动能自O点水平向右抛出，小球在运动过程中恰好通过A点。使此小球带电，电荷量为q(q>0)，同时加一匀强电场，场强方向与△OAB所在平面平行，现从O点以同样的初动能沿某一方向抛出此带电小球，该小球通过了A点，到达A点时的动能是初动能的3倍；若该小球从O点以同样的初动能沿另一方向抛出，恰好通过B点，且到达B点时的动能为初动能的6倍，重力加速度大小为g。求：

(1)无电场时，小球到达A点时的动能与初动能的比值；

(2)电场强度的大小和方向。

17．如图甲所示，相隔一定距离的竖直边界两侧为相同的匀强磁场区，磁场方向垂直纸面向里，在边界上固定两长为L的平行金属极板MN和PQ，两极板中心各有一小孔S1、S2，两极板间电压的变化规律如图乙所示，正反向电压的大小均为U0，周期为T0。在t＝0时刻将一个质量为m、电量为－q(q>0)的粒子由S1静止释放，粒子在电场力的作用下向右运动，在t＝时刻通过S2垂直于边界进入右侧磁场区。(不计粒子重力，不考虑极板外的电场)

(1)求粒子到达S2时的速度大小v和极板间距d。

(2)为使粒子不与极板相撞，求磁感应强度的大小应满足的条件。

(3)若已保证了粒子未与极板相撞，为使粒子在t＝3T0时刻再次到达S2，且速度恰好为零，求该过程中粒子在磁场内运动的时间和磁感应强度的大小。