高中物理人教版选修3-1课后习题整理

1/18高中物理人教版选修3-1课后习题整理1.11.在我国北方天气干燥的季节，脱掉外衣后再去摸金属门把手时，常常会被电击。这是为什么？2.在图1.1-1所示的实验中，最终A带上了－10－8C的电荷。实验过程中，是电子由A转移到B还是由B转移到A？A、B得到或失去的电子数各是多少？3．A为带正电的小球，B为原来不带电的导体。把B放在A附近，A、B之间存在吸引力还是排斥力？4.如图1.1-1那样，把A、B在带电体C旁边相碰一下后分开，然后分别接触一个小电动机的两个接线柱，如果小电动机非常灵敏，它便会开始转动。当电动机还没有停止时，又立刻把A、B在C旁边相碰一下分开，再和小电动机两接线柱接触。如此下去，小电动机便能不停地转动。这不是成了永动机而违背能量守恒定律吗？说说你的看法。1.21.有三个完全一样的金属球，A球带的电荷量为q，B、C均不带电。现要使B球带的电荷量为，应该怎么办？2．两个质子在氮原子核中相距约为10－15m，它们的静电斥力有多大？3.真空中两个相同的带等量异号电荷的金属小球A和B(均可看做点电荷)，分别固定在两处，两球间静电力为F。现用一个不带电的同样的金属小球C先与A接触，再与B接触，然后移开C，此时A、B球间的静电力变为多大？若再使A、B间距离增大为原来的2倍，则它们间的静电力又为多大？4．在边长为a的正方形的每一顶点都放置一个电荷量为q的点电荷。如果保持它们的位置不变，每个电荷受到其他三个电荷的静电力的合力是多大？5.两个分别用长13cm的绝缘细线悬挂于同一点的相同球形导体，带有同种等量电荷（可视为点电荷）。由于静电斥力，它们之间的距离为10cm。已测得每个球形导体质量是0.6g，求它们所带的电荷量。2/181.31.把试探电荷q放到电场中的A点，测得它所受的静电力为F；再把它放到B点，测得它所受的静电力为nF。A点和B点的场强之比EA/EB是多少？再把另一电荷量为nq的试探电荷放到另一点C，测得它所受的静电力也是F。A点和C点的场强之比EA/EC是多少？2.氢原子中，电子和质子的平均距离是5.3×10－11m。质子在离它这个距离的位置产生的电场强度是多大？方向如何？电子受到的静电力是多大？方向如何？3.场是物理学中的重要概念，除了电场和磁场，还有引力场。物体之间的万有引力就是通过引力场发生作用的，地球附近的引力场叫做重力场。仿照电场强度的定义，你认为应该怎样定义重力场强度的大小和方向？4.有的同学说，电场线一定是带电粒子在电场中运动的轨迹。这种说法对吗？试举例说明。5.图1.3-11是某区域的电场线分布。A、B、C是电场中的三个点。(1)哪一点电场最强，哪一点电场最弱？(2)画出各点场强的方向。(3)把负的点电荷分别放在这三点，画出所受静电力的方向。6.用一条绝缘轻绳悬挂一个带电小球，小球质量为1.0×10－2kg，所带电荷量为＋2.0×10－8C。现加一水平方向的匀强电场，平衡时绝缘绳与铅垂线成30°（图1.3-12）。求这个匀强电场的电场强度。7.如图1.3-13，真空中有两个点电荷Ｑ1＝＋4.0×10－8C和Ｑ2=－1.0×10－8C，分别固定在x坐标轴的x＝0和x＝6cm的位置上。(1)x坐标轴上哪个位置的电场强度为零？(2)x坐标轴上哪些地方的电场强度方向是沿x方向的？3/181.41.把q1=4×10－9C的试探电荷放在电场中的A点，具有6×10－8J的电势能，求A点的电势。若把q2=2×10－10C的试探电荷放在电场中的A点，电荷所具有的电势能是多少？2.解答以下题目后进行小结：如何根据试探电荷的电势能来判断电场中两点电势的高低？(1)＋q在A点的电势能比在B点大，A、B两点哪点电势高？(2)－q在C点的电势能比在D点大，C、D两点哪点电势高？(3)＋q在E点的电势能为负值，－q在F点的电势能也是负值，E、F两点哪点电势高？3.根据图1.4-6解答以下题目，然后进行小结：如何根据电场线来判断电场中两点电势的高低？(1)M、N是同一条电场线上的两点，哪点电势高？(2)M、P是同一电场中不在同一条电场线上的两点，哪点电势高？4.在重力场中可以把物体的重力势能与它的质量的比值定义为重力势。如果物体在地面上的重力势能为零，试写出重力势的表达式。5.以无限远处的电势为零，请把点电荷＋Ｑ、－Ｑ电场中某一点P产生的电势及试探电荷＋q、－q在P点的电势能的特点填在以下表格中。4/186．电场中两个电势不同的等势面能不能相交？说明理由。7．某电场的等势面如图1.4-7所示，试画出电场线的大致分布。若单位正电荷q沿任一路径从A点移到B点，静电力所做的功是多少？说明理由。正电荷q从A点移到C点，跟从B点移到C点，静电力所做的功是否相等？说明理由。1.51.在某电场中，已知A、B两点间的电势差UAB＝20V，q＝－2×10－9C的电荷由A点移动到B点，静电力做的功是多少？电势能是增加还是减少，增加或者减少多少？2.在研究微观粒子时常用电子伏特（eV）做能量的单位。1eV等于一个电子经过1V电压加速后所增加的动能。请推导电子伏特与焦耳的换算关系。3.如图1.5-2，回答以下问题。(1)A、B哪点的电势比较高？负电荷在哪点的电势能比较大？(2)负电荷由B移动到A时，静电力做正功还是负功？(3)A、B两点的电势差UAB是正的还是负的？UBA呢？1.61.两块带电的平行金属板相距10cm，两板之间的电势差为9.0×103V。在两板间与两板等距离处有一粒尘埃，带有－1.6×10－7C的电荷。这粒尘埃受到的静电力是多大？这粒尘埃在静电力的作用下运动到带正电的金属板，静电力所做的功是多少？2.带有等量异号电荷、相距10cm的平行板A和B之间有一个匀强电场（图1.6-3），电场强度E＝2×104V/m，方向向下。电场中C点距B板3cm，D点距A板2cm。(1)C、D两点哪点电势高？两点的电势差UCD等于多少？(2)如果令B板接地（即电势ϕB＝0），则C和D的电势ϕC和ϕD各是多少？如果令A板接地，则ϕC和ϕD各是多少？在这两种情况中，UCD相同吗？5/18(3)一个电子从C点移动到D点，静电力做多少功？如果使电子先移到E点，再移到D点，静电力做的功是否会发生变化？3.空气是不导电的。但是如果空气中的电场很强，使得气体分子中带正、负电荷的微粒所受的相反的静电力很大，以至于分子破碎，于是空气中出现了可以自由移动的电荷，空气变成了导体。这个现象叫做空气的“击穿”。已知空气的击穿场强为3×106V/m，如果观察到某次闪电的火花长约100m，发生此次闪电的电势差约为多少？4.图1.6-4是初中地理某课本中的等高线图（图中数字的单位是米）。小山坡的左边a和右边b哪一边的地势更陡些？如果把一个球分别从山坡左右两边滚下（不考虑摩擦），哪边的加速度更大？现在把图1.6-4看成一个描述电势高低的等势线图，图中的单位是伏特，a和b哪一边电势降落得快？哪一边的电场强度大？根据两者的对比谈谈你的体会。1.71.如图1.7-9，一个原来不带电的半径为r的空心金属球放在绝缘支架上，右侧放置一个电荷量为＋Q的点电荷，点电荷到金属球表面的最近距离为2r。(1)标出金属球在静电平衡后左右两侧带电的符号。(2)由于静电感应而在金属球上出现了电荷，它们也在空间激发电场。这些感应电荷在球心激发的电场强度大小等于多少？方向如何？(3)如果用导线的一端接触球的左侧，另一端接触球的右侧，导线是否能将球两侧的电荷中和？为什么？2.在实验室中模拟阴雨天的空气，由此测得当电场强度超过3.0×106V/m时空气将被击穿而发生放电。现有一片带电的乌云，距地面300m高，发生闪电时乌云与地面间的电势差至少有多大？6/183.在燃气灶和燃气热水器中，常常安装电子点火器，接通电子线路时产生高电压，通过高压放电的电火花来点燃气体。我们看到，点火器的放电电极做成了针形。这是为什么？与此相反，验电器的金属杆上端却固定一个金属球而不做成针尖状，这又是为什么？4.超高压带电作业的工人穿戴的工作服，为什么要用包含金属丝的织物制成？1.81.平行板电容器的一个极板与静电计的金属杆相连，另一个极板与静电计金属外壳相连。给电容器充电后，静电计指针偏转一个角度。以下情况中，静电计指针的偏角是增大还是减小？(1)把两板间的距离减小；(2)把两板间的相对面积减小；(3)在两板间插入相对介电常数较大的电介质。2.一个平行板电容器两极板相距0.1mm。为得到2µF的电容，每个极板的面积应该多大？把答案与一扇窗户的面积做比较。3.把一个3pF的平行板电容器接在9V的电池上。(1)保持与电池的连接，两极板的距离减半，极板上的电荷增加还是减少？电荷变化了多少？(2)移去电池后两极板的距离减半，极板间的电势差增大还是减小？电势差变化了多少？4.证明：一个极板间为真空的平行板电容器，两极板之间的电场强度只与极板所带的电荷量及极板面积有关，与两极板的距离无关。1.91.真空中有一对平行金属板，相距6.2cm，两板电势差为90V。二价的氧离子由静止开始加速，从一个极板到达另一个极板时，动能是多大？这个问题有几种解法？哪种解法比较简便？2.某种金属板M受到某种紫外线照射时会不停地发射电子，射出的电子具有不同的方向，其速度大小也不相同。在M旁放置一个金属网N。如果用导线将MN连起来，M7/18射出的电子落到N上便会沿导线返回M，从而形成电流。现在不把M、N直接相连，而按图1.9-11那样在M、N之间加一个电压U，发现当U＞12.5V时电流表中就没有电流。问：被这种紫外线照射出的电子，最大速度是多少？3.先后让一束电子和一束氢核通过同一对平行板形成的偏转电场。在下列两种情况下，分别求出电子偏角的正切与氢核偏角的正切之比。(1)电子与氢核的初速度相同。(2)电子与氢核的初动能相同。4.让一价氢离子、一价氦离子和二价氦离子的混合物经过同一加速电场由静止开始加速，然后在同一偏转电场里偏转，它们是否会分离为三股粒子束？请通过计算说明。5.电子从静止出发被1000V的电压加速，然后沿着与电场垂直的方向进入另一个电场强度为5000N/C的匀强偏转电场，进入方向与电场强度方向垂直。已知偏转电极长6cm，求电子离开偏转电场时的速度及其与进入偏转电场时的速度方向之间的夹角。2.11.用导线把两个带异号电荷的导体相连，导线中的电流只能存在一瞬间；而用导线把电池的正负极相连，导线中可以产生持续的电流，这是为什么？2.一条导线中的电流为1.6A，在1s内通过这条导线某一横截面的电子有多少个？3.原子中的电子绕原子核的运动可以等效为环形电流。设氢原子的电子以速率v在半径为r的圆周轨道上绕核运动，电子的电荷量为e，等效电流有多大？2.21.某电子点火器用的是1号干电池，某袖珍收音机用的是7号电池。新的1号干电池和7号干电池的电动势是否相同？内阻是否相同？2.手电筒中的干电池给某小灯泡供电时，电流为0.3A，在某次接通开关的10s时间8/18内，一节干电池中有多少化学能转化为电能？3.某个电动势为E的电源工作时，电流为I，乘积EI的单位是什么？从电动势的意义来考虑，EI表示什么？如果E＝3V，I＝2A，请具体说明EI的含义。2.31.某电流表可以测量的最大电流是10mA。已知一个电阻两端的电压是8V时，通过的电流是2mA，如果给这个电阻加上50V的电压，能否用该电流表测量通过这个电阻的电流？2.某同学对四个电阻各进行了一次测量，把每个电阻两端的电压和通过它的电流在U-I坐标系中描点，得到了图2.3-6中a、b、c、d四个点。请比较这四个电阻值的大小。3.有三个电阻：RA＝5Ω，RB＝10Ω，RC＝2.5Ω，它们的伏安特性曲线都是过原点的直线。请在同一坐标系中作出它们的伏安特性曲线，并在线旁标明A、B、C。4.一个小灯泡，当它两端的电压在3V以下时，电阻大致等于14Ω不变；当它两端电压增大到4V时，钨丝温度明显升高，它的电阻为16Ω；当电压增大到5V时，它的电阻为20Ω。它在0～5V范围内的伏安特性曲线大概是怎样的？请画出草图。5.初中数学课中已经学过，