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1、高中物理选修31课后习题答案 篇一：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 10 电子由B移动到A的结果。其中，A得到的电子数为n?19?6.25?10，与B失 1.6?10 ?8 qq? qAqBq2F?k2?k2?k2?F。在此情况下，若再使A、B间距增大为原来的rr8r8 2倍，则它们之间的静电力变为F?F?F?。2 232 4答：第四个点电荷受到其余三个点
2、电荷的排斥力如图 16所示。q4共受三个力的作用，由于相互间距离分别为a、q1?q2?q3?q4?q， 去的电子数相等。 3答：图14是此问题的示意图。导体B中的一部分自由受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 q2q2 a，所以F1?F2?k2，F2?k2。根据平行四 a2a
3、边形定则，合力沿对角线的连线向外，且大小是 q F?2F1cos45?F2?k2。由于对称性， a 2 q3 1 3 qq ；再把B球与C球接触，则B、C球分别带电；最后，24 qq3q B球再次与A球接触，B球带电qB?(?)?2?。 248 与B球接触，此时，B球带电 2q1q2(1.6?10)92答：F?k2?k2?9.0?10?N?230.4N（注意，原子核中的质子间 rr(10?15)2 ?192 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17。静电斥力F?mgtan? qta
4、n?，又，F?k2?mgtan?， r12 所 以 2 ， .61的静电力可以使质子产生1.4?10m/s的加速度！） nq?5.3?10?8C3答：设A、B两球的电荷量分别为q、?q，距离 29 2 qqkq2 为r，则F?2。当用C接触A时，A的电荷量变为qA?，C的电荷量也是qc?； 22r 第三节 ?q? C再与接触后，B的电荷量变为qB? q ?q；此时，A、B间的静电力变为：24 EEqq ?。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?EBnEC nqq 9 ?9.0?10?112答：电子所在处的电场强度为E?k2 ?19 r(5.3?10)2 N/C?5.
5、1?1011N/C， 方向沿着半径指向外。电子受到的电场力为 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?1011?1.6?10?19N?8.2?10?8N，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19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
6、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110所示。 （3）负电荷在A、B、C三点时的受力方向如图110所示。6答：小球受到重力、电场力F，轻绳拉力FT的 作用而处于平衡状态，它的受力情况如图111 所示。由图可知， mg ?g，单位是牛顿每千克，方向竖直m EpA ?9V?15V；E?pA?q2?A?2?10?10?15J?3?10?9J。q4?10 ?8 2答：（1）?A? EpAq ，?B? EpBq 。因为EpA?EpB。所以?A?B，可见A点电势比B 点高。（2）?C? EpC?q
7、? EpCq ，?B? EpD?q ? EpDq 。因为EpC?EpD。所以?C?D， B 可见D点电势比C点高。（3）?E? EpEq ?0，?F? EpF?q ? EpFq ?0，可见?F?E，故 ?Eq?tan30?， mgmg 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
8、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 ?2mgN/C?2.9?106N/C。E?tan30? q2.0?10?8 移动到P静电力做正功，电势能减少， EpMq ? EpPq ，M点电势比P点电势高。 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Ep?mgh，故?Epm ?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
9、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 Q1Q2 ?k?0，即4(x?6)2?x2?0，解得22x(x?6) 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 ， 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115所示。 因为 UCD?EdCD?2?104?(?5)?10?2V?10
10、00V ?C?EdCB?2?104?3?10?2V?600V，?D?EdDB?2?104?8?10?2V?1600V， UCD?C?D?1000V。A板接地时，?C?EdCA?2?104?(?7)?10?2V?1400V， ?A?B?10V，?c?6V，取q?1C，可得静电力所做的功为 A ?D?EdDA?2?104?(?2)?10?2V?400V，UCD?C?D?1000V，可见，不管哪 一板接地，UCD都是?1000V。（3）WCD?eUCD?1.6?10?19?(?1000)J?1.6?10?16J，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
11、末位置有关。 3答：空气击穿时的电势差U?Ed?3?10?100V?3?10V。雷击就是一种空气被击穿的现象。 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 6 8 WAB?qWAC?q? ?q B ?(q? A ?) B
12、 0? ?q?A(q?C?)A?(?10?6J)?JC1 WBC?q?B?q?C?q(?B?C)?1?(10?6)J?4J 可见，静电力所做的功WAC?WBC第五节 1WAB?qUAB?2?10?9?20J?4?10?8J。静电力做负功，电势能增加4?40J2答：一个电子电荷量e?1.6?10 ?19 ?8 C，电子增加的动能等于静电力做的功，因为 19 1eV?1.6?10?19J。，所以1.6?10J ?19 W?qU?1e?1V?1.6?10C?1V? 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1.52可知：（1）B点的电势高于A点的电势，把负电荷从A移
13、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）UAB?0， E?k QQ E?k，所以金属球上感应电荷产生的电场强度大小为，方向指向?Q。感 9r29r2 UBA?0 第6节电势差与电场强度的关系 3 4?V/m?9.0?10V/m1答：两板间的电场强度E?。尘埃受到的静电力?2 10?10 （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?10V 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
