高中物理人教版选修31课后习题整理.docx

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高中物理人教版选修31课后习题整理

高中物理人教版选修3-1课后习题整理

1.1

1.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。

1.2

1.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。

1.3

1.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？

1.4

1.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。

6．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。

1.5

1.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？

1.6

1.两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？

（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。

1.7

1.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？

3.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？

1.8

1.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。

1.9

1.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，M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。

2.1

1.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？

2.2

1.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

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。

2.3

1.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，正比例函数可以表示为y=kx的形式，它的图象是一条

过原点的直线，k是直线的斜率。

请证明：

某导体伏安特性曲线的斜率等于这个导

体的电阻的倒数。

2.4

2.5

1.在纯电阻电路中，试根据串、并联电路的电流、电压特点证明以下论断：

（1）串联电路各个电阻消耗的电功率跟它们的电阻成正比；

（2）并联电路各个电阻消耗的电功率跟它们的电阻成反比；

（3）串联电路上消耗的总功率P＝IU等于各个电阻上消耗的热功率之和；

（4）并联电路上消耗的总功率P＝IU等于各个电阻上消耗的热功率之和。

2.电饭锅工作时有两种状态：

一种是锅内的水烧干以前的加热状态，另一种是水烧干后的保温状态。

图2.5-2是电饭锅的电路图，R1是一个电阻，R2是加热用的电热丝。

（1）自动开关S接通和断开时，电饭锅分别处于哪种状态？

说明理由。

（2）要使R2在保温状态下的功率是加热状态的一半，R1:

R2应该是多大？

3.四盏灯泡接成图2.5-3的电路。

a、c灯泡的规格为“220V40W”，b、d灯泡的规格为“220V　100W”，各个灯泡的实际功率都没有超过它的额定功率。

请排列这四盏灯泡实际消耗功率大小的顺序，并说明理由。

4.如图2.5-4所示，线路的电压U＝220V，每条输电线的电阻r＝5Ω，电炉A的电阻RA＝100Ω。

求电炉A上的电压和它消耗的功率。

如果再并联一个阻值相同的电炉B，两个电炉上的电压和每个电炉消耗的功率各是多少？

5.使用功率为2kW的电加热装置把2kg的水从20℃加热到100℃，用了10min。

已知水的比热容为4.2×103J/（kg·℃），这个装置的效率是多大？

2.6

1.在实验室用一段导线连接一个“3V、0.25A”的小灯泡做实验时，一般都不会考

虑导线的电阻。

请你找一段这种导线，目测它的长度和导线中铜丝的横截面积，估

算它的电阻，然后说明可以不考虑导线电阻的理由。

2.小李家的房子装修，买了一卷规格为“100m、φ2.5mm”的铜导线，用来安装

一路专线，对额定功率1.5kW的空调供电。

实际上恰好用去了一半导线。

如果空

调能够正常工作，通电时在这段导线上损失的电压约是多少？

3.某同学想探究导电溶液是否与金属一样遵从电阻定律。

她拿了一根自行车轮胎气

门芯用的橡胶管，里面灌满了盐水，两端用粗铜丝塞住管口，形成一段封闭的盐

水柱。

她量得盐水柱的长度是30cm，并测出盐水柱的电阻等于R。

现握住橡胶管

的两端把它拉长，使盐水柱的长度变为40cm。

如果溶液的电阻也遵从电阻定律，

此时盐水柱的电阻应该等于多大？

4.有两根不同材料的金属丝，长度相同，甲的横截面的圆半径及电阻率都是乙的

2倍。

（1）把它们并联在电路中，甲、乙消耗的电功率之比是多少？

（2）把它们串联在电路中，甲、乙消耗的电功率之比是多少？

2.7

1.一个电源接8Ω电阻时，通过电源的电流为0.15A，接13Ω电阻时，通过电源

的电流为0.10A，求电源的电动势和内阻。

2.小张买了一只袖珍小电筒，用的是两节小的干电池。

他取出电筒中的小灯泡，看

到上面标有“2.2V0.25A”字样。

小张认为产品设计人员的意图是使小灯泡在这两节干电池的供电下正常发光。

由此，他推算出了产品设计者设定的每节干电池的内阻参数。

如果小张的判断是对的，那么，所设定的每节干电池的内阻是多少？

3.许多人造卫星都用太阳电池供电。

太阳电池由许多片电池板组成。

某电池板不接

负载时的电压是600µV，短路电流是30µA。

求这块电池板的内阻。

4.电源的电动势为4.5V、外电阻为4.0Ω时，路端电压为4.0V。

如果在外电路并

联一个6.0Ω的电阻，路端电压是多大？

如果6.0Ω的电阻串联在外电路中，路端电压又是多大？

5.现有电动势1.5V、内阻1.0Ω的电池多节，准备用几节这样的电池串联起来对一

个“6.0V0.6W”的用电器供电，以保证用电器在额定状态下工作。

问：

最少要用几节这种电池？

电路还需要一个定值电阻做分压用，请计算这个电阻的规格。

提示：

串联电池组的电动势等于各个电池的电动势之和；串联电池组的内阻等于各个电池内阻之和。

2.8

1.用多用表进行了两次测量，指针的位置分别如图2.8-14中a和b所示。

若多

用表的选择开关处在以下表格中所指的挡位，a和b的相应读数是多少？

请填

在表中。

2.用表盘为图2.8-14所示的多用电表正确测量了一个13Ω的电阻后，需要继续测量

一个阻值大概是2kΩ左右的电阻。

在用红、黑表笔接触这个电阻两端之前，以下哪些操作步骤是必须的？

请选择其中有用的，按操作顺序写出:

_____________。

A.用螺丝刀调节表盘下中间部位的指针定位螺丝，使表针指零

B.将红表笔和黑表笔接触

C.把选择开关旋转到“×1k”位置

D.把选择开关旋转到“×100”位置

E.调节欧姆调零旋钮使表针指向欧姆零点

3.请回答下列问题

（1）用多用电表测量直流电流时，红表笔和黑表笔哪个电势较高？

（2）用多用电表测量直流电压时，红表笔和黑表笔哪个电势较高？

（3）用多用电表测量电阻时，红表笔和黑表笔哪个电势较高？

4.图2.8-15中的A、B、C为黑箱（即看不见内部电路结构的一个盒子）上的三个接点，两个接点间最多只能接一个电学元件。

为探明内部结构，某同学用多用电表进

行了四步测量：

（1）用直流电压挡测量：

A、B、C三点间均无电压；

（2）用欧姆挡测量：

A、C间正反向电阻完全相同；

（3）用欧姆挡测量：

黑表笔接A点、红表笔接B点，有电阻；反接后阻值很大；

（4）用欧姆挡测量：

黑表笔接C点、红表笔接B点，有电阻，阻值比第

（2）步测得

的大；反接后阻值很大。

请判断，黑箱内部有什么元件？

它们是怎样连接的？

2.9

1.某同学做了一个马铃薯电池，准备用滑动变阻器和一个多用电表来测定它的电动

势和内阻。

实验装置如图2.9-5。

当滑动变阻器为某一

值时，用多用电表的直流电压挡测出变阻器两端的电压

U，再卸去变阻器一个接线柱的导线，把多用电表的两

表笔串联在电路中，用直流电流挡测出通过变阻器的电

流I。

随后改变变阻器的电阻，重复上述操作，获得多

组U、I数据。

这个实验方案有什么缺点？

2.用图2.9-6的电路测定一节蓄电池的电动势和内阻。

蓄电池的内阻非常小，为防止

调节滑动变阻器时造成短路，电路中用了一个保护电阻R0。

除蓄电池、开关、导

线外，可供使用的实验器材还有：

A．电流表（量程0.6A、3A）

B．电压表（量程3V、15V）

C．定值电阻（阻值1Ω、额定功率5W）

D．定值电阻（阻值10Ω、额定功率10W）

E．滑动变阻器（阻值范围0～10Ω、额定电流2A）

F．滑动变阻器（阻值范围0～200Ω、额定电流1A）

（1）电流表和电压表各选哪个？

（2）定值电阻选用哪个？

滑动变阻器选用哪个？

说明你选择的理由。

3.在图2.9-6的实验中，调整滑动变阻器共测得了5组电流、电压的数据，如下表。

请作出蓄电池路端电压U随电流I变化的U-I图象，根据图象得出蓄电池的电动势和内阻的测量值。

3.1

3.2

1.有人根据B＝F/IL提出：

一个磁场中某点的磁感应强度B跟磁场力F成正比，跟电

流强度I和导线长度L的乘积IL成反比。

这种说法有什么问题？

2.在匀强磁场中，有一根长0.4m的通电导线，导线中的电流为20A，这条导线与

磁场方向垂直时，所受的磁场力为0.015N，求磁感应强度的大小。

3.在磁场中的同一位置放置一条直导线，导线的方向与磁场方向垂直。

先后在导线

中通入不同的电流，导线所受的力也不一样。

图3.2-2中的几幅图象表现的是导线

受的力F与通过导线的电流I的关系。

a、b各代表一组F、I的数据。

在甲、乙、

丙、丁四幅图中，正确的是哪一幅或哪几幅？

说明道理。

3.3

1.通电直导线附近的小磁针如图3.3-16所示，标出导线中的电流方向。

2.如图3.3-17，当导线环中沿逆时针方向通过电流时，说出小磁针最后静止时N极

的指向。

3.通电螺线管内部与管口外相比，哪里的磁感应强度比较大？

你是根据什么判断的？

4.如图3.3-18，在x轴和y轴构成的平面直角坐标系中，过原点再做一个z轴，就构

成了空间直角坐标系。

匀强磁场的磁感应强度B＝0.2T，方向沿x轴的正方向，且ab＝dc＝0.4m，bc＝ef＝ad＝0.3m，be＝cf＝0.3m。

通过面积S1（abcd）、S2（befc）、S3（aefd）的磁通量Φ1、Φ2、Φ3各是多少？

3.4

1．图3.4-9的磁场中有一条通电导线，其方向与磁场方向垂直。

图甲、乙、丙分别标

明了电流、磁感应强度和安培力三个量中两个量的方向，试画出第三个量的方向。

（本书用“⊙”表示磁感线垂直于纸面向外，“×”表示磁感线垂直于纸面向里，“⊙”表示电流垂直于纸面向外，“×”表示电流垂直于纸面向里。

）

2．把一根通电的硬直导线ab放在磁场中，导线所在区域的磁感线呈弧形，如图3.4-10所示。

导线可以在空中自由移动和转动，导线中的电流方向由a向b。

（1）请描述导线的运动情况。

（2）虚线框内有产生以上弧形磁感线的磁场源，它可能是条形磁体、蹄形磁体、通电螺线管、直线电流。

请你分别按每种可能考虑，大致画出它们的安放位置。

3．图3.4-11所示为电流天平，可以用来测量匀强磁场的磁感应强度。

它的右臂挂着矩形线圈，匝数n=9，线圈的水平边

长为l，处于匀强磁场内，磁感应强度B的方向与线圈平面垂

直。

当线圈中通过电流I时，调节砝码使两臂达到平衡。

然

后使电流反向，大小不变。

这时需要在左盘中增加质量为m

的砝码，才能使两臂再达到新的平衡。

（1）导出用已知量和测量得到的量n、m