高中物理人教版选修3-1课后习题整理Word文件下载.docx
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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?
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?
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?
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?
(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2µ
F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
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