2019-2020学年高中物理第3章磁场模块标准测评含解析 人教版选修3-1

2019-2020学年高中物理第3章磁场模块标准测评含解析 人教版选修3-1

模块标准测评 ‎(时间：90分钟　满分：110分)‎ ‎(见跟踪测评P13)‎ 一、选择题(本大题共10小题，每小题5分，共50分，1－6题是单选题，7－10题是多选题．全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分)‎ ‎1．如图所示，宇宙射线中存在高能带电粒子，假如这些粒子到达地球表面，就会给地球上的生物带来危害，根据地磁场的分布特点，判断下列说法正确的是(　　)‎ A．地磁场对直射地球的宇宙射线的阻挡作用在南北两极最强，赤道附近最弱 B．地磁场对直射地球的宇宙射线的阻挡作用在赤道附近最强，南北两极最弱 C．地磁场对宇宙射线的阻挡作用在地球周围各处都相同 D．地磁场对宇宙射线无阻挡作用 B　解析 高能带电粒子受到地磁场的洛伦兹力作用而发生偏转，南、北两极处磁场方向几乎与地面垂直，在赤道附近磁场的方向几乎与地面平行，结合洛伦兹力的特点可知，地磁场对垂直射向地球表面的宇宙射线的阻挡作用在南、北两极最弱，在赤道附近最强，选项B正确．‎ ‎2．如图所示，一带电粒子从平行带电金属板左侧的中点垂直于电场线方向以速度v0射入电场中，恰好能从下极板边缘以速度v1飞出电场．若其他条件不变，在两极板间加入垂直于纸面向里的匀强磁场，该带电粒子恰能从上极板边缘以速度v2射出，不计重力，则(　　)‎ A．2v0＝v1＋v2　　 B．v0q2‎ 9‎ B．q1是正电荷，q2是负电荷，且q1<|q2|‎ C．q1是负电荷，q2是正电荷，且|q1|Ubc，又电场力做功W＝qU，则Wab＞Wbc，由动能定理得粒子从a点到b点的动能变化大于b点到c点的动能变化，选项D正确．‎ ‎10．如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直xOy平面向外．某时刻一个质子从点(L0,0)处沿y轴负方向进入磁场；一个α粒子同时从点(－L0,0)进入磁场，速度方向在xOy平面内．设质子的质量为m、电荷量为e，不计质子与α粒子的重力和它们之间的相互作用．如果α粒子第一次到达原点时恰能与质子相遇，已知质子和α粒子都带正电，且α粒子的质量是质子质量的4倍，α粒子带的电荷量是质子的2倍，则(　　)‎ A．质子的速度大小为 B．质子的速度大小为 C．两粒子相遇时，α粒子的运动时间可能是 9‎ D．两粒子相遇时，α粒子的运动时间可能是 BC　解析 质子能够过原点，则质子运动的轨迹半径为r＝，再由r＝及q＝e即可得v＝，选项A错误，B正确；两个粒子在原点相遇，则它们运动的时间一定相同，根据周期公式T＝，α粒子的周期是质子周期的两倍，相遇时，可能质子运动了半个周期，而α粒子运动的圆心角为，相遇的时间为，还可能质子运动了一个半周期，而α粒子运动的圆心角为，相遇的时间为，选项C正确，D错误．‎ 二、填空题(本大题共2小题，共14分)‎ ‎11．(6分)多用电表的电阻挡有三个倍率，分别是“×1”“×10”“×100”．用“×10”挡测量某电阻时，操作步骤正确，发现表头指针偏转角度很小，为了较准确地进行测量，应换到________挡．如果换挡后立即用表笔连接待测电阻进行读数，那么缺少的步骤是____________，若补上该步骤后测量，表盘的示数如图所示，则该电阻的阻值是________Ω.‎ 解析 用“×10”挡测量电阻时，表头指针偏转角度很小说明被测电阻阻值较大，应改用较大挡位来测量．欧姆表换挡后要重新欧姆调零，表盘读数R＝22×100 Ω＝2.2×103 Ω .‎ 答案 ×100　欧姆调零　2.2×103‎ ‎12．(8分)小明在实验室中发现一个外观上像电阻的未知元件D，设计了如图甲所示电路进行实验探究，请按要求回答问题：　‎ ‎(1)小明按图甲连接好电路，闭合开关S，将滑动变阻器滑片缓慢地从a端移到b端，发现起始阶段电压表的示数逐渐增大，后续阶段电压表示数保持6 V不变，若D 9‎ 为电阻元件，则该过程中它的电阻值的变化情况可能是(　　)‎ A．阻值一定为零 B．阻值先不变，后阶段变小 C．阻值恒定且远大于R2‎ D．阻值先不变，后阶段变大 ‎(2)根据元件D铭牌上的部分信息，小明从网络获知该元件为稳压二极管，它有正负极之分，在电路中当D的正极接高电势时，其i－u线如图乙中OC所示，当D的负极接高电势时，其i－u线如图乙中OAB所示，其中AB段为D的稳压工作区，由此可判断图甲中D的黑色端是它的________极(选填“正”或“负”)．‎ ‎(3)小明接着设计了用多用电表欧姆挡按图丙对该元件进行探究，图丙中虚线框部分是其内部等效电路，已知电源电动势E＝9 V，电表满偏电流Ig＝3 mA．实验时小明先进行欧姆调零，则调零后多用电表内部总电阻为________Ω；调零后按图丙连接元件D进行测量，若D恰好处于稳压工作区，则此时测得元件D的阻值应为________Ω.‎ 解析 (1)因在滑片移动过程中，发现起始阶段电压表的示数逐渐增大，后续阶段电压表示数保持6 V不变，则知元件阻值先不变，后阶段变小，故选项B正确．‎ ‎(2)结合第(1)问中所给条件，可知D元件黑色部分为负极．‎ ‎(3)由R总＝，解得R总＝3 000 Ω；D恰好处于稳压工作区时，其两端电压U＝6 V，而U＝，解得RD＝6 000 Ω.　‎ 答案 (1)B　(2)负　(3)3 000(或3×103)　6 000(或6×103)‎ 三、解答题(本大题共4小题，共46分．计算题必须有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)‎ ‎13．(10分)如图所示，水平细杆上套一环A，环A和带电球B质量分别为mA，mB，用一绝缘细线相连，球B电量为q，位于水平匀强电场中，由于受电场力作用，A环与B球一起匀速向右运动，已知细线与竖直方向夹角为α，求：‎ ‎(1)电场强度大小；‎ ‎(2)环与杆的动摩擦因数．‎ 解析 (1)对球B，分析受力如图所示．‎ 9‎ 水平方向有Fsin α－Eq＝0，竖直方向有Fcos α－mBg＝0，‎ 解得E＝.‎ ‎(2)如图所示，由环A受力分析可得 水平方向有F'sin α－Ff＝0，竖直方向有FN－F'cos α－mAg＝0，‎ Ff＝μFN，联立解得μ＝.‎ 答案 (1)　(2) ‎14．(12分)如图所示，一个质量为m，电荷量为－q，不计重力的带电粒子从x轴上的P(a,0)点以速度v沿与x轴正方向成60°角的方向射入第一象限内的匀强磁场中，并恰好垂直于y轴射出第一象限，求：‎ ‎(1)匀强磁场的磁感应强度B；‎ ‎(2)在第一象限内的运动时间．‎ 解析 (1)作出带电粒子做圆周运动的圆心和轨迹，由图中几何关系知Rcos 30°＝a，得R＝，Bqv＝m，得B＝＝.‎ ‎(2)带电粒子在第一象限内运动时间t＝·＝.‎ 答案 (1)　(2) ‎15．(12分)蓄引提水是目前解决供水问题的重要手段之一．某地要把河水抽高20 m进入蓄水池，用一台电动机通过传动效率为80%的皮带，带动效率为60%的离心水泵工作．工作电压为380 V，此时输入电动机的电功率为19 kW，电动机的内阻为0.4 Ω.已知水的密度为1×103 kg/m3，重力加速度g取10 m/s2.求：‎ ‎(1)电动机内阻消耗的热功率；‎ ‎(2)将蓄水池蓄入864 m3的水需要的时间(不计进、出水口的水流速度)．‎ 解析 (1)设电动机的电功率为P，则P＝UI，‎ 设电动机内阻r上消耗的热功率为Pr，则Pr＝I2r，‎ 代入数据解得Pr＝1×103 W.‎ 9‎ ‎(2)设蓄水总质量为M，所用抽水时间为t，已知抽水高度z为h，抽水体积为V，水的密度为ρ，则M＝ρV，设质量为M的河水增加的重力势能为ΔEp，则ΔEp＝Mgh，设电动机的输出功率为P0，则P0＝P－Pr，‎ 根据能量守恒定律得P0t×60%×80%＝ΔEp，代入数据解得t＝2×104 s.‎ 答案 (1)103 W　(2)2×104 s ‎16．(12分)如图所示，一个质量为m、电荷量为＋q的微粒，在A点(0,3)以初速度v0＝120 m/s平行x轴射入电场区域，然后从电场区域进入磁场，又从磁场进入电场，并且先后只通过x轴上的P点(6,0)和Q点(8,0)各一次．已知该微粒的比荷为＝102 C/kg，微粒重力不计，求：‎ ‎(1)微粒从A到P所经历的时间和加速度的大小；‎ ‎(2)微粒到达P点时速度方向与x轴正方向的夹角，并画出带电微粒在电磁场中由A至Q的运动轨迹；‎ ‎(3)电场强度E和磁感应强度B的大小．‎ 解析 (1)微粒从平行x轴正方向射入电场区域，由A到P做类平抛运动，微粒在x轴方向上做匀速直线运动 由x＝v0t得t＝＝0.05 s，‎ 微粒沿y轴方向做初速度为零的匀加速直线运动，由y＝at2，得a＝2.4×103 m/s2.‎ ‎(2)vy＝at，tan α＝＝1，‎ 所以α＝45°，轨迹如图所示．‎ ‎(3)由qE＝ma，得E＝24 N/C，设微粒从P点进入磁场以速度v做匀速圆周运动v＝v0，由qvB＝m得R＝，由几何关系R＝ m，所以可得B＝＝1.2 T.‎ 答案 (1)0.05 s　2.4×103 m/s2　(2)45°　见解析图 ‎(3)24 N/C　1.2 T 9‎ 9‎