物理选修3-1测试题(含答案).doc

物理选修3-1测试题
满分：100分 考试时间：90分钟
命题人： 审题人：
注意事项：
1.答卷前，务必将自己的姓名、班级和学号填写在答题卡与答题卷上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。
3.回答非选择题时，将答案写在答题卷上。写在本试卷上无效。

第Ⅰ卷 选择题 （共44分）
一、单项选择题(每小题给出的四个选项中只有一项是正确，每小题3分，共8题24分)
1．关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力，下列说法正确的是(　　)
A．安培力的方向不一定垂直于直导线
B．安培力的方向不一定垂直于磁场的方向
C．安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角有关
D．将直导线垂直放入匀强磁场中，从中点折成直角，安培力的大小一定变为原来的一半.

2.下列各图中，运动电荷的速度方向、磁感应强度方向和电荷的受力方向之间的关系正确的是(　　)

3．三根平行的长直通电导线，分别通过一个等腰直角三角形的三个顶点且与三角形所在平面垂直，如图所示．现在使每根通电导线在斜边中点O处所产生的磁感应强度大小均为B，则下列说法中正确的有(　　)
A．O点处实际磁感应强度的大小为B
B．O点处实际磁感应强度的大小为B
C．O点处实际磁感应强度的方向与斜边夹角为90°
D．O点处实际磁感应强度的方向沿斜面向下

4.带电粒子仅在电场力作用下，从电场中a点以初速度v0进入电场并沿虚线所示的轨迹运动到b点，如图所示，实线是电场线，关于粒子，下列说法正确的是（　　）

A. 在a点的速度小于在b点的速度
B. 在a点的加速度大于在b点的加速度
C. 在a点的电势能小于在b点的电势能
D. 电场中a点的电势一定比b点的电势高

5.2016年8月23日，第七届中国(上海)国际超级电容器产业展览会在上海新国际博览中心举行，作为中国最大超级电容器展，众多龙头踊跃参与。如图所示，参展的平行板电容器与电动势为E的直流电源(内阻不计)连接，一带电油滴位于容器中的P点且恰好处于平衡状态．在其他条件不变的情况下，现将平行板电容器的两极非常缓慢地错开一些，那么在错开的过程中(　　 )
A．电容器的电容C增大
B．电容器的电荷量Q增大
C．油滴将向下加速运动，电流计中的电流从N流向M
D．油滴静止不动，电流计中的电流从N流向M

6.如图所示电路，电源内阻不可忽略．开关S闭合后，在滑动变阻器R0的滑片向下滑动的过程中(　　)
A．电压表与电流表的示数都减小
B．电压表与电流表的示数都增大
C．电压表的示数增大，电流表的示数减小
D．电压表的示数减小，电流表的示数增大

7．电磁炮是一种理想的兵器，它的主要原理如图所示，利用这种装置可以把质量为m＝2.0 g的弹体(包括金属杆EF的质量)加速到6 km/s，若这种装置的轨道宽为d＝2 m，长L＝100 m，电流I＝10 A，轨道摩擦不计且金属杆EF与轨道始终接触良好，则下列有关轨道间所加匀强磁场的磁感应强度和磁场力的最大功率结果正确的是 (　　)
A．B＝18 T，Pm＝1.08×108 W
B．B＝0.6 T，Pm＝7.2×104 W
C．B＝0.6 T，Pm＝3.6×106 W
D．B＝18 T，Pm＝2.16×106 W

8. 某条直线电场线上有O,A,B,C四个点，相邻两点间距离均为d，以O点为坐标原点，沿电场强度方向建立x轴，该电场线上各点电场强度E随x的变化规律如图所示。一个带电量为+q（q>0）的粒子，从O点由静止释放，仅考虑电场力作用。则（ ）
A. 若O点的电势为零，则A点的电势为
B. 粒子A到B做匀速直线运动
C. 粒子运动到B点时动能为
D. 粒子在OA段电势能变化量等于BC段电势能变化量

二、 多项选择题(每小题给出的四个选项中有2个或2个以上选项是正确的，每小题4分，漏选得2分，错选不得分，共5题20分)
9.下列是某同学对电场中的概念、公式的理解，其中错误的是（）
A. 根据电场强度的定义式 ，电场中某点的电场强度和试探电荷的电荷量成反比

B. 根据电容的定义式 ，电容器的电容与所带电荷量成正比，与两极板间的电压成反比
C. 根据真空中点电荷电场强度公式 ，电场中某点电场强度和场源电荷的电荷量成正比
D. 根据公式 ，带电量为1C正电荷，从A点移动到B点克服电场力做功为1J，则UAB=1V

10.如图所示是某型号电吹风的电路图，它主要由电动机M和电热丝R构成．已知电吹风的额定电压为220 V，吹冷风时的功率为120 W，吹热风时的功率为1 000 W．关于该电吹风，下列说法正确的是(　　)
A．电动机工作时输出的机械功率为880 W
B．若S1、S2闭合，则电吹风吹热风
C．电动机的线圈电阻为403.3 Ω
D．电热丝的电阻为55 Ω
11.光滑绝缘细杆与水平面成θ角固定，杆上套有一带正电的小球，质量为m，带电荷量为q。为使小球静止在杆上，可加一匀强电场。所加电场的场强满足什么条件时，小球可在杆上保持静止（　　）
A．垂直于杆斜向上，场强大小为
B．垂直于杆斜向下，场强大小为
C．竖直向上，场强大小为
D．水平向右，场强大小为
核乳胶片
12.速度相同的一束粒子(不计重力)经速度选择器射入质谱仪后的运动轨迹如图所示，则下列说法中正确的是（   ）
A. 该束带电粒子带正电
B. 速度选择器的P2极板带正电
C. 能通过狭缝S0的带电粒子的速率等于
D. 粒子在磁场中运动半径越大，粒子的比荷越大

13、如图所示，abcd为一正方形边界的匀强磁场区域，磁场边界长为L，三个粒子以相同的速度从a点沿对角线ac方向射入，粒子1从b点射出，粒子2从c点射出，粒子3从cd边垂直射出，不考虑粒子的重力和粒子间的相互作用。根据以上信息，可以确定（ ）
A. 粒子1带正电，粒子2不带电，粒子3带负电
B. 粒子1和粒子3的比荷之比为2:1
C. 粒子1和粒子2在磁场中的运动时间之比为4：1
D. 粒子3的射出位置与d点相距
第Ⅱ卷 非选择题 （共56分）
三、实验题（本题共2小题，第14题8分，第15题10分，共计18分）
14．（8分）

0
5
10
20
25
15
（1）现有一合金制成的圆柱体．为测量该合金的电阻率，现用伏安法测量圆柱体两端之间的电阻，用螺旋测微器测量该圆柱体的直径，用游标卡尺测量该圆柱体的长度．螺旋测微器和游标卡尺的示数如图(a)和图(b)所示．

由图(a)(b)读得圆柱体的直径为________ mm，长度为________ cm。
（2） 若他用多用电表测其电阻，已经调零且选择开关指向欧姆挡“×10”挡位，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“____________”(选填“×100”或“×1”)倍率的挡位；调零后测量，其表盘及指针所指位置如下图所示，则此段电阻丝的电阻为________Ω。

15.（10分）
某同学利用图（a）中的电路测量电流表的内阻RA（约为5Ω）和直流电源的电动势E （约为10V）。 图中R1和R2为电阻箱，S1和S2为开关。已知电流表的量程为100mA，直流电源的内阻为r。
（1）断开S2，闭合S1，调节R1的阻值，使满偏；保持R1的阻值不变，闭合S2，调节R2，当R2的阻值为4.8时的示数为48.0mA。忽略S2闭合后电路中总电阻的变化，经计算得RA= Ω；（保留2位有效数字）
（2）保持S1闭合，断开S2，多次改变R1的阻值，并记录电流表的相应示数。若某次R1的示数如图（b）所示，则此次R1的阻值为 Ω；

（3） 利用记录的R1的阻值和相应的电流表示数，作出图线，如图（c）所示。用电池的电动势E、内阻r和电流表内阻RA表示随变化的关系式为= 。 利用图（c）可求得E= V。 （保留2位有效数字）

四、计算题（本题共4小题，共38分。解答过程需要写出必要的文字说明，只有结果没有过程的不能得分。）
16.（8分）如图，一个质子和一个α粒子从容器A下方的小孔S，无初速进入电势差为U的加速电场．然后垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向外，MN为磁场的边界．已知质子的电荷量为e、质量为m，α粒子的电荷量为2e、质量为4m.求：
(1)质子进入磁场时的速率v；（2分）
(2)质子在磁场中运动的时间t；（3分）
(3)质子和α粒子在磁场中运动的轨道半径之比rH∶rα 。 （3分）

17.（10分）在平面直角坐标系xOy中，第Ⅰ象限存在沿y轴负方向的匀强电场，第Ⅳ象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度为B。一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子从y轴正半轴上的M点以速度v0垂直于y轴射入电场，经x轴上的N点与x轴正方向成θ＝60°角射入磁场，最后从y轴负半轴上的P点垂直于y轴射出磁场，如图所示。不计粒子重力，求：
(1)M、N两点间的电压U；（3分）
(2)粒子在磁场中运动的轨道半径r；（3分）
(3)粒子从M点运动到P点的总时间t 。（4分）

18．（10分）如图所示，水平导轨间距为L＝0.5 m，导轨电阻忽略不计；导体棒ab的质量m＝1 kg，电阻R0＝0.9 Ω，与导轨接触良好；电源电动势E＝10 V，内阻r＝0.1 Ω，电阻R＝4 Ω；外加匀强磁场的磁感应强度B＝5 T，方向垂直于ab，与导轨平面成α＝53°角；ab与导轨间动摩擦因数为μ＝0.5(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)，定滑轮摩擦不计，线对ab的拉力为水平方向，重力加速度g取10 m/s2，ab处于静止状态．已知sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6.求：
(1)通过ab的电流大小和方向；（3分）
(2)ab受到的安培力大小；（3分）
(3)重物重力G的取值范围。（4分）

19．（10分）如图所示，在xOy平面内y轴与MN边界之间有沿x轴负方向的匀强电场，y轴左侧和MN边界右侧的空间有垂直纸面向里、磁感应强度大小相等的匀强磁场，MN边界与y轴平行且间距保持不变，一质量为m，电荷量为-q的粒子以速度从坐标原点O沿x轴负方向射入磁场，每次经过磁场的时间均为，粒子重力不计。
（1）求磁感应强度的大小B；（3分）
（2）若时粒子回到原点O，求电场区域的宽度d和此时的电场强度；（3分）
（3）若带电粒子能够回到原点O，则电场强度E应满足什么条件？（4分）

答题卷

第Ⅱ卷 非选择题 （共56分）
三、实验题（本题共2小题，第14题8分，第15题10分，共计18分）
14．（8分）
（1） ， 。（2）___________， 。

15. （10分）
（1） 。 （2） 。

（3） ， 。

四、计算题（本题共4小题，共38分。解答过程需要写出必要的文字说明，只有结果没有过程的不能得分。）
16.（8分）
求：
(1)质子进入磁场时的速率v；（2分）
(2)质子在磁场中运动的时间t；（3分）
(3)质子和α粒子在磁场中运动的轨道半径之比rH∶rα 。 （3分）

17.（10分）
求：
(1)M、N两点间的电压U；（3分）
(2)粒子在磁场中运动的轨道半径r；（3分）
(3)粒子从M点运动到P点的总时间t 。（4分）

18． （10分）
.求：
(1)通过ab的电流大小和方向；（3分）
(2)ab受到的安培力大小；（3分）
(3)重物重力G的取值范围。（4分）

19． （10分）
（1）求磁感应强度的大小B；（3分）
（2）若时粒子回到原点O，求电场区域的宽度d和此时的电场强度；（3分）
（3）若带电粒子能够回到原点O，则电场强度E应满足什么条件？（4分）

参考答案
一．选择题：1.C 2.B 3. B 4.A 5.D 6. A 7.D 8.C
9.ABD 10.BD 11.CD 12.AC 13.AB
二．实验题：14(1)1.194(1.192～1.196) 　4.240 (2) ×1, 12 （共8分， 每空2分）
15. 答案：（1） 5.2 （2）86.3 （每空2分 ）（3） ，9.1（8.9-9.4）（每空3分）
三．计算题：
16.（8分）解：（1）质子在电场中加速，根据动能定理得
eU＝12mv2 得 v＝2eUm 2分
（2）粒子在磁场中做匀速圆周运动evB＝mv2r 得T＝2πrv
质子在磁场中运动的时间t＝12T＝πmeB 3分
（3）根据r＝mveB=1B2mUe
质子和α粒子在磁场中运动的轨道半径之比 rHra=m2e4me=12 3分
17、（10分）(1)设粒子过N点时的速度为v，有＝cosθ
v＝2v0粒子从M点运动到N点的过程，有
qU＝mv2－mv02，U＝。 3分
(2)粒子在磁场中以O′为圆心做匀速圆周运动，半径为O′N，有
qvB＝，r＝。 3分
(3)由几何关系得ON＝rsinθ
设粒子在电场中运动的时间为t1，有
ON＝v0t1 t1＝
粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期T＝
设粒子在磁场中运动的时间为t2，有
t2＝T，故t2＝
t＝t1＋t2，t＝。 4分

18.（10分）解析：(1)由闭合电路欧姆定律可得，通过ab的电流
I＝＝A＝2 A， 方向由a到b； 3分
(2) ab受到的安培力F＝BIL＝5×2×0.5 N＝5 N． 3分
(3) ab受力如图所示，最大静摩擦力Ffmax＝μ(mg－Fcos 53°)＝3.5 N
由平衡条件得：
当最大静摩擦力方向向右时FT＝Fsin 53°－Ffmax＝0.5 N，
当最大静摩擦力方向向左时FT＝Fsin 53°＋Ffmax＝7.5 N
由于重物平衡，故FT＝G
则重物重力的取值范围为0.5 N≤G≤7.5 N. 4分

19．（10分）[来源:学§科§网Z§X§X§K]
解：(1)粒子在磁场中运动的周期T=，又T=2t0
解得B= 3分
(2)粒子轨迹如图甲所示，由r2=2r1

qBv0=m
qBv2=m
d=t0
v2=v0＋t0
解得E0= 3分
(3)如图乙所示，要使粒子能够回到原点，应满足n(2r2′－2r1)=2r1(n=1,2,3，…)
又qBv2′=m
qEd=mv2′2－mv
解得E=(n=1,2,3，…) 4分

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