北师大版高中物理选修第三册第10章习题及答案

北师大版高中物理选修第三册第10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10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.粒子的加速度会发生变化D.粒子的速度方向会发生变化参考答案：D3.在LC振荡电路中，电容器极板上的电荷量从最大值变为零的过程中，下列说法正确的是A.电感线圈中的电流逐渐增大B.电感线圈中的电流逐渐减小C.电容器两端的电压逐渐增大D.电容器两端的电压逐渐减小参考答案：A4.在电磁感应现象中，下列说法正确的是A.导体在磁场中运动一定会产生感应电流B.感应电流的方向总是与磁场方向相反C.感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比D.感应电动势的大小与磁通量的大小成正比参考答案：C5.在光的折射现象中，下列说法正确的是A.光从光密介质射入光疏介质时，折射角一定大于入射角B.光从光密介质射入光疏介质时，折射角一定小于入射角C.光的折射现象是由于光在介质中传播速度不同而引起的D.光的折射现象是由于光在介质中传播方向不同而引起的参考答案：C6.在光的衍射现象中，下列说法正确的是A.光的衍射现象是由于光在介质中传播速度不同而引起的B.光的衍射现象是由于光在介质中传播方向不同而引起的C.光的衍射现象是由于光具有波动性而引起的D.光的衍射现象是由于光具有粒子性而引起的参考答案：C7.在光的偏振现象中，下列说法正确的是A.自然光可以通过偏振片变成线偏振光B.线偏振光可以通过偏振片变成自然光C.自然光不能通过偏振片D.线偏振光不能通过偏振片参考答案：A8.在狭义相对论中，下列说法正确的是A.物体的长度在运动方向上会收缩B.物体的长度在运动方向上会膨胀C.物体的质量在运动速度增大时不会变化D.物体的质量在运动速度增大时不会变化参考答案：A9.在广义相对论中，下列说法正确的是A.物体的质量会随着引力场的变化而变化B.物体的质量不会随着引力场的变化而变化C.光在引力场中传播会发生弯曲D.光在引力场中传播不会发生弯曲参考答案：C10.在量子力学中，下列说法正确的是A.微观粒子的波粒二象性是量子力学的基本特征B.微观粒子的波粒二象性是经典力学的基本特征C.海森堡不确定性原理表明微观粒子的位置和动量可以同时精确测量D.海森堡不确定性原理表明微观粒子的位置和动量不能同时精确测量参考答案：D二、填空题（共10小题，每题2分）1.在匀强磁场中，一个电子以速度v垂直于磁场方向做匀速圆周运动，其轨道半径为R，则该磁场磁感应强度B的表达式为______。参考答案：B=mv/R2.一个质量为m的物体从高度h处自由下落，不计空气阻力，它落地时的动能为______。参考答案：mgh3.某交流电的电压表达式为u=220sin100πt（V），则其有效值为______V，频率为______Hz。参考答案：220,504.一列简谐波在介质中传播，波速为v，波长为λ，则波的周期T等于______。参考答案：T=λ/v5.在并联电路中，总电流等于各支路电流的______。参考答案：代数和6.一个阻值为R的电阻接在电压为U的电源上，通过它的电流为I，则该电阻消耗的电功率P等于______。参考答案：P=UI7.某物体的比热容为c，质量为m，温度从T1升高到T2，则它吸收的热量Q等于______。参考答案：Q=cm(T2-T1)8.在完全弹性碰撞中，碰撞前后系统的总动能______。参考答案：不变9.一个物体做匀加速直线运动，初速度为v0，加速度为a，经过时间t，其末速度v等于______。参考答案：v=v0+at10.在国际单位制中，力的单位是______。参考答案：牛顿三、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.当平行板电容器两极板间的电压增大时，电容器储存的电能增加。参考答案：√4.在匀强电场中，沿电场线方向移动电荷，电场力不做功。参考答案：×5.电解池中，阳极发生还原反应，阴极发生氧化反应。参考答案：×6.电动机的工作原理是利用电磁感应现象。参考答案：×7.电流通过导体时，导体的电阻会发生变化。参考答案：×8.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：√9.半导体材料的导电性能介于导体和绝缘体之间，且对温度变化敏感。参考答案：√10.光电效应实验表明，光具有粒子性。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穿过回路的磁通量变化率成正比。2.说明什么是自感现象，并列举一个自感现象的应用实例。参考答案：自感现象是指当导体回路中的电流发生变化时，回路自身产生的感应电动势的现象。应用实例：日光灯镇流器利用自感现象来启动和稳定电流。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，并且当其中一个线圈的电流发生变化时，穿过另一个线圈的磁通量也会发生变化。4.列举两个生活中利用互感现象的实例。参考答案：生活中利用互感现象的实例有：变压器用于电压变换；无线充电器利用互感现象进行能量的无线传输。5.简述涡流产生的条件及其应用。参考答案：涡流产生的条件是变化的磁场穿过导体，导体内部会产生感应电流，这些感应电流在导体内部形成闭合的回路，称为涡流。涡流的应用有：涡流炉用于加热金属；涡流传感器用于测量金属的厚度。6.解释什么是位移电流，并说明其意义。参考答案：位移电流是指变化的电场产生的等效电流，它描述了电场变化对磁场的影响。位移电流的意义在于它补充了安培定律，使得安培定律在非稳恒电流的情况下仍然成立。7.列举两个趋肤效应的应用实例。参考答案：趋肤效应的应用实例有：高频电路中的导线采用多股绞合线，以减小趋肤效应的影响；高频变压器采用铜箔绕制，以减小趋肤效应导致的损耗。8.分析高频电路中，为什么导线的有效半径会减小？参考答案：在高频电路中，由于趋肤效应的影响，电流倾向于集中在导线的表面流动，因此导线的有效半径会减小。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，求子弹落地时的速度大小和水平射程。（g取10m/s²）参考答案：速度大小为632m/s，水平射程为60m3.一质量为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：600N4.一轻质弹簧一端固定，另一端连接一质量为2kg的小球。弹簧原长为10cm，劲度系数为50N/m。现将小球水平拉离平衡位置5cm，然后由静止释放。求小球第一次回到平衡位置时的速度大小。参考答案：5m/s5.一物体从倾角为30°的斜面顶端由静止开始下滑，斜面长10m。求物体滑到斜面底端时的速度大小。（物体与斜面间的动摩擦因数为0.2，g取10m/s²）参考答案：10m/s6.一质量为2kg的小球以10m/s的速度水平抛出，不计空气阻力。求小球在空中飞行2秒时的速度方向与水平方向的夹角。（g取10m/s²）参考答案：30°7.一平行板电容器两极板间的距离为2mm，电压为200V。求两极板间的电场强度。（ε₀取8.85×10⁻¹²F/m）参考答案：1×10⁵N/m8.一电子以速度v₀=1×10⁶m/s的初速度射入一匀强磁场中，磁场方向垂直于电子运动方向，磁感应强度为0.1T。求电子做匀速圆周运动的半径。参考答案：1×10⁻³m标准答案与解析一、单项选择题1.参考答案：C解析：在静电场中，电势和电场强度之间存在着密切的关系，但并非简单的线性关系。电势是标量，而电场强度是矢量，两者之间通过电势梯度联系起来。沿电场线方向，电势总是降低的，这是因为电场强度的方向定义为电势降低最快的方向。选项A错误，因为电势高的地方电场强度不一定大，电场强度的大小取决于电势梯度的变化率。选项B错误，因为电势为零的地方电场强度不一定为零，电势的零点是可以任意选择的。选项D错误，因为电场强度为零的地方电势不一定为零，电势的零点是可以任意选择的。因此，只有选项C是正确的。2.参考答案：D解析：在匀强磁场中，带电粒子做匀速圆周运动时，其速度大小保持不变，但速度方向不断变化。这是因为洛伦兹力始终垂直于速度方向，提供向心力，使粒子做圆周运动。选项A错误，因为粒子的动能等于1/2mv^2，速度大小不变，动能也不变。选项B错误，因为粒子的动量大小等于mv，速度大小不变，动量大小也不变，但动量方向不断变化。选项C错误，因为粒子的加速度大小等于v^2/r，速度大小不变，加速度大小也不变，但加速度方向不断变化。因此，只有选项D是正确的。3.参考答案：A解析：在LC振荡电路中，电容器极板上的电荷量从最大值变为零的过程中，电容器正在放电，电场能逐渐转化为磁场能。在这个过程中，电感线圈中的电流逐渐增大，因为电感线圈会阻碍电流的变化，当电容器开始放电时，电流会逐渐增大，直到达到最大值。选项B错误，因为电感线圈中的电流不会逐渐减小，而是逐渐增大。选项C错误，因为电容器两端的电压逐渐减小，因为电容器正在放电，电荷量逐渐减少，电压逐渐降低。选项D错误，因为电容器两端的电压逐渐减小，而不是逐渐增大。因此，只有选项A是正确的。4.参考答案：C解析：在电磁感应现象中，感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比，这是法拉第电磁感应定律的内容。选项A错误，因为导体在磁场中运动并不一定会产生感应电流，只有当导体切割磁感线时才会产生感应电动势，如果导体没有形成闭合回路，则不会产生感应电流。选项B错误，因为感应电流的方向总是与磁场方向和导体运动方向的关系有关，而不是简单地与磁场方向相反。选项D错误，因为感应电动势的大小与磁通量的大小不成正比，而是与磁通量的变化率成正比。因此，只有选项C是正确的。5.参考答案：C解析：在光的折射现象中，光从光密介质射入光疏介质时，折射角一定大于入射角，这是斯涅尔定律的内容。选项A正确，但不是唯一正确的选项。选项B错误，因为光从光密介质射入光疏介质时，折射角一定大于入射角。选项D错误，因为光的折射现象是由于光在介质中传播速度不同而引起的，而不是由于光在介质中传播方向不同而引起的。因此，只有选项C是正确的。6.参考答案：C解析：在光的衍射现象中，光的衍射现象是由于光具有波动性而引起的，这是光的波动性的表现。选项A错误，因为光的衍射现象不是由于光在介质中传播速度不同而引起的。选项B错误，因为光的衍射现象不是由于光在介质中传播方向不同而引起的。选项D错误，因为光的衍射现象是由于光具有波动性而引起的，而不是由于光具有粒子性而引起的。因此，只有选项C是正确的。7.参考答案：A解析：在光的偏振现象中，自然光可以通过偏振片变成线偏振光，这是偏振片的作用。偏振片可以只允许某一方向的振动通过，从而将自然光变成线偏振光。选项B错误，因为线偏振光不能通过偏振片，除非偏振片的透振方向与线偏振光的振动方向一致。选项C错误，因为自然光可以通过偏振片变成线偏振光。选项D错误，因为线偏振光可以通过偏振片变成自然光。因此，只有选项A是正确的。8.参考答案：A解析：在狭义相对论中，物体的长度在运动方向上会收缩，这是洛伦兹收缩效应的内容。选项B错误，因为物体的长度在运动方向上不会膨胀。选项C错误，因为物体的质量在运动速度增大时会增大，这是相对论质量的内容。选项D错误，因为物体的质量在运动速度增大时会增大，而不是不会变化。因此，只有选项A是正确的。9.参考答案：C解析：在广义相对论中，光在引力场中传播会发生弯曲，这是广义相对论的内容。选项A错误，因为物体的质量不会随着引力场的变化而变化。选项B错误，因为物体的质量会随着引力场的变化而变化。选项D错误，因为光在引力场中传播会发生弯曲，而不是不会发生弯曲。因此，只有选项C是正确的。10.参考答案：D解析：在量子力学中，微观粒子的波粒二象性是量子力学的基本特征，这是量子力学的基本原理之一。选项B错误，因为微观粒子的波粒二象性是量子力学的基本特征，而不是经典力学的基本特征。选项C错误，因为海森堡不确定性原理表明微观粒子的位置和动量不能同时精确测量，而不是可以同时精确测量。选项D正确，因为海森堡不确定性原理表明微观粒子的位置和动量不能同时精确测量。因此，只有选项D是正确的。二、填空题1.参考答案：B=mv/R解析：电子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，即Bqv=m(v^2/R)，解得B=m(v/R)q。由于电子电荷量为元电荷e，所以B=m(v/R)e。2.参考答案：mgh解析：根据机械能守恒定律，物体落地时的动能等于其初始重力势能，即Ek=mgh。3.参考答案：220,50解析：交流电的有效值为其最大值除以√2，即Ueff=Um/√2=220/√2=155.56V，约等于220V。频率f=ω/2π=100π/2π=50Hz。4.参考答案：T=λ/v解析：波速v等于波长λ与周期T的比值，即v=λ/T，解得T=λ/v。5.参考答案：代数和解析：在并联电路中，各支路电压相等，总电流等于各支路电流的代数和。6.参考答案：P=UI解析：根据欧姆定律，I=U/R，所以P=UI=U(U/R)=U^2/R。另一种表达是P=I^2R。7.参考答案：Q=cm(T2-T1)解析：根据热量计算公式，Q=cmΔT=cm(T2-T1)。8.参考答案：不变解析：在完全弹性碰撞中，系统的总动能和总动量都守恒，因此碰撞前后系统的总动能不变。9.参考答案：v=v0+at解析：根据匀加速直线运动的速度公式，v=v0+at。10.参考答案：牛顿解析：在国际单位制中，力的单位是牛顿（N）。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。电势能EP=qφ，其中q为电荷量，φ为电势。如果电荷为正电荷，电势越高，电势能越大；如果电荷为负电荷，电势越高，电势能反而越小。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。即F12=-F21，说明库仑力遵守牛顿第三定律。3.参考答案：√解析：电容器储存的电能公式为EW=1/2CV^2，其中C为电容，V为电压。当电压V增大时，如果电容C不变，则储存的电能EW增加。因此，平行板电容器两极板间的电压增大时，电容器储存的电能增加。4.参考答案：×解析：在匀强电场中，电场力F=qE，其中q为电荷量，E为电场强度。当电荷沿电场线方向移动时，电场力的方向与电荷移动的方向相同或相反，因此电场力可能做正功或负功，不一定不做功。5.参考答案：×解析：在电解池中，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。阳极是失电子的极，阴极是得电子的极。因此，阳极发生还原反应，阴极发生氧化反应的说法是错误的。6.参考答案：×解析：电动机的工作原理是利用通电导体在磁场中受到的安培力，而不是电磁感应现象。电磁感应现象是产生感应电动势的现象，是发电机的工作原理。7.参考答案：×解析：电流通过导体时，导体的电阻主要取决于导体的材料、长度和横截面积，与通过导体的电流和电压无关。因此，导体的电阻不会因为电流通过而发生变化。8.参考答案：√解析：在LC振荡电路中，电容器极板上的电荷量最大时，电容器处于充电完毕的状态，此时电路中的电流为零。因为此时电容器两极板间的电压最大，电路中没有电流流动。9.参考答案：√解析：半导体材料的导电性能介于导体和绝缘体之间，且对温度变化敏感。半导体材料的导电性能随着温度的升高而增加，这是半导体材料区别于导体和绝缘体的一个重要特征。10.参考答案：√解析：光电效应实验表明，当光照射到金属表面时，会发射出电子，这种现象无法用波动理论解释，但可以用光的粒子性解释。爱因斯坦提出的光子说成功解释了光电效应，表明光具有粒子性。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穿过回路的磁通量变化率成正比。解析：法拉第电磁感应定律是电磁学的基本定律之一，它揭示了变化的磁场可以产生电场。定律的内容可以表述为：闭合回路中产生的感应电动势的大小，等于穿过该回路的磁通量变化率的绝对值。这个定律是电磁感应现象的核心，它不仅解释了各种电磁感应现象，也是发电机、变压器等设备工作的基础。在应用时，需要注意感应电动势的方向由楞次定律确定，即感应电流的方向总是使得它产生的磁场阻碍引起感应电流的磁通量变化。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，回路自身产生的感应电动势的现象。应用实例：日光灯镇流器利用自感现象来启动和稳定电流。解析：自感现象是由于电流变化导致自身磁通量变化而产生的感应电动势。自感系数是描述自感现象强弱的物理量，它取决于回路的几何形状、大小、匝数以及磁芯材料的磁导率。自感现象在电路中有利有弊，例如在日光灯电路中，镇流器利用自感电动势来限制电流的启动，并在稳定运行时提供必要的电压。在电力系统中，自感现象可能导致开关断开时产生过电压，需要采取措施进行保护。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，并且当其中一个线圈的电流发生变化时，穿过另一个线圈的磁通量也会发生变化。解析：互感现象是电磁感应的一种形式，它描述了两个线圈之间通过磁场相互感应的现象。互感系数是描述互感现象强弱的物理量，它取决于两个线圈的几何形状、大小、相对位置以及磁芯材料的磁导率。互感现象在变压器、感应耦合器等设备中得到了广泛应用，通过互感可以实现能量的传输和信号的耦合。4.参考答案：生活中利用互感现象的实例有：变压器用于电压变换；无线充电器利用互感现象进行能量的无线传输。解析：互感现象在日常生活和工业生产中有着广泛的应用。变压器是利用互感现象实现电压变换的典型设备，它通过两个线圈之间的磁耦合，将一个电压等级的电能转换为另一个电压等级的电能。无线充电器则利用互感现象实现能量的无线传输，通过在充电器和手机之间建立磁耦合，将电能从充电器传输到手机中。这些应用都依赖于互感现象产生的感应电动势和感应电流。5.参考答案：涡流产生的条件是变化的磁场穿过导体，导体内部会产生感应电流，这些感应电流在导体内部形成闭合的回路，称为涡流。涡流的应用有：涡流炉用于加热金属；涡流传感器用于测量金属的厚度。解析：涡流是电磁感应的一种特殊形式，当变化的磁场穿过导体时，导体内部会产生感应电流，这些感应电流在导体内部形成闭合的回路，称为涡流。涡流会产生热量，因此可以利用涡流来加热金属，例如涡流炉就是利用涡流来加热金属的设备。此外，涡流还可以用于测量金属的厚度、检测金属缺陷等。6.参考答案：位移电流是指变化的电场产生的等效电流，它描述了电场变化对磁场的影响。位移电流的意义在于它补充了安培定律，使得安培定律在非稳恒电流的情况下仍然成立。解析：位移电流是由麦克斯韦提出的概念，它描述了变化的电场产生的等效电流。位移电流的大小等于电位移通量随时间的变化率，即I_d=ε₀(dΦ_E/dt)，其中ε₀是真空介电常数，Φ_E是电位移通量。位移电流的意义在于它补充了安培定律，使得安培定律在非稳恒电流的情况下仍然成立，从而完整地描述了电磁场的相互关系。7.参考答案：趋肤效应的应用实例有：高频电路中的导线采用多股绞合线，以减小趋肤效应的影响；高频变压器采用铜箔绕制，以减小趋肤效应导致的损耗。解析：趋肤效应是指在高频交流电路中，电流倾向于集中在导线的表面流动的现象。这是由于交变电流产生的磁场在导线内部产生涡流，涡流与交变电流相互作用，导致电流在导线表面流动。趋肤效应会导致导线的有效电阻增加，从而增加电路的损耗。为了减小趋肤效应的影响，高频电路中的导线通常采用多股绞合线，以增加导线的表面积，从而减小电流在导线表面的集中程度。此外，高频变压器通常采用铜箔绕制，以减小趋肤效应导致的损耗。8.参考答案：在高频电路中，由于趋肤效应的影响，电流倾向于集中在导线的表面流动，因此导线的有效半径会减小。解析：趋肤效应是指在高频交流电路中，电流倾向于集中在导线的表面流动的现象。这是由于交变电流产生的磁场在导线内部产生涡流，涡流与交变电流相互作用，导致电流在导线表面流动。由于电流集中在导线的表面流动，因此导线的有效半径会减小，从而增加导线的有效电阻