教科版高中物理必修第三册模块检测试题含答案

模块检测试题

(时间:90分钟　满分:100分)

一、选择题(共12小题,每小题4分,共48分。1～6小题为单项选择题,7～12小题为多项选择题,全部选对得4分,选对但不全的得2分,有错误的不得分)

1.下列说法正确的是(　B　)

A.元电荷实质就是电子(或质子)本身

B.元电荷是表示跟电子所带电荷量数值相等的电荷量

C.摩擦起电是通过摩擦创造出了等量的异种电荷的过程

D.不论是摩擦起电还是感应起电,都是创造出了电荷

解析:元电荷是指电子(或质子)所带的电荷量,数值为e=1.60×10-19 C,不是电子(或质子)本身,故A错误,B正确;电荷既不能被创生,也不能被消灭,不论摩擦起电还是感应起电,本质都是电荷的转移,故C,D

错误。

2.如图所示为电视机显像管偏转线圈的示意图,磁环上的偏转线圈通以图示方向的电流时,圆环的圆心O处的磁场方向是(　B　)

A.向左 

B.向上 

C.向下 

D.向右

解析:通电的两个线圈可视为通电螺线管,两通电螺线管又可近似看成两个条形磁铁,其等效图如图所示。两个条形磁铁的下端均为N极,因此,O点的磁场方向向上,故B正确。

3.通过电脑的USB接口不仅可以在电脑和各种数码产品之间传递数据,也可以为数码产品供电。现通过电脑的USB接口给一个阻值为

10 Ω的电热鼠标垫供电,已知供电电流为0.5 A,则此电热鼠标垫的发热功率是(　D　)

A.50 W    B.20 W     C.5 W   D.2.5 W

解析:由公式P=I2R得P=0.52×10 W=2.5 W,故选项D正确。

4.如图所示,一带电荷量为q的小球A固定于左侧绝缘支架上,右侧有一倾角为37°的绝缘光滑斜面,质量为m的带电小球B静止于斜面上,恰与A球处于同一高度。已知A、B间距离为d,静电力常量为k,重力加速度为g,(取sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)则下列说法正确的是(　C　)

A.A、B带异种电荷 

B.B受到的静电力方向沿斜面向上

C.B所带电荷量大小为 

D.B受到斜面的支持力大小为mg

解析:带电小球B静止于斜面上,恰与A球处于同一高度,说明两小球带同种电荷,B受到的静电力方向水平向右,A,B错误;对小球B受力分析,静电力为k=mgtan 37°,解得q′=,B受到斜面的支持力大小为FN==mg,故选C。

5.在如图所示的电路中,电源电动势为E,内阻为r,闭合开关后,滑动变阻器滑片P向左移动。下列结论正确的是(　A　)

A.电流表读数变小,电压表读数变大

B.小灯泡L变亮

C.电容器C上电荷量减小

D.电源的总功率变大

解析:闭合开关后,滑动变阻器滑片P向左移动,总电阻变大,电流表读数变小,电压表读数变大,小灯泡L变暗,A项正确,B项错误;电容器C上电压增大,电荷量增大,C项错误;电源的总功率变小,D项错误。

6.如图所示,电源电动势E=30 V,内阻r=1 Ω,灯泡上标有“6 V　12 W”字样,直流电动机线圈内阻R=2 Ω。若灯泡恰能正常发光,则(　C　)

A.通过电动机的电流为0.5 A

B.电动机两端电压为20 V

C.电动机的输出功率为36 W

D.电路在1分钟内产生的热量为60 J

解析:灯泡正常发光,电路电流I== A=2 A,因为灯泡和电动机串联,通过电动机的电流为2 A,故A错误;电动机两端的电压UM=E-U-Ir=22 V,故B错误;电动机消耗的电功率P电=UMI=22×2 W=44 W,电动机线圈发热功率P热=I2R=8 W,电动机的输出功率P机=P电-P热=36 W,故C正确;灯泡电阻R灯==3 Ω,电路在1分钟内产生的热量Q=I2(R+R灯+r)t=

22×(2+3+1)×60 J=1 440 J,故D错误。

7.一根横截面积为S的铜导线,通过电流为I。已经知道铜的密度为ρ,铜的摩尔质量为M,电子电荷量为e,阿伏加德罗常数为NA,设每个铜原子只提供一个自由电子,单位体积内的自由电子数为n,铜导线中自由电子定向移动的速率为v,t时间内穿过导线横截面的自由电子数为N0,下列关系式正确的是(　BCD　)

A.I=N0e   B.It=N0e 

C.N0=vtSn   D.N0=NA

解析:电流为I=neSv==,有It=N0e,N0=vtSn,A错误,B,C正确;设体积V内自由电子数为N,则n===NA,所以N0=vtSn=vtS·NA,D

正确。

8.一块手机电池的背面印有“3.6 V　500 mAh”,下列说法正确的是(　ABD　)

A.该电池的容量为500 mAh

B.该电池的电动势为3.6 V

C.该电池在工作1 h后达到的电流为500 mA

D.若电池以10 mA的电流工作,可用50 h

解析:电池上的3.6 V表示电动势,500 mAh表示电荷容量,可以由电荷容量计算在一定放电电流下使用的时间,由500 mAh=t×10 mA,得t=50 h,所以选项A,B,D正确,C错误。

9.下列说法中正确的是(　ABC　)

A.播音员的声音信号转换成电信号后,要通过调制器把音频信号加载到高频电流上,再通过天线发射出去

B.电磁波在真空中的传播速度为3×108 m/s

C.电磁波既能传播声音信号,也能传播图像信号

D.要想使电磁波覆盖全部地球表面,至少需要均匀配置9颗同步通信卫星

解析:播音员的声音信号首先要转变成电信号,然后通过调制器将音频信号加载到高频电流上,再通过天线发射出去,A项正确;电磁波在真空中的传播速度是3×108 m/s,B项正确;电磁波既能传送声音信号也能传送图像信号,C项正确;要想使通信卫星的电磁波覆盖全球,至少要3颗卫星,故D项错误。

10.无线电力传输目前取得重大突破,在日本展出了一种非接触式电源供应系统。这种系统基于电磁感应原理可无线传输电力。两个感应线圈可以放置在左右相邻或上下相对的位置,原理示意图如图所示,下列说法正确的是(　BD　)

A.若A线圈中输入电流,B线圈中就会产生感应电动势

B.只有A线圈中输入变化的电流,B线圈中才会产生感应电动势

C.A中电流越大,B中感应电动势越大

D.A中电流变化越快,B中感应电动势越大

解析:根据产生感应电动势的条件,只有处于变化的磁场中,B线圈才能产生感应电动势,选项A错误,B正确;根据法拉第电磁感应定律可知,感应电动势的大小取决于磁通量的变化率,所以选项C错误,D

正确。

11.如图所示,K、L、M为静电场中的3个相邻的等差等势面,一带电粒子射入此静电场中后,沿abcde轨迹运动。已知K<L<M,且粒子在ab段做减速运动。下列判断正确的是(　CD　)

A.粒子带负电

B.粒子在a点的加速度大于在c点的加速度

C.粒子在a点与e点的速度大小相等

D.粒子在a点的电势能小于在d点的电势能

解析:因为K<L,且带电粒子在ab段做减速运动,因此粒子带正电,A错误;由等势面分布情况可知,该电场与等量异种点电荷形成的电场类似,可知a点电场强度小于c点电场强度,因此粒子在a点的加速度小于在c点的加速度,B错误;a点和e点处在同一等势面上,因此粒子在a、e两点的动能、电势能都相等,即速度大小相等,C正确;b点和d点处在同一等势面上,粒子在b、d两点的电势能相等,由于带电粒子在ab段做减速运动,静电力做负功,电势能增加,则粒子在a点的电势能小于在b点和d点的电势能,D正确。

12.如图所示,直线A为电源的UI图线,曲线B为灯泡的UI图线,用该电源和灯泡组成闭合电路时(　AD　)

A.电源的输出功率为4 W,电路的总功率为6 W

B.电源的输出功率为4 W,电源内阻为1 Ω

C.电源的输出功率为4 W,电源的效率约为33%

D.电源的输出功率为4 W,电源的效率约为67%

解析:由题图可知,电源电动势E=3 V,图线A的斜率的绝对值为内阻,因此电源内阻r=0.5 Ω;电源的UI图线与灯泡的UI图线的交点表示灯泡在此电路中的实际工作状态,因此可知灯泡此时的电压U=2 V,电流I=2 A,灯泡的电阻为R==1 Ω,因此电源的输出功率为4 W,电源的总功率为P=EI=3×2 W=6 W,电源的效率为η=×100%≈67%。故A,D正确,B,C错误。

二、非选择题(共6小题,共52分)

13.(8分)在高速铁路电力机车上,为了保证长距离稳定供电,常用一种配件——受电弓碳滑板。某同学想利用如图甲所示的电路测量一段碳滑板上碳材料的电阻率,他在工程师的指导下将这种碳材料均匀涂抹在一根外径为 d=8.5 mm的细长陶瓷管表面,形成一层导电膜。

(1)该同学利用螺旋测微器测量涂完碳材料的陶瓷管的外径D,示数如图乙所示,则外径D=　　　　mm。 

(2)由图甲可知该电路中滑动变阻器采用的是　　　接法,电流表采用的是　　　接法。若已知该导电膜的长度为L,某次测量时电压表的读数为U,电流表的读数为I,则该碳材料的电阻率的表达式为ρ=

　　　　　　　(用已知量的符号表示)。 

(3)请你在图丙虚线框中将图甲所示的实物电路转化成电路原理图(用给出的符号连接)。

解析:(1)由图乙可知,螺旋测微器的固定刻度为8.5 mm,可动刻度为6.0×0.01 mm=0.060 mm,所以最终读数为8.5 mm+0.060 mm=8.560 mm。

(2)由图甲知,滑动变阻器采用的是分压式接法,电流表采用的是内接法。导电膜的电阻R=,横截面积为S=π[() 2-() 2],又R=ρ,

联立解得ρ=。

(3)由图甲中所示的实物电路画出电路原理图,如图所示。

答案:(1)8.560(8.559～8.561均可)

(2)分压式　内　

(3)图见解析

14.(8分)在物理课外活动中,刘聪同学制作了一个简单的多用电表,图甲为电表的电路图。已知选用的电流表内阻Rg=10 Ω、满偏电流Ig=10 mA,当选择开关接3时为量程250 V的电压表。该多用电表表盘如图乙所示,下排刻度均匀,C为上排刻度线的中间刻度,由于粗心上排刻度线对应数据没有标出。

(1)若指针指在图乙所示位置,选择开关接1时其读数为　　　　;选择开关接3时其读数为　　　　。 

(2)为了测该多用电表电阻挡的电阻和表内电源的电动势,刘聪同学在实验室找到了一个电阻箱,设计了如下实验:

①将选择开关接2,红黑表笔短接,调节R1的阻值使电表指针满偏;

②将电表红黑表笔与电阻箱相连,调节电阻箱使电表指针指C处,此时电阻箱的示数如图丙所示,则C处刻度应为　　　　Ω; 

③计算得到多用电表内电源的电动势为　　    　V。(保留两位有效数字) 

解析:(1)选择开关接1时,多用电表为电流表,其满偏电流为10 mA,则选用0～100 mA的电流刻度线,此时表盘的最小刻度为2 mA,则读数为69 mA,而电流表满偏电流为10 mA,再把该数据缩小为原来的十分之一即为电流表的示数,故为6.9 mA。选择开关接3时,多用电表为电压表,其量程为250 V,此时表盘的最小刻度为5 V,估计数字出现在最小刻度的本位,故此时电压表读数为173 V。

(2)电阻箱读数为5×10 Ω+1×100 Ω=150 Ω,此时电表指针指在正中间,此电阻值即为欧姆表的中值电阻,也等于欧姆表的内阻Rg+R1+r。选择开关接2,红黑表笔短接,调节R1的阻值使电表指针满偏时,根据欧姆定律有E=Ig(Rg+R1+r)=1.5 V。

答案:(1)6.9 mA　173 V

(2)150　1.5

15.(8分)表格中是某品牌空调的部分技术参数。当空调正常工作时,解答下列问题:

(1)该空调制冷时的电流多大?

(2)空调连续制冷2 h消耗多少度电?(1度=1 kW·h)

解析:(1)根据P=UI可得

I== A=5 A。

(2)根据W=Pt可得

W=1.1 kW×2 h=2.2度。

答案:(1)5 A　(2)2.2度

16.(8分)如图所示,在水平方向的匀强电场中,用长为L的绝缘细线拴住一质量为m、电荷量为q的小球,细线的上端固定。开始时将细线和小球拉至水平位置,突然松开后,小球由静止开始向下摆动,当细线转过60°角时的速度恰好为零。求:

 (1)A、B两点的电势差UAB;

(2)电场强度的大小。

解析:(1)小球由静止释放,若没有电场,由小球运动到最低点后再摆动到左边与释放点等高的地方,而有电场时,细线转过60°角时小球速度恰好为零,由此可知,静电力一定做负功,根据动能定理得

mgLsin 60°+qUAB=0,

解得UAB=-。

(2)A,B两点沿电场方向的距离为

L(1-cos 60°),

则电场强度E=,

由此可得E=。

答案:(1)-　(2)

17.(10分)如图,一根质量为1 kg的金属棒MN,两端用细软导线连接后悬挂于a、b两点、棒的中部处于垂直纸面向里的宽为10 cm的正方形匀强磁场中,棒中通有电流,方向从M流向N,g取10 m/s2,则:

(1)当导线中通以如图所示I1=2 A的电流时,导线受到的安培力大小为4 N,则该磁场的磁感应强度为多少?

(2)若该导线中通以I2=3 A的电流,则此时导线所受安培力大小是多少?方向如何?

(3)若要两侧悬线上拉力为0,则导体棒应该通多大的电流?

解析:(1)根据F=BI1L得

B== T=20 T。

(2)根据公式F=BI2L得

F=20×3×0.1 N=6 N。

根据左手定则,判断金属棒受到安培力方向竖直向上。

(3)对金属棒进行受力分析,当悬线上拉力为0时,有

F=mg=10 N。

又F=BIL,

代入数据得I=5 A。

答案:(1)20 T　(2)6 N,方向竖直向上　(3)5 A

18.(10分)在如图所示的电路中,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)

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,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。

答案:(1)8.0×10-12 C　(2)见解析