高三一轮复习自测题(选修3-1、3-2)

2017-12-14湖北省武汉市关山中学刘正兰

中学生数理化(高中版.高考理化) 2017年3期

关键词：电流表内阻电势

■湖北省武汉市关山中学刘正兰

■湖北省武汉市关山中学刘正兰

A卷

一、选择题(1～6题为单项选择题,7～12题为多项选择题)

图1

1.均匀带电圆环的轴线左侧有一小磁针,右侧用绝缘丝线悬挂一个带负电的小球,小球静止时的位置如图1所示。现使圆环绕轴O O'以角速度ω逆时针(俯视)匀速旋转,则小磁针最后平衡的位置是( )。

A.N极沿轴线向左

B.N极沿轴线向右

C.N极竖直向下

D.N极竖直向上

2.两块无限大的均匀绝缘带电平板,每一块的两面都均匀带等量异号电荷,把它们正交放置。理论研究表明,无限大的均匀带电平板在周围空间会形成与平面垂直的匀强电场。设电荷在相互作用时不移动,则如图2所示四幅图像中能正确反映正交区域等势面分布情况的是( )。

图2

3.两个较大的平行板A、B相距为d,分别接在电压为U的电源正负极上,开关S闭合时,质量为m,电荷量为-q的油滴恰好静止在两板之间,如图3所示。在保持其他条件不变的情况下,将两板非常缓慢地水平错开一些,则( )。

图3

A.油滴将向上运动,电流计中的电流从b流向a

B.油滴将向下运动,电流计中的电流从a流向b

C.油滴将静止不动,电流计中的电流从a流向b

D.油滴将静止不动,电流计中无电流

图4

4.空间有一沿x轴对称分布的电场,其电场强度E随x变化的图像如图4所示,x1和-x1为x轴上对称的两点。下列说法中正确的是( )。

A.O点的电势最低

B.x2点的电势最高

C.x1和-x1两点的电势相等

D.x1和x3两点的电势相等

图5

5.如图5所示,六面均为矩形的金属导体放在磁感应强度为B,方向水平向里的匀强磁场中,导体的尺寸规格为长×宽×高=a·b·d。现在该导体中通以图示方向的电流I时,用电压表测得导体上、下表面M、N间的电压为U,已知自由电子的电荷量为e。下列说法中正确的是( )。

A.M板电势高于N板电势

B.导体中的自由电子数密度越大,电压表示数越大

6.如图6所示,P Q和MN为水平平行放置的金属导轨,相距L=1m。P、M间接有一个电动势E=6V,内阻r=1Ω的电源和一只滑动变阻器R。导体棒a b跨放在导轨上,导体棒的质量m0=0.2k g,导体棒的中点用细绳跨过定滑轮与物体相连,物体的质量m=0.3k g。导体棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.5(设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等,导轨与导体棒的电阻不计,g取10m/s2),匀强磁场的磁感应强度B=2T,方向竖直向下,为了使物体保持静止,滑动变阻器连入电路的阻值可能是( )。

图6

A.1Ω B.4Ω C.7Ω D.9Ω

7.如图7所示为某种电磁泵的模型,泵体是长为L1,宽与高均为L2的长方体。泵体处在方向水平向外、磁感应强度为B的匀强磁场中,泵体的上下表面接电压为U的电源(内阻不计),理想电流表示数为I。若电磁泵和液面间的高度差为h,液体的电阻率为ρ,在时间t内抽取液体的质量为m,不计液体在流动中和管壁之间的阻力,取重力加速度为g,则( )。

图7

A.泵体上表面应接电源负极

B.电磁泵对液体产生的推力大小为BIL1

8.理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2=10∶1,一正弦式交变电流经变压器对电阻R供电,电路如图8甲所示。如图8乙所示是电阻R两端电压u随时间t变化的图像,电阻R的阻值为10Ω。下列说法中正确的是( )。

图8

A.交流的频率为0.02Hz

B.交流电流表A的读数为2A

C.电阻R的热功率为4000W

D.交流电压表V的读数为2002V

9.如图9所示,甲是匀强电场,乙是孤立的正点电荷形成的电场,丙是等量异种点电荷形成的电场(a、b位于两点电荷连线上,且a位于连线的中点处),丁是等量正点电荷形成的电场(a、b位于两点电荷连线的中垂线上,且a位于连线的中点处)。有一个正检验电荷仅在静电力作用下分别从电场中的a点由静止释放,其动能Ek随位移x变化的关系图像如图10中的①②③所示,其中①是直线。下列说法中正确的是( )。

图9

A.甲对应的图像是①

B.乙对应的图像是②

C.丙对应的图像是②

D.丁对应的图像是③1

图1 0

图1 1

0.如图11所示,竖直平面内有一固定的光滑椭圆大环,其长轴长B D=4L、短轴长A C=2L。劲度系数为k的轻弹簧上端固定在大环的中心O处,下端连接一个质量为m、电荷量为q、可视为质点的小环,小环刚好套在大环上且与大环及弹簧绝缘,整个装置处在水平向右的匀强电场中。将小环从A点由静止释放,小环运动到B点时的速度恰好为0。已知小环在A、B两点时弹簧的形变量大小相等,则( )。

A.小环在从A点运动到B点的过程中,弹簧的弹性势能先减小后增大

B.小环在从A点运动到B点的过程中,小环的电势能一直增大

图1 2

11.如图12所示,真空中两根绝缘细棒组成“V”字形的装置处于竖直平面内,细棒上各穿一个质量为m的小球,小球可沿细棒无摩擦地滑下,两小球都带+Q的电荷量。现让两小球从同一高度由静止开始滑下,则在下滑过程中下列说法正确的是( )。

B.小球的加速度一直增大

C.小球的电势能增加

D.小球的机械能增加

12.如图13所示,导线框abcd所围区域内有一垂直于纸面向里的变化的匀强磁场,磁感应强度B按如图14所示四幅图像中的方式随时间t变化时,其中导体圆环将受到向上的磁场作用力的是( )。

图13

图14

二、实验题

13.欧姆表内部电路简化后如图15所示,电源电动势E=1.5V,内阻r=0.5Ω,电流表满偏电流Ig=10mA,电流表内阻Rg=7.5Ω,A、B为接线柱。

(1)用一条导线把A、B直接连起来,此时,应将可变电阻R1调节为____Ω才能使电流表恰好达到满偏。

(2)调至满偏后保持可变电阻R1的值不变,在A、B间接入一个150 Ω的定值电阻R2,电流表示数为____mA。

图15

(3)继续保持可变电阻R1的值不变,将定值电阻R2更换为另一定值电阻R3接在A、B之间,电流表读数为6 mA,则R3=____Ω。

14.为了研究某电学元件的伏安特性曲线,小宇同学用多用电表欧姆挡的“×10Ω”挡进行粗测,发现电表的指针偏转较小。

(1)下列判断正确的是____。

A.该元件的阻值极小

B.应把选择开关换到“×1Ω”挡

C.应把选择开关换到“×100Ω”挡

D.换挡后不必重新调零就可测量

(2)正确操作后,小宇粗测出了该元件的阻值,除待测元件外,他另有下列实验器材可以选择：

电流表A1(量程100mA,内阻约2Ω)

电流表A2(量程0.6A,内阻约1Ω)

电压表V1(量程3V,内阻约2k Ω)

电压表V2(量程15V,内阻约10k Ω)

滑动变阻器R1(最大阻值1k Ω)

滑动变阻器R2(最大阻值100Ω)

电源电动势4.5V,内阻不计

开关、导线若干

小宇设计电路时应选用电流表____,电压表____,滑动变阻器____。

(3)为了尽量减小实验误差,电流表应选用____(选填“内接”或“外接”)法,滑动变阻器的连接方式应采用____(选填“分压式”或“限流式”)。

三、计算题

15.某课外小组设计了一种测定风速的装置,其原理如图16所示,一根劲度系数k=120N/m,自然长度L0=1m的弹簧一端固定在墙上的M点,另一端N与导电的迎风板相连,弹簧穿在光滑水平放置的电阻率较大的金属杆上,弹簧由不导电材料制成。迎风板面积S=0.5m2,工作时总是正对着风吹来的方向。电路的一端与迎风板相连,另一端在M点与金属杆相连。迎风板可在金属杆上滑动,且与金属杆接触良好。定值电阻R=1Ω,电源电动势E=12V,电源内阻r=0.5Ω。闭合开关,没有风时,弹簧处于原长,理想电压表的示数U1=9V,某时刻由于风吹迎风板,电压表的示数变为U2=6V。求：

图16

(1)金属杆单位长度的电阻。

(2)此时作用在迎风板上的风力。

图17

16.如图17所示,夹角θ=45°的两绝缘板C N与C D之间有磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向外的匀强磁场。板C N上与C端距离为L处有一小孔Q。一束质量为m,电荷量为+q的粒子以不同的速率沿垂直于板C N的方向从小孔Q射入匀强磁场,其中速率最大的粒子恰好垂直打在板C D上,不计粒子重力的影响。求板C D上可能被粒子打中的区域长度s和粒子在磁场中运动的最长时间tmax。

17.如图18所示,空间某点P的下方一定距离处有一水平面(以虚线MN表示),水平面MN下方是范围足够大的匀强电场E,电场方向竖直向下。现自P点以速度v0水平向右抛出一个质量为m,电荷量大小为q的带电小球,小球在A点进入匀强电场,到达B点时距水平面MN最远,之后小球第一次回到水平面MN上的C点。已知P、A、B三点在同一直线上,且P A∶A B=17∶8,取重力加速度为g,不计空气阻力。

图18

(1)试判断小球的电性,并求电场强度E的大小。

(2)小球自抛出到第一次回到水平面MN上,在水平面MN之上运动的时间t1与在电场中运动的时间t2之比为多少?

18.如图19所示,A D与A1D1为水平放置的无限长平行金属导轨,D C与D1C1为倾角θ=37°的平行金属导轨,两组导轨的间距均为l=1.5 m,导轨电阻忽略不计。质量m1=0.35k g、电阻R1=1Ω的导体棒a b置于倾斜导轨上,质量m2=0.4k g、电阻R2=0.5Ω的导体棒c d置于水平导轨上,轻质细绳跨过光滑定滑轮,一端与导体棒c d的中点相连,另一端悬挂一轻质挂钩。导体棒a b、c d与导轨间的动摩擦因数相同,且最大静摩擦力等于滑动摩擦力。整个装置处于竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度B=2T,初始时刻,导体棒a b在倾斜导轨上恰好不下滑。(g取10m/s2,sin37°=0.6)

图19

(1)求导体棒与导轨间的动摩擦因数μ。

(2)在轻质挂钩上挂上物体P,细绳处于拉伸状态,将物体P与导体棒c d同时由静止释放,当物体P的质量不超过多大时,导体棒a b始终处于静止状态?(导体棒c d在运动过程中,导体棒a b、c d一直与DD1连线平行,且没有与定滑轮相碰)

(3)若物体P的质量取(2)中的最大值,由静止释放开始计时,当t=1s时,导体棒c d已经处于匀速直线运动状态,求在这1s时间内导体棒a b上产生的焦耳热。

B 卷

一、选择题(1～6题为单项选择题,7～12题为多项选择题)

1.如图1所示的四幅图像中的各绝缘直杆大小相同,所带电荷量已在图中标出,且电荷均匀分布,各直杆间彼此绝缘,则坐标原点O处电场强度最大的是( )。

图1

图2

2.某导体材料制作的电阻截面如图2中阴影部分所示,为内、外半径分别为a和b的半球壳层形状,该材料的电阻率为ρ。半径为a、电阻不计的球形电极被嵌入导体的球心作为一个引出电极,在导体的外层球壳上镀上一层电阻不计的金属膜成为另外一个电极,设该电阻的阻值为R。下面给出R的四个表达式中只有一个是合理的,你可能不会求解R,但是你可以通过一定的物理分析,对下列表达式的合理性做出判断。根据你的判断,R的合理表达式应为( )。

图3

3.如图3所示,在赤道上某处将一小球向东水平抛出时落地点位置在A点,让小球带电后,仍在该处以原来的速度抛出,考虑地磁场的影响,则下列说法中正确的是( )。

A.无论小球带何种电荷,小球仍会落在A点

B.无论小球带何种电荷,小球下落时间都会延长

C.若小球带正电荷,小球会落在更远的B点,但下落时间更短

D.若小球带负电荷,小球会落在更近的C点,且下落时间更短

图4

4.空间存在着平行于x轴方向的静电场,其电势φ随x的分布情况如图4所示,A、M、O、N、B为x轴上的点,xOA＜xOB,xOM=xON。一个带电粒子在电场中仅在静电力作用下从M点由静止开始沿x轴向右运动,则下列判断中正确的是( )。

A.粒子一定带正电

B.粒子在从M点向O点运动的过程中所受静电力均匀增大

C.粒子一定能通过N点

D.粒子在从M点向O点运动的过程中电势能逐渐增加

图5

5.如图5所示,倾角为α的导电轨道间接有电源,轨道上放有一根静止的金属杆a b。现加一垂直于导轨平面向上的匀强磁场,在磁感应强度B逐渐增大的过程中,金属杆a b始终保持静止,则其受到的摩擦力( )。

A.逐渐增大

B.逐渐减小

C.先增大后减小

D.先减小后增大

6.如图6所示,用一根螺钉、一节电池、一根导线、一块钕磁铁,可以做一个电动机。先把螺钉和钕磁铁连起来,并把它一头吸在电池的一极上,再用导线把电池和螺钉尾端的钕磁铁连接起来,螺钉就会转动。下列说法中正确的是( )。

图6

A.俯视可见图中螺钉沿逆时针方向转动

B.该装置的工作原理是电磁感应定律

C.电源消耗的总功率等于热功率

D.无论把螺钉的一头吸在电池的正极还是负极上,螺钉均沿顺时针方向旋转(俯视)

7.如图7甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数之比为44∶5,b是原线圈的抽头,且其恰位于原线圈的中心,S为单刀双掷开关,负载电阻R=25Ω,电表均为理想电表。在原线圈c、d两端接入如图7乙所示的正弦式交变电流,下列说法中正确的是( )。

图7

A.当开关S与a连接,t=1×10-2s时,电流表的示数为0

B.当开关S与b连接,t=1.5×10-2s时,电压表的示数为502 V

C.将开关S由a拨到b,电阻R消耗的功率为100W

D.将开关S由b拨到a,1s内电阻R上电流的方向改变100次

图8

8.如图8所示,光滑绝缘水平面上有三个质量均为m的带电小球,小球A、B带正电,电荷量均为q,有一水平外力F作用在小球C上。若三个小球能够保持边长为r的正三角形“队形”一起前进,则下列说法中正确的是( )。

A.小球C带正电,电荷量为2q

B.小球C带负电,电荷量为2q

图9

9.如图9所示是一火警报警器的电路示意图,其中R3为高分子材料制成的热敏电阻,其阻值随着温度的升高而增大。值班室的显示器为电路中的电流表,电源两极之间接一报警器,P点接地。当R3处出现火情时,显示器的电流I、报警器两端的电压U和Q点电势的变化情况是( )。

A.I变大,U变小

B.I变大,U变大

C.Q点电势升高

D.Q点电势不变

图10

10.如图10所示,平行板电容器与直流电源(内阻不计)连接,下极板接地,静电计所带电荷量很少,可忽略,一带负电油滴被固定于电容器中的P点。现将电容器的下极板竖直向下移动一小段距离,则( )。

A.电容器的电容将变小

B.静电计指针的张角变小

C.带电油滴的电势能将减少

D.将电容器的上极板与电源正极的导线断开后再稍稍竖直向下移动下极板,带电油滴(不再固定)会下移

图11

11.如图11所示,左侧为多匝绕制均匀的导线圈,它们共轴水平放置,导线圈内加有沿线圈轴向的磁场,且磁感应强度随时间均匀变化;右侧为两块水平放置的金属板,板间水平放有上表面绝缘的压力传感器,传感器上静置一个带正电的小球。金属板与导线圈之间由导线连接完好,并接有控制开关S。若传感器示数在开关S闭合前为2N,在开关S闭合后为3N,则磁场的变化情况可能是( )。

A.向上均匀增强 B.向上均匀减弱

C.向下均匀减弱 D.向下均匀增强

12.半径分别为r和2r的同心圆形导轨固定在同一水平面内,一长为r,电阻为R的均匀直导体棒a b置于圆形导轨上面,b a的延长线通过圆形导轨中心O,装置的俯视图如图12所示。整个装置位于一匀强磁场中,磁感应强度的大小为B,方向竖直向下。在两环之间接阻值为R的定值电阻和电容为C的电容器。导体棒a b在水平外力作用下以角速度ω绕O逆时针匀速转动,在转动过程中始终与导轨保持良好接触,不计导轨电阻。下列说法中正确的是( )。

图12

A.导体棒中电流从a流向b

B.电容器的M板带正电

二、实验题

13.法拉第在研究电磁学时亲手做过许多实验,如图13所示的实验就是著名的电磁旋转实验,其现象是：如果载流导线附近只有磁铁的一个磁极,磁铁就会围绕导线旋转,反之,载流导线也会围绕单独的某一磁极旋转,这一装置实际上就是最早的电动机。图中A是可动磁铁,B是固定导线,C是可动导线,D是固定磁铁,图中容器内黑色部分表示水银,磁铁和导线的下半部分都浸没在水银中,装置下部接在电源上。请你判断这时自上向下看,磁铁A的转动方向为____,导线C的转动方向为____。(选填“顺时针”或“逆时针”)

图13

14.要测绘一个标有“6V 2.5 W”字样的小灯泡的伏安特性曲线,要求多次测量尽可能减小实验误差,备有下列器材：

A.直流电源(6V,内阻未知)

B.电流计G(满偏电流3mA,内阻Rg=10Ω)

C.电流表A(0～0.6A,内阻未知)

D.滑动变阻器R(0～20Ω,5A)

E.滑动变阻器R'(0～200Ω,1A)

F.定值电阻R0(阻值1990Ω)

G.开关与导线若干

(1)由于所给实验器材缺少电压表,某同学直接把电流计G作为电压表使用测出小灯泡两端电压,再用电流表A测出通过小灯泡的电流,从而画出小灯泡的伏安特性曲线。该方案实际上是不可行的,其最主要的原因是____。

(2)为完成本实验,滑动变阻器应选择____(填器材前的序号)。

(3)请在图14甲中完成本实验的实物电路的连线。

图14

(4)如图15甲所示为该小灯泡的U-I图像,现将两个这种小灯泡L1、L2与一个阻值为5Ω的定值电阻R连成如图15乙所示的电路,电源的电动势E=6V,开关S闭合后,小灯泡L1与定值电阻R的电功率均为P,则P=_____W,电源的内阻r=_____Ω。

图15

三、计算题

图16

15.如图16所示,平行边界匀强磁场的宽度为d,磁感应强度为B,方向垂直于纸面向里。两点电荷a、b的电性相反但具有相同动能,且同时自磁场左边界的O点分别与左边界成夹角α=30°和β=60°进入磁场,它们

刚好同时到达磁场右边界的P点,已知P O连线与磁场边界垂直,求a、b两点电荷的质量之比。

图17

(1)质点的初速度v0的大小。

(2)质点在三个区域中运动的总时间。

(1)判断线框中感应电流的方向,并计算t=0时刻穿过线框的磁通量。

图18

(2)在0～0.6s时间内通过线框的电荷量q为多少?

(3)线框在0～0.6s时间内产生的热量Q为多少?

18.如图19所示,xOy平面内有一半径为R、以坐标原点O为圆心的圆形磁场区域,磁场方向垂直于纸面向外,在直线x=R和x=R+L之间有沿y轴负方向的匀强电场,电场强度为E。在原点O有一离子源沿y轴正方向发射速率为v0的带电离子,离子射出磁场时速度与x轴平行,再过一段时间后进入电场,最终从x轴上的P(R+L,0)点射出电场。不计离子自身重力,求：