与名师对话高三课标版物理质量检测3高二物理选修3-1

质量检测(三)高二物理选修3－1(检测范围：选修3－1时间：90分钟总分：100分)一、选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分．在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确．全选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分．)1．(2012·江苏卷)一充电后的平行板电容器保持两极板的正对面积、间距和电荷量不变，在两极板间插入一电介质，其电容C和两极板间的电势差U的变化情况是()A．C和U均增大B．C增大，U减小C．C减小，U增大D．C和U均减小[解析]根据电容器C＝εS4πkd，在电容器中插入介质，电容C增大，根据U＝QC，U减小，B正确．[答案]B2．(2012·湖北模拟)据报道，“神舟”八号飞船于2011年发射．它是一个无人目标飞行器，为中国的空间站做对接准备，也是中国神舟系列飞船进入批量生产的代表．“神舟”飞船上的太阳能电池是依靠光伏效应设计的单晶硅太阳能电池．在正常照射下，太阳能电池的光电转换效率可达24%.单片单晶硅太阳能电池可产生0.6V的电动势，可获得0.1A的电流，则每秒照射到这种太阳能电池上的太阳光的能量是()A．0.24JB．0.25JC．0.26JD．0.28J[解析]根据W＝UIt可得，每秒太阳能电池产生的能量为W＝0.6×0.1×1J＝0.06J，设太阳每秒照射到太阳能电池上的能量为Q，则由能量守恒定律得Q×24%＝W，所以Q＝0.25J，故选项B正确．[答案]B3．(2012·北京卷)处于匀强磁场中的一个带电粒子，仅在磁场力作用下做匀速圆周运动．将该粒子的运动等效为环形电流，那么此电流值()A．与粒子电荷量成正比B．与粒子速率成正比C．与粒子质量成正比D．与磁感应强度成正比[解析]根据环形电流的定义，I＝qt，带电粒子在磁场中运动的周期T＝2πmqB，I＝qT＝q2B2πm，D正确．[答案]D4．(2012·浙江卷)功率为10W的发光二极管(LED灯)的亮度与功率60W的白炽灯相当．根据国家节能战略，2016年前普通白炽灯应被淘汰．假设每户家庭有两只60W的白炽灯，均用10W的LED灯替代，估算出全国一年节省的电能最接近()A．8×108kW·hB．8×1010kW·hC．8×1011kW·hD．8×1013kW·h[解析]估算取值：每户节约功率为100W，每天用灯6小时，每年365天，全国估计为4亿户，W＝Pt，得结果与B最接近．[答案]B5．(2012·河北五校联盟)一辆电动观光车蓄电池的电动势为E，内阻不计，当空载的电动观光车以大小为v的速度匀速行驶时，流过电动机的电流为I，电动车的质量为m，电动车受到的阻力是车重的k倍，忽略电动观光车内部的摩擦，则()A．电动机的内阻为R＝EIB．电动机的内阻为R＝EI－kmgvI2C．如果电动机突然被卡住而停止转动，则电源消耗的功率将变大D．如果电动机突然被卡住而停止转动，则电源消耗的功率将变小[解析]根据能的转化与守恒定律，EI＝I2R＋kmgv，所以电动机的内阻为R＝EI－kmgvI2，选项B正确；当电动机突然被卡住而停止转动时，变成了纯电阻电路，回路中的电流变大，故电源消耗的功率P＝EI将变大，所以选项C正确．[答案]BC6．(2012·浙江模拟)如图所示的火警报警装置，R1为热敏电阻，温度升高，R1急剧减小，当电铃电压达到一定数值时，电铃会响，则下列说法正确的是()A．若报警器的电池老化(内阻变大)，电动势不变，不会影响报警器的安全性能B．若试验发现点火时装置不响，应把R2的滑片P向下移C．若试验发现点火时装置不响，应把R2的滑片P向上移D．增大电源的电动势，会使报警的临界温度升高[解析]设电铃工作电压为U，当IR2＝U时报警；串联电路中电压比等于电阻比，可知C正确．[答案]C7．(2012·浙江卷)用金属箔做成一个不带电的圆环，放在干燥的绝缘桌面上．小明同学用绝缘材料做的笔套与头发摩擦后，将笔套自上而下慢慢靠近圆环，当距离约为0.5cm时圆环被吸引到笔套上，对上述现象的判断与分析，下列说法正确是()A．摩擦使笔套带电B．笔套靠近圆环时，圆环上、下部感应出异号电荷C．圆环被吸引到笔套的过程中，圆环所受静电力的合力大于圆环的重力D．笔套碰到圆环后，笔套所带的电荷立刻被全部中和[解析]绝缘材料做的笔套与头发摩擦，摩擦起电，A项对；笔套靠近圆环时，圆环上、下部感应出异号电荷，感应起电，B项对；圆环刚被吸引向上运动，一定是静电力的合力大于圆环的重力，随后距离减小，引力增大，所以整个过程中静电力的合力大于圆环的重力，C项对；笔套碰到圆环后，由于笔套是绝缘体，极少电荷转移，所以笔套上仍然存在较多感应电荷，不能中和，D项错．[答案]ABC8.(2012·四川联考)如右图所示，绝缘轻杆两端固定带电小球A和B，轻杆处于水平向右的匀强电场中，不考虑两球之间的相互作用．初始时轻杆与电场线垂直(如图中实线位置)，将杆向右平移的同时顺时针转过90°(如图中虚线位置)，发现A，B两球电势能之和不变．根据图中给出的位置关系，可判断下列说法中正确的是()A．A球一定带正电荷，B球一定带负电荷B．A，B两球带电荷量的绝对值之比qA∶qB＝1∶2C．A球电势能一定增加D．电场力对A球和B球都不做功[解析]根据题述，两球一定带异号电荷，但哪个球带正电不能确定，哪个球电势能增加不能确定，选项AC错误；由于A球沿电场线方向移动位移是B球的2倍，电场力对A球和B球都做功，而A，B两球电势能之和不变，根据电场力做功与电势能的关系可知，A，B两球带电荷量的绝对值之比qA∶qB＝1∶2，选项B正确，D错误．[答案]B9.(2012·江苏徐州期末)如右图所示，在光滑绝缘的水平面上，有一菱形ABCD，对角线交点为O，在顶点B，D处各固定一个点电荷，若将一个带正电的小球从A点静止释放，小球将沿对角线AC做往返运动，则()A．B，D处固定的是等量的正电荷B．B，D处固定的是等量的异种电荷C．在A，C的连线上O点电势最低D．运动小球在O处的机械能最小[解析]由题意，B，D处固定的是等量的负电荷，AB错；带正电的小球从A点静止释放，向低电势处移动，故C对；运动小球在O处的电势能最小、机械能最大，D错．[答案]C10．(2012·山东模拟)如下图所示，距水平地面高度为3h处有一竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B，从距地面4h高处的A点以初速度v0水平抛出一带电小球(可视作质点)，带电小球电量为q，质量为m，若q，m，h，B满足关系式5πmqB＝2hg，则小球落点与抛出点A的水平位移s是()A．v02hg＋m2q2B2B．v02hg＋4m2q2B2C．v04hg＋4m2q2B2D．v02hg＋2m2q2B2[解析]小球在磁场中的运动可以看作一个水平方向的圆周运动和一个竖直方向的匀加速运动．在磁场中运动一周的时间为T，则T＝2πmqB，在磁场中的运动总时间t＝8hg－2hg＝2hg，又因为已知：5πmqB＝2hg，所以小球在磁场中做圆周运动的圈数n＝tT＝2.5.又圆周运动的半径R＝mvqB，投影图如右图所示．则x＝v02hg，s＝x2＋2R2＝v02hg＋4m2q2B2.[答案]B二、实验题(本题共2小题，共16分)11．(6分)(2012·高考海南)图示电路可用来测量电阻的阻值．其中E为电源，R为已知电阻，Rx为待测电阻，可视为理想电压表，S0为单刀单掷开关，S1，S2为单刀双掷开关．(1)当S0闭合时，若S1，S2均向左闭合，电压表读数为U1；若S1，S2均向右闭合，电压表读数为U2.由此可求出Rx＝________.(2)若电源电动势E＝1.5V，内阻可忽略；电压表量程为1V，R＝100Ω.此电路可测量的Rx的最大值为________Ω.[解析](1)若S1，S2均向右闭合，则电压表示数为R两端电压，则I＝U2R，若S1，S2都向左闭合，则电压表示数为Rx两端电压，则Rx＝U1I＝RU1U2.(2)若Rx取最大阻值，则两端电压为1V，R两端电压为(1.5－1)V＝0.5V，由I＝U2R＝5×10－3A，则Rx＝UxI＝200Ω.[答案](1)RU1U2(2)20012.(10分)(2012·高考课标卷)图中虚线框内存在一沿水平方向、且与纸面垂直的匀强磁场．现通过测量通电导线在磁场中所受的安培力，来测量磁场的磁感应强度大小、并判定其方向．所用部分器材已在图中给出，其中D为位于纸面内的U形金属框，其底边水平，两侧边竖直且等长；E为直流电源；R为电阻箱；Ⓐ为电流表；S为开关．此外还有细沙、天平、米尺和若干轻质导线．(1)在图中画线连接成实验电路图．(2)完成下列主要实验步骤中的填空：①按图接线．②保持开关S断开，在托盘内加入适量细沙，使D处于平衡状态；然后用天平称出细沙质量m1.③闭合开关S，调节R的值使电流大小适当，在托盘内重新加入适量细沙，使D________；然后读出________，并用天平称出________．④用米尺测量________．(3)用测得的物理量和重力加速度g表示磁感应强度的大小，可以得出B＝________.(4)判定磁感应强度方向的方法是若________，磁感应强度方向垂直纸面向外；反之，磁感应强度方向垂直纸面向里．[解析]测磁感应强度原理：开关断开时，线框的重力等于砝码的重力，所以m0g＝m1g，得m0＝m1；接通电源后，若磁感应强度的方向垂直于纸面向里，则安培力向上，则有m0g－BIl＝m2g，此时m1m2，所以B＝m1－m2gIl；接通电源后，若磁感应强度的方向垂直于纸面向外，则安培力向下，则有m0g＋BIl＝m2g，此时m2m1，所以B＝m2－m1gIl；所以(3)中磁感应强度的大小为B＝|m2－m1|gIl.[答案](1)连线如图所示(2)③重新处于平衡状态电流表的示数I此时细沙的质量m2④D的底边长度l(3)|m2－m1|gIl(4)m2m1三、计算题(本题包括4小题，共44分．解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．)13．(10分)(2012·云南省建水一中月考)如图所示，在平面直角坐标系中有一个垂直于纸面向里的圆形匀强磁场，其边界过原点O和y轴上的点a(0，L)．一质量为m、电荷量为e的电子从a点以初速度v0平行于x轴正方向射入磁场，并从x轴上的b点射出磁场，此时速度方向与x轴正方向的夹角为60°.求：(1)磁场区域的圆心坐标；(2)电子在磁场中运动的时间．[解析](1)磁场区域的圆心在ab连线的中点，磁场区域的圆心纵坐标为L2，由图中几何关系可知b点的坐标为(3L,0)，磁场区域的圆心横坐标为3L2；所以磁场区域的圆心坐标为(3L2，L2)．(2)设轨迹半径为r，由rcos60°＝r－L解得r＝2L.画出电子在磁场中运动的轨迹图，轨迹所对的圆心角为60°，运动轨迹长度s＝πr/3＝2πL/3，在磁场中运动的时间为t＝s/v0＝2πL3v0.[答案](1)圆心坐标为(3L2，L2)(2)在磁场中运动的时间为2πL3v014．(10分)(2012·全国卷)如右图所示，一平行板电容器的两个极板竖直放置，在两极板间有一带电小球，小球用一绝缘轻线悬挂于O点．先给电容器缓慢充电，使两极板所带电荷量分别为＋Q和－Q，此时悬线与竖直方向的夹角为π6.再给电容器缓慢充电，直到悬线和竖直方向的夹角增加到π3，且小球与两极板不接触．求第二次充电使电容器正极板增加的电荷量．[解析]第一次充电后，设电容器的电容为C，则第一次充电Q后，电容器两极板间电势差U1＝QC，两极间为匀强电场，场强E1＝U1d，设电场中小球带电荷量为q，则所受电场力F1＝E1q，小球在电容器中受重力，电场力和拉力平衡，由平衡条件有：F1＝mgtanθ1，综合以上各式得：mgtanθ1＝QqCd，第二次充电后，电容器带电量为Q′，同理可得：mgtanθ2＝Q′qCd，解得：Q′＝3Q，所以ΔQ＝Q′－Q＝2Q.[答案]2Q15．(12分)如下图所示，在y