【步步高 学案导学设计】2014-2015学年高中物理 第三章 第1节 磁现象和磁场课时作业 新人教版选修3-1

第1节磁现象和磁场1.磁体是具有磁性的物体，磁体有N、S两个极，同名磁极彼此排斥，异名磁极彼此吸引。

2．奥斯特发觉了电流的磁效应，第一次揭露了电与磁的联系。

3．磁场是一种特殊的物质，它对放入其中的磁体、电流有力的作用。

4．地磁场的N极在地理南极周围，地磁场的S极在地理北极周围，地磁轴与地球自转轴间的夹角叫磁偏角。

磁现象及电流的磁效应1.磁现象(1)磁性：物质具有吸引铁质物体的性质叫磁性。

(2)磁体：天然磁石和人造磁铁都叫做磁体。

(3)磁极：磁体的各部份磁性强弱不同，磁性最强的区域叫磁极。

能够自由转动的磁体，静止时指南的磁极叫做南极(S极)，指北的磁极叫做北极(N极)。

(4)磁极间彼此作用规律：自然界中的磁体总存在着两个磁极，同名磁极彼此排斥，异名磁极彼此吸引。

2．电流的磁效应(1)奥斯特实验：把导线沿南北方向放置在指向南北的磁针上方，通电时磁针发生了转动。

(2)意义：奥斯特实验发觉了电流的磁效应，即电流能够产生磁场，第一揭露了电与磁的联系。

[专门提示] 奥斯特实验证明了电流周围产生磁场，本来是没有条件的，但实际实验时必需考虑地磁场的阻碍，让通电导线沿南北方向放置，磁场方向与地磁场方向尽可能不一致，成效明显。

1．铁棒A能吸引小磁针，铁棒B能排斥小磁针，假设将铁棒A靠近铁棒B，下述说法中正确的选项是( )A．A、B必然彼此吸引B．A、B必然彼此排斥C．A、B间有可能无磁场力作用D．A、B可能彼此吸引，也可能彼此排斥解析：小磁针本身有磁性，能够吸引没有磁性的铁棒，故铁棒A可能有磁性，也可能没有磁性，只是在小磁针磁场作用下临时被磁化的结果。

铁棒B能排斥小磁针，说明铁棒B 必然有磁性。

假设A无磁性，当A靠近B时，在B的磁场作用下也会被磁化而发生彼此的吸引作用。

假设A有磁性，那么A、B两磁体都别离有北极和南极，当它们的同名磁极相互靠近时，相互排斥；当异名磁极相互靠近时，相互吸引。

这说明不论A有无磁性，它们之间总有磁场力的作用，故只有D项正确。

1第五节共点力的平衡条件1.共点力(1一个物体受到的力作用于物体上的 ________或者它们的 ________交于一点,这样的一组力叫做共点力.(2共点力的合成:遵守 ________________说明①非共点力不能用平行四边形定则合成. ②平行四边形定则是一切矢量合成的普适定则,如:速度、加速度、位移、力等的合成.2.一个物体在力的作用下,如果保持 ________状态或者 ________________状态,我们就说这个物体处于平衡状态.共点力作用下物体的平衡条件是 ____________.其数学表达式为 F合 =____或⎩⎪⎨⎪⎧F x 合 = F y 合= , 其中 F x 合为物体在 x 轴方向上所受的合外力, F y 合为物体在 y 轴方向上所受的合外力.3.共点力作用下物体的平衡条件 (F合 =0 的应用步骤(1选定 ____________,依据题意判断用整体法还是隔离法更有利于解决问题,应视具体问题而定.(2对研究对象进行准确的 ____________,找出哪些物体对要研究的物体有力的作用.(3画出 ____________,并将某些力进行合成或分解,作出平行四边形.(4根据平衡条件:____________,列出平衡方程进行求解.4.下列情况下,物体处于平衡状态的有 (A .自由下落B .沿斜面匀速下滑C .物体被竖直向上抛出到达最高点时D .处于超重状态的物体5.物体在共点力作用下,下列说法中正确的是 (A .物体的速度在某一时刻等于零,物体就一定处于平衡状态B .物体相对另一物体保持静止时,物体一定处于平衡状态C .物体所受合力为零,就一定处于平衡状态D .物体做匀加速运动时,物体处于平衡状态6.一物体放在粗糙的水平面上,质量 m =5 kg ,物体与水平面间的动摩擦因数为μ=0.3, 当用水平力 F 作用在物体上时,物体恰好做匀速直线运动,则力 F 应为多少?2【概念规律练】知识点一共点力作用下物体的平衡1.物体在共点力作用下,下列说法中正确的是 (A .物体的速度在某一时刻等于零,物体就一定处于平衡状态B .一物体相对另一物体保持静止时,物体一定处于平衡状态C .物体所受合力为零,就一定处于平衡状态D .物体做匀加速直线运动时,物体处于平衡状态2.图 1如图 1所示,物块在力 F 作用下向右沿水平方向匀速运动,则物块所受的摩擦力f 与拉力 F 的合力方向应该是 (A .水平向右B .竖直向上C .向右偏上D .向左偏上知识点二平衡条件的应用3.某物体处于平衡状态时受到四个力的作用,保持其中三个力大小和方向均不变,将另一个力 F 保持其大小不变,方向转过 90°角,则欲使物体仍保持静止状态,必须再加上一个大小为多大的力才行 (A . FB . 2FC . 2FD . 3F4.物体受到三个共点力 F 1=7 N 、 F 2=9 N 及未知力 F 的作用而平衡,试讨论 F 的取值范围; 若物体受到四个共点力 F 1=7 N 、 F 2=9 N 、 F 3=3 N 及未知力 F 4作用而平衡,则 F 4的取值范围如何呢?【方法技巧练】一、平衡问题中的动态分析5.图 2图 2是给墙壁粉刷涂料用的“涂料滚”的示意图. 使用时, 用撑竿推着粘有涂料的涂料滚沿3 墙壁上下缓缓滚动, 把涂料均匀地粉刷到墙上. 撑竿的重量和墙壁的摩擦均不计, 而且撑竿足够长, 粉刷工人站在离墙壁一定距离处缓缓上推涂料滚, 关于该过程中撑竿对涂料滚的推力 F 1,涂料滚对墙壁的压力 F 2,以下说法中正确的是 (A . F 1增大, F 2减小B . F 1减小, F 2增大C . F 1、 F 2均增大D . F 1、 F 2均减小6.如图 3所示,重为 G 的小球放在倾角为θ的光滑斜面上,被竖直放置的光滑木板挡住, 若将挡板逆时针转动逐渐放低.试分析球对挡板的压力和对斜面的压力如何变化.图 3二、正交分解法在平衡问题中的应用7.图 4如图 4所示,重力为 500 N 的人通过跨过定滑轮的轻绳牵引重 200 N 的物体,当绳与水平面成 60°角时,物体静止.不计滑轮与绳的摩擦.求地面对人的支持力和摩擦力.8. 如图 5所示,图 54 用绳 AC 和 BC 吊起一重物,绳与竖直方向夹角分别为 30°和 60°, AC 绳能承受的最大的拉力为 150 N ,而 BC 绳能承受的最大的拉力为 100 N ,求重物的最大重力不能超过多少?1. (双选下列物体中处于平衡状态的是 (A .静止在粗糙斜面上的物体B .沿光滑斜面下滑的物体C .在平直路面上匀速行驶的汽车D .做自由落体运动的物体在刚开始下落的一瞬间2.物体静止放置在粗糙斜面上,斜面对物体的作用力的方向是 (A .垂直斜面向上B .可能沿斜面向下C .竖直向上D .无法判断3.下列关于物体的平衡状态的说法,正确的是 (A .只有在静止和匀速直线运动状态,物体才处于平衡状态B .做竖直上抛运动的物体,上升到最高点时速度为零,此瞬间物体处于平衡状态C .若一个物体相对另一个物体静止,则此物体处于平衡状态D .若一个物体所受合外力为零,则此物体处于静止状态4.下列各组的三个共点力不能使物体处于平衡状态的是 (A . F 1=5 N , F 2=5 N , F 3=1 NB . F 1=1 N , F 2=3 N , F 3=1 NC . F 1=2 N , F 2=4 N , F 3=6 ND . F 1=6 N , F 2=10 N , F 3=8 N5.图 6建筑工人用如图 6所示的定滑轮装置运送建筑材料.质量为 70.0 kg 的工人站在地面上,通过定滑轮将 20.0 kg 的建筑材料以 0.500 m /s 2的加速度拉升,忽略绳子和定滑轮的质量及5 定滑轮的摩擦,则工人对地面的压力大小为 (g取 10 m /s 2(A . 510 NB . 490 NC . 890 ND . 910 N6.图 7如图 7所示,物体 M 处于静止状态,三条细绳的拉力之比 F 1∶F 2∶F 3为 (A .1∶2∶3B 3C .5∶4∶3D . 2∶1∶17.图 8质量为 m 的木块,被水平力 F 紧压在倾角θ=60°的固定木板上,如图 8所示,木板对木块的作用力为 (A . FB . 32C . 12D . F 2+ mg 28.(双选图 9如图 9所示,电灯悬挂于两墙壁之间,更换水平绳 OA 使连接点 A 向上移动而保持 O 点位置和 OB 绳的位置不变,则在 A 点向上移动的过程中 (A .绳 OB 的拉力逐渐增大B .绳 OB 的拉力逐渐减小C .绳 OA 的拉力先增大后减小D .绳OA 的拉力先减小后增大9.图 10如图 10所示,一个重为 G 的物体放在粗糙水平面上,它与水平面的动摩擦因数为μ,若对物体施加一个与水平面成θ角的力 F ,使物体做匀速直线运动,则下列说法中不正确的是(A．物体所受摩擦力与拉力的合力方向竖直向上 B．物体所受的重力、支持力、摩擦力的合力与 F 等大反向 C．物体所受的重力、摩擦力、支持力的合力等于Fcos θ D．物体所受摩擦力的大小等于Fcos θ ，也等于μ (G－Fsin θ 10. 图 11 用轻弹簧竖直悬挂质量为 m 的物体，静止时弹簧伸长量为 L.现用该弹簧沿斜面方向拉住质量为 2m 的物体，系统静止时弹簧伸长量也为 L.斜面倾角为 30°，如图 11 所示．则物体所受摩擦力( A．等于零 1 B．大小为 mg，方向沿斜面向下 2 3 mg，方向沿斜面向上 2 D．大小为 mg，方向沿斜面向上题号 1 2 3 4 答案 11. C．大小为5 6 7 8 9 10 图 12 如图 12 所示，轻弹簧 AB 长为 35 cm，A 端固定于一个放在倾角为 30°的斜面、重 50 N 的物体上，手执 B 端，使弹簧与斜面平行．当弹簧和物体沿斜面匀速下滑时，弹簧长变为 40 cm；当匀速上滑时，弹簧长变为 50 cm.求： (1弹簧的劲度系数 k； (2物体跟斜面间的动摩擦因数μ . 第五节共点力的平衡条件课前预习练 1．(1同一点作用线 (2平行四边形定则 2．静止匀速直线运动合力为零 0 0 0 3．(1研究对象 (2受力分析 (3受力示意图 (4F 合＝0 4．B [物体没有处于平衡状态一定是物体不处于静止或匀速直线运动状态，或者说物体受到的合力不为零，因此自由下落的物体不是处于平衡状态；沿斜面匀速下滑的物体，显然处 6于平衡状态；而竖直向上抛出到达最高点时的物体，尽管物体的瞬时速度为零，但它不处于静止状态，受到的合力不是零，因此也不处于平衡状态；处于超重状态的物体，因为具有向上的加速度或向上的分加速度，合力不是零，也不是处于平衡状态．] 5．C 6．15 N 解析 F＝μ mg＝0.3×5×10 N＝15 N. 课堂探究练1．C 2．B [ 对物块进行受力分析如右图所示，除 F 与 f 外，它还受竖直向下的重力 G 及竖直向上的支持力 FN，物块匀速运动，处于平衡状态，合力为零．由于重力 G 和支持力 FN 在竖直方向上，将重力和支持力等效成一个竖直向下的力，四力平衡转化为三力平衡，则根据三力平衡的原理，F 与 f 的合力必须和重力与支持力的合力等大反向，所以沿竖直方向向上．故 B 正确．] 点评 (1三力平衡的特点：任意两个力的合力必和第三个力等大反向． (2n 个力共点平衡最终可以等效成二力平衡． 3．B 4．2 N≤F≤16 N 0 N≤F4≤19 N 解析物体受到 F1、F2、F 三个共点力作用处于平衡状态，因此三力的合力为零，即 F 与 F1、 F2 的合力等大、反向；而 F1、F2 的合力大小范围是2 N≤F 合≤16 N，因此 F 的取值范围是2 N≤F≤16 N；同理，若物体受到四个共点力 F1、F2、F3 及 F4 作用而平衡，则 F4 与 F1、F2、F3 三力的合力等大反向．因 F1、F2 的合力范围是2 N≤F12≤16 N，当 F12 取3 N 且方向与 F3 反向时，F1、F2、F3 三力的合力最小，为 0 N；当 F1、F2、F3 三力在同一方向时，其合力最大，最大值为 19 N．因此 F4 的取值范围是 0N≤F4≤19 N. 5．D [对涂料滚进行受力分析，受到重力 G、竿对滚的推力、墙壁对滚的支持力三个力，如图所示．其缓慢向上滚的过程中三力平衡，竿对滚的推力方向与竖直方向的夹角θ 变小，根据物体的平衡条件可知，推力竖直向上的分力大小等于涂料滚的重力，涂料滚的重力不变，随推力方向与竖直方向夹角θ 变小，推力也逐渐变小，进而其水平方向上的分力也变小，即涂料滚对墙壁的压力也变小，所以选项 D 正确．] 6．见解析解析球受到竖直向下的重力作用，该力总是欲使球向下运动，但由于斜面和挡板的限制，球才保持静止状态．因此，球的重力产生两个效果：使球垂直压紧斜面和使球垂直压紧挡板，所以重力可分解为垂直于斜面方向和垂直于挡板方向的两个分力．在挡板放低的过程，重力 G 的大小和方向均不变，垂直斜面的分力 G1 的方向不变，作出以 G 7为对角线，一条邻边为 G1 方向的一系列平行四边形，如图所示．由图可知，G1 随挡板的降低始终在减小，G2 先减小后增大，当 G1 与 G2 垂直时，即挡板垂直斜面放置时，G2 取最小值为Gsin θ . 方法总结对动态问题，首先要明确合力与分力，其次要明确哪些力是不变量，哪些力是变化量，即明确哪些力的大小或者方向变化，哪些力的大小和方向都变化，此类问题常用图解法分析，其一般程序为： (1根据实际情况分解力，并作出合力与分力的平行四边形或三角形． (2根据分力方向的变化，由图示的平行四边形或三角形的边角关系，推断分力的变化情况． 7．100(5－ 3 N 100 N 解析人和重物静止，所受合力皆为零，对物体受力分析得到，绳的拉力F′等于物重 200 N；人受四个力作用，将绳的拉力分解，即可求解且人受绳的拉力 F 大小与F′相同，则 F＝F′ ＝200 N.如右图所示，以人为研究对象，将绳的拉力分解得 1 水平分力 Fx＝Fcos 60°＝200× N＝100 N 2 竖直分力 Fy ＝Fsin 60°＝200× 3 N＝100 3 N 2 在 x 轴上，f 与 Fx 二力平衡，所以静摩擦力 f＝Fx＝100 N，在 y 轴上，三力平衡得，地面对人的支持力 FN＝G－Fy＝(500－100 3 N＝100(5－ 3 N. 方法总结正交分解法不仅可以应用于力的分解，也可应用于其他任何矢量的分解，我们选取坐标系时，可以是任意的，不过选择合适的坐标系可以使问题简化，通常坐标系的先取有两个原则： (1使尽量多的矢量落在坐标轴上， (2尽量使未知量落在坐标轴上． 8．173.2 N 解析以重物为研究对象，重物受力如图所示，因重物静止，加速度为零，由平衡条件得 FACsin 30°－FBCsin 60°＝0① FACcos 30°＋FBCcos 60°－G＝0②由式①可知 FAC＝ 3FBC 当 FBC＝100 N 时，FAC＝173 N，AC 将断．而当 FAC＝150 N 时，FBC＝86.6<100 N 将 FAC＝150 N，FBC＝86.6 N 代入②式解得 G＝173.2 N 所以重物的最大重力不能超过173.2 N. 课后巩固练 1．AC 2.C 3.A 4.B 5．B [对建筑材料进行受力分析．根据牛顿第二定律有 F－mg＝ma，得绳子的拉力大小等于 F＝210 N．然后再对人受力分析由平衡知识得 Mg＝F＋FN，得 FN＝490 N，根据牛顿第二定律可知人对地面的压力为 490 N，B 对．] 6．B 7.D 88．BD [在绳 OA 的连接点 A 向上移动的过程中，结点 O 始终处于平衡状态．取结点 O 为研究对象，受力情况如图所示，图中 F1、F2、F3 分别是绳 OA、绳 OB、电线对结点 O 的拉力，F3′是 F1 和 F2 的合力，且F3′＝F3.在 A 点向上移动的过程中，F3 的大小和方向都保持不变，F2 的方向保持不变．由图可知，当绳OA 垂直于 OB 时，绳 OA 的拉力最小，所以绳 OA 的拉力先减小后增大，绳 OB 的拉力逐渐减小．正确选项为 B、D.] 9．C [物体受四个共点力作用处于平衡状态如右图所示，故任意三个力的合力必与另一个力等大反向，B 对，C 错．将力 F 正交分解，由平衡条件知 f＝Fcos θ ，又因 FN＝G－Fsin θ ，所以 f＝μ FN＝μ (G －Fsin θ ，D 对．因 F 的一个分力 F1＝Fcos θ 与 f 合成后合力为零，故 F 与 f 的合力大小为 F 的另一个分力，即 F2＝Fsin θ ，方向竖直向上，A 对．] 10．A [竖直悬挂时 mg＝kL①沿斜面拉 2m 物体时，设物体受摩擦力为 f，方向沿斜面向下，则kL＝2mgsin 30°＋f②由①②得 f＝0.] 3 11．(1250 N/m (2 6 解析当弹簧和物体沿斜面匀速下滑时，物体受力情况如图甲由平衡条件得： F1＋f＝G·sin 30°， FN＝G·cos 30°， f＝μ FN. 而 F1＝k×(0.4－0.35＝0.05k，当弹簧和物体沿斜面匀速上滑时，物体受力情况如图乙由平衡条件得： F2＝G·sin 30°＋f′，而f′＝μ FN，F2＝k×(0.5－0.35＝0.15k， 3 以上各式联立求得：k＝250 N/m，μ ＝ . 6 9。

第三章磁场章末检测(B)(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(本题共10个小题，每小题5分，共50分)1．关于磁场的下列说法正确的是( )A．磁场和电场一样，是同一种物质B．磁场最基本的性质是对处于磁场里的磁体或电流有磁场力的作用C．磁体与通电导体之间的相互作用不遵循牛顿第三定律D．电流与电流之间的相互作用是通过磁场进行的2．关于磁感应强度，下列说法正确的是( )A．一小段通电导体放在磁场A处，受到的磁场力比B处的大，说明A处的磁感应强度比B处的磁感应强度大B．由B＝FIL可知，某处的磁感应强度大小与放入该处的通电导线所受磁场力F成正比，与导线的IL成反比C．一小段通电导体在磁场中某处不受磁场力作用，则该处磁感应强度一定为零D．小磁针N极所受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向3．如图1所示，一带负电的金属环绕轴OO′以角速度ω匀速旋转，在环左侧轴线上的小磁针最后平衡的位置是( )A．N极竖直向上 B．N极竖直向下C．N极沿轴线向左 D．N极沿轴线向右4．下列说法中正确的是( )A．磁场中某一点的磁感应强度可以这样测定：把一小段通电导线放在该点时受到的磁场力F与该导线的长度L、通过的电流I乘积的比值．即B＝FILB．通电导线放在磁场中的某点，该点就有磁感应强度，如果将通电导线拿走，该点的磁感应强度就为零C．磁感应强度B＝FIL只是定义式，它的大小取决于场源以及磁场中的位置，与F、I、L 以及通电导线在磁场中的方向无关D．通电导线所受磁场力的方向就是磁场的方向5．下面所述的几种相互作用中，通过磁场发生的有( )A．两个静止电荷之间的相互作用 B．两根通电导线之间的相互作用C．两个运动电荷之间的相互作用 D．磁体与运动电荷之间的相互作用图1 图2 图36．两长直通电导线互相平行，电流方向相同，其截面处于一个等边三角形的A、B处，如图2所示，两通电导线在C处的磁感应强度均为B，则C处总磁感应强度为( ) A．2B B．B C．0 D.3B7．如图3所示，在真空中，水平导线中有恒定电流I通过，导线的正下方有一质子初速度方向与电流方向相同，则质子可能的运动情况是( )A．沿路径a运动 B．沿路径b运动C．沿路径c运动 D．沿路径d运动8.如图4所示，M、N为一对水平放置的平行金属板，一带电粒子以平行于金属板方向的速度v穿过平行金属板．若在两板间存在互相垂直的匀强电场和匀强磁场，可使带电粒子的运动不发生偏转．若不计粒子所受的重力，则以下叙述正确的是( ) A．若改变带电粒子的电性，即使它以同样速度v射入该区域，其运动方向也一定会发生偏转B ．带电粒子无论带上何种电荷，只要以同样的速度v 入射，都不会发生偏转C ．若带电粒子的入射速度v′>v，它将做匀变速曲线运动D ．若带电粒子的入射速度v′<v，它将一定向下偏转图4 图5 图69．如图5所示，环型对撞机是研究高能粒子的重要装置．正、负离子由静止经过电压为U 的直线加速器加速后，沿圆环切线方向注入对撞机的真空环状空腔内，空腔内存在着与圆环平面垂直的匀强磁场，磁感应强度大小为B.两种带电粒子将被局限在环状空腔内，沿相反方向做半径相等的匀速圆周运动，从而在碰撞区迎面相撞．为维持带电粒子在环状空腔中的匀速圆周运动，下列说法正确的是( )A ．对于给定的加速电压，带电粒子的比荷q m越大，磁感应强度B 越大 B ．对于给定的加速电压，带电粒子的比荷q m越大，磁感应强度B 越小 C ．对于给定的带电粒子，加速电压U 越大，粒子运动的周期越大D ．对于给定的带电粒子，不管加速电压U 多大，粒子运动的周期都不变10．如图6所示，在平面直角坐标系中有一个垂直纸面向里的圆形匀强磁场，其边界过原点O 和y 轴上的点a(0，L)．一质量为m 、电荷量为e 的电子从a 点以初速度v 0平行于x 轴正方向射入磁场，并从x 轴上的b 点射出磁场．此时速度方向与x 轴正方向的夹角为60°.下列说法中正确的是( )A ．电子在磁场中运动的时间为πL v 0B ．电子在磁场中运动的时间为2πL 3v 0C ．磁场区域的圆心坐标为(3L 2，L 2)11. (6分)如图7所示，阴极射线管(A 为其阴极)放在蹄形磁铁的N 、S 两极间，射线管的A 、B 两极分别接在直流高压电源的________极和______极．此时，荧光屏上的电子束运动轨迹________偏转(选填“向上”“向下”或“不”)．图712．(6分)地球是个大磁体，在赤道上，地磁场可以看成是沿南北方向的匀强磁场．如果赤道某处的磁感应强度大小为0.5×10－4 T ，在赤道上有一根东西方向的直导线，长为20m ，载有从东往西的电流30 A ．则地磁场对这根导线的作用力大小为________，方向为________．三、计算题(本题共4个小题，满分38分)13．(8分)如图8所示，半径为R的绝缘轻质细圆环上均匀分布着电荷量为Q的正电荷，将环垂直放入磁感应强度为B的匀强磁场中，若环能承受的最大拉力为F，问环至少以多大的角速度旋转时可将圆环拉断？图814．(10分) 如图9所示，导体杆ab的质量为m，电阻为R，放置在与水平面夹角为θ的倾斜金属导轨上，导轨间距为d，电阻不计，系统处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B，电源内阻不计，问：若导轨光滑，电源电动势E为多大时才能使导体杆静止在导轨上？图915．(10分)如图10所示，abcd是一个边长为L的正方形，它是磁感应强度为B的匀强磁场横截面的边界线．一带电粒子从ad边的中点O与ad边成θ＝30°角且垂直于磁场方向射入．若该带电粒子所带电荷量为q、质量为m(重力不计)，则该带电粒子在磁场中飞行时间最长是多少？若要带电粒子飞行时间最长，带电粒子的速度必须符合什么条件？图1016．(10分) 如图11所示，一质量为m 、电荷量为q 带正电荷的小球静止在倾角为30°足够长的绝缘光滑斜面顶端时，对斜面的压力恰为零，若迅速把电场方向改为竖直向下，则小球能在斜面上滑行多远？图11第三章 磁 场(B)答案1．BD [电场是存在于电荷周围的一种特殊物质，磁场是存在于磁体和电流周围的一种特殊物质，二者虽然都是客观存在的，但有本质的区别，A 项错；磁体与磁体、磁体与电流，电流与电流间的相互作用的磁场力与其它性质的力一样，都遵循牛顿第三定律，所以C 项错误；根据磁场的性质判断B 、D 项正确．]2．D [磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量，是磁场本身性质的反映，其大小由磁场以及磁场中的位置决定，与F 、I 、L 都没有关系，B ＝F IL只是磁感应强度的定义式．同一通电导体受到的磁场力的大小由所在处B 和放置的方式共同决定，所以A 、B 、C 都是错误的；磁感应强度的方向就是该处小磁针N 极所受磁场力的方向，不是通电导线的受力方向，所以D 正确．]3．C [从左向右看圆盘顺时针转动，环形电流方向为逆时针方向，由安培定则可知，环的左侧相当于磁铁的N 极，故小磁针最后平衡时N 极沿轴线向左．]4．C [磁感应强度B ＝F IL是反应磁场力的性质的物理量，是采用比值的方法来定义的，该公式是定义式而不是决定式，磁场中各处的B 值是唯一确定的，与放入该点的检验电流的大小、方向无关．]5．BCD [在磁铁的周围和通电导线周围都存在着磁场，磁体间、电流间、磁体与电流间的相互作用都是通过磁场发生的，而静止电荷间的相互作用是通过电场发生的．] 6.D[根据安培定则(右手螺旋定则)可以判断A 导线在C 处的磁感应强度为B A ，大小为B ，方向在纸面内垂直于连线AC ，B 导线在C 处的磁感应强度为B B ，大小为B ，方向在纸面内垂直于连线BC.如图所示，由B A 、B B 按平行四边形定则作出平行四边形，则该平行四边形为菱形，故C 处的总磁感应强度B′＝2×Bcos 30°＝ 3B.]7．B [由安培定则，电流在下方产生的磁场方向指向纸外，由左手定则，质子刚进入磁场时所受洛伦兹力方向向上．则质子的轨迹必定向上弯曲，因此C 、D 必错；由于洛伦兹力方向始终与电荷运动方向垂直，故其运动轨迹必定是曲线，则B 正确，A 错误．]8．B [本题实际上是一个速度选择器的模型，带电粒子以速度v 平行于金属板穿出，说明其所受的电场力和洛伦兹力平衡，即qE ＝qvB ，可得v ＝E B .只要带电粒子的速度v ＝E B，方向为如题图所示方向，均可以匀速通过速度选择器，与粒子的种类、带电的性质及电荷量多少无关，因此A 错误，B 正确．若v′>v，则有qv′B>qE，洛伦兹力大于电场力，粒子将向洛伦兹力方向偏转而做曲线运动，电场力做负功，粒子的速度将减小，但当粒子速度变化，洛伦兹力也随之发生变化，所以粒子所受合外力时刻发生变化，因此粒子不做匀变速曲线运动，C 错．若v′<v，则qv′B<qE，将向电场力方向偏转，由于粒子电性不知，故D 错．]9．BD 10.BC11．负 正 向下12．3.0×10－2 N 竖直向下解析 地磁场的磁感应强度为0.5×10－4 T ，方向由南向北；导线垂直于地磁场放置，长度为20 m ，载有电流30 A ，则其所受安培力F ＝BIL ＝0.5×10－4×30×20 N＝3.0×10－2 N ，根据左手定则可以判断导线所受安培力的方向竖直向下．13.2πF BQR解析 设圆环旋转的角速度为ω，则圆环电荷随圆环转动形成的电流为I ＝Q T ＝Q ω2π取半圆为研究对象，受力如下图所示F 安＝BIL ＝B Q ω2π·2R＝BQ ωR π当F 安＝2F 时环可被拉断，则BQ ωR π＝2F 则有ω＝2πF BQR14.mgRtan θBd解析 由闭合电路欧姆定律得：E ＝IR ，导体杆受力情况如图所示，则由共点力平衡条件可得F 安＝mgtan θ，F 安＝BId ，由以上各式可得出E ＝mgRtan θBd. 15.5πm 3qB v≤qBL 3m解析 从题设的条件中，可知带电粒子在磁场中只受洛伦兹力作用，它做匀速圆周运动，粒子带正电，由左手定则可知它将向ab 方向偏转，带电粒子可能的轨道如下图所示(磁场方向没有画出)，这些轨道的圆心均在与v 方向垂直的OM 上．带电粒子在磁场中运动，洛伦兹力提供向心力，有qvB ＝mv 2r ，r ＝mv qB① 运动的周期为T ＝2πr v ＝2πm qB②由于带电粒子做匀速圆周运动的周期与半径和速率均没有关系，这说明了它在磁场中运动的时间仅与轨迹所对的圆心角大小有关．由图可以发现带电粒子从入射边进入，又从入射边飞出，其轨迹所对的圆心角最大，那么，带电粒子从ad 边飞出的轨迹中，与ab 相切的轨迹的半径也就是它所有可能轨迹半径中的临界半径r 0：r ＞r 0，在磁场中运动时间是变化的，r≤r 0，在磁场中运动的时间是相同的，也是在磁场中运动时间最长的．由上图可知，三角形O 2EF 和三角形O 2OE 均为等腰三角形，所以有∠OO 2E ＝π3. 轨迹所对的圆心角为a ＝2π－π3＝5π3运动的时间t ＝Ta 2π＝5πm 3qB由图还可以得到r 0＋r 02＝L 2，r 0＝L 3≥mv qB得v≤qBL 3m带电粒子在磁场中飞行时间最长是5πm 3qB ；带电粒子的速度应符合条件v≤qBL 3m. 16.3m 2g 2q 2B 2 解析 由分析知：当小球静止在斜面顶端时，小球受重力mg 、电场力Eq ，且mg ＝Eq ，可得E ＝mg q当电场反向时，小球由于受到重力和电场力作用而沿斜面下滑，产生速度，同时受到洛伦兹力的作用，F ＝qvB ，方向垂直斜面向上．速度v 是在不断增大的，直到mg 和Eq 的合力在垂直斜面方向上的分力等于洛伦兹力，小球就要离开斜面了，此时qvB ＝(mg ＋Eq )cos 30°，v ＝3mg qB又因为小球在下滑过程中只有重力和电场力做功，所以由动能定理可得：(mg ＋Eq)h ＝12mv 2，所以h ＝3m 2g 4q 2B2 所以小球在斜面上下滑的距离为x ＝h sin 30°＝2h ＝3m 2g 2q 2B2.。

学案3几种常见的磁场[学习目标]1.知道磁感线的概念，知道几种常见磁场的磁感线分布.2.会用安培定则判断电流的磁场方向.3.了解安培分子电流假说.4.知道什么是匀强磁场.5.知道磁通量的概念，会用Φ＝BS计算磁通量．学习探究一、磁感线安培定则在磁场中放一块玻璃板，玻璃板上均匀地撒一层细铁屑，轻敲玻璃板，铁屑就会有规则地排列起来，模拟出磁感线的形状．由实验得到条形磁铁和蹄形磁铁的磁场的磁感线是如何分布的？答案[要点提炼]1．磁感线和电场线的比较：相同点：都是疏密程度表示场的强弱，切线方向表示场的方向；都不能相交．不同点：电场线起于正电荷，终止于负电荷，不闭合；但磁感线是闭合曲线．2．电流周围的磁感线方向可根据安培定则判断．(1)直线电流的磁场：以导线上任意点为圆心的同心圆，越向外越疏．(如图1所示)图1(2)环形电流的磁场：内部比外部强，磁感线越向外越疏．(如图2所示)图2(3)通电螺线管的磁场：内部为匀强磁场，且内部比外部强．内部磁感线方向由S极指向N 极，外部由N极指向S极．(如图3所示)图3二、安培分子电流假说磁铁和电流都能产生磁场，而且通电螺线管外部的磁场与条形磁铁的磁场十分相似，它们的磁场有什么联系？[要点提炼]1．安培分子电流假说安培认为，物质微粒内的分子电流使它们相当于一个个的小磁体(如图4)．图42．当铁棒中分子电流的取向大致相同时，铁棒对外显磁性(如图5甲)；当铁棒中分子电流的取向变得杂乱无章时，铁棒对外不显磁性(如图乙)．图53．安培分子电流假说说明一切磁现象都是由电荷的运动产生的．三、匀强磁场磁通量取两块较大的磁铁，让两个平行的异名磁极相对，在距离很近时用细铁屑模拟磁感线的分布，你观察到的结果怎样？[要点提炼]1．匀强磁场的磁感线是一些间隔相同的平行直线．2．磁通量的定义式：Φ＝BS，适用条件：磁场是匀强磁场，且磁场方向与平面垂直．3．当平面与磁场方向不垂直时，穿过平面的磁通量可用平面在垂直于磁场B的方向的投影面积进行计算，即Φ＝BS⊥＝BS cos_θ(如图6)．图6经典例题例1关于磁场和磁感线的描述，正确的说法是()A．磁感线从磁体的N极出发，终止于S极B．磁感线可以表示磁场的方向和强弱C．沿磁感线方向，磁场逐渐减弱D．因为异名磁极相互吸引，所以放入通电螺线管内的小磁针的N极一定指向螺线管的S极例2如图7所示，图a、图b是直线电流的磁场，图c、图d是环形电流的磁场，图e、图f是通电螺线管电流的磁场．试在各图中补画出电流方向或磁感线的方向．例3关于磁现象的电本质，下列说法正确的是()A．除永久磁铁外，一切磁场都是由运动电荷或电流产生的B．根据安培的分子电流假说，在外磁场作用下，物体内部分子电流取向变得大致相同时，物体就被磁化了，两端形成磁极C．一切磁现象都起源于电流或运动电荷，一切磁作用都是电流或运动电荷之间通过磁场而发生的相互作用D．磁就是电，电就是磁；有磁必有电，有电必有磁例4如图8所示，框架面积为S，框架平面与磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直，则穿过平面的磁通量为________．若使框架绕OO′转过60°角，则穿过框架平面的磁通量为__________；若从初始位置转过90°角，则穿过框架平面的磁通量为________________；若从初始位置转过180°角，则穿过框架平面的磁通量的变化是__________．图8课堂检测1．关于磁场和磁感线的描述，下列说法中正确的是()A．磁体之间的相互作用是通过磁场发生的，磁场和电场一样，也是一种客观存在的物质B．磁感线可以形象地描述磁场的强弱和方向，它每一点的切线方向都和小磁针放在该点静止时北极所指的方向一致C．磁感线总是从磁铁的N极出发，到S极终止的D．磁感线可以用细铁屑来显示，因而是真实存在的2.如图9所示，a、b、c三枚小磁针分别在通电螺线管的正上方、管内和右侧，当这些小磁针静止时，小磁针N极的指向是()图9A．a、b、c均向左B．a、b、c均向右C．a向左，b向右，c向右D．a向右，b向左，c向右3．用安培提出的分子电流假说可以解释的现象是()A．永久磁铁的磁场B．直线电流的磁场C．环形电流的磁场D．软铁棒被磁化的现象4.如图10所示，半径为R的圆形线圈共有n匝，其中心位置处半径为r的虚线范围内有匀强磁场，磁场方向垂直线圈平面．若磁感应强度为B，则穿过线圈的磁通量为()图10A．πBR2B．πBr2C．nπBR2D．nπBr2限时练题组一对磁感线的认识及方向判断1．下列关于电场线和磁感线的说法中，正确的是()A．电场线和磁感线都是电场或磁场中实际存在的线B．磁场中两条磁感线一定不相交，但在复杂电场中的电场线是可以相交的C．电场线是一条不闭合曲线，而磁感线是一条闭合曲线D．电场线越密的地方，同一试探电荷所受的电场力越大；磁感线分布较密的地方，同一试探电荷所受的磁场力也越大答案 C2．如图1所示为电流产生磁场的分布图，正确的分布图是()图1A．①③B．②③C．①④D．②④答案 C解析由安培定则可以判断出直线电流产生的磁场方向，①正确，②错误．③和④为环形电流，注意让弯曲的四指指向电流的方向，可判断出③错误，④正确．故正确选项为C.3.当接通电源后，小磁针A按如图2所示方向运动，则()图2A．小磁针B的N极向纸外转B．小磁针B的N极向纸里转C．小磁针B不转动D．因电流未标出，所以无法判断小磁针B如何转动答案 A解析由小磁针A的N极运动方向知，螺线管的左侧为S极，右侧为N极，由右手螺旋定则判断小磁针B处的磁场方向向外，小磁针N极受力方向与该处磁场方向一致．故A正确．4.南极考察经常就南极特殊的地理位置进行科学测量．“雪龙号”考察队员一次实验如下：在地球南极附近用弹簧测力计竖直悬挂一未通电螺线管，如图3所示．下列说法正确的是()图3A．若将a端接电源正极，b端接电源负极，则弹簧测力计示数将减小B．若将a端接电源正极，b端接电源负极，则弹簧测力计示数将增大C．若将b端接电源正极，a端接电源负极，则弹簧测力计示数将增大D．不论螺线管通电情况如何，弹簧测力计示数均不变答案AC解析在地球南极附近即为地磁N极，螺线管相当于一条形磁铁，根据右手螺旋定则判断出“条形磁铁”的极性．再根据同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，判断知A、C正确．题组二对安培分子电流假说的认识5．关于安培分子电流假说的说法正确的是()A．安培观察到物质内部有分子电流存在就提出了假说B．为了解释磁铁产生磁场的原因，安培提出了假说C．事实上物质内部并不存在类似的分子电流D．根据后来科学家研究，原子内电子绕核旋转形成环形电流与安培分子电流假说相符答案BD6．磁铁在高温下或者受到敲击时会失去磁性，根据安培的分子电流假说，其原因是() A．分子电流消失B．分子电流的取向变得大致相同C．分子电流的取向变得杂乱D．分子电流的强度减弱答案 C解析由于高温或猛烈的敲击，会使原来取向一致的分子电流变得杂乱，从而失去磁性，故C选项正确．7．为了解释地球的磁性，19世纪安培假设：地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流I引起的．在下列四个图中，正确表示安培假设中环形电流方向的是()答案 B解析地磁场是从地球的南极附近出来，进入地球的北极附近，除两极外地表上空的磁场都具有向北的磁场分量，由安培定则，环形电流外部磁场方向向北，可知，B正确．A图地表上空磁场方向向南，A错误．C、D在地表上空产生的磁场方向是东西方向，C、D错误．故选B.题组三磁感应强度矢量的叠加8.在磁感应强度为B0、方向向上的匀强磁场中，水平放置一根长通电直导线，电流的方向垂直于纸面向里．如图4所示，a、b、c、d是以直导线为圆心的同一圆周上的四点，在这四点中()图4A．b、d两点的磁感应强度相等B．a、b两点的磁感应强度相等C．c点的磁感应强度的值最小D．b点的磁感应强度的值最大答案 C解析如图所示，由矢量叠加原理可求出各点的合磁场的磁感应强度，可见b、d两点的磁感应强度大小相等，但方向不同，A项错误．a点的磁感应强度最大，c点的磁感应强度最小，B、D项错误，C项正确．9．如图5所示，两根相互平行的长直导线过纸面上的M、N两点，且与纸面垂直，导线中通有大小相等、方向相反的电流．a、O、b在M、N的连线上，O为MN的中点，c、d位于MN的中垂线上，且a、b、c、d到O点的距离均相等．关于以上几点处的磁场，下列说法正确的是()图5A．O点处的磁感应强度为零B．a、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相反C．c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同D．a、c两点处磁感应强度的方向不同答案 C解析根据安培定则判断磁场方向，再结合矢量的合成知识求解．根据安培定则判断：两直线电流在O点产生的磁场方向均垂直于MN向下，O点的磁感应强度不为零，故A选项错误；a、b两点的磁感应强度大小相等，方向相同，故B选项错误；根据对称性，c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同，故C选项正确；a、c两点的磁感应强度方向相同，故D选项错误．10．在纸面上有一个等边三角形ABC，在B、C顶点处是通有相同电流的两根长直导线，导线垂直于纸面放置，电流方向如图6所示，每根通电导线在三角形的A点产生的磁感应强度大小为B，则三角形A点的磁感应强度大小为______________，方向为______________．若C点处的电流方向反向，则A点处的磁感应强度大小为________________，方向为________________．图6答案3B水平向右B竖直向下解析如图所示，由安培定则知B处导线在A点的磁感应强度方向水平偏下30°，C处导线在A点的磁感应强度方向水平偏上30°，由平行四边形定则可以求得合磁感应强度方向水平向右，大小为B1＝2B cos 30°＝3B.当C处的电流方向反向时，如图所示．由平行四边形定则可知合磁感应强度B2的方向竖直向下，大小等于B.题组四对磁通量的认识及计算11.如图7所示是等腰直角三棱柱，其平面ABCD为正方形，边长为L，它们按图示方式放置于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B0，则下列说法中正确的是()图7A ．穿过ABCD 平面的磁通量大小为B 0L 2B ．穿过BCFE 平面的磁通量大小为22B 0L 2 C ．穿过ADFE 平面的磁通量大小为零D ．穿过整个三棱柱的磁通量为零答案 BCD解析 根据Φ＝BS ⊥，因此通过ABCD 平面的磁通量Φ＝B 0L 2cos 45°＝22B 0L 2，A 错误；平面BCFE ⊥B 0，而BC ＝L ，CF ＝L cos 45°＝22L ，所以平面BCFE 的面积S ＝BC ·CF ＝22L 2，因而Φ＝B 0S ＝22B 0L 2，B 正确；平面ADFE 在B 0的垂直方向上的投影面积为零，所以穿过的磁通量为零，C 正确；若规定从外表面穿入三棱柱的磁通量为正，那么由三棱柱内表面穿出时的磁通量就为负，而穿入三棱柱的磁感线总与穿出的磁感线相等，因此穿过整个三棱柱的磁通量为零，D 正确．故选B 、C 、D.12.如图8所示，有一个垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B ＝0.8 T ，磁场有明显的圆形边界，圆心为O ，半径为1.0 cm.在纸面内先后放上圆线圈，圆心均在O 处，A 线圈半径为1.0 cm,10 匝；B 线圈半径为2.0 cm ，1 匝；若磁场方向不变，在B 减为0.4 T 的过程中，A 和B 线圈中磁通量各改变了多少？图8答案 1.256×10－4 Wb 1.256×10－4 Wb 解析 A 线圈半径为1.0 cm ，正好和圆形磁场区域的半径相等，而B 线圈半径为2.0 cm ，大于圆形磁场区域的半径，但穿过A 、B 线圈的磁感线的条数相等，因此在求通过B 线圈的磁通量时，面积S 只能取圆形磁场区域的面积．设圆形磁场区域的半径为R ，对线圈A ，Φ＝B πR 2，磁通量的改变量：ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝(0.8－0.4)×3.14×(10－2)2 Wb＝1.256×10－4 Wb，对线圈B，ΔΦ＝|Φ2′－Φ1′|＝(0.8－0.4)×3.14×(10－2)2 Wb＝1.256×10－4 Wb.。

第2课时 查理定律 盖·吕萨克定律1．查理定律(等容变化)：一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，________与_______成正比．表达式p T＝常量或p 1T 1＝________________或p 1p 2＝____________.2．盖·吕萨克定律(等压变化)：一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，________与______成正比．表达式V T＝常量或V 1T 1＝________或V 1V 2＝________.3．对于一定质量的气体，在体积不变时，压强增大到原来的两倍，则气体温度的变化情况是( )A ．气体的摄氏温度升高到原来的两倍B ．气体的热力学温度升高到原来的两倍C ．气体的摄氏温度降为原来的一半D ．气体的热力学温度降为原来的一半4．一定质量的气体，在体积不变时，温度由50℃加热到100℃，气体的压强变化情况是( ) A ．气体压强是原来的2倍 B ．气体压强比原来增加了50273C ．气体压强是原来的3倍D ．气体压强比原来增加了50323 5．一定质量的气体，压强保持不变，下列过程可以实现的是( ) A ．温度升高，体积增大 B ．温度不变，体积增大 C ．温度升高，体积减小 D ．温度不变，体积减小 6.图1如图1所示，某同学用封有气体的玻璃管来测绝对零度，当容器水温是30刻度线时，空气柱长度为30 cm；当水温是90刻度线时，空气柱的长度是36 cm，则该同学测得的绝对零度相当于刻度线( )A．－273 B．－270C．－268 D．－271【概念规律练】知识点一查理定律1．电灯泡内充有氮、氩混合气体，如果要使电灯泡内的混合气体在500℃时的压强不超过一个大气压，则在20℃的室温下充气，电灯泡内气体的压强至多能充到多少？2．一定质量的气体，在体积不变的条件下，温度由0℃升高到10℃时，其压强的增量为Δp1，当它由100℃升高到110℃时，所增压强为Δp2，则Δp1与Δp2之比是( )A．10∶1 B．373∶273C．1∶1 D．383∶283知识点二盖·吕萨克定律3.图2如图2所示，一端开口的钢制圆筒，在开口端上面放一活塞．活塞与筒壁间的摩擦及活塞的重力不计，现将其开口端向下，竖直缓慢地放入7℃的水中，在筒底与水面相平时，恰好静止在水中，这时筒内气柱长为14 cm，当水温升高到27℃时，钢筒露出水面的高度为多少？(筒的厚度不计)4．一定质量的理想气体，在压强不变的情况下，温度由5℃升高到10℃，体积的增量为ΔV1；温度由10℃升高到15℃，体积的增量为ΔV2，则( )A．ΔV1＝ΔV2B．ΔV1>ΔV2C．ΔV1<ΔV2D．无法确定【方法技巧练】控制变量法分析液柱移动问题5.图3两端封闭、内径均匀的直玻璃管水平放置，如图3所示．V左<V右，温度均为20℃，现将右端空气柱降为0℃，左端空气柱降为10℃，则管中水银柱将( )A．不动B．向左移动C．向右移动D．无法确定是否移动6.图4如图4所示，两端封闭、粗细均匀、竖直放置的玻璃管内有一段长为h的水银柱，将管内气体分为两部分．已知l2＝2l1，若使两部分气体同时升高相同的温度，管内水银柱将如何移动？(设原来温度相同)1．一定质量的气体保持其压强不变，若热力学温度降为原来的一半，则气体的体积变为原来的( )A．四倍B．二倍C．一半D．四分之一2．在冬季，剩有半瓶热水的暖水瓶经过一个夜晚，第二天拔瓶口的软木塞时觉得很紧，不易拔出来，主要原因是( ) A ．软木塞受潮膨胀B ．瓶口因温度降低而收缩变小C ．白天气温升高，大气压强变大D ．瓶内气体压强因温度降低而减小3．在密封容器中装有某种气体，当温度从50℃升高到100℃时，气体的压强从p 1变到p 2，则( ) A.p 1p 2＝12 B.p 1p 2＝21C.p 1p 2＝323373D ．1<p 1p 2<24．对于一定质量的气体，以下说法正确的是( ) A ．气体做等容变化时，气体的压强和温度成正比B ．气体做等容变化时，温度升高1℃，增加的压强是原来压强的1/273C ．气体做等容变化时，气体压强的变化量与温度的变化量成正比D ．由查理定律可知，等容变化中，气体温度从t 1升高到t 2时，气体压强由p 1增加到p 2，则p 2＝p 1[1＋(t 2－t 1)/273]5．一定质量的气体，如果保持它的压强不变，降低温度，使它的体积为0℃时的1n倍，则此时气体的温度为( )A ．－273/n ℃B ．－273(1－n )/n ℃C ．－273(n －1)/n ℃ D．273n (n －1) ℃6．一定质量的理想气体，在压强不变的情况下，温度由5℃升到10℃，体积的增量为ΔV 1；温度由10℃增到15℃，体积的增量为ΔV 2，则( ) A ．ΔV 1＝ΔV 2 B ．ΔV 1>ΔV 2 C ．ΔV 1<ΔV 2 D ．无法确定图5如图5所示，一端封闭、一端开口的U形管竖直放置，管中有两段水银柱封闭着a、b两部分气体，若保持a部分气体温度不变，使b部分气体温度升高，则( )A．a的体积和压强不变；b的体积变大，压强不变B．a的体积变小，压强变大；b的体积变大，压强变小C．a的体积变小，压强变大；b的体积变大，压强不变D．a和b的体积都变大，压强都变小8.图6如图6所示，两根粗细相同、两端开口的直玻璃管A和B，竖直插入同一水银槽中，各用一段水银柱封闭着一定质量同温度的空气，空气柱长度H1>H2，水银柱长度h1>h2，今使封闭气柱降低相同的温度(大气压保持不变)，则两管中气柱上方水银柱的移动情况是( ) A．均向下移动，A管移动较多B．均向上移动，A管移动较多C．A管向上移动，B管向下移动D．无法判断9.如图7所示，A、B两容器容积相等，用粗细均匀的细玻璃管连接，两容器内装有不同气体，细管中央有一段水银柱，在两边气体作用下保持平衡时，A中气体的温度为0℃，B中气体温度为20℃，如果将它们的温度都降低10℃，则水银柱将( )A．向A移动B．向B移动C．不动D．不能确定题号123456789答案图8如图8所示，圆柱形汽缸倒置在水平粗糙的地面上，汽缸内被活塞封闭着一定质量的空气．汽缸质量为M＝10 kg，缸壁厚度不计，活塞质量m＝5.0 kg，其圆面积S＝50 cm2，与缸壁摩擦不计．在缸内气体温度为27℃时，活塞刚好与地面接触并对地面恰好无压力．现设法使缸内气体温度升高，问当缸内气体温度升高到多少摄氏度时，汽缸对地面恰好无压力？(大气压强p0＝105 Pa，g取10 m/s2)11．一定质量的空气，27℃时的体积为1.0×10－2 m 3，在压强不变的情况下，温度升高100℃时体积是多大？第2课时 查理定律 盖·吕萨克定律 课前预习练1．压强p 热力学温度Tp 2T 2T 1T 22．体积V 热力学温度TV 2T 2 T 1T 23．B [一定质量的气体体积不变时，压强与热力学温度成正比，即p 1T 1＝p 2T 2，得T 2＝p 2T 1p 1＝2T 1，B 正确．]4．D [根据查理定律p 1T 1＝p 2T 2得p 2＝T 2T 1p 1＝373323p 1，即压强变为原来的373323倍．p 2－p 1＝(373323－1)p 1＝50323p 1，气体压强比原来增加了50323，所以正确答案为D.]5．A [一定质量的气体，压强保持不变时，其热力学温度和体积成正比，则温度升高，体积增大；温度降低，体积减小；温度不变，体积也不发生变化，故A 正确．] 6．B [此情景为等压过程，有两个状态．t 1＝30刻线，V 1＝30S 和t 2＝90刻线，V 2＝36S设T ＝t 刻线＋x ，则由盖·吕萨克定律得V 1t 1＋x ＝V 2t 2＋x即30S 30刻线＋x ＝36S 90刻线＋x解得x ＝270刻线，所以绝对零度相当于－270刻线，选B.]课堂探究练 1．0.38 atm解析 忽略灯泡容积的变化，气体为等容变化，找出气体的初、末状态，运用查理定律即可求解．灯泡内气体初、末状态的参量分别为气体在500 ℃，p 1＝1 atm ，T 1＝(273＋500)K ＝773 K. 气体在20℃时，热力学温度为T 2＝(273＋20)K ＝293 K. 由查理定律p 1T 1＝p 2T 2得p 2＝T 2T 1p 1＝293773×1 atm≈0.38 atm方法总结 一定质量的某种气体在体积不变的情况下，压强p 与热力学温度T 成正比，即p T＝常量或p 1T 1＝p 2T 2.2．C [由查理定律得Δp ＝p T ΔT .一定质量的气体在体积不变的条件下Δp ΔT＝恒量，温度由0℃升高到10℃和由100℃升高到110℃，ΔT ＝10 K 相同，故压强的增量Δp 1＝Δp 2，C 项正确．]方法总结 查理定律的重要推论：一定质量的气体，从初状态(p 、T )开始，发生一个等容变化过程，其压强的变化量Δp 与温度的变化量ΔT 间的关系为：Δp ΔT ＝p T 或Δp 1ΔT 1＝Δp 2ΔT 2.3．1 cm解析 当水温升高时，筒内的气体发生的一个等压变化过程．设筒底露出水面的高度为h .当t 1＝7℃即T 1＝280 K 时，V 1＝14 cm 长气柱；当T 2＝300 K 时，V 2＝(14 cm ＋h )长气柱．由等压过程的关系有V 2T 2＝V 1T 1，即14＋h 300＝14280，解得h ＝1 cm ，也就是钢筒露出水面的高度为1 cm.方法总结一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，其体积V与热力学温度T成正比，即V T ＝常量或V 1T 1＝V 2T 2.4．A [由盖·吕萨克定律V 1T 1＝V 2T 2可得V 1T 1＝ΔV ΔT ，即ΔV ＝ΔT T 1·V 1，所以ΔV 1＝5278×V 1，ΔV 2＝5283×V 2(V 1、V 2分别是气体在5℃和10℃时的体积)，而V 1278＝V 2283，所以ΔV 1＝ΔV 2，A 正确．]方法总结 盖·吕萨克定律的重要推论：一定质量的气体从初状态(V 、T )开始发生等压变化，其体积的改变量ΔV 与温度的变化量ΔT 之间的关系是：ΔV ΔT ＝V T 或ΔV 1ΔT 1＝ΔV 2ΔT 25．C [设降温后水银柱不动，则两段空气柱均为等容变化，初始状态左右压强相等，即p 左＝p 右＝p 对左端Δp 左ΔT 左＝p 左T 左，则Δp 左＝ΔT 左T 左p 左＝10293p 同理右端Δp 右＝20293p 所以Δp 右>Δp 左即右侧压强降低得比左侧多，故液柱向右移动，选项C 正确．]6．水银柱将向上移动解析 假设上、下两部分气体的体积不变，由查理定律得到Δp ＝ΔT 上Tp ，则 对上端Δp 上＝ΔT T 上p 上 对下端Δp 下＝ΔT 下T 下p 下 其中ΔT 上＝ΔT 下，T 上＝T 下，p 上<p 下所以Δp 上<Δp 下，即下端压强升高得比上端多，故液柱向上移动．方法总结 此类问题研究三个状态参量(p 、V 、T )之间的相互关系，我们可以先保持其中一个物理量不变，从而确定其它两个量之间的相互关系，进而研究各量之间的关系．在液柱移动问题中，我们可以先假设两边气体体积不变，利用Δp ΔT ＝常量分别研究两边压强与温度的关系，得到两边压强变化量Δp 的大小关系，从而确定液柱移动情况．课后巩固练1．C2．D3．C4．C [一定质量的气体做等容变化，气体的压强是跟热力学温度成正比，跟摄氏温度不是正比关系，A 错；根据Δp ＝ΔT T p 知，只有0℃时，B 选项才成立，故B 错误；气体压强的变化量，总是跟温度的变化量成正比，无论是摄氏温度，还是热力学温度，C 正确；p 2p 1＝t 2＋273t 1＋273，解得p 2＝p 1(1＋t 2－t 1273＋t 1)，由此可判断D 错误．] 5．C [根据盖·吕萨克定律，在压强不变的条件下V 1＝V 0(1＋t 273)，即V 0n ＝V 0(1＋t 273)，整理后得t ＝－273(n －1)/n ℃.]6．A [当p 不变时，由盖·吕萨定律V T ＝常量，知V 1278＝V 2283＝V 3288，ΔV 1＝V 2－V 1＝5278V 1，ΔV 2＝V 3－V 2＝5283V 2＝5283·283278V 1＝5278V 1，故A 正确．] 7．A [由于b 部分气体压强p b ＝p 0＋p h 1保持不变，温度升高，体积增大，而a 部分气体的压强p a ＝p b －p h 2＝p 0＋p h 1－p h 2也保持不变，温度不变，由玻意耳定律知体积不变，故只有A 项正确．]8．A [因为在温度降低过程中，被封闭气柱的压强恒等于大气压强与水银柱因自重而产生的压强之和，故封闭气柱均做等压变化．并由此推知，封闭气柱下端的水银面高度不变．根据盖—吕萨克定律的分比形式ΔV ＝ΔT T·V ，因A 、B 管中的封闭气柱，初温T 相同，温度降低量ΔT也相同，且ΔT<0，所以ΔV<0，即A、B管中气柱的体积都减小；又因为H1>H 2，A 管中气柱的体积较大，|ΔV 1|>|ΔV 2|，A 管中气柱减小得较多，故A 、B 两管气柱上方的水银柱均向下移动，且A 管中的水银柱下移得较多．本题的正确答案是选项A.]9．A [由Δp ＝ΔT T p ，可知Δp ∝1T，而T A ＝273.15 K ，T B ＝293.15 K ，所以A 部分气体压强减小的多，水银柱将向A 移动．]10．127℃解析 因为当温度T 1＝(273＋27) K ＝300 K 时，活塞对地面恰好无压力，列平衡方程：p 1S ＋mg ＝p 0S ，解得p 1＝p 0－mg S ＝105 Pa －5×1050×10－4 Pa ＝0.9×105 Pa若温度升高，气体压强增大，汽缸恰对地面无压力时，列平衡方程：p 2S ＝p 0S ＋Mg ， 解得p 2＝p 0＋Mg S ＝105 Pa ＋10×1050×10－4 Pa ＝1.2×105 Pa根据查理定律：p 1T 1＝p 2T 2，得0.9×105300＝1.2×105273＋t解得t ＝127℃.11．1.33×10－2 m 3解析 一定质量的空气，在等压变化过程中，可以运用盖·吕萨克定律进行求解，空气的初、末状态参量分别为初状态：T 1＝(273＋27) K ＝300 K ， V 1＝1.0×10－2 m 3末状态：T 2＝(273＋27＋100) K ＝400 K由盖·吕萨克定律V 1T 1＝V 2T 2得，气体温度升高100℃时的体积为V 2＝T 2T 1V 1＝400300×1.0×10－2 m 3＝1.33×10－2 m 3 欢迎下载，资料仅供参考!!!。

第2节磁感应强度1．磁感应强度是用来描述磁场强弱和方向的物理量，物理学中把小磁针静止时N极所指的方向规定为该点的磁感应强度的方向．2．在物理学中，把很短的一段通电导线中的电流I与导线长度L的乘积IL叫电流元．在探究影响通电导线受力因素的实验中无论怎样改变I、L的数值，FIL这一比值是不变的，说明FIL是反映磁场性质的量，与放入什么样的通电导体无关．3．在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受的安培力跟电流I和导线长度L的乘积IL的比值叫磁感应强度．通常用字母B表示．在国际单位制中的单位是特斯拉，简称特，符号是T.B是矢量，其方向就是磁场的方向，即小磁针静止时N极所指的方向．公式：B＝FIL.公式在应用中应注意两点：①导线所受磁场力的方向既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直；②通电导线长度L很短时，B就是导线所在处的磁感应强度．同时，因它所在处各点的磁感应强度变化很小，可近似认为磁场是匀强磁场．4．在磁感应强度的定义式B＝FIL中，有关各物理量间的关系，下列说法中正确的是( )A．B由F、I和L决定B．F由B、I和L决定C．I由B、F和L决定D．L由B、F和I决定答案 B【概念规律练】知识点一磁感应强度的方向1．下列关于磁感应强度的方向的说法中，正确的是( )A．某处磁感应强度的方向就是一小段通电导体放在该处时所受磁场力的方向B．小磁针N极受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向C．垂直于磁场放置的通电导线的受力方向就是磁感应强度的方向D．磁场中某点的磁感应强度的方向就是该点的磁场方向答案BD解析磁场中某点磁感应强度的方向表示该点磁场的方向，磁场方向也就是小磁针N 极受力的方向．但电流受力的方向不代表磁感应强度和磁场的方向．点评(1)磁感应强度的方向和小磁针N极受力方向相同，但绝非电流的受力方向．(2)磁场中某点磁感应强度的大小和方向是确定的，和小磁针、电流的存在与否无关．2．下列关于磁感应强度方向的说法中正确的是( )A．磁场中某点的磁感应强度的方向规定为小磁针静止时北极所指的方向B．磁场中某点的磁感应强度的方向与小磁针S极在此处的受力方向一致C．磁场中某点的磁感应强度的方向由试探电流元在此处的受力方向决定D．磁感应强度的方向由磁场本身决定，与是否在磁场中放入通电导线无关答案AD解析小磁针在磁场中静止下来时，N极的方向规定为该点的磁感应强度的方向，A正确，B错误；磁场中某点的磁感应强度由磁场本身决定，与此处是否有小磁针或通电导线无关，C错误，D正确．知识点二磁感应强度的定义式B＝FIL3．有关磁感应强度的下列说法中，正确的是( )A．磁感应强度是用来表示磁场强弱的物理量B．若有一小段通电导体在某点不受磁场力的作用，则该点的磁感应强度一定为零C．若有一小段长为L，通以电流为I的导体，在磁场中某处受到的磁场力为F，则该处磁感应强度的大小一定是F ILD．由定义式B＝FIL可知，电流强度I越大，导线L越长，某点的磁感应强度就越小答案 A解析磁感应强度的引入目的就是用来描述磁场强弱，因此选项A是正确的；磁感应强度是与电流I和导线长度L无关的物理量，且B＝FIL中的B、F、L相互垂直，所以选项B、C、D皆是错误的．4．根据磁感应强度的定义式B＝FIL，下列说法中正确的是( )A．在磁场中某确定位置，B与F成正比，与I、L的乘积成反比B．一小段通电直导线在空间某处受磁场力F＝0，那么该处的B一定为零C．磁场中某处B的方向跟电流在该处受磁场力F的方向相同D．一小段通电直导线放在B为零的位置，那么它受到的磁场力F也一定为零答案 D点评在定义式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，除和磁场强弱有关外，还和导线的方向有关．导线放入磁场中的方向不同，所受磁场力的大小也不相同．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．知识点三磁感应强度与电场强度的比较5．关于磁感应强度的方向和电场强度的方向，下列说法正确的是( )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在该处的指向相同答案BC解析物理学上规定正电荷在电场中的受力方向为该点电场方向，小磁针N极受力的方向为该点的磁场方向，小磁针静止时N极的指向为该点磁感应强度的方向．6．下列说法中正确的是( )A．电荷在电场中某处不受电场力的作用，则该处的电场强度为零B．一小段通电导线在某处不受磁场力的作用，则该处磁感应强度一定为零C．把一个试探电荷放在电场中的某点，它受到的电场力与所带电荷量的比值表示该点电场的强弱D．把一小段通电导线放在磁场中某处，它所受的磁场力与该小段通电导线的长度和电流的乘积的比值表示该处磁场的强弱答案AC解析通电导体受磁场力与电荷受电场力不同，安培力的大小与导体放置的方向有关，导体与磁场方向垂直时磁场力最大，导体与磁场方向平行时磁场力为零．【方法技巧练】一、磁感应强度大小的计算方法7．一根长为0.1 m的电流为1 A的通电导线，在磁场中某处受到的安培力大小为0.4 N，则该处的磁感应强度为( )A．等于4 T B．大于或等于4 TC．小于或等于4 T D．可能为0答案 B8．在磁场中放入一通电导线，导线与磁场垂直，导线长为1 cm，电流为0.5 A，所受的磁场力为5×10－4 N．求：(1)该位置的磁感应强度多大？(2)若将该电流撤去，该位置的磁感应强度又是多大？(3)若将通电导线跟磁场平行放置，该导体所受到的磁场力多大？答案(1)0.1 T (2)0.1 T (3)0解析(1)根据公式B＝FIL得：B＝5×10－40.01×0.5T＝0.1 T.(2)该处的磁感应强度不变，B＝0.1 T.(3)电流元平行磁场放置时，所受磁场力为零，F＝0.方法点拨①在磁场中放入通电导线、当导线与磁场垂直时，B＝FIL；导线与磁场不垂直时，导线所受磁场力变小，因而不能简单地套用公式B＝FIL.②磁感应强度决定于磁场本身，与是否放置通电导线及放置通电导线的方式均无关．二、导体所受磁场力的计算9．在磁感应强度为10－2 T的匀强磁场中，有一根长0.2 m的通电导线，导线中的电流强度为10 A，将这条导线与磁场方向垂直放置，那么它将受到多大的磁场力作用？答案2×10－2 N解析在通电导线与磁场垂直条件下，由B＝FIL得F＝BIL＝10－2×10×0.2 N＝2×10－2N.1．关于磁感应强度的方向，下列方法不正确的是( )A．小磁针静止时S极所指的方向B．小磁针静止时N极所指的方向C．小磁针N极的受力方向D．同磁场方向一致答案 A解析磁感应强度的方向规定为小磁针N极的受力方向或小磁针静止时N极所指的方向，同磁场方向一致．故只有A选项不正确．2．有人根据公式B＝FIL提出以下看法，其中正确的是( )A．磁感应强度的数值跟通电导线受到的磁场力F的大小成正比B．磁感应强度的数值跟通电导线的电流I成反比C．磁感应强度的数值跟通电导线的长度L成反比D．磁感应强度是表示磁场强弱的物理量，它是客观存在的，它与外加导线的长度、电流的强弱和受力情况均无关答案 D3．磁感应强度的单位是特斯拉(T)，与它等价的是( )A.NA·mB.N·AmC.N·Am2D.NA·m2答案 A解析当导线与磁场方向垂直时，由公式B＝FIL，磁感应强度B的单位由F、I、L的单位决定．在国际单位制中，磁感应强度的单位是特斯拉，简称T,1 T＝1NA·m.4．关于磁感应强度的大小，下列说法正确的是( )A．磁极在磁场中受磁场力大的地方，该处的磁感应强度一定大B．磁极在磁场中受磁场力大的地方，该处的磁感应强度不一定大，与放置方向有关C．通电导线在磁场中受磁场力大的地方，该处磁感应强度一定大D．通电导线在磁场中受磁场力大的地方，该处磁感应强度不一定大，与放置方向有关答案AD解析磁极在磁场中的受力跟放置方向无关，电流在磁场中的受力与放置方向有关．5．在电流产生的磁场中，某点的磁感应强度的大小决定于( )A．该点在磁场中的位置B．该点处的电流大小和方向C．产生磁场的电流D．产生磁场的电流和该点在磁场中的位置答案 D解析某点的磁感应强度的大小除了和磁场本身有关外，还和该点在磁场中所在的位置有关．6．关于磁感强度，正确的说法是( )A．根据定义式B＝FIL，磁场中某点的磁感强度B与F成正比，与IL成反比B．磁感强度B是矢量，方向与F的方向相同C．B是矢量，方向与通过该点的磁感线的切线方向相同D．在确定的磁场中，同一点的B是确定的，不同点的B可能不同，磁感线密的地方B 大些，磁感线疏的地方B小些答案CD7．在匀强磁场中某处P放一个长度为L＝20 cm，通电电流I＝0.5 A的直导线，测得它受到的最大磁场力F＝1.0 N，其方向竖直向上，现将该通电导线从磁场撤走，则P处磁感应强度为( )A．零B．10 T，方向竖直向上C．0.1 T，方向竖直向上D．10 T，方向肯定不是竖直向上答案 D解析由公式B＝FIL可知，把数值代入可以得到B＝10 T，公式中F是与B垂直的，所以P处磁感应强度方向肯定不是竖直向上．8．一根通电导线在某个空间没有受到磁场力，那么( )A．这个空间一定没有磁场B．可能有磁场，且磁场方向与导线垂直C．可能有磁场，且磁场方向可能与导线中电流方向相同D．可能有磁场，且磁场方向可能与导线中电流方向相反答案CD解析当磁场方向和电流方向平行时，则导线不受磁场力．故C、D正确．9．一根长20 cm 的通电导线放在磁感应强度为0.4 T 的匀强磁场中，导线与磁场方向垂直，若它受到的安培力为4×10－3N ，则导线中的电流是多大？若将导线中的电流减小为0，则该处的磁感应强度为多少？答案 0.05 A 0.4 T解析 由B ＝FIL得I ＝F BL ＝4×10－30.4×0.2A ＝0.05 A. 磁感应强度B 与I 、L 、F 无关，只由磁场本身决定，故当I ＝0时，B 不变，仍为0.4 T.10．匀强磁场(各点的磁感应强度大小、方向均不变的磁场)中长2 cm 的通电导线垂直磁场方向，当通过导线的电流为2 A 时，它受到的磁场力大小为4×10－3N ，问：(1)该处的磁感应强度B 是多大？ (2)若电流不变，导线长度减小到1 cm ，则它受到的磁场力F 和该处的磁感应强度B 各是多少？(3)若导线长不变，电流增大为5 A ，则它受磁场力F 和该处的磁感应强度B 各是多少？答案 (1)0.1 T (2)2×10－3N 0.1 T(3)10－2N 0.1 T解析 (1)根据磁感应强度的定义B ＝F IL ＝4×10－32×2×10－2T ＝0.1 T. (2)匀强磁场中该点的磁感应强度由磁场本身来决定，不因导线长度的改变而改变，因此，B ＝0.1 T.根据磁感应强度的定义B ＝FIL可得，导线长度减小到1 cm ，则它受磁场力 F ＝BIL ′＝0.1×2 N×10－2 N ＝2×10－3 N.(3)匀强磁场中该点的磁感应强度也不因电流的改变而改变，因此，B ＝0.1 T. 根据磁感应强度的定义B ＝FIL可得，电流增大为 5 A ，则它受磁场力F ＝BI ′L ＝0.1×5×2×10－2N ＝10－2N.。

第三章研究物体间的相互作用第一节探究形变与弹力的关系1．产生形变的物体由于____________，会对与它接触的物体产生力的作用，这种力叫做弹力．弹力的产生有两个条件：____________和________________．如果形变过大，超过一定限度，撤去作用力后物体不能完全恢复原来的形状，这个限度叫____________．2．通常所说的压力和支持力都是弹力，压力和支持力的方向都________物体的接触面，分别指向被压和被支持的物体．绳子的拉力也是弹力，它的方向沿绳指向绳________的方向．3．在弹性限度内，弹簧发生弹性形变，弹簧弹力F的大小跟弹簧的伸长(或缩短)量x成________，表达式为F＝______，其中比例系数k叫____________，其单位是______．4．力的图示就是把一个力的______、______和________这三要素用一条带箭头的线段准确、形象地表示出来，线段的箭头指向表示力的________，线段的长度表示力的________，用箭尾(或箭头)表示力的________．5．物体静止在水平桌面上，物体对水平桌面的压力( )A．就是物体的重力B．是由于物体的形变而产生的C．是由于桌面的形变而产生的D．是由于地球的吸引而产生的6．下面关于弹力的说法正确的答案是( )A．只要物体相互接触，就一定有弹力产生B．两个物体不相互接触，有时也可以产生弹力作用C．压力和支持力的方向总是垂直于接触面，指向被压或被支持的物体D．微小的力不能使坚硬的物体发生形变7．在弹性限度之内，一轻弹簧受到10 N的拉力时，它的伸长量是4 cm，如此该弹簧劲度系数是________N/m，当弹簧不受拉力时，该弹簧劲度系数是________ N/m，当弹簧两端受到拉力为10 N，弹簧的伸长量是____________ cm.【概念规律练】知识点一弹力的产生1．(双选)关于弹力，下面说法正确的答案是( )A．两个弹性物体只要相互接触就一定会产生弹力B．静止在水平面上的物体，对水平面的压力就是物体的重力C．产生弹力的物体一定发生弹性形变D．弹力的大小与物体的形变程度有关，形变程度越大，弹力越大2．如下说法正确的答案是( )①木块放在桌面上要受到一个向上的弹力，这是由于桌面发生微小的形变而产生的②拿一根细竹竿拨动水中的木头，木头受到竹竿对它的弹力，是由于木头发生形变而产生的③挂在电线下面的电灯受到向上的拉力，是因为电线发生微小形变而产生的A．①② B．②③C．①②③ D．①③知识点二弹力的方向3．按如下要求画出图1中弹力的方向：图1(1)搁在光滑竖直墙与水平地面间的棒在A、B两处受到的弹力；(2)搁在光滑半球形槽内的棒在C、D两处受到的弹力；(3)用细绳悬挂、靠在光滑竖直墙上的小球受到的弹力．4．画出图2中各个静止物体A所受的弹力，各个接触面和点均光滑．图2知识点三胡克定律的应用5．关于弹簧的劲度系数，如下说法中正确的答案是( )A．与弹簧受的拉力有关B．与弹簧发生的形变有关C．由弹簧本身决定，与弹簧所受的拉力大小与形变程度无关D．与弹簧本身特征、所受拉力大小、形变的大小都有关6．如图3所示，一根弹簧的原长为20 cm，竖直悬挂着，当用15 N的力向下拉弹簧时，量得弹簧长24 cm.假设把它竖立在水平桌面上，用30 N的力竖直向下压时，弹簧长多少？图3知识点四力的图示和力的示意图7.图4如图4所示，物体A对物体B的压力是10 N，试画出这个力的图示和示意图．【方法技巧练】一、判断有无弹力的方法8．如图5甲所示，木板AB和BC成120°固定角，BC板水平，光滑的金属球静止在BC板上，并与AB板接触，问木板AB和BC对球是否有弹力？如果同时将两板逆时针转过一个小角度，球仍静止，如图乙所示，此时木板AB和BC对球是否有弹力？图5二、利用图象分析弹簧弹力随形变量的变化9弹力F/N0.5 1.0 1.5 2.0 2.5弹簧测力计的伸长量x/cm 2.6 5.0 6.8 9.8 12.4(1)图6(2)写出曲线所代表的函数．(x 用cm 作单位) (3)解释函数表达式中常数的物理意义．1．(双选)关于弹力下述说法正确的答案是( ) A ．轻绳对物体的弹力总是沿绳方向 B ．轻杆对物体的弹力总是沿杆方向C ．用一根竹竿拨动水中的木头，木头受到竹竿的弹力是由于木头发生形变产生的D ．在弹性限度内，某一弹簧的弹力与其形变量的比值是常数 2．关于胡克定律，如下说法错误的答案是( )A ．由F ＝kx 可知，在弹性限度内弹力F 的大小与弹簧形变量x 成正比B ．由k ＝Fx可知，劲度系数k 与弹力F 成正比，与弹簧的长度改变量x 成反比C ．弹簧的劲度系数k 是由弹簧本身的因素决定的，与弹力F 的大小和弹簧形变量x 的大小无关D ．弹簧的劲度系数在数值上等于弹簧伸长(或缩短)单位长度时弹力的大小 3.图7在半球形光滑容器内放置一细杆，如图7所示，细杆与容器的接触点分别为A 、B 两点，如此容器上A 、B 两点对细杆的作用力方向分别为( ) A ．均竖直向上 B ．均指向球心C ．A 点处指向球心，B 点处竖直向上D ．A 点处指向球心，B 点处垂直于细杆向上4．一辆汽车停在水平地面上，如下说法中正确的答案是( )A ．地面受到了向下的弹力，是因为地面发生了弹性形变；汽车没有发生形变，所以汽车不受弹力B ．地面受到了向下的弹力，是因为地面发生了弹性形变；汽车受到了向上的弹力，是因为汽车也发生了形变C ．汽车受到向上的弹力，是因为地面发生了形变；地面受到向下的弹力，是因为汽车发生了形变D．以上说法都不正确5.图8如图8所示，一小球用两根轻绳挂于天花板上，球静止，绳1倾斜，绳2恰好竖直，如此小球所受的作用力有( )A．1个B．2个C．3个D．4个6．如图9所示，对静止于水平地面上的重为G的木块，施加一竖直向上的逐渐增加的力F，假设F小于G，如下说法正确的答案是( )图9A．木块对地面的压力随F增大而增大B．木块对地面的压力随F增大而减小C．木块对地面的压力和地面对木块的支持力是一对平衡力D．木块对地面的压力就是木块的重力7．如图10所示，弹簧秤和细线的重力不计，一切摩擦不计，重物的重力G＝10 N，如此弹簧秤A和B的读数分别为( )图10A．10 N,20 NB．10 N,10 NC．10 N,0 ND．0 N,0 N8．如图11所示，小球和光滑斜面接触，并处于静止状态，如此小球受到的力是( )图11A．重力、绳的拉力B．重力、绳的拉力、斜面的弹力C．重力、斜面的弹力D．绳的拉力、斜面的弹力9.图12如图12所示，弹簧的劲度系数为k，小球重力为G，平衡时小球在A位置．今用力F将小球向下拉长x至B位置，如此此时弹簧的弹力为( )A．kxB．kx＋GC．G－kxD．以上都不对题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 答案10.图13如图13所示，两根弹簧原长都是20 cm，劲度系数均为k＝20 N/m，小球质量为0.1 kg，假设不计弹簧的质量和小球的大小，求悬点O到小球之间的距离．(g取10 N/kg)11.如图14所示，为一轻质弹簧的弹力F和长度l大小的关系图象，试由图线确定：图14(1)弹簧的原长；(2)弹簧的劲度系数；(3)弹簧长为0.20 m时弹力的大小．12．一根轻弹簧的伸长跟所受的外力(F)之间的关系如图15所示，试求：图15(1)弹簧的劲度系数k ；(2)假设弹簧原长l 0＝60 cm ，当把弹簧压缩到40 cm 长时，需要多大的压力F? (3)如果用600 N 的拉力(仍在弹性限度内，弹簧原长同上)，弹簧长度l 是多少？第三章 研究物体间的相互作用 第一节 探究形变与弹力的关系课前预习练1．要恢复原状 直接接触 发生弹性形变 弹性限度 2．垂直于 收缩3．正比 kx 劲度系数 N/m4．大小 方向 作用点 方向 大小 作用点5．B [物体对水平桌面的压力是由于物体形变而产生的弹力，B 正确．]6．C [弹力产生的条件是相互接触且发生弹性形变，A 、B 错误；压力和支持力在性质上都是弹力，它们的方向总是垂直于接触面，指向被压或被支持的物体，C 对；微小的力也能使坚硬的物体发生形变，D 错．] 7．250 250 4解析 根据F ＝kx ，k ＝F x ＝100.04N/m ＝250 N/m ，弹簧不受拉力时，该弹簧劲度系数仍然是250 N/m.当弹簧两端受到的拉力为10 N 时，和轻弹簧一端受到10 N 的拉力时一样，也伸长4 cm.课堂探究练1．CD [弹力产生的两个条件：①接触；②弹性形变，两者缺一不可，故A 错．弹力与重力性质不同，故B 错．C 、D 正确．]2．D [弹力是发生形变的物体对使其产生形变的物体的作用力，施力物体是发生形变的物体，受力物体是使其发生形变的物体．] 3．如如下图所示解析 (1)棒在重力作用下对A 、B 两处都有挤压作用，因A 、B 两处的支持物都为平面，所以其弹力垂直平面分别向上和向右．(2)棒对C 、D 两处有挤压作用，因C 处为曲面，D 处为支持点，所以C 处弹力垂直其切平面指向被支持的物体——沿球半径指向球心；D 处弹力垂直跟它接触的平面指向被支持的物体——垂直于棒斜向上．(3)球在重力作用下挤压墙壁，拉紧绳子，所以墙产生的弹力垂直墙面指向球；绳子产生的弹力沿着绳子向上．点评 有些同学常把前面两图中A 点与C 点的弹力画成沿着棒的方向如如下图所示是不正确的．因为弹力是被动力，它是在受到外力作用形变后产生的，在图中A 、C 两处棒使支持面形变的压力分别是垂直向下压向地面和沿半径方向压向槽壁的．4．见解析解析 作出图中各物体A 所受的弹力，如如下图所示．由于各个接触点或面均光滑，所以甲图中台阶处无弹力(台阶处弹力确实定，可采用假设法)；丙图中斜壁对球无弹力，道理同甲．5．C 6．12 cm解析 当弹簧受向下的15 N 的拉力作用时，由胡克定律知F 1＝k (L 2－L 1)，即15＝k (0.24－0.2)．解得劲度系数为k ＝150.04N/m ＝375 N/m ，当用30 N 的力向下压时，设弹簧长为L 3， 由胡克定律知F 2＝k (L 1－L 3)整理得L 3＝L 1－F 2k ＝0.20 m －30375m ＝0.12 m ＝12 cm.7．见解析解析 画力的图示，要严格按照以下步骤进展． (1)选定标度：此题选2 mm 长的线段表示2 N 的力．(2)从力的作用点沿力的方向画一条线段，线段长短根据选定的标度和力的大小成正比，线段上加刻度，如上图甲所示，也可以如上图乙所示，从O 点(用O 点代替B 物体)竖直向下画一段五倍于标度的线段；(3)在线段上加箭头表示力的方向．画力的示意图：从作用点或从B 的中心处沿力的方向画一线段，并加上箭头，表示方向，然后标明F N ＝10 N 即可，如上图丙所示． 点评 作力的图示的具体步骤： (1)选定标度，即用某一长度的线段来表示一定大小的力，选标度应根据力的大小合理选取，一般情况下线段分2～5段，不能过多也不能太少． (2)从力的作用点沿力的方向画一线段，根据选定的标度和力的大小按比例确定线段的长度，并在线段上加上刻度．(3)在线段上沿力的方向加上箭头．8．在图甲中，木板AB 对球无弹力，木板BC 对球有弹力．在图乙中，木板AB 和BC 都对球有弹力．解析 木板与球已经接触，是否有弹力就看接触处是否有微小形变；微小形变是看不出来的，只能借助于假设法判断．假设撤去木板AB ，即假设球不受AB 板的弹力，看球是否还能保持题设的“静止〞状态．假设能，说明球不受AB 板的弹力作用；假设不能，如此说明球受AB 板弹力的作用．因此，在图甲中，AB 板对球无弹力，而BC 板对球必有弹力．这就是说，相互接触的物体间不一定有弹力的作用．在图乙中，木板AB 和BC 也都与球接触，现在撤去AB 和BC 中的任何一个，球都不能保持原来的静止状态(因为光滑的球不可能自己在斜面上保持静止)，所以AB 和BC 板都对球有弹力．方法总结判断弹力的有无一般有以下两种方法：(1)根据产生条件来判断，即看物体是否存在弹性形变与弹性形变的方向．(2)根据弹力的效果来判断其有无与方向，如是否使物体平衡或使物体运动状态发生改变．①在有些情况下弹性形变不太明显或不能直观地看出是否有弹性形变，我们常常用假设法判断是否有弹力．可假设把与物体接触的面去掉，看物体还能否在原位置保持原来的状态，从而判断该物体是否受弹力作用．例如：如下列图，将甲图中与小球接触的斜面去掉，小球无法在原位置保持静止，而把乙图中的斜面去掉，小球仍静止，故甲图中小球受斜面的弹力，乙图中小球不受斜面的弹力．②假设有弹力，分析物体所处的状态是否与题给状态一致．例如：如图丙所示，一球静止在光滑水平面AC上且和AB面接触．如果AC面对球没有弹力，球将无法静止，故AC面对球的弹力是存在的．但是如果AB面对球有弹力，球就不能保持静止，与实际情况不符，故AB面对球的弹力是不存在的．9．(1)见解析图(2)F＝0.2x N(3)表示使弹簧伸长(或压缩)1 cm所需的拉力为0.2 N解析(1)将x轴每一小格取为1 cm，y轴每一小格取为0.25 N，将各点描到坐标纸上，并连成直线，如如下图所示．(2)由图象得：F＝0.2x N；(3)函数表达式中的常数表示使弹簧伸长(或压缩)1 cm所需的拉力为0.2 N.课后巩固练1．AD2．B [根据胡克定律可知：F∝x，其中x为弹簧的形变量，比例系数k称为劲度系数，是由弹簧本身决定的，与弹簧的形变量x无关，应当选项A、C、D对，B错．]3．D4．C [汽车停在水平地面上，汽车受到的弹力是因为地面发生形变而又要恢复原状时对阻碍恢复的物体(汽车)产生的作用；地面受到的弹力是由于汽车发生了形变又要恢复原状时对阻碍恢复的物体(地面)产生的作用，故C正确，A、B、D错误．]5．B6．B [对物体进展受力分析如右图所示，由平衡状态可知G＝F N＋F，在F增大的过程中，G不变，所以地面对物体的支持力F N减小，即木块对地面的压力随F增大而减小，A错，B对；木块对地面的压力与地面对物体的支持力的受力物体不同，不能称为平衡力，且压力与重力是两种不同性质的力，所以C 、D 都错．]7．B [弹簧秤的示数显示的是左右两边物体对弹簧秤的拉力，物体都处于静止状态，拉力大小就等于物体所受重力大小，所以选项B 正确．]8．B [小球在任何情况下都受到重力的作用，由于绳子斜拉，故小球和斜面有挤压，受到斜面给的弹力作用，也受到绳的拉力作用，缺少哪个力，它都不可能静止．]9．B [对此题，易错选A 项，其原因是：x 不是弹簧变化后的长度与原长的差值．小球在A 位置时弹簧已经伸长了(设此时伸长量为Δx ), 这样F B ＝k (Δx ＋x )＝kx ＋k Δx ，小球在A 位置平衡，即G ＝k Δx ，所以F B ＝kx ＋G ，应当选项B 是正确的．] 10．50 cm解析 由胡克定律F ＝kx 可知，弹簧的形变量大小取决于弹簧的弹力．由平衡条件可知，弹簧1和2的弹力都等于mg .如此x 1＝mgk ＝5 cm ，x 2＝mg k＝5 cm.所以悬点O 到小球之间的距离d ＝2l 0＋x 1＋x 2＝50 cm.11．(1)10 cm (2)200 N/m (3)20 N 解析 读懂图象是求解此题的关键：(1)当弹簧的弹力为零时，弹簧处于原长状态，由图可知原长l 0＝10 cm. (2)当弹簧长度为15 cm 时，弹力大小为10 N 对应弹簧的伸长量为Δl ＝(15－10)cm ＝5×10－2m ，由胡克定律F ＝kx 得 k ＝F Δl ＝105×10－2 N/m ＝200 N/m. (3)当弹簧长为0.20 m 时，弹簧伸长量为： Δl ′＝(0.20－0.10) m ＝0.10 m 由胡克定律F ＝kx 得F ′＝k ·Δl ′＝200×0.10 N＝20 N.12．(1)k ＝1 500 N/m(2)F ＝300 N(3)l ＝100 cm。