人教版高中物理必修第三册模块综合测评(一)含答案

模块综合测评(一)

(时间:75分钟　满分:100分)

一、单项选择题(本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一个选项符合题目要求)

1.非接触式体温测量仪可以通过人体辐射的红外线测量体温,紫外线灯可以在无人的环境下消杀病毒。红外线和紫外线相比较(　　)

A.红外线的光子能量比紫外线的大 

B.真空中红外线的波长比紫外线的长

C.真空中红外线的传播速度比紫外线的大 

D.红外线的频率比紫外线高

答案B

解析红外线的频率比紫外线低,根据ε=hν可知,红外线的光子能量比紫外线的光子能量小,A、D错误;红外线的频率比紫外线低,由λ=知,在真空中红外线的波长比紫外线的波长长,B正确;红外线和紫外线在真空中的传播速度相同,C错误。

2.静电学知识在生活中有着广泛的应用,下列应用说法不正确的是(　　)

A.高压输电线上方有两根导线与大地相连是为了免遭雷击

B.小鸟停在单根高压输电线上会被电死

C.燃气灶的电子点火器的放电电极做成钉尖形比球形好

D.打雷时,待在汽车里比待在大街上要安全

答案C

解析高压输电线上方有两根导线与大地相连,把高压线屏蔽起来,可免遭雷击,A正确;小鸟的两只脚之间的距离很小,所以小鸟的两只脚之间的电压很小,不会对小鸟造成伤害,B错误;燃气灶的电子点火器运用了尖端放电的原理,钉尖形电极比球形好,C正确;一辆金属车身的汽车是一个比较好的“避雷所”,D正确。本题选不正确的,故选C。

3.灯泡灯丝的电阻随温度的升高而增大,加在灯泡两端的电压较小时,通过灯泡的电流也较小,灯丝的温度较低。加在灯泡两端的电压较大时,通过灯泡的电流也较大,灯丝的温度较高。已知一只灯泡两端的电压为1 V时,通过灯泡的电流为0.5 A,灯泡两端的电压为3 V时,通过灯泡的电流为1 A,则灯泡两端电压为2 V时,通过灯泡的电流可能是(　　)

A.0.5 A B.0.6 A 

C.0.8 A D.1 A

答案C

解析当灯泡两端电压为1 V时,灯泡灯丝的电阻为2 Ω;当灯泡两端的电压为3 V时,灯泡灯丝的电阻为3 Ω,所以当灯泡两端电压为2 V时,灯泡灯丝的电阻2 Ω<R<3 Ω,由I=得此时的电流 A<I<1 A,故C正确。

4.我国拥有世界上最大的单口径射电望远镜,被称为“天眼”,如图所示。“天眼”的“眼眶”所围的面积为S,其所在处地磁场的磁感应强度大小为B,与“眼眶”平面平行、垂直的分量分别为B1、B2,则穿过“眼眶”的磁通量大小为(　　)

A.0 B.BS

C.B1S D.B2S

答案D

解析据磁通量的定义知穿过“眼眶”的磁通量Φ=B2·S,D正确。

5.某静电场的电场线如图中实线所示,虚线是某个带电粒子仅在静电力作用下的运动轨迹,下列说法正确的是              (　　)

A.粒子一定带负电荷

B.粒子在M点的加速度小于它在N点的加速度

C.粒子在M点的动能大于它在N点的动能

D.粒子一定是从M点运动到N点

答案B

解析由粒子的运动轨迹可知,粒子所受静电力沿着电场线的方向,所以粒子带正电荷,选项A错误;电场线密的地方电场强度大,电场线疏的地方电场强度小,由题图可知,N点的电场强度大于M点的电场强度,粒子在N点的受力大于在M点的受力,所以粒子在M点的加速度小于它在N点的加速度,选项B正确;若带正电的粒子从M点运动到N点,静电力做正功,粒子动能增大,若带正电的粒子从N点运动到M点,静电力做负功,粒子动能减小,总之,粒子在M点的动能小于它在N点的动能,选项C错误;根据粒子运动的轨迹可以判断其受力的方向,但不能判断其运动的方向,选项D错误。

6.在如图甲所示的电路中,闭合开关S,在滑动变阻器的滑动触头P向下滑动的过程中,四个理想电表的示数都发生变化。图乙中三条图线分别表示了三个电压表示数随电流表示数变化的情况,以下说法不正确的是(　　)

A.图线a表示的是电压表V3的示数随电流表示数变化的情况

B.图线c表示的是电压表V2的示数随电流表示数变化的情况

C.此过程中电压表V1示数的变化量ΔU1和电流表示数变化量ΔI比值的绝对值变大

D.此过程中电压表V3示数的变化量ΔU3和电流表示数变化量ΔI比值的绝对值不变

答案C

解析在滑动变阻器的滑动触头P向下滑动的过程中,变阻器接入电路的电阻增大,外电路总电阻增大,总电流减小,可知路端电压增大,即知电压表V1示数增大,电压表V2的示数减小,电压表V3的示数增大(且电压表V1示数总比电压表V3示数大),则知,图线a表示的是电压表V3的示数随电流表示数变化的情况,图线c表示的是电压表V2的示数随电流表示数变化的情况,故A、B项与题意不相符;由闭合电路欧姆定律得U1=E-Ir,则=r,保持不变,故C项与题意相符;由闭合电路欧姆定律得U3=E-I(r+R1),则=r+R1,保持不变,故D项与题意不相符。

7.如图所示为小灯泡的U-I图线,若将该小灯泡与一节电动势E=1.5 V、内阻r=0.75 Ω的干电池组成闭合电路时,电源的总功率和小灯泡的实际电功率分别接近以下哪一组数据(　　)

A.1.5 W　1.0 W 

B.0.75 W　0.5 W 

C.0.75 W　0.75 W 

D.1.5 W　0.75 W

答案D

解析电源的外电压与电流的关系为U=E-Ir,作电源的外电压与电流的关系图线,交点所对应的电压U=0.75 V,电流I=1 A,则灯泡的实际功率P=UI=0.75 W,电源的总功率P总=EI=1.5 W,故D正确,A、B、C错误。

二、多项选择题(本题共3小题,每小题6分,共18分。每小题有多个选项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)

8.用如图所示的电路测量待测电阻Rx的阻值时,下列关于由电表产生误差的说法中,正确的是(　　)

A.电压表的内电阻越小,测量越精确

B.电流表的内电阻越小,测量越精确

C.电压表的读数大于Rx两端真实电压,Rx的测量值大于真实值

D.由于电流表的分压作用,使Rx的测量值小于真实值

答案BC

解析该电路中电流表的读数为通过Rx的电流真实值,电压表的读数为Rx两端的电压与电流表的分压之和,大于Rx两端的真实电压,根据欧姆定律知,Rx的测量值大于真实值,C正确,D错误。该电路中,Rx的测量值为R测=Rx+RA,故电流表的内电阻越小,测量误差越小,A错误,B正确。

9.如图所示,电力工作人员在几百万伏的高压线上进行带电作业时,全身穿戴带电作业用的屏蔽服。屏蔽服是用导电金属材料与纺织纤维混纺交织成布后再做成的服装。下列说法正确的是(　　)

A.采用金属材料编织衣服的目的是使衣服不易拉破

B.采用金属材料编织衣服的目的是利用静电屏蔽

C.屏蔽服内电场强度为零

D.屏蔽服中的金属网不能起到屏蔽作用

答案BC

解析用金属材料编织的衣服内的电场强度为零,衣服是利用静电屏蔽,故BC正确。

10.如图所示,A为粒子源,A和极板B间的加速电压为U1,两水平放置的平行带电板C、D间的电压为U2。现有质量为m、电荷量为+q的粒子从A处由静止释放,被加速电压U1加速后水平进入竖直方向的匀强电场,最后从右侧射出。平行板C、D的长度为L,两板间的距离为d,不计带电粒子的重力,则下列说法正确的是              (　　)

A.带电粒子射出B板时的速度v0=

B.带电粒子在C、D极板间运动的时间t=L

C.带电粒子飞出C、D间电场时在竖直方向上发生的位移y=

D.若同时使U1和U2加倍,则带电粒子在飞出C、D极板间的电场时的速度与水平方向的夹角将加倍

答案AC

解析粒子从粒子源A到B板由动能定理得qU1=,故v0=,A正确;粒子在C、D间的运动时间t==L,B选项错误;粒子飞出C、D间时在竖直方向发生的位移y=at2=,所以C正确;若粒子飞出C、D极板间时速度与水平方向夹角为θ,则tan θ=,故D错误。

三、非选择题(本题共5小题,共54分)

11.(7分)某实验小组选用以下器材测定电池组的电动势和内阻,要求测量结果尽量准确。

电压表(量程0~3 V,内阻约为3 kΩ)

电流表(量程0~0.6 A,内阻约为1 Ω)

滑动变阻器(0~20 Ω,额定电流1 A)

待测电池组(电动势约为3 V,内阻约为1 Ω)

开关、导线若干

(1)该小组连接的实物电路如图所示,经仔细检查,发现电路中有一条导线连接不当,这条导线对应的编号是　　　　。 

(2)改正这条导线的连接后开始实验,闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应置于滑动变阻器的　　　　端。(选填“a”或者“b”) 

(3)实验中发现调节滑动变阻器时,电流表读数变化明显但电压表读数变化不明显。为了解决这个问题,在电池组负极和开关之间串联一个阻值为5 Ω的电阻,之后该小组得到了几组电压表读数U和对应的电流表读数I,并作出U-I图像,如图所示。根据图像可知,电池组的电动势为　　　　 V,内阻为　　　　 Ω。(结果均保留两位有效数字) 

答案(1)5　(2)a　(3)2.9　0.80

解析(1)用伏安法测电源电动势和内阻实验中,电压表应该测量电源的路端电压,而不是测量滑动变阻器两端的电压,故导线5连接错误。

(2)闭合开关前应该将滑动变阻器阻值调至最大,故滑片P应置于滑动变阻器的a端。

(3)根据闭合电路欧姆定律有E=U+I(r+R),整理可得U=-(r+R)I+E,故U-I图像与纵坐标截距表示电源的电动势,则E=2.9 V;U-I图像斜率大小k=(r+R)=5.80 Ω,故电源内阻r=0.80 Ω。

12.(9分)在测定一根粗细均匀金属丝的电阻率的实验中:

(1)某学生用螺旋测微器测定该金属丝的直径时,测得的结果如图甲所示,则该金属丝的直径D=　　　　 mm。紧接着用游标尺上标有20等分刻度的游标卡尺测该金属丝的长度,测得的结果如图乙所示,则该金属丝的长度L=　　　　 cm。 

(2)该同学先用多用电表粗测其电阻。用已经调零且选择开关指向欧姆挡“×10”挡位的多用电表测量,发现指针的偏转角度太大,这时他应将选择开关换成欧姆挡的“　　　　”挡位(选填“×100”或“×1”),然后进行　　　　,再次测量金属丝的阻值,其表盘及指针所指位置如图所示。 

(3)现要进一步精确测量其阻值,实验室提供了下列可选用的器材:

A.电流表A1(量程为0~300 mA,内阻约为1 Ω)

B.电流表A2(量程为0~0.6 A,内阻约为0.3 Ω)

C.电压表V1(量程为0~3.0 V,内阻约为3 kΩ)

D.电压表V2(量程为0~15.0 V,内阻约为5 kΩ)

E.滑动变阻器R1(最大阻值为10 Ω)

F.滑动变阻器R2(最大阻值为500 Ω)

G.电源E(电动势为4 V,内阻不计)

H.开关、导线若干

①为了尽可能提高测量准确度,并使电压表示数从0开始,电流表应选　　　　,电压表应选　　　　,滑动变阻器应选　　　　(均填器材前面的字母)。 

②下列给出的测量电路中,最合适的电路是　　　　。 

③这位同学在一次测量时,电压表的示数如图所示。电压表的读数为　　　　 V。 

(4)若本实验中,测得金属丝的长度为L,直径为D,电阻为Rx,则该金属丝的电阻率的计算式为ρ=　　　　。 

答案(1)3.206　5.015　(2)×1　欧姆调零　(3)①A

C　E　②B　③2.40　(4)

解析(1)螺旋测微器读数为3 mm+0.01×20.6 mm=3.206 mm,

游标卡尺读数为50 mm+0.05×3 mm=5.015 cm。

(2)由指针偏角过大,说明该电阻较小,应换用“×1”挡后进行欧姆调零。

(3)①电源电动势4 V,电压表应选C。粗测金属丝电阻约12 Ω,流过金属丝的最大电流约为Im= A=0.33 A,可知电流表应选择A。金属丝的电阻值仅仅约12 Ω,与500 Ω的滑动变阻器的电阻值相差比较大,滑动变阻器阻值越小,调节时电表变化越明显,为方便实验操作,滑动变阻器应选E。

②待测金属丝的阻值与电流表内阻相当,属于小电阻,电流表应采用外接法。题目要求电压表示数从0开始,滑动变阻器应采用分压式接法,故选B。

③电压表的读数为2.40 V。

(4)根据Rx=ρ=ρ,得ρ=。

13.(10分)如图甲所示的电路中,R1、R2均为定值电阻,且R1=100 Ω,R2阻值未知,R3为滑动变阻器,最大阻值为300 Ω。滑动变阻器的滑片P从最左端滑至最右端的过程中,测得路端电压随电流的变化图线如图乙所示,其中A、B两点是滑片P在滑动变阻器的两个端点得到的。求:

(1)电源的电动势和内阻。

(2)定值电阻R2的阻值。

(3)滑片P从最左端滑至最右端的过程中,电源输出功率的最大值。

答案(1)20 V　20 Ω　(2)5 Ω　(3)5 W

解析(1)题图乙中AB延长线交U轴于20 V处,交I轴于1.0 A处,所以电源的电动势E=20 V,内阻r==20 Ω。

(2)当滑片P滑到R3的最右端时,外电路中只有电阻R2,对应题图乙中的B点,即U2=4 V,I2=0.8 A,得R2==5 Ω。

(3)当外电阻等于内阻时,电源的输出功率最大,P==5 W。

14.(12分)如图所示,一对彼此绝缘相距d=5 cm的平行金属带电极板MN,N板接地,M板带电荷量的绝对值为Q=6×10-6 C。在两极板M、N间,距N板2 cm处的A点有一带电荷量为q=4×10-6 C的带电液滴,其质量m=4×10-4 kg,恰好处于静止状态,g取10 m/s2。求:

(1)两板间的电场强度大小;

(2)两板间的电势差UMN和液滴的电势能。

答案(1)1 000 V/m　

(2)-50 V　-8×10-5 J

解析(1)带电液滴恰好处于静止状态,所以重力与电场力二力平衡,电场力方向向上,液滴带正电,

所以由qE=mg解得,两板间的电场强度E==1 000 V/m。

(2)N板带正电,电势高,两板间的电势差UMN=-Ed=-50 V

N板带正电,电势高,接地电势为0,A点的电势φA=UAN=-Ed'=-1 000×2×10-2 V=-20 V

液滴的电势能Ep=qφA=4×10-6×(-20) J=-8×10-5 J。

15.(16分)如图所示的电路,电源的电动势E=36 V,内阻r=6 Ω,电阻R1=R3=4 Ω,R2=R4=8 Ω,C为平行板电容器,其电容C=2.0 pF,虚线到两极板的距离相等,极板长l=0.20 m,两极板的间距d=0.24 m,极板右边缘到荧光屏的距离b=0.2 m。

(1)若开关S处于断开状态,则将其闭合后,流过R4的电荷量为多少?

(2)若开关S断开时,有一个带电微粒沿虚线方向以v0=2.0 m/s的初速度射入平行板电容器的两极板间,刚好沿虚线匀速运动,则当开关S闭合稳定后,t=0时,该带电微粒以相同的初速度沿虚线方向射入两极板间,试证明粒子能否从极板间射出。(g取10 m/s2,要求写出计算和分析过程)

(3)在(2)问中,若能射出,求粒子打到荧光屏上的点距O点的距离Y,若不能射出,则求粒子打在极板的位置。

答案(1)8.0×10-12 C　

(2)见解析　

(3)0.075 m

解析(1)S断开时,电阻R3两端电压U3==8 V

S闭合后,外电路的总电阻R==3 Ω

路端电压U==12 V

电阻R3两端的电压U3'=U=4 V

流过R4的电荷量ΔQ=C(U3-U3')=8.0×10-12 C。

(2)设带电微粒的质量为m,带电荷量为q,当开关S断开时有=mg

当开关S闭合后,设带电微粒的加速度为a,则mg-=ma

假设带电微粒能从极板间射出,则水平方向t=

竖直方向y=at2

联立解得y=0.025 m<,故带电微粒能从极板间射出。

(3)粒子在极板间做类平抛运动,射出后做匀速直线运动,射出方向的反向延长线与虚线交于处,可知

解得Y=0.075 m。