高中物理人教版 (新课标)选修32 传感器的应用（一）课后练习题

这是一份高中物理人教版 (新课标)选修32 传感器的应用（一）课后练习题，共14页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

一、单项选择题(每题3分，本题共10小题，共30分．每小题中只有一个选项是正确的，选对得3分，错误、不选或多选均不得分)
1．关于电动势，下列说法正确的是( )
A．电源电动势一定等于电源两极间的电压
B．电动势越大的电源，将其他形式的能转化为电能的本领越大
C．体积越大的电源，电动势一定越大
D．电源电动势与外电路的组成有关
解析：根据闭合电路欧姆定律得知：电动势的数值等于内外电压之和，故A错误．电源是把其他形式的能转化为电能的装置，电动势表征了这种转化本领的大小，故B正确．干电池的电动势与正负极的材料有关，与电源的体积无关；故C错误．电动势由电源本身特性决定，与外电路的组成无关，故D错误．
答案：B
2．在电场中某点引入电荷量为q的正电荷，这个电荷受到的电场力为F，则( )
A．在这点引入电荷量为2q的正电荷时，该点的电场强度将等于eq \f(F,2q)
B．在这点引入电荷量为3q的正电荷时，该点的电场强度将等于eq \f(F,3q)
C．在这点引入电荷量为2e的正离子时，则离子所受的电场力大小为2eeq \f(F,q)
D．若将一个电子引入该点，则由于电子带负电，所以该点的电场强度的方向将和在这一点引入正电荷时相反
解析： 电场强度是描述电场的力的性质的物理量，它是由产生电场的电荷以及在电场中各点的位置决定的，与某点有无电荷或电荷的正负无关，所以排除选项A、B、D.而电场力F＝Eq不仅与电荷在电场中的位置有关，还与电荷量q有关，该题中根据场强的定义式可知该点的场强大小为E＝eq \f(F,q)，则正离子所受的电场力大小应为F＝E·2e＝eq \f(F,q)·2e，故选项C正确．
答案：C
3．根据R＝ρeq \f(L,S)可以导出电阻率的表达式ρ＝eq \f(RS,L)，对温度一定的某种金属导线来说，它的电阻率( )
A．跟导线的电阻成正比
B．跟导线的横截面积S成正比
C．跟导线的长度L成反比
D．只由其材料的性质决定
解析：电阻率的大小与材料的性质决定，与电阻的大小、导线的长度、横截面积无关．故D正确，A、B、C错误．
答案：D
4．有一束正离子，以相同速率从同一位置进入带电平行板电容器的匀强电场中，所有离子运动轨迹一样，说明所有离子( )
A．具有相同的质量 B．具有相同的电荷量
C．具有相同的比荷eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(即\f(q,m))) D．属于同一元素同位素
解析：根据y＝eq \f(qU,2md)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(x,v0)))eq \s\up12(2)，由于轨迹相同，v0相同，则所有离子的比荷eq \f(q,m)一定相同，选项C正确．
答案：C
5.如图所示a、b、c为电场中同一条水平方向电场线上的三点，c为ab的中点，a、b电势分别为φa＝5 V，φb＝3 V，下列叙述正确的是( )
A．该电场在c点处的电势一定为4 V
B．a点处的电场强度Ea一定大于b点处的电场强度Eb
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点时受到的电场力由c指向a
解析：因不知该电场是否是匀强电场，所以E＝eq \f(U,d)不一定成立，c点电势不一定是4 V，所以A、B两项错误．因φa>φb，电场线方向向右，正电荷从高电势点移到低电势点电场力做正功，电势能减少，受到的电场力指向b，所以C项正确、D项错误.
答案：C
6．两电荷量分别为q1和q2的点电荷放在x轴上的O、M两点，两电荷连线上各点电势φ随x变化的关系如图所示，其中A、N两点的电势均为零，ND段中的C点电势最高，则( )
A．N点的电场强度大小为零
B．q1电量小于q2
C．NC间场强方向指向x轴负方向
D．将一正点电荷从N点移到D点，电场力先做正功后做负功
解析：该图象的斜率等于场强E，则知N点电场强度不为零，故A错误．如果q1和q2为等量异种电荷，点连线中垂线是等势面，故连线中点为零电势点；由于OA>AM，故q1>q2；故B错误．由图可知：OM间电场强度方向沿x轴正方向，MC间电场强度方向沿x轴负方向，NC间场强方向向x轴负方向．故C正确．由于从N到D，电势先增加后减小；将一正电荷从N点移到D点，根据公式Ep＝qφ，电势能先增加后减小，故电场力先做负功后正功，故D错误．
答案：C
7．将一有内阻的电源外接电阻阻值为R时，回路电流为I，电源路端电压为U，若换接一阻值为2R的电阻，下列说法正确的是( )
A．回路电流将变为eq \f(I,2) B．路端电压将变为2U
C．回路电流将大于eq \f(I,2) D．路端电压将大于2U
解析：电源电动势和内电阻不变，外电阻增大，根据闭合电路欧姆定律可知电流减小，则回路电流将小于I.由I＝eq \f(E,R＋r)，I′＝eq \f(E,2R＋r)，则eq \f(I′,I)－eq \f(R＋r,2R＋r)>eq \f(I,2)，故A错误，C正确．路端电压U′＝eq \f(2R,2R＋r)E，U＝eq \f(R,R＋r)E，则eq \f(U′,U)＝eq \f(2R＋2r,2R＋r)<2，即路端电压将小于2U.故B、D错误．
答案：C
8．如图所示，在两个不同的匀强磁场中，磁感应强度关系B1＝2B2，当不计重力的带电粒子从B 1磁场区域运动到B2磁场区域时(在运动过程中粒子的速度始终与磁场垂直)，则粒子的( )
A．速度将加倍 B．轨道半径将加倍
C．周期将减半 D．角速度将加倍
解析：洛伦兹力只改变带电粒子的速度方向，不改变速度大小，所以粒子的速率不变．由半径公式R＝eq \f(mv,qB)可知，当磁感应强度变为原来的eq \f(1,2)，轨道半径将加倍．由周期公式T＝eq \f(2πm,qB)可知，当磁感应强度变为原来的eq \f(1,2)，周期将加倍，角速度减半．故B正确，A、C、D错误．
答案：B
9.在如图所示的电路中，电源电动势为E，内电阻为r，闭合开关S，待电流达到稳定后，电流表示数为I，电压表示数为U，电容器C所带电荷量为Q，将滑动变阻器的滑动触头P从图示位置向a端移动一些，待电流达到稳定后，则与P移动前相比( )
A．U变小 B．I变小
C．Q不变 D．Q减小
解析：当电流稳定时，电容器可视为断路，当P向左滑时，滑动变阻器连入电路的阻值R增大，根据闭合电路欧姆定律得，电路中的电流I＝eq \f(E,R＋R2＋r)减小，电压表的示数U＝E－I(R2＋r)增大，A错、B对；对于电容器，电荷量Q＝CU增大，C、D均错．
答案：B
10.如图所示，有a、b、c、d四个离子，它们带等量同种电荷，质量不等，且有ma＝mbA．射向P1的是a离子 B．射向P2的是b离子
C．射到A1的是c离子 D．射到A2的是d离子
解析：从离子在磁场B2中的偏转方向可知离子带正电，而正离子在速度选择器中受到磁场B1的洛伦兹力方向又可由左手定则判断为向右，电极P1、P2间的电场方向必向左，因为qvbB1＝qvcB1＝qE，所以能沿直线穿过速度选择器的必然是速度相等的b、c两离子；因为qvaB1qE，所以d离子穿过速度器时必向右偏射向P2；因为eq \f(mbvb,qB2)答案：A
二、多项选择题(本题共4小题，每题4分，共16分，每小题有多个选项是正确的，全选对得4分，少选得2分，选错、多选或不选得0分)
11．自然界的电、热和磁等现象都是相互联系的，很多物理学家为寻找它们之间的联系做出了贡献．下列说法正确的是( )
A．奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了电现象和磁现象之间的联系
B．欧姆发现了欧姆定律，说明了热现象和电现象之间存在联系
C．法拉第发现了电磁感应现象，揭示了磁现象和电现象之间的联系
D．焦耳发现了电流的热效应，定量得出了电能和热能之间的转换关系
解析：奥斯特最先发现了电流的磁效应，揭开了人类研究电磁相互作用的序幕，故A正确；欧姆定律说明了电流与电压的关系，故B错误；法拉第经十年的努力发现了电磁感应现象，故C正确；焦耳发现了电流的热效应，故D正确；
答案：ACD
12.如图所示，在两等量异种点电荷的电场中，MN为两电荷连线的中垂线，a、b、c三点所在直线平行于两电荷的连线，且a与c关于MN对称，b点位于MN上，d点位于两电荷的连线上．以下判断正确的是( )
A．b点电场强度大于d点电场强度
B．b点电场强度小于d点电场强度
C．a、b两点的电势差等于b、c两点间的电势差
D．试探电荷＋q在a点的电势能小于在c点的电势能
解析：在两等量异号电荷连线上，中间点电场强度最小；在两等量异号电荷连线的中垂线上，中间点电场强度最大，所以b点场强小于d点场强，选项A错误，B正确；由对称性可知，a、b两点的电势差等于b、c两点间的电势差，故选项C正确；因a点的电势高于c点的电势，故试探电荷＋q在a点的电势能大于在c点的电势能，选项D错误．
答案：BC
13.空间存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场，图中的正方形为其边界．一细束由两种粒子组成的粒子流沿垂直于磁场的方向从O点入射．这两种粒子带同种电荷，它们的电荷量、质量均不同，但其比荷相同，且都包含不同速率的粒子，不计重力．下列说法正确的是( )
A．入射速度不同的粒子在磁场中的运动时间一定不同
B．入射速度相同的粒子在磁场中的运动轨迹一定相同
C．在磁场中运动时间相同的粒子，其运动轨迹一定相同
D．在磁场中运动时间越长的粒子，其轨迹所对的圆心角一定越大
解析：由于粒子比荷相同，由R＝eq \f(mv,qB)可知速度相同的粒子轨迹半径相同，运动轨迹也必相同，B正确；对于入射速度不同的粒子在磁场中可能的运动轨迹如图所示，由图可知，粒子的轨迹直径不超过磁场边界一半时转过的圆心角都相同，运动时间都为半个周期，而由T＝eq \f(2πm,qB)知所有粒子在磁场运动周期都相同，故A、C皆错误；再由t＝eq \f(θ,2π)T＝eq \f(θm,qB)可知D正确．
答案：BD
14.如图所示，M、N是真空中的两块平行金属板．质量为m、电荷量为q的带电粒子，以初速度v0由小孔进入电场，当M、N间电压为U时，粒子恰好能到达N板．如果要使这个带电粒子到达M、N板间距的eq \f(1,2)后返回，下列措施中能满足要求的是(不计带电粒子的重力)( )
A．使初速度减为原来的eq \f(1,2)
B．使M、N间电压加倍
C．使M、N间电压提高到原来的4倍
D．使初速度和M、N间电压都减为原来的eq \f(1,2)
解析：由题意知，带电粒子在电场中做减速运动，在粒子恰好能到达N板时，由动能定理可得：
－qU＝－eq \f(1,2)mveq \\al(2,0).
要使粒子到达两极板中间后返回，设此时两极板间电压为U1，粒子的初速度为v1，则由动能定理可得：－qeq \f(U1,2)＝－eq \f(1,2)mveq \\al(2,1).
取立两方程得：eq \f(U1,2U)＝eq \f(veq \\al(2,1),veq \\al(2,0)).
答案：BD
三、实验题(共19分)
15．(每空3分，共9分)用游标为20分度的游标卡尺测量一根金属丝的长度，由图1可知其长度为________mm；
eq \a\vs4\al(, 图1)
eq \a\vs4\al(, 图2)
图3
(2)用螺旋测微器测量一根金属丝的直径，其示数如图2所示，该金属导线的直径为________mm；
(3)用多用电表的电阻“×100”挡，按正确的操作步骤测某金属导体的电阻，表盘的示数如图3，则该电阻的阻值约为________Ω.
解析：(1)由图示游标卡尺可知，其示数为：
50 mm＋3×0.05 mm＝50.15 mm；
(2)由图示螺旋测微器可知，其示数为：
1．5 mm＋38.0×0.01 mm＝1.880 mm；
(3)由图示欧姆表可知，其示数为：
12×100＝1 200 Ω.
答案：(1)50.15 (2)1.880 (3)1 200
16．(每空2分，画图2分，共10分)测量一电源的电动势及内阻．
(1)在下列三个电压表中选一个改装成量程为9 V的电压表．
A．量程为1 V、内阻大约为1 kΩ的电压表
B．量程为2 V、内阻大约为2 kΩ的电压表
C．量程为3 V、内阻为3 kΩ的电压
选择电压表________串联________ kΩ的电阻可以改装成量程为9 V的电压表．
(2)利用一个电阻箱、一只开关、若开关导线和改装好的电压表(此表用符号或与一个电阻串联来表示，且可视为理想电压表)，在虚线框内画出测量电源电动势及内阻的实验原理电路图．
(3)根据以上实验原理电路图进行实验，读出电压表示数为1.50 V时、电阻箱的阻值为15.0 Ω；电压表示数为2.00 V时、电阻箱的阻值为40.0 Ω，则电源的电动势E＝________V，内阻r＝________ Ω.
解析：(1)为确定改装时串联电阻的阻值应选取内阻确定的电压表，故选择C电压表进行改装，改装成电压表要串联电阻的Rx：则Ig(Rg＋Rx)＝UV，
即：1×10－3(3 kΩ＋Rx)＝9.
解得：Rx＝6 kΩ.
(2)实验原理电路图，如图：
(3)电压表示数为1.50 V时，根据闭合电路的欧姆定律E＝1.5 V＋eq \f(1.5 V,15.0 Ω)r，同理有E＝2 V＋eq \f(2.0 V,40.0 Ω)r.
联立二式解得E＝2.50 V，r＝10.0 Ω.
答案：(1)C 6 (2)电路如解析图所示
(3)2.50 10.0
四、计算题(共35分)
17．(8分)一个初速度为零的电子通过电压为U＝4 500 V的电场加速后，从C点沿水平方向飞入电场强度为E＝1.5×105 V/m的匀强电场中，到达该电场中另一点D时，电子的速度方向与电场强度方向的夹角正好是120°，如图所示．试求C、D两点沿电场强度方向的距离y.
解析：电子加速过程，由动能定理得到
eU＝eq \f(1,2)mveq \\al(2,0).
解得v0＝ eq \r(\f(2eU,m)).
在竖直方向：vy＝v0tan 30°＝at，a＝eq \f(eE,m).
解得：t＝eq \f(1,E) eq \r(\f(2mU,3e).)
C、D两点沿场强方向的距离y＝eq \f(1,2)at2＝eq \f(U,3E)，
代入数据解得y＝eq \f(4 500,3×1.5×105) m＝10－2 m，
即C、D两点沿电场强度方向的距离y为 0.01 m.
18．(12分)如图所示为电视机显像管的简化原理图，现有质量为m、电荷量为e、初速度不计的电子经加速电场加速后，垂直于磁场射入宽度为L的有界匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度为B，若电子束的偏转角为θ，求加速电场的电势差U.
解析：设电子被加速电场加速后速度为v，其运动轨迹如图所示
据动能定理有eU＝eq \f(1,2)mv2.
设粒子垂直进入匀强磁场后做半径为R的匀速圆周运动
据牛顿第二定律有evB＝meq \f(v2,R).
据几何关系有sin θ＝eq \f(L,R).
由以上各式解得U＝eq \f(eB2L2,2 msin2θ).
19．(15分)一电动势为48 V的蓄电池恰能给都标有“46 V 23 W”的一电动机和一灯泡并联供电．已知电动机的内阻R＝4 Ω，求：
(1)回路的总电流和电源的内阻；
(2)电动机的输出功率和效率；
(3)电源的效率．
解析：(1)由题意知路端电压U＝46 V，内电压为：Ur＝E－U＝48 V－46 V＝2 V.
总电流为I＝2eq \f(P,U)＝2×eq \f(23,46)A＝1 A.
电源内阻为：r＝eq \f(Ur,I)＝eq \f(2,1)Ω＝2 Ω.
(2)电动机总功率：P＝23 W.
电动机热功率：P′＝I′2R＝0.52×4 W＝1 W.
电动机输出功率：P″＝23 W－1 W＝22 W.
效率为：η＝eq \f(22,23)＝95.6%.
(3)电源总功率：P＝EI＝48×1 W＝48 W.
电源内阻消耗功率为：ΔP＝I2 r＝12×2 W＝2 W.
电源效率：η＝eq \f(P－ΔP,P)＝eq \f(48－2,48)＝95.8%.