高中物理选修3-1章节试题及答案分析.doc

高中物理选修3-1试题及答案第一章1. 如图所示，ql、q2、q3分别表示在一条直线上的三个点电荷。已知ql与q2之间的距离为ll，q2与q3之间的距离为l2，且每个电荷都处于平衡状态。若q2为正电荷，则ql为 电荷，q3为 电荷；ql、q2、q3三者电荷量大小之比是 ： ： 2 .在真空中的O点放一点电荷Q=1.0109C，直线MN过O点，OM=30cm，M点放有一点电荷q=21010C，如图所示。求：（1）M点的场强大小；（2）若M点的电势比N点的电势高15V，则电荷q从M点移到N点，电势能变化了多少?3. 如图所示，BC是半径为R的1/4圆弧形的光滑且绝缘的轨道，位于竖直平面内，其下端与水平绝缘轨道平滑连接，整个轨道处在水平向左的匀强电场中，电场强度为E.今有一质量为m、带正电q的小滑块（体积很小可视为质点），从C点由静止释放，滑到水平轨道上的A点时速度减为零。若已知滑块与水平轨道间的动摩擦因数为，求：（1）滑块通过B点时的速度大小；（2）水平轨道上A,B两点之间的距离。4.一个带电质点的带电荷量为310-9C的正电荷，逆着电场方向从A点移动到B点的过程中外力做功为610-5J，带电质点的动能增加了4.510-5J，求A、B两点间的电势差UAB。5. 如图所示，水平放置的平行金属板A、B间距为d，带电粒子的电荷量为q，质量为m，粒子以速度v从两极板中央处水平飞入两极板间，当两板上不加电压时，粒子恰从下板的边缘飞出.现给AB加上一电压，则粒子恰好从上极板边缘飞出求：（1）两极板间所加电压U；（2）金属板的长度LAB图146如图14所示,在真空中用等长的绝缘丝线分别悬挂两个点电荷A和 B,其电荷量分别为+q和-q.在水平方向的匀强电场作用下,两悬线保持竖直,此时A、B间的距离为L.求该匀强电场场强的大小和方向,ABOqlEm图157如图15所示,在场强为E的匀强电场中,一绝缘轻质细杆可绕O点在竖直平面内自由转动,A端有一个带正电的小球,电荷量为q,质量为m。将细杆从水平位置自由释放,则： (1)请说明小球由A到B的过程中电势能如何变化?(2)求出小球在最低点时的速率_v+图16(3)求在最低点时绝缘杆对小球的作用力.8如图16所示,电荷量为q,质量为m的带电粒子以速度v垂直进入平行板电容器中（不计粒子的重力），已知极板的长度为，两极板间的距离为d，两极板间的电压为U，试推导带电粒子射出电容器时在偏转电场中的偏转位移y和偏转角的表达式。 图179如图17所示,半径为R的绝缘光滑圆环固定在竖直平面内，环上套一个带正电的小珠子，该装置所在空间存在着水平向右的匀强电场，已知珠子所受电场力是重力的，将珠子从最低点由静止释放。求：珠子获得的最大速度10一个不带电的平行板电容器,用电压为60V的直流电源(不计电源的内阻)充电,充电过程中电源耗去了4.810-6J的能量,试求：（1）这个电容器的电容 （2）在充电过程中,从一个极板转移至另一个极板的电子数目.11一个带正电的微粒，从A点射入水平方向的匀强电场中，微粒沿直线AB运动，如图18所示，AB与电场线夹角=30，已知带电微粒的质量m=1.0107kg，电量q=1.01010C，A、B相距L=20cm。（取g=10m/s2，结果保留二位有效数字）图18求：（1）说明微粒在电场中运动的性质，要求说明理由。（2）电场强度的大小和方向？（3）要使微粒从A点运动到B点，微粒射入电场时的最小速 度是多少？图1912如图19所示，在竖直放置的足够大的铅屏A的右表面上贴着射线（即电子）放射源P，已知射线实质为高速电子流，放射源放出粒子的速度v01.0107m/s。足够大的荧光屏M与铅屏A平行放置，相距d 2.0102m，其间有水平向左的匀强电场，电场强度大小E2.5104N/C。已知电子电量e1.610-19C，电子质量取m9.010-31kg。 求： （1）电子到达荧光屏M上的动能。（2）荧光屏上的发光面积。图2013如图20所示，足够大的平行金属板竖直放置，两板相距为d，分别与直流电源的正负极相连，电源电动势为E质量为m、电量为-q的质点沿着右板的边缘从a点开始被竖直上抛，最后在左板与a点等高的b点与左板相碰,重力加速度用g表示。试计算： (1)带电质点由a到b运动过程中到达的最高点，相对于ab的高度多大？最高点与右板相距多远？ （2）质点与左板相碰前的瞬时速度的大小和方向。答案解析1. 负电荷、负电荷、：l：。 解析：（1）由于三个点电荷的存在，使每个点电荷皆受三个库仑力的作用而平衡。若q2为正电荷，对q2而言，q1和q3必为同性电荷，但对三者而言，要求每个电荷都处于平衡态，则q1与q3必为负电荷。（2）由库仑定律和平衡条件知：对q1： 对q3： 由式得 由式得 由两式得 q1：q2：q3：l：。2. 解析：（1）根据得 M点的场强（2）电荷q从M点移到N点，电场力做功 这一过程中电场力做负功则电势能增加3. 解析：（1）小滑块从C到B的过程中，只有重力和电场力对它做功，设滑块通过B点时的速度为vB，根据动能定理有：，解得（2）小-滑块在AB轨道上运动中，所受摩擦力为f=mg.小滑块从C经B到A的过程中，重力做正功，电场力和摩擦力做负功。设小滑块在水平轨道上运动的距离（即A,B两点间的距离）为L，则根据动能定理有：,解得4. 解析： A点电势比B点低5000V 解析：由动能定理 5. 解析：（1）两极间不加电压时，粒子做平抛运动水平方向上：L=vt 竖直方向上： 当两极间加上电压U时，粒子做匀变速曲线运动，即水平方向上：L=vt 竖直方向上： 由、得a=g（方向向上）由牛顿运动定律得，（2）由、式可得 6解:：分析A：由平衡条件得： 方向为水平向左 7解：(1) 因为由A到B过程中电场力做正功,所以电势能减小 (2)由动能定理得: (3) 在最低点由牛顿第二定律得: 8解:（1）求粒子在偏转电场中的偏转位移y 电子运动的时间为：- 电子在偏转电场中的加速度为:- 偏转位移-联立以上各式得 （2）求偏转角 mgEqF9解:珠子所受电场力和重力的合力与圆环的交 点位置即为速度最大的位置， 由最低点到速度最大的位置过程中，根据动能定理得 - 由得最大速度为 10解：（1）电容器所带电量为Q, QU=E 电容为 （2）转移的电子数为个11解：（1）微粒只在重力和电场力作用下沿AB方向运动，由直线运动条件可知微粒受电场力一定向左，重力和电场力的合力必与微粒的运动方向相反，微粒做匀减速运动。（2）因为粒子带正电，所以电场强度方向为水平向左，由力的合成知识得 （3）微粒由A运动到B时的速度时，微粒进入电场时的速度最小，设粒子的最小速度为， 由 得 最小速度12解：（1）由动能定理得 (2) 射线在A、B间电场中被加速，除平行于电场线的电子流外，其余均在电场中偏转，其中和铅屏A平行的电子流在纵向偏移距离最大设为r (相当于平抛运动水平射程)。 -， - 圆面积- 由上述三式得 ，即在荧光屏的发光面积为13解：质点将在竖直方向做竖直上抛运动，加速度a1=g；在水平方向做匀加速直线运动加速度为a2，由牛顿第二定律得 （1）设相对于ab的高度为H 在水平方向： - 在竖直方向上：- 解得 最大高度 ，最高点距右板的距离- 将代入得（2）粒子到达b板时竖直速度为 粒子到达b板时水平速度为 速度大小为：； 速度方向与水平方向的夹为 第二章1） 某同学利用多用电表测量一个未知电阻的阻值，由于第一次选择的欧姆档（10）不够合适，现改换另一欧姆档测量。两次测量时多用电表指针所指位置如图所示，下面列出第二次测量的有关操作：A将两表笔短接，并调零B将两表笔分别跟被测电阻的两端接触，观察指针的位置，记下电阻值C将多用电表面板上旋钮调到100档D将多用电表面板上旋钮调到1档E将多用电表面板上旋钮调到off位置（1）根据上述有关操作，将第二次测量的合理实验步骤按 顺序写出 CABE 。（2）该电阻的阻值是 2.0103 。（3）做“用多用电表探索黑箱的电学元件”实验时，探索步骤如下：（a）用直流电压档试触三个接点都没有电压显示。（b）用欧姆档R10接A、B间，不论正接，还是反接示数都为4710（c）用欧姆档接B、C间：黑表笔接B, 红表笔接C时读数很小，调换表笔，读数很大；（d）用欧姆档接A、C间：黑表笔接A, 红表笔接C时读数比上一步测得的大，调换表笔，读数很大； 在右图画出箱内元件连接方式及规格。2）在“测定金属的电阻率”的实验中，测定阻值约为35的金属丝的电阻率，实验中所用的电压表规格：量程03V、内阻3k；电流表规格：量程00.6A、内阻0.1；还有其他一些器材：（1）在给定的方框内画出实验电路图；（2）用螺旋测微器测得金属丝的直径如图所示，可知金属丝的直径d= 0.622（0.6210.623均正确） mm；（3）实验中还应测出的物理量是 电阻丝长度L，电阻丝两端的电压U，流过电阻的电流I。 ； 电阻率的计算公式为= VA3）有一小灯泡上标有“6V，0.1A”字样，现要描绘该灯泡的伏安特性曲线，有下列器材供选用A 电压表（03V，内阻2.0k） B 电压表（010V，内阻3.0k）C 电流表（00.3A，内阻2.0） D 电流表（06A，内阻1.5）E 滑动变阻器（2A，30） F 滑动变阻器（0.5A，1000）G 学生电源（直流9V），及开关，导线等（1）实验中所用的电压表应选 B ，电流表应选 C ，滑动变阻器应选 E （2）在右方框中画出实验电路图，要求电压从0开始测量4）. 实验室内有一电压表,量程为150 mV,内阻约为150 .现要将其改装成量程为10 mA的电流表,并进行校准.为此,实验室提供如下器材:干电池E(电动势为1.5 V)、电阻箱R、滑线变阻器R、电流表(有1.5 mA、15 mA与150 mA三个量程)及开关K.对电表改装时必须知道电压表的内阻.可用图示的电路测量电压表的内阻.在既不损坏仪器又能使精确度尽可能高的条件下,电路中的电流表应选用的量程是_1.5mA_.若合上K,调节滑线变阻器后测得电压表的读数为150 mV,电流表的读数为1.05 mA,则电压表的内阻RmV为_143 _(取三位有效数字).三计算题： 5）在如图所示的电路中，R1、R2均为定值电阻，且R1=100，R2阻值未知，R3是一滑动变阻器，当其滑片从左端滑至右端时，测得电源的路端电压随电流的变化图线如图所示，其中A、B两点是滑片在变阻器的两个不同端点得到的求：（1）电源的电动势和内阻；（2）定值电阻R2的阻值；（3）滑动变阻器的最大阻值。 4）题图 解析：（1）将AB延长后交U轴与20V处，交I轴于1.0A处（2）滑片P滑至右端时由图象知此时对应于B点U2=4VUr=EV2=20V4V=16V由串联电路的电压分配与阻值正成比知r=4R，（3）滑片滑到左端时由图象可知外电压为U外=16V，Ur=EU外=20V16V=4VR1与R3并联后的总电阻为R3并=805=75，又，解得：R3=300第三章1.如图所示，在y0的区域内存在匀强磁场，磁场方向垂直于xy平面并指向纸里，磁感应强度 为B。一带负电的粒子（质量为m、电荷量为q）以速度v0从O点射入磁场，入射方向在xy平面内，与x轴正向的夹角为=300。（粒子所受重力不计）求： （1）该粒子射出磁场时的位置； （2）该粒子在磁场中运动的时间。 解 2. 如图所示，电源电动势E2V，r0.5,竖直导轨电阻可略，金属棒的质量m0.1kg，R=0.5 ，它与导体轨道的动摩擦因数0.4，有效长度为0.2 m,靠在导轨的外面，为使金属棒不下滑，我们施一与纸面夹角为600且与导线垂直向外的磁场，（g=10 m/s2）求： （1)此磁场是斜向上还是斜向下？ （2） B的范围是多少？3.在平面直角坐标系xoy中，第一象限存在沿y轴负方向的匀强电场，第四象限存在垂直于直角坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度为B，一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子从y轴正半轴上的M点以速度v0垂直于y 轴射入电场，经x轴上的N点与x轴正方向成=60角射入磁场，最后从y轴负半轴上的P点垂直于y轴射出磁场，如图所示，不计粒子的重力，求： （1）M、N两点间的电势差UMN； （2）粒子从M点运动到P点的总时间t。总章节计算题（本题共5小题，共计70分）1、（12分）有一个直流电动机，把它接入0.2V电压的电路时，电机不转，测得流过电动机的电流是0.4A；若把电动机接入2.0V电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是1.0A.求（1）电动机正常工作时的输出功率多大（2）如果在发动机正常工作时，转子突然被卡住，电动机的发热功率是多大？解析：（1）接U =0.2V电压，电机不转，电流I =0.4A，根据欧姆定律，线圈电阻.（2分）当接U2.0V电压时，电流I1.0A，故输入电功率P电UI2.01.0W2.0W（2分）热功率P热I2R120.5W0.5W（2分）故输出功率即机械功率P机P电-P热（2.0-0.5）W1.5W.（2分）（2）如果正常工作时，转子被卡住，则电能全部转化成内能故其发热功率.（2分） （2分）2、（14分）如图所示，有一磁感强度的匀强磁场，C、D为垂直于磁场方向的同一平面内的两点，它们之间的距离=0.05m，今有一电子在此磁场中运动，它经过C点的速度v的方向和磁场垂直，且与CD之间的夹角=30。（电子的质量，电量）（1）电子在C点时所受的磁场力的方向如何？（2）若此电子在运动后来又经过D点，则它的速度应是多大？（3）电子从C点到D点所用的时间是多少？CDORFv3060解析：电子以垂直磁场方向的速度在磁场中作匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，依题意画运动示意图，由几何关系可求得结论。（1）电子在C点所受磁场力的方向如图所示。（2分）（2）电子在洛伦兹力作用下作匀速圆周运动，夹角=30为弦切角，圆弧CD所对的圆心角为60即DOC=60，CDO为等边三角形，由此可知轨道半径R=l。（1分）由（1分）和R=（1分）可知 （2分）（3）将R=和代入周期公式中得 （2分）设电子从C点到D点所用时间为t，由于电子做匀速圆周运动，所以由上两式得： （2分）代入数据得： （3分）3（14分）、（07四川理综）如图所示，一根长 L = 1.5m 的光滑绝缘细直杆MN ，竖直固定在场强为 E =1.0 105N / C 、与水平方向成300角的倾斜向上的匀强电场中。杆的下端M固定一个带电小球 A ，电荷量Q+4.5106C；另一带电小球 B 穿在杆上可自由滑动， 电荷量q+1.0 10一6 C，质量m1.010一2 kg 。现将小球B从杆的上端N静止释放，小球B开始运动。（静电力常量k9.010 9Nm2C2，取 g =l0m / s2）（l）小球B开始运动时的加速度为多大？ （2）小球B 的速度最大时，距 M 端的高度 h1为多大？ （3）小球 B 从 N 端运动到距 M 端的高度 h20.6l m 时，速度为v1.0m / s ，求此过程中小球 B 的电势能改变了多少？解析：（1）开始运动时小球B受重力、库仑力、杆的弹力和电场力，沿杆方向运动，由牛顿第二定律得（2分）解得 代入数据解得：a=3.2m/s2 （2分）(2)小球B速度最大时合力为零，即 （2分）解得代入数据解得h1=0.9m （2分）(3)小球B从开始运动到速度为v的过程中，设重力做功为W1，电场力做功为W2，库仑力做功为W3，根据动能定理有W1mg（L-h2） W2=-qE(L-h2)sin 解得（3分）设小球的电势能改变了EP，则EP（W2W3） EP8.2102J（3分）4（14分）、（07淮安二模）如图所示，MN、PQ是平行金属板，板长为L，两板间距离为d，在PQ板的上方有垂直纸面向里的匀强磁场。一个电荷量为q、质量为m的带负电粒子以速度v0从MN板边缘沿平行于板的方向射入两板间，结果粒子恰好从PQ板左边缘飞进磁场，然后又恰好从PQ板的右边缘飞进电场。不计粒子重力。试求：（1）两金属板间所加电压U的大小；（2）匀强磁场的磁感应强度B的大小；v0BMNPQm,-qLd（3）在图中画出粒子再次进入电场的运动轨迹，并标出粒子再次从电场中飞出的位置与速度方向。15、（1）粒子在电场中运动时间为t，有：（1分）；（1分）；（1分）；（1分）；解得：（1分）（2）（1分），（