高中物理选修3-3与3-5课本习题解释与说明

高中物理人教版选修3-5课后习题整理讲课教案高中物理人教版选修3-5课后习题整理第十六章动量守恒定律16.11. 光滑桌面上有 1、2 两个小球。

1 球的质量为 0.3 kg，以 8 m/s 的速度跟质量为 0.1 kg的静止的 2 球碰撞，碰撞后 2 球的速度变为 9 m/s，1 球的速度变为 5 m/s，方向与原来相同。

根据这些实验数据，晓明对这次碰撞的规律做了如下几项猜想。

(1) 碰撞后2球获得了速度，是否是1球把速度传递给了2球？经计算，2球增加的速度是 9 m/s，1 球减小的速度是 3 m/s，因此，这种猜想不成立。

(2) 碰撞后2球获得了动能，是否是1球把动能传递给了2球？经计算，2球增加的动能是 4.05 J，1球减小的动能是 5.85 J，这种猜想也不成立。

(3) 请你根据实验数据猜想：有一个什么物理量，在这次碰撞中2 球所增加的这个量与 1球所减小的这个量相等？通过计算说明。

2. 水平光滑桌面上有A、B两个小车，质量都是0.6 kg。

A车的车尾连着一个打点计时器的纸带，A车以某一速度与静止的B车碰撞，碰后两车连在一起共同向前运动。

碰撞前后打点计时器打下的纸带如图16.1-6所示。

根据这些数据，请猜想：把两个小车加在一起计算，有一个什么物理量在碰撞前后可能是相等的？图 16.1-6 碰撞前后纸带上打下的点迹16.21. 解答以下三个小题，思考动量与动能的区别。

(1) 质量为 2 kg 的物体，速度由 3 m/s 增大为 6 m/s，它的动量和动能各增大为原来的几倍？(2) 质量为 2 kg 的物体，速度由向东的 3 m/s 变为向西的 3 m/s，它的动量和动能是否变化了？如果变化了，变化量各是多少？(3) A物体质量是2 kg，速度是3 m/s，方向向东；B物体质量是3 kg，速度是4 m/s，方向向西。

它们的动量之和是多少？动能之和是多少？解答后做个小结，说说动量与动能有什么不同。

1 电子的发现学习目标知识脉络1.知道阴极射线的概念，了解电子的发现过程．(重点)2.知道电子是原子的组成部分．(重点)3.知道电子的电荷量及其他电荷与电子电荷量的关系．(重点、难点)阴极射线[先填空]1．实验装置真空玻璃管、阴极、阳极和感应圈．2．实验现象感应圈产生的高电压加在两极之间，玻璃管壁上发出B(A.阴极射线B．荧光)．3．阴极射线荧光是由于玻璃受到阴极发出的某种射线的撞击而引起的，这种射线命名为阴极射线．[再判断]1．阴极射线是由真空玻璃管中的感应圈发出的．(×)2．阴极射线撞击玻璃管壁会发出荧光．(√)3．阴极射线在真空中沿直线传播．(√)[后思考]产生阴极射线的玻璃管为什么是真空的？【提示】在高度真空的放电管中，阴极射线中的粒子主要来自阴极，对于真空度不高的放电管，粒子还有可能来自管中的气体，为了使射线主要来自阴极，一定要把玻璃管抽成真空．[合作探讨]如图18-1-1所示，在阴极和阳极之间加上高电压，阴极射线从阴极射线管中的阴极发出，射向阳极．图18-1-1探讨1：怎样判定阴极射线是不是电磁辐射？【提示】电磁辐射是电磁波的辐射，若使阴极射线通过电场或磁场，看传播方向是否受其影响则可判定是不是电磁辐射．探讨2：根据带电粒子在电、磁场中的运动规律，哪些方法可以判断运动的带电粒子所带电荷的正负？【提示】带电粒子垂直进入匀强电场时，正负电荷的偏转方向不同，偏转方向与场强方向相同(相反)的粒子带正(负)电，不带电者不偏转．带电粒子垂直进入匀强磁场时，做匀速圆周运动，所受的洛伦兹力提供向心力，根据左手定则可知其电性．[核心点击]1．对阴极射线本质的认识——两种观点(1)电磁波说，代表人物——赫兹，他认为这种射线是一种电磁辐射．(2)粒子说，代表人物——汤姆孙，他认为这种射线是一种带电粒子流．2．阴极射线带电性质的判断方法(1)方法一：在阴极射线所经区域加上电场，通过打在荧光屏上的亮点的变化和电场的情况确定带电的性质．(2)方法二：在阴极射线所经区域加一磁场，根据亮点位置的变化和左手定则确定带电的性质．3．实验结果根据阴极射线在电场中和磁场中的偏转情况，判断出阴极射线是粒子流，并且带负电．1．阴极射线管中加高电压的作用是()【导学号：54472042】A．使管内的气体电离B．使阴极发出阴极射线C．使管内障碍物的电势升高D．使管内产生强电场，电场力做功使电子加速【解析】在阴极射线管中，阴极射线是由阴极处于炽热状态而发射出的电子流，B错误；阴极发射出的电子流通过高电压加速后，获得较高的能量，与玻璃壁发生撞击而产生荧光，故A、C错，D正确．【答案】 D2.如图18-1-2是电子射线管示意图．接通电源后，电子射线由阴极沿x轴方向射出，在荧光屏上会看到一条亮线．要使荧光屏上的亮线向下(z轴负方向)偏转，可采用加磁场或电场的方法．图18-1-2若加一磁场，磁场方向沿________方向，若加一电场，电场方向沿________方向．【解析】若加磁场，由左手定则可判定其方向应沿y轴正方向；若加电场，根据受力情况可知其方向应沿z轴正方向．【答案】y轴正z轴正注意阴极射线(电子)从电源的负极射出，用左手定则判断其受力方向时四指的指向和射线的运动方向相反.电子的发现[先填空]1．汤姆孙的探究方法及结论(1)根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况断定，它的本质是带负电的粒子流，并求出了这种粒子的比荷．(2)换用不同材料的阴极做实验，所得比荷的数值都相同，是氢离子比荷的近两千倍．(3)结论：阴极射线粒子带负电，其电荷量的大小与氢离子大致相同，而质量比氢离子小得多，后来组成阴极射线的粒子被称为电子．2．汤姆孙的进一步研究汤姆孙又进一步研究了许多新现象，证明了电子是原子的组成部分，是比原子更基本的物质单元．3．电子的电荷量及电荷量子化(1)电子电荷量：1910年前后由密立根通过著名的油滴实验得出，电子电荷的现代值为e＝1.602×10－19_C.(2)电荷是量子化的，即任何带电体的电荷只能是e的整数倍．(3)电子的质量：m e＝9.109 389 7×10－31 kg，质子质量与电子质量的比m p m e＝1_836.[再判断]1．阴极射线实际上是高速运动的电子流．(√)2．电子的电荷量是汤姆孙首先精确测定的．(×) 3．带电体的电荷量可以是任意值．(×)[后思考]汤姆孙怎样通过实验确定阴极射线是带负电的粒子？【提示】汤姆孙通过气体放电管研究阴极射线的径迹，未加电场时，射线不偏转，施加电场后，射线向偏转电场的正极板方向偏转，由此确定阴极射线是带负电的粒子．[合作探讨]如图18-1-3所示，为测定电子比荷的实验装置，其中M1、M2为两正对平行金属板．图18-1-3探讨1：电子在两平行金属板间的运动轨迹是什么形状？【提示】抛物线．探讨2：电子飞出金属板间后到荧光屏P的过程中的运动轨迹是什么形状？【提示】一条直线．探讨3：要使电子在M1、M2之间沿水平方向做直线运动，所加的磁场应为什么方向？【提示】垂直于纸面向外．[核心点击]1．电子比荷(或电荷量)的测定方法根据电场、磁场对电子的偏转测量比荷(或电荷量)，可按以下方法：(1)让电子通过正交的电磁场，如图18-1-4(甲)所示，让其做匀速直线运动，根据二力平衡，即F洛＝F电(Bq v＝qE)得到电子的运动速度v＝EB.甲(2)在其他条件不变的情况下，撤去电场，如图18-1-4(乙)所示，保留磁场让电子在磁场中运动，由洛伦兹力提供向心力，即Bq v ＝m v 2r ，根据轨迹偏转情况，由几何知识求出其半径r ，则由q v B ＝m v 2r 得q m ＝v Br ＝E B 2r .乙图18-1-42．密立根油滴实验(1)装置密立根实验的装置如图18-1-5所示．图18-1-5①两块水平放置的平行金属板A 、B 与电源相接，使上板带正电，下板带负电．油滴从喷雾器喷出后，经上面金属板中间的小孔，落到两板之间的匀强电场中．②大多数油滴在经过喷雾器喷嘴时，因摩擦而带负电，油滴在电场力、重力和空气阻力的作用下下降．观察者可在强光照射下，借助显微镜进行观察．(2)方法①两板间的电势差、两板间的距离都可以直接测得，从而确定极板间的电场强度E .但是由于油滴太小，其质量很难直接测出．密立根通过测量油滴在空气中下落的终极速度来测量油滴的质量．没加电场时，由于空气的黏性，油滴所受的重力大小很快就等于空气给油滴的摩擦力而使油滴匀速下落，可测得速度v 1.②再加一足够强的电场，使油滴做竖直向上的运动，在油滴以速度v 2匀速运动时，油滴所受的静电力与重力、阻力平衡．根据空气阻力遵循的规律，即可求得油滴所带的电荷量．(3)结论带电油滴的电荷量都等于某个最小电荷量的整数倍，从而证实了电荷是量子化的，并求得了其最小值即电子所带的电荷量e .3．(多选)关于电荷的电荷量下列说法正确的是()A．电子的电量是由密立根油滴实验测得的B．物体所带电荷量可以是任意值C．物体所带电荷量最小值为1.6×10－19 CD．物体所带的电荷量都是元电荷的整数倍【解析】密立根的油滴实验测出了电子的电量为1.6×10－19 C，并提出了电荷量子化的观点，因而A对，B错，C对；任何物体的电荷量都是e的整数倍，故D对．【答案】ACD4．密立根油滴实验进一步证实了电子的存在，揭示了电荷的非连续性．如图18-1-6所示是密立根油滴实验的原理示意图，设小油滴的质量为m，调节两极板间的电势差U，当小油滴悬浮不动时，测出两极板间的距离为d.则可求出小油滴的电荷量q＝________.图18-1-6【解析】由平衡条件得mg＝q Ud，解得q＝mgdU.【答案】mgd U5．如图18-1-7所示为汤姆孙用来测定电子比荷的装置．当极板P和P′间不加偏转电压时，电子束打在荧光屏的中心O点处，形成一个亮点；加上偏转电压U后，亮点偏离到O′点，O′点到O点的竖直距离为d，水平距离可忽略不计；此时在P与P′之间的区域里再加上一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场，调节磁感应强度，当其大小为B时，亮点重新回到O点．已知极板水平方向长度为L1，极板间距为b，极板右端到荧光屏的距离为L2.图18-1-7(1)求打在荧光屏O点的电子速度的大小．(2)推导出电子比荷的表达式．【解析】(1)电子在正交的匀强电场和匀强磁场中做匀速直线运动，有Be v＝Ee＝Ub e，得v＝UBb即打到荧光屏O点的电子速度的大小为U Bb.(2)由d＝12Uebm⎝⎛⎭⎪⎫L1v2＋UebmL1v·L2v可得em＝2db v2UL1(L1＋2L2)＝2dUB2bL1(L1＋2L2).【答案】(1)UBb(2)2dUB2bL1(L1＋2L2)巧妙运用电磁场测定电子比荷(1)当电子在复合场中做匀速直线运动时，qE＝q v B，可以测出电子速度的大小．(2)电子在荧光屏上的落点到屏中心的距离等于电子在电场中的偏转位移与电子出电场到屏之间的倾斜直线运动偏转位移的和．。

高中物理选修33课后习题和答案以及解释高中物理选修 3-3 这部分的知识，对于很多同学来说可能具有一定的挑战性。

但通过课后习题的练习和深入理解，能够帮助我们更好地掌握相关概念和原理。

下面，让我们一起来看看一些常见的课后习题、答案以及详细的解释。

首先来看这样一道习题：“一定质量的理想气体，在压强不变的情况下，体积增大，则（）A 气体分子的平均动能增大B 气体分子的平均动能减小C 气体分子的平均动能不变D 条件不足，无法确定答案：A解释：根据理想气体状态方程 pV ＝ nRT（其中 p 为压强，V 为体积，n 为物质的量，R 为常数，T 为热力学温度），压强不变，体积增大时，温度必然升高。

而温度是分子平均动能的标志，温度升高，气体分子的平均动能增大。

所以这道题选择 A 选项。

再看另一道题：“关于布朗运动，下列说法正确的是（）A 布朗运动是液体分子的无规则运动B 布朗运动是悬浮在液体中的固体颗粒的无规则运动C 布朗运动的剧烈程度与温度无关D 布朗运动的剧烈程度与颗粒大小无关答案：B解释：布朗运动不是液体分子的运动，而是悬浮在液体中的固体颗粒受到液体分子的撞击而发生的无规则运动，A 选项错误，B 选项正确。

布朗运动的剧烈程度与温度有关，温度越高，布朗运动越剧烈；同时也与颗粒大小有关，颗粒越小，布朗运动越明显。

所以 C、D 选项错误。

接下来这道题：“一定质量的理想气体，从状态 A 经过等容过程变化到状态 B，再经过等温过程变化到状态 C，其压强 p 与体积 V 的关系图像如图所示。

则气体在状态 A、B、C 时的温度 TA、TB、TC 的大小关系为（）（图像略）A TA ＝ TB ＞ TCB TA ＞ TB ＝ TCC TA ＞ TB ＞ TCD TA ＝ TB ＜ TC答案：C解释：对于等容变化，根据查理定律 p/T ＝常量，压强越大，温度越高。

从状态 A 到状态 B 是等容变化，压强增大，所以温度升高，即TA ＞ TB 。

高中物理选修3-3与3-5课本习题解释与说明-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN课后练习一高二物理同步复习课程第7讲分子热运动能量守恒（一）1.已知金刚石的密度为ρ＝3.5×103kg/m3，现有一块体积为4.0×10－8m3的一小块金刚石，它含有多少个碳原子假如金刚石中的碳原子是紧密地挨在一起，试估算碳原子的直径(保留两位有效数字)答案：2.2×10－10 m详解：先求出此金刚石质量，然后除以一个碳原子的质量，就是碳原子个数。

碳原子紧密排在一起的模型，就是一个一个的小球紧密相连，整个金刚石看成一个正方体，于是一条边上碳原子个数就是碳原子总个数的三次方根。

金刚石一条边的长度就是体积的三次方根。

然后边长除以一条边上碳原子个数就是碳原子直径。

2.关于布朗运动，下列说法中正确的是 ( ) A．布朗运动就是分子的运动B．布朗运动是组成固体微粒的分子无规则的反映C．布朗运动是液体分子无规则运动的反映D．观察时间越长，布朗运动越显著答案：C详解：布朗运动是液体无规则运动的反映，它本身不是分子运动。

布朗运动的显著程度和观察时间无关，和液体温度，运动微粒的质量等有关。

3.关于分子间相互作用力，以下说法正确的是( )A．分子间的相互作用力是由组成分子的原子内部的带电粒子间的相互作用而引起的B．温度越高，分子间的相互作用力就越大C．分子力实质上就是分子间的万有引力D．分子引力不等于分子斥力时，违背了牛顿第三定律答案：A详解：A是正确的理论知识。

分子间作用力大小与分子距离有关，和温度无关。

另外，分子引力和分子斥力明显不是作用力和反作用力，不能乱套用牛顿第三定律。

4.关于分子间的相互作用力的以下说法中，正确的是( )A．当分子间的距离r＝r0时，分子力为零，说明此时分子间不存在作用力B．当r＞r0时，随着分子间距离的增大分子间引力和斥力都增大，但引力比斥力增加得快，故分子力表现为引力C． r＜r0时，随着分子间距离的增大分子间引力和斥力都增大，但斥力比引力增加得快，故分子力表现为斥力D．当分子间的距离r＞10-9m时，分子间的作用力可以忽略不计答案：D详解：r＝r0时分子引力和斥力数值相等，分子间作用力合力是0，但不能说分子间没作用力，A错。

高中物理选修33课后习题和答案以及解释1. 题目：假设一个有足够长度的弹簧的塑料小球下落的过程中，弹簧并不受到外力，那么弹簧是否是永久变形的？答案及解释：根据弹簧的弹性性质，当外力作用于弹簧上时，弹簧会发生形变，随即会产生一个与形变成正比的恢复力，使其回到原始形状。

当弹簧受到外力停止作用后，恢复力会将弹簧恢复到原来的形状，此时弹簧不再发生永久变形。

因此，在这个假设情况下，弹簧不会发生永久变形。

2. 题目：使用逐差法进行测量时，误差是否可以通过多次测量平均值的方式消除？答案及解释：逐差法是一种通过多次测量并取差值的方法来减少系统误差和随机误差的影响。

通过进行多次测量，并计算测量值的平均值，可以降低随机误差的影响，提高测量结果的准确性。

然而，逐差法无法消除系统误差，因为系统误差具有固定的性质，无论进行多少次测量，其一直存在于测量结果中。

因此，逐差法可以减小随机误差，但无法完全消除误差。

3. 题目：在电路中，为什么要使用电阻？答案及解释：电阻是电路中常见的元件，其作用是限制电流的流动，通过消耗电能将电流转化为热能。

在电路中，电阻可以起到以下几个作用：- 控制电流：电阻可以根据其电阻值来控制电流的大小，通过改变电阻值可以调节电路中的电流。

- 保护电路：在电路设计中，适当添加电阻可以起到保护其他电子元件的作用。

例如，通过串联一个适当的电阻可以限制电流的大小，以保护LED等元件免受过大电流的损坏。

- 产生热能：根据焦耳定律，电流经过电阻时会产生热能。

这种热能的产生可以应用于电热器、热水器等设备中。

- 调节信号：通过对电路中的电阻进行调节，可以改变信号的阻抗、幅度、相位等特性，实现对信号的调节和控制。

4. 题目：什么是电容器的电容？答案及解释：电容器的电容是指电容器存储电能的能力。

电容器由两个导体板和介质组成，在充电过程中，正负电荷会分别聚集在导体板上，形成外电场。

电容器的电容可以通过以下公式计算：C = Q/V其中，C表示电容，单位为法拉(F)；Q表示电容器所带电荷量，单位为库仑(C)；V表示电容器两板间的电压，单位为伏特(V)。

高中物理选修33课后习题和答案以及解释问题1：一个物体匀速运动的速度是2 m/s。

当它经过15秒后的位移是多少？答案：位移 = 速度 ×时间 = 2 m/s × 15 s = 30 m。

解释：物体的位移是其速度乘以运动的时间。

在这种情况下，物体的速度是2 m/s，时间是15秒，因此位移是2 m/s × 15 s = 30 m。

问题2：一个小球下落1秒钟的时间，下落的距离是多少？答案：下落距离 = 1/2 ×重力加速度 ×时间的平方 = 1/2 × 9.8 m/s^2× (1 s)^2 = 4.9 m。

解释：物体下落的距离可以通过公式下落距离 = 1/2 ×重力加速度 ×时间的平方来计算。

在这种情况下，重力加速度是9.8 m/s^2，时间是1秒，因此下落的距离是1/2 × 9.8 m/s^2 × (1 s)^2 = 4.9 m。

问题3：一个物体以5 m/s^2的加速度向前运动10秒钟，它的末速度是多少？答案：末速度 = 初始速度 + 加速度 ×时间 = 0 + 5 m/s^2 × 10 s = 50m/s。

解释：物体的末速度可以通过初始速度加上加速度乘以时间来计算。

在这种情况下，物体的初始速度为0，加速度为5 m/s^2，时间为10秒，因此末速度为0 + 5 m/s^2 × 10 s = 50 m/s。

问题4：一个汽车以22 m/s的速度行驶了10秒钟，它的位移是多少？答案：位移 = 速度 ×时间 = 22 m/s × 10 s = 220 m。

解释：汽车的位移可以通过速度乘以时间来计算。

在这种情况下，汽车的速度是22 m/s，行驶的时间是10秒，因此位移为22 m/s × 10 s= 220 m。

问题5：一个物体从静止开始，以4 m/s^2的加速度向前运动5秒钟，它的末速度是多少？答案：末速度 = 初始速度 + 加速度 ×时间 = 0 + 4 m/s^2 × 5 s = 20m/s。