高2012级物理选修3-1期末复习试题（一）
(时间：90分钟满分：100分)
温馨提示：认真审题，仔细作答，永远不要以粗心为借口原谅自己．
第Ⅰ卷(选择题，共44分)
一、选择题(本大题共11小题，每小题4分，共44分，每小题至少有一个选项是正确的，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，错选或不答的得0分)
1．两个相同的带电导体小球所带电荷量的比值为1∶3，相距为r时相互作用的库仑力大小为F，今使两小球接触后再分开放到相距为2r处，则此时的库仑力大小可能为()
A.FB.FC.F D.F
2．下列说法中正确的是()
A．根据E＝，可知电场中某点的场强与静电力成正比
B．根据E＝，可知电场中某点的场强与形成电场的点电荷的电荷量成正比
C．根据场强的叠加原理，可知合电场的场强一定大于分电场的场强
D．电场线就是点电荷在电场中的运动轨迹
3．如图所示，两个等量异种电荷在真空中相隔一定距离，OO′代表两点电荷连线的中垂面，在两点电荷所在的某一平面上取图示1、2、3三点，则这三点的电势大小关系是()
A．φ1>φ2>φ3 B．φ2>φ1>φ3
C．φ2>φ3>φ1 D．φ3>φ2>φ1
4．如图所示，把四个相同的灯泡接成甲、乙两种电路后，灯泡都正常发光，且两个电路的总功率相等．则这两个电路中的U甲、U乙、R甲、R乙之间的关系，正确的是()
A．U甲>2U乙 B．U甲＝2U乙
C．R甲＝4R乙 D．R甲＝2R乙
5．用半导体材料制成热敏电阻，在温度升高时，电阻会迅速减小，如图所示，将一热敏电阻接入电路中，接通开关后，会观察到()
A．电流表示数不变 B．电流表示数减小
C．电压表示数增大 D．电压表示数减小
6．一个微型吸尘器的直流电动机的额定电压为U，额定电流为I，线圈电阻为R，将它接在电动势为E，内阻为r的直流电源的两极间，电动机恰好能正常工作，则()
A．电动机消耗的总功率为UIB．电动机消耗的热功率为
C．电源的输出功率为EID．电源的效率为1－
7．有两根长直导线a、b互相平行放置，如图所示为垂直于导线的截面图．在图示的平面内，O点为两根导线连线的中点，M、N为两根导线附近的两点，它们在两导线连线的中垂线上，且与O点的距离相等．若两导线中通有大小相等、方向相同的恒定电流I，则关于线段MN上各点的磁感应强度的说法中正确的是()
A．M点和N点的磁感应强度大小相等，方向相同
B．M点和N点的磁感应强度大小相等，方向相反
C．在线段MN上各点的磁感应强度都不可能为零
D．在线段MN上只有一点的磁感应强度为零
8．如图所示，MN是一负点电荷产生的电场中的一条电场线．一个带正电的粒子(不计重力)从a到b穿越这条电场线的轨迹如图中虚线所示．下列结论正确的是()
A．带电粒子从a到b过程中动能逐渐减小
B．负点电荷一定位于M点左侧
C．带电粒子在a点时具有的电势能大于在b点时具有的电势能
D．带电粒子在a点的加速度小于在b点的加速度
9．如图所示，a、b、c为电场中同一条电场线上的三点，c为ab的中点，a、b点的电势分别为φa＝5V，φb＝3V，下列叙述正确的是()
A．该电场在c点处的电势一定为4V
B．a点处的场强一定大于b点处的场强
C．一正电荷从c点运动到b点电势能一定减少
D．一正电荷运动到c点时受到的静电力由c指向a
10．条形磁铁放在水平桌面上，它的上方靠近S极的一侧悬挂一根与它垂直的导体棒，如图所示，图中只画出此棒的横截面，且标出棒中的电流是流向纸内的，在通电的一瞬间，可能产生的情况是()
A．磁铁对桌面的压力减小B．磁铁对桌面的压力增大
C．磁铁受到向左的摩擦力D．磁铁受到向右的摩擦力
11．如图所示直线MN上方有磁感应强度为B的匀强磁场．正、负电子同时从同一点O以与MN成30°角的同样速度v射入磁场，设电子质量为m，电荷量为e，则()
A．正、负电子在磁场中运动的半径和周期是相同的
B．正、负电子从磁场中射出点到O点的距离相等
C．正、负电子在磁场中运动的时间差是
D．正、负电子在磁场中运动的时间差是
第卷(非选择题，共56分)
二、实验题(本题包括2小题，共12分)
12．如图所示为J0411多用电表示意图．其中A、B、C为三个可调节的部件．某同学在实验室中用它测量一阻值约为1～3kΩ的电阻．他测量的操作步骤如下：
(1)调节可调部件________，使电表指针指向________．
(2)调节可调部件B，使它的尖端指向________位置．
(3)将红黑表笔分别插入正负插孔中，两笔尖相互接触，调节可动部件________，使电表指针指向欧姆零刻度位置．
(4)将两只表笔分别与待测电阻两端相接，进行测量读数．
(5)换测另一阻值为20～25kΩ的电阻时，应调节B，使它的尖端指向“×1k”的位置，此时还必须重复步骤________，才能进行测量，若电表读数如图所示，则该待测电阻的阻值是________．
13．某同学要测量一节旧干电池的电动势E和内阻r，实验器材仅有一个电流表、一个电阻箱、一个开关和导线若干，该同学按如图(甲)所示电路进行实验，测得的数据如下表所示．
实验次数 1 2 3 4 5 R(Ω) 4.0 10.0 16.0 22.0 28.0 I(A) 1.00 0.50 0.34 0.25 0.20 1/I(A－1) 1.0 2.0 2.9 4.0 5.0
(1)若利用图象确定电池的电动势和内阻，则应作________(选填“R-I”或“R-”)图象；
(2)利用测得的数据在图(乙)所示坐标纸上画出适当的图象；
(3)由图象可知，该电池的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω.
三、计算题(共4小题，共44分，要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的题要注明单位)
14．一质量为m、电荷量为q的小球，从与水平方向成45°角的两块平行金属板A、B的A板上的小孔P沿水平方向射入，如图所示，小球在A、B板间做直线运动，设两板的间距为d，问：
(1)A、B两板间的电压是多少；
(2)小球入射的速度v0至少多大才能到达B板．
15．如图所示，水平放置的两平行金属导轨间距L＝0.5m，所接电源的电动势E＝1.5V，内阻r＝0.2Ω，金属棒的电阻R＝2.8Ω，与平行导轨垂直，其余电阻不计，金属棒处于磁感应强度B＝2.0T、方向与水平方向成60°角的匀强磁场中．在接通电路后金属棒还是静止，则
(1)金属棒受到的安培力的大小和方向如何？
(2)若棒的质量m＝5×10－2kg，此时导轨对它的支持力是多少？
16．如图所示，Q为固定的正点电荷，A、B两点在Q的正上方和Q相距分别为h和0.25h，将另一点电荷从A点由静止释放，运动到B点时速度正好又变为零．若此电荷在A点处的加速度大小为g，试求(静电力常量为k)：
(1)此电荷在B点处的加速度；
(2)A、B两点间的电势差(用Q和h表示)．
17．图中左边有一对平行金属板，两板相距为d.电压为U；两板之间有匀强磁场，磁感应强度大小为B0，方向与金属板面平行并垂直于纸面朝里．图中右边有一半径为R、圆心为O的圆形区域内也存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面朝里．一电荷量为q的正离子沿平行于金属板面、垂直于磁场的方向射入平行金属板之间，沿同一方向射出平行金属板之间的区域，并沿直径EF方向射入磁场区域，最后从圆形区域边界上的G点射出．已知弧所对应的圆心角为θ，不计重力．求：
(1)离子速度的大小；
(2)离子的质量．
选择题
1．解析：设两个小球相互接触之前所带电荷量分别为q和3q，由库仑定律得F＝k.由于两个导体小球完全相同，故接触后它们的带电情况完全相同．若它们原来带同种电荷，则接触后它们的电荷量均为2q，于是有F1＝k＝F；若它们原来带异种电荷，则接触后它们的电荷量均为q，于是有F2＝k＝F.答案：AD
2．解析：这个问题涉及到有关电场的基本概念．E＝作为电场强度的定义式，给出了电场强度的一种测量方法．而对于静电场中的某一确定的点，放在该处的试探电荷的电荷量不同，电荷受到的静电力也不同，但静电力和电荷量的比值却是不变的，即电场强度与静电力及试探电荷的电荷量无关，而由场源电荷及研究点在场中的位置决定．对于点电荷形成的电场，确定点的场强与形成电场的场源电荷的电荷量成正比．电场强度是矢量，合场强由平行四边形法则确定，作为合场强的平行四边形的对角线不一定比作为分场强的平行四边形的邻边长．只有当电场线是直线，带电粒子只在静电力的作用下，电荷的初速度为零或初速度方向与电场线重合时，电荷的运动轨迹才会与电场线重合．
答案：B
3．解析：本题所涉及的是等量异种电荷周围的电场线和等势面，先画出等量异种电荷周围的电场线和等势面如图所示，根据沿着电场线电势越来越低，所以φ1>φ2>φ3.
答案：A
4．解析：两电路的总电流分别为I和2I，所以U甲＝2U乙，R甲消耗的功率为P总－2P灯，R乙消耗的功率也为P总－2P灯，所以I2R甲＝4I2R乙，R甲＝4R乙．答案：BC
5．解析：接通开关后热敏电阻的温度升高，电阻减小，总电阻减小，I总＝得I总增大，电流表示数变大，A、B错误．R1中电流I1不变，R2支路的电流I2增大，UR2增大，又U＝UR2＋U热，则U热减小，电压表示数减小，D正确．答案：D
6．解析：电动机消耗的总功率为UI，选项A正确；电动机消耗的热功率为I2R，选项B错误；电源的总功率为EI，电源的输出功率为EI－I2r，所以电源的效率为1－，选项C错误，D正确．
答案：AD
7．解析：M点、N点的磁感应强度大小相等，方向相反，选项B正确；在线段MN上中点O的磁感应强度为零，选项D正确．答案：BD
8．解析：由粒子运动的轨迹可知，带电粒子受到的静电力向右，静电力对带电粒子做正功，带电粒子的电势能减小，动能逐渐增大，负电荷一定在N侧，带电粒子在a点受到的静电力小于b点的静电力，所以在a点的加速度小于在b点的加速度，CD项正确．答案：CD
9．解析：该电场不一定是匀强电场，φc不一定等于＝4V，故A、B错误；由φa＞φb知，电场线由a指向b，正电荷在c点的受力也应由c指向b，选项D错误；由Ep＝qφ知选项C正确．
答案：C
10．解析：直接研究通电导体棒对磁铁的作用力不方便，但是可以先研究磁铁对通电导体棒的作用力，根据牛顿第三定律，二力是等大、反向的，根据条形磁铁的磁感线分布特点，导体棒所在处的磁感线是垂直导体棒斜向右下方的，因此，根据左手定则，可以判断导体棒受的安培力斜向左下方，由牛顿第三定律可得出通电导体棒对条形磁铁的力斜向右上方，减小了磁铁对桌面的挤压并使磁铁相对桌面有向右滑动的趋势，故A、C正确．
答案：AC
11．解析：正、负电子的半径和周期是相同的，选项A正确；正、负电子偏转方向相反，先确定圆心，画出半径，由对称性知：射入、射出点和圆心恰好组成正三角形，所以从磁场中射出点到O点的距离相等，选项B正确；由图还看出经历时间相差2T/3，时间差为Δt＝，选项C正确、D错误．
答案：ABC
二、实验题(本题包括2小题，共12分)
12．答案：(1)A左边零刻度处
(2)“×100”的倍率挡
(3)C
(5)(3)22kΩ
13．解析：(1)根据闭合电路欧姆定律有E＝I(R＋r)，得R＝－r，若作出R-I图象，图线为曲线，无法根据图线的截距和斜率求出电源电动势E和电源内阻r.若作R-图象，则图线为直线，图线斜率等于电源的电动势，与R轴截距的绝对值为r.故应作R-图象．
(2)用描点法作出图象如图所示．
(3)R-图线斜率等于电源的电动势，则E＝＝V＝6.0V，图线与R轴截距的绝对值为2.0Ω，所以r＝2.0Ω.
答案：(1)R-(2)图见解析(3)6.0(5.8～6.2都正确)2.0(1.8～2.2都正确)
三、计算题
14．解析：(1)对小球进行受力分析，如图所示，可得小球做匀减速直线运动，则
qcos45°＝mg，解得：U＝.
(2)设小球的初速度最小为v0时能到达B板，由能量守恒得：
qU＝mv，解得：v0＝.
答案：(1)(2)
15．解析：(1)由闭合电路欧姆定律有：
I＝＝A＝0.5A，
安培力F＝BIL＝2.0×0.5×0.5N＝0.5N，
由左手定则可知其方向与导轨平面成30°角斜向左上方．
(2)设金属棒所受支持力为FN，
由竖直方向受力平衡知：
FN＋Fsin30°－mg＝0
解得：FN＝0.25N.
答案：(1)0.5N，方向与导轨平面成30°角斜向左上方
(2)0.25N
16．解析：(1)这一电荷必为正电荷，设其电荷量为q，由牛顿第二定律，在A点时mg－＝m·g，
在B点时－mg＝m·aB，
解得：q＝，aB＝3g，方向竖直向上．
(2)从A到B过程，由动能定理得
mg(h－0.25h)＋qUAB＝0
解得：UAB＝－.
答案：(1)3g，方向竖直向上
(2)－
17．解析：(1)由题设知，离子在平行金属板之间做匀速直线运动，所受到的向上的洛伦兹力和向下的电场力平衡qvB0＝qE0，式中v是离子运动速度的大小，E0是平行金属板之间的匀强电场的强度，有E0＝，解得v＝.
(2)在圆形磁场区域，离子做匀速圆周运动，由洛伦兹力公式和牛顿第二定律有qvB＝m，式中m和r分别是离子的质量和它做圆周运动的半径．由题设，离子从磁场边界上的点G穿出，离子运动的圆周的圆心O′必在过E点垂直于EF的直线上，且在EG的垂直平分线上(如图)．由几何关系有r＝Rtanα，式中α是OO′与直径EF的夹角，由几何关系得2α＋θ＝π.联立得，离子的质量为
m＝cot.
答案：(1)(2)cot
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