2019高中物理模块综合测评（含解析） 9页

模块综合测评一、选择题(本题共10小题,每小题5分,共50分。在每小题给出的四个选项中,第1~6题只有一个选项符合题目要求,第7~10题有多个选项符合题目要求。全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有错选的得0分)1.(2014·上海检测)在如图所示的逻辑电路中,当A端输入电信号“1”、B端输入电信号“0”时,则在C和D端输出的电信号分别为(　　)A.1和0　　B.0和1C.1和1D.0和0解析:B端输入“0”,经过“非”门输出“1”,则D端输出“1”;同时输出的“1”与A端输入的“1”一起输入“与”门,在C端输出“1”。选项C正确。答案:C2.(2014·黑龙江哈尔滨检测)如图所示,有一所带电荷量为+q的点电荷与均匀带电的圆形薄板相距为2d,圆形薄板带的电荷量为-Q,点电荷到带电薄板的垂线通过板的圆心。若图中b点处的电场强度为零,则图中a点处的电场强度大小是(　　)A.10kq9d2B.8kq9d2C.k(Q+q)d2D.kQd2解析:由于b点合场强为零,则圆形薄板在b点产生的场强为E=kq(3d)2=kq9d2,根据对称性可知圆形薄板在a点产生的场强大小与b点相等、方向相反;点电荷在a点产生的场强为E'=kqd2,故Ea=E+E'=k10q9d2,选项A正确。答案:A3.(2014·安徽合肥检测)一电子在电场中由a点运动到b点的轨迹如图中虚线所示。图中一组平行实线是等势面,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nD.电子从a点到b点电势能减小解析:由题意可知电场线垂直等势面向上,则a点电势比b点高,选项A错误;电子受到电场力与电场线反向,故加速度方向向下,选项B错误;电子由a点运动到b点的过程中,电场力做负功,电势能增加,动能减小,选项C正确,选项D错误。答案:C4.(2014·新疆乌鲁木齐检测)如图所示电路,电源内阻不可忽略,R0为定值电阻,开关S闭合后,滑动变阻器滑片P置于滑动变阻器的中点时,电压表示数为8V,当滑片从中点向b端移动距离s后,电压表示数变为6V;滑片从中点向a端移动距离s后,电压表示数为(　　)A.9VB.10VC.11VD.12V解析:设电源电动势为E,内阻为r,滑动变阻器的总电阻为R,长度为s的电阻为R',由闭合电路的欧姆定律可得U1=Er+R0+R2×R0;U2=Er+R0+R2+R'×R0,联立两式可解得R'=13(r+R0+12R),滑片从中点向a端移动距离s后,由U=Er+R0+R2-R'×R0,联立解得U=12V,选项D正确。答案:D5.如图所示,两根平行放置的长直导线a和b载有大小相同、方向相反的电流,a受到的磁场力大小为F1。当加入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后,a受到的磁场力大小变为F2,则此时b受到的磁场力大小变为(　　)A.F2B.F1-F2C.F1+F2D.2F1-F2解析:根据安培定则和左手定则,可以判定a导线受b中电流形成的磁场的作用力F1,方向向左。同理b受a中电流形成磁场的作用力大小也是F1,方向向右。新加入的磁场无论什么方向,a、b受到的这个磁场的作用力F总是大小相等、方向相反。如果F与F1方向相同,则两导线受到的力大小都是F+F1。若F与F1方向相反,a、b受到的力的大小都是|F-F1|。因此当再加上磁场时,若a受的磁场力大小是F2,b受的磁场力大小也是F2,选项A正确。答案:A6.(2014·吉林长春检测)如图所示,A、B、C、D是匀强电场中一个以坐标原点为圆心、半径为1cm的圆与两坐标轴的交点,已知A、B、C三点的电势分别为φA=15V、φB=3V、φC=-3V。由此可得D点的电势为(　　)nA.3VB.6VC.12VD.9V解析:由于电场为匀强电场,则φA-φB=φD-φC,解得φD=9V,选项D正确。答案:D7.如图所示,两个初速度大小相同的同种离子a和b,从O点沿垂直磁场方向进入匀强磁场,最后打到屏P上。不计重力,下列说法正确的有(　　)A.a、b均带正电B.a在磁场中飞行的时间比b的短C.a在磁场中飞行的路程比b的短D.a在P上的落点与O点的距离比b的近解析:由左手定则可判断粒子a、b均带正电,选项A正确;由于是同种粒子,且粒子的速度大小相等,所以它们在匀强磁场中做圆周运动的轨迹半径R=mvqB相同,周期T=2πmqB也相同,画出粒子的运动轨迹图可知,b在磁场中运动轨迹是半个圆周,a在磁场中运动轨迹大于半个圆周,选项A、D正确。答案:AD8.将平行板电容器两极板之间的距离、电压、电场强度大小和极板所带的电荷量分别用d、U、E和Q表示。下列说法正确的是(　　)A.保持U不变,将d变为原来的两倍,则E变为原来的一半B.保持E不变,将d变为原来的一半,则U变为原来的两倍C.保持d不变,将Q变为原来的两倍,则U变为原来的一半D.保持d不变,将Q变为原来的一半,则E变为原来的一半n解析:由E=Ud可知,若保持U不变,将d变为原来的两倍,则E变为原来的一半,A项正确;若保持E不变,将d变为原来的一半,则U变为原来的一半,B项错误。由C=QU,C=εS4kπd,E=Ud可得U=4QkπdεS,E=4QkπεS,所以,保持d不变,若Q变为原来的两倍,则U变为原来的两倍,C项错误;保持d不变,若Q变为原来的一半,E变为原来的一半,D项正确。答案:AD9.(2014·吉林检测)用一金属窄片折成一矩形框架水平放置,框架右边上有一极小开口。匀强磁场的磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向里,如图所示,框架以速度v1向右匀速运动,一带电油滴质量为m、电荷量为q,以速度v2从右边开口处水平向左射入,若油滴恰能在框架内做匀速圆周运动,则(　　)A.油滴带正电,且逆时针做匀速圆周运动B.油滴带负电,且顺时针做匀速圆周运动C.圆周运动的半径一定等于mv1qBD.油滴做圆周运动的周期等于2πv1g解析:矩形框架在向右运动过程中,两板的电势差U=Bdv1,由右手定则,上板带正电,产生向下的电场,带电粒子要做匀速圆周运动,只有受到向上的电场力和向下的重力平衡,然后仅在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动,因此油滴带负电,且满足mg=qBv1,根据左手定则可知油滴肯定沿顺时针做匀速圆周运动,选项A错误,选项B正确;由带电粒子在磁场中运动的半径公式r=mv2qB,选项C错误;油滴做圆周运动的周期由T=2πmqB,联立得选项D正确。答案:BD10.(2014·江苏高邮检测)空间某一静电场的电势φ在x轴上分布如图所示,x轴上两点B、C的电场强度在x方向上的分量分别是EBx、ECx,下列说法中正确的有(　　)A.EBx的大小大于ECx的大小B.EBx的方向沿x轴正方向C.电荷在O点受到的电场力在x方向上的分量最大D.负电荷沿x轴从B移到C的过程中,电场力先做正功,后做负功n解析:从题图上分析为一点电荷产生的电场,B点距O点较近,则B点电场强度的大小大于C点的电场强度,选项A正确;EBx沿x轴负方向,电荷在O点受到的电场力合力为零,负电荷从B到C的过程中电势先升高后降低,电场力先做正功后做负功,选项B、C错误,选项D正确。答案:AD二、填空题(本题共2小题,共16分)11.(8分)(1)在测定一根粗细均匀合金丝电阻率的实验中,利用螺旋测微器测定合金丝直径的过程如图所示,校零时的读数为　　　　mm,合金丝的直径为　　　　mm。 (2)为了精确测量合金丝的电阻Rx,设计出如图甲所示的实验电路图,按照该电路图完成图乙中的实物电路连接。解析:(1)校零时的读数为0.7×0.01mm=0.007mm;根据螺旋测微器的读数规则可知,测量的读数为0.5mm+14.5×0.01mm=0.645mm,所以合金丝的直径为0.645mm-0.007mm=0.638mm。(2)实物连接如图所示。答案:(1)0.007　0.638　(2)如解析图所示12.(8分)使用多用电表测量电阻时,多用电表内部的电路可以等效为一个直流电源(一般为电池)、一个电阻和一表头相串联,两个表笔分别位于此串联电路的两端。现需要测量多用电表内电池的电动势,给定的器材有待测多用电表,量程为60mA的电流表,电阻箱,导线若干。实验时,将多用电表调至×1Ω挡,调好零点;电阻箱置于适当数值。完成下列填空:(1)仪器连线如图1所示(a和b是多用电表的两个表笔)。若两电表均正常工作,则表笔a为　　　(选填“红”或“黑”)色。 n图1(2)若适当调节电阻箱后,图1中多用电表、电流表与电阻箱的示数分别如图2(a)、(b)、(c)所示,则多用电表的读数为　　　Ω,电流表的读数为　　　mA,电阻箱的读数为　　　Ω。 图2(a)图2(b)图2(c)(3)将图1中多用电表的两表笔短接,此时流过多用电表的电流为　　　mA。(保留3位有效数字) (4)计算得到多用电表内电池的电动势为　　　V。(保留3位有效数字) 解析:(1)根据“多用表欧姆挡工作时内置电源正极与黑表笔相连”及“电流表工作时电流应由+接线柱流入”可知表笔a应为黑色。(2)由于多用表调至×1Ω挡,据读数规则可知多用表读数为14.0Ω;电流表读数为53.0mA;电阻箱读数应为(1×4+0.1×6)Ω=4.6Ω。n(3)据图2(a)可知多用电表调至×1Ω挡时其内阻为15Ω,据各表读数可知E(15+14)Ω=53mA,则两表笔短接时流过多用电表的电流为E15Ω=102mA。(4)据闭合电路欧姆定律可知多用表内电池的电动势为E=(15+14)×53×10-3V=1.54V。答案:(1)黑　(2)14.0　53.0　4.6(3)102　(4)1.54三、计算题(本题共3小题,共34分。解答应写明必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出答案的不能得分,有数值计算的题,答案中必须写出数值和单位)13.(8分)(2014·山东泰安检测)电热毯、电饭锅等是人们常用的电热式家用电器,它们一般具有加热和保温功能,其工作原理大致相同。图①为某种电热式电器的简化电路图,主要元件有电阻丝R1、R2和自动开关S。(1)当自动开关S闭合和断开时,用电器分别处于什么状态?(2)用电器由照明电路供电(U=220V),设加热时用电器的电功率为400W,保温时用电器的电功率为40W,则R1和R2分别为多大?(3)若将图①中的自动开关S换成理想的晶体二极管D,如图②所示,其他条件不变,求该用电器工作1小时消耗的电能。解析:(1)S闭合,处于加热状态;S断开,处于保温状态。(2)由电功率公式得P1=U2R1①P2=U2R1+R2②联立①②得R1=121Ω,R2=1089Ω。(3)二极管导通时处于加热状态,二极管截止时,用电器处在保温状态。W=P1t2+P2t2=0.22kW·h(或7.92×105J)。答案:(1)S闭合,处于加热状态,S断开,处于保温状态　(2)R1=121Ω　R2=1089Ω　(3)0.22kW·h(或7.92×105J)14.(10分)(2014·福建厦门检测)反射式速调管是常用的微波器件之一,它利用电子团在电场中的振荡来产生微波,其振荡原理与下述过程类似。如图所示,在虚线MN两侧分别存在着方向相反的两个匀强电场,一带电微粒从A点由静止开始,在电场力作用下沿直线在A、B两点间往返运动。已知电场强度的大小分别是E1=2.0×103N/C和E2=4.0×103N/C,方向如图所示。带电微粒质量m=1.0×10-20kg,电荷量q=-1.0×10-9C,A点距虚线MN的距离d1=1.0cm,不计带电微粒的重力,忽略相对论效应。求:n(1)B点距虚线MN的距离d2;(2)带电微粒从A点运动到B点所经历的时间t。解析:(1)带电微粒由A运动到B的过程中,由动能定理有|q|E1d1-|q|E2d2=0①由①式解得d2=E1E2d1=0.50cm。②(2)设微粒在虚线MN两侧的加速度大小分别为a1、a2,由牛顿第二定律有|q|E1=ma1③|q|E2=ma2④设微粒在虚线MN两侧运动的时间分别为t1、t2,由运动学公式有d1=12a1t12⑤d2=12a2t22⑥又t=t1+t2⑦由②③④⑤⑥⑦式解得t=1.5×10-8s。答案:(1)0.50cm　(2)1.5×10-8s15.(16分)(2014·四川成都检测)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,磁感应强度大小为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60°角射入磁场,最后从y轴负半轴上的P点与y轴正方向成60°角射出磁场,如图所示。不计粒子重力,求:(1)粒子在磁场中运动的轨道半径R;(2)粒子从M点运动到P点的总时间t;(3)匀强电场的电场强度大小E。解析:(1)如图所示,设粒子过N点时的速度为v,根据平抛运动的速度关系得v=v0cos60°=2v0,分别过N、P点作速度方向的垂线,相交于Q点,则Q是粒子在磁场中做匀速圆周运动的圆心,根据牛顿第二定律得qvB=mv2R,n联立解得轨道半径R=2mv0qB。(2)设粒子在电场中运动的时间为t1,有ON=v0t1由几何关系得ON=Rsin30°+Rcos30°联立解得t1=(1+3)mqB粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期为T=2πmqB由几何关系知∠NQP=150°,设粒子在磁场中运动的时间为t2,则t2=150°360°T,联立解得t2=5πm6qB故粒子从M点运动到P点的总时间为t=t1+t2=(1+3+5π6)mqB。(3)粒子在电场中类平抛运动,设加速度为a,则qE=ma设沿电场方向的分速度为vy,有vy=at1,vy=v0tan60°,联立解得E=(3-3)v0B2。答案:(1)2mv0qB　(2)(1+3+5π6)mqB　(3)(3-3)v0B2