高中物理选修3-1期末测试卷-附答案

第1页，共7页高中物理选修3-1期末测试卷一、单选题（本大题共10小题，共40.0分）1.关于物理学家和他们的贡献，下列说法中正确的是(  )A.奥斯特发现了电流的磁效应，并提出了电磁感应定律B.库仑提出了库仑定律，并最早实验测得元电荷e的数值C.伽利略发现了行星运动的规律，并通过实验测出了引力常量D.法拉第不仅提出了场的概念，而且发明了人类历史上的第一台发电机2.在图中所示的电路中，当滑动变阻器的滑动触片向b端移动时(  )A.伏特表V读数增大，电容C的电荷量在减小B.安培表A的读数增大，电容C的电荷量在增大C.伏特表V的读数增大，安培表A的读数减小D.伏特表V的读数减小，安培表A的读数增大3.三根通电长直导线P、Q、R互相平行、垂直纸面放置.三根导线中电流方向均垂直纸面向里，且每两根导线间的距离均相等.则P、Q中点O处的磁感应强度方向为(  )A.方向水平向左B.方向水平向右C.方向竖直向上D.方向竖直向下4.如图所示，两个半径相同的半圆形轨道分别竖直放在匀强电场和匀强磁场中，轨道两端在同一高度上，轨道是光滑的而且绝缘，两个相同的带正电小球同时从两轨道左端最高点由静止释放，a、b为轨道的最低点，则不正确的是(  )A.两小球到达轨道最低点的速度𝑉𝑎𝑉𝑏B.两小球到达轨道最低点时对轨道的压力𝐹𝑎𝐹𝑏C.小球第一次到达a点的时间大于小球第一次到达b点的时间D.在磁场中小球能到达轨道的另一端，在电场中小球不能到达轨道的另一端5.如图所示，在同一平面内，同心的两个导体圆环中通以同向电流时(  )A.两环都有向内收缩的趋势B.两环都有向外扩张的趋势C.内环有收缩趋势，外环有扩张趋势D.内环有扩张趋势，外环有收缩趋势6.如图所示，水平直导线中通有恒定电流I，导线正下方处有一电子初速度𝑣0，其方向与电流方向相同，以后电子将(  )A.沿路径a运动，曲率半径变小B.沿路径a运动，曲率半径变大C.沿路径b运动，曲率半径变小D.沿路径b运动，曲率半径变大7.下列说法中正确的是(  )A.磁场中某一点的磁感应强度可以这样测定：把一小段通电导线放在该点时受到的磁场力F与该导线的长度L、通过的电流I乘积的比值.即𝐵=𝐹𝐼𝐿B.通电导线放在磁场中的某点，该点就有磁感应强度，如果将通电导线拿走，该点的磁感应强度就为零C.磁感应强度𝐵=𝐹𝐼𝐿只是定义式，它的大小取决于场源以及磁场中的位置，与F、I、L以及通电导线在磁场中的方向无关D.通电导线所受磁场力的方向就是磁场的方向8.如图所示，质量为m，带电量为q的粒子，以初速度𝑣0，从A点竖直向上射入空气中的沿水平方向的匀强电场中，粒子通过电场中B点时，速率𝑣𝐵=2𝑣0，方向与电场的方向一致，则𝐴，𝐵两点的电势差为(  )A.𝑚 𝑣022𝑞B.3𝑚𝑣02𝑞C.2𝑚𝑣02𝑞D.3𝑚𝑣022𝑞第2页，共7页9.如图所示，一个绝缘圆环，当它的14均匀带电且电荷量为+𝑞时，圆心O处的电场强度大小为E，现使半圆ABC均匀带电+2𝑞，而另一半圆ADC均匀带电−2𝑞，则圆心O处的电场强度的大小和方向为(  )A.2√2𝐸方向由O指向DB.4E方向由O指向DC.2√2𝐸方向由O指向BD.010.某区域的电场线分布如图所示，M、N、P是电场中的三个点，则下列说法正确的是(  )A.P、N两点点场强不等，但方向相同B.将一带负电的粒子从M点移到N点，电场力做负功C.带电量+𝑞的粒子，从P点的电势能小于在N点的电势能D.带正电的粒子仅在电场力作用下，一定沿电场线PN运动二、多选题（本大题共2小题，共8.0分）11.如图所示，实线表示在竖直平面内的匀强电场的电场线，电场线与水平方向成𝛼角，水平方向的匀强磁场与匀强电场相互垂直.有一带电液滴沿虚线L向上做直线运动，L与水平方向成𝛽角，且𝛼𝛽.下列说法中正确的是(  )A.液滴一定做匀速直线运动B.液滴一定带正电C.电场线方向一定斜向上D.液滴有可能做匀变速直线运动12.如图中虚线为匀强电场中与场强方向垂直的等间距平行直线，两粒子M、N质量相等，所带电荷的绝对值也相等.现将M、N从虚线上的O点以相同速率射出，两粒子在电场中运动的轨迹分别如图中两条实线所示.点a、b、c为实线与虚线的交点.已知O点电势高于c点，若不计重力，则(  )A.M带负电荷，N带正电荷B.N在a点的速度与M在c点的速度大小相同C.N在从O点运动至a点的过程中克服电场力做功D.M在从O点运动至b点的过程中，电场力对它做的功等于零三、实验题探究题（本大题共3小题，共27.0分）13.请完成以下两小题：(1)图a中螺旋测微器读数为______𝑚𝑚.图b中游标卡尺(游标尺上有50个等分刻度)读数为______cm．(2)欧姆表“×1”档的中值电阻为20𝛺，已知其内装有一节干电池，干电池的电动势为1.5𝑉.该欧姆表表头满偏电流为______mA，要测2.5𝑘𝛺的电阻应选______档.14.测得接入电路的金属丝的长度为L，金属丝的直径d，已知其电阻大约为25𝛺．(1)在用伏安法准确测其电阻时，有下列器材供选择，除必选电源(电动势1.5𝑉，内阻很小)、导线、开关外，电流表应选______，电压表应选______，滑动变阻器应选______.(填代号)并将设计好的测量电路原理图画在方框内．𝐴1电流表(量程40mA，内阻约0.5𝛺)𝐴2电流表(量程10mA，内阻约0.6𝛺)𝑉1电压表(量程6V，内阻约30𝑘𝛺)𝑉2电压表(量程1.2𝑉，内阻约的20𝑘𝛺)第3页，共7页𝑅1滑动变阻器(范围0−10𝛺)𝑅2滑动变阻器(范围0−2𝑘𝛺)(2)若电压表、电流表读数用U、I表示，用上述测得的物理量计算金属丝的电阻率的表示式为𝜌=______.(全部用上述字母表示)15.为了测定干电池的电动势和内阻，现有下列器材：A.干电池一节B.电压表𝑣1(0−15𝑉，内阻约为15𝐾𝛺)C.电压表𝑣2(0−3𝑉，内阻约为3𝐾𝛺)D.电流表𝐴1(0−3𝐴，内阻约为2𝛺)E.电流表𝐴2(0−0.6𝐴，内阻约为10𝛺)F.电流表𝐺(满偏电流3mA，内阻𝑅𝑔=10𝛺)G.变压器H.滑动变阻器(0−1000𝛺)I.滑动变阻器(0−20𝛺)J.开关、导线(1)用电流表和电压表测量干电池的电动势和内电阻，应选用的滑动变阻器是______，电流表______，电压表______(用代号回答)(2)根据实验要求，用笔画线代替导线在实物图甲上连线．(3)某次实验记录如下：组别123456电流𝐼/𝐴0.120.200.310.320.500.57电压𝑈/𝑉1.371.321.241.181.101.05根据表中数据在坐标图乙上画出𝑈−𝐼图线，由图可求得𝐸=______𝑉，𝑟=______𝛺.(4)用你设计的电路做实验，测得的电动势与电池电动势的真实值相比______(填“偏大”“偏小”或“相等”)．四、计算题（本大题共4小题，共40.0分）16.如图所示，y轴上A点距坐标原点的距离为L，坐标平面内有边界过A点和坐标原点O的圆形匀强磁场区域，磁场方向垂直坐标平面向里.有一电子(质量为m、电荷量为𝑒)从A点以初速度𝑣0沿着x轴正方向射入磁场区域，并从x轴上的B点射出磁场区域，此时速度方向与x轴正方向之间的夹角为60∘.求：(1)磁场的磁感应强度大小；(2)电子在磁场中运动的时间．第4页，共7页17.如图甲所示，足够长的“U”型金属导轨固定在水平面上，金属导轨宽度𝐿=1.0𝑚，导轨上放有垂直导轨的金属杆P，金属杆质量为𝑚=0.1𝑘𝑔，空间存在磁感应强度𝐵=0.5𝑇，竖直向下的匀强磁场.连接在导轨两端的电阻𝑅=3.0𝛺，金属杆的电阻𝑟=1.0𝛺，其余部分电阻不计.某时刻给金属杆一个水平向右的恒力F，金属杆P由静止开始运动，图乙是金属杆P运动过程的𝑣−𝑡图象，导轨与金属杆间的动摩擦因数𝜇=0.5.在金属杆P运动的过程中，第一个2s内通过金属杆P的电荷量与第二个2s内通过P的电荷量之比为3：5.𝑔取10𝑚/𝑠2.求：(1)水平恒力F的大小；(2)求前2s内金属杆P运动的位移大小𝑥1；(3)前4s内电阻R上产生的热量．18.质谱仪原理如图所示，a为粒子加速器，电压为𝑈1；b为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为𝐵1，板间距离为d；c为偏转分离器，磁感应强度为𝐵2.今有一质量为m、电荷量为+𝑒的正电子(不计重力)，经加速后，该粒子恰能通过速度选择器，粒子进入分离器后做半径为R的匀速圆周运动.求：(1)粒子射出加速器时的速度v为多少？(2)速度选择器的电压𝑈2为多少？(3)粒子在𝐵2磁场中做匀速圆周运动的半径R为多大？19.如图所示，一质量为m、电量为+𝑞、重力不计的带电粒子，从A板的S点由静止开始释放，经A、B加速电场加速后，穿过中间偏转电场，再进入右侧匀强磁场区域.已知AB间的电压为𝑈，𝑀𝑁极板间的电压为2𝑈，𝑀𝑁两板间的距离和板长均为L，磁场垂直纸面向里、磁感应强度为B、有理想边界.求：(1)带电粒子离开B板时速度𝑣0的大小；(2)带电粒子离开偏转电场时速度v的大小与方向；(3)要使带电粒子最终垂直磁场右边界射出磁场，磁场的宽度d多大？第5页，共7页答案和解析【答案】1.D2.D3.A4.C5.D6.B7.C8.C9.A10.B11.ABC12.BD13.1.998；1.094；75；×10014. 𝐴1 ；𝑉2 ；𝑅1 ；𝜋𝑈𝑑 24𝐼𝐿15.I；E；C；1.45；0.75；偏小16.解：(1)过B点作电子出射速度方向的垂线交y轴于C点，则C点为电子在磁场中运动轨迹的圆心，画出电子的运动轨迹．由几何知识得∠𝐴𝐶𝐵=60∘设电子在磁场中运动的轨迹半径为R，则𝑅−𝐿=𝑅sin30∘，得：𝑅=2𝐿又由洛伦兹力提供向心力，得：𝑒𝑣0𝐵=𝑚𝑣02𝑅则得：𝐵=𝑚𝑣02𝑒𝐿；(2)由几何知识∠𝐴𝐶𝐵=60∘则粒子在磁场中飞行时间为𝑡=𝜃360∘⋅2𝜋𝑅𝑣0将𝑅=2𝐿代入得：𝑡=2𝜋𝐿3𝑣0；答：(1)磁场的磁感应强度大小为𝑚𝑣02𝑒𝐿；(2)电子在磁场中运动的时间为2𝜋𝐿3𝑣0．17.解：(1)由图乙可知金属杆P先作加速度减小的加速运动，2s后做匀速直线运动．当𝑡=2𝑠时，𝑣=4𝑚/𝑠，此时感应电动势𝐸=𝐵𝑙𝑣感应电流𝐼=𝐸𝑅+𝑟安培力根据牛顿运动定律有解得𝐹=0.75𝑁(2)通过金属杆P的电荷量𝑞=𝐼𝑡=𝐸𝑅+𝑟𝑡其中𝐸.=△𝛷△𝑡=𝐵𝐿𝑥𝑡所以𝑞=𝐵𝐿𝑥𝑅+𝑟∝𝑥(𝑥为P的位移)设第一个2s内金属杆P的位移为𝑥1，第二个2s内P的位移为𝑥2则△𝛷1=𝐵𝐿𝑥1△𝛷2=𝐵𝐿𝑥=𝐵𝐿𝑣𝑡由于𝑞1：𝑞2=3：5第6页，共7页联立解得𝑥2=8𝑚，𝑥1=4.8𝑚.(3)前4s内由能量守恒得𝐹(𝑥1+𝑥2)=12𝑚𝑣2+𝜇𝑚𝑔(𝑥1+𝑥2)+𝑄𝑟+𝑄𝑅其中𝑄𝑟：𝑄𝑅=𝑟：𝑅=1：3解得：𝑄𝑅=1.8𝐽．答：(1)水平恒力F的大小为0.75𝑁；(2)前2s内金属杆P运动的位移大小𝑥1为4.8𝑚；(3)前4s内电阻R上产生的热量为1.8𝐽.18.解：(1)粒子经加速电场𝑈1加速，获得速度为v，由动能定理可知：𝑒𝑈1=12𝑚𝑣2解得𝑣=√2𝑈1𝑒𝑚(2)在速度选择器中作匀速直线运动，电场力与洛仑兹力平衡得：𝑒𝐸=𝑒𝑣𝐵1即𝑈2𝑑𝑒=𝑒𝑣𝐵1解得：𝑈2=𝐵1𝑑𝑣=𝐵1𝑑√2𝑈1𝑒𝑚(3)在𝐵2中作圆周运动，洛仑兹力提供向心力，𝑞𝑣𝐵2=𝑚𝑣2𝑅解得：𝑅=𝑚𝑣𝑒𝐵2=1𝐵2√2𝑈1𝑚𝑒答