高中物理必修第三册综合测试（原卷版+解析版）

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高中物理必修第三册综合测试班级___________ 姓名___________ 学号____________ 分数____________（考试时间：75分钟 试卷满分：100分）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，只有一项是符合题目要求的）1．如图所示，指纹采集装置中的半导体基板上有大量相同的小极板，外表面绝缘。当手指的指纹一面与绝缘表面接触时，由于指纹凸凹不平，凸点处与凹点处分别与半导体基板上的小极板形成一个个正对面积相同的电容器，若每个电容器的电压保持不变，则在指纹采集过程中，下列说法正确的是（　　）A．指纹的凹点处与对应的小极板距离远，该位置的电容大B．指纹的凸点处与对应的小极板距离近，该位置的电容小C．由于指纹的凸点处与对应的小极板距离较近，小极板的带电量较小D．由于指纹的凸点处与对应的小极板距离较近，小极板的带电量较大【答案】D【详解】AB．电容器电容的定义式可知，指纹的凹点处与小极板距离远，较大，该位置的电容小，指纹的凸点处与小极板距离近，较小，该位置的电容大，故AB错误；CD．由于指纹的凸点处与对应的小极板距离较近，该位置的电容大，每个电容器的电压保持不变，根据可知，小极板的带电量较大，故C错误，D正确。故选D。2．额定电压为6V的某个小灯泡的伏安特性曲线如图所示，该灯泡两端电压为4V时的功率约为（　　）A．2.4WB．1.6WC．1.4WD．1.07W【答案】C【详解】由小灯泡的伏安特性曲线可知，灯泡两端电压为4V时电流约为0.35A，则实际功率为故选C。3．如图所示，两根轻质细线挂着两个质量相同的小球A、B，原来两球不带电时，上、下两根细线的拉力分别为FA、FB。现在两球带上同种电荷，上、下两根细线的拉力分别为FA′、FB′，则（　　）A．FA = FA′，FB > FB′B．FA = FA′，FB < FB′C．FA < FA′，FB < FB′D．FA > FA′，FB > FB′【答案】B【详解】将A、B看成一个整体研究，不管A、B是否带电，整体均受重力和上方细线的拉力，上方细线的拉力为再隔离研究B，不带电时，B受重力和下方细线的拉力，由平衡条件得带电时，B受重力、下方细线的拉力和A对B向下的斥力，由平衡条件得故有故选B。4．如图所示，带箭头的实线表示某电场的电场线，虚线表示该电场的等势面。A、B为电场中两点。下列说法中正确的是（　　）A．A点的电势比B点的电势高B．正电荷在A点的电势能大于在B点的电势能C．负电荷由A点运动到B点的过程中电场力做正功D．负电荷在A点受到的电场力小于在B点受到的电场力【答案】C【详解】A．电场线是由高电势指向低电势，因此A点的电势比B点的电势低，A错误；B．根据公式可知，正电荷在A点的电势能小于在B点的电势能，B错误；C．负电荷受电场力的方向与电场线相反，因此负电荷由A点运动到B点的过程中电场力做正功，C正确；D．电场强度大小跟电场线疏密有关，越密集的地方电场强度大，根据公式可知，电场强度大的地方，电场力也大，与电性无关，所以负电荷在A点受到的电场力大于在B点受到的电场力，D错误。故选C。5．如图1是某同学设计的电路图，他将粗细均匀的电阻丝AB通过滑片P连入电路。闭合开关S后，滑片P从最左端A缓慢滑到最右端B的过程中，将电流表和电压表的示数绘制成如图2所示的图像。已知电源电动势为10V，电阻丝AB的阻值不随温度变化，且电表均为理想电表，则（    ）A．电阻丝AB的电阻为6ΩB．电源的内阻为4ΩC．滑片P从A端缓慢滑到B端过程中，电阻丝AB消耗的电功率先增加后减少D．滑片P从A端缓慢滑到B端过程中，电源的输出功率先增加后减少【答案】D【详解】B．由图像易知，定值电阻当滑片P位于B端时，干路电流最大且，由闭合电路欧姆定律可得解得电源的内阻故B错误；A．当滑片P位于A端时，干路电流最小且，根据可得电阻丝AB的电阻故A错误；D．当电源内阻和外阻相等时，电源的输出功率最大，可知当即电阻丝AB接入电路的阻值时，电源的输出功率最大，因此，滑片P从A端缓慢滑到B端过程中，电源的输出功率先增加后减少，故D正确；C．若将定值电阻R与电源内阻r一起视为电源的新内阻，则此时电阻丝AB消耗的电功率即为新电源的输出功率，同理，当内、外阻相等时，新电源的输出功率最大，由可知，滑片P从A端缓慢滑到B端过程中，电阻丝AB消耗的电功率一直减少，故C错误。故选D。6．如图所示，直角三角形abc，∠a＝60°，ad＝dc，b、c两点在同一水平线上，垂直纸面的直导线置于b、c两点，通有大小相等、方向向里的恒定电流，d点的磁感应强度大小为B0.若把置于c点的直导线的电流反向，大小保持不变，则变化后d点的磁感应强度（　　）A．大小为B0，方向水平向左B．大小为B0，方向竖直向下C．大小为B0，方向水平向右D．大小为2B0，方向竖直向下【答案】B【详解】如图所示由几何关系知θ=60°，设每根导线在d点产生的磁感强度为B，据平行四边形定则有若把置于c点的直导线电流反向，据几何知识可得α=30°d点合磁感强度大小为方向竖直向下；故选B。7．如图，三个点位于以为圆心的圆上，直径与弦间的夹角为两点分别放有电荷量大小为的点电荷时，点的电场强度方向恰好沿圆的切线方向，则等于（已知（    ）A．B．C．D．【答案】B【详解】根据题意可知两电荷为异种电荷，设为正电荷，为负电荷，两电荷在C点的场强如图所示设圆的直径为，根据几何知识可得，同时有 ，联立解得故选B。多项选择题（本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求，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．如图甲，电鲶遇到危险时，可产生数百伏的电压。若将电鲶放电时形成的电场等效为等量异种点电荷的电场，其中正电荷集中在头部，负电荷集中在尾部，O为电鲶身体的中点，且AB为鱼身长的一半，如图乙所示，下列说法正确的是（　　）A．A点电势高于B点电势B．A点电势低于B点电势C．将正电荷由A点移动到O点，电场力做负功D．当电鲶产生400V的电压时，AB间的电压为200V【答案】BC【详解】AB．头部集中正电荷，尾部集中负电荷，故B点电势高于A点，故A错误，B正确；C．正电荷由A到O移动时，电场力做负功，故C正确；D．A、B间的平均场强小于A点到鱼尾或B点到鱼头的平均场强，故A、B之间电压小于200 V，故D错误。故选BC。9．如图甲所示的电路，其中电源电动势E=6V，内阻r=2Ω，定值电阻R=4Ω，已知滑动变阻器消耗的功率P与其接入电路的阻值Rp的关系如图乙所示。则下列说法中正确的是（　　）A．图乙中滑动变阻器的最大功率B．图乙中，C．滑动变阻器消耗功率P最大时，定值电阻R消耗的功率也最大D．调整滑动变阻器Rp的阻值从最右端滑到最左端，电源的效率一直增大【答案】ABD【详解】A．根据电路图，把定值电阻等效看成电源内阻的一部分，即由闭合电路欧姆定律的推论可知，当电源外电阻等于内阻时，电源输出功率最大，即时，滑动变阻器此时消耗的功率最大，为故A正确；B．由选项A分析可知图乙中时，滑动变阻器此时消耗的功率达最大。根据图乙，可知当时，滑动变阻器消耗的功率等于时消耗的功率，根据有解得故B正确；C．对于定值电阻电流越大功率越大，因此滑动变阻器的阻值为零时，定值电阻R消耗的功率最大，故C错误；D．电源的效率为调整滑动变阻器的阻值从最右端滑到最左端时，RP变大，则变大，电源的效率一直增大，故D正确。故选ABD。10．如图甲所示，在粗糙绝缘的水平地面上，一质量m = 2kg的带负电小滑块（可视为质点）在x = 1m处以初速度v0 = 2m/s沿x轴正方向运动，滑块与地面间的动摩擦因数为0.04。整个区域存在沿水平方向的电场（图中未画出），滑块在不同位置所具有的电势能Ep如图乙所示，P点是图线最低点，虚线AB是经过x = 1m处的切线，并且AB经过（0，3）和（3，0）两点，重力加速度取g = 10m/s2，则下列说法正确的是（   ）A．x = 3m处的电势最高B．滑块运动至x = 2m处时，速度可能最大C．向右运动过程中，电场力先做负功后做正功D．滑块向右一定不能经过x = 4m处的位置【答案】AB【详解】A．滑块在x = 3m处电势能最小，根据Ep = qφ，且滑块带负电，所以x = 3m处的电势最高，故A正确；BC．Ep—x图像斜率的绝对值表示滑块所受电场力的大小，所以滑块在x = 1m处所受电场力大小为滑块所受滑动摩擦力大小为f = μmg = 0.8N所以在1—3m区间内，滑块所受电场力与滑动摩擦力方向相反，且不断减小，则滑块所受合外力方向与速度方向先相同后相反，速度先增大后减小；在x = 3m之后，滑块所受电场力与滑动摩擦力同向，且不断增大，则滑块所受合外力方向也与速度方向相反。综上所述可知滑块向右运动过程中，电场力先做正功后做负功，速度先增大后减小，在x = 2m处速度可能最大，故C错误、B正确；D．滑块在x = 1m处的电势能与在x = 4m处的电势能相等，根据能量守恒定律，若滑块能够经过x = 4m处，则应满足根据题中数据可知实际情况满足上式，所以滑块一定能经过x = 4m处的位置，故D错误。故选AB。非选择题（本题共5小题，共54分。请按题目要求作答）11．（8分）某小组设计了测量盐水电阻率的实验，所用器材有：电源E（电动势为9V，内阻不计）；电压表（量程为6V，内阻很大）；滑动变阻器R1（最大阻值为10Ω，额定电流为3A）；滑动变阻器R2（最大阻值为100Ω，额定电流为0.8A）；电阻箱（0~9999.9Ω）；单刀单掷开关S1和单刀双掷开关S2；侧壁带有刻度线的圆柱体玻璃管，两个与玻璃管密封完好的电极，导线若干。(1)根据如图甲所示电路图连接实物电路，其中玻璃管内盐水电阻约为几欧，滑动变阻器R0应选择 （填“R1”或“R2”），闭合开关之前，滑动变阻器R0的滑片应置于 （填“a”或“b”）端。(2)①用游标卡尺测出圆柱体容器的内直径d，读数如图乙所示，则d= cm，由玻璃管侧壁的刻度尺测出溶液的高度h=5cm。②闭合开关S1，开关S2接2端，调节滑动变阻器R0，使电压表的读数为U=4.0V，然后将开关S2接1端，保持滑动变阻器R0位置不变，调节电阻箱，使电压表读数为U=4.0V，此时电阻箱阻值R=5.0Ω，则盐水电阻为 Ω。③断开开关S1。(3)根据测量的数据，计算得到待测盐水的电阻率为 Ω∙m（结果保留两位小数）。【答案】(1) R1 b(2) 3.000 5.0(3)0.07【详解】（1）[1]由于玻璃管内封闭的盐水电阻约为几欧，为方便实验操作，使得测量数据的连续性强，滑动变阻器R应选择总阻值与待测电阻差不多的，即滑动变阻器应选择R1；[2]闭合开关之前，滑动变阻器应全部接入电路，即滑动变阻器R0的滑片应置于b端。（2）[1]游标卡尺的读数为主尺读数与游标尺读数之和，所以[2]开关S2接2端，电压表测量盐水的电阻，开关S2接1端，电压表测量电阻箱的电阻，由于两次电压表读数相等，所以盐水电阻与电阻箱接入的电阻相等，即盐水电阻为5Ω。（3）根据电阻定律可得所以12．（8分）在“测定电池的电动势和内阻”的实验课上，小明、小华和小阳三人利用铜片、锌片、马铃薯制作了水果电池，铜片为电源的正极，锌片为电源的负极。经查阅资料，水果电池的内阻与选用的水果、两电极之间的距离及电极面积大小有关，一般在几百至几千欧姆之间。(1)为了估测水果电池的电动势和内阻，先用多用电表进行测量，如图甲所示，组内三位同学的操作如下，你认为正确的操作是________。A．小明选择直流电压挡，直接将红表笔与铜片、黑表笔与锌片连接测量电动势B．小华选择欧姆挡，直接将红表笔与铜片、黑表笔与锌片连接测量内阻C．小阳选择欧姆挡合适的倍率，然后将红表笔和黑表笔短接，进行欧姆调零，最后直接将红表笔与铜片、黑表笔与锌片连接测量内阻(2)小组拟用“伏安法”测定水果电池的电动势和内阻，选择实验电路图时，出现了不同意见，小明和小华认为应选择图乙，小阳认为应选择图丙，经过讨论，得到了一致意见。你认为应选择 。（填“图乙”或“图丙”）进行更加精准地测量。(3)老师指导他们说也可以用一只电流表和一只电阻箱完成对该水果电池的电动势和内阻的测定，请把如下图示戊的实物连接图连接完整以便完成该实验 。(4)他们又用“伏安法”测定了干电池的电动势和内阻，得到几组数据，作出图线如图丁，已知选用电压表：量程0～3V，内阻约5000Ω，电流表：量程0～0.6A，内阻0.1Ω，根据图线求出干电池的电动势E= V，电池的内阻r= Ω（计算结果保留两位小数）。【答案】(1)A(2)图丙(3)见解析(4) 1.45 0.59【详解】（1）A．用多用电表估测电池电动势时，应选择直流电压挡，直接将红表笔与铜片、黑表笔与锌片连接测量电动势，故A正确；BC．因电池本身有电动势，又因多用电表的欧姆挡通过测量通过电阻的电流大小而得出电阻值，所以不能用多用电表的欧姆挡直接测量电池的内阻，故BC错误。故选A。（2）图乙中，因水果电池的内阻较大，在几百至几千欧姆之间，与电压表的内阻相差不多，因此电压表的分流作用不可忽略，如果用图乙测量，则会增大实验误差；图丙中电流表的分压作用可忽略，用图丙电路测量误差较小，所以选择图丙电路。（3）可以用一只电流表和一只电阻箱完成对该水果电池的电动势和内阻的测定，实物连线如图所示（4）[1][2]由闭合电路的欧姆定律有可得由图丁可得解得13．（8分）在光滑绝缘、半径为R的局部圆环中心固定有正点电荷（未画出），其所带的电荷量为Q，另一电荷量为q（q>0）的点电荷Р从圆环一端以速度v开始运动，当其运动到圆环底部a处时，转过的圆心角，已知点电荷P的质量为m，重力加速度大小为g，静电力常量为k，圆环竖直放置，求：（1）点电荷P运动到a处时的速度大小；（2）点电荷Р运动到a处时对圆环的压力F。【答案】（1）；（2）【详解】（1）由动能定理得解得（2）在a处由牛顿第二定律得由牛顿第三定律得解得对圆环的压力14．（12分）如图甲所示，金属框架处于与框架重回的匀强磁场中，，导体棒与框架接触良好构成回路，且。导体格从零时刻由位置以的速度匀速向右运动，磁场的磁感应强度随时间变化的图像如图乙所示直线。求：（1）和时刻，磁场的磁感应强度大小；（2）时刻，回路的磁通量；（3）从到的过程中，回路中磁通量的变化量。【答案】（1）；（2）；（3）【详解】（1）由图2可知，在时刻，磁场的磁感应强度为设磁场的磁感应强度随的变化关系为由图2可知，时代入数据解得即有故在时刻，磁场的磁感应强度为（2）在时刻，导体棒运动的位移为闭合回路围成的面积为回路的磁通量为（3）在时刻，导体棒运动的位移为闭合回路围成的面积为回路的磁通量为故从到的过程中，闭合回路磁通量的变化量为15．（16分）如图1所示，在平面直角坐标系xOy的第一象限中存在竖直向下的匀强电场，电场强度大小为E；第二象限中存在水平向右的匀强电场，电场强度大小也为E；第四象限中存在竖直向上的匀强电场，电场强度大小为2E。一质量为m、电荷量为q的正离子从A点由静止释放，A点位置坐标为，不计该离子的重力。（1）求离子第一次通过y轴时的速度大小；（2）求离子第二次通过x轴时的位置坐标；（3）若离子第一次经过x轴时开始计时，第四象限中的电场按图2规律变化（图中），求离子第4次通过x轴的位置坐标。【答案】（1）；（2）；（3）【详解】（1）根据动能定理有解得离子第一次通过y轴时的速度大小为（2）离子在第一象限做类平抛运动，水平方向有竖直方向有联立解得故离子第一次通过x轴时的位置坐标。由于则有进入第四象限的电场时离子在竖直方向上沿y轴负方向先做匀减速，速度减到零后反向加速，第二次回到x轴，则有沿x轴方向的位移离子第二次通过x轴时的位置坐标（3）若离子第一次进入第四象限后开始计时，则在竖直方向上时间内，离子向下做减速运动，在时刻的速度大小然后经过后开始反向加速，仍经过后第2次回到x轴，之后离子以与x轴成45°的方向斜射入第一象限，则竖直方向上经过时间离子第3次回到x轴，此时第四象限的电场正处于向上的2E，则再经过离子速度减为零，再经过两个，离子开始反向运动，再经过第4次经过x轴，此时从计时开始离子已经经过了11个的时间，离子第4次通过x轴时，沿x方向的位移为则此时的位置坐标为。