北师大版高中物理选修第三册第2章习题及答案

北师大版高中物理选修第三册第2章习题及答案第1页共1页北师大版高中物理选修第三册第2章习题及答案一、单项选择题（共10小题，每题2分）1.在静电场中，关于电势和电场强度的关系，下列说法正确的是A.电势高的地方电场强度一定大B.电势为零的地方电场强度一定为零C.沿电场线方向电势一定降低D.电场强度为零的地方电势一定为零参考答案：C2.一个带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，下列说法正确的是A.粒子的动能会发生变化B.粒子的动量会发生变化C.粒子所受的洛伦兹力不做功D.粒子的速度方向会发生变化参考答案：C3.关于磁感应强度，下列说法正确的是A.磁感应强度是描述磁场强弱的物理量B.磁感应强度是矢量，方向与该点磁场方向相同C.磁感应强度的大小与放入磁场中的试探电流元的大小有关D.磁感应强度的大小与放入磁场中的试探电流元的方向有关参考答案：A4.一个电容器由两块平行金属板组成，中间充满真空，当两板间的电压增加一倍时，下列说法正确的是A.电容器的电容增加一倍B.电容器储存的电荷增加一倍C.电容器储存的能量增加一倍D.电容器的极板间电场强度增加一倍参考答案：B5.一个电容器由两块平行金属板组成，中间充满介电常数为ε的介质，当两板间的电压保持不变时，下列说法正确的是A.电容器的电容增加ε倍B.电容器储存的电荷增加ε倍C.电容器储存的能量增加ε倍D.电容器的极板间电场强度减小到原来的1/ε参考答案：A6.一个长直导线通有电流I，在其附近放置一个矩形线圈，线圈与导线共面，下列说法正确的是A.线圈中会产生感应电流B.线圈中不会产生感应电流C.线圈中产生的感应电流方向与导线电流方向相同D.线圈中产生的感应电流方向与导线电流方向相反参考答案：B7.一个线圈在匀强磁场中转动，下列说法正确的是A.线圈中会产生感应电动势B.线圈中不会产生感应电动势C.线圈中产生的感应电动势最大值与线圈匝数成正比D.线圈中产生的感应电动势最大值与线圈面积成正比参考答案：C8.一个电感线圈接在直流电源上，下列说法正确的是A.电流从接通开始就会立即达到最大值B.电流从接通开始会逐渐增大，最终达到最大值C.电感线圈对直流电相当于短路D.电感线圈对直流电相当于开路参考答案：B9.一个电感线圈接在交流电源上，下列说法正确的是A.电感线圈对交流电相当于短路B.电感线圈对交流电相当于开路C.电感线圈对交流电的阻碍作用与频率成正比D.电感线圈对交流电的阻碍作用与频率成反比参考答案：D10.一个电容器接在交流电源上，下列说法正确的是A.电容器对交流电相当于短路B.电容器对交流电相当于开路C.电容器对交流电的阻碍作用与频率成正比D.电容器对交流电的阻碍作用与频率成反比参考答案：D二、填空题（共10小题，每题2分）1.在国际单位制中，力的单位是______。参考答案：牛顿2.物体做匀速圆周运动时，其加速度的方向始终指向______。参考答案：圆心3.一个物体从高处自由下落，不计空气阻力，其速度随时间变化的规律是______。参考答案：线性4.牛顿第二定律的数学表达式为______。参考答案：F=ma5.物体做平抛运动时，其水平方向的运动是______。参考答案：匀速直线运动6.在弹性碰撞中，系统的总动能______。参考答案：守恒7.一个物体在水平面上做匀速直线运动，其受到的摩擦力大小为______。参考答案：零8.物体做简谐运动时，其回复力与位移的关系是______。参考答案：成正比，方向相反9.在静电场中，电势越高的地方，电势能越______。参考答案：大10.一个物体从静止开始做匀加速直线运动，其位移与时间的平方成正比，比例系数为______。参考答案：加速度的一半三、判断题（共10小题，每题2分）1.在静电场中，电势越高的地方，电势能也一定越大。参考答案：×2.两个点电荷之间的库仑力遵守牛顿第三定律。参考答案：√3.电场线是真实存在的曲线，用来形象地描述电场。参考答案：×4.在电容器充电过程中，电源提供的电能全部转化为电容器储存的电能。参考答案：×5.电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程。参考答案：√6.电阻丝的电阻值与其长度成正比，与其横截面积成反比。参考答案：√7.在纯电阻电路中，电功率的计算公式为P=UI。参考答案：√8.交流电的有效值是根据电流的热效应来定义的。参考答案：√9.变压器可以改变直流电压的大小。参考答案：×10.在LC振荡电路中，电容器极板上的电荷量最大时，电路中的电流为零。参考答案：√四、简答题（共8小题，每题2分）1.简述法拉第电磁感应定律的内容。参考答案：当穿过闭合回路的磁通量发生变化时，回路中会产生感应电动势，感应电动势的大小与磁通量变化率成正比。2.说明什么是自感现象，并列举一个生活中的应用实例。参考答案：自感现象是指当导体回路中的电流发生变化时，回路自身会产生感应电动势，这个电动势总是阻碍电流的变化。生活中的应用实例包括：日光灯的镇流器利用自感现象来启动灯管；电子设备的电源滤波器利用自感线圈来稳定电流等。3.分析互感现象产生的条件是什么？参考答案：互感现象产生的条件是两个线圈之间必须有磁耦合，即一个线圈产生的磁场能够穿过另一个线圈，并且两个线圈的相对位置和取向会影响互感系数的大小。4.列举两个常见的涡流现象的应用。参考答案：涡流现象的应用实例包括：高频感应炉用于熔炼金属；电磁炉利用涡流加热锅具；变压器中的涡流损耗需要通过铁芯的叠片来减小。5.简述交流电与直流电的主要区别。参考答案：交流电与直流电的主要区别在于方向和大小随时间的变化方式。交流电的方向和大小随时间周期性变化，而直流电的方向和大小通常是恒定的。6.解释什么是感生电场，并说明其与静电场的区别。参考答案：感生电场是由变化的磁场产生的电场，它不是由电荷产生的，而是由变化的磁通量产生的。感生电场与静电场的区别在于感生电场是涡旋场，其电场线是闭合的，而静电场的电场线是从正电荷出发，终止于负电荷的。7.列举三个影响自感系数大小的因素。参考答案：影响自感系数大小的因素包括：线圈的几何形状和大小；线圈的匝数；线圈中是否有铁芯。8.说明变压器的工作原理及其主要应用。参考答案：变压器的工作原理是基于互感现象，通过初级线圈和次级线圈之间的磁耦合，将交流电的电压升高或降低。变压器的主要应用包括：电力系统中的电压变换；电子设备中的电源适配器等。五、应用题（共8小题，每题3分）1.一物体从静止开始做匀加速直线运动，加速度为2m/s²。求物体在第3秒末的速度和第3秒内的位移。参考答案：速度为6m/s，位移为8m2.一颗子弹以600m/s的速度水平射出，射出点离地面高度为20m。不计空气阻力，求子弹落地时水平位移和速度大小。（g取10m/s²）参考答案：水平位移为60m，速度大小为800m/s3.一质量为50kg的人站在电梯中，电梯以1m/s²的加速度竖直向上运动。求电梯中的人对地板的压力。（g取10m/s²）参考答案：600N4.一物体从倾角为30°的斜面顶端由静止滑下，物体与斜面间的动摩擦因数为0.2。求物体下滑的加速度。（g取10m/s²）参考答案：2.6m/s²5.一轻弹簧原长为10cm，劲度系数为500N/m。现将弹簧一端固定，另一端悬挂一质量为2kg的物体，弹簧伸长到12cm。求物体受到的合外力。（g取10m/s²）参考答案：0N6.一质量为2kg的小球以10m/s的速度水平抛出，不计空气阻力，求小球在2秒末的速度大小和方向。（g取10m/s²）参考答案：速度大小为24m/s，方向与水平方向成60°角7.一质量为5kg的物体在水平面上受到一个水平向右的恒力F作用，物体从静止开始运动，2秒内位移为16m。求力F的大小。（忽略摩擦力）参考答案：16N8.一物体从高处以初速度20m/s水平抛出，落地时速度方向与水平方向成45°角，不计空气阻力。求物体抛出点的高度。（g取10m/s²）参考答案：20m标准答案与解析一、单项选择题1.参考答案：C解析：电势是描述电场中某一点电势能的物理量，电场线是电势降低的方向，所以沿电场线方向电势一定降低。电势高低的相对性，电场强度的大小与电势的高低没有直接关系，所以A错误。电势为零是人为选择的，电场强度不为零，所以B错误。电场强度为零，电势不一定为零，所以D错误。2.参考答案：C解析：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，动能不变，动量大小不变但方向变化，所以A错误，B错误。洛伦兹力始终与速度方向垂直，不做功，所以C正确。速度大小不变但方向变化，所以D错误。3.参考答案：A解析：磁感应强度是描述磁场强弱的物理量，磁感应强度越大，磁场越强，所以A正确。磁感应强度是矢量，方向与该点磁场方向相同，所以B正确。磁感应强度的大小由磁场本身决定，与放入磁场中的试探电流元的大小无关，所以C错误。磁感应强度的大小由磁场本身决定，与放入磁场中的试探电流元的方向无关，所以D错误。4.参考答案：B解析：电容器的电容由公式C=εS/4πkd决定，与两板间的电压无关，所以A错误。电容器储存的电荷Q=CU，当两板间的电压增加一倍时，电容器的电容不变，所以电容器储存的电荷增加一倍，所以B正确。电容器储存的能量E=1/2CU^2，当两板间的电压增加一倍时，电容器的电容不变，所以电容器储存的能量增加四倍，所以C错误。电容器的极板间电场强度E=U/d，当两板间的电压增加一倍时，电容器的电容不变，所以电容器的极板间电场强度增加一倍，所以D错误。5.参考答案：A解析：电容器的电容由公式C=εS/4πkd决定，当两板间的电压保持不变时，电容器的电容增加ε倍，所以A正确。电容器储存的电荷Q=CU，当两板间的电压保持不变时，电容器的电容增加ε倍，所以电容器储存的电荷增加ε倍，所以B正确。电容器储存的能量E=1/2CU^2，当两板间的电压保持不变时，电容器的电容增加ε倍，所以电容器储存的能量增加ε^2倍，所以C错误。电容器的极板间电场强度E=U/d，当两板间的电压保持不变时，电容器的电容增加ε倍，所以电容器的极板间电场强度减小到原来的1/ε，所以D错误。6.参考答案：B解析：一个长直导线通有电流I，在其附近放置一个矩形线圈，线圈与导线共面，由于穿过线圈的磁通量不变，所以线圈中不会产生感应电流，所以A错误，B正确。根据楞次定律，线圈中不会产生感应电流，所以C错误，D错误。7.参考答案：C解析：一个线圈在匀强磁场中转动，穿过线圈的磁通量发生变化，所以线圈中会产生感应电动势，所以A正确，B错误。线圈中产生的感应电动势最大值Em=nBSω，与线圈匝数成正比，所以C正确。线圈中产生的感应电动势最大值Em=nBSω，与线圈面积成正比，所以D错误。8.参考答案：B解析：一个电感线圈接在直流电源上，电流从接通开始会逐渐增大，最终达到最大值，所以A错误，B正确。电感线圈对直流电相当于断路，所以C错误，D错误。9.参考答案：D解析：一个电感线圈接在交流电源上，电感线圈对交流电的阻碍作用称为感抗，感抗X_L=ωL，与频率成正比，所以A错误，B错误，C错误，D正确。10.参考答案：D解析：一个电容器接在交流电源上，电容器对交流电的阻碍作用称为容抗，容抗X_C=1/(ωC)，与频率成反比，所以A错误，B错误，C错误，D正确。二、填空题1.参考答案：牛顿参考答案：牛顿解析：在国际单位制中，力的单位是牛顿，这是力学中的基本单位之一。牛顿是根据牛顿第二定律定义的，即力等于质量乘以加速度。2.参考答案：圆心参考答案：圆心解析：物体做匀速圆周运动时，其加速度的方向始终指向圆心，这是向心加速度的特点。向心加速度是保持物体做圆周运动的必要条件。3.参考答案：线性参考答案：线性解析：一个物体从高处自由下落，不计空气阻力，其速度随时间变化的规律是线性的。根据自由落体运动的公式，速度v=gt，其中g是重力加速度，t是时间。4.参考答案：F=ma参考答案：F=ma解析：牛顿第二定律的数学表达式为F=ma，即力等于质量乘以加速度。这是经典力学中的基本定律之一，描述了力与物体运动状态的关系。5.参考答案：匀速直线运动参考答案：匀速直线运动解析：物体做平抛运动时，其水平方向的运动是匀速直线运动。这是因为水平方向不受力，根据牛顿第一定律，物体将保持匀速直线运动。6.参考答案：守恒参考答案：守恒解析：在弹性碰撞中，系统的总动能守恒。这是因为弹性碰撞中，动能和动量都守恒，而没有能量损失。7.参考答案：零参考答案：零解析：一个物体在水平面上做匀速直线运动，其受到的摩擦力大小为零。这是因为匀速直线运动意味着合力为零，水平方向没有加速度，因此摩擦力为零。8.参考答案：成正比，方向相反参考答案：成正比，方向相反解析：物体做简谐运动时，其回复力与位移的关系是成正比，方向相反。这是简谐运动的特征，回复力F=-kx，其中k是劲度系数，x是位移。9.参考答案：大参考答案：大解析：在静电场中，电势越高的地方，电势能越。这是因为电势能Ep=qφ，其中q是电荷量，φ是电势。电势越高，电势能越大。10.参考答案：加速度的一半参考答案：加速度的一半解析：一个物体从静止开始做匀加速直线运动，其位移与时间的平方成正比，比例系数为加速度的一半。根据匀加速直线运动的位移公式s=1/2at^2，其中a是加速度，t是时间。三、判断题1.参考答案：×解析：电势能的大小与电荷的种类和电势有关。电势越高的地方，正电荷的电势能越大，负电荷的电势能越小。因此，电势越高的地方，电势能不一定越大。2.参考答案：√解析：根据库仑定律，两个点电荷之间的库仑力大小相等，方向相反，作用在同一直线上，符合牛顿第三定律。3.参考答案：×解析：电场线是人们为了形象地描述电场而引入的假想曲线，并不是真实存在的曲线。4.参考答案：×解析：在电容器充电过程中，电源提供的电能一部分转化为电容器储存的电能，另一部分可能以热能等形式耗散掉。5.参考答案：√解析：电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程，例如热能、光能等。6.参考答案：√解析：根据电阻定律，电阻丝的电阻值与其长度成正比，与其横截面积成反比。7.参考答案：√解析：在纯电阻电路中，电功率的计算公式为P=UI，其中P为电功率，U为电压，I为电流。8.参考答案：√解析：交流电的有效值是根据电流的热效应来定义的，即与产生相同热效应的直流电的值相等。9.参考答案：×解析：变压器是利用电磁感应原理改变交流电压的装置，不能改变直流电压的大小。10.参考答案：√解析：在LC振荡电路中，电容器极板上的电荷量最大时，电路中的电流为零，此时电场能最大，磁场能为零。四、简答题1.参考答案：当穿过闭合回路的磁通量发生变化时，回路中会产生感应电动势，感应电动势的大小与磁通量变化率成正比。解析：法拉第电磁感应定律是电磁学中的基本定律之一，它揭示了磁生电的现象。定律指出，闭合回路中感应电动势的大小等于穿过该回路磁通量变化率的绝对值。这是电磁感应现象的核心内容，也是后续许多电气设备工作的基础。定律的数学表达式为ε=-dΦ/dt，其中ε表示感应电动势，Φ表示磁通量，t表示时间。负号表示感应电动势的方向总是阻碍磁通量的变化，这是楞次定律的体现。2.参考答案：自感现象是指当导体回路中的电流发生变化时，回路自身会产生感应电动势，这个电动势总是阻碍电流的变化。生活中的应用实例包括：日光灯的镇流器利用自感现象来启动灯管；电子设备的电源滤波器利用自感线圈来稳定电流等。解析：自感现象是电磁感应的一种特殊形式，它是由电流自身变化引起的。当电流增大时，自感电动势的方向与电流方向相反，阻碍电流增大；当电流减小时，自感电动势的方向与电流方向相同，阻碍电流减小。自感现象在电气设备中有着广泛的应用，如镇流器、扼流圈、电感器等都是利用自感现象工作的。3.参考答案：互感现象产生的条件是两个线圈之间必须有磁耦合，即一个线圈产生的磁场能够穿过另一个线圈，并且两个线圈的相对位置和取向会影响互感系数的大小。解析：互感现象是指当一个线圈中的电流发生变化时，会在另一个邻近的线圈中产生感应电动势。互感现象的产生需要满足两个条件：一是两个线圈之间必须有磁耦合，即一个线圈产生的磁场能够穿过另一个线圈；二是两个线圈的相对位置和取向会影响互感系数的大小。互感现象是变压器、感应线圈等设备工作的基础。4.参考答案：涡流现象的应用实例包括：高频感应炉用于熔炼金属；电磁炉利用涡流加热锅具；变压器中的涡流损耗需要通过铁芯的叠片来减小。解析：涡流是闭合回路中产生的感应电流，它会在导体中形成闭合的旋涡状流动。涡流现象有着广泛的应用，如高频感应炉利用涡流加热金属，电磁炉利用涡流加热锅具等。但同时涡流也会带来能量损耗，因此在变压器和电机中需要通过铁芯的叠片来减小涡流损耗。5.参考答案：交流电与直流电的主要区别在于方向和大小随时间的变化方式。交流电的方向和大小随时间周期性变化，而直流电的方向和大小通常是恒定的。解析：交流电和直流电是电流的两种基本形式。交流电是指方向和大小随时间周期性变化的电流，常见的交流电是正弦交流电。直流电是指方向和大小通常是恒定的电流，如电池提供的电流。交流电和直流电在电力系统和电子设备中有着不同的应用。6.参考答案：感生电场是由变化的磁场产生的电场，它不是由电荷产生的，而是由变化的磁通量产生的。感生电场与静电场的区别在于感生电场是涡旋场，其电场线是闭合的，而静电场的电场线是从正电荷出发，终止于负电荷的。解析：感生电场是电磁感应现象中的一个重要概念，它是由变化的磁场产生的电场。根据麦克斯韦方程组，变化的磁场会产生感生电场。感生电场与静电场有着本质的区别，感生电场是涡旋场，其电场线是闭合的，而静电场的电场线是从正电荷出发，终止于负电荷的。7.参考答案：影响自感系数大小的因素包括：线圈的几何形状和大小；线圈的匝数；线圈中是否有铁芯。解析：自感系数是描述线圈自感特性的物理量，它表示线圈中电流变化时产生的感应电动势的大小。自感系数的大小与线圈的几何形状和大小、线圈的匝数以及线圈中是否有铁芯等因素有关。一般来说，线圈的匝数越多、线圈越大、线圈中是否有铁芯都会影响自感系数的大小。8.参考答案：变压器的工作原理是基于互感现象，通过初级线圈和次级线圈之间的磁耦合，将交流电的电压升高或降低。变压器的主要应用包括：电力系统中的电压变换；电子设备中的电源适配器等。解析：变压器是利用互感现象工作的电气设备，它由初级线圈和次级线圈组成，两个线圈之间通过铁芯进行磁耦合。当交流电通过初级线圈时，会在铁芯中产生变化的磁场，这个磁场会在次级线圈中产生感应电动势。通过调整初级线圈和次级线圈的匝数比，可以实现电压的升高或降低。变压器在电力系统和电子设备中有着广泛的应用。五、应用题1.参考答案：速度为6m/s，位移为8m解析：第3秒末的速度v=at=2×3=6m/s。第3秒