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1、模块素养检测(90 分钟 100 分)【合格性考试】(60 分钟60 分) 一、选择题(此题共 9 小题,每题 3 分,共 27 分)1. 两个一样的带电小球可视为点电荷,所带电荷量之比为 17,在真空中相距为 r 时,两球间斥力大小为 F。现将两球接触后再放回原处,则它们间的静电力大小变为()A. FB. FC. FD. F【解析】选 A。两球开头时受斥力,故说明二者带同种电荷;设一个球的带电量为 q,则另一个球的带电量为Q=7q,此时F=,带同种电荷,接触后再分开,带电量各为4q,则两球的库仑力大小 F”=F;故 A 正确,B、C、D 错误。2. 重庆市某中学的几位同学把一条约 10 m
2、长的电线的两端连接在一个灵敏电流表的两接线柱上,形成闭合导体回路。甲、乙两位同学沿南北方向站立匀速摇动电线时,灵敏电流表的示数为 I ,两位同学沿东西方向站立匀速摇动电线时,灵敏电流表的示数为 I ,则 ( )12A.I =0,I 0B.I 0,I =01212C.I 0,I 0D.I =0,I =01212【解析】选 C。由于地球的四周存在磁场,且磁感线的方向是从地理的南极指向地理的北极,所以当两个同学沿东西方向站立,并匀速摇动电线时,电线做切割磁感线运动,产生感应电流, 故 I 0。沿南北方向站立匀速摇动电线时,由于北半球的地磁场有向下的重量,所以穿过闭合2导体回路的磁通量发生变化,有感应
3、电流,所以 I 0,选项 C 正确。13. 如图,在匀强电场中有一个质量为 m 的带电量为 q 的小球 A 悬挂在绝缘细线上,当小球静止时,细线与竖直方向成 30角。则该电场电场强度的最小值为()- 1 -A.B.C.D.【解析】选 A。小球受到三个力作用:重力 mg、电场力 F 和细线的拉力 T,依据平衡条件得知:F 和 T 的合力与重力 mg 大小相等、方向相反,作出电场力在三种不同方向下合成图如图,可以看出,当电场力 F 与细线的拉力 T 垂直时,电场力最小,此时电场力的方向与竖直方向的夹角为60 度,则电场强度的方向与竖直方向的夹角为 60 度。由图求出电场力的最小值为:F=mgsin
4、30,又 F=qE,得:E=,故 A 正确,B、C、D 错误。故选 A。minmin4. 某静电场的电场线分布如下图,图中 P、Q 两点的电场强度分别为 EP和 E ,则Q()A.E E ,方向一样PQPQC.E E ,方向不同D.E E ,而电场强度的方向为电场线PQ在该点的切线方向,所以方向不同,选项 C 正确,A、B、D 错误。- 2 -5. 如下图,虚线代表电场中的三个等势面,实线为一带电粒子仅在电场力作用下的运动轨迹,P、Q 是这条轨迹上的两点,以下说法中正确的选项是 ()A. 粒子带负电B. 粒子在 Q 点时的加速度较 P 点大C. 粒子在 P 点时的动能较 Q 点大D. 粒子在
5、P 点时的电势能较 Q 点大【解析】选 D。由于电场线和等势面垂直,且由高电势指向低电势,所以在 P 点的电场强度方向如下图,由于带电粒子受到的电场力和电场强度共线,且在曲线的内侧,所以粒子在 P 点受到的电场力和电场强度方向一样,则粒子带正电,故 A 错误;由于 Q 点所在处的等势面比 P 点疏,所以电场强度比P 点弱,依据牛顿其次定律可知,粒子在Q 点的加速度小于P 点,故B 错误;依据E =q,P由于P 点的电势大于Q 点,所以粒子在P 点的电势能大于Q 点,依据能量守恒可知,粒子在P 点的动能小于 Q 点,故 C 错误,D 正确。6. 如下图,a、b、c 为同一种材料做成的电阻,b 与
6、 a 的长度相等但横截面积是 a 的两倍;c 与 a 的横截面积相等但长度是 a 的两倍。当开关闭合后,三个抱负电压表的示数关系是()A.V1B.V1C.V2D.V2的示数是 V3的示数是 V2的示数是 V1的示数是 V3的 2 倍的 2 倍的 2 倍的 2 倍- 3 -【解析】选 B。由题意可知:L =2L =2L ,S =2S =2S ;设 b 的电阻 R =R,由电阻定律 R=cabbacb得:R =2R =2R,R =2R =4R,R R R =421。由电路图可知,a、b、c 三个电阻串联,通过它们abcacab的电流相等,由 U=IR 得:U U U =421,故 U U U =4
7、21,所以 B 正确。cabV3V1V27. 如下图,A、B、C、D、E、F 是匀强电场中一个边长为 3 cm 的正六边形的六个顶点,该六边形所在平面与电场线(图中没有画出)平行, A、C、E 三点的电势分别为-3 V、0 V、3 V, 则以下说法正确的选项是 ( )A. 匀强电场的场强方向为由 B 指向 DB. 将一个电子由 D 点移到 A 点,其电势能将增加 9.610-19 JC. 通过 CB 和 EF 的直线为电场中的两条等势线D.匀强电场的场强大小为 300 V/m【解析】选 B。连接 AE 两点,则其中点电势为 0 V,与 C 等势,C 与该中点连线即为等势线,该连线与 ED、AB
8、 平行,故 CB 和 EF 不是等势线,由于 BD 和 CF 垂直,故 BD 为一条电场线,但电场线的方向是由高电势指向低电势,则场强方向是 D 指向 B,故 A、C 错误;将一个电子由 D 点移到 A 点,电场力做功为 W=eU=-1.610-19(3+3) J=-9.610-19 J,所以电势能增加了DA9.610-19 J,故 B 正确;场强大小为 E=V/m=V/m,故 D 错误。8. 在如下图的闪光灯电路中,电源的电动势为 E,电容器的电容为 C。当闪光灯两端电压到达击穿电压 U 时,闪光灯才有电流通过并发光,正常工作时,闪光灯周期性短暂闪光,则可以判定()A. 电源的电动势 E 肯
9、定小于击穿电压 U B.电容器所带的最大电荷量肯定为 CEC.闪光灯闪光时,电容器所带的电荷量肯定增大D.在一个闪光周期内,通过电阻 R 的电荷量与通过闪光灯的电荷量肯定相等- 4 -【解析】选 D。电容器两端的电压与闪光灯两端的电压相等,当电源给电容器充电,到达闪光灯击穿电压U 时,闪光灯通电发光,电容器放电,放电后闪光灯两端电压小于U,断路,电源再次给电容器充电,到达电压 U 时,闪光灯又通电发光,电容器放电,如此周期性充、放电,使得闪光灯周期性短暂闪光。要使得电容器充电后两端电压到达 U,则电源电动势肯定大于或等于 U,A 项错误;电容器两端的最大电压为 U,故电容器所带的最大电荷量为
10、CU,B 项错误;闪光灯闪光时电容器放电,所带电荷量减小,C 项错误;电容器充电时电荷通过 R,放电时电荷通过闪光灯, 充、放电过程中通过电阻 R 的电荷量与通过闪光灯的电荷量肯定相等,D 项正确。9. 如下图,有三个质量相等,分别带正电、负电和不带电的微粒,从极板左侧中心以一样的水平初速度 v 先后垂直场强射入,分别落到极板 A、B、C 处,如下图,则正确的选项是 ()A. 粒子 A 带负电,B 不带电,C 带正电B.三个粒子在电场中运动时间相等C.三个粒子在电场中运动的加速度 a a aABCD.三个粒子到达极板时动能 E E x x ,依据水平方向做匀速直线运ABC动,所以它们的运动时间
11、关系为 t t t 。三个微粒在竖直方向的位移相等,依据 y= at2 可知,ABC它们加速度的关系为 a a a ;从而可知 B 仅受重力,A 受电场力向上,C 受电场力向下,所以 BABC不带电,A 带正电,C 带负电,故 A、B、C 错误;依据动能定理,三个微粒重力做功相等,电场力对A 做负功,电场力对C 做正功,所以C 的动能变化量最大,A 的动能变化量最小,又由于初动能相等,所以三个微粒到达极板时的动能关系为 EE E,故 D 正确。二、试验题(6 分)kAkBkC10. 在探究“打算导线电阻因素”的试验中。需要进展以下测量:- 5 -(1) 用螺旋测微器测得导线的直径如图 1 所示
12、,其读数是 0.701 mm。请在图中相应刻度处的方框内填入正确数字。(2) 欲用伏安法测定一段电阻丝的电阻,其阻值约为 12 ,要求测量结果尽量准确,并且电压、电流测量范围尽可能大一些。以下器材中:电流表应选用(填器材的标号,下同),电压表应选用,滑动变阻器应选用。并在如图 2 的虚线框内画出你设计的试验电路图。A. 电池组 E(6 V,内阻很小)B. 电流表 A (03 A,内阻约 0.01 )1C. 电流表 A (00.6 A,内阻约 0.1 )2D. 电压表 V (03 V,内阻约 3 k)1E. 电压表 V (06 V,内阻约 6 k)2F. 滑动变阻器 R (05 ,2 A)1G.
13、 滑动变阻器 R (01 k,1 A)2H. 电键、导线【解析】(1)螺旋测微器的读数为 0.701 mm,故可分解为 0.5 mm+0.201 mm,即 0.5 mm+20.10.01 mm,三个格子里的示数自下而上分别为 15、20、25。(2)电源电动势是 6 V,电压表选:电压表 V (06 V,内阻约 6 k),电路最大电流 I= =2A=0.5 A,则电流表可选:A (00.6 A,内阻约 0.1 ),电压从零开头,滑动变阻器应承受分压2接法,由于 =120=500,则电流表承受外接法,滑动变阻器的范围应与电阻值差不多,便利调整,所以滑动变阻器选 R ,试验电路图如下图。1答案:(
14、1)15 2025(自下而上)(2)A2V R 试验电路图见解析21三、计算题(此题共 3 小题,共 27 分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)- 6 -11.(9 分)竖直放置的平行金属板 AB 相距 30 cm,带有等量异种电荷。在两板间用绝缘细线悬挂一个质量 m=4.010-5 kg,带电荷量 q=+3.010-7 C 的小球,平衡时悬线偏离竖直方向夹角=37,如下图。(sin37=0.6,cos37=0.8,g 取 10 m/s2)求:(1) AB 两板间的电场强度大小; (2)AB 两板间的电压。【解析】(1)依据共点力平衡得,电场力 F=qE=mgtan37,
15、 解得 E=1 000 N/C。(2) A、B 两板间的电压 U=Ed=1 0000.3 V=300 V。答案:(1)1 000 N/C (2)300 V12.(9 分)如下图,在水平向右的匀强电场中,有一电荷量为 q=-410-7 C 的负点电荷从 A 点运动到 B 点,电场力做功为 W =3.210-6 J,AB 间距离 L=4 m,与水平方向夹角为 60;求:AB(1) B、A 间电势差 UBA是多少。(2) 电场强度 E 是多大。【解析】(1)AB 间电势差为:U =V=-8 VAB则有:U=-U=8 VBAAB(2)匀强电场的电场强度为:- 7 -E=V/m=4 V/m答案:(1)8
16、 V (2)4 V/m13.(9 分)如下图,一个质量为 m=2.010-11 kg、电荷量 q=1.010-5 C 的带电微粒(重力无视不计),从静止开头经电压为 U =100 V 的加速电场加速后,水平进入两平行金属板间的偏转1电场中。金属板长 L=20 cm,两板间距 d=10cm。(1) 微粒进入偏转电场时的速度是多大?(2) 假设微粒射出电场时的偏转角度 为 30,则两金属板间的电压 U2【解析】(1)设带电微粒经加速电场加速后速度为 v ,依据动能定理:1是多大?qU = m1解得:v =1.0104 m/s1(2)带电微粒在偏转电场中只受静电力作用,做类平抛运动。水平方向有 L=
17、v t,得 t=1设电子在偏转电场中运动的加速度为 a,射出电场时竖直方向的速度为 v ,2则加速度 a= =v =at=2tan = =解得:U =100 V2答案:(1)1.0104 m/s(2)100 V【选择性考试】(30 分钟 40 分)- 8 -14.(7 分)如下图的电路中,两平行金属板之间的带电液滴处于静止状态,电流表和电压表均为抱负电表,由于某种缘由灯泡 L 的灯丝突然烧断,其余用电器均不会损坏,则以下说法正确的选项是()A.电流表、电压表的读数均变小B.电源内阻消耗的功率变大C.液滴将向上运动D.电源的输出功率变大【解析】选 C。当 L 的灯丝突然烧断时电路中总电阻增大,则
18、总电流减小,电源的内电压和 R1两端电压减小,由闭合电路欧姆定律可知,路端电压增大,故电容器 C 两端的电压增大,板间场强增大,带电液滴所受的静电力增大,则该液滴将向上运动,C 正确;由于C 两端的电压增大,R 、2R 中的电流增大,则电流表、电压表的读数均变大,A 错误;因干路电流减小,则电源内阻消耗的3功率变小,B 错误;由于电源内阻与外电阻的大小关系未知,不能推断电源的输出功率如何变化,D 错误。应选 C。15.(7 分)(多项选择)如下图虚线为某电场中间距相等且平行的等势面,实线是垂直于等势面的一条直线,其中等势面 A 的电势为 2 V,一电子仅在静电力的作用下运动,经过 O、C 等势
19、面时的动能分别为 10 eV 和 4 eV,两等势面间的距离为 2 cm,则以下说法中正确的选项是 ( )A.此电场的电场强度的大小为 100 V/m,方向由 O 指向 D B.等势面 B 的电势为零C.电子不行能到达 D 等势面D.电子运动到某一位置,其电势能为-2 eV,则它的动能为 8 eV【解析】选 A、B、D。设相邻等势面之间的电势差为 U,电子经过 O、C 等势面时的动能分别为10 eV 和 4 eV,依据动能定理可得-e( - )=-6 eV,则 - =6 V,又 - =3U,所以 U=2 V,OCOCOC从 O 到 C 电子动能减小,电势能增大,而电子带负电,所以从 O 到 C
20、 电势降低,所以电场线方向- 9 -由 O 指向 C,因 A 的电势为 2 V,故等势面 B 的电势为零,选项 B 正确;依据 E= 得 E=100 V/m,选项 A 正确;因只有静电力做功,动能与电势能之和保持不变,当电子的速度为零时,设此时电子所在等势面的电势为,由能量守恒定律可得e +6 eV=e,因B 的电势为零,解得=-6 V,B而 D 的电势为-4 V,选项 C 错误;同理,由能量守恒定律可得 e +6 eV=-2 eV+E,E =8 eV,选项D 正确。Bkk16.(7 分)(多项选择)正三角形 ABC 的三个顶点处分别固定有水平放置的长直导线,并通以图示方向的恒定电流,导线中的
21、电流大小相等,三角形中心O 点的磁感应强度大小为B ,通电直导0线在某点产生的磁感应强度与通电直导线的电流大小成正比,则以下说法正确的选项是()A.O 点处的磁感应强度方向竖直向下B.B、C 处两导线中的电流在 O 点产生的合磁感应强度方向水平向左C.B 处导线中的电流在 O 点产生的磁感应强度大小为 B0D.将 A 处导线中的电流大小减半,则 O 点的磁感应强度大小为 B0【解析】选 B、C、D。依据安培定则可知,A 处导线中的电流在 O 点产生的磁感应强度 B 、BA处导线中的电流在 O 点产生的磁感应强度 BB和 C 处导线中的电流在 O 点产生的磁感应强度 BC方向如下图,由于各导线中
22、的电流大小相等,它们在 O 点处产生的磁感应强度的大小相等,设为 B ,依据平行四边形定则以及几何关系可知,O 点处的合磁感应强度的大小 B =B +2B cos101160=2B ,方向水平向左,解得 B 处导线中的电流在 O 点产生的磁感应强度大小为 B = B ,选项110A 错误,C 正确;依据平行四边形定则可知,B、C 处两导线中的电流在 O 点产生的合磁感应强度方向水平向左,选项B 正确;将A 处导线中的电流大小减半,依据通电直导线在某点产生的磁感应强度与通电直导线的电流大小成正比可知,A 处导线中的电流在O 点产生的磁感应强度大小变为 B ,依据平行四边形定则可知,O 点的磁感应
23、强度大小变为 B ,选项 D 正确。00- 10 -17.(9 分)某科技创小组的同学测定一水果电池(电动势大约 1.5 V、内阻约为 1 100 )的电动势和内阻,试验原理如图中的甲、乙所示(甲、乙两图中电压表内阻约为 3 000 ,电流表内阻约为 20 ),应中选择(选填“甲”或“乙”)电路比较适宜。通过调整滑动变阻器得到多组 U、I 数据,依据 U、I 数据绘得的图像如图丙,则电动势为V,内阻为 (以上结果均保存两位有效数字)。试验中测量的电池内阻结果与真实值相比(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。【解析】水果电池内阻较大,电流表内阻很小,相对于水果电池,电流表承受外接法时电压表分流造成
24、的试验误差较大,电流表承受内接法时电流表分压造成的试验误差较小,为减小试验误差,应承受电流表内接法,应选择图甲所示电路;由图示电源 U-I 图像可知,电源电动势:E=1.6 V,电源内阻:r=1.2103 ;电流表承受外接法,电源内阻测量值等于真实值与电流表内阻之和,电源内阻测量值偏大。答案:甲 1.61.3103偏大18.(10 分)如下图,电源电动势 E=10 V,内阻 r=0.5 ,标有“8 V 16 W”字样的灯泡恰好正常发光,求:(1)灯泡的额定电流; (2)电阻 R 阻值;(3)电源的输出功率。【解析】(1)对于灯泡,由 P =UI 得:LL- 11 -I = =A=2 AL(2) 由题知,路端电压 U=8 V依据闭合电路欧姆定律得:E=U+Ir则得:I=A=4 A由 I=I +I 得:I =2.0 ALRR因此:R= = =4 (3) 电源的输出功率 P=UI=84 W=32 W 答案:(1)2 A (2)4 (3)32 W- 12 -