当前位置:首页 >> 数学 >>

高中物理选修3—1课后习题答案


第 一 章 第一节 1. 答:在天气干躁的季节,脱掉外衣时,由于摩擦,外衣和身体各自带了等量、异号的电荷。 接着用手去摸金属门把手时,身体放电,于是产生电击的感觉。 2. 答:由于 A、B 都是金属导体,可移动的电荷是自由电子,所以,A 带上的是负电荷,这是 电子由 B 移动到 A 的结果。其中,A 得到的电子数为 n ?

q q ? qA qB q2 1

1 2 2 F ? ? k 2 ? ?k 2 ? ? k 2 ? F 。在此情况下,若再使 A、B 间距增大为原来的 r r 8 r 8 2 倍,则它们之间的静电力变为 F ? ? 1 F ? ? 1 F? 。 2 2 32
4. 答: 第四个点电荷受到其余三个点电荷的排斥力如图 1 - 6 所 示 。 q4 共 受 三 个 力 的 作 用 , ,由于
q2
a

q1

10?8 ? 6.25 ?1010 ,与 B 失 1.6 ?10?19

q1 ? q2 ? q3 ? q4 ? q , 相互间距离分别为 a 、 2a 、
a ,所以 F1 ? F2 ? k

去的电子数相等。 3. 答:图 1-4 是此问题的示意图。导体 B 中 A B 的一部分自由受 A 的正电荷吸引积聚在 B 的左端,右端会因失去电子而带正电。A 对 B 左端的吸引力大于对右端的排斥力,A、 B 之间产生吸引力。 4. 答:此现象并不是说明制造出了永动机,也没有违背能量守恒定律。因为,在把 A、B 分开 的过程中要克服 A、B 之间的静电力做功。这是把机械转化为电能的过程。 第二节 1. 答:根据库仑的发现,两个相同的带电金属球接触后所带的电荷量相等。所以,先把 A 球

q2 q2 F ? k , 。根据平行四 2 a2 2a 2

a

a

边形定则,合力沿对角线的连线向外,且大小是

q F ? 2 F1 cos 45? ? F2 ? 2 2 ? 1 k 2 。 由于对称性, 2 a

2

q3

q4
a

F3

F2
F1

每个电荷受到其他三个电荷的静电力的合力的大小 都相等,且都沿对角线的连线向外。 5. 答: 带电小球受重力、 静电斥力和线的拉力作用而平衡, 它的受力示意图见图 1 - 7 。静电斥力 F ? mg tan ?
?

q q ;再把 B 球与 C 球接触,则 B、C 球分别带电 ;最后, 2 4 q q 3q B 球再次与 A 球接触,B 球带电 qB ? ( ? ) ? 2 ? 。 2 4 8
与 B 球接触,此时,B 球带电 2. 答: F ? k
?19 2 q1q2 e 2 ? 9.0 ? 109 ? (1.6 ? 10 ) N ? 230.4 N (注意,原子核中的质子间 ? k r2 r2 (10?15 ) 2

tan ? ?


q 5 ? 5 ,又, F ? k 2 ? mg tan ? , 2 2 r 12 13 ? 5
以 ,

2

FT
F

的静电力可以使质子产生 1.4 ?10 m / s 的加速度! )
29 2

mg t ? q?r ? 0.1 k

0 ?

?5 . a 12 n C ? 5.3 ?10?8 C 9 9.0 ?10
?3

?

6

mg

1

3. 答 : 设

A 、 B

两 球 的 电 荷 量 分 别 为

q 、 ?q , 距 离
第三节

kq 2 q q 为 r ,则 F ? ? 2 。当用 C 接触 A 时,A 的电荷量变为 q A ? ,C 的电荷量也是 qc ? ; r 2 2
C 再与接触后, B 的电荷量变为 qB ?

?q ?

q 2 ? ? q ;此时, A 、 B 间的静电力变为: 2 4

F F E E q q ? 1 。A、C 两处电场强度之比为 A ? ?n。 1. 答:A、B 两处电场强度之比为 A ? F EB nF n EC nq q

? 9.0 ?109 ? 1.6 ?10?11 2. 答:电子所在处的电场强度为 E ? k e 2 r

?19

(5.3 ?10 )2

N / C ? 5.1?1011 N / C ,

第 1 页 共 9 页





沿


11






?19






?8



















x1 ? 4cm (不合题意,舍去)和 x ? 12cm 。所以,在 x2 ? 12cm 处电场强度等于 0。
(2)在 x 坐标轴上 0 ? x ? 6cm 和 x ? 12cm 的地方,电场强度的方向总是沿 x 轴的正方向 的。 第四节 1. 答: ? A ?

F ? eE ? 5.1?10 ?1.6 ?10

N ? 8.2 ?10 N ,方向沿着半径指向质子。

3. 答:重力场的场强强度等于重力与质量的比值,即 向下。 4. 答:这种说法是错误的。例如,如图 1-9 所 示,有一带电粒子以平行于金属板的初速度射 入电场,它沿电场线的方向做匀加速运动,而 沿初速度方向做匀速运动,它的运动轨迹是曲 线。 也就是说, 它的运动轨迹与电场线不重合。 5. (1)因为电场线的疏密程度反映电场强度的 强弱,所以,B 点的电场最强,C 点的电场最 弱。 (2)A、B、C 三点的电场强度的方向如图 1 -10 所示。 (3)负电荷在 A、B、C 三点时的受力方向如 图 1-10 所示。 6. 答:小球受到重力、电场力 F,轻绳拉力 FT 的 作用而处于平衡状态,它的受力情况如图 1- 11 所 示 。 由 图 可 知 ,

mg ? g ,单位是牛顿每千克,方向竖直 m

E pA

?8 ? 6 ? 10 ?9 V ? 15V ; E? pA ? q2?A ? 2 ?10?10 ?15J ? 3?10?9 J 。 q 4 ? 10

v

2. 答: (1) ? A ?

E pA q

, ?B ?

E pB q

。因为 E pA ? E pB 。所以 ? A ? ? B ,可见 A 点电势比 B

点高。 (2) ?C ?
EA FA EC

E pC ?q

??

E pC q

, ?B ?

E pD ?q

??

E pD q

。因为 E pC ? E pD 。所以 ?C ? ? D ,

FB

EB

可见 D 点电势比 C 点高。 (3) ? E ?

E pE q

? 0 ,? F ?

E pF ?q

??

E pF q

? 0 ,可见 ? F ? ? E ,故

FC

?

F ? Eq ? tan 30? , mg mg

FT
F

F 点的电势比 E 点高。小结: (1)在电场中,同一正试探电荷的电势能越大的点,电势越高; 同一正试探电荷在电势越高的点,电势能越大。 (2)在电场中,同一负试探电荷的电势能越 大的点,电势越低;同一负试探电荷在电势越高的点,电势能越小。 (3)正的试探电荷电势 能为负值的点的电势小于负的试探电荷电势能为负值的点的电势。 3. 答: (1)沿着电场线的方向,电势是逐渐降低的,所以 M 点的电势比 N 点高。 (2)先假设 正试探电荷从 M 点沿着与电场线始终垂直的路径移动到与 P 在同一条电场线上的 M ? ,这 一过程静电力不做功。再把这一电荷从 M ? 移动到 P 点,全过程静电力做正功。所以,从 M 移动到 P 静电力做正功,电势能减少,

E?

?2 mg 10 N / C ? 2.9 ?106 N / C 。 tan 30? ? 1.0 ?10 ? ?8 q 2.0 ?10

E pM q

?

E pP q

,M 点电势比 P 点电势高。

mg

7. 答:因为 Q1 ? Q2 ,所以,在 Q1 左侧的 x 轴上,Q1 产生的电 场的电场强度总是大于 Q2 产生的电场的电场强度, 且方向总是指向 x 轴负半轴, 在 x ? 0和

4. 答:因 E p ? mgh ,故 ? ? 5. 答: 场源 电荷 P 点电势

Ep m

? gh ,可见重力势为 gh 。

x ? 6cm 之间,电场强度总是指向 x 轴的正方向。所以,只有在 Q2 右侧的 x 轴上,才有可
能出现电场强度为 0 的点。 (1)设该点距离原点的距离为 x ,则 k

?q 在 P 点
的电势能

?q 在 P 点
的电势能

当 P 点移至离场源电荷较近时

? p 的正负


E ? q 的正负


E ? q 的正负


? p 怎样变化
升高

E ? q 怎样变化
变大

E ? q 怎样变化
变小

Q1 Q2 ?k ? 0 ,即 4( x ? 6)2 ? x 2 ? 0 ,解得 2 2 x ( x ? 6)

?Q

第 2 页 共 9 页

?Q







降低

变小

变大

2. 答 : ( 1 ) 看 电 场 线 方 向 知 , D

点 电 势 比 ( 2 ) B

C 板

点 电 势 高 , 接 地 时 ,

U CD ? Ed CD ? 2 ? 104 ? (?5) ? 10?2 V ? ?1000V
6. 答:假设两个电势不同的等势面相交。因为空间任一点的电势只能有一个惟一的值,所以相 交徙的电势就一定相等,这两个等势面的值就不能不同,这与题设条件矛盾。所以,电场中 两个电势不同的等势面不能相交。 7. 答:根据电场线与等势面一定垂直的结论,画出的电场线的大致分布如图 1-15 所示。 因 为 ? A ? ? B ? 10V , ?c ? 6V , 取 q ? 1C , 可 得 静 电 力 所 做 的 功 为

?C ? EdCB ? 2 ?104 ? 3 ? 10?2 V ? 600V , ? D ? Ed DB ? 2 ? 104 ? 8 ? 10?2 V ? 1600V ,
U CD ? ?C ? ? D ? ?1000V 。A 板接地时, ?C ? EdCA ? 2 ? 104 ? (?7) ? 10 ?2 V ? ?1400V ,

? D ? Ed DA ? 2 ?104 ? (?2) ?10?2 V ? ?400V , U CD ? ?C ? ? D ? ?1000V ,可见,不管哪
?19 ?16 一板接地,U CD 都是 ?1000V 。 (3)WCD ? eU CD ? ?1.6 ? 10 ? (?1000) J ? 1.6 ? 10 J ,

WA B? ? q WA C? q ?

A

? ? q ? q ?

B

?( q? ?( q?

A

?? ) ?? )

B

0 ? 1 ? (?1 0 ? 6 J ) ?J 4

A

C

A

C

如果电子先移到 E 点再移到 D 点,静电力做的功不会改变。这是因为静电力做功与路径无 关,只与初末位置有关。 3. 答:空气击穿时的电势差 U ? Ed ? 3 ?10 ?100V ? 3 ?10 V 。雷击就是一种空气被击穿的
6 8

WBC ? q? B ? q?C ? q(? B ? ?C ) ? 1? (10 ? 6) J ? 4 J
可见,静电力所做的功 WAC ? WBC 第五节
?9 ?8 ?8 1. WAB ? qU AB ? ?2 ? 10 ? 20 J ? ?4 ? 10 J 。静电力做负功,电势能增加 4 ? 40 J

现象。 4. 答:小山坡 b 比 a 地势更陡些,小石头沿 b 边滚下加速度更大些。b 边电势降落比 a 边降落 得快,b 边的电场强度比 a 边强。可见,电势降落得快的地方是电场强度强的地方。 第 7 节 静电现象的应用 1. (1)金属球内的自由电子受到点电荷 ?Q 的吸引,所以在靠近 ?Q 的一侧带负电,在离 ?Q 远的一侧带正电。 (2)在静电平衡状态下,金属球的内部电场强度处处为 0,就是说感应电 荷产生的电场强度与 ?Q 产生的电场强度等大反向。在球心处 ?Q 产生的电场强度为

2. 答 : 一 个 电 子 电 荷 量 e ? 1.6 ?10

?19

C ,电子增加的动能等于静电力做的功,因为
19 1 ? . 6 ?1 0 ,所以 J 1eV ? 1.6 ?10?19 J 。

19 W ? q U?1 e ? 1 V? 1 . 6 ? 1?0 C ? 1 V ?

3. 答:因为电场线总是电势高的等势面指向电势低的等势低的等势面,所以,由课本图 1.5-2 可知: (1)B 点的电势高于 A 点的电势,把负电荷从 A 移到 B 静电力做正功,电势能减少, 负电荷在 A 点的电势能较大。 (2)负电荷从 B 移动到 A 时,静电力做负功。 (3)U AB ? 0 ,

E? ? k

Q Q ,所以金属球上感应电荷产生的电场强度大小为 E感 ? k 2 ,方向指向 ?Q 。 2 9r 9r

U BA ? 0
第 6 节 电势差与电场强度的关系
4 1. 答 : 两 板 间 的 电 场 强 度 E ? U ? 9.0? 10 V / m ? 9.0 ? 10 V /m。 尘 埃 受 到 的 静 电 力 ?2 3

(3)如果用导线的一端接触球的左侧,另一端接触球的右侧,导线不可能把球两侧的电荷 中和, 因为金属球是个等势体, 导线连接的是电势相等的两个点, 电荷在这两点间不会移动, 就像用水管连接高度相等的两个装水容器,水不会在水管内流动一样。 2. 答: U ? Ed ? 3.0 ?10 ? 300V ? 9.0 ?10 V
6 8

d

10? 10

?7 4 F ? q E ? 1 . 6? 1 0 ? 9 .? 0 1 0N?

2 1 ?. 4 ? 1 0 N 。 静 电 力 对 尘 埃 做 功

W ? Fd ? ? 1.4 ?10?2 ? 0.5 ?10 ?10?2 J ? 7.0 ?10?4 J

3. 答:点火器的放电电极做成针状是利用尖端放电现象,使在电压不高的情况下也容易点火。 验电器的金属杆上固定一个金属球是防止出现尖端放电现象, 使验电器在电压较高时也不会 放电(漏电) 4. 答: 因为超高压输电线周围存在很强的电场, 带电作业的工人直接进入这样的强电场就会有 生命危险。如果工人穿上包含金属丝的织物制成的工作服,这身工作服就像一个金属网罩, 可以起到静电屏蔽的作用, 使高压电线周围的电场被工作服屏蔽起来, 工人就可以安全作业

第 3 页 共 9 页

了。 第 8 节 电容器的电容 1. (1)把两极板间距离减小,电容增大,电荷量不变,电压变小,静电计指针偏角变小。 (2) 把两极间相对面积减小,电容减小,电荷量不变,电压变大,静电计指针偏角变大。 (3)在 两极板间插入相对介电常数较大的电介质,电容增大,电荷量不变,电压变小,静电计指针 偏角变小。 2. 答:由 C ?

电场的速度为 v 0 ,偏转电场两极间距离为 d ,极板长为 l ,则:带电粒子在加速电场中获得 初动能 1 mv0 2 ? qU 0 ,粒子在偏转电场中的加速度 a ?

2

qU ,在偏转电场中运动的时间为 dm

S 得 S ? 4? kdC ? 4 ? 3.14 ? 9.0 ?109 ? 0.1?10?3 ? 2 ?10?6 m2 ? 22.6m2 此 4? kd
?12

qUl ,粒子离开偏转电场时 t ? l ,粒子离开偏转电场时沿静电力方向的速度 v y ? at ? dmv0 v0
速度方向的偏转角的正切 tan ? ?

面积约为窗户面积的 10 倍 3. 答: (1)保持与电池连接,则两极间电压不变, Q ? UC ? 9 ? 3 ?10 两 极 板 间 距 离 减 半 则 电 容 加 倍 , Q? ? UC? ? 9 ? 2 ? 3 ?10
?12

vy v0

?

C ? 2.7 ?10?11 C ,

qUl 。 ( 1 )若电子与氢核的初速度相同,则 dmv0 2

C 。极板上电荷量增加了

tan ? e mH tan ? e ? ? 1。 。 (3)若电子与氢核的初动能相同,则 tan ? H me tan ? H
4. 答:设加速电压为 U 0 ,偏转电压为 U ,带电粒子的电荷量为 q ,质量为 m ,垂直进入偏转 电场的速度为 v 0 ,偏转电场两极距离为 d ,极板长为 l ,则:粒子的初动能 1 mv0 2 ? qU 0 ,

Q? ? Q ? 2.7 ?10?11 C (2)移去电池后电容器所带电荷量不变,U ?
减半后 U ? ?

Q ? 9V ,两极板距离 C

Q ? 4.5V ,即两极板间电势差减小了 4.5V。 2C Q Q Q 4. 答: 设电容器所带电荷量为 Q , 因C ? , 并且 C ? S , 所以 ? S , ? U 。 U U 4? kd S 4? kd 4? kd Q 又因为 E ? U ,所以 E ? U ? 4? k 。可见,电场强度与两极间距离无关,只与电容器所 d S d
带电荷量和极板面积有关。 第 9 节 带电粒子在电场中的运动
?19 ? 17 J ? 2.9 ? 10 J ;解法二: E ? U , 1. 答:解法一: ?Ek ? Ek ? qU ? 2 ? 1.6? 10 ? 90

2

粒子在偏转电场中的加速度 a ?

qU ,在偏转电场中运动的时间为 t ? l ,粒子离开偏转电 dm v0
qUl ,粒子离开偏转电场时速度方向的偏转角的正切 dmv0

场时沿静电力方向的速度 v y ? at ?

d

tan ? ?

vy v0

?

qE 2 , v ? 2ad , W ? Eqd ? U qd ? qU ? 2.9 ?10?17 J ; 解 法 三 : E ? U , a ? m d d Ek ? 1 mv2 ? qU ? 2.9 ?10?17 J ,可见,第一种方法最简单。 2
2. 答:如果电子的动能减少到等于 0 的时候,电子恰好没有到达 N 极,则电流表中就没有电 流 。 由 动 能 定 理 W ? 0 ? Ekm , W ? ?eU 得 : ?e U ? 0

qUl 2 ,由于各种粒子的初动能相同,即 mv0 ? 2qU 0 ,所以各种粒子的偏转 2 dmv0
2 2 2 ? Ul ,可见各种粒子的 4dU 0

qUl 2 方向相同; 粒子在静电力方向的偏转距离为 y ? 1 at ? 2
偏转距离也相同,所以这些粒子不会分成三束。

2mdv0

?kE m

2 1 ? m ? v e 。 2

5. 答:电子的初动能 1 mv02 ? eU 0 ,垂直进入匀强电场后加速度 a ? eU ,在偏转电场中运动

2

dm

v?

2U e 10?19 m / s ? 2.10 ?106 m / s 。 ? 2 ?12.5 ?1.6 ? me 0.91?10?30

qUl 的时间为 t ? l ,电子离开偏转电场时沿静电力方向的速度 v y ? at ? ,电子离开偏

v0

dmv0

3. 答:设加速电压为 U 0 ,偏转电压为 U ,带电粒子的电荷量为 q ,质量为 m ,垂直进入偏转































第 4 页 共 9 页

tan ? ? ? eUl 2 ? eUl ? El ? 5000 ? 0.06 ? 0.15 , ? ? 8.53? 。 v0 dmv0 2dU 0e 2U 0 2 ?1000
第二章 恒定电流 第一节 电源和电流 1. 答: 如果用导线把两个带异号电荷的导体相连, 导线中的自由电子会在静电力的作用下定向 移动,使带负电荷的导体失去电子,带正电荷的导体得到电子.这样会使得两导体周围的电 场迅速减弱,它们之间的电势差很快消失,两导体成为一个等势体,达到静电平衡.因此, 导线中的电流是瞬时的. 如果用导线把电池的正负极相连, 由于电池能源断地把经过导线流 到正极的电子取走,补充给负极,使电池两极之间始终保持一定数量的正、负电荷,两极周 围的空间(包括导线之中)始终存在一定的电场.导线中的自由电子就能不断地在静电力的 作用下定向移动,形成持续的电流.说明:由于电池的内阻很小,如果直接用导线把电池的 正负极相连,会烧坏电池,所以实际操作中决不允许这么做.这里只是让明白电池的作用而 出此题. 2. 答: n ?

vy

第 3 节 欧姆定律 1. 答:因

I1 U1 U ? ,所以 I1 ? 1 I 2 ? 50 ? 2 mA ? 12.5mA ? 10mA ,因此不能用这个电流 U2 8 I2 U2

表来测量通过这个电阻的电流. (说明:也可以先求通过的电流为 10mA 时,电阻两端的电 压值(40V) ,再将所得的电压值与 50V 比较,从而做判断. 2. 答: Ra ? Rb ? Rc ? Rd .说明:用直线将图中的 4 个点与坐标原点连接起来,得到 4 个电 阻的伏安特性曲线.在同一条直线上的不同点,代表的电压、电流不同,但它们的比值就是 对应电阻的阻值. b 、 c 在同一条直线上,因此电阻相同.在其中三条直线上取一个相同的 电压值,可以发现 a 的电流最小,因此电阻最大, d 的电流最大,因此电阻最小.也可以根 据直线的斜率判断电阻的大小. 3. 答:如图 2-4 所示. 4. 答:如图 2-5 所示. (说明:可以根据电阻求出 3V、4V 和 5V 时的电流,在坐标系中描点, 画出 I ? U 图象.由于点太少, I ? U 图象所给出的只是一个粗略估测的结果. 5. 证明: k ? I ? 1

q It ? ? 1.6 ?1 ? 1.0 ?1019 ?19 e e 1.6 ?10

3. 答:在电子轨道的某位置上考察,电子绕原子核运动的一个周期内有一个电子通过.电子运 动周期 T ? 2? r ,等效电流 I ? e ?

U

R

v

T

e ? ev . (说明:我们可以假想在电子轨道的某 2? r 2? r v

第 4 节 串联电路和并联电路 1. 答: (1)因为 R1 与 R2 串联,设通过它们的电流为 I ,可知 U1 ? IR1 , U ? I ( R1 ? R2 ) ,所 以电压之比

处进行考察, 在安全装置示断有电子从同一位置通过. 还可以结合圆周运动和静电力的知识, 根据电子与原子核之间的静电力提供向心力,进一步求得电子绕核运动的速度、周期. ) 第 2 节 电动势 1. 答:电源电动势相同,内阻不同. (说明:解决本题要理解电池电动势大小与电池正负极材 料和电解的化学性质有关.也就是说,与非静电力性质有关.两种电池尽管体积大小不同, 但电池内的材料相同,非静电力性质相同,所以,电动势相同.而内阻就是电源内部物质对 电流的阻碍,和其他导体的电阻一样与导体的形状、体积都有关系. 2. 答:10s 内通过电源的电荷量 q ? It ? 0.3 ?10C ? 3.0C . (说明:化学能转化为电能的数值 就 是把 这些 电荷从 低电势 能的 极板 移送到 高电抛 能极 板的 过程中 ,非静 电力 做的 功

R1 U1 与电阻之比 相等. (2)设负载电阻为 R0 ,变阻器下部分电阻为 Rx , R1 ? R2 U

电 路 结 构 为 R0 与 Rx 并 联 后 , 再 与 ( R ? Rx ) 串 联 , 由 串 、 并 联 电 路 的 特 点 可 得

R0 Rx R串 R0 ? Rx R0 U cd ? U? ? U R并 ? ( R ? Rx ) R0 Rx RR0 ? ( R ? Rx ) ?( Rx ? )?R R0 ? Rx Rx

. 当

Rx ? 0 时

W ? Eq ? 1.5 ? 3.0 J ? 4.5J . )
3. 答:乘积 EI 的单位是瓦特.因为 EI ?

U cd ? 0 ,当 Rx ? R 时 U cd ? U ,所以 U cd 可以取 0 至 U 的任意值.说明:可以引导学生
对变阻器滑动触头分别滑到变阻器两端, 进行定性分析. 还可以将变阻器的这种分压连接与 限流连接进行比较, 分析它们改变电压的作用和通过它们的电流情况, 进一步提高学生的分 析能力. 2. 答:甲图中,电流表测到的电流实际上是电压表和电阻并联部分的总电流,所以电阻的测量 值为电压表和电阻并联部分的总电阻,即 R测甲=
3 RRV ? 87.4 ?10 3 ? ? 80.4? ,乙图中, R ? RV 87.4 ? 10

Eq W ? ? P ,所以 EI 表示非静电力做功的功率, t t 也是电源将其他能转化为电能的电功率.如果 E ? 3V , I ? 2 A ,则 EI ? 6W ,表示每秒
有 6J 其他形式的能转化为电能. (说明:本题也可以从量纲的角度来考虑,要求学生从物理 量的复合单位的物理意义入手进行思考. )

第 5 页 共 9 页

电压表和电流表的内阻的影响,两种测量电路都存在系统误差,甲图中测量值小于真实值, 乙图中测量值大于真实值,但两种电路误差的大小是不一样的.在这里,教科书把电压表的 内接和外接问题作为欧姆定律在新情境下的一个应用, 没有作为一个知识点, 因此教学的着 眼点应该放在基本规律的练习. 3. 答:可能发生.产生这种现象的原因是电压表内阻的影响.当电压表并联在 R1 两端时,电 压表和 R1 的并联电阻小于 R1 ,测得的电压小于 R1 、 R2 直接串联时 R1 分得的电压.同样, 当电压表和 R2 并联时,测得的电压小于 R1 、 R2 直接串联时 R2 分得的电压.所以两次读数 之和小于总电压. 4. 答 : 当 使 用 a 、 b 两 个 端 点 时 , 接 10V 电 压 , 电 流 表 满 偏 , 即 电 流 为 满 偏 电

U ? U1 ? U 2 ? ? ,所以串联电路消耗的总功率 P ? UI ? I (U1 ? U 2 ? ?) ? P 1?P 2 ??,
得证。 (4)因为并联电路总电流等于各支路电流之和,即 I ? I1 ? I 2 ? ? ,所以并联电路消 耗的总功率 P ? UI ? U ( I1 ? I 2 ? ?) ? P 1?P 2 ? ? ,得证。 2. 答: (1) 接通 S 时,R1 直接接在电源两端, 电路消耗的电功率为 P 1 ?

U2 。 当 S 断开时,R1 、 R2

R2 串联后接到电源上,电路消耗的电功率为 P2 ?

U2 。因为 P 1 ? P 2 ,所以 S 接通时, R1 ? R2
U ) 2 R2 , R1 ? R2

V 解 得 R1 ? 9.5 ? 103 ? . 当 使 用 a 、 c 两 端 点 时 , 流 . I g ( Rg ? R1 )? 1 0 , I g ( Rg ? R1 ? R2 ) ? 100V ,解得 R2 ? 9 ? 10 4 ? 。
5. 答 : 当 使 用 a 、 b 两 个 端 点 时 , R2 与 电 流 表 串 联 后 再 与 R1 并 联 , 可 得

电饭锅处于加热状态,S 断开时,电饭锅处于保温状态。 (2)加热时 P?R 2 ? (

R 要使 P? R 2 ? 1 PR 2 ,必有 1 ?
2

R2

2 ?1 。 1

I g ( Rg ? R2 ) ? ( I1 ? I g ) R1 ;当使用 a 、 c 两端点时, R1 与 R2 串联后再与电流表并联,可得 I g Rg ? ( I 2 ? I g )( R1 ? R2 ) ,联立解得 R1 ? 0.41? , R2 ? 3.67? 。说明:本题的困难在于,
不容易理解使用 a 、 b 两个端点时, R2 与电流表串联再与 R1 并联后也是电流表,能够测量 电流。 第 5 节 焦耳定律 1. 答:设电阻 R1 消耗的电功率为 P1 ,电阻 R2 消耗的电功率为 P2 ,?(1)串联电路中各处电
2 2 2 2 流相等,设电流为 I ,则电功率: P 1:P 2 : ? ? I R1 : I R2 : ? , 1 ? I R ,P 2 ? I R2 ,?, P

3. 答:根据灯泡的规格可以知道 Ra ? Rc ? Rb ? Rd 。电路可以看成是由 a 、 bc 并联部分和 d 三 部分 串联 而成。 由于电 流相 同, 且并联 部分的 总电 阻小 于其中 最小的 电阻 ,所 以

Pa ? Pd ? Pb ? Pc 。对于 bc 并联部分,由于电压相等, b 的电阻小,因此 Pb ? Pc 。所以

Pa ? Pd ? Pb ? Pc 。
4. 答: (1)当只有电炉 A 时, I ?

U ? 220 A ? 2 A 。所以 U ? IR ? 200V , A A RA ? 2r 100 ? 5 ? 2
U 220 ? A ? 11 A 。 RA 100 ? 5 ? 2 3 ? 2r 2 2

PA ? I 2 RA ? 400W ; (3) 当再并联电炉 B 时, 总电流 I ? ?

P ( 2)并 1:P 2 : ? ? R1 : R2 : ? 此式说明串联电路中各电阻消耗的电功率与其电阻成正比。

电 炉 上 的 电 压 为 U A ? UB ? I

RA 11 ? ? 50V ? 183V 。 每 个 电 炉 上 消 耗 的 电 功 率 为 2 3

U2 U2 联电路中各电阻两端的电压相等,设电压为 U ,则有 P , P2 ? ,?, 1 ? R R2
P 1:P 2 :? ? 1 1 : :? , 得 证 。 (3)因为串联电路总电压等于各部分电压之和,即 R 1 R2

550 2 U ? A2 ( 3 ) PA ? ? ? W ? 336W 。 RA 100
5. 答:电热(消耗的电能)为 Q ? Pt ? 2 ?10 ?10 ? 60 J ? 1.2 ?10 J 。水升温吸收的热量为
3 6

第 6 页 共 9 页

Q? ? Cm?T ? 4.2 ?103 ? 2 ? 80 J ? 6.72 ?105 J 。效率为? ?
第 6 节 电阻定律 1. 答:小灯泡的电阻为 R ? U ?

Q? ?100 0 0 ? 56 0 0 Q

3. 答:不接负载时的电压即为电动势,因此 E ? 600?V ,短路时外电阻 R ? 0 。根据闭合电

600?V ? 20? 。 路的欧姆定律: r ? E ?
I 3 ? ? 12? 。若铜丝 10cm ,横截面直径为 1mm ,则铜丝 0.25

I

30? A

?8 的电阻为 R? ? ? l ? 1.7 ? 10 ?

s

0.1 ? ? 2.17 ? 10?3 ? 。可见, R? 比 R 小得多, (1?10?2 ) 2 ? 4 50 ? ? 0.17? 。空调正常工作时,电 (2.5 ?10?3 ) 2 ? 4

4. 答:当外电阻为 4.0? 时,电流 I ?

故可以不计导线电阻。
?8 2. 答:导线的电阻为 R ? ? l ? 1.7 ? 10 ?

U外 ? 1.0 A 。再由闭合电路的欧姆定律:E ? I ( R ? r ) , R 可得 r ? 0.5? 。当在外电路并联一个 6.0? 的电阻时, R并 ? 4 ? 6 ? ? 2.4? 电路总电流为 4?6 I ? ? E ? 4.5 A ? 1.55 A 。路端电压为 U ?外 ? I ? R并 ? 3.72V 。当处电路串联一个 R并 ? r 2.4 ? 0.5

s

6.0? 的电阻时, R串 ? 10? 。电路电流为 I ?? ?
U ??外 ? I ?? R串 ? 4.3V 。

E ? 4.5 A ? 0.43 A 。路端电压为 R并 ? r 10 ? 0.5

流为 I ? P ? 1.5 ?10 ? 0.17V ? 1.16V 。
3

U

220

R l S 3. 答:盐水柱的体积不变,故横截面积变为原来的 3 ,因此 2 ? 2 ? 1 ? 4 ? 4 ? 16 ,所以 4 R1 l1 S2 3 3 9
R2 ? 16 R1 9

2 2 5. 答:用电器的电阻为 R ? U ? 6 ? ? 60? ,通过用电器的电流 I ? U ? 0.6 A ? 0.1A 。

P

0.6

P

6

设至少需要 n 节电池,串联的分压电阻为 R0 ,由闭合电路欧姆定律得 U ? nE ? I (nr ? R0) , 解得 n ? 6 ? 0.1 R0 。因为 n 要取整数,所以当 R0 ? 10? , n 有最小值为 5。

l ?甲 甲 R S甲 2 1 1 ? ? ? ( 1 )并联时, P 4. 答: 甲 ? ; ( 2 )串联时, 甲: P 乙 ? R 乙 : R 甲 ? 2 :1 R乙 l乙 1 4 2 ?乙 S乙
P 甲:P 乙 ? R 甲 : R乙 ? 1: 2
第 7 节 闭合电路的欧姆定律 1. 答 : 根 据 闭 合 电 路 的 欧 姆 定 律 , 可 得 E ? I1 ( R1 ? r ) ? 0.51A ? (8? ? r ) ;

1.4 1.4

第 8 节 多用电表 1. 答: 所选择的挡位 直流电压 2.5V 直流电流 100mA 电阻 ?10 a 0.57V 22.8mA 500 ? b 2.00V 80.0mA 32 ?

E ? I 2 ( R2 ? r ) ? 0.10 A ? (13? ? r ) ,联立解得: E ? 1.5V , r ? 2? 。
2. 答:每节干电池的电动势为 1.5V,两节干电池的电动势为 3.0V。设每节干电池的内阻为 r ,

V ) ? 0. V 8 两 节 干 电 池 的 总 内 阻 为 2r 。 由 题 意 得 : U内 ? E ? U 又因为 外 ?( 3 . 0 ? 2 . 2 U内 ? 2 r I,所以 r ?

U内 ? 0.8 ? ? 1.6? 2 I 2 ? 0.25

2. 答:D、B、E 3. 答: (1)红表笔(2)红笔表(3)黑表笔 4. 答:黑箱内部有电阻和二极管,它们的连接情况如图所示. 第 9 节 实验:测电源电池的电动势和内阻 1. 答:该实验方案的主要缺点是,将路端电压和电流分两次测量.由于电表内阻的影响,两次 测量时电路并不处于同一状态,也就是说,测量的电流值,已不是测电压时电路中的电流值 了.另外,在测量中需要不断改变电路,操作也不方便. 2. 答:因蓄电池的电动势为 2V ,故电压表量程应选 3V 挡.若定值值电阻取 10 ? ,则电路中

第 7 页 共 9 页

电流最大不超过 0.2A,电流值不到电流表小量程的 1 ,不利于精确读数,故定值电阻只能

3

第 3 节 几种常见的磁场 1. 答:电流方向由上向下 2. 答:小磁针 N 极的指向是垂直纸面向外,指向读者. 3. 答:通电螺线管内部的磁感应强度比管口外的大,可根据磁感一越密处,磁感应强度越大来 判断. 4. 答: ?1 ? BS1 ? BS abcd ? 0.24Wb ; ?2 ? BS 2 ? BS 2 cos 90? ? 0 ;

取 1?. 若电流表量程选 3A, 为了便于读数 (应使指针半偏及以上) , 电流需在 1.5A 以上. 这 样,电路的总电阻在 1.33 ? 以下,变化范围太小,不利于滑动变阻器操作,所以电流表量 程应选 0.6A.当滑动变阻器的阻值大于 10 ? 时,电流小于 0.2A,电流表示较小,不利于精 确读数, 所以滑动变阻器的阻值只用到 10 ? 以内的部分. 如果用 200 ? 的变阻器, 大于 10 ? 的部分几乎无用.所以变阻器选 E. (说明:选取实验器材,需要综合考虑,要从“安全可 行、测量精确、便于操作”三方面考虑. 3. 答: U ? I 图象如图所示.由图象可知: E ? 2.03V , r ? 0.56? 第 10 节 简单的逻辑电路 1. 答: (1)如图甲所示(2)如图乙所示. 2. 答:如图所示. (说明:解决这类问题,需要根据实际问题中的信息,抽象出逻辑关系后, 选择能实现该逻辑关系的电路.必要时还应考虑简单逻辑电路的组合. 3. 答: (1)如图所示(2)应使 R 增大.当天色还比较亮时,因光线照射,光敏电阻的阻值较 小,但不是很小,此时 R 的分压较低,从而会使非门输出一高电压而激发继电器工作,所 以应增大 R,使非门输入端电压升高,而输出一低电压,使继电器处于断开状态. 第三章 磁场 第 1 节 磁现象和磁场 1. 答:喇叭发声的机理:磁体产生的磁场对附近的通电线圈产生力的作用,从而使线圈振动, 带动喇叭的纸盒振动,发出声音.耳机和电话的听筒能够发声也是这个道理. 2. 答:如果有铁质的物体(如小刀等)落入深水中无法取回时,可以用一根足够长的细绳拴一 磁体,放入水中将物体吸住,然后拉上来;如果有许多大头针(或小铁屑等)撒落在地上, 可以用一块磁铁迅速地将它们拾起来. 3. 答:磁的应用的分类: (1)利用磁体对铁、钴、镍的吸引力,如门吸、带磁性的螺丝刀、皮 带扣、女式的手提包扣、手机皮套扣等等. (2)利用磁体对通电导线的作用力,如喇叭、耳 机、电话、电动机等. (3)利用磁化现象记录信息,如磁卡、磁带、磁盘等等. 第 2 节 磁感应强度 1. 这种说法不对.磁场中的霜点的磁感应强度由磁场本身决定,与检验电流的大小、方向、通 电导线的长度、受到的安培力的大小均无关. (说明:单纯从数学出发而不考虑公式的物理 意义是学生的一种常见错误.定义式 B ? F 是一个定义式,磁场中特定位置的比值 F 不

?3 ? BS3 cos ?bac ? BSabcd ? 0.024Wb
第 4 节 磁场对通电导线的作用力 1. 答:如图所示
B

F I
B

I F

B

I

F







2. 答: (1)通电导线的 a 端和 b 端受到的安培力分别垂直纸面向外和垂直纸面向内,所以导线 会按俯视逆时针方向转动.当转过一个很小的角度后,在向右的磁场分量的作用下,通电导 线还会受到向下的安培力.所以导线先转动,后边转动边下移. (2)图 3-5 所示的甲、乙、 丙、丁四个图分别表示虚线框内的磁场源是条形磁体、蹄形磁体、通电螺线管和直流电流及 其大致位置.说明:虚线框内的磁场源还可以是通电的环形电流.
N
N S

S

IL

IL

3. 答: (1)设电流方向未改变时,等臂天平的左盘内砝码质量为 m1 ,右盘的质量为 m2 ,则由 等 臂 天 平 的 平 衡 条 件 , 有 : m1 g ? m2 g ? nBIL 电 流 方 向 改 变 后 , 同 理 可 得 :

变才反映了磁场本身的属性. 2. 由 B ? F ,可知 B ? 0.0019T . IL 3. 正确的是乙和丙图.由定义式 B ? F 可知,当 L 一定时, F 是定值,所以两点的联线应通

(m ? m1 ) g ? m2 g ? nBIL , 两式相减, 得B?
代入 B ?

mg . (2) 将 n ? 9 ,l ? 0.10 A ,m ? 8.78 g 2nIL

IL

I

过 F ? I 图的坐标原点.

mg ,得 B ? 0.48T .说明:把安培力的知识与天平结合,可以“称出”磁感应 2nIL

第 8 页 共 9 页

强度,这是一个很有用的方法. 4. 答:弹簧上下振动,电流交替通断.产生这种现象的原因是:通入电流时,弹簧各相邻线圈 中电流方向相同,线圈之间相互吸引,使得弹簧收缩,电路断开;电路断开;电路断开后, 因电流消失,线圈之间相互作用消失,因而弹簧恢复原来的状态,电路又被接通.这个过程 反复出现,使得弹簧上下振动,电路交替通断. 第 5 节 磁场对运动电荷的作用力 1. 答:在图中,A 图中运动电荷所受洛伦兹力的方向在纸面向上;B 图中运动电荷所受洛伦兹 力的方向在纸面向下;C 图中运动电荷所受洛伦兹力的方向垂直纸面指向读者;D 图中运动 电荷所受洛伦兹力的方向垂直纸面背离读者.

?2 ?7 1. 由 qvB ? m v ,得 r ? mv ? 4.6 ?10 m , T ? 2? r ? 2? m ? 1.8 ?10 s

2

qB v qB 2 2. 答: ( 1 )由 r ? mv ? m 可知 r质子 : r氚核 : r? 粒子 ? 1 : 3 : 4 ? 1: 3 : 2 ( 2 )由 qU ? 1 mv 和 1 1 2 2 qB q

r

2mqU r ? mv 得 r ? ? m ,所以 r质子 : r氚核 : r? 粒子 ? 1 : 3 : 4 ? 1: 3 : 2 1 1 2 qB qB q
?1 3. 答 : 由 q U
2

2

2mqU 1 2mU m和 v r ? mv 得 r ? ? ? m , 所 以 qB qB B q

mA : mB ? d A 2 : d B 2 ? 1.082 :12 ? 1.17 .
?q
v

?q

v

?q

v

?q

v

4. 答: 带电粒子离开回旋加速器时, 做匀速圆周运动的半径等于 D 形盒的半径, 由 qvB ? m v 得v ?
2 2 2

2

r

A

B
?19

C

D

q Br qBr 2 .所以,粒子离开 D 形盒时的动能为 Ek ? 1 mv ? .说明:上述结果 2 2m m

2. 答:由 F ? qvB 可知, F ? 1.6 ?10

? 3.0 ?106 ? 0.10 N ? 4.8 ?10?14 N .

告诉我们,对于电荷量和质量一定的粒子,D 形盒的半径越大、盒内磁感应强度越大,粒子 离开加速器时的动能越大.但是,增大盒半径和增大磁感应强度都受到技术水平的限制.

3. 答: 能够通过速度选择器的带电粒子必须做直线运动, 而做直线运动的带电粒子是沿电场中 的等势面运动的,静电力对带电粒子不做功.同时,洛伦兹力对带电粒子也不做功,所以, 粒子一定做匀速运动,它所受到的洛伦兹力与静电力等大反向,即 qE ? qvB ,所以

v ? E .说明:本题还可以进一步引出: (1)如果粒子所带电荷变为负电荷,仍从左向右入 B
射,此装置是否还能作为速度选择器用?(2)如果带电粒子从右向左入射,此装置是否还 能作为速度选择器用?如果可以,那么粒子应该从哪个方向入射? 4. (1)等离子体进入磁场,正离子受到的洛伦兹力的方向向下,所以正离子向了 B 板运动, 负离子向 A 板运动.因此,B 板是发电机的正极. (2)在洛伦兹力的作用下,正负电荷会 分别在 B、A 两板上积聚.与此同时,A、B 两板间会因电荷的积聚而产生由 B 指向 A 的电 场.当 qE ? qvB成立时, A 、 B 两板间的电压最大值就等于此发电机的电动势,即

U ? Ed ? dvB .所以,此发电机的电动势为 dvB .
5. 答:荧光屏上只有一条水平的亮线,说明电子束在竖直方向的运动停止了.故障可能是,在 显像管的偏转区产生方向的磁场的线圈上没有电流通过.说明:应该注意的是,水平方向的 磁场使电子束产生竖直方向的分速度,而竖直方向的磁场使电子束产生水平方向的分速度. 第6节 带电粒子在匀强磁场
第 9 页 共 9 页


相关文章:
人教版高中物理选修3-1课后习题答案_图文
人教版高中物理选修3-1课后习题答案_高二理化生_理化生_高中教育_教育专区 暂无评价|0人阅读|0次下载|举报文档人教版高中物理选修3-1课后习题答案_高二理化生_...
高中物理选修3-1经典习题(附答案)
高中物理选修3-1经典习题(附答案)_理化生_高中教育_教育专区。高中物理 、选择题 (每空 3 分,共 24 分) 1、如图所示,实线为簇电场线,虚线是间距相等...
人教版高中物理选修3-1课后习题参考答案
人教版高中物理选修3-1课后习题参考答案_高二理化生_理化生_高中教育_教育专区。第一章 第一节 1. 答:在天气干躁的季节,脱掉外衣时,由于摩擦,外衣和身体各自带...
高中物理选修3-1教科版教材习题参考答案_图文
高中物理选修3-1教科版教材习题参考答案_理化生_高中教育_教育专区。高中物理选修3-1教科版教材习题参考答案 高中物理选修 3-1 教科版教材习题参考答案 ...
人教版高二物理选修3-1_课后答案
人教版高二物理选修3-1_课后答案_高二理化生_理化生_高中教育_教育专区。新课标人教版高二物理选修3-1_课后答案第一章库仑定律 第一节 1. 答:在天气干躁的季...
教科版物理选修3-1课后习题答案_图文
教科版物理选修3-1课后习题答案_高二理化生_理化生_高中教育_教育专区 暂无评价|0人阅读|0次下载|举报文档教科版物理选修3-1课后习题答案_高二理化生_理化生_...
高中物理选修3—1课后习题答案
高中物理选修3—1课后习题答案_高二理化生_理化生_高中教育_教育专区。课后习题答案 第一章 第一节 1. 答:在天气干躁的季节,脱掉外衣时,由于摩擦,外衣和身体...
高中物理选修3-1课后习题答案
高中物理选修3-1课后习题答案_理化生_高中教育_教育专区。第一章 第一节 1. 答:在天气干躁的季节,脱掉外衣时,由于摩擦,外衣和身体各自带了等量、异号的电荷...
人教版高中物理选修3-1课后习题答案
人教版高中物理选修3-1课后习题答案_高二理化生_理化生_高中教育_教育专区。总裁太粗鲁 1 霸爱:摊上腹黑老公 2 3 4 5 6 7 8 第八节 9 10 11 12 13 ...
人教版高中物理选修3-1课后习题答案(截取自教师用书)_图文
人教版高中物理选修3-1课后习题答案(截取自教师用书)_理化生_高中教育_教育专区。1 2 1 3 2 4 3 5 4 6 5 7 8 6 9 7 10 11 8 12 13 9 14 10 ...
更多相关标签: