人教版高中物理选修3-1同步全解

人教版物理选修3-1第九章专题：电路的动态分析、故障分析和含容电路问题一、多选题。

1. 如图所示的电路中，闭合开关S，当滑动变阻器R的滑片P向上移动时，下列说法中正确的是（）A.电流表示数变大B.电压表示数变小C.电阻R0的电功率变大D.电源的总功率变小2. 湿敏电阻是利用湿敏材料吸收空气中的水分而导致本身电阻值发生变化这一原理而制成的，当湿度增加时，湿敏电阻的阻值会减小，常用于制作湿度传感器．在室内设计如图所示电路，当周围环境的湿度增加时（）A.电灯L变暗B.电流表的示数变大C.流过湿敏电阻的电流变大D.电源的总功率变小3. 如图所示，平行金属板中带电质点P原来处于静止状态，不考虑电流表和电压表对电路的影响，R1的阻值和电源内阻r相等，当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时，则（）A.R3消耗的功率逐渐减小B.电流表读数减小，电压表读数增大C.电源的输出功率逐渐增大D.质点P将向上运动4. 将阻值为非线性变化的滑动变阻器R2接入图甲的电路中，移动滑动变阻器滑动触头改变接入电路中的电阻丝长度x（x为图中a点与滑动触头之间的距离），定值电阻R1两端的电压U1与x间的关系如图乙所示，a、b、c为滑动变阻器上等间距的三个点，电路中的电流表和电压表均为理想电表，当滑动触头从a点移动到b点和从b点移动到c点的这两个过程中，下列说法正确的是（）A.电流表A的示数变化量相等B.电压表V2的示数变化量不相等C.从a点到b点电阻R1的功率变化量较大D.电源的输出功率都不断增大5. 如图甲所示电路中，闭合开关S，当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动的过程中，四个理想电表的示数都发生变化．图乙中三条图线分别表示了三个电压表示数随电流表示数变化的情况．以下说法正确的是（）A.图线a表示的是电压表V3的示数随电流表示数变化的情况B.图线c表示的是电压表V2的示数随电流表示数变化的情况C.此过程中电压表V1示数的变化量ΔU1和电流表示数变化量ΔI的比值变大D.此过程中电压表V3示数的变化量ΔU3和电流表示数变化量ΔI的比值不变6. 如图所示电路中，电源电动势为E，内阻为r，定值电阻的阻值R1=r，当滑动变阻器R2的滑片向右滑动过程中，理想电流表A1、A2的示数变化量的绝对值分别为ΔI1、ΔI2，理想电压表示数变化量的绝对值为ΔU．下列说法中正确的是（）A.电压表V的示数减小B.电流表A1、A2的示数均减小C.ΔU与ΔI1的比值等于电源内阻rD.电源的输出功率逐渐增大7. 在如图所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r，灯泡L的电阻大于电源的内阻r．闭合开关S，在滑动变阻器的滑片由a向b移动的过程中，下列各物理量的变化情况正确的是（）A.电流表的读数减小B.灯泡L变亮C.电源输出功率先减小后增大D.电压表的读数先增大后减小二、选择题。

高中物理选修3-1 同步训练1.质子(11H)、α粒子(42He)、钠离子(Na ＋)三个粒子分别从静止状态经过电压为U 的同一电场加速后,获得动能最大的是( )A ．质子(11H)B ．α粒子(42He)C ．钠离子(Na ＋) D ．都相同 解析：选B.由qU ＝12m v 2－0得U 相同,α粒子带2个单位的正电荷,电荷量最大,所以α粒子获得的动能最大,故B 正确．2.一台正常工作的示波管,突然发现荧光屏上画面的高度缩小,则产生故障的原因可能是( )A ．加速电压偏大B ．加速电压偏小C ．偏转电压偏大D ．偏转电压偏小 解析：选AD.画面高度缩小,说明电子从偏转电场射出时偏转角θ减小,由qU 0＝12m v 20,tan θ＝qU 1l md v 20得tan θ＝U 1l2dU 0,则引起θ变小的原因可能是加速电压U 0偏大,或偏转电压U 1偏小．图1－9－10 3.(2012·芜湖一中高二检测)如图1－9－10所示,电子由静止开始从A 板向B 板运动,当到达B 板时速度为v ,保持两板间电压不变,则( ) A ．当增大两板间距离时,v 增大 B ．当减小两板间距离时,v 增大 C ．当改变两板间距离时,v 不变D ．当增大两板间距离时,电子在两板间运动的时间增大解析：选CD.改变两极板之间间距但不改变电压值,电场力做功的大小不变,所以末速度不变．末速度确定,平均速度是末速度的12,距离增大,运动时间增加．4.图1－9－11(2012·江苏天一中学高二测试)如图1－9－11所示,M 、N 是真空中的两块平行金属板．质量为m 、电荷量为q 的带电粒子,以初速度v 0由小孔进入电场,当M 、N 间电压为U 时,粒子恰好能到达N 板．如果要使这个带电粒子到达M 、N 板间距的1/2后返回,下列措施中能满足要求的是(不计带电粒子的重力)( ) A ．使初速度减为原来的1/2 B ．使M 、N 间电压加倍C ．使M 、N 间电压提高到原来的4倍D ．使初速度和M 、N 间电压都减为原来的1/2 解析：选BD.由题意知,带电粒子在电场中做减速运动,在粒子恰好能到达N 板时,由动能定理可得： －qU ＝－12m v 20.要使粒子到达两极板中间后返回,设此时两极板间电压为U 1,粒子的初速度为v 1,则由动能定理可得： －q U 12＝－12m v 21.联立两方程得：U 12U ＝v 21v 20.可见,选项B 、D 均符合等式的要求． 5.图1－9－12如图1－9－12所示,A 、B 为两块足够大的相距为d 的平行金属板,接在电压为U 的电源上．在A 板的中央P 点放置一个电子发射源．可以向各个方向释放电子．设电子的质量为m 、电荷量为e ,射出的初速度为v .求电子打在B 板上的区域面积？(不计电子的重力) 解析：打在最边缘的电子,其初速度方向平行于金属板,在电场中做类平抛运动,在垂直于电场方向做匀速运动,即 r ＝v t ①在平行电场方向做初速度为零的匀加速运动,即 d ＝12at 2② 电子在平行电场方向上的加速度 a ＝eE m ＝eU md③电子打在B 板上的区域面积 S ＝πr 2④由①②③④得S ＝2πm v 2d 2eU .答案：2πm v 2d 2eU一、单项选择题 1.(2012·昆明三中高二检测)电子以初速度v 0沿垂直场强方向射入两平行金属板中间的匀强电场中,现增大两板间的电压,但仍能使电子穿过该电场．则电子穿越平行板间的电场所需时间( )A ．随电压的增大而减小B ．随电压的增大而增大C ．与电压的增大无关D ．不能判定是否与电压增大有关解析：选C.设板长为l ,则电子穿越电场的时间t ＝lv 0,与两极板间电压无关．故答案为C.2.(2011·高考安徽卷)如图1－9－13甲为示波管的原理图．如果在电极YY ′之间所加的电压按图乙所示的规律变化,在电极XX ′之间所加的电压按图丙所示的规律变化,则在荧光屏上会看到的图形是图A 、B 、C 、D 中的( )图1－9－13解析：选B.由题图乙及题图丙知,当U Y 为正时,Y 板电势高,电子向Y 偏,而此时U X 为负,即X ′板电势高,电子向X ′板偏,所以选B. 3.图1－9－14如图1－9－14所示,两金属板与电源相连接,电子从负极板边缘垂直电场方向射入匀强电场,且恰好从正极板边缘飞出．现在使电子入射速度变为原来的两倍,而电子仍从原位置射入,且仍从正极板边缘飞出,则两极板的间距应变为原来的( ) A ．2倍 B ．4倍 C.12D.14解析：选C.电子在两极板间做类平抛运动,水平方向l＝v0t,t＝lv0,竖直方向d＝12at2＝qUl22md v20故d2＝qUl22m v20,即d∝1v0,故C正确．4.(2012·广州第二中学高二检测)一个动能为E k的带电粒子,垂直于电场线方向飞入平行板电容器,飞出电容器时动能为2E k,如果使这个带电粒子的初速度变为原来的两倍,那么它飞出电容器时的动能变为()A．8E k B．5E kC．4.25E k D．4E k解析：选C.因为偏转距离为y＝qUl22md v20,带电粒子的初速度变为原来的两倍时,偏转距离变为y4,所以电场力做功只有W＝0.25E k,故它飞出电容器时的动能变为4.25 E k,故正确答案为C.二、双项选择题5.关于带电粒子(不计重力)在匀强电场中的运动情况,下列说法正确的是()A．一定是匀变速运动B．不可能做匀减速运动C．一定做曲线运动D．可能做匀变速直线运动,也可能做匀变速曲线运动解析：选AD.带电粒子在匀强电场中受到的电场力恒定不变,可能做匀变速直线运动,也可能做匀变速曲线运动,故A、D两项对．6.图1－9－15如图1－9－15所示,电量和质量都相同的带正电粒子以不同的初速度通过A、B两板间的加速电场后飞出,不计重力的作用,则()A．它们通过加速电场所需的时间相等B．它们通过加速电场过程中动能的增量相等C．它们通过加速电场过程中速度的增量相等D．它们通过加速电场过程中电势能的减少量相等解析：选BD.由于电量和质量相等,因此产生的加速度相等,初速度越大的带电粒子经过电场所用时间越短,A错误；加速时间越短,则速度的变化量越小,C错误；由于电场力做功W＝qU 与初速度及时间无关,因此电场力对各带电粒子做功相等,则它们通过加速电场的过程中电势能的减少量相等,动能增加量也相等,B、D正确．7.如图1－9－16甲所示,在平行板电容器A、B两板上加上如图乙所示的交变电压,开始时B 板电势比A板高,这时两板中间原来静止的电子在电场力作用下开始运动,设A、B两板间的距离足够大,则下述说法中正确的是()甲 乙图1－9－16A ．电子先向A 板运动,然后向B 板运动,再返回A 板做周期性来回运动 B ．电子一直向A 板运动C ．电子一直向B 板运动D ．电子先向B 板加速运动,然后向B 板减速运动,以0.4 s 为一个“加速—减速”周期解析：选CD.开始时B 板电势比A 板的高,原来静止的电子在电场力作用下先向B 板做加速运动,经0.2 s 后再向B 板做减速运动,0.4 s 时速度减为零,接着再重复开始运动,就这样电子在周期性电压下,周期性地向B 板“加速—减速”,一直向B 板做单方向的直线运动．图1－9－178.(2012·河北衡水中学高二检测)平行板电容器两板间有匀强电场,其中有一个带电液滴处于静止,如图1－9－17所示．当发生下列哪些变化时,液滴将向上运动( ) A ．将电容器的上极板稍稍下移 B ．将电容器的下极板稍稍下移C ．将S 断开,并把电容器的上极板稍稍下移D ．将S 断开,并把电容器的下极板稍稍向左水平移动解析：选AD.液滴静止时,mg ＝Eq ,当液滴向上运动时,电场力增大．因电容器与电源相连,当电容器极板间距离变小时,U 不变,d 变小,E 变大,故A 对、B 错；将S 断开时,电容器的带电量不变,两极板的距离改变时,U 变,E 不变,C 错；正对面积减小时,Q 不变,C 变小,U 变大,E 变大,D 正确． 9.图1－9－18如图1－9－18所示,一电子枪发射出的电子(初速度很小,可视为零)进入加速电场加速后,垂直射入偏转电场,射出后偏转位移为y ,要使偏转位移增大,下列哪些措施是可行的(不考虑电子射出时碰到偏转电极板的情况)( ) A ．增大偏转电压U B ．减小加速电压U 0C ．增大偏转电场的极板间距离dD ．将发射电子改成发射负离子解析：选AB.在加速电场中qU 0＝12m v 20,在偏转电场中y ＝12at 2,l ＝v 0t ,可得y ＝Ul 24U 0d,可见增大偏转电压U ,减小加速电压U 0,减小极板间距离d 可使偏转位移y 增大,故A 、B 项对,C 项错．偏转位移的大小与发射的带电粒子的q 、m 无关,故D 项错． 三、非选择题 10.图1－9－19在如图1－9－19所示的示波器的电容器中,电子以初速度v 0沿着垂直场强的方向从O 点进入电场,以O 点为坐标原点,沿x 轴取OA ＝AB ＝BC ,再过点A 、B 、C 作y 轴的平行线与电子径迹分别交于M 、N 、P 点,求AM ∶BN ∶CP 和电子途经M 、N 、P 三点时沿x 轴的分速度之比．解析：电子在电场中做类平抛运动,即在x 轴分方向做匀速直线运动,故M 、N 、P 三点沿x 轴的分速度相等,v Mx ∶v Nx ∶v Px ＝1∶1∶1 又∵OA ＝AB ＝BC ∴t OA ＝t AB ＝t BC .根据电子沿－y 方向做自由落体运动,由 y ＝12at 2得： AM ∶BN ∶CP ＝1∶4∶9. 答案：1∶4∶9 1∶1∶1 11.图1－9－20如图1－9－20所示,两个板长均为L 的平板电极,平行正对放置,距离为d ,极板之间的电势差为U ,板间电场可以认为是均匀的．一个α粒子(42He)从正极板边缘以某一初速度垂直于电场方向射入两极板之间,到达负极板时恰好落在极板边缘．已知质子电荷量为e ,质子和中子的质量均视为m ,忽略重力和空气阻力的影响,求： (1)极板间的电场强度E . (2)α粒子的初速度v 0.解析：(1)极板间的电场强度E ＝Ud .(2)α粒子所受电场力F ＝2eE ＝2eUdα粒子的加速度a ＝F 4m ＝eU2md根据类平抛运动规律得d＝12at2,L＝v0t所以v0＝L2deUm.答案：(1)Ud(2)L2deUm12.图1－9－21示波器的示意图如图1－9－21所示,金属丝发射出来的电子被加速后从金属板的小孔穿出,进入偏转电场．电子在穿出偏转电场后沿直线前进,最后打在荧光屏上．设加速电压U1＝1640 V,偏转极板长l＝4 m,金属板间距d＝1 cm,当电子加速后从两金属板的中央沿板平行方向进入偏转电场．求：(1)偏转电压U2为多大时,电子束的偏移量最大？(2)如果偏转板右端到荧光屏的距离L＝20 cm,则电子束最大偏转距离为多少？解析：(1)设电子被电压U1加速后获得速度大小为v0,则有qU1＝12m v2在金属板间电子的最大偏移量y1＝d2＝0.5 cm则y1＝12at2＝12qU2md·⎝⎛⎭⎫lv02＝U2l24dU1解得U2＝2.05×10－2 V.(2)电子离开偏转电场后做匀速直线运动,可看做从极板的正中心沿直线射出,如图所示．由几何知识,得y1y＝l2l2＋L解得y＝0.55 cm.答案：(1)2.05×10－2 V(2)0.55 cm。

5 电势差学习目标知识脉络1.知道电势差的概念，知道电势差与电势零点的选择无关．2．掌握两点间电势差的表达式，知道两点之间电势差的正、负与这两点电势高低之间的对应关系．(重点)3．知道在电场中移动电荷时静电力做功与两点间电势差的关系，会应用静电力做功的公式进行计算．(难点)电势差[先填空]1．定义：电场中两点间电势的差值，也叫电压．2．表达式：若A点电势为φA，B点电势为φB.则U AB＝φA－φB；U BA＝φB－φA.3．单位：伏特，符号V.[再判断]1．电势差有正、负，是矢量．(×)2．电场中两点间电势差是恒定的，与零电势点选取无关．(√)3．若U AB>0，说明从A到B电势降低．(√)[后思考]电势差由什么来决定？与电场中有无试探电荷是否有关？与零电势位置的选取有关吗？【提示】电势差由电场中的两点位置来决定，与有无试探电荷无关；与零电势的位置选取也无关．[合作探讨]如图1-5-1所示，A、B、C为同一电场线上的三点，取B点电势为零时，A 点的电势φA＝8 V，C点的电势φC＝－6 V.图1-5-1探讨1：A、C两点的电势差U AC是多少？C、A两点的电势差U CA是多少？【提示】U AC＝φA－φC＝14 V，U CA＝φC－φA＝－14 V.探讨2：若取C点为零电势点，则U AC是多少？φA、φB又各是多少？【提示】U AC＝14 V，φA＝14 V，φB＝6 V.探讨3：选取不同的零电势参考面，电场中某点的电势、两点间的电势差也会随之而改变吗？【提示】电势随之而改变，电势差不变．[核心点击]1．电势差的理解电势差由电场本身的性质决定，与在这两点间移动的电荷的电荷量、电场力做功的大小无关．2．电势和电势差的比较电势φ电势差U AB区别定义φ＝E pqU AB＝φA－φB决定因素由电场和在电场中的位置决定由电场和场内两点位置决定相对性有，与零电势点的选取有关无，与零电势点的选取无关概念比较内容联系数值关系U AB＝φA－φB，U BA＝－U AB单位相同，均是伏特(V)，常用的还有kV、mV等标矢性都是标量，均具有正负物理意义均是描述电场的能的性质的物理量1．在电场中A、B两点间电势差为U AB＝75 V，B、C两点间电势差U BC＝－200 V，则A、B、C三点的电势高低关系为()A．φA>φB>φC B．φA<φC<φBC．φC>φA>φB D．φC>φB>φA【解析】因为U AB＝φA－φB＝75 V>0，所以φA>φB，因为U BC＝φB－φC＝－200 V<0，所以φB<φC，又U AC＝U AB＋U BC＝75 V＋(－200)V＝－125 V<0，所以φA<φC，则φC>φA>φB，C正确．【答案】 C2．有一带电荷量q＝－3×10－6 C的点电荷，从电场中的A点移到B点时，克服静电力做功6×10－4 J，从B点移到C点时，静电力做功9×10－4 J．求：(1)AB、BC、CA间电势差各为多少？(2)如果B点电势为零，则A、C两点的电势各为多少？电荷在A、C两点的电势能各为多少？【导学号：34522011】【解析】根据U＝W q则U AB＝－6×10－4－3×10－6V＝200 V，即φA－φB＝200 VU BC＝9×10－4－3×10－6V＝－300 V，即φB－φC＝－300 V U CA＝φC－φA＝100 V.(2)若φB＝0，则φA＝200 V，φC＝300 VE p A＝φA q＝200×(－3×10－6) J＝－6×10－4 J.E p C＝φC q＝300×(－3×10－6) J＝－9×10－4 J.【答案】(1)200 V－300 V100 V(2)200 V300 V－6×10－4 J－9×10－4 J电势差求解技巧(1)采用直接代入符号运算的方法，会更加便捷，但要注意正、负号的运用．(2)电场中各点间的电势差可依次用代数方法相加，但要注意角标的排序，如U AD＝U AB＋U BC＋U CD，U AB＝－U BA.静电力做功与电势差的关系[先填空]1．公式推导电荷q在电场中从A点移到B点，由静电力做功与电势能变化的关系可得：W AB＝E p A－E p B，由电势能与电势的关系φ＝E pq可得E p A＝qφA，E p B＝qφB.所以W AB＝q(φA－φB)＝q·U AB，所以有U AB＝W AB q.2．公式U AB＝W AB q.3．物理意义电场中A、B两点间的电势差等于电场力做的功与电荷量q的比值．[再判断]1．若电场中两点间的电势差U AB＝1 V，则将单位电荷从A点移到B点，电场力做功为1 J．(×)2．将电荷量为q的电荷从A点移到B点与将－q从B点移到A点电场力所做的功相同．(√)3．若将电荷q从电场中的A点分别移到B、C、D各点过程中，电场力做功相同，则B、C、D三点的电势必然相等．(√)[后思考]把电荷从电场中电势较高的地方移动到电势较低的地方，电场力做正功还是负功？【提示】根据U AB＝φA－φB，电势差为正．由W AB＝qU AB，若q为负电荷，电场力做负功；若q为正电荷，则电场力做正功．[合作探讨]如图1-5-2所示，带电荷量为q＝＋5.0×10－8 C的点电荷从A点移至B点，克服静电力做功3.0×10－6 J．外力F做功5.0×10－6 J.图1-5-2探讨1：电荷q从A点移至B点的过程中，电势能变化了多少？【提示】电势能增加了3.0×10－6 J.探讨2：A、B两点的电势差U AB为多大？【提示】U AB＝W ABq＝－3.0×10－65.0×10－8V＝－60 V.探讨3：电荷的动能变化了多少？【提示】动能增大了5.0×10－6 J－3.0×10－6J＝2.0×10－6 J. [核心点击]1．正确理解电势差公式U AB＝W AB q(1)用U AB＝W ABq或W AB＝qU AB计算时，W AB、U AB、q都要带入正、负号，理解各物理量正、负号的意义．(2)计算时，也可把各物理量都代入绝对值，电场力做功的正、负根据电荷的移动方向及所受电场力的方向的具体情况来确定，电势差的正、负根据两点电势的高低判断．(3)W AB＝qU AB适用于任意电场．2．电场力做功的求解四法四种求法表达式注意问题功的定义W＝Fd＝qEd (1)适用于匀强电场(2)d表示沿电场线方向的距离功能关系(1)W AB＝E p A－E p B(2)W AB＝－ΔE p(1)既适用于匀强电场，也适用于非匀强电场(2)既适用于只受电场力的情况，也适用于受多种力的情况电势差法W AB＝qU AB动能定理W静电力＋W其他力＝ΔE k3.(多选)如图1-5-3所示的同心圆是电场中的一簇等势面，一个电子只在电场力作用下沿着直线由A向C运动时的速度越来越小，B为线段AC的中点，则有()【导学号：34522012】图1-5-3A．电子沿AC运动时受到的电场力越来越小B．电子沿AC运动时它具有的电势能越来越大C．电势φA>φB>φCD．电势差U AB＝U BC【解析】由于等势线是电场中的一簇同心圆，且电子由A向C运动过程速度越来越小，故题中电场是由一个处于圆心的负电荷产生的，根据库仑定律可以判断，电子沿AC方向运动时受到的电场力越来越大，故A错误；电子沿AC 方向运动时，电场力做负功，故电势能逐渐变大，故B正确；电场线与等势面垂直，且由电势高的等势面指向电势低的等势面，电子由A向C运动过程速度越来越小，故电场力向外，场强向内，故外侧电势较高，故φA>φB>φC，故C正确；电子沿AC 方向运动过程中，电场力逐渐变大，从A 到B 过程电场力较小，故从A 到B 过程电场力做功较少，根据电势差与电场力做功关系U AB ＝W AB q ，可以得到：U AB <U BC ，故D 错误．【答案】 BC4．(多选)空间存在匀强电场，有一电荷量为q (q ＞0)、质量为m 的粒子从O 点以速率v 0射入电场，运动到A 点时速率为2v 0.现有另一电荷量－q 、质量m 的粒子以速率2v 0仍从O 点射入该电场，运动到B 点时速率为3v 0.若忽略重力的影响，则( )A ．在O 、A 、B 三点中，B 点电势最高B ．在O 、A 、B 三点中，A 点电势最高C ．OA 间的电势差比BO 间的电势差大D ．OA 间的电势差比BO 间的电势差小【解析】 由动能定理有：qU OA ＝12m (2v 0)2－12m v 20＝32m v 20；－qU OB ＝12m (3v 0)2－12m (2v 0)2＝52m v 20，故在三点中，B 点的电势最高，A 点的电势最低，OA 间的电势差比BO 间的电势差小，所以选AD.【答案】 AD静电场中功能关系问题的三种情况(1)合力做功等于物体动能的变化量，即W 合＝ΔE k .这里的W 合指合外力做的功．(2)电场力做功决定物体电势能的变化量，即W AB ＝E p A －E p B ＝－ΔE p .这与重力做功和重力势能变化之间的关系类似．(3)只有电场力做功时，带电体电势能与动能的总量不变，即E pl ＋E kl ＝E p2＋E k2.这与只有重力做功时，物体的机械能守恒类似．高中物理考试答题技巧及注意事项在考场上，时间就是我们致胜的法宝，与其犹犹豫豫不知如何落笔，倒不如多学习答题技巧。

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，可挪动的电荷是自由电子，所以，A带上的是负电荷，这是电子由B挪动到A的结果。

其中，A得到的电子数为，与B失去的电子数相等。

3．答：图1－4是此问题的示意图。

导体B中的一局部自由受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挤力，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，也没有违犯能量守恒定律。

因为，在把A、B分开的过程中要克制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，两个一样的带电金属球接触后所带的电荷量相等。

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，那么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，原子核中的质子间的静电力可以使质子产生的加速度！〕3．答：设A、B两球的电荷量分别为、，间隔为，那么。

当用C接触A时，A的电荷量变为，C的电荷量也是；C再与接触后，B的电荷量变为；此时，A、B间的静电力变为：。

在此情况下，假设再使A、B间距增大为原来的2倍，那么它们之间的静电力变为。

4．答：第四个点电荷受到其余三个点电荷的排挤力如图1－6所示。

共受三个力的作用，，由于，互相间间隔分别为、、，所以，。

根据平行四边形定那么，合力沿对角线的连线向外，且大小是。

由于对称性，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1－7。

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：电子所在处的电场强度为，方向沿着半径指向外。

电子受到的电场力为，方向沿着半径指向质子。

[学习目标] 1.[物理观念]了解电流的形成，知道电源的作用和导体中的恒定电场。

2.[物理观念]知道电流的定义及单位、方向的规定，理解恒定电流。

(重点)3.[科学思维]理解电流形成的微观实质。

(难点)一、电源1．定义：电源是能不断把电子从正极搬运到负极的装置。

2．作用(1)移送电荷，维持电源正、负极间有一定的电势差。

(2)保持电路中有持续的电流。

二、恒定电场1．定义：由电路中稳定分布的电荷所产生的稳定的电场。

2．形成：当电路达到稳定时，导线中的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的。

3．特点：任何位置的电荷分布和电场强度都不随时间变化。

三、恒定电流1．电流(1)概念：电荷的定向移动形成电流。

(2)物理意义：反映了电流的强弱程度。

(3)符号及单位：符号是I，单位有安培、毫安、微安(单位符号分别为A、mA、μA)。

(4)表达式：I＝qt(5)电流的方向：规定正电荷定向移动方向或负电荷定向移动的反方向为电流方向。

2．恒定电流(1)定义：大小、方向都不随时间变化的电流。

(2)形成：恒定电场使自由电荷速率增加，自由电荷与导体内不动的粒子的碰撞，使自由电荷速率减小，最终表现为平均速率不变。

1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)恒定电场与静电场基本性质相同，两者没有区别。

(×)(2)电源的作用就是将其他形式的能转化为电能。

(√)(3)电流既有大小，又有方向，是矢量。

(×)(4)电流越大，单位时间内通过导体横截面的电荷量就越多。

(√)(5)导体中的电流，实际是正电荷的定向移动形成的。

(×)2．下列说法中正确的是()A．导体中电荷运动就形成了电流B．在国际单位制中，电流的单位是AC．电流有方向，它是一个矢量D．任何物体，只要其两端的电势差不为零，就有电流存在B[自由电荷定向移动才形成电流，仅有电荷移动但不是定向移动则不能形成电流，故选项A错误；形成电流的条件是导体两端有电势差，且必须是导体而非任何物体，故选项D错误；电流有方向，但它是标量，故选项C错误。

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，这是电子由B移动到A的结果。

其中，A得到的电子数为，与B失去的电子数相等。

3．答：图1－4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，原子核中的质子间的静电力可以使质子产生的加速度！）3．答：设A、B两球的电荷量分别为、，距离为，则。

当用C接触A时，A的电荷量变为，C的电荷量也是；C再与接触后，B的电荷量变为；此时，A、B间的静电力变为：。

在此情况下，若再使A、B间距增大为原来的2倍，则它们之间的静电力变为。

4．答：第四个点电荷受到其余三个点电荷的排斥力如图1－6所示。

共受三个力的作用，，由于，相互间距离分别为、、，所以，。

根据平行四边形定则，合力沿对角线的连线向外，且大小是。

由于对称性，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1－7。

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：电子所在处的电场强度为，方向沿着半径指向外。

电子受到的电场力为，方向沿着半径指向质子。

课后练习一第10讲库仑定律和场强1.如图1-15所示，用一根跟毛皮摩擦过的硬橡胶棒，靠近不带电验电器的金属小球a，然后用手指瞬间接触一下金属杆c后拿开橡胶棒，这时验电器小球A和金箔b的带电情况是（）A．a带正电，b带负电B．a带负电，b带正电C．a、b均带正电D．a、b均不带电答案：Ｃ详解：毛皮摩擦过的橡胶棒带负电，靠近小球a,会在球上感应出正电荷，而负电荷就远离棒，到了金属杆c上。

此时用手指触碰c，会把杆上的负电荷转移走，于是整个验电器就带正电了。

球带正电，金箔也带正电。

2.如图1-4所示，真空中两个自由的点电荷A和B，分别带有-Q和+4Q的电荷，现放入第三个点电荷C，使点电荷A、B、C都处于平衡，则点电荷C应放在什么区域？点电荷C带什么电？答案：应该放入一个“+”电荷，并且放在A的左边。

详解：首先电荷不可能放中间，否则该电荷必受到两个同方向的力。

电荷放在右边也不可能，本身B处电荷电荷量就大，如果离它更近，必然是受到的两个电场力大小不一。

因此要放在A左边，并且只能是带正电才可行，因为如果带负电，AB两处电荷不可能平衡。

3.将一定量的电荷Q，分成电荷量q、q＇的两个点电荷，为使这两个点电荷相距r时，它们之间有最大的相互作用力，则q值应为______。

答案：详解：二者相互作用力就是看乘积的大小了。

数学上有如下规律，两个正数和一定，必然在二者相等时积最大。

于是答案是。

4.两个点电荷甲和乙同处于真空中．（1）甲的电荷量是乙的4倍，则甲对乙的作用力是乙对甲的作用力的______倍．（2）若把每个电荷的电荷量都增加为原来的2倍，那么它们之间的相互作用力变为原来的______倍；（3）保持原电荷电荷量不变，将距离增为原来的3倍，那么它们之间的相互作用力变为原来的______倍；（4）保持其中一电荷的电荷量不变，另一个电荷的电荷量变为原来的4倍，为保持相互作用力不变，则它们之间的距离应变为原来的______倍；（5）把每个电荷的电荷都增大为原来的4倍，那么它们之间的距离必须变为原来的______倍，才能使其间的相互作用力不变。

3 欧姆定律学习目标知识脉络1.了解电阻的定义式及电阻的意义．(重点)2．理解欧姆定律．(重点)3．了解导体的伏安特性曲线．(难点)欧姆定律[先填空]1．实验探究(1)实验目的：研究导体的电流与导体两端的电压、导体的电阻的关系．(2)实验电路：图2-3-1(3)数据处理：用表格记录多组不同的电压、电流值，作出U-I图象．(4)实验结论：①同一导体的U-I图象是一条过原点的直线．②不同导体的U-I图象的倾斜程度不同．(5)实验分析——电阻：①定义：导体两端的电压与通过导体电流的比值叫作电阻，即R＝U/I.②意义：反映导体对电流的阻碍作用．③单位：欧姆(Ω)、千欧(kΩ)、兆欧(MΩ)1 kΩ＝103Ω；1 MΩ＝106Ω.2．欧姆定律(1)内容：导体中的电流跟导体两端的电压U成正比，跟导体的电阻R成反比．(2)公式：I＝U R.(3)适用条件：适用于金属导电和电解质溶液导电．对气态导体和半导体元件不适用．[再判断]1．导体两端的电压越大，导体电阻越大．(×)2．导体的电阻与流过导体的电流成反比．(×)3．欧姆定律适用于白炽灯，不适用于日光灯管．(√)[后思考]一台电动机接在电路中，正常工作时能用欧姆定律吗？【提示】不能．欧姆定律适用于金属导体、电解液等导体，对于含电动机的电路、含蓄电池的电路等欧姆定律是不适用的．[合作探讨]现有两个导体A和B，利用如图2-3-2所示的电路分别测量A和B的电压和电流，测得的实验数据见下表．U/V0 2.0 4.0 6.08.0导体A I/A00.200.410.600.79导体B I/A00.130.260.400.53图2-3-2探讨1：对导体A或导体B来说，电流I与它两端电压U的关系怎样？【提示】正比．探讨2：对导体A和导体B来说，电压U相同时，哪个导体中的电流I大些？哪个导体对电流的阻碍作用大些？【提示】导体A导体B.[核心点击]1．欧姆定律的适用情况欧姆定律仅适用于纯电阻(将电能全部转化为内能)电路．非纯电阻(电能的一部分转为内能)电路不适用．2．欧姆定律的两性(1)同体性：表达式I＝UR中的三个物理量U、I、R对应于同一段电路或导体．(2)同时性：三个物理量U、I、R对应于同一时刻．3．公式I＝UR和R＝UI的比较比较项目I＝UR R＝UI意义欧姆定律的表达形式电阻的定义式前后物理量的关系I与U成正比，与R成反比R是导体本身的性质，不随U、I的改变而改变适用条件适用于金属导体、电解液等适用于计算一切导体的电阻1．(多选)根据欧姆定律，下列说法中正确的是()A．由关系式U＝IR可知，导体两端的电压U由通过它的电流I和它的电阻R共同决定B．由关系式R＝U/I可知，导体的电阻跟导体两端的电压成正比，跟导体中的电流成反比C．由关系式I＝U/R可知，导体中电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比D．由关系式R＝U/I可知，对一个确定的导体来说，所加的电压跟通过导体的电流的比值是一定值【解析】U＝IR和I＝U/R的意义不同，可以说I由U和R共同决定，但不能说U由I和R共同决定，因为电流产生的条件是导体两端存在电势差，A 错误，C正确；可以利用R＝U/I计算导体的电阻，但R与U和I无关，B错误，D正确．【答案】CD2．若加在某导体两端的电压为原来的35时，导体中的电流减少了0.4 A．如果所加电压变为原来的2倍，则导体中的电流多大？【导学号：34522022】【解析】设原来的电压为U0，电流为I0，导体的电阻为R，则由欧姆定律得R＝U0I0＝35U0I0－0.4 A解得I0＝1.0 A电压变为2倍后，R＝U0I0＝2U0I所以I＝2I0＝2.0 A. 【答案】 2.0 A对公式I＝UR和R＝UI的两点提醒(1)欧姆定律的表达式是I＝UR，而公式R＝UI应该理解成电阻的比值定义式，比值定义的魅力就在于被定义的物理量与比值中的那两个物理量无关．(2)R＝UI告诉了我们一种测量导体电阻的方法，即伏安法．(3)对于定值电阻，由于U-I成正比，故R＝ΔU ΔI.导体的伏安特性曲线[先填空]1．伏安特性曲线(1)概念：用纵坐标表示电流I，横坐标表示电压U的I-U图象．(2)形状过原点的直线，对应元件叫线性元件；过原点的曲线，对应元件叫非线性元件．(3)意义：能形象直观的反映出导体电阻的变化规律．2．测绘小灯泡的伏安特性曲线(1)实验器材：小灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器、学生电源(或电池组)、开关、导线、坐标纸、铅笔等．(2)实验电路如图2-3-3所示．图2-3-33．实验操作(1)按如图2-3-3所示连接好电路，开关闭合前，将变阻器滑片滑至R的最左端．(2)闭合开关，右移滑片到不同位置，并分别记下电压表、电流表的示数．(3)依据实验数据作出小灯泡的I-U图线．[再判断]1．凡导电的物体，伏安特性曲线一定是直线．(×)2．对于线性元件，伏安特性曲线的斜率越大，电阻越大．(×)3．若伏安特性曲线为曲线，说明该导体的电阻随导体两端电压的变化而变化．(√)[后思考]某同学用正确的方法描绘出了某种半导体元件的伏安特性曲线如图2-3-4所示，这种元件是线性元件吗？该元件的电阻随U的增大是如何变化的？图2-3-4【提示】因其I-U图象为曲线，所以它是非线性元件．随着电压的增大，半导体元件的温度升高，图线的斜率逐渐增大，又因为斜率的物理意义反映了电阻的倒数的变化规律，所以半导体元件的电阻随温度的升高而减小．[合作探讨]如图2-3-5所示为电学元件中的电流与导体两端电压之间的关系图象．图2-3-5探讨1：图甲和图乙中的图线所描述的电流和电压关系有何区别？【提示】图甲中的电流和电压之间为非线性关系，图乙中的电流和电压之间为线性关系，电流与电压成正比．探讨2：图乙中的图线A和B所对应的元件的电阻哪个大些？【提示】图线B.[核心点击]1．对导体的伏安特性曲线的三点理解(1)I-U图线不同于U-I图线，I-U图线为导体的伏安特性曲线，加在导体两端的电压U是自变量，I是因变量．(2)对I-U图象或U-I图象进行分析比较时，要先仔细辨认纵轴与横轴各代表什么，以及由此对应的图象上任意一点与坐标原点连线的斜率的具体意义，如图2-3-6甲中，R2<R1；而在图2-3-6乙中R2>R1.图2-3-6(3)I-U图线是曲线时：导体电阻R P ＝U PI P，即电阻等于图线上点(U P，I P)与坐标原点连线的斜率的倒数，而不等于该点切线斜率的倒数，如图2-3-7所示．图2-3-72．滑动变阻器的两种接法(1)两种接法及对比两种接法限流接法分压接法电路图(图中R为负载电阻，R0为滑动变阻器)闭合电键前滑片位置滑动触头在最左端，即保证滑动变阻器接入电路中的阻值最大滑动触头在最左端，即开始时R上分得的电压为零负载两端的电压调节范围RR0＋RU～U 0～U通过负载的电流调节范围UR0＋R～UR0～UR接线情况 用到滑动变阻器一上一下两个接线柱用到滑动变阻器两下一上三个接线柱(2)方法选择通常滑动变阻器以限流式为主，但遇到下述三种情况时必须采用分压式． ①当待测电阻远大于滑动变阻器的最大电阻，且实验要求的电压变化范围较大(或要求测量多组数据)时，必须选用分压接法．②若采用限流接法，电路中实际电压(或电流)的最小值仍超过负载电阻或电表的额定值时，只能采用分压接法．③要求回路中某部分电路的电流或电压实现从零开始连续调节时(如测定导体的伏安特性，校对改装后的电表等)，即大范围内测量时，必须采用分压接法．3.某导体中的电流随其两端电压的变化如图2-3-8所示，则下列说法中正确的是( )图2-3-8A ．加5 V 电压时，导体的电阻是5 ΩB ．加12 V 电压时，导体的电阻约是1.4 ΩC ．由图可知，随着电压的增大，导体的电阻先减小后不变D ．由图可知，随着电压的减小， 导体的电阻不断增大【解析】 对某些导电器材，其伏安特性曲线不是直线，但曲线上某一点的U I 值仍表示该点所对应的电阻值．本题中给出的导体在加5 V 电压时，U I 值为5 Ω，所以此时电阻为5 Ω；加12 V 电压时，U I 值为8 Ω，当电压增大时，UI 值增大，即电阻增大，故选项A 正确．【答案】 A4．有一个小灯泡上标有“4 V 2 W ”的字样，现在要用伏安法描绘这个灯泡的I-U图线．现有下列器材供选择：A．电压表(0～5 V，内阻10 kΩ)B．电压表(0～15 V，内阻20 kΩ)C．电流表(0～3 A，内阻1 Ω)D．电流表(0～0.6 A，内阻0.4 Ω)E．滑动变阻器(10 Ω，2 A)F．滑动变阻器(500 Ω，1 A)G．学生电源(直流6 V)、开关、导线若干(1)实验时，选用图2-3-9甲而不选用图乙的电路图来完成实验，请说明理由：____________________________________________________________________.图2-3-9(2)实验中所用电压表应选用________，电流表应选用________，滑动变阻器应选用________．(用序号字母表示)．(3)把图2-3-10中所示的实验器材用实线连接成实物电路图．【导学号：34522023】图2-3-10【解析】因实验目的是要描绘小灯泡的伏安特性曲线，需要多次改变小灯泡两端的电压，故采用甲图所示的分压式电路合适，这样电压可以从零开始调节，且能方便地测多组数据．因小灯泡额定电压为4 V，则电压表选0～5 V的A而舍弃0～15 V的B，因15 V的量程太大，读数误差大．小灯泡的额定电流I＝0.5 A，则电流表只能选D.滑动变阻器F的最大阻值远大于小灯泡内阻8 Ω，调节不方便，电压变化与滑动变阻器使用部分的长度线性关系差，故舍去．小灯泡内阻为电流表内阻的80.4＝20倍，电压表内阻是小灯泡的10×1038＝1 250倍，故电流表采用了外接法．【答案】(1)描绘小灯泡的I-U图线所测数据需从零开始，并要多取几组数据(2)A D E(3)如图所示测绘小灯泡的伏安特性曲线问题的三点注意(1)根据题目要求明确变阻器采用分压接法还是限流接法，测量电路采用电流表外接法．(2)选择电表量程时，在不超过电表量程的前提下，指针尽量偏转13至23量程之间．(3)电流表、电压表连线时，注意电流从正接线柱流入，从负接线柱流出．高中物理考试答题技巧及注意事项在考场上，时间就是我们致胜的法宝，与其犹犹豫豫不知如何落笔，倒不如多学习答题技巧。

高中同步测试卷(一) 第一单元 电场力的性质 (时间：90分钟，满分：100分)一、单项选择题(本题共5小题，每小题4分，共20分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确．)1．关于电场强度的下列说法中不正确的是( )A ．电场强度在数值上等于单位电荷在电场中所受的电场力B ．在电场中某点不放电荷，则该点的电场强度一定为零C ．正电荷在电场中某点所受电场力的方向就是这点电场强度的方向D ．负电荷在电场中某点所受电场力的方向就是这点电场强度的反方向2．在如图所示的四种电场中，分别标记有a 、b 两点．其中a 、b 两点电场强度大小相等、方向相反的是( )A ．甲图中与点电荷等距的a 、b 两点B ．乙图中两等量异种点电荷连线的中垂线上与连线等距的a 、b 两点C ．丙图中两等量同种点电荷连线的中垂线上与连线等距的a 、b 两点D ．丁图中非匀强电场中的a 、b 两点3.如图，足够大的光滑绝缘水平面上有三个带电质点，A 和C 均围绕B 以相同的角速度做匀速圆周运动，三个带电质点始终在同一直线上，B 恰能保持静止．其中A 、C 和B 的距离分别是L 1和L 2.不计三质点间的万有引力，则A 和C 的比荷 (电荷量与质量之比)之比应是( )A.⎝⎛⎭⎫L 1L 22B.⎝⎛⎭⎫L 2L 12C.⎝⎛⎭⎫L 1L 23D.⎝⎛⎭⎫L 2L 134.如图所示，有一带电荷量为＋q 的点电荷与均匀带电圆形薄板相距为2d ，此点电荷到带电薄板的垂线通过板的圆心．若图中a 点处的电场强度为零，则图中b 点处的电场强度大小是( )A．k q9d2＋k qd2B．k qd2－k q9d2C．0 D．k qd25．真空中相距为3a的两个点电荷M、N分别固定于x轴上x1＝0和x2＝3a的两点上，在它们连线上各点场强随x变化关系如图所示，以下判断正确的是()A．点电荷M、N一定为同种点电荷B．点电荷M、N一定为异种点电荷C．点电荷M、N所带电荷量的绝对值之比为2∶1D．点电荷M、N所带电荷量的绝对值之比为3∶1二、多项选择题(本题共7小题，每小题6分，共42分，在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题意．)6.如图所示，水平天花板下用长度相同的绝缘细线悬挂两个相同的带电介质小球A、B，左边放一个带电荷量为＋Q的固定球时，两悬线都保持竖直方向．下列说法中正确的是()A．A球带正电，B球带正电，并且A球带电荷量较小B．A球带负电，B球带正电，并且A球带电荷量较小C．A球带负电，B球带正电，并且B球带电荷量较大D．A球带正电，B球带负电，并且B球带电荷量较大7．用电场线能很直观、很方便地比较电场中各点场强的强弱．如图甲是等量异种点电荷形成电场的电场线，图乙是场中的一些点：O是电荷连线的中点，E、F是连线中垂线上相对O对称的两点，B、C和A、D也相对O对称．则()A．B、C两点场强大小和方向都相同B．A、D两点场强大小相等，方向相反C．E、O、F三点比较，O点场强最强D．B、O、C三点比较，O点场强最弱8．一带电粒子从电场中的A点运动到B点，轨迹如图中虚线所示．不计粒子所受重力，则()A．粒子带正电B．粒子加速度逐渐减小C．A点的速度大于B点的速度D．粒子的初速度不为零8题图9题图10题图9．如图所示的水平匀强电场中，将两个带电小球M和N分别沿图示路径移动到同一水平线上的不同位置，释放后，M、N保持静止，不计重力，则()A．M的带电量比N大B．M带负电荷，N带正电荷C．静止时M受到的合力比N大D．移动过程中匀强电场对M做负功10．如图所示，在足够大的光滑绝缘水平面内固定有一带正电的电荷a(图中未画出)，与a带同种电荷的电荷b仅在a的库仑力作用下，以初速度v0(沿MP方向)由M点运动到N 点，到N点时速度大小为v，且v<v0, 则()A．b电荷在M点受力一定向左上方B．b电荷在M点受力一定向右下方C．a电荷一定在虚线MP上方D．a电荷一定在虚线MP下方11．两个通电小球带电后相互排斥，如图所示．两悬线跟竖直方向各有一个夹角α、β，且两球在同一水平面上．两球质量用m和M表示，所带电荷量用q和Q表示．若已知α>β，则一定有关系()A．两球一定带同种电荷B．m一定小于MC．q一定大于Q D．m受到的电场力一定等于M所受电场力12.如图所示，固定在竖直面内的光滑金属细圆环半径为R，圆环的最高点通过长为L 的绝缘细线悬挂质量为m的可视为质点的金属小球，已知圆环带电均匀分布且带电荷量与小球相同，均为Q (未知)，小球在垂直圆环平面的对称轴上处于平衡状态，已知静电力常量为k ，重力加速度为g .细线对小球的拉力为F (未知)，下列式子中正确的是( )A ．Q ＝mgR 3kLB ．Q ＝mgL 3kRC ．F ＝mgRLD ．F ＝mgLR题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．)13．(8分)如图，真空中xOy 平面直角坐标系上的ABC 三点构成等边三角形，边长L ＝2.0 m ．若将电荷量均为q ＝＋2.0×10－6 C 的两点电荷分别固定在A 、B 点，已知静电力常量k ＝9.0×109 N·m 2/C 2，求：(1)两点电荷间的库仑力大小； (2)C 点的电场强度的大小和方向．14.(10分)如图所示，绝缘的粗糙水平桌面高为h ＝1.25 m ，长为s ＝2 m ，桌面上方有一个水平向左的匀强电场．一个质量为m ＝2×10－3 kg ，带电量为q ＝＋2.5×10－8 C 的小物体自桌面的左端A 点以初速度v 0＝6 m/s 向右滑行，离开桌子边缘B 后，落在水平地面上C 点，C 点与B 点的水平距离x ＝1 m ，物体与桌面间的动摩擦因数为0.4，不计空气阻力，取g ＝10 m/s 2.(1)水平向左的匀强电场的电场强度E 为多大；(2)为使小物体离开桌面边缘B 后水平距离加倍，即x ′＝2x ，某同学认为可以在桌子边缘B 的右侧空间加一竖直方向的匀强电场E ′，请你求出该电场的电场强度．15．(10分)竖直放置的两块足够长的平行金属板间有匀强电场．其电场强度为E ，在该匀强电场中，用丝线悬挂质量为m 的带电小球，丝线跟竖直方向成θ角时小球恰好平衡，如图所示．请问：(1)小球带电荷量是多少？(2)若剪断丝线，小球碰到金属板需多长时间？16.(10分)如图所示，带正电的甲球固定在足够大的光滑绝缘水平面上的A 点，其带电荷量为Q ；质量为m ，带正电的乙球在水平面上的B 点由静止释放，其带电荷量为q ；A 、B 两点的距离为l 0.释放后的乙球除受到甲球的静电力作用外，还受到一个大小为F ＝k qQ4l 20(k 为静电力常量)、方向指向甲球的恒力作用，两球均可视为点电荷．(1)求乙球在释放瞬间的加速度大小； (2)求乙球的速度最大时两球之间的距离；(3)请定性地描述乙球在释放后的运动情况(说明速度的大小变化及运动方向的变化情况)．参考答案与解析1．[导学号66870001] 【解析】选B.电场强度的大小在数值上等于单位电荷在电场中所受的电场力，故A 说法正确．电场强度的大小跟有没有试探电荷无关，由电场本身决定，故B 说法错误．电场强度的方向总是跟正电荷所受电场力的方向一致，跟负电荷所受电场力的方向相反，故C 、D 说法正确．故选B.2．[导学号66870002] 【解析】选C.甲图中与点电荷等距的a 、b 两点，场强大小相同，方向不相反，选项A 错误；对乙图，根据电场线的疏密及对称性可判断，a 、b 两点的场强大小相等、方向相同，选项B 错误；丙图中两等量同种点电荷连线的中垂线上与连线等距的a 、b 两点，场强大小相同，方向相反，选项C 正确；对丁图，根据电场线的疏密可判断，b 点的场强大于a 点的场强，选项D 错误．3．[导学号66870003] 【解析】选C.根据B 恰能保持静止可得：k q A q B L 21＝k q C q BL 22.A 做匀速圆周运动，k q A q B L 21－k q C q A （L 1＋L 2）2＝m A ω2L 1，C 做匀速圆周运动，k q C q B L 22－k q C q A（L 1＋L 2）2＝m Cω2L2，联立解得A 和C 的比荷之比等于⎝⎛⎭⎫L 1L 23，选项C 正确．4．[导学号66870004] 【解析】选A.由于a 点场强为零，说明点电荷在a 点的场强与圆盘在a 点的场强大小相等，E ＝kqd 2，根据对称性可知，圆盘在b 点产生的场强大小也是E＝kq d 2，则b 点的场强为E ′＝E ＋kq （3d ）2＝kq d 2＋kq 9d 2，A 正确． 5．[导学号66870005] 【解析】选A.从场强E 随x 的变化关系图象可以看出，x ＝2a 处的场强为零，在0～2a 范围内场强为正，2a ～3a 范围内场强为负，根据场强叠加原理可知，点电荷M 、N 为同种电荷，选项B 错误，选项A 正确；设点电荷M 的带电荷量为q 1，点电荷N 的带电荷量为q 2，x ＝2a 处的场强为E ＝k q 1（2a ）2－k q 2a 2＝0，解得：q 1∶q 2＝4∶1，选项C 、D 错误．6．[导学号66870006] 【解析】选BC.存在固定球时，对A 、B 球受力分析，由于悬线都沿竖直方向，说明水平方向各自所受电场力合力为零，说明A 球带负电而B 球带正电，A 、B 作为整体得固定球对A 、B 的水平方向的库仑力大小相等方向相反．根据库仑定律得A 离固定球近点，所以A 球带电荷量较小，B 球带电荷量较大．故A 、D 错误，B 、C 正确．7．[导学号66870007] 【解析】选ACD.由等量异种点电荷的电场线分布可知选项A 、C 、D 正确，B 错误．8．[导学号66870008] 【解析】选BCD.由运动轨迹可知电场力方向向左，粒子带负电，A 错误；A →B 电场强度变小，电场力变小，加速度变小，B 正确；粒子运动过程中，电场力与运动方向的夹角大于90°，所以速率减小，C 正确；若粒子的初速度为0，将沿电场线向左下侧运动，D 正确．故选BCD.9．[导学号66870009] 【解析】选BD.释放后，M 、N 保持静止，它们均受到水平匀强电场的电场力qE 和相互之间的库仑力F 作用，因此有qE ＝F ，两者方向相反，其合力为0，故选项C 错误；由牛顿第三定律可知，M 、N 间相互作用的库仑力F ，一定大小相等、方向相反，所以它们受到的水平匀强电场的电场力qE 也一定大小相等、方向相反，所以两带电小球必带异种电荷，电量相等，故选项A 错误；两小球带异种电荷，相互间的库仑力为引力，由题图中位置关系可知，小球M 受到的水平匀强电场的电场力方向向左，与电场方向相反，所以带负电，小球N 受到的水平匀强电场的电场力方向向右，与电场方向相同，所以带正电，故选项B 正确；由题图图示可知，小球M 移动方向与水平匀强电场的电场力方向成钝角，所以匀强电场对M 做负功，故选项D 正确．10．[导学号66870010] 【解析】选AD.b 电荷运动轨迹向上弯曲，根据曲线运动特点可知，b 电荷在M 点受力一定向左上方，所以a 电荷一定在虚线MP 下方，选项A 、D 正确．11．[导学号66870011] 【解析】选ABD.库仑力同样满足牛顿第三定律，满足共点力平衡条件，由题中图示可知两小球相互排斥，故A 、D 正确；偏角的大小与小球的质量和悬线的长度有关，故B 正确．12．[导学号66870012] 【解析】选BD.由于圆环不能看成点电荷，采用微元法求圆环对小球的库仑力，小球受到的库仑力为圆环各点对小球库仑力的合力．以小球为研究对象，进行受力分析，小球受到三个力的作用：线对小球的拉力为F 、重力G 、圆环各点对小球库仑力的合力F Q .则F sin θ＝mg ，sin θ＝R L ，解得：F ＝mgL R ，选项C 错误，D 正确；水平方向上：F cos θ＝k Q 2L2cos θ，解得：Q ＝mgL 3kR，选项A 错误，B 正确． 13．[导学号66870013] 【解析】(1)根据库仑定律，A 、B 两点电荷间的库仑力大小为 F ＝k q 2L2①代入数据得F ＝9.0×10－3 N ．②(2)A 、B 点电荷在C 点产生的场强大小相等，均为 E 1＝k q L2③A 、B 两点电荷形成的电场在C 点的合场强大小为 E ＝2E 1cos 30°④ 由③④式并代入数据得 E ＝7.8×103 N/C场强E 的方向沿y 轴正向．【答案】(1)9.0×10－3 N(2)7.8×103 N/C 方向沿y 轴正向14．[导学号66870014] 【解析】(1)设小物体离开桌子边缘B 点后经过时间t 落地，则h ＝12gt 2 得t ＝2h g＝2×1.2510s ＝0.5 s 设小物体离开桌子边缘B 点时的速度为v B ， 则v B ＝x t ＝10.5m/s ＝2 m/s根据动能定理，有－qEs －μmgs ＝12m v 2B －12m v 2得E ＝3.2×105 N/C. (2)要使水平射程加倍，则 2x ＝v B t ′ h ＝12at ′2 mg －qE ′＝ma代入数据得E ′＝6×105 N/C ，方向竖直向上．【答案】(1)3.2×105 N/C (2)6×105 N/C 方向竖直向上15．[导学号66870015] 【解析】(1)由小球处于平衡状态知小球带正电，对小球受力分析如图所示F T sin θ＝qE ① F T cos θ＝mg ②由①②得tan θ＝qE mg ，故q ＝mg tan θE.(2)由第(1)问中的方程②知F T ＝mgcos θ，而剪断丝线后小球所受电场力和重力的合力与未剪断丝线时丝线对小球的拉力大小相等，故剪断丝线后小球所受重力、电场力的合力等于mg cos θ.小球的加速度a ＝F 合m ＝gcos θ，小球由静止开始沿着丝线拉力的反方向做匀加速直线运动，当碰到金属板上时，它的位移为x ＝b sin θ，又由x ＝12at 2，得t ＝2x a＝2b cos θg sin θ＝ 2bgcot θ. 【答案】(1)mg tan θE(2)2bgcot θ16．[导学号66870016] 【解析】(1)由牛顿第二定律得：k qQl 20－F ＝ma解得：a ＝3kqQ4ml 20.(2)当乙球所受的合力为零，即库仑力与恒力F 大小相等时，乙球的加速度为零，速度最大，设此时两球之间的距离为x ，则有k qQ x 2＝k qQ4l 20，解得：x ＝2l 0.(3)乙球先做远离甲球的运动，速度先增大后减小，然后又反向做速度先增大后减小的运动，返回到释放点B 后，再重复前面的运动，之后就在B 点和最远点之间做往复运动．【答案】(1)3kqQ4ml 20(2)2l 0 (3)见解析。

2 磁感应强度学习目标知识脉络1.认识磁感应强度的概念及物理意义．2．理解磁感应强度的方向、大小、定义式和单位．(重点)3．进一步体会如何通过比值定义法定义物理量．(难点)磁感应强度的方向[先填空]1．物理意义：磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量．2．方向：小磁针北极所受力的方向或小磁针静止时北极的指向，简称磁场方向．3．标矢性：磁感应强度是矢量．[再判断]1．与电场强度相似，磁场强度是表示磁场的强弱和方向的物理量．(×) 2．磁场的方向就是小磁针静止时所受合力的方向．(×)3．小磁针的N极和S极所受磁场力的方向是相反的．(√)[后思考]磁场对通电导体也有力的作用，该力的方向是否为磁场方向？【提示】不是磁感应强度方向，二者垂直．[合作探讨]如图3-2-1所示，图甲中A、B两点处于正点电荷Q所形成的电场中，图乙中的C、D两点处于条形磁铁轴线上．图3-2-1探讨1：正检验电荷放在A处，负检验电荷放在B处所受的电场力的方向与该处电场方向的关系如何？【提示】相同、相反．探讨2：在C处放置的小磁针N极的指向沿什么方向？此处磁感应强度的方向沿什么方向？【提示】小磁针N极指向沿轴线向左，磁感应强度的方向沿轴线向左．探讨3：在D处放置的小磁针S极的指向沿什么方向？此处磁感应强度的方向沿什么方向？【提示】小磁针S极指向沿轴线向右，此处磁感应强度的方向沿轴线向左．[核心点击]磁场的方向的几种表述方式小磁针在磁场中静止时所受合力为零，即N极与S极所受磁场力平衡．所以磁场方向应描述为小磁针N极受力方向或静止时N极所指的方向，而不能说成是小磁针的受力方向．磁场的方向可有以下四种表达方式：(1)小磁针静止时N极所指的方向，即N极受力的方向．(2)小磁针静止时S极所指的反方向，即S极受力的反方向．(3)磁场的方向就是磁感应强度B的方向．(4)磁感线的切线方向(下节学习)．1．下列关于磁感应强度的方向和电场强度的方向的说法中，不正确的是()A．电场强度的方向与电荷所受电场力的方向相同B．电场强度的方向与正电荷所受电场力的方向相同C．磁感应强度的方向与小磁针N极所受磁场力的方向相同D．磁感应强度的方向与小磁针静止时N极所指的方向相同【解析】电场强度的方向就是正电荷受的电场力的方向，磁感应强度的方向是小磁针N极所受磁场力的方向或小磁针静止时N极所指的方向，故只有A 项错误．【答案】 A2．(多选)如图3-2-2所示，可自由转动的小磁针上方有一根长直导线，开始时二者在纸面内平行放置．当导线中通入如图所示电流I时，发现小磁针的N极向里转动，S极向外转动，停留在与纸面垂直的位置上．这一现象说明()【导学号：34522037】图3-2-2A．小磁针检测到了电流的磁场B．小磁针处磁场方向垂直纸面向里C．小磁针处磁场方向垂直纸面向外D．若把小磁针移走，该处就没有磁场了【解析】小磁针可以检验磁场的存在，当导线中通入电流时，在导线的周围就产生了磁场．在小磁针位置处的磁场方向为N极的受力方向，即垂直纸面向里，故A、B正确，C错误；电流的磁场是客观存在的特殊物质，不会随小磁针的移走而消失，只要导线中有电流存在，磁场就会存在，故D不正确．【答案】AB(1)磁感应强度的方向是小磁针静止时N极的指向.(2)磁场中不同位置的磁感应强度的方向一般不同，描述时一定要指明是哪一点的磁场方向.磁感应强度的大小[先填空]1．电流元：很短的一段通电导线中的电流I与导线长度L的乘积．2．影响通电导线在磁场中受力大小的因素：通电导线与磁场方向垂直时：(1)导线受力既与导线的长度L成正比，又与导线中的电流I成正比，即与I 和L的乘积IL成正比．(2)同样的I、L，在不同的磁场中，或在非匀强磁场的不同位置，导线受力一般不同(A.不同B．相同)．3．磁感应强度的大小(1)大小：等于一个电流元垂直放入磁场中的某点，电流元受到的磁场力F与电流元IL的比值，B＝F IL.(2)单位：特斯拉，简称特，符号是T,1 T＝1N A·m.[再判断]1．磁感应强度B＝FIL与电场强度E＝Fq都是用比值定义法定义的．(√)2．电流为I，长度为L的通电导线放入磁感应强度为B的磁场中受力的大小一定是F＝ILB.(×)3．磁场中某处的磁感应强度大小与有无小磁针无关，与有无通电导线也无关．(√)4．公式B＝FIL适用于任何磁场．(√)[后思考]“一个电流元垂直放入磁场中的某点，磁感应强度与电流元受到的磁场力成正比，与电流元成反比．”这种说法是否正确，为什么？【提示】这种说法不正确．磁感应强度的大小是由磁场本身决定的，不随电流元大小及电流元所受磁场力的大小的变化而变化．[合作探讨]如图3-2-3所示，三块相同的蹄形磁铁并列放置，可以认为磁极间的磁场是均匀的，一长直导线悬挂在磁铁的两极间．图3-2-3探讨1：磁极间的磁场沿什么方向？图中导线放置的方向与磁场方向存在怎样的方向关系？【提示】竖直向上、垂直．探讨2：在研究导线所受的磁场力F与导线长度L的关系时，保持导线中通过的电流I不变，这是采用了什么研究方法？【提示】控制变量法．探讨3：当增大导线中的电流I时，发现导线向上摆动的角度增大了，这说明导线所受的磁场力随电流大小的变化如何变化？【提示】随电流的增大而增大．[核心点击]1．对磁感应强度定义式的理解(1)在定义式B＝FIL中，通电导线必须垂直于磁场方向放置．因为磁场中某点通电导线受力的大小，除和磁场强弱有关以外，还和导线的放置有关．导线放入磁场中的情况不同，所受磁场力也不相同．通电导线受力为零的地方，磁感应强度B的大小不一定为零，这可能是电流方向与B的方向在一条直线上的原因造成的．(2)磁感应强度B的大小只决定于磁场本身的性质，与F、I、L无关．(3)磁感应强度的定义式也适用于非匀强磁场，这时L应很短，IL称为“电流元”，相当于静电场中的“试探电荷”．2．磁感应强度B与电场强度E的比较磁感应强度B 电场强度E 物理意义描述磁场的性质描述电场的性质定义式共同点都是用比值的形式定义的特点B＝FIL，通电导线与B垂直，B与F、I、L无关E＝Fq E与F、q无关方向共同点矢量不同点小磁针N极的受力方向，表示磁场方向放入该点正电荷的受力方向，表示电场方向场的叠加共同点都遵从矢量合成法则不同点合磁感应强度B等于各磁场的B的矢量和合场强等于各个电场的场强E的矢量和单位 1 T＝1 N/(A·m) 1 V/m＝1 N/C3．比值定义法是物理学中一种常用的方法，下面表达式中不属于比值定义法的是()A．电流I＝U RB．磁感应强度B＝F ILC．电场强度E＝F qD．电势φ＝E p q【解析】电流I的定义式是I＝qt，I＝UR是欧姆定律表达式，不是电流的定义式．其他三式都是各量的定义式．故本题选A.【答案】 A4．以下说法中正确的是()【导学号：34522038】A．通电导线在某处所受磁场力为零，那么该处的磁感应强度必定为零B．若长为L、电流为I的导线在某处受到的磁场力为F，则该处的磁感应强度必为FILC．如果将一段短导线(有电流)放入某处，测得该处的磁感应强度为B，若撤去该导线，该处的磁感应强度为零D．以上说法均不正确【解析】如果通电导线与磁场方向平行，无论磁场多强，导线也不会受力，故A错．若导线与磁场既不垂直也不平行，那么B也不会等于FIL，而应比FIL大，同时如果L太长，测出的磁感应强度不是某点的磁感应强度，而是导线所在区域的平均磁感应强度，所以B错．磁场中某点的磁感应强度的大小是由磁场本身决定的，因此C错．故选D.【答案】 D关于磁感应强度问题的两点提醒(1)磁感应强度取决于磁场本身，与是否放入通电导线、通电导线受力的大小及方向无关；(2)B＝FIL是指电流方向与磁场方向垂直时，FIL为定值，该定值能反映磁场的强弱，并把它定义为磁感应强度．高中物理考试答题技巧及注意事项在考场上，时间就是我们致胜的法宝，与其犹犹豫豫不知如何落笔，倒不如多学习答题技巧。

高中物理学习材料唐玲收集整理第一章第七节静电现象的应用同步习题（附详解答案）1.导体处于静电平衡时，下列说法正确的是( )A．导体内部没有电场B．导体内部没有电荷，电荷只分布在导体外表面C．导体内部没有电荷的运动D．以上说法均不对答案：D2．如图所示，某同学在桌上放两摞书，然后把一块洁净的玻璃板放在上面，使玻璃板离开桌面2～3cm，在宽约0.5cm的纸条上画出各种舞姿的人形，用剪刀把它们剪下来，放在玻璃板下面，再用一块硬泡沫塑料在玻璃上来回擦动，此时会看到小纸人翩翩起舞．下列哪种做法能使实验效果更好( )A．将玻璃板换成钢板B．向舞区哈一口气C．将玻璃板和地面用导线连接D．用一根火柴把舞区烤一烤答案：D3．每到夏季，我省各地纷纷进入雨季，雷雨等强对流天气频繁发生．当我们遇到雷雨天气时，一定要注意避防雷电．下列说法正确的是( )①不宜使用无防雷措施的电器或防雷措施不足的电器及水龙头②不要接触天线、金属门窗、建筑物外墙，远离带电设备③固定电话和手提电话均可正常使用④在旷野，应远离树木和电线杆A．①②③B．①②④C．①③④ D．②③④答案：B解析：表面具有突出尖端的导体，在尖端处的电荷分布密度很大，使得其周围电场很强，就可能使其周围的空气发生电离而引发尖端放电．固定电话和手提电话的天线处有尖端，易引发尖端放电造成人体伤害，故不能使用．4．金属球壳原来带有电荷，而验电器原来不带电，如图所示，现将金属球壳内表面与验电器的金属小球相连，验电器的金属箔( )A．不会张开B．一定会张开C．先张开后闭合D．可能会张开答案：B5．(2009·长沙市一中高二检测)如图所示，棒AB上均匀分布着正电荷，它的中点正上方有一P点，则P点的场强方向为( )A．垂直于AB向上B．垂直于AB向下C．平行于AB向左D．平行于AB向右答案：A6．如图所示，一导体AB放在一负电荷的电场中，导体AB与大地是绝缘的，当导体处于静电平衡时，(1)比较A端和B端电势的高低．(2)比较A点和B点场强大小．(3)比较A、B端外表面场强大小．(4)若A端接地，AB导体带什么电？(5)若把A端和B端用导线连接，A、B端电荷中和吗？答案：(1)AB导体处于静电平衡状态，是等势体，φA＝φB(2)A点和B点场强均为零，E A＝E B＝0(3)利用电场线分布可知A端分布密，E′A>E′B(4)AB导体处于负电荷的电场中，其电势低于大地的零电势，负电荷要从AB流向大地，则导体带正电，与A、B哪端接地无关(5)A端和B端等势，电荷不沿导体移动，电荷不会中和7．如图所示，一厚度不计的金属圆桶带电荷总量为Q＝＋4×10－6C.(1)此时，金属桶内，外表面带电荷量分别为多少？(2)如果用丝线在桶内悬挂一带电荷量q＝－2×10－6C的带电小球，桶内、外表面带电荷量分别为多少？(3)若桶内金属小球与内表面接触一下，桶内外表面带电荷量分别为多少？(4)若小球悬挂时，用手接触一下桶外表面，然后再将小球从桶中取出，则金属桶内外表面带电荷量又为多少？答案：(1)q内＝0，q外＝＋4×10－6C(2)q内＝q外＝＋2×10－6C(3)q内＝0，q外＝＋2×10－6C(4)q内＝0，q外＝＋2×10－6C1.在具有一定厚度的空心金属球壳的球心位置处放一正电荷，图中的四个图画出了其空间电场的电场线情况，符合实际情况的是( )答案：D2．随着人们生活水平的提高，各种家用电器日益走入我们的居家生活，而家用电器所产生的静电荷会被人体吸收并积存起来，加之居室内墙壁和地板多属绝缘体，空气干燥，因此更容易受到静电干扰．由于老年人的皮肤相对年轻人干燥以及老年人心血管系统的老化、抗干扰能力减弱等因素，因此老年人更容易受静电的影响．心血管系统本来就有各种病变的老年人，静电更会使病情加重．过高的静电还常常使人焦躁不安、头痛、胸闷、呼吸困难、咳嗽．我们平时生活中就应当采取措施，有效防止静电，下列可行的是( )①室内要勤拖地、勤洒些水②要勤洗澡、勤换衣服③选择柔软、光滑的化纤类衣物④尽量避免使用化纤地毯和塑料为表面材料的家具A．①②③ B．①③④C．①②④ D．②③④答案：C解析：室内要保持一定的湿度，室内要勤拖地、勤洒些水；要勤洗澡、勤换衣服，以消除人体表面积聚的静电荷．对于老年人，应选择柔软、光滑的棉纺织衣物，尽量不穿化纤类衣物，以使静电的危害减少到最低限度；尽量避免使用化纤地毯和以塑料为表面材料的家具，以防止摩擦起电．3．如图所示，把原来不带电的金属壳B的外表面接地，将一带正电的小球A从小孔中放入球壳内，但不与B发生接触，达到静电平衡后，则( )A．B的空腔内电场强度为零B．B不带电C．B的外表面带正电D．B的内表面带负电答案：D4．如图所示，金属壳放在光滑的绝缘水平垫上，能起到屏蔽外电场或内电场作用的是( )答案：ABD解析：A图中，由于金属壳发生静电感应，内部场强为零，金属壳起到屏蔽外电场的作用，A对；B图中金属壳同大地连为一体，同A一样，外壳起到屏蔽外电场的作用；C中电荷会引起金属壳内外表面带电，外表面电荷会在壳外空间中产生电场，即金属壳不起屏蔽作用，C错；将金属壳接地后，外表面不带电，壳外不产生电场，金属壳起屏蔽内电场的作用，D对．5．如图所示，带电体Q靠近一个接地空腔导体，空腔里面无电荷．在静电平衡后，下列物理量中等于零的是( )A．导体腔内任意点的场强B．导体腔内任意点的电势C．导体外表面的电荷量D．导体空腔内表面的电荷量答案：ABD解析：静电平衡状态下的导体内部场强处处为零，且内表面不带电，故选项A、D正确．由于导体接地，故整个导体的电势为零，选项B正确．导体外表面受带电体Q的影响，所带电荷不为零，故选项C不正确．6．如图所示，绝缘开口空心金属球壳A已带电，今把验电器甲的小金属球与A的内部用导线连接，用带绝缘柄的金属小球B与A内壁接触后再与验电器乙的小球接触，甲、乙验电器离球壳A足够远．那么甲验电器的箔片________，乙验电器的箔片______．(填“张开”或“不张开”)答案：张开；不张开7．如图所示，在孤立点电荷＋Q的电场中，金属圆盘A处于静电平衡状态．若金属圆盘平面与点电荷在同一平面内，试在圆盘A内作出由盘上感应电荷形成的附加电场的三条电场线(用实线表示，要求严格作图)．解析：金属圆盘A处于静电平衡状态，因此内部每点的合场强都为零，即金属圆盘A 内的每一点，感应电荷产生的电场强度都与点电荷Q在该点的电场强度大小相等、方向相反，即感应电荷的电场线与点电荷Q的电场线重合，且方向相反，如图所示．8．如图所示，在玻璃管中心轴上安装一根直导线，玻璃管外绕有线圈，直导线的一端和线圈的一端分别跟感应圈的两放电柱相连．开始，感应圈未接通电源，点燃蚊香，让烟通过玻璃管冒出．当感应圈电源接通时，玻璃管中的导线和管外线圈间就会加上高电压，立即可以看到，不再有烟从玻璃管中冒出来了．过一会儿还可以看到管壁吸附了一层烟尘．请思考一下：这是什么原因？答案：当感应圈电源接通时，玻璃管中的导线和管外线圈间就会加上高电压，形成强电场．烟尘颗粒都是带电的，在强电场中受静电力作用偏转后被吸附在管壁上．。

（精心整理，诚意制作）第一章第九节带电粒子在电场中的运动同步习题（附详解答案）夯实基础1.一带电粒子在电场中只受电场力作用时，它不可能出现的运动状态是( )A．匀速直线运动B．匀加速直线运动C．匀变速曲线运动 D．匀速圆周运动答案：A解析：因为粒子只受到电场力的作用，所以不可能做匀速直线运动．2．如图所示，在场强为E，方向水平向右的匀强电场中，A、B为一竖直线上的两点，相距为L，外力F将质量为m，带电量为－q的微粒，从A点匀速移到B点，重力不能忽略，则下面说法中正确的是( )A．外力的方向水平B．外力的方向竖直向上C．外力的大小等于qE＋mgD．外力的大小等于(qE)2＋(mg)2答案：D解析：分析微粒受力，重力mg、电场力qE、外力F，由于微粒作匀速运动，三个力的合力为零，外力的大小和重力与电场力的合力大小相等．F＝(qE)2＋(mg)2F的方向应和重力与电场力的合力方向相反，选项D正确．3．平行板间加如图(a)所示周期变化的电压，重力不计的带电粒子静止在平行板中央，从t＝0时刻开始将其释放，运动过程无碰板情况．如图(b)中，能定性描述粒子运动的速度图象正确的是( )答案：A解析：粒子在第一个T2内，做匀加速直线运动，T2时刻速度最大，在第二个T2内，电场反向，粒子做匀减速直线运动，到T时刻速度为零，以后粒子的运动要重复这个过程．4．(20xx·济南模拟)如图所示，质子(1H)和α粒子(42He)，以相同的初动能垂直射入偏转电场(粒子不计重力)，则这两个粒子射出电场时的侧位移y之比为( )A．1 1 B．1 2C．2 1 D．1 4答案：B解析：由y＝12EqmL2v20和E k0＝12m v20，得：y＝EL2q4Ek0可知，y与q成正比，B正确．5．如图所示，一电荷量为＋q，质量为m的带电粒子以初速度为v0，方向与极板平行射入一对平行金属板之间．已知两极板的长度l，相距为d，极板间的电压为U，试回答下列问题．(粒子只受电场力作用且上极板带正电)(1)粒子在电场中所受的电场力的大小为________，方向__________，加速度大小为__________，方向________．(2)粒子在x方向上做________运动，在电场中的运动时间为________．(3)粒子在y方向上做________运动，离开电场时，在y方向上偏离的距离为_ _______．当其他条件不变，d增大时偏离距离将________．(4)粒子离开电场时，在y方向上的分速度为________，如果偏转的角度为θ，那么tanθ＝________.当其他条件不变，U增大时θ角将________答案：(1)qUd垂直v0方向向下qUmd垂直v0方向向下(2)匀速直线lv0(3)初速度为零的匀加速直线ql22mv20dU减小(4)qlmv0dUqlmv20dU增大6．如图所示，abcd 是一个正方形盒子．cd 边的中点有一个小孔e .盒子中有沿ad 方向的匀强电场．一个质量为m 带电量为q 的粒子从a 处的小孔沿ab 方向以初速度v 0射入盒内，并恰好从e 处的小孔射出．(忽略粒子重力)求：(1)该带电粒子从e 孔射出的速度大小．(2)该过程中电场力对该带电粒子做的功．(3)若正方形的边长为l ，试求该电场的场强．答案：(1)17v 0 (2)8m v 20 (3)8mv20ql解析：(1)设粒子在e 孔的竖直速度为v y .则水平方向：l /2＝v 0t竖直方向：l ＝vy 2·t 得：v y ＝4v 0v e ＝v20＋v2y ＝17v 0(2)由动能定理得：W 电＝12m v 2e －12m v 20＝8m v 20 (3)由W 电＝Eq ·l 和W 电＝8m v 20得：E ＝8mv20ql. 7．如图所示是示波管工作原理示意图，电子经加速电压U 1加速后垂直进入偏转电场，离开偏转电场时的偏转量为h ，两平行板间的距离为d ，电势差为U 2，板长为l .为了提高示波管的灵敏度(单位偏转电压引起的偏转量)可采取哪些措施？解析：电子经U 1加速后，设以v 0的速度垂直进入偏转电场，由动能定理得：12m v 20－0＝eU 1①电子在偏转电场中运动的时间t 为：t ＝l v0② 电子在偏转电场中的加速度a 为：a ＝U2e dm③ 电子在偏转电场中的偏转量h 为：h ＝12at 2④ 由①②③④式联立解得到示波管的灵敏度h U2为：h U2＝l24dU1可见增大l 、减小U 1或d 均可提高示波管的灵敏度.能力提升1.(20xx·××市一中高二检测)如图所示，有三个质量相等，分别带正电、负电和不带电小球，从平行板电场中的P点以相同的初速度垂直于E进入电场，它们分别落到A、B、C三点( ) A．落到A点的小球带正电，落到B点的小球不带电B．三小球在电场中运动的时间相等C．三小球到达正极板时动能关系：E kA>E kB>E kCD．三小球在电场中运动的加速度关系：a A>a B>a C答案：A解析：带负电的小球受到的合力为：mg＋F电，带正电的小球受到的合力为：mg－F电，不带电小球仅受重力mg，小球在板间运动时间：t＝xv0，所以t C<t B<t A，故a C>a B>a A；落在C点的小球带负电，落在A点的小球带正电，落在B点的小球不带电．因为电场对带负电的小球C做正功，对带正电的小球A做负功，所以落在板上动能的大小：E kC>E kB>E kA.2．示波器是一种常用的电学仪器．可以在荧屏上显示出被检测的电压随时间的变化情况．电子经电压u1加速后进入偏转电场．下列关于所加竖直偏转电压u2、水平偏转电压u3与荧光屏上所得的图形的说法中正确的是( )A．如果只在u2上加上甲图所示的电压，则在荧光屏上看到的图形如图(a)所示B．如果只在u3上加上乙图所示的电压，则在荧光屏上看到的图形如图(b)所示C．如果同时在u2和u3上加上甲、乙所示的电压，则在荧光屏上看到的图形如图(c)所示D．如果同时在u2和u3上加上甲、乙所示的电压，则在荧光屏上看到的图形如图(d)所示答案：ABD3．(20xx·××市一中高二检测)如图所示装置，从A板释放的一个无初速电子向B板方向运动，下列对电子的描述中错误的是( )A．电子到达B板时的动能是eUB．电子从B板到C板时动能变化为零C．电子到达D板时动能是3eUD．电子在A板和D板之间往复运动答案：C4．一平行板电容器的两个极板水平放置，两极板间有一带电量不变的小油滴．油滴在极板间运动时所受空气阻力的大小与其速率成正比．若两极板间电压为零，经一段时间后，油滴以速率v匀速下降；若两极板间的电压为U，经一段时间后，油滴以速率v匀速上升．若两极板间电压为－U，油滴做匀速运动时速度的大小、方向将是( )A．2v、向下 B．2v、向上C．3v、向下D．3v、向上答案：C解析：由题意知，未加电压时mg＝k v①加电压U时，电场力向上，设为F，则有F＝mg＋k v②当加电压(－U)时，电场力向下，匀速运动时有F＋mg＝k v′③联立①②③得：v′＝3v方向向下，C选项正确．5．如图所示，在两极板中间有一静止的电子，在交变电压作用下电子的运动情况是(不计重力，t＝0时，M板电势为正，板间距离足够长)( )A．一直向M板运动B．一直向N板运动C．先向M板运动，再一直向N板运动D．在M、N间做周期性的来回运动答案：D解析：0―→1s末，电子向左做匀加速直线运动，在1s末获得速度为v；1s 末―→2s末，电子向左做匀减速直线运动，2s末速度为0；2s末―→3s末，电子向右做匀加速直线运动，3s末电子获得速度v；3s末―→4s末电子向右做匀减速直线运动.4s末速度为零，刚好为一个周期．以后周而复始，所以，电子在M、N之间做周期性的来回运动．6．(新题快递)如图所示，水平放置的平行板电容器，与某一电源相连，它的极板长L＝0.4m，两板间距离d＝4×10－3m，有一束由相同带电微粒组成的粒子流，以相同的速度v0从两板中央平行极板射入，开关S闭合前，两板不带电，由于重力作用微粒能落到下板的正中央，已知微粒质量为m ＝4×10－5kg ，电量q ＝＋1×10－8C.(g ＝10m/s 2)求：(1)微粒入射速度v 0为多少？(2)为使微粒能从平行板电容器的右边射出电场，电容器的上板应与电源的正极还是负极相连？所加的电压U 应取什么范围？答案：(1)10m/s (2)与负极相连 120V<U <200V解析：(1)L 2＝v 0t d 2＝12gt 2 可解得v 0＝L 2g d＝10m/s (2)电容器的上板应接电源的负极当所加的电压为U 1时，微粒恰好从下板的右边缘射出d 2＝12a 1⎝ ⎛⎭⎪⎫L v02 a 1＝mg －q U1d m解得：U 1＝120V当所加的电压为U 2时，微粒恰好从上板的右边缘射出d 2＝12a 2⎝ ⎛⎭⎪⎫L v02 a 2＝q U2d －mg m解得U 2＝200V 所以120V<U <200V.7．如图所示，为一个从上向下看的俯视图，在光滑绝缘的水平桌面上，固定放置一条光滑绝缘的挡板轨道ABCD ，AB 段为直线，BCD 段是半径为R 的一部分圆弧(两部分相切于B 点)，挡板处于场强为E 的匀强电场中，电场方向与圆的直径MN 平行．现使一带电量为＋q 、质量为m 的小球由静止从斜挡板内侧上某点释放，为使小球沿挡板内侧运动，最后从D 点抛出，试求：(1)小球从释放到N 点沿电场强度方向的最小距离s ；(2)在上述条件下小球经过N 点时对挡板的压力大小．解析：(1)根据题意分析可知，小球过M 点对挡板恰好无压力时，s 最小，根据牛顿第二定律有qE ＝m v2M R，。

物理 选修3-1 期末检测卷三一、单选题(共30分)1．(本题3分)以下说法正确的是( )A ．由FE q=可知电场中某点的电场强度E 与F 成正比 B ．由公式PE qϕ=可知电场中某点的电势ϕ与q 成反比 C ．由ab U Ed =可知，匀强电场中任意两点a 、b 间距离越大，两点间的电势差也越大D ．公式QC U=，电容器的电容大小C 与电容器两极板间电势差U 无关 2．(本题3分)用控制变量法，可以研究影响平行板电容器电容的因素（如图）．设两极板正对面积为S ，极板间的距离为d ，静电计指针偏角为θ．实验中，极板所带电荷量不变，若( )A ．保持S 不变，增大d ，则θ变大B ．保持S 不变，增大d ，则θ变小C ．保持d 不变，减小S ，则θ变小D ．保持d 不变，减小S ，则θ不变3．(本题3分)图甲和图乙是演示自感现象的两个电路图，L 1和L 2为电感线圈，A 1、 A 2、 A 3是三个完全相同的灯泡．实验时，断开开关S 1瞬间，灯A 1突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关S 2，灯A 2逐渐变亮，而另一个相同的灯A 3立即变亮，最终A 2与A 3的亮度相同．下列说法正确的是( ) A ．图甲中，A 1与L 1的电阻值相同B ．图甲中，闭合S 1，电路稳定后，A 1中电流大于L 1中电流C ．图乙中，变阻器R 与L 2的电阻值相同D．图乙中，闭合S2瞬间，L2中电流与变阻器R中电流相等4．(本题3分)如图所示，在水平放置的已经充电的平行板电容器之间，有一带负电的油滴处于静止状态，若某时刻油滴的电荷量开始减小，为维持该油滴原来的静止状态，应( )A．给平行板电容器充电，补充电荷量B．给平行板电容器放电，减小电荷量C．使两金属板相互靠近些D．使两金属板相互远离些5．(本题3分)带电粒子仅在电场力作用下，从电场中a点以初速度v0进入电场并沿虚线所示的轨迹运动到b点，如图所示，则从a到b过程中，下列说法正确的是()A．粒子带负电荷B．粒子先加速后减速C．粒子加速度一直增大D．粒子的机械能先减小后增大6．(本题3分)如图所示，直线、、、分别是电源1与电源2的路端电压随输出电流变化的特性图线，曲线、是一个小灯泡的伏安特性曲线，曲线、与直线、、、相交点的坐标分别为P(5.2，3.5)、Q(6，5)。

最新人教版高中物理选修3-1复习资料全套带答案高中物理第一章静电场章末总结新人教版选修3-1第一部分题型探究静电力与平衡把质量m的带负电小球A,用绝缘细绳悬起，若将带电荷量为Q的带正电球B靠近A,当两个带电小球在同一高度相距r时，绳与竖直方向成a角•试求:(1)A球受到的绳子拉力多大？(2)A球带电荷量是多少？【思路点拨】(1)对小球A受力分析，受重力、静电引力和绳子的拉力，根据三力平衡求出绳子拉力;(2)根据库仑定律求出小球A的带电量.解析：⑴带负电的小球A处于平衡状态，A受到库仑力F'、重力mg以及绳子的拉力T的作用，其合力为零.因此mg-Tcos a =0, F' -Tsin a =0e nig ,得丁= ------ ，F = mg tan a.cos a(2)根据库仑定律F ‘ =k^r,2所以A球带电荷量为q"；,：答案：(1) A球受到的绳子拉力F，=mgtan a/、 4皿i 卄冃口mgr2tan a(2) A球带电荷量是q= —小结：本题先根据平衡条件得到库仑力，再根据库仑定律求出B球的带电量.a针对性训练1.用两根长度均为L的绝缘细线各系一个小球，并悬挂于同一点.已知两小球质量均为m,当它们带上等量同种电荷时，两细线与竖直方向的夹角均为0,如图所示.若己知静电力常量为k,重力加速度为g.求：(1)小球所受拉力的大小；⑵小球所带的电荷量.解析：(1)对小球进行受力分析，如图所示.设绳子对小球的拉力为T,则"严(2)设小球在水平方向受到库仑力的大小为F,贝!) F=mgtan 0 ,又因为：F=k —, r=2Lsin 0 r所以Q = 2Lsi 吧严卜答案：见解析粒子在电场屮的运动一带电的粒子射入一固定的点电荷Q 形成的电场中，沿图屮虚线由a 点运动到b 点，a 、b 两点到点A. 粒子一定带正电荷B. 电场力一定对粒子做负功C. 粒子在b 点的电势一定高于a 点的电势D. 粒子在b 点的加速度一定小于在a 点的加速度【思路点拨】由于粒子运动的轨迹是远离电荷Q 的，所以可以判断它们应该是带同种电荷；再由电场力的方向和粒子运动的方向的关系，可以判断做功的情况；根据电场线的疏密可以判断出场强的大小，进而可以判断出电场力和加速度的大小.解析：A. rh 粒子的运动的轨迹对以判断出粒子和点电荷Q 之间的作用力是互相排斥的，所以它们应该 是带同种电荷，但不一定就是带正电荷，所以A 错误.B. 由于粒子和点电荷Q 之间的作用力是互相排斥的，而粒子是向着电荷运动的，也就是库仑力的方 向和粒子运动的方向是相反的，由功的公式可以判断电场力一定对粒子做负功，所以B 正确.C. 由A 的分析可知，不能判断Q 带的电荷的性质，所以不能判断ab 点的电势的高低，所以C 错误.D. 由于r a >n,根据E=k2可以判断a 点的场强要比b 点小，所以粒子在b 点时受的电场力比较大， r加速度也就大，所以D 错误.答案：B小结：本题是対电场性质的考查，根据粒子的运动的轨迹判断出粒子和电荷Q 所带的电荷的性质，是 解决本题的关键，当然还要理解电场线与场强的关系.»针对性训练2. (多选)一带电粒子在正电荷形成的电场中，运动轨迹如图所示的abed 曲线，下列判断正确的是(BC)A. 粒子带负电B. 粒子通过a 点时的速度比通过b 点时大C. 粒子在a 点受到的电场力比b 点小则在这一过程中(若粒子只受电场力,D.粒子在a点时的电势能比b点大解析：A.轨迹弯曲的方向大致指向合力的方向，知电场力背离正电荷方向，所以该粒子帯正电.故A 错误.B.从a到b,电场力做负功，根据动能定理，动能减小，a点动能大于b点动能，则a点速度大于b 点的速度.故B正确.C.b点的电场线比a点电场线密，所以b点的电场强度大于a点的电场强度，所以粒子在a点的电场力比b点小.故C正确.D.从a到b,电场力做负功，电势能增加.所以a点的电势能小于b点的电势能.故D错误.功能关系在电场中的运用如图所示，在点电荷+Q的电场中有A、B两点，将质子和a粒子(带电荷量是质子的2倍，质量是质子的4倍)分别从A点由静止释放到达B点时，它们速度大小之比为多少？解析：质子和a粒子都是正离子，从A点释放后将受电场力作用，加速运动到B点，设AB间的电势差为U,根据动能定理得：对质子：qnU=^mnVH①对a粒子：q a U=^maVa②答案：将质子和a粒子分別从A点由静止释放到达B点时，它们的速度大小Z比是£： 1.»针对性训练3.如图所示，一电子(质量为in,电量绝对值为e)处于电压为U的水平加速电场的左极板A内侧，在电场力作用下由静止开始运动，然后穿过极板B中间的小孔在距水平极板M、N等距处垂直进入板间的匀强偏转电场.若偏转电场的两极板间距为d,板长为1,求：(1)电子刚进入偏转电场时的速度vo；(2)要使电子能从平行极板M、N间飞出，两个极板间所能加的最大偏转电压•令 習 厂 M解析：（1）在加速电场屮，由动能左理有:eU=^mvo —0©（2）电子在偏转电场屮做类平抛运动，有: 平行极板方向：要飞出极板区:联解③④⑤式得：「即 U‘ .ax=-^-U. @答案：见解析创新探究有这样一种观点：有质量的物体都会在英周围空间产生引力场，而一个有质量的物体在英他有质量 的物体所产生的引力场中，都要受到该引力场的引力（即万有引力）作用，这种情况可以与电场类比，那么， 在地球产生的引力场中重力加速度，可以与电场中下列哪个物理量相类比（）A. 电势B.电势能C.电场强度D.电场力解析：本题的情境比较新，引力场与电场是两个不同性质的场，但有可比性.引力场的特点是对处于 引力场的有质量的物体有力的作用即F=n ）g, g 为重力加速度，这是引力场中力的性质.而电场的特点是 对处于电场的电荷有力的作用即F=Eq, E 为电场强度.两者都是从力的角度显示场的重要性质.答案：C第二部分典型错误释疑典型错误之一忽视对电性的讨论真空中两个静止点电荷相距10 cm,它们之间的相互作用力大小为9X1（E" N,当它们合在一起吋， 成为一个带电量为3X10—8 C 的点电荷，问：原來两个电荷的带电量各为多少？【错解】根据电荷守恒定律：qi + q 2=3X10-8 C=a©2 [ /\ —2 x 2根据库仑定律：q 】q2=〒F=—— X9X10-4 C 2=1X1O -15 C 2=bh以q2飞代入①式得：qf ）+ b = 01 =Vot ③ leU'2 C ④垂直极板方向: 解①得:②解得 qi=-（a±-\/a 2 —4b ） =~（3X 10_s ±^/9X 10_1（，—4X 10_I ：，）C.【分析纠错】学生的思维缺乏全面性，因两点电荷有对能同号，也有可能异号.题中仅给出相互作用 力的大小，两点电荷可能异号，按电荷异号计算.由 qi —Q2=3X 10 s C=a.q 】q2=l X 10-11 C 2 = b.得 qf —aqi — b=0,由此解得:q 】 = 5X10 8 Cq 2=-2X10-8 C.典型错误之二因错误理解直线运动的条件而出错如图所示，一粒子质量为m,带电量为+ q,以初速度v 与水平方向成45°角射向空间匀强电场区 域，粒子恰做直线运动.求这匀强电场最小场强的大小，并说明方向.【错解】因粒子恰做直线运动，所以电场力刚好等于mg ，即电场强度的最小值为：歸=才.【分析纠错】因粒子恰做直线运动，说明粒子所受的合外力与速度平行，但不一定做匀速直线运动, 还可能做匀减速运动.受力图如图所示，显然最小的电场强度应是：厂 mgs in 45°亠宀工士〒“宀,亠 Emin= ------------- = —，方I 口J 垂直于V 斜冋上方. q 2q典型错误之三因错误判断带电体的运动情况而出错质量为m 的物块，带正电Q,开始时让它静止在倾角u=60°的固定光滑绝缘斜面顶端，整个装置 放在水平方向、大小为的匀强电场，如图所示，斜面高为H,释放物体后，物块落地的速度大小 为（）【错解】不少同学在做这道题时，一看到“固定光滑绝缘斜而”就想物体沿光滑斜而下滑不受摩擦力作 A.J72+&) gH C. 2V2gH41用，由动能定理得：mgH+QE#=$Tiv2,得v=p（2+羽）gH而错选A.【分析纠错】其实“固定光滑绝缘斜面”是干扰因素，只要分析物体的受力就不难发现，物体根本不 会沿斜面下滑，而是沿着重力和电场力合力的方向做匀加速直线运动，弄清了这一点，就很容易求得本题 正确答案应是C.典型错误之四 因忽视偏转电场做功的变化而出错一个动能为Ek 的带电粒子，垂直于电场线方向飞入平行板电容器，飞出电容器时动能为2应，如果 使这个带电粒子的初速度变为原来的两倍，那么它飞出电容器吋的动能变为()A. 8EuB. 5EkC. 4.25EkD. 4Ek【错解】当初动能为Ek 时，未动能为2Ek ,所以电场力做功为W=E k ；当带电粒子的初速度变为原來 的两倍时，初动能为4比，电场力做功为W=Ek ；所以它飞出电容器时的动能变为5Ek,即B 选项正确.【分析纠错】因为偏转距离为丫=跻，所以带电粒子的初速度变为原来的两倍时，偏转距离变为》, 所以电场力做功只有W=0.25Ek,所以它飞出电容器时的动能变为4. 25E k ,即C 选项正确.高中物理第二章恒定电流章末总结新人教版选修3-1 原理测电阻率 描述小灯泡的伏安特性曲线 测电池的便用多用表第一部分题型探究将复杂的研究对象转换成简单的物体 模型解决实际问题在国庆日那天，群众游行队伍中的国徽彩车，是由一辆电动车装扮而成，该电动车充一次电可以走 100 km 左右.假设这辆电动彩车总质量为6. 75X 103 kg,当它匀速通过天安门前500 m 长的检阅区域时 用时250 s,驱动电机的输入电流I = 10 A,电压为300 V,电动彩车行驶时所受阻力为车重的0. 02倍.g 取10 m/s 2,不计摩擦，只考虑驱动电机的内阻发热损耗能量，求：(1) 驱动电机的输入功率；(2) 电动彩车通过天安门前时的机械功率；龄规律 电路的连接开艾猜动变阻器恆定电流 导线I 控制件 111源 ① 电開定鏗② 部分电路欧姆定律③ 焦耳定律®闭合电路欧姆定禅 用电器 电浣表电压表多用表(3)驱动电机的内阻和机械效率. 【思路点拨】转换对象彩车一“非纯电阻电路”模型思路立现把复杂的实际研究对象转化成熟悉的非纯电阻电路进行处理，抓住了问题的实质，忽略了次要因素，看似复杂的问题变得非常容易解析：(1)驱动电机的输入功率：P 入=UI = 300 VX10 A = 3 000 W.V(2)电动彩车通过天安门前的速度v =?=2 m/s,电动彩车行驶时所受阻力为Fr=0. 02mg=0. 02X6. 75X 103X 10 N=l. 35X10’ N；电动彩车匀速行驶吋F=Ff, 故电动彩车通过天安门前时的机械功率P 机=Fv = 2 700 W.(3)设驱动电机的内阻为R,由能量守恒定律得：1)入七=P机t +『Rt,解得驱动电机的内阻R=3 Q,驱动电机的机械效率H XI00%=90%.1入答案：(1)3 000 W (2)2 700 W (3)3 Q 90%小结：电动彩车是由电动机驱动的，其含电动机的电路是一非纯电阻电路模型，处理此类问题常用能量守恒定律列式求解.a针对性训练1.有一种“电测井”技术，用钻头在地上钻孔，通过测量钻孔中的电特性反映地下的有关情况.如图为一钻孔，其形状为圆柱体，半径为10 cm•设里面充满浓度均匀的盐水，其电阻率P =0.314 Q・m. 现在在钻孔的上表面和底部加上电压测得U =100 V, 1 = 100 mA,求该钻孔的深度.解析：设该钻孔内的盐水的电阻为R,由R=p得R jo男Q=io‘ Q・由电阻定律得：深度hRS 103X3. 14X0. I2=i =—= -----------------------P 0.314答案：100 m含电容电路的分析与计算方法(多选)如图所示，乩、R2、R3、出均为可变电阻，G、C2均为电容器，电源的电动势为E,内阻r^O. 若改变四个电阻中的一个阻值，贝9()m= 100 m.&所带的电量都增加 C2所带的电量都增加 C2所帯的电量都增加C2所带的电量都增加【思路点拨】由电路图可知，电阻R2、&、串联接入电路，电容器G 并联在电阻R2两端，电容器C2 与心、出的串联电路并联；根据电路电阻的变化，应用欧姆定律及串联电路特点判断电容器两端电压如何 变化，然后由Q=CU 判断出电容器所带电荷量如何变化.解析：Ri 上没有电流流过，R 】是等势体，故减小R 】，G 两端电压不变，C2两端电压不变，G 、C2所带的 电量都不变，选项A 错误；增大G 、C2两端电压都增大，G 、G 所带的电量都增加，选项B 正确；增大 心，G 两端电压减小，C2两端电压增大，G 所带的电量减小，C2所带的电量增加，选项C 错误；减小心，G 、 C2两端电压都增大，C 】、C2所带的电量都增加，选项D 正确.答案：BD小结：解决含电容器的直流电路问题的一般方法：(1) 通过初末两个稳定的状态來了解中间不稳定的变化过程.(2) 只有当电容器充、放电时，电容器支路中才会有电流，当电路稳定时，电容器对电路的作用是断 路.(3) 电路稳定时，与电容器串联的电阻为等势体，电容器的电压为与之并联的电阻两端的电压.(4) 在计算电容器的帶电荷量变化吋，如果变化前后极板帯电的电性相同，那么通过所连导线的电荷 量等于始末状态电容器电荷量之差；如果变化前后极板带电的电性相反，那么通过所连导线的电荷量等于 始末状态电容器电荷量之和.a 针对性训练2. (多选)如图所示电路中，4个电阻阻值均为R,电键S 闭合时，有质量为叭带电量为q 的小球静 止于水平放置的平行板电容器的正中间.现断开电键S,则下列说法正确的是(AC)A. 小球带负电B. 断开电键后电容器的帯电量增大C. 断开电键后带电小球向下运动0.断开电键后带电小球向上运动解析：带电量为q 的小球静止于水平放置的平行板电容器的正屮间，说明所受电场力向上，小球带负 电，选项A 正确；断开电键后电容器两端电压减小，电容器的带电量减小，带电小球所受电场力减小，带 电小球向下运动，选项C 正确、D 错误.A. 减小Ri, B. 增大R2, C. 增大 D. 减小Ri, G 、 C 】、 /?ft创新情景探究角速度计可测量航天器自转的角速度3,其结构如图所示.当系统绕OCT 转动时，元件A 在光滑 杆上发生滑动，并输出电压信号成为航天器的制导信号源.已知A 质量为m,弹簧的劲度系数为k,原长 为I 』，电源电动势为E,内阻不计.滑动变阻器总长为L,电阻分布均匀，系统静止时滑动变阻器滑动头P 在中点，与固定接点Q 正对，当系统以角速度3转动时，求：(1) 弹簧形变量x 与3的关系式；(2) 电压表的示数U 与角速度(Q 的函数关系.【思路点拨】当系统在水平面内以角速度3转动时，由弹簧的弹力提供元件A 的向心力，根据牛顿 第二定律得到角速度3与弹簧仲长的长度x 的关系式.根据串联电路电压与电阻成正比，得到电压U 与x的关系式，再联立解得电压U 与角速度3的函数关系.解析：(1)根据牛顿第二定律，有：F r .=ma = mw 2R, 而 F n = kx = m 2 (Lo + x),2m 3 *L 0(k —mco 2) 答案：见解析.小结：本题是一道典型的理论联系实际的题目，也是一道力学、电学的综合题，关键是要弄懂滑动变 阻器上当滑动头P 滑动时的电阻关系.»针对性训练3. 如图所示，图甲是我市某中学在研究性学习活动中，吴丽同学自制的电子秤原理示意图.目的是 利用理想电压表的示数指示物体的质量.托盘与电阻可忽略的金属弹簧相连，托盘与弹簧的质量均不计•・滑 动变阻器的滑动端与弹簧上端连接，当托盘屮没有放物体时，滑动触头恰好指在变阻器R 的最上端，此吋 电压表示数为零.设变阻器总电阻为R,总长度为L,电源电动势为E,内阻为「限流电阻阻值为R 。

1 电源和电流学习目标知识脉络1.了解电流的形成，知道电源的作用和导体中的恒定电场．2．知道电流的定义及单位、方向的规定，理解恒定电流．(重点)3．理解电流形成的微观实质．(难点)电源和恒定电场[先填空]1．电源2．恒定的电场(1)定义：由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场．(2)形成：连接A、B导体的导线内的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的．(3)特点：任何位置的电荷分布和电场强度都不会随时间变化，基本性质与静电场相同．(4)适用规律：在静电场中所讲的电势、电势差及其与电场强度的关系同样适用于恒定电场．[再判断]1．恒定电场与静电场基本性质相同，两者没有区别．(×)2．电路中有电流时，电场的分布就会随时间不断地变化．(×)3．电源的作用就是将其他形式的能转化为电能．(√)4．恒定电场的电场强度不变化，一定是匀强电场．(×)[后思考]恒定电场就是静电场，对吗？【提示】静电场是静电荷产生的电场，而恒定电场是由电源、导线等电路元件累积电荷形成的电场，但二者基本性质相同．[合作探讨]如图2-1-1所示，电闪雷鸣时，强大的电流使天空发出耀眼的闪光．图2-1-1探讨1：电闪雷鸣时，耀眼的闪光为什么只持续一瞬间？【提示】因为云层与大地或云层之间的电压在电闪瞬间减小，不能再维持强大电流的存在．探讨2：电闪雷鸣过程中发生怎样的能量转化？【提示】电能转化为光能、热能等．[核心点击]1．电源的作用(1)从电荷转移的角度看，电源的作用是使电路中的自由电荷持续地定向移动．(2)从能量转化的角度看，搬运电荷的过程是非静电力做功的过程，从而将其他形式的能转化为电能．2．形成电流的三种电荷形成电流的三种电荷为自由电子、正离子和负离子，其中金属导体导电时定向移动的电荷是自由电子，液体导电时定向移动的电荷有正离子和负离子，气体导电时定向移动的电荷有自由电子、正离子和负离子．1．关于电流，下列叙述正确的是()A．只要将导体置于电场中，导体内就有持续电流B．电源的作用可以使电路中有持续电流C．导体内没有电流时，就说明导体内部的电荷没有移动D．持续电流是由静电场产生的【解析】电流在形成时有瞬时电流和恒定电流，瞬时电流是电荷的瞬时移动形成的，而持续电流是导体两端有稳定的电场形成的，电源的作用就是在导体两端加上稳定的电压，从而在导体内部出现稳定的电场，可见本题答案应选B.【答案】 B2．(多选)在由电源、导线等电路元件所组成的电路中，以下说法正确的是()【导学号：34522019】A．导线中的电场强度处处为零B．导线中的电场强度方向跟导线方向平行C．导线处于静电平衡状态D．导线内沿电流方向各点的电势逐渐降低【解析】在电源和导线中感应电荷的共同作用下，垂直导线方向的电场相互抵消，在导体中形成了沿导线方向的电场，即导线中的电场强度方向跟导线方向平行，B正确，A错误；导体内有电场，说明导体不是静电平衡状态，C错误；沿电场方向电势逐渐降低，电场方向就是正电荷的受力方向，也就是电流的方向，即导线内沿电流方向各点的电势逐渐降低，D正确．【答案】BD电路中有持续电流的两个条件(1)电路中有电源．(2)电路还必须是闭合的，即必须用导体将电源连接起来．恒定电流[先填空]1．电流概念(1)概念：电荷的定向移动形成电流．(2)物理意义：反映了电流的强弱程度．(3)符号及单位：符号是I，单位有安培、毫安、微安(单位符号分别为A、mA、μA)．(4)表达式：I＝q t.(5)电流的方向：规定正电荷定向移动方向或负电荷定向移动的反方向为电流方向．2．恒定电流大小和方向都不随时间变化的电流．[再判断]1．电流既有大小，又有方向，是矢量．(×)2．电流越大，单位时间内通过导体横截面的电荷量就越多．(√)3．导体中的电流，实际是正电荷的定向移动形成的．(×)[后思考]有同学认为“只有导体中才可有电流”，谈一谈你的认识．【提示】电荷定向移动形成电流，不论是导体内还是其他空间，只要有电荷定向移动就可形成电流，如氢原子中核外电子做匀速圆周运动时，形成了一环形电流等．[合作探讨]如图2-1-2所示，把电源用导线连接在插入食盐水中的两个金属电极上，电路中形成电流．图2-1-2探讨1：盐水中的电流和金属导线中的电流形成机制有什么不同？【提示】盐水中的电流是Cl－离子和Na＋离子同时反向定向移动形成的，金属导线中的电流是自由电子定向移动形成的．探讨2：盐水中的电流沿什么方向？【提示】左．探讨3：假设t s内有N个Cl－和N个Na＋通过图中虚面，则电路中的电流多大？【提示】I＝2 Ne t.[核心点击]1．理解电流概念注意的四个要点(1)公式I＝qt中，q是通过导体横截面的电荷量，而不是通过导体单位横截面积的电荷量．(2)当导体中有正、负电荷同时向相反方向定向移动形成电流时，公式中的q 应为通过导体横截面的正、负两种电荷电荷量的绝对值之和．(3)横截面的选取是任意的，电流的大小与横截面无关．(4)电流的方向规定为正电荷定向移动的方向，它与负电荷定向移动的方向相反．在电源外部的电路中，电流的方向是从电源的正极流向负极；在电源的内部，电流是从电源的负极流向正极．电流虽然有大小和方向，但电流是标量，而不是矢量．因此电流的合成不遵循平行四边形定则．2．电流的微观表达式I＝nqS v(1)建立模型如图2-1-3所示，AB表示粗细均匀的一段导体，两端加一定的电压，导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为v.设导体的长度为L，横截面积为S，导体单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q .图2-1-3(2)理论推导导体AB中的自由电荷总数N＝nLS总电荷量Q＝Nq＝nLSq所有这些电荷都通过导体横截面所需要的时间t＝L v根据公式I＝qt可得，导体AB中的电流I＝Qt＝nLSqLv＝nqS v.(3)结论由此可见，从微观上看，电流决定于导体中单位体积内的自由电荷数、自由电荷的电荷量、自由电荷定向移动的速率以及导体的横截面积．3．三种速率的区别电子定向移动的速率电子热运动的速率电流传导的速率物理意义电流是由电荷的定向移动形成的，电流I＝nqS v，其中v就是电子定向移动的速率.构成导体的电子在不停地做无规则热运动，由于热运动向各个方向运动的机会相等，故不能形成电流.闭合开关的瞬间，电路中各处以光速c建立恒定电场，在恒定电场的作用下，电路中各处的自由电子几乎同时开始定向移动，整个电路也几乎同时形成了电流大小10－5 m/s105 m/s3×108 m/s3．铜的相对原子质量为m，密度为ρ，每摩尔铜原子有n个自由电子，今有一根横截面积为S的铜导线，当通过的电流为I时，电子平均定向移动的速率为()【导学号：34522020】A．光速c B.I neSC.ρIneSm D.mIneSρ【解析】假设电子定向移动的速率为v，那么在t时间内通过导体横截面的自由电子数相当于在体积vtS中的自由电子数，而体积为vtS的铜的质量为vtSρ，摩尔数为vtSρm，所以电荷量q＝v tSρnem，因电流I＝qt＝vSρnem，于是得到v＝mIneSρ.【答案】 D4．一根横截面积为S的均匀长直橡胶棒上均匀带有负电荷，每米电荷量为q，当此棒沿轴线方向做速度为v的匀速直线运动时，由于棒运动而形成的等效电流大小为()A．q v B．q/vC．q v S D．q v/S【解析】时间t内通过垂直于棒运动方向某一横截面的电荷量Q＝q v t，依电流的定义式可得I＝Qt＝q v，故A正确．【答案】 A计算电流大小的三种方法1．金属导体中电流的计算金属导体中的自由电荷只有自由电子，运用I＝qt计算时，q是某一时间内通过金属导体横截面的电子的电荷量．2．电解液中电流的计算电解液中的自由电荷是正、负离子，运用I＝qt计算时，q应是同一时间内正、负两种离子通过横截面的电荷量的绝对值之和．3．环形电流的计算环形电流的计算采用等效的观点分析．所谓等效电流，就是把电子周期性地通过圆周上各处形成的电流看成持续不断地通过圆周上各处时所形成的电流．对周期性运动的电荷，常取一个周期来计算等效电流．利用I＝qt＝qT求等效电流．高中物理考试答题技巧及注意事项在考场上，时间就是我们致胜的法宝，与其犹犹豫豫不知如何落笔，倒不如多学习答题技巧。