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【三维设计】2013高三物理备考复习 第九章 模块知识整合与综合检测 新人教版选修3-1 (广东专版)一、单项选择题(本题共4小题,每小题5分,共20分。在每小题给出的四个选项中只有一个选项符合题意)1如图1所示,两根光滑金属导轨平行放置,导轨所在平面与水平面间的夹角为。整个装置处于沿竖直方向的匀强磁场中,金属杆ab垂直导轨放置,当杆中通有从a到b的恒定电流I时,金属杆ab刚好静止。则()图1A磁场方向竖直向上B磁场方向竖直向下Cab受安培力的方向平行导轨向上Dab受安培力的方向平行导轨向下解析:安培力的方向总是既垂直于电流方向也垂直于磁场方向,由题意可知,金属杆要静止于光滑导轨上,所受安培力的方向必水平向右,C、D错误。再由左手定则可判定磁场方向应为竖直向上,A正确B错误。答案:A2如图2是示波管的工作原理图:电子经电场加速后垂直于偏转电场方向射入偏转电场,若加速电压为U1,偏转电压为U2,偏转电场的极板长度与极板间的距离分别为L和d,y为电子离开偏转电场时发生的偏转距离。取“单位偏转电压引起的偏转距离”来描述示波管的灵敏度,即(该比值越大则灵敏度越高),则下列哪种方法可以提高示波管的灵敏度()图2A增大U1B增大U2C减小L D减小d解析:由y()2可以看出,灵敏度与U2无关,增大L或减小U1、d时可提高灵敏度,D正确。答案:D3电荷量为q1104C的带正电小物块置于绝缘水平面上,所在空间存在沿水平方向且方向始终不变的电场,电场强度E的大小与时间t的关系和物块速度v与时间t的关系如图3所示。若重力加速度g取10 m/s2,则物块的质量m和物块与地面之间的动摩擦因数分别是()图3Am1 kg,0.2Bm1.5 kg,0.13Cm0.5 kg,0.2 Dm0.5 kg,0.4解析:由题图乙可知,在前2 s内物体的加速度a1 m/s2,后2 s内物体处于平衡状态,再结合两图并利用牛顿第二定律有qE1mgma,qE2mg,利用图中的数据可解得m1 kg,0.2,A正确。答案:A4.有两根长直导线a、b互相平行放置,如图8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ab的中点,M、N为ab的中垂线上的两点,它们与a、b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,已知直线电流产生的磁场在某点的磁感应强度 B的大小跟该点到通电导线的距离r成反比。则关于线段MN上各点的磁感应强度的说法中正确的是()图4AM点和N点的磁感应强度大小相等,方向相同BM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若在N点放一小磁针,静止时其北极沿ON指向O点解析:直线电流产生的磁场的磁感线是以导线为圆心的同心圆,由此可知直线电流a在M点处产生的磁场方向垂直于aM向下,在N点处产生的磁场方向垂直于aN向上;直线电流b在M点处产生的磁场方向垂直于bM向下,在N点处产生的磁场方向垂直于bN向上,又由于两导线中电流大小相同,故它们在M、N两点处产生的磁场大小都相等,再由场的叠加可得M点处磁场方向垂直于MN向下,N点处磁场方向垂直于MN向上,且大小相等,A错误,B正确。在MN的中点O,两电流产生的磁场等值反向,O点磁场为零,C错误。放在磁场中的小磁针静止时N极指向所在处磁场的方向,由上述分析可知其应指向与MN垂直向上的方向,D错误。答案:B二、双项选择题(本题共5小题,每小题7分,共35分。在每小题给出的四个选项中均有两个选项符合题意)5.如图5所示 ,虚线a、b、c代表电场中三个等势面,相邻等势面之间的电势差相等,即UabUbc,实线为一带正电的质点仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹,P、Q是这条轨迹上的两点,据此可知()图5A三个等势面中,a的电势最高B带电质点在P点具有的电势能比在Q点具有的电势能大C带电质点通过P点时的动能比通过Q点时大D带电质点通过P点时的加速度比通过Q点时小解析:由轨迹的弯曲情况,电场力应指向曲线凹侧,且与等势面垂直(电场线垂直该处等势面),由于正电荷的受力方向与场强方向一致,故可画出电场线方向,如图所示。顺着电场线方向电势降低,故A项对。如果由P到Q,速度或位移与力的方向夹角小于90做正功,电势能减小,动能增大;反之,如果由Q到P,速度或位移与力的方向夹角大于90做负功,电势能增大,动能减小,故B项对,C项错。P处等势面比Q处密,等势面密处场强大,电荷在P点受的电场力大, 加速度就大,故D错。答案:AB6. A、B两块正对的金属板竖直放置,在金属板A的内侧表面系一绝缘细线,细线下端系一带电小球。两块金属板接在如图6所示的电路中。电路中的R1为光敏电阻,R2为滑动变阻器,R3为定值电阻。当R2的滑动触头P在a端时闭合开关S。此时电流表和电压表的示数分别为I和U,带电小球静止时绝缘细线与金属板A的夹角为,电源电动势E和内阻r一定。则以下说法正确的是()图6A若将R2的滑动触头P向b端移动,则I不变,U增大B保持滑动触头P不动,用更强的光照射R1,则I增大,U增大C保持滑动触头P不动,用更强的光照射R1,则小球重新达到稳定后角减小D保持滑动触头P不动,用更强的光照射R1,则U的变化量的绝对值与I的变化量的绝对值的比值不变解析:由电路图知滑动变阻器R2与电容器串联后与光敏电阻并联,在稳定的状态下无电流通过R2,故滑动R2的滑片对电路无影响,A错误。当用更强的光照射R1时,R1的阻值减小,外电路的总电阻减小,则电路中的电流增大,内电压增大,路端电压减小,B错误。由于R3为定值电阻,故电流增大时其两端电压增大,从而R1两端电压即电容器两端电压减小,板间电场减弱,小球所受电场力减小,由小球受力及平衡条件知其重新平衡时角减小,C正确。由闭合电路欧姆定律UEIr知r是一定值,D正确。答案:CD7.一个电子只在电场力作用下从a点运动到b点的轨迹如图7中虚线所示,图中一组平行实线可能是电场线也可能是等势面,下列说法中正确的是()图7A如果实线是电场线,则a点的电势比b点的电势高B如果实线是等势面,则a点的电势比b点的电势高C如果实线是电场线,则电子在a点的电势能比在b点的电势能大D如果实线是等势面,则电子在a点的电势能比在b点的电势能大解析:由于在曲线运动中合外力方向总是指向运动轨迹的内侧,可知电子所受电场力的方向指向轨迹的右下方。当实线是电场线时,电场力方向水平向右,由于电子带负电,则电场线方向向左,而沿电场线方向电势是降低的,即a点电势低于b点电势,又因为负电荷在电势越高处电势能越小,故电子在a点的电势能大,A错误C正确。若实线是等势面时,电场线与其垂直只能沿竖直方向,即电子所受电场力的方向一定是竖直向下的,同理可判定此时a点电势高,电子在a点的电势能小,B正确D错误。答案:BC8在如图8所示的电路中,E为电源的电动势,r为电源的内电阻,R1、R2为可变电阻。在下列叙述的操作中,可以使灯泡L的亮度变暗的是()图8A仅使R1的阻值增大B仅使R1的阻值减小C仅使R2的阻值增大D仅使R2的阻值减小解析:由“串反并同”可知要使灯泡变暗,则要求与其串联(包括间接串联)的器件阻值增大或与其并联(包括间接并联)的器件阻值减小,故A、D正确B、C错误。答案:AD9.如图9所示,回旋加速器D形盒的半径为R,所加磁场的磁感应强度为B,用来加速质量为m、电荷量为q的质子,质子从下半盒的质子源由静止出发,加速到最大能量E后,由A孔射出。则下列说法正确的是()图9A回旋加速器不能无限加速粒子B增大交变电压U,则质子在加速器中运行时间将变短C回旋加速器所加交变电压的频率为D下半盒内部质子的轨道半径之比(由内到外)为1解析:回旋加速器加速粒子时,粒子在磁场中运动的周期必须等于所加交变电压的周期,而粒子被加速到速度足够大时必须考虑相对论效应,即粒子的速度越大时质量越大,而粒子在磁场中运动周期与质量有关:T,这样就不能保证粒子运动的周期等于加速电压的周期了,A正确。增大加速电压时,粒子每次被加速时获得的能量增大,粒子在磁场中回旋半径的增加变快,粒子在电场中被加速的次数减少,在磁场中回旋的圈数减少,运动时间减少,B正确。当粒子从加速器射出时,其轨道半径等于D形盒的半径,由m、Emvm2、f可得f,C错误。由Bqvmm、mvk2kqU可得Rk ,而在下半盒内粒子被加速的次数k依次是2、4、6,故轨道半径之比应是1,D错误。答案:AB三、实验题(本题共1小题,共13分,把答案填在题中横线上或按要求做答)10(11分)用下列器材,测定小灯泡的额定功率。A待测小灯泡:额定电压6 V,额定功率约为5 W;B电流表:量程1.0 A,内阻约为0.5 ;C电压表:量程3 V,内阻5 k;D滑动变阻器R:最大阻值为20 ,额定电流1 A;E电源:电动势10 V,内阻很小;F定值电阻R0(阻值10 k);G开关一个,导线若干。要求:(1)实验中,电流表应采用_接法(填“内”或“外”);滑动变阻器应采用_接法(填“分压”或“限流”)。(2)在方框中画出实验原理电路图。(3)实验中,电压表的示数调为_V时,即可测定小灯泡的额定功率。解析:(1)小灯泡的额定电流为I A,正常发光时的电阻为R7.2 ,由于电压表量程小于小灯泡的额定电压,实验时需先与定值电阻串联以扩程,则有R ,故测量电路采用电流表外接法。由于采用限流式接法时可使小灯泡获得的最低电压为Umin2.7 V,满足小灯泡正常发光时的要求,故控制电路可以采用限流式,当然也可以使用分压式。(2)电路如图所示(3)由于定值电阻的阻值等于电压表内阻的二倍,则电压表两端电压等于总电压的三分之一。答案:(1)外限流(分压也可)(2)见解析(3)2四、解答题(本大题共2小题,共32分。解答应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤,有数值计算的要注明单位)11(14分)如图10甲所示,A、B表示真空中水平放置的相距为d的平行金属板,长为L,两板加电压后板间可视为匀强电场,图乙表示一周期性变化的交变电压。t0时,将图乙中交变电压加在A、B两板上,此时恰好有一质量为m、电荷量为q的粒子在两板中央沿平行两板中线以速度v0射入电场。若此粒子离开电场时恰能以平行A、B两板的速度飞出,求:图10(1)A、B两板上所加交变电压的频率应满足的条件;(2)该交变电压U0的取值范围(忽略粒子的重力)解析:(1)由于粒子水平方向匀速运动,故穿过两板时间为t。离开电场时恰能以平行A、B两板的速度飞出,则竖直速度分量为零,则它在电场中运动时间必为交变电压周期的整数倍,即tnT(n1,2,3,)。交变电压的频率应为f(n1,2,3,)。(2)一个周期内,粒子的侧向位移为y2a()2()2()2欲刚好不打在板上且水平射出,必须ny所以得U0(n1,2,3,)。答案:(1)f(n1,2,3,)(2)U0(n1,2,3,)12(18分)如图11所示,两端开口、内壁光滑绝缘直管质量为M,中央有绝缘隔板,放在光滑水平面上。中央隔板两侧有带等量正
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