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高中物理选修3-1
静电场章末测试试卷 试题及答案（word)
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如图1所示的情况中，a、b两点的电场强度和电势均相同的是&&
A．甲图：离点电荷等距的a、b两点
B．乙图：两个等量异种点电荷连线的中垂线上，与连线中点等距的a、b两点
C．丙图：两个等量同种点电荷连线上，与连线中点等距的a、b两点
D．丁图：带电平行金属板两板间分别靠近两板的a、b两点
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如图2所示，电子由静止开始从A板向B板运动，当到达B极板时速度为v，保持两板间电压不变，则(　　)．
A．当增大两板间距离时，v也增大
B．当减小两板间距离时，v增大
C．当改变两板间距离时，v不变
D．当增大两板间距离时，电子在两板间运动的时间也增大
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一电子在电场中由a点运动到b点的轨迹如图3中实线所示．图中一组平行虚线是等势面，则下列说法正确的是&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
A．a点的电势比b点低
B．电子在a点的加速度方向向右
C．电子从a点到b点动能减小
D．电子从a点到b点电势能减小
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如图4甲所示，两个点电荷Q1、Q2固定在x轴上距离为L的两点，其中Q1带正电荷位于原点O，a、b是它们的连线延长线上的两点，其中b点与O点相距3L.现有一带正电的粒子q以一定的初速度沿x轴从a点开始经b点向远处运动(粒子只受电场力作用)，设粒子经过a，b两点时的速度分别为va、vb，其速度随坐标x变化的图象如图乙所示，则以下判断正确的是(　　)．
A．Q2带负电且电荷量小于Q1
B．b点的场强一定为零
C．a点的电势比b点的电势高
D．粒子在a点的电势能比b点的电势能小
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如图5所示，三条平行等间距的虚线表示电场中的三个等势面，电势值分别为10
V，实线是一带电粒子(不计重力)在该区域内的运动轨迹，a、b、c是轨迹上的三个点，下列说法正确的是&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
A．粒子在三点所受的电场力不相等
B．粒子必先过a，再到b，然后到c
C．粒子在三点所具有的动能大小关系为Ekb&Eka&Ekc
D．粒子在三点的电势能大小关系为Epc&Epa&Epb
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高中物理选修3-1、3-2模块综合测试题
高中物理选修3—1、3—2模块综合练习题（不含静电场）
7．如图所示，粗细均匀的金属丝制成长方形导线框abcd（ad>ab），处于匀强磁场中．同种材料同样规格的金属丝MN可与导线框保持良好的接触并做无摩擦滑动．当MN在外力作用下从导线框左端向右匀速运动移动到右端的过程中，导线框消耗的电功率
] A．始终增大
B．先增大后减小
C．先减小后增大
D．增大减小，再增大再减小
8．两根光滑的金属导轨，平行放置在倾角为θ的斜面上，导轨的左下端接有电阻R，导轨的电阻可忽略不计，斜面处在一匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向上。质量为m、电阻可不计的金属棒ab，在沿着斜面与棒垂直的恒力F作用下沿导轨匀速上滑，并上升h高度。如图所示，在这过程中
A．恒力F与重力的合力所做的功等于电阻R上发出的焦耳热
B．恒力F与安培力的合力所做的功等于零
C．作用在金属棒上的各个力的合力所做的功等于mgh与电阻R上产生的焦耳热之和 D．作用在金属棒上的各个力的合力所做的功等于零
9．有一种测量人体重的电子秤，其原理图如图（2）中的虚线所示，它主要由三部分构成：踏板、压力传感器R（是一个阻值可随压力大小而变化的电阻器）、显示体重的仪表G（实质是理想电流表）．设踏板的质量可忽略不计，已知理想电流表的量程为3A，电源电动势为12V，内阻为2Ω，电阻R随压力变化的函数式为R =30–0.02F （F和R的单位分别是N和Ω）．下列说法正确是[
] A．秤能测量的最大体重是1500N B．秤能测量的最大体重是1400N
C．秤零刻度线（踏板空载时的刻度线）应标在电流表G刻度盘0.375A处
D．秤零刻度线（踏板空载时的刻度线）应标在电流表刻度盘0.400A处
10．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10：1，b是原线圈的中心抽头，电压表V 和电流表A均为理想电表，除滑动变阻器电阻R以外其余电阻均不计，从某时刻开始在原线圈c、d两端加上交变电压，其瞬时值表达式为
? t(V)．下列说法中正确的是
A．当单刀双掷开关与a连接时，电压表的示数为22V
时，c、d两点问的电压瞬时值为110V
C．单刀双掷开关与a连接，滑动变阻器触头向上移动的过程中，电压表和电流表的示数均变小 D．当单刀双掷开关由a扳向b时，电压表和电流表的示数均变小
11．如图所示，两种情况下变压器灯泡L2、L3的功率均为P，且L1、L2、L3为相同的灯泡，匝数比为n1:n2?3:1，则图（a）中L1的功率和 图（b）中L1的功率分别为（
12、如图所示，三只完全相同的的灯泡a、b、c分别与电阻R、电感L、电容C串联，再将三者并
联，接在220V，50Hz的交变电源两端，三只灯泡亮度相同。如果将电源改为220V，60Hz的交变电源，则（
A、三只灯泡亮度不变
B、三只灯泡都将变亮
C、a亮度不变，b变亮，c变暗 D、a亮度不变，b变暗，c变亮
13、如图A1、A2是两个电流表，AB和CD两支路直流电阻相同，R是变阻器，L是带铁芯的线圈，下列结论正确的有（
A、刚闭合K时，A1示数大于A2示数 B、闭合K后（经足够长时间），A1示数等于A2示数 C、刚断开K的瞬间，A1示数大于A2示数
D、断开K后，通过R的电流方向与断开K前相反
14、一块铜片置于如图所示的磁场中，如果用力把这铜片从磁场拉出或把它进一步推入，则在这两个过程中有关磁场对铜片的作用力，下列叙述正确的是（
A、拉出时是阻力
B、推入时是阻力 C、拉出时不受磁场力
D、推入时不受磁场力
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（3）保持原电荷电荷量不变，将距离增为原来的3倍，那么它们之间的相互作用力变为原来的______倍；
（4）保持其中一电荷的电荷量不变，另一个电荷的电荷量变为原来的4倍，为保持相互作用力不变，则它们之间的距离应变为原来的______倍；
（5）把每个电荷的电荷都增大为原来的4倍，那么它们之间的距离必须变为原来的______倍，才能使其间的相互作用力不变。
答案：1，4， ，2，4。
详解：（1）这是作用力和反作用力，大小必然相等。
（2）每个电荷电荷量都加倍，于是两电荷量乘积变为原来四倍。于是相互作用力是原来四倍
（3）库仑力和距离平方成反比，于是距离变为原来三倍，力变为原来九分之一。
（4）电荷量变为了四倍，要让力不变，得满足距离的平方也变成原来的四倍，于是距离变为原来的两倍。
（5）每个电荷电荷量都变为原来的四倍，于是乘积变为原来的十六倍。要让力不变，得满足距离的平方也变成原来的十六倍，于是距离变为原来的四倍。
5.如图所示，一绝缘细圆环半径为r，环面处于水平面内，场强为E的匀强电场与圆环平面平行。环上穿有一电量为＋q、质量为ｍ的小球，可沿圆环做无摩擦的圆周运动。若小球经A点时速度的方向恰与电场垂直，且圆环与小球间沿水平方向无力的作用，则：
（1）小球经过A点时的速度大小；
（2）当小球运动到与A点对称的B点时，小球的速
度是多大？小球对圆环的作用力是多大？
答案：（1）
（2） ，F = 6qE
详解：（1）在A点，小球在水平方向只受电场力作用，根据牛顿第二定律得：
所以小球在A点的速度 。
（2）在小球从A到B的过程中，根据动能定理，电场力做的正功等于小球动能的增加量，即
于是可以解
小球在B点时，对环的作用力是水平方向的。根据牛顿第二定律，在水平方向有
② 解①②两式，小球在B点对环的水平作用力为： 。
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模块检测说明：本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分．试卷满分100分，考试时间90分钟．第Ⅰ卷(选择题 共37分)一、单项选择题(本题共7小题，每题3分，共21分，每小题给出的四个选项中只有一个选项符合题意)1．关于物理学史，下列说法中不正确的是( )A．电荷量e的数值最早是由美国物理学家密立根测得的B．法拉第不仅提出了场的的概念，而且直观地描绘了场的清晰图象C．法拉第通过实验研究确认了真空中两点电荷之间相互作用力的规律D．库仑在前人工作的基础上，通过实验研究确认了真空中两个静止点电荷之间的相互作用力的规律答案 C2．下列运动(电子只受电场力或磁场力的作用)不可能的是( )答案 B解析 本题考查电子在电场或磁场中的运动，意在考查学生对电子在电场或磁场中的受力分析以及运动分析的能力．电子可以在正点电荷的电场力作用下做匀速圆周运动，故A选项描述的运动可能实现；由于等量异种点电荷在其连续中垂线处产生的电场的方向水平向右，电子所受电场力的方向水平向左，而电子的初速度方向沿中垂线方向，则电子将做曲线运动，故B选项所描述的运动不可能实现；电子可以在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，故C选项描述的运动可能实现；由于通电螺线管中的磁场力匀强磁场，又电子的速度方向与磁场方向平行，则电子不受洛伦兹力作用，电子将沿通电螺线管中心轴线做匀速直线运动，故D选项描述的运动可能实现．3．静电计是在验电器的基础上制成的，用其指针的张角大小来定性显示其金属球与外壳之间的电势差大小．如图1所示，A、B是平行板电容器的两个金属板，G为静电计．开始时开关S闭合，静电计指针张开一定角度，为了使指针张开角度增大些，下列采取的措施可行的是( )图1A．断开开关S后，将A、B分开些B．保持开关S闭合，将A、B两极板分开些C．保持开关S闭合，将A、B两极板靠近些D．保持开关S闭合，将变阻器滑动触头向右移动答案 A4．如图所示的四个电场中，均有相互对称分布的a、b两点，其中电势和场强都相同的是( )答案 B解析 A中，a、b两点场强的方向不同，A错误；B中，a、b两点电势和场强均相同，B正确；C中，a点电势高于b点电势，C错误；D中，a、b两点场强的方向不同，D错误．5.一带正电的粒子在电场中做直线运动的v－t图象如图2所示，t1、t2时刻分别经过M、N两点，已知在运动过程中粒子仅受电场力作用，则下列判断正确的是( )图2A．该电场可能是由某正点电荷形成的B．M点的电势高于N点的电势C．在从M点到N点的过程中，电势能逐渐增大D．带电粒子在M点所受电场力大于在N点所受电场力答案 C解析 由v－t图象可知：该粒子做的是匀减速直线运动，则粒子所处电场为匀强电场，A、D错误；由于粒子带正电、正电荷受力方向跟该点场强方向相同，如图所示，因沿着电场线方向电势降低，故M点的电势低于N点的电势，B错误；从M点到N点，电场力做负功，电势能增加，C正确．6．在研究微型电动机的性能时，应用如图3所示的实验电路．当调节滑动变阻器R并控制电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为0.50A和2.0V．重新调节R并使电动机恢复正常运转，此时电流表和电压表的示数分别为2.00A和24.0V．则这台电动机正常运转时输出功率为( )图3A．32WB．44WC．47WD．48W答案 A解析 当电动机停止转动时，电动机可视为纯电阻，由欧姆定律可知电动机的电阻r＝Ω＝4Ω.当正常转动后，P入＝24×2W＝48W，P出＝P入－Pr＝48W－2.02×4W＝32W.7．如图4所示，a、b是一对平行金属板，分别接到直流电源两极上，右边有一挡板，正中间开有一小孔d，在较大空间范围内存在着匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里，在a、b两板间还存在着匀强电场E.从两板左侧中点c处射入一束正离子(不计重力)，这些正离子都沿直线运动到右侧，从d孔射出后分成3束．则下列判断正确的是( )图4A．这三束正离子的速度一定不相同B．这三束正离子的质量一定不相同C．这三束正离子的电荷量一定不相同D．这三束正离子的比荷一定不相同答案 D解析 本题考查带电粒子在电场、磁场中的运动，速度选择器的知识．带电粒子在金属板中做直线运动，qvB＝Eq，v＝，表明带电粒子的速度一定相等，而电荷的带电量、电性、质量、比荷的关系均无法确定；在磁场中R＝，带电粒子运动半径不同，所以比荷一定不同，D项正确．二、多项选择题(本题共4小题，每小题4分，共16分)8．如图5所示电路中，当滑动变阻器的滑片P从a端向b端滑动时，以下判断正确的是( )图5A．电压表读数变大，通过灯L1的电流变大，灯L2变亮B．电压表读数变小，通过灯L1的电流变小，灯L2变亮C．电压表读数变大，通过灯L2的电流变小，灯L1变暗D．电压表读数变小，通过灯L2的电流变大，灯L1变暗答案 BD解析 两灯和滑动变阻器组成的电路，其中L2在干路上，L1和变阻器并联后与L2串联，电压表测量的是L1两端电压，即是测变阻器两端电压．当滑动变阻器的滑片P从a端向b端滑动时，变阻器连入电路中的阻值减小，变阻器R′与L1并联的阻值减小，电路的总电阻减小；根据闭合电路欧姆定律I＝，外电阻R的减小使干路电流I增大，可知通过L2的电流增大；电源内电阻上的电压U′＝Ir增大，外电路两端的电压U＝E－Ir减小，由于电流I增大，L2的电功率增大，L2变亮；且L2两端电压U2增大，L1两端电压U1＝U－U2减小，电压表的示数减小；L1两端电压U1减小，使通过L1的电流减小；且L1的电功率减小，L1变暗．9．如图6所示，有一混合正离子束先后通过正交的电场、磁场区域Ⅰ和匀强磁场区域Ⅱ，如果这束正离子流在区域Ⅰ中不偏转，进入区域Ⅱ后偏转半径r相同，则它们一定具有相同的( )图6A．速度B．质量C．电荷量D．比荷答案 AD解析 离子流在区域Ⅰ中不偏转，一定是qE＝qvB，v＝，A正确．进入区域Ⅱ后，做匀速圆周运动的半径相同，由r＝知，因v、B相同，所以只能是比荷相同，故D正确，B、C错误．10．如图7所示，两根长直导线竖直插入光滑绝缘水平桌面上的M、N两小孔中，O为M、N连线中点，连线上a、b两点关于O点对称．导线均通有大小相等、方向向上的电流．已知长直导线周围产生的磁场的磁感应强度B＝k，式中k是常数，I是导线中的电流、r为点到导线的距离．一带正电的小球以初速度v0从a点出发沿连线运动到b点．关于上述过程，下列说法正确的是( )图7A．小球先做加速运动后做减速运动B．小球一直做匀速直线运动C．小球对桌面的压力先减小后增大D．小球对桌面的压力一直在增大答案 BD解析 由右手螺旋定则可知，M处的通电导线在MO区域产生的磁场垂直于MO向里，离导线越远磁场越弱，所以磁场由M到O逐渐减弱，N处的通电导线在ON区域产生的磁场垂直于ON向外，由O到N逐渐增强，带正电的小球由a点沿途连线运动到b点，受到的洛伦兹力F＝Bqv为变力，则从M到O洛伦兹力的方向向上，随磁场的减弱而减小，从O到N洛伦兹力的方向向下，随磁场的增强而增大，所以对桌面的压力一直在增大，D正确，C错误；由于桌面光滑，洛伦兹力始终沿竖直方向，所以小球在水平方向上不受力，做匀速直线运动，B正确，A错误．11．如图8所示，连接两平行金属板的导线的一部分CD与一有电源回路的一部分GH平行且均在纸面内，金属板置于磁场中，磁场方向垂直于纸面向里，当一束等离子体射入两金属板之间时，CD段导线受到力F的作用．则( )图8A．若等离子体从右方射入，F向左B．若等离子体从右方射入，F向右C．若等离子体从左方射入，F向左D．若等离子体从左方射入，F向右答案 AD解析 等离子体指的是整体显电中性，内部含有等量的正、负电荷的气态离子群体．当等离子体从右方射入时，正、负离子在洛伦兹力作用下将分别向下、上偏转，使上极板的电势低于下极板，从而在外电路形成由D流向C的电流，这一电流处在导线GH中电流所产生的磁场中，由左手定则可知，它所受安培力方向向左，所以A项对，B项错，同理可分析得知C项错，D项对．第Ⅱ卷(非选择题 共63分)三、实验题(本题共2小题，共18分，把答案直接填在横线上)12．(10分)现在已经离不开电视、手机等电子产品，但这些产品生产过程中会产生含多种重金属离子的废水，这些废水是否达标也引起了人们的关注．某同学想测出学校附近一工厂排出废水的电阻率，以判断废水是否达到排放标准(一般工业废水电阻率的达标值为ρ≥200Ω?m)．如图9所示为该同学所用盛水容器，其左、右两侧面为带有接线柱的金属薄板(电阻极小)，其余四面由绝缘材料制成，容器内部长a＝40cm，宽b＝20cm，高c＝10cm.他将水样注满容器后，进行以下操作：图94(1)他先后用多用电表欧姆挡的“×1k”、“×100”两个挡位粗测水样的电阻值时，表盘上指针如图10中所示，则所测水样的电阻约为________Ω.图10(2)他从实验室中找到如下实验器材更精确地测量所获水样的电阻：A．电流表(量程5mA，电阻RA＝800Ω)B．电压表(量程15V，电阻RV约为10.0kΩ)C．滑动变阻器(0～20Ω，额定电流1A)D．电源(12V，内阻约10Ω)E．开关一只、导线若干请用铅笔线代替导线帮他在图11中完成电路连接．图11(3)正确连接电路后，这位同学闭合开关，测得一组U、I数据；再调节滑动变阻器，重复上述测量得出一系列数据如下表所示，请你在图12的坐标系中作出U－I关系图线.U/V2.03.86.88.010.211.6I/mA0.731.362.202.893.664.15图12(4)由以上测量数据可以求出待测水样的电阻率为________Ω?m.据此可知，所测水样在电阻率这一指标上________(选填“达标”或“不达标”)．答案 (1)1800 (2)如图a (3)如图b (4)99.7 不达标解析 (1)图上欧姆表指针有两个位置，显然右边位置对应“×1k”，左边位置对应“×100”，应按接近中间刻度的读数，刻度18乘以倍率100，所以电阻为1800Ω.(2)因为要精确测量电阻值，需要电路中电压有较大的变化范围，而滑动变阻器阻值又远小于待测电阻，所以连线时滑动变阻器要用分压接法；又因为待测电阻阻值与电压表内阻相差的倍数和待测电阻阻值与电流表相差的倍数相当，电流表内阻已知，则采用电流表内接法．(3)让绝大多数的点在直线上，其余各点均匀地分布在直线两侧．(4)由图线斜率可知，总电阻为2794Ω，又R＝R总－RA，根据电阻定律R＝ρ，代入数据得ρ＝99.7Ω?m.13．(8分)某同学采用如图13甲所示的电路测定电源电动势和内电阻，已知干电池的电动势约为1.5V，内阻约2Ω，电压表(0～3V,3kΩ)，电流表(0～0.6A,1.0Ω)，滑动变阻器有R1(10Ω，2A)和R2(100Ω，0.1A)各一只．图13(1)实验中滑动变阻器应选用______(选填“R1”或“R2”)．(2)在图乙中用笔画线代替导线连接实验电路．(3)在实验中测得多组电压和电流值，得到如图丙所示的U－I图象，由图可较准确地求出电源电动势E＝________V；内阻r＝________Ω.答案 (1)R1 (2)见解析图 (3)1.48(1.47～1.49均正确) 1.79(1.78～1.90均正确)解析 (1)电路中最大电流I＝＝A＝0.75A．R2的额定电流小于0.75A，同时R2阻值远大于电源内阻r，不便于调节，所以变阻器用R1.(2)如图所示(3)将图线延长，交于纵轴，则纵截距即为电动势E＝1.48V(1.47～1.49V均正确)．r＝，可得r＝1.79Ω(1.78Ω～1.90Ω均正确)．四、计算题(本题共4小题，共45分)14．(10分)如图14所示为一组未知方向的匀强电场的电场线，将带电荷量为q＝－1.0×10－6C的点电荷由A点沿水平线移至B点，克服静电力做了2×10－6J的功，已知A、B间的距离为2cm.图14(1)试求A、B两点间的电势差UAB；(2)若A点的电势为φA＝1V，试求B点的电势φB；(3)试求该匀强电场的大小E并判断其方向．答案 (1)2V (2)－1V (3)200V/m 沿电场线斜向下解析 (1)由题意可知，静电力做负功UAB＝－2×10－6J据UAB＝得UAB＝2V(2)UAB＝φA－φB，则φB＝φA－UAB＝－1V(3)d＝2×10－2cos60°m＝1×10－2m.E＝＝200V/m方向：沿电场线斜向下15.(10分)如图15所示，两块平行金属板竖直放置，两板间的电势差U＝1.5×103V(仅在两板间有电场)，现将一质量m＝1×10－2kg、电荷量q＝4×10－5C的带电小球从两板的左上方距两板上端的高度h＝20cm的地方以初速度v0＝4m/s水平抛出，小球恰好从左板的上边缘进入电场，在两板间沿直线运动，从右板的下边缘飞出电场，求：图15(1)金属板的长度L.(2)小球飞出电场时的动能Ek.答案 (1)0.15m (2)0.175J解析 (1)小球到达左板上边缘时的竖直分速度：vy＝＝2m/s设小球此时速度方向与竖直方向之间的夹角为θ，则：tanθ＝＝2小球在电场中沿直线运动，所受合力方向与运动方向相同，设板间距为d，则：tanθ＝＝L＝，解得L＝＝0.15m(2)进入电场前mgh＝mv－mv电场中运动过程qU＋mgL＝Ek－mv解得Ek＝0.175J16．(12分)如图16所示，有界匀强磁场的磁感强度B＝2×10－3T；磁场右边是宽度L＝0.2m、场强E＝40V/m、方向向左的匀强电场．一带电粒子电荷量q＝－3.2×10－19C，质量m＝6.4×10－27kg，以v＝4×104m/s的速度沿OO′垂直射入磁场，在磁场中偏转后进入右侧的电场，最后从电场右边界射出．求：图16(1)大致画出带电粒子的运动轨迹(画在给出的图中)；(2)带电粒子在磁场中运动的轨道半径；(3)带电粒子飞出电场时的动能Ek.答案 (1)如解析图 (2)R＝0.4m (3)Ek＝7.68×10－18J解析 (1)轨迹如图．(2)带电粒子在磁场中运动时，由牛顿运动定律，有qvB＝m①R＝＝m＝0.4m②(3)Ek＝EqL＋mv2＝40×3.2×10－19×0.2J＋×6.4×10－27×(4×104)2J＝7.68×10－18J③17．(13分)如图17所示，一带电微粒质量为m＝2.0×10－11kg、电荷量q＝＋1.0×10－5C，从静止开始经电压为U1＝100V的电场加速后，水平进入两平行金属板间的偏转电场中，微粒射出电场时的偏转角θ＝60°，并接着沿半径方向进入一个垂直纸面向外的圆形匀强磁场区域，微粒射出磁场时的偏转角也为θ＝60°.已知偏转电场中金属板长L＝R，圆形匀强磁场的半径为R＝10cm，重力忽略不计．求：图17(1)带电微粒经加速电场后的速率；(2)两金属板间偏转电场的电场强度E；(3)匀强磁场的磁感应强度的大小．答案 (1)1.0×104m/s (2)2×103V/m (3)0.13T解析 (1)设带电微粒经加速电场加速后速度为v1，根据动能定理得qU1＝mv，解得v1＝＝1.0×104m/s.(2)带电微粒在偏转电场中只受电场力作用，做类平抛运动．水平方向上有：v1＝竖直方向上有v2＝at，a＝由几何关系tanθ＝联立解得：E＝2×103V/m.(3)设微粒进入磁场时的速度大小为v，则v＝＝2.0×104m/s，由运动的对称性可知，入射速度的延长线过磁场区域的圆心，则出射速度的反向延长线也过磁场区域的圆心，微粒在磁场中的运动轨迹示意图如图所示，则轨迹半径为r＝Rtan60°＝0.3mqvB＝m得B＝＝0.13T.
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