中學物理選修3-1模塊檢測學校：__________姓名：__________班級：__________考號：__________一、選擇題1．南極考察常常就南極特別的地理位置進行科學測量，，“雪龍?zhí)枴笨疾礻爢T一次試驗如下：在地球南極旁邊用彈簧測力計豎直懸掛一未通電螺線管，如圖所示，下列說法正確的是（）A.若將a端接電源正極，b端接電源負極，則彈簧測力計示數(shù)將減小B.若將a端接電源正極，b端接電源負極，則彈簧測力計示數(shù)將增大C.若將b端接電源正極，a端接電源負極，則彈簧測力計示數(shù)將增大D.不論螺線管通電狀況如何，彈簧測力計示數(shù)均不變2．如圖所示，電源電動勢E＝12V，內(nèi)阻r＝3Ω，R0＝1Ω，直流電動機內(nèi)阻R0′＝1Ω，當調整滑動變阻器R1時可使甲電路輸出功率最大，調整R2時可使乙電路輸出功率最大，且此時電動機剛好正常工作(額定輸出功率為P0＝2W)，則R1和R2的值分別為()A．2Ω，2ΩB．2Ω，1.5ΩC．1.5Ω，1.5ΩD．1.5Ω，2Ω3．如圖所示，電阻R和電動機M串聯(lián)接到電路中，已知電阻R跟電動機M線圈的電阻相等，開關閉合后，電動機正常工作，設電阻R和電動機兩端的電壓分別為U1和U2；經(jīng)過時間t，電流通過電阻R做的功為W1，產(chǎn)生的熱量為Q1；電流通過電動機M做的功為W2，產(chǎn)生的熱量為Q2，則有()A．U1＝U2，Q1＜Q2B．W1＜W2，Q1＝Q2C．W1＜W2，Q1＜Q2D．U1＞U2，Q1＝Q24．如圖所示，電路中R1、R2均為可變電阻，電源內(nèi)阻不能忽視，平行板電容器C的極板水平放置．閉合開關S，電路達到穩(wěn)定時，帶電油滴懸浮在兩板之間靜止不動．假如僅變更下列某一個條件，油滴仍能靜止不動的是()A．增大R1的阻值B．增大R2的阻值C．增大兩板間的距離D．斷開開關S5．如圖，電路中電源電動勢為3.0V，內(nèi)阻不計，L1、L2、L3為三個相同規(guī)格的小燈泡，小燈泡的伏安特性曲線如圖所示。當開關閉合后，下列說法中正確的是()A．L1的電流為L2電流的2倍B．L3的電阻約為0.33ΩC．L3的電功率約為1.20WD．L2和L3的總電功率約為3W6．如圖所示的圖象中，直線表示某電源路端電壓與電流的關系，直線為某一電阻的伏安特性曲線。用該電源干脆與電阻連接成閉合電路，由圖象可知：()A．的阻值為B．電源電動勢為，內(nèi)阻為C．電源的輸出功率為D．電源內(nèi)部消耗功率為7．如圖所示，一束帶電粒子以肯定的初速度沿直線通過由相互正交的勻強磁場(磁感應強度為B)和勻強電場(電場強度為E)組成的速度選擇器，然后粒子通過平板S上的狹縫P進入另一勻強磁場(磁感應強度為B′)，最終打在A1A2A.粒子帶負電B.全部打在A1A2上的粒子，在磁感應強度為BC.能通過狹縫P的帶電粒子的速率等于eq\f(E,B)D.粒子打在A1A2的位置越靠近P，粒子的比荷eq\f(q,m)越大8．(多選)勞倫斯和利文斯設計出回旋加速器，工作原理示意圖如圖所示。置于真空中的D形金屬盒半徑為R，兩盒間的狹縫很小，帶電粒子穿過的時間可忽視。磁感應強度為B的勻強磁場與盒面垂直，高頻溝通電頻率為f，加速電壓為U。若A處粒子源產(chǎn)生的質子的質量為m、電荷量為＋q，在加速器中被加速，且加速過程中不考慮相對論效應和重力的影響。則下列說法正確的是()A.質子被加速后的最大速度不行能超過2πRfB.質子離開回旋加速器時的最大動能與加速電壓U成正比C.質子第2次和第1次經(jīng)過兩D形盒間狹縫后軌道半徑之比為eq\r(2)∶1D.不變更磁感應強度B和溝通電頻率f，該回旋加速器的最大動能不變9．阿明有一個磁浮玩具，其原理是利用電磁鐵產(chǎn)生磁性，讓具有磁性的玩偶穩(wěn)定地飄浮起來，其構造如右圖所示。若圖中電源的電壓固定，可變電阻為一可以隨意變更電阻大小的裝置，則下列敘述正確的是（）A．電路中的電源必需是溝通電源B．電路中的a端點須連接直流電源的負極C．若增加環(huán)繞軟鐵的線圈匝數(shù)，可增加玩偶飄浮的最大高度D．若將可變電阻的電阻值調大，可增加玩偶飄浮的最大高度10．在真空室中，有垂直于紙面對里的勻強磁場，三個質子1、2和3分別以大小相等、方向如圖所示的初速度v1、v2和v3經(jīng)過平板MN上的小孔O射入勻強磁場，這三個質子打到平板MN上的位置到小孔O的距離分別是s1、s2和s3，不計質子重力，則有()A.s1＞s2＞s3 B.s1＜s2＜s3C.s1＝s3＞s2 D.s1＝s3＜s211．如圖所示，在一單邊有界磁場的邊界上有一粒子源O，沿垂直磁場方向，以相同速率向磁場中發(fā)出了兩種粒子，a為質子（），b為α粒子（），b的速度方向垂直磁場邊界，a的速度方向與b的速度方向夾角為θ＝30°，兩種粒子最終都打到了位于磁場邊界位置的光屏OP上，則A．a(chǎn)、b兩粒子轉動周期之比為2：3B．a(chǎn)、b兩粒子在磁場中運動時間之比為2：3C．a(chǎn)、b兩粒子在磁場中轉動半徑之比為1：2D．a(chǎn)、b兩粒子打到光屏上的位置到O點的距離之比為1：212．如圖所示，正方形abcd區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面對里的勻強磁場，O點是cd邊的中點。一個帶正電的粒子(重力忽視不計)從O點沿紙面以垂直于cd邊的速度射入正方形區(qū)域內(nèi)，經(jīng)過時間t0剛好從c點射出磁場?，F(xiàn)設法使該帶電粒子從O點沿紙面以與Od成30°的方向(如圖中虛線所示)，以各種不同的速率射入正方形內(nèi)，那么下列說法正確的是A．該帶電粒子不行能剛好從正方形的某個頂點射出磁場B．若該帶電粒子從ab邊射出磁場，它在磁場中經(jīng)驗的時間可能是t0C．若該帶電粒子從bc邊射出磁場，它在磁場中經(jīng)驗的時間可能是D．若該帶電粒子從cd邊射出磁場，它在磁場中經(jīng)驗的時間肯定是13．如圖所示，直線A為電源a的路端電壓與電流的關系圖像；直線B為電源b的路端電壓與電流的關系圖像；直線C為一個電阻R兩端的電壓與電流的關系圖像．假如將這個電阻R分別接到a、b兩電源上，那么有()A．R接到a電源上，電源的效率較高B．R接到b電源上，電源的輸出功率較大C．R接到a電源上，電源的輸出功率較大，但電源效率較低D．R接到b電源上，電阻的發(fā)熱功率和電源的效率都較高14．將兩個相同的靈敏電流計表頭，分別改裝成一只較大量程電流表和一只較大量程電壓表，一個同學在做試驗時誤將這兩個表串聯(lián)起來，則()A.兩表頭指針都不偏轉B.兩表頭指針偏角相同C.改裝成電流表的表頭指針有偏轉，改裝成電壓表的表頭指針幾乎不偏轉D.改裝成電壓表的表頭指針有偏轉，改裝成電流表的表頭指針幾乎不偏轉15．在絕緣圓柱體上a、b兩位置固定有兩個金屬圓環(huán)，當兩環(huán)通有如圖所示電流時，b處金屬圓環(huán)受到的安培力為F1；若將b處金屬圓環(huán)移到位置c，則通有電流為I2的金屬圓環(huán)受到的安培力為F2。今保持b處金屬圓環(huán)位置不變，在位置c再放置一個同樣的金屬圓環(huán)，并通有與a處金屬圓環(huán)同向、大小為I2的電流，則在a位置的金屬圓環(huán)受到的安培力()A.大小為|F1＋F2|，方向向左B.大小為|F1＋F2|，方向向右C.大小為|F1－F2|，方向向左D.大小為|F1－F2|，方向向右16．(多選)如圖所示，電源電動勢E＝3V，小燈泡L標有“2V、0.4W”，開關S接1，當變阻器調到R＝4Ω時，小燈泡L正常發(fā)光；現(xiàn)將開關S接2，小燈泡L和電動機M均正常工作。則()A．電源內(nèi)阻為1ΩB．電動機的內(nèi)阻為4ΩC．電動機的正常工作電壓為1VD．電源效率約為93.3%二、計算題17．“電磁炮”是利用電磁力對彈體加速的新型武器，具有速度快，效率高等優(yōu)點。如圖是“電磁炮”的原理結構示意圖。光滑水平加速導軌電阻不計，軌道寬為L＝0.2m。在導軌間有豎直向上的勻強磁場，磁感應強度B＝1×102T。“電磁炮”彈體總質量m=0.2kg，其中彈體在軌道間的電阻R＝0.4Ω?？煽仉娫吹膬?nèi)阻r=0.6Ω，電源的電壓能自行調整，以保證“電磁炮”勻加速放射。在某次試驗放射時，電源為加速彈體供應的電流是I＝4×103（1）彈體所受安培力大小；（2）彈體從靜止加速到4km/s，軌道至少要多長？（3）彈體從靜止加速到4km/s過程中，該系統(tǒng)消耗的總能量；（4）請說明電源的電壓如何自行調整，以保證“電磁炮”勻加速放射。18．離子推動器是太空飛行器常用的動力系統(tǒng)，某種推動器設計的簡化原理如圖所示，截面半徑為R的圓柱腔分為兩個工作區(qū)。I為電離區(qū)，將氙氣電離獲得1價正離子；II為加速區(qū)，長度為L，兩端加有電壓，形成軸向的勻強電場。I區(qū)產(chǎn)生的正離子以接近0的初速度進入II區(qū)，被加速后以速度vM從右側噴出。I區(qū)內(nèi)有軸向的勻強磁場，磁感應強度大小為B，在離軸線R/2處的C點持續(xù)射出肯定速度范圍的電子。假設射出的電子僅在垂直于軸線的截面上運動，截面如圖所示（從左向右看）。電子的初速度方向與中心O點和C點的連線成α角（0<α<90?）。推動器工作時，向I區(qū)注入淡薄的氙氣。電子使氙氣電離的最小速度為v0，電子在I區(qū)內(nèi)不與器壁相碰且能到達的區(qū)域越大，電離效果越好。已知離子質量為M；電子質量為m，電量為e。（電子遇到器壁即被汲取，不考慮電子間的碰撞）。（1）求II區(qū)的加速電壓及離子的加速度大??；（2）為取得好的電離效果，請推斷I區(qū)中的磁場方向（按圖2說明是“垂直紙面對里”或“垂直紙面對外”）；（3）α為90°時，要取得好的電離效果，求射出的電子速率v的范圍；（4）要取得好的電離效果，求射出的電子最大速率vmax與α角的關系。19．下表是一輛電動自行車的部分技術指標，其中額定車速是指電動自行車滿載狀況下在水平平直道路上以額定功率勻速行駛的速度。額定車速整車質量載重額定輸出功率電動機額定工作電壓和電流18km/h40kg80kg180W36V/6A請參考表中數(shù)據(jù)，完成下列問題(g取10m/s2)：（1）此電動機的電阻是多少？正常工作時，電動機的效率是多少？（2）在水平平直道路上行駛過程中電動自行車受阻力是車重（包括載重）的k倍，試計算k的大小。（3）仍在上述道路上行駛，若電動自行車滿載時以額定功率行駛，當車速為2m/s時的加速度為多少？20．如圖所示，半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)存在著磁感應強度為B的勻強磁場，方向垂直于紙面對里，一帶負電的粒子(不計重力)沿水平方向以速度v正對圓心入射，通過磁場區(qū)域后速度方向偏轉了60°。(1)求粒子的比荷eq\f(q,m)及粒子在磁場中的運動時間t。(2)假如想使粒子通過磁場區(qū)域后速度方向的偏轉角度最大，在保持原入射速度的基礎上，需將粒子的入射點沿圓弧向上平移的距離d為多少？21．如圖所示，電源電動勢E＝10V，內(nèi)阻不計，兩電容器C1=C2=30μF，電阻R1=4.0Ω，R2=6.0Ω，開關S是閉合的，求斷開S以后，求通過R1的電量。22．如圖所示，在一個邊長為a的正六邊形區(qū)域內(nèi)存在磁感應強度為B，方向垂直于紙面對里的勻強磁場．三個相同帶正電的粒子，比荷為q/m，先后從A點沿AD方向以大小不等的速度射入勻強磁場區(qū)域，粒子在運動過程中只受磁場力作用．已知編號為①的粒子恰好從F點飛出磁場區(qū)域，編號為②的粒子恰好從E點飛出磁場區(qū)域，編號為③的粒子從ED邊上的某一點垂直邊界飛出磁場區(qū)域．求：（1）編號為①的粒子進入磁場區(qū)域的初速度大?。?/p>

（2）編號為②的粒子在磁場區(qū)域內(nèi)運動的時間；

（3）編號為③的粒子在ED邊上飛出的位置與E點的距離．23．1930年，EarnestO.Lawrence提出了回旋加速器的理論，他設想用磁場使帶電粒子沿圓弧形軌道旋轉，多次反復地通過高頻加速電場，直至達到高能量。題18-10圖甲為EarnestO.Lawrence設計的回旋加速器的示意圖。它由兩個鋁制D型金屬扁盒組成，兩個D形盒正中間開有一條狹縫；兩個D型盒處在勻強磁場中并接有高頻交變電壓。圖乙為俯視圖，在D型盒上半面中心S處有一正離子源，它發(fā)出的正離子，經(jīng)狹縫電壓加速后，進入D型盒中。在磁場力的作用下運動半周，再經(jīng)狹縫電壓加速；為保證粒子每次經(jīng)過狹縫都被加速，應設法使交變電壓的周期與粒子在狹縫及磁場中運動的周期一樣。如此周而復始，最終到達D型盒的邊緣，獲得最大速度后被束流提取裝置提取出。已知正離子的電荷量為q，質量為m，加速時電極間電壓大小恒為U，磁場的磁感應強度為B，D型盒的半徑為R，狹縫之間的距離為d。設正離子從離子源動身時的初速度為零。（1）試計算上述正離子從離子源動身被第一次加速后進入下半盒中運動的軌道半徑；（2）設該正離子在電場中的加速次數(shù)與回旋半周的次數(shù)相同，試推證當R>>d時，正離子在電場中加速的總時間相對于在D形盒中回旋的時間可忽視不計（正離子在電場中運動時，不考慮磁場的影響）。（3）若此回旋加速器原來加速的是α粒子（He），現(xiàn)改為加速氘核（H），要想使氘核獲得與α粒子相同的動能，請你通過分析，提出一種簡潔可行的方法。24．如圖甲所示，ABCD是一長方形有界勻強磁場邊界，磁感應強度按圖乙規(guī)律變更，取垂直紙面對外為磁場的正方向，圖中AB＝eq\r(3)AD＝eq\r(3)L，一質量為m、所帶電荷量為q的帶正電粒子以速度v0在t＝0時從A點沿AB方向垂直磁場射入，粒子重力不計。(1)若粒子經(jīng)時間t＝eq\f(3,2)T0恰好垂直打在CD上，求磁場的磁感應強度B0和粒子運動中的加速度a的大小。(2)若要使粒子恰能沿DC方向通過C點，求磁場的磁感應強度B0的大小及磁場變更的周期T0。【參考答案】一、選擇題題號12345678910111213141516答案ACBDBBCADCDACCDBCADCDCAD二、計算題17．(3)由F=ma，v=at解得放射彈體須要時間t=1×10-2s。（2分）放射彈體過程中產(chǎn)生的焦耳熱Q=I2(R+r)t=1.6×105J。（1分）彈體動能Ek=mv2=1.6×106J。（1分）系統(tǒng)消耗總能量E=Ek+Q=1.76×106J。（2分）（4）由于彈體的速度增大，彈體切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢，電源的電壓增大，抵消產(chǎn)生的感應電動勢，以保證電源為加速彈體供應恒定的電流，使電磁炮勻加速放射。（2分）18．{解析}：（1）由動能定理：Ue=MvM2①解得U=②由運動學公式vM2=2aL，③解得a=④（2）由右手定則可推斷出磁場方向應垂直于紙面對外。（3）設電子運動的最大半徑為r，2r=3R/2，⑤所以有：v0≤v<.⑦要使上式有解，磁感應強度B>（5）如圖所示，OA=R-r，OC=R/2，AC=r在△OAC中，由余弦定理得，(R-r)2=r2+R2/4-2r·R/2sinα解得：r=由⑥⑨解得，.注解：畫出軌跡示意圖，由圖中的幾何關系，利用相關學問得出軌道半徑r。19．（1）從表中可知，輸出功率P出=180W，輸入功率P入=UI=36×6W=216WP損=P入-P出=36W，，由解得此電動機的電阻r=1Ω。正常工作時，電動機的效率（2）依據(jù)題述，阻力f=k(M+m)g，額定車速vm=18km/h=5m/s，在水平平直道路上行駛過程中，F(xiàn)=f。由P出=Fvm=k(M+m)gvm解得：k==20．(1)eq\f(\r(3)v,3BR)eq\f(\r(3)πR,3v)(2)eq\f(\r(3),3)R由①④⑤式得t＝eq\f(\r(3)πR,3v)⑥(2)當粒子的入射點和出射點的連線是磁場圓的直徑時，粒子速度偏轉的角度最大。由圖可知sinθ＝eq\f(R,r)⑦平移距離d＝Rsinθ⑧由①⑦⑧式得d＝eq\f(\r(3),3)R21．22．（1）設編號為①的粒子在正六邊形區(qū)域磁場中做圓周運動的半徑為r1，初速度大小為v1，則有：qv1B=m

由幾何關系可得：r1=,解得：v1=由幾何關系可得，粒子在正六邊形區(qū)域磁場運動過程