【講與練】高中物理人教版(2019)必修3：本冊綜合學業(yè)質量標準檢測習題

本冊綜合學業(yè)質量標準檢測本卷分第Ⅰ卷(選擇題)和第Ⅱ卷(非選擇題)兩部分。滿分100分，時間75分鐘。第Ⅰ卷(選擇題共40分)一、選擇題(共12小題，共40分，在每小題給出的四個選項中，第1～8小題只有一個選項符合題目要求，每小題3分；第9～12小題有多個選項符合題目要求，全部選對的得4分，選不全的得2分，有選錯或不答的得0分)1．(2023·廣西欽州高二期中)下面是某同學對電場中的一些概念及公式的理解，其中正確的是(D)A．由E＝eq\f(F,q)知，電場中某點的電場強度與試探電荷所帶的電荷量成反比B．由C＝eq\f(Q,U)知，電容器的電容與其所帶電荷量成正比，與兩極板間的電壓成反比C．由E＝keq\f(Q,r2)知，電場中某點的電場強度與場源電荷所帶的電荷量無關D．由UAB＝eq\f(WAB,q)知，將所帶電荷量為1C的正電荷，從A點移動到B點電場力做功為－1J，則A、B兩點間的電勢差為－1V解析：電場中某點的電場強度由電場本身決定，與試探電荷所帶的電荷量無關，選項A錯誤；電容器的電容是由本身的結構決定的，與其所帶電荷量以及兩極板間的電壓無關，選項B錯誤；由E＝keq\f(Q,r2)，知，電場中某點的電場強度與場源電荷所帶的電荷量成正比，選項C錯誤；由UAB＝eq\f(WAB,q)知，將所帶電荷量為1C的正電荷，從A點移動到B點電場力做功為－1J，則A、B兩點間的電勢差為UAB＝eq\f(－1,1)V＝－1V，選項D正確。2．如圖所示，把一個架在絕緣支架上的枕形導體放在由正點電荷形成的電場中，導體處于靜電平衡時，下列說法正確的是(D)A．A、B兩點場強不相等，EA>EBB．A、B兩點場強不相等，EA<EBC．感應電荷產生的附加電場EA<EBD．當電鍵S閉合時，電子從大地沿導線向導體移動解析：導體處于靜電平衡狀態(tài)時，內部場強處處為零，A、B錯誤；因感應電荷在導體內某點的場強與正電荷在該點的場強等大反向，A點離正點電荷較近，故有EA>EB，C錯誤；當電鍵S閉合時，電子從大地沿導線移向導體，并中和枕形導體右端的正電荷，相當于右端正電荷流向大地的遠端，D正確。3．(2023·廣東惠州一中高二上檢測)如圖所示，P為一塊半圓形薄電阻合金片，先將它按圖甲方式接在電極A、B之間，然后將它再按圖乙方式接在電極C、D之間，設AB、CD之間的電壓是相同的，則這兩種接法的電阻大小關系為(B)A．R甲＝eq\f(1,2)R乙 B．R甲＝eq\f(1,4)R乙C．R甲＝2R乙 D．R甲＝4R乙解析：將四分之一圓形薄合金片看成一個電阻，電阻值設為r，圖甲中等效為兩個電阻并聯(lián)，R甲＝eq\f(r,2)，圖乙中等效為兩個電阻串聯(lián)，R乙＝2r，所以R甲＝eq\f(1,4)R乙，所以B正確。4．(2023·常德市一中高二期末)直角坐標系xOy中，M、N兩點位于x軸上，G、H兩點坐標如圖所示。M、N兩點各固定一負點電荷，一電荷量為Q的正點電荷置于O點時，G點處的電場強度恰好為零。靜電力常量用k表示。若將該正點電荷移到G點，則H點處場強的大小和方向分別為(B)A.eq\f(3kQ,4a2)，沿y軸正向B.eq\f(3kQ,4a2)，沿y軸負向C.eq\f(5kQ,4a2)，沿y軸正向D.eq\f(5kQ,4a2)，沿y軸負向解析：正點電荷置于O點時，G點處的電場強度恰好為零，則作為對稱點的H點處的電場強度也為零，正點電荷在H點的場強大小E1＝eq\f(kQ,a2)，方向沿y軸正向。由于H點處的電場強度為零，則兩個負點電荷在H點的合場強大小E2＝E1＝eq\f(kQ,a2)，方向沿y軸負向。當正點電荷移到G點后，正點電荷在H點的場強大小E3＝eq\f(kQ,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2a))2)＝eq\f(kQ,4a2)＝eq\f(1,4)E1，方向沿y軸正向，兩個負點電荷在H點的合場強大小為E2，方向沿y軸負向，因此H點處場強的大小為E4＝E2－E3＝eq\f(3kQ,4a2)，方向沿y軸負向。故選B。5．如圖所示，同在一個平面內的彼此絕緣的兩個圓環(huán)A、B，大圓環(huán)A中通有方向如圖所示的電流I，小圓環(huán)B的一半面積在A環(huán)內、一半面積在A環(huán)外，則下列說法正確的是(B)A．穿過小圓環(huán)B的磁通量為0B．穿過小圓環(huán)B的磁通量不為0，且磁通量指向紙面內C．穿過小圓環(huán)B的磁通量不為0，且磁通量指向紙面外D．以上判斷均錯誤解析：小圓環(huán)B在A環(huán)內外部分的磁場強弱不同。根據安培定則可知整個A環(huán)上的電流在其內部的磁場均向里，磁場在B環(huán)內左半圓環(huán)向里、右半圓環(huán)向外，則小圓環(huán)B在A環(huán)內部分的磁場比外部強，應用磁通量概念可知小圓環(huán)B在A環(huán)內部分的磁通量(向里)大于環(huán)外部分的磁通量(向外)，總體表現A環(huán)內的磁通量，故A、C、D錯誤，B正確。6．(2022·安徽太和縣第八中學高二開學考試)如圖所示的兩電路中，電路甲和電路乙分別用開關S1、S2控制，小燈泡L有電流流過就能發(fā)光。則下列操作能使L發(fā)光的是(A)A．保持S1閉合，閉合S2的瞬間B．保持S2閉合，斷開S1的瞬間C．保持S2閉合，閉合S1的瞬間D．保持S1斷開，閉合S2的瞬間解析：保持S1閉合，閉合S2的瞬間，穿過閉合電路甲的磁通量發(fā)生變化，從而產生感應電流，則L發(fā)光，A正確；保持S2閉合，斷開或閉合S1的瞬間，穿過電路甲的磁通量沒有發(fā)生變化，則電路甲中沒有感應電流產生，L不能發(fā)光，B、C錯誤；保持S1斷開，電路甲沒有構成閉合回路，不管S2是否閉合，電路甲中都不可能有感應電流產生，L都不能發(fā)光，D錯誤。7．(2023·山西朔州高二期末)將一電源與一電阻箱連接成閉合回路，測得電阻箱所消耗功率P與電阻箱讀數R變化的曲線如圖所示，由此可知下列說法不正確的是(C)A．電源最大輸出功率為45WB．電源內阻一定等于5ΩC．電源電動勢為45VD．電阻箱所消耗功率P最大時，電源效率等于50%解析：由電阻箱所消耗功率P與電阻箱讀數P變化的曲線可知，電阻箱所消耗功率P最大為45W，所以電源最大輸出功率為45W，故A正確，不符合題意；電源輸出功率最大的條件可知，電源輸出功率最大時，外電路電阻等于電源內阻，所以電源內阻一定等于5Ω，故B正確，不符合題意；由電阻箱所消耗功率P最大值為45W可知，此時電阻箱讀數為R＝5Ω，則有：Pmax＝eq\f(E2,4R)，解得E＝30V，故C錯誤，符合題意；電阻箱所消耗功率P最大時，電源效率為50%，故D正確，不符合題意。故選C。8．(2022·全國高二單元測試)如圖所示電路中，已知電源接入電路后能提供大小保持不變的電流，當滑動變阻器的滑片P向右移動時，滑動變阻器兩端電壓的變化量為ΔU，定值電阻R1兩端電壓的變化量為ΔU1，定值電阻R2兩端電壓的變化量為ΔU2。下列說法正確的是(C)A．ΔU>0 B．ΔU2>0C．ΔU1>0 D．|ΔU1|>|ΔU|解析：當滑動變阻器的滑片P向右移動時，接入電路的電阻減小，則總電阻也減小，而電源的輸出電流不變，由歐姆定律可知，并聯(lián)部分兩端的電壓減小，所以R2兩端的電壓減小，即ΔU2<0，B錯誤；R2是定值電阻，所以通過R2的電流減小，電源的輸出電流不變，則通過R1的電流增大，R1兩端的電壓增大，即ΔU1>0，C正確；滑動變阻器兩端的電壓減小，即ΔU<0，A錯誤；R1兩端的電壓增大，滑動變阻器兩端的電壓減小，R1和滑動變阻器兩端的電壓之和減小，則R1兩端電壓的變化量的絕對值小于滑動變阻器兩端電壓的變化量的絕對值，即|ΔU1|<|ΔU|，D錯誤。9．如圖所示，兩個電荷量均為＋Q的點電荷分別固定在A、B兩點，C、D兩點將A、B連線三等分，現使一個帶負電的粒子從C點開始以某一初速度向右運動，不計粒子的重力，則該粒子在CD之間運動的速度大小v與時間t的關系圖像可能是(CD)ABCD解析：設A、B之間的距離為r，帶負電的粒子到A點的距離為x，由庫侖定律可得負電粒子所受的合力為F＝keq\f(Qq,x2)－keq\f(Qq,r－x2)，在AB之間的中點O，負電粒子所受的合力為0，C到O的合力方向向左，O到D的合力方向向右，因為從C到O負電粒子所受合力逐漸減小，在O點，合力大小為零，所以當負電粒子以初速度v0向右運動時，開始時加速度變小，斜率不恒定，故A、B錯誤；如果v0足夠大，粒子從C到O的過程中速度變小，在O點的加速度為零，即圖線的斜率在O點變?yōu)榱?，從O到D過程中速度逐漸增加，斜率逐漸增加，在O點的速度可能為零也可能不為零，故C、D正確。10．(2023·常德漢壽縣第一中學高二階段練習)如圖所示，直線A為電源的U－I圖線，直線B和C分別為電阻R1和R2的U－I圖線。用該電源分別與R1、R2組成閉合電路時，電源的輸出功率分別為P1、P2，電源的效率分別為η1、η2。則(BC)A．P1>P2 B．P1＝P2C．η1>η2 D．η1<η2解析：根據圖線可得電源電動勢和內阻為E＝6V，r＝eq\f(6,6)Ω＝1Ω，同時有R1＝eq\f(4,2)Ω＝2Ω，R2＝eq\f(2,4)Ω＝0.5Ω，當電源與R1組成閉合電路時，電路中電流為I1＝eq\f(E,R1＋r)＝2A，可得此時電源的輸出功率和效率分別為P1＝Ieq\o\al(2,1)R1＝8W，η1＝eq\f(I\o\al(2,1)R1,I\o\al(2,1)R1＋r)＝eq\f(2,3)，同理可得當電源與R2組成閉合電路時，電路中電流為I2＝eq\f(E,R2＋r)＝4A，可得此時電源的輸出功率和效率分別為P2＝Ieq\o\al(2,2)R2＝8W，η2＝eq\f(I\o\al(2,2)R2,I\o\al(2,2)R2＋r)＝eq\f(1,3)，所以有P1＝P2，η1>η2，故選BC。11．如圖所示，空間分布著勻強電場，豎直方向的實線為其等勢面，一質量為m，電荷量為＋q的小球從O點由靜止開始恰能沿直線OP運動，且到達P點時的速度大小為v，重力加速度為g(規(guī)定O點的電勢為零)，下列說法正確的是(BD)A．電場強度的大小E＝eq\f(\r(2)mg,q)B．小球在P點的電勢φP＝－eq\f(mv2,4q)C．小球在P點的電勢能Ep＝eq\f(mv2,4)D．小球機械能的變化量為eq\f(mv2,4)解析：小球沿直線OP運動，合力沿OP方向，如圖所示則有qEtan45°＝mg，解得E＝eq\f(mg,q)，故A錯誤；設OP＝L，根據動能定理得mgLsin45°＋qELcos45°＝eq\f(1,2)mv2，解得電場力做功W＝qELcos45°＝eq\f(mv2,4)，根據W＝qUOP，解得UOP＝eq\f(mv2,4q)，根據UOP＝φO－φP，且φO＝0V，解得φP＝－eq\f(mv2,4q)，則P點的電勢能為Ep＝qφP＝－eq\f(mv2,4)，故B正確，C錯誤；小球機械能的變化量等于電場力做的功，為ΔE＝W＝eq\f(mv2,4)，故D正確。故選BD。12．(2023·山東濰坊高一期末)如圖所示，兩根固定絕緣直桿組成“V”字形，兩桿夾角為30°，其中OE桿豎直，OF桿光滑。在E點固定一個帶電荷量為＋Q的小球a，另一帶電荷量也為＋Q的小球b套在OF桿上，小球b沿桿加速下滑到達F點時，速度為3m/s，越過M點后繼續(xù)下滑。已知EF垂直于OE，EM垂直于OF，∠OEN＝30°，EF＝eq\f(8\r(3),15)m。關于小球b的運動，以下判斷正確的是(BD)A．在N點時，速度為3m/sB．在N點時，速度為5m/sC．從F點運動到N點的過程中，機械能守恒D．從F點運動到N點的過程中，在M點時電勢能最大解析：由點電荷的電勢分布可知，F、N兩點電勢相等，由F到N電勢先升高后降低，M點電勢最高，由F至N過程，電場力做功為零，由動能定理：mg·LFN·cos30°＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,N)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,F)，LFN＝LEF＝eq\f(8\r(3),15)m，解得：vN＝5m/s，故A錯誤，B正確；由F至N過程電場力先做負功，后做正功，在M點電勢能最大，機械能不守恒，故D正確，C錯誤。第Ⅱ卷(非選擇題共60分)二、填空題(共2小題，共14分。把答案直接填在橫線上)13．(6分)(2022·全國高二課時練習)用伏安法測量一個定值電阻的電阻值，現有的器材規(guī)格如下：A．待測電阻Rx(大約100Ω)；B．直流毫安表A1(量程0～10mA，內阻約100Ω)；C．直流毫安表A2(量程0～40mA，內阻約40Ω)；D．直流電壓表V1(量程0～6V，內阻約5kΩ)；E．直流電壓表V2(量程0～15V，內阻約15kΩ)；F．直流電源(輸出電壓4V，內阻不計)；G．滑動變阻器R(阻值范圍0～50Ω，允許最大電流1A)；H．開關一個、導線若干。(1)根據器材的規(guī)格和實驗要求，為使實驗結果更加準確直流毫安表應選_C__，直流電壓表應選_D__；(2)在虛線框內畫出實驗電路圖，要求電壓和電流的變化范圍盡可能大一些；(3)用鉛筆按電路圖將實物圖連線。答案：(2)見解析圖(3)見解析圖解析：(1)由于直流電源的電動勢為4V，待測電阻Rx阻值約100Ω，故通過Rx的最大電流約為40mA，所以直流毫安表應選C，直流電壓表若選0～15V量程，則讀數誤差較大，故應選D。(2)由于要求電壓和電流的變化范圍盡可能大一些，所以滑動變阻器采用分壓式接法，由于eq\f(RV,Rx)＝eq\f(5000,100)＝50>eq\f(Rx,RA)＝eq\f(100,40)＝2.5，待測電阻屬于小電阻，故電流表采用外接法，電路圖如圖所示。(3)根據電路圖，實物圖連線如圖所示。14．(8分)在做“用電流表和電壓表測電池的電動勢E(約3V)和內電阻r”的實驗時，部分器材參數如下：電壓表(量程3V)，電流表(量程0.6A)，定值電阻R0(阻值為3Ω)，滑動變阻器R(阻值約30Ω)。(1)小紅按如圖甲所示的電路圖連接實物電路，在電路連接正確的情況下，當她閉合開關時發(fā)現電壓表有示數，電流表沒有示數，反復檢查后發(fā)現電路連接完好，估計是某一元件斷路，因此她拿來多用電表檢查故障。她的操作如下：a．斷開電源開關S；b．將多用表選擇開關置于×1Ω擋，調零后，紅黑表筆分別接R兩端，讀數為30Ωc．將多用表選擇開關置于×100Ω擋，調零后，將紅黑表筆分別接電壓表兩端，發(fā)現指針讀數如圖乙所示，則所測阻值為2200Ω，然后又將兩表筆接電流表兩端，發(fā)現指針位置與圖乙?guī)缀醪蛔?。由以上操作可判斷發(fā)生斷路故障的元件是電流表(填元件名稱)。(2)她設計的實驗電路中定值電阻R0的作用是(說出一條理由即可)保護電源。(3)請根據電路圖把實物圖丙沒完成的連線連接好。(4)在更換規(guī)格相同的元件后，她改變滑動變阻器的阻值，測出了6組對應的數據并在坐標系上描點如圖丁所示，請在圖丁中繼續(xù)完成圖像；并根據圖像可得該電池的電動勢E＝3.00V，電池內阻r＝0.41Ω(小數點后保留兩位數字)。答案：(3)見解析圖解析：(1)根據圖乙可讀出所測阻值為2200Ω；將兩表筆接電流表兩端，發(fā)現指針位置幾乎不變，說明多用電表仍然測量的是電壓表的內阻，也就說明了電流表處發(fā)生了斷路。(2)她設計的實驗電路中定值電阻R0的作用是：①保護電源，②增大電源等效內阻，使調節(jié)時兩電表示數變化明顯。(3)實物圖連線見圖a(4)描點連線見圖b，根據U－I圖像得：當電流I＝0時，U＝3.00V，所以電池的電動勢E＝3.00V，通過U－I圖像求出該直線的斜率為k＝eq\f(3－1.5,0.44)Ω≈3.41Ω，也就是r＋R0≈3.41Ω，所以電池內阻r＝0.41Ω。三、論述、計算題(本題共4小題，共46分。解答應寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案不能得分，有數值計算的題，答案中必須明確寫出數值和單位)15．(8分)(2022·山東夏津第一中學高二階段測試)如圖所示，電源電動勢E＝12V，電源內阻r＝0.5Ω。定值電阻R1＝5.5Ω，R2＝12.0Ω。求：(1)閉合開關S后，求流過電源的電流；(2)若在ab之間接一個C＝200μF的電容器，閉合開關S，電路穩(wěn)定后，求電容器上所帶的電荷量。答案：(1)0.67A(2)1.6×10－3C解析：(1)閉合開關，根據閉合電路的歐姆定律，流過電源的電流為I＝eq\f(E,R1＋R2＋r)≈0.67A。(2)閉合開關S，電路穩(wěn)定后電阻R2兩端的電壓為U2＝IR2＝8V，電容器上所帶電荷量Q＝CU2＝1.6×10－3C。16．(8分)豎直方向上無限大均勻帶電平板上有一小孔O，平板右側過O點且垂直于板的x軸上的電勢隨距離x的變化如圖所示。一個電荷量q＝－1×10－10C，質量m＝1×10－10kg的帶電粒子從O點以初速度v0＝10m/s沿x軸正方向運動，忽略粒子重力。(1)求粒子在x＝0.02m處所受的電場力；(2)請通過計算說明粒子能否到達x＝0.08m處。若能，求出粒子到達該處的速度大?。蝗舨荒?，求出粒子向右運動最遠點的位置坐標。答案：(1)1×10－7N方向水平指向O點(2)0.05m解析：(1)由電勢分布圖像可知，此電場為勻強電場場強大小E＝eq\f(Δφ,Δx)，E＝103V/m，故粒子運動到x＝0.02m處所受電場力，F＝qE＝1×10－7N，方向水平指向O點。(2)假設粒子運動距O點的最大距離為x，由動能定理得Eqx＝0－Ek，解得x＝0.05m，故粒子不能到達x＝0.08m處，粒子向右運動最遠點的位置坐標為x＝0.05m。17.(14分)如圖所示，在x>0的空間中，存在沿x軸正方向的勻強電場E；在x<0的空間內，存在沿x軸負方向的勻強電場，場強大小也等于E。一電子(－e，m)在x＝d處的P點以沿y軸正方向的初速度v0開始運動，不計電子重力。求：(1)電子在x方向分運動的周期；(2)電子運動的軌跡與y軸的各個交點中，任意兩個相鄰交點之間的距離L。答案：(1)4eq\r(\f(2md,eE))(2)2v0eq\r(\f(2md,eE))解析：電子射入電場后，y方向的分運動一直為勻速運動；x方向的分運動為先是－x方向的加速運動，接著是－x方向的減速運動，又＋x方向的加速運動，再＋x方向的減速運動…，如此反復。故電子運動的軌跡如圖所示。(1)設電子從射入到第一次與y軸相交所用時間為t，則d＝eq\f(1,2)eq\f(eE,m)t2解得t＝eq\r(\f(2md,eE))所以，電子在x方向分運動的周期為T＝4t＝4eq\r(\f(2md,eE))。(2)在豎直方向上y＝v0t＝v0eq\r(\f(2md,eE))電子運動的軌跡與y軸的各個交點中，任意兩個相鄰交點之間的距離l為l＝2y＝2v0eq\r(\f(2md,eE))。18．(16分)如圖甲所示，某直線加速器由沿軸線分布的兩個金屬圓管(漂移管A、B)組成，質子從K點沿軸線進入加速器并依次向右穿過金屬筒，筒B接地(電勢為零)，兩筒間電壓恒定。不同時刻釋放的質子進入金屬筒A時速度均為8×105m/s，進入金屬筒B時速度均為1×106m/s，從B筒右端射出后，沿兩水平金屬板M、N間的中心線射入，MN板長L＝10cm，板間距d＝10cm，加在MN板上的電壓UMN隨時間t變化的圖像如圖乙所示。粒子穿過MN板的極短時間內，電場可視作恒定的。兩板右側放一圓筒，其表面有一層厚度不計的方格坐標紙。筒的左側邊緣與極板右端距離l＝8cm，圓筒繞其軸線勻速轉動，周期T＝2s，筒的周長s＝20cm，筒能接收到通過AB板后射出的所有質子。質子的比荷為1×108C/kg，不計質子重力。(1)請根據所學知識，解釋并說明質子在漂移管內的運動狀態(tài)；(2)粒子在AB之間加速時，求A管的電勢；(3)以t0＝0時刻進入MN的質子打到圓筒記錄紙上的點為坐標原點，取y軸豎直向上為正，計算質子打到記錄紙上沿y軸