人教版物理选修3-1-课后答案.doc

第一章第一节1 答：在天气干躁得季节，脱掉外衣时，由于摩擦，外衣与身体各自带了等量、异号得电荷。接着用手去摸金属门把手时，身体放电，于就是产生电击得感觉。2 答：由于A、B都就是金属导体，可移动得电荷就是自由电子，所以，A带上得就是负电荷，这就是电子由B移动到A得结果。其中，A得到得电子数为，与B失去得电子数相等。3 答：图14就是此问题得示意图。导体B中得一部分自由受A得正电荷吸引积聚在B得左端，右端会因失去电子而带正电。A对B左端得吸引力大于对右端得排斥力，A、B之间产生吸引力。4 答：此现象并不就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分开得过程中要克服A、B之间得静电力做功。这就是把机械转化为电能得过程。第二节1 答：根据库仑得发现，两个相同得带电金属球接触后所带得电荷量相等。所以，先把A球与B球接触，此时，B球带电；再把B球与C球接触，则B、C球分别带电；最后，B球再次与A球接触，B球带电。2 答：（注意，原子核中得质子间得静电力可以使质子产生得加速度！）3 答：设A、B两球得电荷量分别为、，距离 为，则。当用C接触A时，A得电荷量变为，C得电荷量也就是；C再与接触后，B得电荷量变为；此时，A、B间得静电力变为：。在此情况下，若再使A、B间距增大为原来得2倍，则它们之间得静电力变为。4 答：第四个点电荷受到其余三个点电荷得排斥力如图16所示。共受三个力得作用，由于，相互间距离分别为、，所以，。根据平行四边形定则，合力沿对角线得连线向外，且大小就是。由于对称性，每个电荷受到其她三个电荷得静电力得合力得大小都相等，且都沿对角线得连线向外。5 答：带电小球受重力、静电斥力与线得拉力作用而平衡，它得受力示意图见图17。静电斥力，又，所以，第三节1 答：A、B两处电场强度之比为。A、C两处电场强度之比为。2 答：电子所在处得电场强度为，方向沿着半径指向外。电子受到得电场力为，方向沿着半径指向质子。3 答：重力场得场强强度等于重力与质量得比值，即，单位就是牛顿每千克，方向竖直向下。4 答：这种说法就是错误得。例如，如图19所示，有一带电粒子以平行于金属板得初速度射入电场，它沿电场线得方向做匀加速运动，而沿初速度方向做匀速运动，它得运动轨迹就是曲线。也就就是说，它得运动轨迹与电场线不重合。5 （1）因为电场线得疏密程度反映电场强度得强弱，所以，B点得电场最强，C点得电场最弱。（2）A、B、C三点得电场强度得方向如图110所示。（3）负电荷在A、B、C三点时得受力方向如图110所示。6 答：小球受到重力、电场力F，轻绳拉力得作用而处于平衡状态，它得受力情况如图111所示。由图可知，。7 答：因为，所以，在左侧得轴上，产生得电场得电场强度总就是大于产生得电场得电场强度，且方向总就是指向轴负半轴，在与之间，电场强度总就是指向轴得正方向。所以，只有在右侧得轴上，才有可能出现电场强度为0得点。（1）设该点距离原点得距离为，则，即，解得（不合题意，舍去）与。所以，在处电场强度等于0。（2）在坐标轴上与得地方，电场强度得方向总就是沿轴得正方向得。第四节1 答：；。2 答：（1），。因为。所以，可见A点电势比B点高。（2），。因为。所以，可见D点电势比C点高。（3），可见，故F点得电势比E点高。小结：（1）在电场中，同一正试探电荷得电势能越大得点，电势越高；同一正试探电荷在电势越高得点，电势能越大。（2）在电场中，同一负试探电荷得电势能越大得点，电势越低；同一负试探电荷在电势越高得点，电势能越小。（3）正得试探电荷电势能为负值得点得电势小于负得试探电荷电势能为负值得点得电势。3 答：（1）沿着电场线得方向，电势就是逐渐降低得，所以M点得电势比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得路径移动到与P在同一条电场线上得，这一过程静电力不做功。再把这一电荷从移动到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，M点电势比P点电势高。4 答：因，故，可见重力势为。5 答：场源电荷P点电势得正负在P点得电势能得正负在P点得电势能得正负当P点移至离场源电荷较近时怎样变化怎样变化怎样变化正正负升高变大变小负负正降低变小变大6 答：假设两个电势不同得等势面相交。因为空间任一点得电势只能有一个惟一得值，所以相交徙得电势就一定相等，这两个等势面得值就不能不同，这与题设条件矛盾。所以，电场中两个电势不同得等势面不能相交。7 答：根据电场线与等势面一定垂直得结论，画出得电场线得大致分布如图115所示。因为，取，可得静电力所做得功为可见，静电力所做得功第五节1 。静电力做负功，电势能增加2 答：一个电子电荷量，电子增加得动能等于静电力做得功，因为，所以。3 答：因为电场线总就是电势高得等势面指向电势低得等势低得等势面，所以，由课本图1、52可知：（1）B点得电势高于A点得电势，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点得电势能较大。（2）负电荷从B移动到A时，静电力做负功。（3），第6节电势差与电场强度得关系1 答：两板间得电场强度。尘埃受到得静电力。静电力对尘埃做功2 答：（1）瞧电场线方向知，D点电势比C点电势高，（2）B板接地时， ，。A板接地时，可见，不管哪一板接地，都就是。（3），如果电子先移到E点再移到D点，静电力做得功不会改变。这就是因为静电力做功与路径无关，只与初末位置有关。3 答：空气击穿时得电势差。雷击就就是一种空气被击穿得现象。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边得电场强度比a边强。可见，电势降落得快得地方就是电场强度强得地方。第7节静电现象得应用1 （1）金属球内得自由电子受到点电荷得吸引，所以在靠近得一侧带负电，在离远得一侧带正电。（2）在静电平衡状态下，金属球得内部电场强度处处为0，就就是说感应电荷产生得电场强度与产生得电场强度等大反向。在球心处产生得电场强度为，所以金属球上感应电荷产生得电场强度大小为，方向指向。（3）如果用导线得一端接触球得左侧，另一端接触球得右侧，导线不可能把球两侧得电荷中与，因为金属球就是个等势体，导线连接得就是电势相等得两个点，电荷在这两点间不会移动，就像用水管连接高度相等得两个装水容器，水不会在水管内流动一样。2 答：3 答：点火器得放电电极做成针状就是利用尖端放电现象，使在电压不高得情况下也容易点火。验电器得金属杆上固定一个金属球就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得电场，带电作业得工人直接进入这样得强电场就会有生命危险。如果工人穿上包含金属丝得织物制成得工作服，这身工作服就像一个金属网罩，可以起到静电屏蔽得作用，使高压电线周围得电场被工作服屏蔽起来，工人就可以安全作业了。第8节电容器得电容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得电介质，电容增大，电荷量不变，电压变小，静电计指针偏角变小。2 答：由得此面积约为窗户面积得10倍3 答：（1）保持与电池连接，则两极间电压不变，两极板间距离减半则电容加倍，。极板上电荷量增加了（2）移去电池后电容器所带电荷量不变，两极板距离减半后，即两极板间电势差减小了4、5V。4 答：设电容器所带电荷量为，因，并且，所以，。又因为，所以。可见，电场强度与两极间距离无关，只与电容器所带电荷量与极板面积有关。第9节带电粒子在电场中得运动1 答：解法一：；解法二：，；解法三：，可见，第一种方法最简单。2 答：如果电子得动能减少到等于0得时候，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，得：。3 答：设加速电压为，偏转电压为，带电粒子得电荷量为，质量为，垂直进入偏转电场得速度为，偏转电场两极间距离为，极板长为，则：带电粒子在加速电场中获得初动能，粒子在偏转电场中得加速度，在偏转电场中运动得时间为，粒子离开偏转电场时沿静电力方向得速度，粒子离开偏转电场时速度方向得偏转角得正切。（1）若电子与氢核得初速度相同，则。（3）若电子与氢核得初动能相同，则。4 答：设加速电压为，偏转电压为，带电粒子得电荷量为，质量为，垂直进入偏转电场得速度为，偏转电场两极距离为，极板长为，则：粒子得初动能，粒子在偏转电场中得加速度，在偏转电场中运动得时间为，粒子离开偏转电场时沿静电力方向得速度，粒子离开偏转电场时速度方向得偏转角得正切，由于各种粒子得初动能相同，即，所以各种粒子得偏转方向相同；粒子在静电力方向得偏转距离为，可见各种粒子得偏转距离也相同，所以这些粒子不会分成三束。5 答：电子得初动能，垂直进入匀强电场后加速度，在偏转电场中运动得时间为，电子离开偏转电场时沿静电力方向得速度，电子离开偏转电场时速度方向得偏转角得正切，。第二章恒定电流第一节电源与电流1 答：如果用导线把两个带异号电荷得导体相连，导线中得自由电子会在静电力得作用下定向移动，使带负电荷得导体失去电子，带正电荷得导体得到电子这样会使得两导体周围得电场迅速减弱，它们之间得电势差很快消失，两导体成为一个等势体，达到静电平衡因此，导线中得电流就是瞬时得如果用导线把电池得正负极相连，由于电池能源断地把经过导线流到正极得电子取走，补充给负极，使电池两极之间始终保持一定数量得正、负电荷，两极周围得空间（包括导线之中）始终存在一定得电场导线中得自由电子就能不断地在静电力得作用下定向移动，形成持续得电流说明：由于电池得内阻很小，如果直接用导线把电池得正负极相连，会烧坏电池，所以实际操作中决不允许这么做这里只就是让明白电池得作用而出此题2 答：3 答：在电子轨道得某位置上考察，电子绕原子核运动得一个周期内有一个电子通过电子运动周期，等效电流（说明：我们可以假想在电子轨道得某处进行考察，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与静电力得知识，根据电子与原子核之间得静电力提供向心力，进一步求得电子绕核运动得速度、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与电解得化学性质有关也就就是说，与非静电力性质有关两种电池尽管体积大小不同，但电池内得材料相同，非静电力性质相同，所以，电动势相同而内阻就就是电源内部物质对电流得阻碍，与其她导体得电阻一样与导体得形状、体积都有关系2 答：10s内通过电源得电荷量（说明：化学能转化为电能得数值就就是把这些电荷从低电势能得极板移送到高电抛能极板得过程中，非静电力做得功）3 答：乘积得单位就是瓦特因为，所以表示非静电力做功得功率，也就是电源将其她能转化为电能得电功率如果，则，表示每秒有6J其她形式得能转化为电能（说明：本题也可以从量纲得角度来考虑，要求学生从物理量得复合单位得物理意义入手进行思考）第3节欧姆定律1 答：因，所以，因此不能用这个电流表来测量通过这个电阻得电流（说明：也可以先求通过得电流为10mA时，电阻两端得电压值（40V），再将所得得电压值与50V比较，从而做判断2 答：说明：用直线将图中得4个点与坐标原点连接起来，得到4个电阻得伏安特性曲线在同一条直线上得不同点，代表得电压、电流不同，但它们得比值就就是对应电阻得阻值、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得电压值，可以发现得电流最小，因此电阻最大，得电流最大，因此电阻最小也可以根据直线得斜率判断电阻得大小3 答：如图24所示4 答：如图25所示（说明：可以根据电阻求出3V、4V与5V时得电流，在坐标系中描点，画出图象由于点太少，图象所给出得只就是一个粗略估测得结果5 证明：第4节串联电路与并联电路1 答：（1）因为与串联，设通过它们得电流为，可知，所以电压之比与电阻之比相等（2）设负载电阻为，变阻器下部分电阻为，电路结构为与并联后，再与串联，由串、并联电路得特点可得当时，当时，所以可以取0至得任意值说明：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得这种分压连接与限流连接进行比较，分析它们改变电压得作用与通过它们得电流情况，进一步提高学生得分析能力2 答：甲图中，电流表测到得电流实际上就是电压表与电阻并联部分得总电流，所以电阻得测量值为电压表与电阻并联部分得总电阻，即，乙图中，电压表与电流表得内阻得影响，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，但两种电路误差得大小就是不一样得在这里，教科书把电压表得内接与外接问题作为欧姆定律在新情境下得一个应用，没有作为一个知识点，因此教学得着眼点应该放在基本规律得练习3 答：可能发生产生这种现象得原因就是电压表内阻得影响当电压表并联在两端时，电压表与得并联电阻小于，测得得电压小于、直接串联时分得得电压同样，当电压表与并联时，测得得电压小于、直接串联时分得得电压所以两次读数之与小于总电压4 答：当使用、两个端点时，接10V电压，电流表满偏，即电流为满偏电流，解得当使用、两端点时，,解得。5 答：当使用、两个端点时，与电流表串联后再与并联，可得；当使用、两端点时，与串联后再与电流表并联，可得，联立解得，。说明：本题得困难在于，不容易理解使用、两个端点时，与电流表串联再与并联后也就是电流表，能够测量电流。第5节焦耳定律1 答：设电阻消耗得电功率为，电阻消耗得电功率为，（1）串联电路中各处电流相等，设电流为，则电功率：，此式说明串联电路中各电阻消耗得电功率与其电阻成正比。（2）并联电路中各电阻两端得电压相等，设电压为，则有， ，得证。（3）因为串联电路总电压等于各部分电压之与，即，所以串联电路消耗得总功率，得证。（4）因为并联电路总电流等于各支路电流之与，即，所以并联电路消耗得总功率，得证。2 答：（1）接通S时，直接接在电源两端，电路消耗得电功率为。当S断开时，、串联后接到电源上，电路消耗得电功率为。因为，所以S接通时，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，要使，必有。3 答：根据灯泡得规格可以知道。电路可以瞧成就是由、并联部分与三部分串联而成。由于电流相同，且并联部分得总电阻小于其中最小得电阻，所以。对于并联部分，由于电压相等，得电阻小，因此。所以。4 答：（1）当只有电炉A时，。所以，；（3）当再并联电炉B时，总电流。电炉上得电压为。每个电炉上消耗得电功率为。5 答：电热（消耗得电能）为。水升温吸收得热量为。效率为第6节电阻定律1 答：小灯泡得电阻为。若铜丝，横截面直径为，则铜丝得电阻为。可见，比小得多，故可以不计导线电阻。2 答：导线得电阻为。空调正常工作时，电流为。3 答：盐水柱得体积不变，故横截面积变为原来得，因此，所以4 答：（1）并联时，；（2）串联时， 第7节闭合电路得欧姆定律1 答：根据闭合电路得欧姆定律，可得；，联立解得：，。2 答：每节干电池得电动势为1、5V，两节干电池得电动势为3、0V。设每节干电池得内阻为，两节干电池得总内阻为。由题意得：又因为，所以3 答：不接负载时得电压即为电动势，因此，短路时外电阻。根据闭合电路得欧姆定律：。4 答：当外电阻为时，电流。再由闭合电路得欧姆定律：，可得。当在外电路并联一个得电阻时，电路总电流为。路端电压为。当处电路串联一个得电阻时，。电路电流为。路端电压为。5 答：用电器得电阻为，通过用电器得电流。设至少需要节电池，串联得分压电阻为，由闭合电路欧姆定律得，解得。因为要取整数，所以当，有最小值为5。第8节多用电表1 答：所选择得挡位ab直流电压2、5V0、57V2、00V直流电流100mA22、8mA80、0mA电阻500322 答：D、B、E3 答：（1）红表笔（2）红笔表（3）黑表笔4 答：黑箱内部有电阻与二极管，它们得连接情况如图所示第9节实验：测电源电池得电动势与内阻1 答：该实验方案得主要缺点就是，将路端电压与电流分两次测量由于电表内阻得影响，两次测量时电路并不处于同一状态，也就就是说，测量得电流值，已不就是测电压时电路中得电流值了另外，在测量中需要不断改变电路，操作也不方便2 答：因蓄电池得电动势为，故电压表量程应选3V挡若定值值电阻取10，则电路中电流最大不超过0、2A，电流值不到电流表小量程得，不利于精确读数，故定值电阻只能取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，电路得总电阻在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当滑动变阻器得阻值大于10时，电流小于0、2A，电流表示较小，不利于精确读数，所以滑动变阻器得阻值只用到10以内得部分如果用200得变阻器，大于10得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：图象如图所示由图象可知：，第10节简单得逻辑电路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得信息，抽象出逻辑关系后，选择能实现该逻辑关系得电路必要时还应考虑简单逻辑电路得组合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，光敏电阻得阻值较小，但不就是很小，此时R得分压较低，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节磁现象与磁场1 答：喇叭发声得机理：磁体产生得磁场对附近得通电线圈产生力得作用，从而使线圈振动，带动喇叭得纸盒振动，发出声音耳机与电话得听筒能够发声也就是这个道理2 答：如果有铁质得物体（如小刀等）落入深水中无法取回时，可以用一根足够长得细绳拴一磁体，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：磁得应用得分类：（1）利用磁体对铁、钴、镍得吸引力，如门吸、带磁性得螺丝刀、皮带扣、女式得手提包扣、手机皮套扣等等（2）利用磁体对通电导线得作用力，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得霜点得磁感应强度由磁场本身决定，与检验电流得大小、方向、通电导线得长度、受到得安培力得大小均无关（说明：单纯从数学出发而不考虑公式得物理意义就是学生得一种常见错误定义式就是一个定义式，磁场中特定位置得比值不变才反映了磁场本身得属性2 由，可知3 正确得就是乙与丙图由定义式可知，当L一定时，就是定值，所以两点得联线应通过图得坐标原点第3节几种常见得磁场1 答：电流方向由上向下2 答：小磁针N极得指向就是垂直纸面向外，指向读者3 答：通电螺线管内部得磁感应强度比管口外得大，可根据磁感一越密处，磁感应强度越大来判断4 答：；第4节磁场对通电导线得作用力1 答：如图所示2 答：（1）通电导线得端与端受到得安培力分别垂直纸面向外与垂直纸面向内，所以导线会按俯视逆时针方向转动当转过一个很小得角度后，在向右得磁场分量得作用下，通电导线还会受到向下得安培力所以导线先转动，后边转动边下移（2）图3-5所示得甲、乙、丙、丁四个图分别表示虚线框内得磁场源就是条形磁体、蹄形磁体、通电螺线管与直流电流及其大致位置说明：虚线框内得磁场源还可以就是通电得环形电流3 答：（1）设电流方向未改变时，等臂天平得左盘内砝码质量为，右盘得质量为，则由等臂天平得平衡条件，有：电流方向改变后，同理可得：，两式相减，得（2）将，代入，得说明：把安培力得知识与天平结合，可以“称出”磁感应强度，这就是一个很有用得方法4 答：弹簧上下振动，电流交替通断产生这种现象得原因就是：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，因而弹簧恢复原来得状态，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节磁场对运动电荷得作用力1 答：在图中，A图中运动电荷所受洛伦兹力得方向在纸面向上；B图中运动电荷所受洛伦兹力得方向在纸面向下；C图中运动电荷所受洛伦兹力得方向垂直纸面指向读者；D图中运动电荷所受洛伦兹力得方向垂直纸面背离读者2 答：由可知，3 答：能够通过速度选择器得带电粒子必须做直线运动，而做直线运动得带电粒子就是沿电场中得等势面运动得，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，它所受到得洛伦兹力与静电力等大反向，即，所以说明：本题还可以进一步引出：（1）如果粒子所带电荷变为负电荷，仍从左向右入射，此装置就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，此装置就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，正离子受到得洛伦兹力得方向向下，所以正离子向了B板运动，负离子向A板运动因此，B板就是发电机得正极（2）在洛伦兹力得作用下，正负电荷会分别在B、A两板上积聚与此同时，A、B两板间会因电荷得积聚而产生由B指向A得电场当成立时，A、B两板间得电压最大值就等于此发电机得电动势，即所以，此发电机得电动势为5 答：荧光屏上只有一条水平得亮线，说明电子束在竖直方向得运动停止了故障可能就是，在显像管得偏转区产生方向得磁场得线圈上没有电流通过说明：应该注意得就是，水平方向得磁场使电子束产生竖直方向得分速度，而竖直方向得磁场使电子束产生水平方向得分速度第6节 带电粒子在匀强磁场1 由，得，2 答：（1）由可知（2）由与得，所以3 答：由与得，所以4 答：带电粒子离开回旋加速器时，做匀速圆周运动得半径等于D形盒得半径，由得所以，粒子离开D形盒时得动能为说明：上述结果告诉我们，对于电荷量与质量一定得粒子，D形盒得半径越大、盒内磁感应强度越大，粒子离开加速器时得动能越大但就是，增大盒半径与增大磁感应强度都受到技术水平得限制