2022年高中物理选修-课后习题答案.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 第Fkq q A Bkqr2q1kq21F；在此情形下,假设再使A、B 间距增大为原先一22章r2r288第一节的 2 倍,就它们之间的静电力变为F21 2F1F ；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；32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；4 答：第四个点电荷受到其余三个点电荷的排斥力如图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1 6所 示 ；q4共 受 三 个 力 的 作 用 , 由 于q2a1q4/F 3电子由 B 移动到

2、 A 的结果；其中, A 得到的电子数为n8 101.6 10196.25 10 10,与 B 失q 1q 2q3q 4q ,相互间距离分别为a 、 2a 、去的电子数相等；3 答：图 14 是此问题的示意图；导体B 中ABa ,所以F 1F2kq2,F 2kq2；依据平行四aa的一部分自由受A 的正电荷吸引积聚在Ba22a2q的左端,右端会因失去电子而带正电；A 对边形定就,合力沿对角线的连线向外,且大小是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；F2F 1cos45F 22 21kq2；由于对称性,q3aF 14 答：此现象并不是说明制造出了永动机,也没有违反能量守恒定

3、律；由于,在把A、B 分开F 222a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；每个电荷受到其他三个电荷的静电力的合力的大小其次节1 答：依据库仑的发觉,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 球都相等,且都沿对角线的连线向外；与 B 球接触,此时,B 球带电q ；再把 B 球与 C 球接触,就 2B、C 球分别带电q ；最终,45 答：带电小球受重力、 静电斥力和线的拉力作用而平稳,它的受力示意图见图1 7；静电斥力FmgtanB 球再次与 A 球接触, B 球带电q Bqq23 q；248tan1352 55,又,Fkq2mgtan,EAFTF

4、2 答：Fkq q2k2 e2 r9.01091.6 10192N230.4N留意,原子核中的质子间2212r2r21015所以,mg的静电力可以使质子产生1.4 10292 m s 的加速度！qrmgtan0.10.6 103105C5.3 108C129.0 1093 答：设A、B两球的电荷量分别为q、q,距离kF为 r ,就Fkq2；当用 C 接触 A 时,A 的电荷量变为qAq,C 的电荷量也是q cq；第三节r222FC 再与接触后,B 的电荷量变为q Bq2qq；此时, A、 B 间的静电力变为：1 答： A 、B 两处电场强度之比为EAq1；A、C 两处电场强度之比为qn；EBn

5、FECF2nqnqC,45.1 102 答：电子所在处的电场强度为Eke 2 r9.0 1091.6 10192N/C11N115.310第 1 页 共 9 页名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 方向沿着半径指向外；电子受到的电场力为x 14cm 不合题意,舍去和x12 cm；所以,在x212cm 处电场强度等于0；FeE5.1 10111.6 1019N8.2108N ,方向沿着半径指向质子；2在 x 坐标轴上 0x6 cm和x12 cm的地方,电场强度的方向总是沿x 轴的正方向3 答：重力场的场强强度等于重力与质量

6、的比值,即mgg,单位是牛顿每千克,方向竖直的；第四节m向下；1 答：AEpA6 108V15 V；EpAq 2A2 101015J3 109J ；4 答：这种说法是错误的；例如,如图19 所9q4 10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v2 答：1AEpA,BEpB；由于EpAEpB；所以AB,可见A 点电势比B沿初速度方向做匀速运动,它的运动轨迹是曲qq线；也就是说, 它的运动轨迹与电场线不重合；5 1由于电场线的疏密程度反映电场强度的点高；2CEpCEpC,BEpDEpD；由于EpCEpD；所以CD,强弱,所以, B 点的电场最强,C 点的电

7、场最qqqq弱；1FAEA2A、B、C 三点的电场强度的方向如图可见 D 点电势比 C 点高； 3EEpE0,FEpFEpF0,可见FE,故10 所示；F CE CF BE Bqqq3负电荷在A、B、C 三点时的受力方向如图 110 所示；F 点的电势比E 点高； 小结：1在电场中, 同一正摸索电荷的电势能越大的点,电势越高；6 答：小球受到重力、 电场力 F,轻绳拉力F 的同一正摸索电荷在电势越高的点,电势能越大；2在电场中,同一负摸索电荷的电势能越大的点,电势越低；同一负摸索电荷在电势越高的点,电势能越小；3正的摸索电荷电势作用而处于平稳状态,它的受力情形如图1能为负值的点的电势小于负的摸

8、索电荷电势能为负值的点的电势；11所示；由图可知,FEqtan30,F T3 答：1沿着电场线的方向,电势是逐步降低的,所以M 点的电势比N 点高；2先假设正摸索电荷从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mgmg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MEmgtan301.0 10210 8N/C2.9106N/C；mgF移动到 P 静电力做正功,电势能削减,EpMEpP,M 点电势比 P 点电势高；q2.0 10qq7 答：由于Q 1Q 2,所以,在Q 左侧的 x 轴上,Q 产生的电4 答：因Epmgh ,故Epgh,

9、可见重力势为gh ；场的电场强度总是大于Q 产生的电场的电场强度,且方向总是指向x 轴负半轴, 在x0和m5 答：x6 cm 之间,电场强度总是指向x 轴的正方向；所以,只有在Q 右侧的 x 轴上,才有可场源P 点电势q在 P 点q 在 P 点当 P 点移至离场源电荷较近时的电势能的电势能能显现电场强度为0 的点；电荷p 的正负Eq的正负Eq的正负p 怎样变化Eq怎样变化Eq怎样变化1设该点距离原点的距离为x ,就kQ 1kxQ 220,即4x62x20,解得x26Q正正负上升变大变小第 2 页 共 9 页名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 9 页精选学习资料 - - -

10、- - - - - - Q负负正降低变小变大2 答： 1 看电场线方向知,D点电势比C点电势高,UCDEdCD2 104 5102V1000 V2B板接地时,6 答：假设两个电势不同的等势面相交；由于空间任一点的电势只能有一个惟一的值,所以相CEdCB2 1043 102V600 V ,DEdDB2 1048 102V1600 V ,交徙的电势就肯定相等,这两个等势面的值就不能不同,这与题设条件冲突；所以,电场中 两个电势不同的等势面不能相交；UCDCD1000 V ； A 板接地时,CEdCA2 104 7102 V1400V ,7 答：依据电场线与等势面肯定垂直的结论,画出的电场线的大致分

11、布如图115 所示；因 为AB10 V,c6 V, 取q1 C, 可 得 静 电 力 所 做 的 功 为DEdDA2 104 2102V400 V ,UCDCD1000 V ,可见,不管哪W ABqAqBqAB0一板接地,UCD都是1000V ；3W CDeUCD1.6 1019 1000J1.6 1016J ,W ACqAqCqAC1 106J4J假如电子先移到E 点再移到D 点,静电力做的功不会转变；这是由于静电力做功与路径无关,只与初末位置有关；W BCqBqCq BC1 106J4J3 答：空气击穿时的电势差UEd3 106100 V3 108V ；雷击就是一种空气被击穿的可见,静电力

12、所做的功W ACW BC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 边降落第五节得快, 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；1W ABqUAB2 10920J4 108J ；静电力做负功,电势能增加4408J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Q2 答 ： 一 个 电 子 电 荷 量e1.61019C , 电 子 增 加 的 动 能 等 于 静 电 力 做 的 功 , 因 为远的一侧带正电； 2在静电平稳状态下,金属球的内部电场强度到处为

13、0,就是说感应电WqU1 e1 V1.6 1019C1 V1.61019J ,所以1 eV1.61019J ；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3 答：由于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 1.52可知：1B 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,电势能削减,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； 3U AB 0,E k Q2,所以金属球上感应电荷产生的电场强度大小为 E 感 k Q2,方向指向 Q ；9 r 9 r3假如用导线的一端接触球的左侧,

14、另一端接触球的右侧,导线不行能把球两侧的电荷中和,由于金属球是个等势体,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,UBA03 9.0 102 10 10V m4 9.0 10V m； 尘 埃 受 到 的 静 电 力就像用水管连接高度相等的两个装水容器,水不会在水管内流淌一样；第 6 节电势差与电场强度的关系2 答：UEd3.0 106300 V9.0 108V1 答 ： 两 板 间 的 电 场 强 度EU d3 答：点火器的放电电极做成针状是利用尖端放电现象,使在电压不高的情形下也简洁点火；验电器的金属杆上固定一个金属球是防止显现尖端放电现象,使验电器在电压较高时也不会FqE1.6

15、 1079.0104N静电力对尘埃做功放电漏电1.4 102N；4 答：由于超高压输电线四周存在很强的电场,带电作业的工人直接进入这样的强电场就会有WFd1.41020.5 10 102J7.0 104J生命危急；假如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,使高压电线四周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 页名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 了；电容器的电容电场的速度为v ,偏转电场两极间距离为d ,极板长为 l ,就：带电粒子在加速电场中获

16、得第 8 节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C4S得S4kdC43.149.0 1090.1 1032 106m222.62 m 此kd面积约为窗户面积的10 倍QUC93 1012C2.7 1011C ,3 答：1保持与电池连接,就两极间电压不变,两极板间距离减半就电容加倍,QUC923 1012C ；极板上电荷量增加了初动能 1 mv 0 2 qU ,粒子在偏转电场

17、中的加速度 a qU,在偏转电场中运动的时间为2 dmt l,粒子离开偏转电场时沿静电力方向的速度 v y at qUl,粒子离开偏转电场时v 0 dmv 0速度方向的偏转角的正切 tan vv 0 ydmv qUl0 2； 1假设电子与氢核的初速度相同,就tan e m H tan e；3假设电子与氢核的初动能相同,就 1；tan H m e tan HQQ2.7 1011C 2移去电池后电容器所带电荷量不变,UQ9 V,两极板距离4 答：设加速电压为U0,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C减半后UQ4.5 V,即两极板间电势差减小了4.5V ；电场的速度为

18、v ,偏转电场两极距离为d ,极板长为 l ,就：粒子的初动能1mv 02qU ,2 C24 答：设电容器所带电荷量为Q ,因CQ,并且C4S kd,所以Q4SQ,S4U；粒子在偏转电场中的加速度aqU,在偏转电场中运动的时间为tl,粒子离开偏转电UUkdkddmv 0又由于EU,所以EU4kQ；可见,电场强度与两极间距离无关,只与电容器所ddS场时沿静电力方向的速度vyatqUl,粒子离开偏转电场时速度方向的偏转角的正切带电荷量和极板面积有关；dmv 0第 9 节带电粒子在电场中的运动1 答：解法一：E kEkqU2 1.6 101990J2.91017J ；解法二：EU,tanvyqUl2

19、,由于各种粒子的初动能相同,即mv022qU0,所以各种粒子的偏转dv 0dmv 0WEqdUqdqU2.9 1017J； 解 法 三 ：EU,aqE,v22 ad,ddm方向相同； 粒子在静电力方向的偏转距离为y1 2at2qUl222 Ul4 dU0,可见各种粒子的E k1 22 mvqU2.9 1017J ,可见,第一种方法最简洁；2mdv 02 答：假如电子的动能削减到等于0 的时候,电子恰好没有到达N 极,就电流表中就没有电偏转距离也相同,所以这些粒子不会分成三束；流 ； 由 动 能 定 理W0Ekm, WeU得 ：eU0E km1 22 m v；5 答：电子的初动能1 2mv 02

20、eU ,垂直进入匀强电场后加速度aeU dm,在偏转电场中运动v2 Ue2 12.5 1.6 10 30 0.91 1019m s6 2.10 10m s；的时间为tl,电子离开偏转电场时沿静电力方向的速度vyatqUl,电子离开偏m ev 0dmv 0转电场时速度方向的偏转角的正切3 答：设加速电压为U0,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 页名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - tanvyeUl2eUlEl5000 0.060.15,8.53 ；第 3 节欧姆定律1

21、,所以I1U1I250 82 mA12.5mA10mA,因此不能用这个电流1 答：因I1Uv 0dmv 02 dU e 02 U02 1000其次章I2U2U2恒定电流第一节电源和电流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1 答：假如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压值 40V ,再将所得的电压值与50V 比较,从而做判定2 答：R aR bR cR 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四周的电场快速减弱,它们之间的电

22、势差很快消逝,两导体成为一个等势体,到达静电平稳因此,导线中的电流是瞬时的假如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,但它们的比值就是到正极的电子取走,补充给负极,使电池两极之间始终保持肯定数量的正、负电荷,两极周对应电阻的阻值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围的空间 包括导线之中始终存在肯定的电场导线中的自由电子就能不断地在静电力的电压值,可以发觉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作用下定向移动,形成连续的电流说明：由于电池的内阻很小,假如直接用导线

23、把电池的据直线的斜率判定电阻的大小正负极相连, 会烧坏电池, 所以实际操作中决不答应这么做这里只是让明白电池的作用而3 答：如图2 4 所示出此题4 答：如图 25 所示说明： 可以依据电阻求出3V、4V 和 5V 时的电流,在坐标系中描点,2 答：nqIt e1.6 1191.0 1019画出 IU 图象由于点太少,IU 图象所给出的只是一个粗略估测的结果e5 证明：kI U1 R1.6103 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T2 r v,等效电流Ie T2erev 2 r说明：我们可以假想在电子轨道的某第 4 节串联电路和并联电路v1 答

24、：1由于R 与R 串联,设通过它们的电流为I ,可知U1IR ,UI R 1R 2,所处进行考察, 在安全装置示断有电子从同一位置通过仍可以结合圆周运动和静电力的学问,以电压之比U1与电阻之比R 1R 1R 2相等2设负载电阻为R ,变阻器下部分电阻为R ,依据电子与原子核之间的静电力供应向心力,进一步求得电子绕核运动的速度、周期U第 2 节电动势1 答：电源电动势相同,内阻不同说明：解决此题要懂得电池电动势大小与电池正负极材电 路 结 构 为R 与R 并 联 后 , 再 与 RR x串 联 , 由 串 、 并 联 电 路 的 特 点 可 得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

25、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外形、体积都有关系UcdR 并R 串R xUR R xR xR xR 0RU当R x0时R 0R x2 答： 10s内通过电源的电荷量qIt0.3 10C3.0C 说明：化学能转化为电能的数值RR R xRRR 0R 0R xR x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Ucd0,当R xR 时UcdU ,所以Ucd可以取0 至U 的任意值说明：可以引导同学WEq1.53.0J4.5J 对变阻器滑动触头分别滑到变阻器两端

26、,进行定性分析 仍可以将变阻器的这种分压连接与3 答：乘积 EI 的单位是瓦特由于EIEqW tP,所以 EI 表示非静电力做功的功率,限留恋接进行比较,分析它们转变电压的作用和通过它们的电流情形,进一步提高同学的分t析才能也是电源将其他能转化为电能的电功率假如E3 V ,I2A ,就EI6 W ,表示每秒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RR V87.4 10380.4,乙图中,有 6J 其他形式的能转化为电能说明：此题也可以从量纲的角度来考虑,要求同学从物理量的复合单位的物理意义入手进行摸索3R

27、R V87.410第 5 页 共 9 页名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 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,UU1U2,所以串联电路消耗的总功率PUII U1U2P 1P 2,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,没有作为一个学问点,因此教学的着得证；4由于并联电路总电流等于各支路电流之和,即II1I2,所以并联电路消眼点应当放在基本规律的练习3 答：可能发生产生这种现象的缘由是电压

28、表内阻的影响当电压表并联在R 两端时,电耗的总功率PUIU I1I2P 1P 2,得证；压表和R 的并联电阻小于R ,测得的电压小于R 、R 直接串联时R 分得的电压同样,2 答：1接通 S时,R 直接接在电源两端,电路消耗的电功率为P 1U2；当 S 断开时,R 、当电压表和R 并联时,测得的电压小于R 、R 直接串联时R 分得的电压所以两次读数R 2R 串联后接到电源上,电路消耗的电功率为P 2U2；由于P 1P ,所以 S接通时,之和小于总电压R 1R 24 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 电流

29、 IgR gR 110V, 解 得R 19.5 103 当 使 用 a 、 c 两 端 点 时 ,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PR2R 1UR 22R 2,IgR gR 1R 2100V, 解得R 29 104；5 答 ： 当 使 用a、 b 两 个 端 点 时 ,R 2与 电 流 表 串 联 后 再 与R 并 联 , 可 得要使PR 21 2P R 2,必有R 12 11；R 2IgR gR 2I1IgR ；当使用 a 、 c 两端点时,R 与R 串联后再与电流表并联,可得3 答：依据灯泡的规格可以知道R aR cR bR ；电路可以看成是由a 、bc 并联部

30、分和 dI R gI2IgR 1R 2,联立解得R 10.41,R 23.67；说明：此题的困难在于,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,所以不简洁懂得使用a 、 b 两个端点时,R 与电流表串联再与R 并联后也是电流表,能够测量P aP dP bP ；对于 bc 并联部分,由于电压相等,b 的电阻小,因此P bP ；所以电流；P aP dP bP ；第 5 节焦耳定律4 答：1当只有电炉A 时,IR AU2 r220 100 5 2A2 A；所以UAIRA200 V ,1 答：设电阻R 消耗的电功率为1P ,电阻R 消耗的电功率为P , 1串联电路中各处电P

31、A2 I R A400 W ；3当再并联电炉B 时,总电流IR AU2 r220 100 5 22A11 3A；流相等,设电流为I,就电功率：1P2 I R,P 22 I R , ,P 1:P 2:2 I R 1:2 I R 2:,2P 1:P 2:R 1:R 2: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；2并电 炉 上 的 电 压 为UAUBIR A11 50 3 V183 V ； 每 个 电 炉 上 消 耗 的 电 功 率 为2联 电 路 中 各 电 阻 两 端 的 电 压 相 等 , 设 电 压 为 U , 就 有P 1U2,P 2U2, ,P AUA2550 31002W33

32、6 W；RR 2R AP 1:P 2:11:1:,得证； 3由于串联电路总电压等于各部分电压之和,即5 答：电热消耗的电能为QPt2 1031060J1.2106J ；水升温吸取的热量为RR 2第 6 页 共 9 页名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - QCm T4.2 103280J6.72105J ；效率为Q1000056003 答：不接负载时的电压即为电动势,因此E600V ,短路时外电阻R0；依据闭合电Q第 6 节电阻定律路的欧姆定律：rE I600V20；30A1 答：小灯泡的电阻为RU I3 0.2512；假

33、设铜丝 10cm,横截面直径为 1mm,就铜4 答：当外电阻为 4.0时,电流IU外1.0A；再由闭合电路的欧姆定律：EI Rr,丝的电阻为Rl s1.7 1080.1222.17103；可见, R 比 R小得多,R1 10可得r0.5；当在外电路并联一个6.0的电阻时,R并4 46 62.4电路总电流为4 故可以不计导线电阻；IE R 并r4.5 2.4 0.5A1.55A；路端电压为U外I R 并3.72 V；当处电路串联一个2 答：导线的电阻为Rl s1.7 10850320.17；空调正常工作时,电6.0的电阻时,R串10；电路电流为IE R 并r4.5 10 0.5A0.43A；路端

34、电压为2.5104流为IP U1.5 10 32200.17 V1.16 V；U外I R 串4.3 V；3 答：盐水柱的体积不变,故横截面积变为原先的3 4,因此R 2l2S 14 34 316 9,所以5 答：用电器的电阻为R2 UP2 60.660,通过用电器的电流IU P0.6 6A0.1A；R 1l 1S 2设至少需要 n 节电池, 串联的分压电阻为R ,由闭合电路欧姆定律得UnEI nrR 0,R 216 9R 1解得n6 1.40.1 1.4R ；由于 n 要取整数,所以当R 010,n有最小值为5；l甲第 8 节多用电表4 答：R 甲甲S 甲2 11 41 2 1并联时,P 甲:P 乙R 乙:R 甲2:1； 2串联时,1 答：R 乙乙l乙所挑选的挡位a b S 乙