在高中物理的学习过程中,选修3-1是学生接触电学知识的重要阶段。它涵盖了电场、电势、电容器、电流、电路等内容,是后续学习电磁感应和交流电的基础。为了帮助同学们更好地掌握这一部分内容,以下是一份高二物理选修3-1的期中试卷及参考答案,旨在帮助大家查漏补缺、巩固基础。
一、选择题(每小题4分,共20分)
1. 下列关于电场强度的说法正确的是( )
A. 电场强度的方向总是与电荷受力方向相同
B. 电场强度是标量,没有方向
C. 电场强度的大小与放入电场中的电荷无关
D. 电场强度的单位是牛/库
2. 在真空中,两个点电荷之间的相互作用力与它们之间距离的关系是( )
A. 与距离成正比
B. 与距离平方成反比
C. 与距离成反比
D. 与距离平方成正比
3. 关于电势差的说法,正确的是( )
A. 电势差是标量,没有方向
B. 电势差的单位是伏特
C. 电势差与电荷的电量有关
D. 电势差只与电场有关,与路径无关
4. 一个电容器的电容为C,当其两极板间电压为U时,储存的电能为( )
A. $ \frac{1}{2}CU^2 $
B. $ CU^2 $
C. $ \frac{1}{2}CU $
D. $ CU $
5. 在闭合电路中,电流的大小取决于( )
A. 电源电动势
B. 外电路电阻
C. 内电路电阻
D. 以上三者都有关
二、填空题(每空2分,共10分)
1. 电场线是从________出发,终止于________的曲线。
2. 电势的单位是________。
3. 当导体两端的电压为U,通过的电流为I时,导体的电阻R = ________。
4. 电容器的电容与________、________和介质有关。
5. 电流的微观表达式为________。
三、计算题(共30分)
1. (8分)
一个点电荷q = +2×10⁻⁶ C,在距离它r = 0.3 m处的电场强度是多少?(k = 9×10⁹ N·m²/C²)
2. (10分)
一个平行板电容器的电容为C = 2 μF,充电后电压为U = 100 V。求:
(1)电容器所带的电荷量;
(2)电容器储存的电能。
3. (12分)
如图所示,电路中电阻R₁ = 6 Ω,R₂ = 3 Ω,电源电动势E = 12 V,内阻r = 1 Ω。求:
(1)电路中的总电流;
(2)R₁两端的电压;
(3)R₂消耗的功率。
四、简答题(共10分)
1. (5分)
简述电势与电势差的区别与联系。
2. (5分)
说明电流的形成原因,并解释为什么金属导体中自由电子的定向移动速度很慢。
参考答案
一、选择题
1. D
2. B
3. A、B、D(多选)
4. A
5. D
二、填空题
1. 正电荷,负电荷
2. 伏特(V)
3. U/I
4. 极板面积,极板间距
5. I = n e v S
三、计算题
1.
$ E = \frac{kq}{r^2} = \frac{9 \times 10^9 \times 2 \times 10^{-6}}{(0.3)^2} = 2 \times 10^5 \, \text{N/C} $
2.
(1)$ Q = C U = 2 \times 10^{-6} \times 100 = 2 \times 10^{-4} \, \text{C} $
(2)$ W = \frac{1}{2} C U^2 = \frac{1}{2} \times 2 \times 10^{-6} \times (100)^2 = 0.01 \, \text{J} $
3.
(1)总电阻 $ R_{\text{总}} = R_1 + R_2 + r = 6 + 3 + 1 = 10 \, \Omega $
总电流 $ I = \frac{E}{R_{\text{总}}} = \frac{12}{10} = 1.2 \, \text{A} $
(2)$ U_1 = I R_1 = 1.2 \times 6 = 7.2 \, \text{V} $
(3)$ P_2 = I^2 R_2 = (1.2)^2 \times 3 = 4.32 \, \text{W} $
四、简答题
1.
电势是描述电场中某一点能量性质的物理量,而电势差是两点之间的电势之差。电势具有相对性,而电势差是绝对值,表示电荷从一点移到另一点时电势能的变化。
2.
电流的形成是因为导体中有自由电子在电场作用下发生定向移动。虽然每个电子的漂移速度很小,但由于导体中自由电子数量极大,因此可以形成较大的电流。
本试卷旨在帮助学生系统复习选修3-1的核心知识点,建议结合教材与课堂笔记进行深入理解。希望每位同学都能在考试中取得理想成绩!