高三一轮复习检测题（选修3-1、3-2）A卷

2022-03-20河南省安阳市实验中学

中学生数理化(高中版.高考理化) 2022年11期

■河南省安阳市实验中学黄琳

一、选择题(第1～6 题只有一个选项正确,第7～10题有多个选项正确)

1.如图1所示,xOy平面是无穷大导体的表面,该导体充满z＜0的空间,z＞0 的空间为真空。将带电荷量为+q的点电荷置于z轴上z=h处,则在xOy平面上会产生感应电荷。空间任意一点处的电场皆是由点电荷和导体表面上的感应电荷共同激发的。已知静电平衡时导体内部场强处处为零,则在z轴上处的场强为( )。

图1

2.真空中有一半径为r0的带电金属球,以球心O为坐标原点,沿某一半径方向为正方向建立x轴,x轴上各点的电势φ随x的分布情况如图2所示,其中x1、x2、x3分别是x轴上A、B、C三点的位置坐标。根据φ-x图像可知,下列说法中正确的是( )。

图2

A.该金属球带负电

B.A点电场强度大于C点电场强度

C.B点的电场强度大小为

D.带电荷量为-q的点电荷在B点的电势能比在C点的电势能低|q(φ2-φ3)|

3.真空中存在空间范围足够大,方向水平向左的匀强电场。若将一个质量为m,带正电的小球从电场中某点由静止释放,则小球在运动过程中的速度与水平方向间的夹角为53°。现将该小球从电场中某点以初速度v0竖直向上抛出,则小球在从抛出点运动至最高点的过程中电势能的变化量为(已知sin 53°=0.8,cos 53°=0.6)( )。

4.在如图3所示的电路中,理想变压器原、副线圈的匝数之比为n1∶n2,电流表、电压表可视为理想电表,原线圈接电压稳定的正弦式交变电流,R1、R2为定值电阻,R为滑动变阻器,当滑动变阻器的滑片由c端向d端移动时,分别用ΔI和ΔU表示电流表、电压表示数的变化量(绝对值),则等于( )。

图3

A.R2+RB.R1+R2C.D.

5.如图4所示的四幅图中,甲是质谱仪的工作原理示意图,乙是速度选择器的工作原理示意图,丙是磁流体发电机,丁是霍尔元件,下列说法中正确的是( )。

图4

A.图甲中,氢的两种同位素由静止开始经加速电场射入磁场,打到A1位置的粒子的比荷比打到A2位置的粒子的比荷大

C.图丙中,将一束等离子体喷入磁场,A、B两极板间产生电势差,A板的电势较低

D.图丁中,若载流子带负电,则稳定时C板的电势较高

6.电容为C的两个完全相同的并联电容器C1、C2与一个电感为L的线圈串联,如图5所示。开关S断开,电容器C1两极板间的电压为U,电容器C2和线圈中既没有电荷也没有电流,线圈的自感系数L足够大。开关S 接通后,线圈中通过的电流的最大值为( )。

图5

7.带电粒子经电势差为U1的电场加速后,以垂直于电场方向的速度进入由长度为L、电势差为U2的平行金属板产生的匀强电场中,设两平行金属板间的距离d为一定值,则粒子离开电场时的偏转角( )。

A.随加速电场电势差U1的增大而增大

B.随偏转电场电势差U2的增大而增大

C.随粒子电荷量q的增大而增大

D.随金属板长L的增大而增大

8.如图6所示的虚线为半径为R、磁感应强度为B的圆形匀强磁场区域的边界,磁场的方向垂直于圆平面向里。大量的比荷均为的相同粒子由磁场边界的最低点A向圆平面内的不同方向以相同的速率v0射入磁场,粒子在磁场中做半径为r的圆周运动,经过一段时间的偏转,所有的粒子均由圆边界离开,所有粒子的出射点的连线为虚线边界的,粒子在圆形磁场中运动的最长时间用tmax表示,假设为已知量,其余的量均为未知量,忽略粒子自身重力及粒子间的相互作用,则( )。

图6

9.如图7所示,等离子体以平行于两极板向右的速度v=100 m/s进入两极板之间,两极板间有磁感应强度大小B=0.5 T,方向垂直于纸面向里的匀强磁场,两极板间的距离d=10 cm,两极板间等离子体的电阻r=1 Ω。某同学在装有导电液体的玻璃皿的中心放一个圆柱形电极接电路中B点,沿边缘放一个圆环形电极接电路中A点后完成“旋转的液体”实验。若蹄形磁铁两极间正对部分的磁场可视为匀强磁场,上半部分为S极,电路中定值电阻R0=2 Ω,闭合开关后,当液体稳定旋转时电压表(视为理想电压表)的示数恒为UAB=2 V,则( )。

图7

A.玻璃皿中的电流由中心流向边缘

B.由上往下看,液体沿逆时针方向旋转

C.通过电阻R0的电流为1 A

D.闭合开关后,电阻R0的电功率为2 W

10.如图8所示,电阻R=0.1 Ω 的正方形单匝线框abcd的边长L=0.2 m,bc边与匀强磁场边缘重合。磁场的宽度等于线框的边长,磁感应强度大小B=0.5 T,方向垂直于纸面向里。在水平拉力作用下,线框以速度v=8 m/s向右穿过磁场区域,则下列说法中正确的是( )。

图8

A.线框切割磁感线产生的感应电动势的大小E=0.8 V

B.线框在穿越磁场区域的过程中受到的水平拉力的大小F=3.2 N

C.线框穿过磁场区域所用的时间t=0.1 s

D.线框在穿越磁场区域的过程中产生的热量Q=0.32 J

二、实验题

11.(1)市场上销售的铜质电线产品中存在部分导体电阻不合格的,质检部门先用多用电表“×1”欧姆挡粗测其电阻如图9 甲所示,再用螺旋测微器测量其直径如图9 乙所示,则该电线的电阻Rx=________Ω,直径D=________mm。

图9

(2)将该段电线带至实验室设计实验电路测量其电阻率,实验室提供的器材如下:

A.电流表A1(量程为0～0.6 A,内阻约为0.8 Ω,电流表A2(量程为0～1.5 A,内阻约为10 Ω)

B.电压表V(量程为0～3 V,内阻为3 kΩ)

C.滑动变阻器R1(阻值范围为0～10 Ω),滑动变阻器R2(阻值范围为0～200 Ω)

D.定值电阻R=3 kΩ

E.电源E(电动势为6 V,内阻约为10 Ω)

F.待测电阻Rx,开关和导线若干

利用所给器材设计实验电路,并在图10中画出完整的实验电路图,要求电表的示数可以从零起且读数要超过满量程的,电流表应选择_____,滑动变阻器应选择____(填器材的符号)。

图10

(3)利用设计的电路图进行实验,读出多组电压表和电流表的示数,画出的U-I图像是过原点的倾斜直线,斜率为k,计算电线电阻率的表达式为ρ=_____(用U-I图像的斜率k,电线的直径D和长度L表示,且忽略电表的内阻带来的系统误差)。

三、计算题

12.如图11所示,在竖直平面内,一个质量为m,带电荷量为-q的液滴,以一定的初速度v0从坐标原点O,与x轴正方向成θ角射入与x轴同向的匀强电场中,当液滴运动到最高点P时,它的速度大小仍为v0,试求:

图11

(1)最高点P的位置在原点O正上方、左上方还是右上方? 简述理由。

(2)匀强电场的场强E,最高点P与原点O间的电势差U各为多大?

13.如图12甲所示,A、B是两块水平放置的足够长平行金属板,组成偏转匀强电场,B板接地,A板电势φA随时间t变化的情况如图12乙所示,C、D两平行金属板竖直放置,中间有两正对小孔O1′和O2,两板间电压为U2,组成减速电场。现有一带负电粒子在t=0时刻以一定初速度沿A、B两板间的中轴线O1O1′射入偏转电场,并能从O1′沿连线O1′O2进入减速电场。已知粒子的带电荷量为-q,质量为m,不计粒子自身重力,求:

图12

(1)该粒子进入A、B两板间的初速度v0为多大时,粒子刚好能到达O2孔?

(2)在(1)的条件下,A、B两板长度的最小值为多少?

(3)A、B两板间距的最小值为多少?

14.如图13所示,一电阻为R1的匀质光滑金属环竖直放置,一根电阻为r,长度为l的轻质金属杆可绕杆中心O无摩擦地转动,金属杆两端各固定一个金属球并套在金属环上可沿环滑动,两金属球的质量分别为M、m,且M＞m,Oa为一导线,连接金属杆中心O和金属环并沿水平方向,电阻为R2。把金属杆从水平位置自由释放,金属杆转至竖直位置时的角速度为ω。

图13

(1)求金属杆转至竖直位置时,回路中电流的瞬时功率。

(2)若金属杆从水平位置转至竖直位置的过程所经历的时间为t,求此过程中感应电动势的有效值。

15.在如图14所示的直角坐标系中,在直线x=-2l0到y轴区域内存在着两个大小相等,方向相反的有界匀强电场,其中x轴上方的电场方向沿y轴负方向,x轴下方的电场方向沿y轴正方向。在电场左边界上A点(-2l0,-l0)到C点(-2l0,0)区域内,连续分布着电荷量为+q,质量为m的粒子。从某时刻起由A点到C点间的粒子,依次连续以相同的速度v0沿x轴正方向射入电场。若从A点射入的粒子恰好从y轴上的A′点(0,l0)沿x轴正方向射出电场,其轨迹如图中虚线所示,不计粒子自身重力及它们之间的相互作用。