高中物理人教版選修31模塊檢測

1、高中物理選修3-1模塊檢測學(xué)校：_ 姓名：_ 班級：_ 考號：_一、選擇題1南極考察經(jīng)常就南極特殊的地理位置進行科學(xué)測量，“雪龍?zhí)枴笨疾礻爢T一次實驗如下：在地球南極附近用彈簧測力計豎直懸掛一未通電螺線管，如圖所示，下列說法正確的是 （）A. 若將a端接電源正極，b端接電源負極，則彈簧測力計示數(shù)將減小B. 若將a端接電源正極，b端接電源負極，則彈簧測力計示數(shù)將增大C. 若將b端接電源正極，a端接電源負極，則彈簧測力計示數(shù)將增大D. 不論螺線管通電情況如何，彈簧測力計 示數(shù)均不變2如圖所示，電源電動勢E12 V，內(nèi)阻r3 ，R01 ，直流電動機內(nèi)阻R01 ，當(dāng)調(diào)節(jié)滑動變阻器R1時可使甲電路輸出功率

2、最大，調(diào)節(jié)R2時可使乙電路輸出功率最大，且此時電動機剛好正常工作(額定輸出功率為P02 W)，則R1和R2的值分別為()A2 ，2 B2 ，1.5 C1.5 ，1.5 D1.5 ，2 3如圖所示，電阻R和電動機M串聯(lián)接到電路中，已知電阻R跟電動機M線圈的電阻相等，開關(guān)閉合后，電動機正常工作，設(shè)電阻R和電動機兩端的電壓分別為U1和U2；經(jīng)過時間t，電流通過電阻R做的功為W1，產(chǎn)生的熱量為Q1；電流通過電動機M做的功為W2，產(chǎn)生的熱量為Q2，則有()AU1U2，Q1Q2BW1W2，Q1Q2CW1W2，Q1Q2 DU1U2，Q1Q24如圖所示，電路中R1、R2均為可變電阻，電源內(nèi)阻不能忽略，平行板電

3、容器C的極板水平放置閉合開關(guān)S，電路達到穩(wěn)定時，帶電油滴懸浮在兩板之間靜止不動如果僅改變下列某一個條件，油滴仍能靜止不動的是()A增大R1的阻值 B增大R2的阻值C增大兩板間的距離 D斷開開關(guān)S5如圖，電路中電源電動勢為3.0 V，內(nèi)阻不計，L1、L2、L3為三個相同規(guī)格的小燈泡，小燈泡的伏安特性曲線如圖所示。當(dāng)開關(guān)閉合后，下列說法中正確的是()AL1的電流為L2電流的2倍BL3的電阻約為0.33 CL3的電功率約為1.20 WDL2和L3的總電功率約為3 W6如圖所示的圖象中，直線表示某電源路端電壓與電流的關(guān)系，直線為某一電阻的伏安特性曲線。用該電源直接與電阻連接成閉合電路，由圖象可知： (

4、 )A的阻值為B電源電動勢為，內(nèi)阻為C電源的輸出功率為D電源內(nèi)部消耗功率為7如圖所示，一束帶電粒子以一定的初速度沿直線通過由相互正交的勻強磁場(磁感應(yīng)強度為B)和勻強電場(電場強度為E)組成的速度選擇器，然后粒子通過平板S上的狹縫P進入另一勻強磁場(磁感應(yīng)強度為B)，最終打在A1A2上，下列表述正確的是()A.粒子帶負電B.所有打在A1A2上的粒子，在磁感應(yīng)強度為B的磁場中的運動時間都相同C.能通過狹縫P的帶電粒子的速率等于D.粒子打在A1A2的位置越靠近P，粒子的比荷越大8(多選)勞倫斯和利文斯設(shè)計出回旋加速器，工作原理示意圖如圖所示。置于真空中的D形金屬盒半徑為R，兩盒間的狹縫很小，帶電粒

5、子穿過的時間可忽略。磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場與盒面垂直，高頻交流電頻率為f，加速電壓為U。若A處粒子源產(chǎn)生的質(zhì)子的質(zhì)量為m、電荷量為q，在加速器中被加速，且加速過程中不考慮相對論效應(yīng)和重力的影響。則下列說法正確的是()A.質(zhì)子被加速后的最大速度不可能超過2RfB.質(zhì)子離開回旋加速器時的最大動能與加速電壓U成正比C.質(zhì)子第2次和第1次經(jīng)過兩D形盒間狹縫后軌道半徑之比為1D.不改變磁感應(yīng)強度B和交流電頻率f，該回旋加速器的最大動能不變9阿明有一個磁浮玩具，其原理是利用電磁鐵產(chǎn)生磁性，讓具有磁性的玩偶穩(wěn)定地飄浮起來，其構(gòu)造如右圖所示。若圖中電源的電壓固定，可變電阻為一可以隨意改變電阻大小的裝置，則下

6、列敘述正確的是（ ）A電路中的電源必須是交流電源B電路中的a端點須連接直流電源的負極C若增加環(huán)繞軟鐵的線圈匝數(shù)，可增加玩偶飄浮的最大高度D若將可變電阻的電阻值調(diào)大，可增加玩偶飄浮的最大高度10在真空室中，有垂直于紙面向里的勻強磁場，三個質(zhì)子1、2和3分別以大小相等、方向如圖所示的初速度v1、v2和v3經(jīng)過平板MN上的小孔O射入勻強磁場，這三個質(zhì)子打到平板MN上的位置到小孔O的距離分別是s1、s2和s3，不計質(zhì)子重力，則有()A.s1s2s3 B.s1s2s3C.s1s3s2 D.s1s3s211如圖所示，在一單邊有界磁場的邊界上有一粒子源O，沿垂直磁場方向，以相同速率向磁場中發(fā)出了兩種粒子，a

7、為質(zhì)子（），b為粒子（），b的速度方向垂直磁場邊界，a的速度方向與b的速度方向夾角為30°，兩種粒子最后都打到了位于磁場邊界位置的光屏OP上，則Aa、b兩粒子轉(zhuǎn)動周期之比為2 ：3Ba、b兩粒子在磁場中運動時間之比為2 ：3Ca、b兩粒子在磁場中轉(zhuǎn)動半徑之比為1 ：2Da、b兩粒子打到光屏上的位置到O點的距離之比為1 ：212如圖所示，正方形abcd區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強磁場，O點是cd邊的中點。一個帶正電的粒子(重力忽略不計)從O點沿紙面以垂直于cd邊的速度射入正方形區(qū)域內(nèi)，經(jīng)過時間t0剛好從c點射出磁場?，F(xiàn)設(shè)法使該帶電粒子從O點沿紙面以與Od成30°的方向(如圖中

8、虛線所示)，以各種不同的速率射入正方形內(nèi)，那么下列說法正確的是A該帶電粒子不可能剛好從正方形的某個頂點射出磁場B若該帶電粒子從ab邊射出磁場，它在磁場中經(jīng)歷的時間可能是t0C若該帶電粒子從bc邊射出磁場，它在磁場中經(jīng)歷的時間可能是D若該帶電粒子從cd邊射出磁場，它在磁場中經(jīng)歷的時間一定是13如圖所示，直線A為電源a的路端電壓與電流的關(guān)系圖像；直線B為電源b的路端電壓與電流的關(guān)系圖像；直線C為一個電阻R兩端的電壓與電流的關(guān)系圖像如果將這個電阻R分別接到a、b兩電源上，那么有()AR接到a電源上，電源的效率較高BR接到b電源上，電源的輸出功率較大CR接到a電源上，電源的輸出功率較大，但電源效率較低

9、DR接到b電源上，電阻的發(fā)熱功率和電源的效率都較高14將兩個相同的靈敏電流計表頭，分別改裝成一只較大量程電流表和一只較大量程電壓表，一個同學(xué)在做實驗時誤將這兩個表串聯(lián)起來，則( )A.兩表頭指針都不偏轉(zhuǎn)B.兩表頭指針偏角相同C.改裝成電流表的表頭指針有偏轉(zhuǎn)，改裝成電壓表的表頭指針幾乎不偏轉(zhuǎn)D.改裝成電壓表的表頭指針有偏轉(zhuǎn)，改裝成電流表的表頭指針幾乎不偏轉(zhuǎn)15在絕緣圓柱體上a、b兩位置固定有兩個金屬圓環(huán)，當(dāng)兩環(huán)通有如圖所示電流時，b處金屬圓環(huán)受到的安培力為F1；若將b處金屬圓環(huán)移到位置c，則通有電流為I2的金屬圓環(huán)受到的安培力為F2。今保持b處金屬圓環(huán)位置不變，在位置c再放置一個同樣的金屬圓環(huán)，

10、并通有與a處金屬圓環(huán)同向、大小為I2的電流，則在a位置的金屬圓環(huán)受到的安培力()A.大小為|F1F2|，方向向左B.大小為|F1F2|，方向向右C.大小為|F1F2|，方向向左D.大小為|F1F2|，方向向右16(多選)如圖所示，電源電動勢E3 V，小燈泡L標有“2 V、0.4 W”，開關(guān)S接1，當(dāng)變阻器調(diào)到R4 時，小燈泡L正常發(fā)光；現(xiàn)將開關(guān)S接2，小燈泡L和電動機M均正常工作。則()A電源內(nèi)阻為1 B電動機的內(nèi)阻為4 C電動機的正常工作電壓為1 VD電源效率約為93.3%二、計算題17“電磁炮”是利用電磁力對彈體加速的新型武器，具有速度快，效率高等優(yōu)點。如圖是“電磁炮”的原理結(jié)構(gòu)示意圖。光

11、滑水平加速導(dǎo)軌電阻不計，軌道寬為L0.2m。在導(dǎo)軌間有豎直向上的勻強磁場，磁感應(yīng)強度B1×102T?！半姶排凇睆楏w總質(zhì)量m=0.2kg，其中彈體在軌道間的電阻R0.4?？煽仉娫吹膬?nèi)阻r=0.6，電源的電壓能自行調(diào)節(jié)，以保證“電磁炮”勻加速發(fā)射。在某次試驗發(fā)射時，電源為加速彈體提供的電流是I4×103A，不計空氣阻力。求：（1）彈體所受安培力大??；（2）彈體從靜止加速到4km/s，軌道至少要多長？（3）彈體從靜止加速到4km/s過程中，該系統(tǒng)消耗的總能量；（4）請說明電源的電壓如何自行調(diào)節(jié)，以保證“電磁炮”勻加速發(fā)射。18離子推進器是太空飛行器常用的動力系統(tǒng)，某種推進器設(shè)計的

12、簡化原理如圖所示，截面半徑為R的圓柱腔分為兩個工作區(qū)。I為電離區(qū)，將氙氣電離獲得1價正離子；II為加速區(qū)，長度為L，兩端加有電壓，形成軸向的勻強電場。I區(qū)產(chǎn)生的正離子以接近0的初速度進入II區(qū)，被加速后以速度vM從右側(cè)噴出。I區(qū)內(nèi)有軸向的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B，在離軸線R/2處的C點持續(xù)射出一定速度范圍的電子。假設(shè)射出的電子僅在垂直于軸線的截面上運動，截面如圖所示（從左向右看）。電子的初速度方向與中心O點和C點的連線成角（0<<90）。推進器工作時，向I區(qū)注入稀薄的氙氣。電子使氙氣電離的最小速度為v0，電子在I區(qū)內(nèi)不與器壁相碰且能到達的區(qū)域越大，電離效果越好。已知離子質(zhì)量為M

13、；電子質(zhì)量為m，電量為e。（電子碰到器壁即被吸收，不考慮電子間的碰撞）。（1）求II區(qū)的加速電壓及離子的加速度大??；（2）為取得好的電離效果，請判斷I區(qū)中的磁場方向（按圖2說明是“垂直紙面向里”或“垂直紙面向外”）；（3）為90°時，要取得好的電離效果，求射出的電子速率v的范圍；（4）要取得好的電離效果，求射出的電子最大速率vmax與角的關(guān)系。19下表是一輛電動自行車的部分技術(shù)指標，其中額定車速是指電動自行車滿載情況下在水平平直道路上以額定功率勻速行駛的速度。額定車速整車質(zhì)量載重額定輸出功率電動機額定工作電壓和電流18km/h40kg80kg180W36V/6A請參考表中數(shù)據(jù)，完成下

14、列問題 (g取10 m/s2)：（1）此電動機的電阻是多少？正常工作時，電動機的效率是多少？（2） 在水平平直道路上行駛過程中電動自行車受阻力是車重（包括載重）的k倍，試計算k的大小。（3）仍在上述道路上行駛，若電動自行車滿載時以額定功率行駛，當(dāng)車速為2m/s時的加速度為多少？20如圖所示，半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)存在著磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，方向垂直于紙面向里，一帶負電的粒子(不計重力)沿水平方向以速度v正對圓心入射，通過磁場區(qū)域后速度方向偏轉(zhuǎn)了60°。(1)求粒子的比荷及粒子在磁場中的運動時間t。(2)如果想使粒子通過磁場區(qū)域后速度方向的偏轉(zhuǎn)角度最大，在保持原入射速度的基礎(chǔ)上，需將

15、粒子的入射點沿圓弧向上平移的距離d為多少？21如圖所示，電源電動勢E10 V，內(nèi)阻不計，兩電容器 C1=C2=30 F，電阻R1=4.0 ，R2=6.0 ，開關(guān)S是閉合的，求斷開S以后，求通過R1的電量。22如圖所示，在一個邊長為a的正六邊形區(qū)域內(nèi)存在磁感應(yīng)強度為B，方向垂直于紙面向里的勻強磁場三個相同帶正電的粒子，比荷為q/m ，先后從A點沿AD方向以大小不等的速度射入勻強磁場區(qū)域，粒子在運動過程中只受磁場力作用已知編號為的粒子恰好從F點飛出磁場區(qū)域，編號為的粒子恰好從E點飛出磁場區(qū)域，編號為的粒子從ED邊上的某一點垂直邊界飛出磁場區(qū)域求：（1）編號為的粒子進入磁場區(qū)域的初速度大小；（2）編

16、號為的粒子在磁場區(qū)域內(nèi)運動的時間；（3）編號為的粒子在ED邊上飛出的位置與E點的距離231930年，Earnest O. Lawrence提出了回旋加速器的理論，他設(shè)想用磁場使帶電粒子沿圓弧形軌道旋轉(zhuǎn)，多次反復(fù)地通過高頻加速電場，直至達到高能量。題18-10圖甲為Earnest O. Lawrence設(shè)計的回旋加速器的示意圖。它由兩個鋁制D型金屬扁盒組成，兩個D形盒正中間開有一條狹縫；兩個D型盒處在勻強磁場中并接有高頻交變電壓。圖乙為俯視圖，在D型盒上半面中心S處有一正離子源，它發(fā)出的正離子，經(jīng)狹縫電壓加速后，進入D型盒中。在磁場力的作用下運動半周，再經(jīng)狹縫電壓加速；為保證粒子每次經(jīng)過狹縫都被

17、加速，應(yīng)設(shè)法使交變電壓的周期與粒子在狹縫及磁場中運動的周期一致。如此周而復(fù)始，最后到達D型盒的邊緣，獲得最大速度后被束流提取裝置提取出。已知正離子的電荷量為q，質(zhì)量為m，加速時電極間電壓大小恒為U，磁場的磁感應(yīng)強度為B，D型盒的半徑為R，狹縫之間的距離為d。設(shè)正離子從離子源出發(fā)時的初速度為零。（1）試計算上述正離子從離子源出發(fā)被第一次加速后進入下半盒中運動的軌道半徑；（2）設(shè)該正離子在電場中的加速次數(shù)與回旋半周的次數(shù)相同，試推證當(dāng)R>>d時，正離子在電場中加速的總時間相對于在D形盒中回旋的時間可忽略不計（正離子在電場中運動時，不考慮磁場的影響）。（3）若此回旋加速器原來加速的是粒子

18、（He），現(xiàn)改為加速氘核（H），要想使氘核獲得與粒子相同的動能，請你通過分析，提出一種簡單可行的辦法。24如圖甲所示，ABCD是一長方形有界勻強磁場邊界，磁感應(yīng)強度按圖乙規(guī)律變化，取垂直紙面向外為磁場的正方向，圖中ABADL，一質(zhì)量為m、所帶電荷量為q的帶正電粒子以速度v0在t0時從A點沿AB方向垂直磁場射入，粒子重力不計。(1)若粒子經(jīng)時間tT0恰好垂直打在CD上，求磁場的磁感應(yīng)強度B0和粒子運動中的加速度a的大小。(2)若要使粒子恰能沿DC方向通過C點，求磁場的磁感應(yīng)強度B0的大小及磁場變化的周期T0?！緟⒖即鸢浮恳弧⑦x擇題題號12345678910111213141516答案ACBDBB

19、CADCDACCDBCADCDCAD二、計算題17(3)由F=ma，v=at解得發(fā)射彈體需要時間t=1×10-2s。（2分）發(fā)射彈體過程中產(chǎn)生的焦耳熱Q=I2(R+r)t=1.6×105J。（1分）彈體動能Ek=mv2=1.6×106J。（1分）系統(tǒng)消耗總能量E=Ek+Q=1.76×106J。（2分）（4）由于彈體的速度增大，彈體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，電源的電壓增大，抵消產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，以保證電源為加速彈體提供恒定的電流，使電磁炮勻加速發(fā)射。（2分）18解析：（1）由動能定理：Ue=Mv M 2 解得 U= 由運動學(xué)公式vM2=2aL，解得a= （

20、2）由右手定則可判斷出磁場方向應(yīng)垂直于紙面向外。（3）設(shè)電子運動的最大半徑為r，2r=3R/2，所以有：v0v<. 要使上式有解，磁感應(yīng)強度B>（5）如圖所示，OA=R-r，OC=R/2，AC=r在OAC中，由余弦定理得，(R-r)2=r2+R2/4-2r·R/2sin解得：r=由解得，. 注解：畫出軌跡示意圖，由圖中的幾何關(guān)系，利用相關(guān)知識得出軌道半徑r。19（1）從表中可知，輸出功率P出= 180W，輸入功率P入=UI=36×6W=216W P損= P入-P出 =36W ，由 解得此電動機的電阻 r=1 。 正常工作時，電動機的效率 （2）根據(jù)題述，阻力f= k(M+m)g，額定車速vm=18km/h=5m/s，在水平平直道路上行駛過程中，F(xiàn)=f。