2026年北师大版高中物理选修第三册第7章习题及答案

2026年北师大版高中物理选修第三册第7章习题及答案第1页共1页2026年北师大版高中物理选修第三册第7章习题及答案一、单项选择题（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，下列说法正确的是A.电子的动能会发生变化B.电子的动量会发生变化C.电子的加速度会发生变化D.电子的机械能会发生变化参考答案：B2.一根轻质弹簧原长为L，劲度系数为k，将其一端固定，另一端连接一个质量为m的小球，在水平面上做简谐运动，下列说法正确的是A.小球的振幅越大，周期越长B.小球的振幅越大，周期越短C.小球的振幅不影响周期D.小球的振幅与周期无关参考答案：C3.在真空中，两个点电荷Q1和Q2相距为r，它们之间的库仑力大小为F，若将它们的电荷量都减半，距离也减半，则它们之间的库仑力大小变为A.F/4B.F/2C.FD.2F参考答案：A4.一束光从空气射入水中，下列说法正确的是A.光的频率会发生变化B.光的波长会发生变化C.光的速度会发生变化D.光的折射率会发生变化参考答案：B5.在电路中，两个电阻R1和R2串联，它们的阻值分别为10Ω和20Ω，通过它们的电流为1A，则电路中的总电压为A.10VB.20VC.30VD.40V参考答案：C6.一个物体从高处自由下落，不计空气阻力，下列说法正确的是A.物体的加速度会逐渐减小B.物体的速度会逐渐减小C.物体的机械能会守恒D.物体的动能会增加参考答案：C7.在原子核中，质子和中子的质量分别为mp和mn，原子核的半径近似为R，则原子核的密度大约为A.mp+mn/(4/3πR³)B.mp+mn/(πR²)C.(mp+mn)/RD.mp+mn参考答案：A8.一个理想变压器，原线圈匝数为n1，副线圈匝数为n2，原线圈电压为U1，副线圈电压为U2，下列说法正确的是A.n1n2，U1U2B.n1n2，U1U2C.n1=n2，U1=U2D.n1和n2的大小关系与U1和U2的大小关系无关参考答案：A9.在光电效应实验中，下列说法正确的是A.入射光的频率越高，光电子的最大初动能越大B.入射光的强度越大，光电子的最大初动能越大C.入射光的频率越高，光电子的数量越多D.入射光的强度越大，光电子的数量越多参考答案：A10.一个带电粒子在匀强电场中做匀加速直线运动，下列说法正确的是A.粒子的电势能会减小B.粒子的动能会减小C.粒子的机械能会守恒D.粒子的加速度会发生变化参考答案：A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：v=gt4.牛顿第二定律的数学表达式为F=ma，其中F表示______，m表示______，a表示______。参考答案：物体所受的合外力质量加速度5.重力势能的表达式为Ep=mgh，其中m是物体的质量，g是______，h是物体的高度。参考答案：重力加速度6.摩擦力是两个相互接触的物体之间，由于______产生的力。参考答案：相互摩擦7.一个物体在水平面上做匀速直线运动，说明它受到的合外力为______。参考答案：零8.动能的表达式为Ek=1/2mv^2，其中m是物体的质量，v是物体的______。参考答案：速度9.机械能守恒定律的内容是：在只有重力或弹力做功的系统中，物体的______保持不变。参考答案：机械能10.向心力是使物体做匀速圆周运动的力，它的方向始终指向______。参考答案：圆心三、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，用来形象描述电场方向和强弱。参考答案：×4.在电容器充电过程中，电源提供的总能量等于电容器储存的电能。参考答案：×5.导体在磁场中运动，只要切割磁感线，就一定产生感应电动势。参考答案：×6.楞次定律可以用来判断感应电流的方向，也可以用来判断感应电动势的方向。参考答案：√7.自感现象是由于电流自身发生变化而引起的电磁感应现象。参考答案：√8.日光灯启动时，镇流器利用自感现象产生瞬时高压。参考答案：√9.交流电的有效值是根据电流的热效应来定义的。参考答案：√10.电容器的耐压值是指电容器能承受的最大电压。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：法拉第电磁感应定律的内容是：闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。（或：闭合电路中产生的感应电动势，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。）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：自感现象是指电路中电流发生变化时，由于自感电动势的作用，电路中产生阻碍电流变化的感应电动势的现象。生活中的应用实例：日光灯镇流器利用自感现象启动日光灯。3.分析变压器的工作原理，并指出其基本类型。参考答案：变压器的工作原理是利用电磁感应原理，通过改变原副线圈的匝数比来改变电压的大小。基本类型：按结构分，有心式变压器和壳式变压器；按相数分，有单相变压器和三相变压器。4.列举三种常见的交流电应用，并简述其工作原理。参考答案：常见的交流电应用有：交流电机、交流电灯、交流电加热器。工作原理：交流电机利用交流电产生旋转磁场，带动转子旋转；交流电灯利用交流电产生光；交流电加热器利用交流电产生热。5.简述什么是电磁波，并说明其传播速度与介质的关系。参考答案：电磁波是由变化的电场和磁场相互激发而产生的，它在真空中以光速传播。电磁波的传播速度与介质有关，在真空中传播速度最快，为3×10^8m/s；在其他介质中传播速度会减小。6.分析电磁场理论的基本内容，并指出其重要意义。参考答案：电磁场理论的基本内容是：变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波，电磁波在真空中以光速传播。重要意义：电磁场理论是电磁学的基础，它揭示了电场和磁场之间的内在联系，是电磁波理论的基础，对无线电技术、光学等领域的发展产生了深远的影响。7.列举两种常见的电磁屏蔽材料，并简述其屏蔽原理。参考答案：常见的电磁屏蔽材料有：铜、铝等金属材料。屏蔽原理：利用金属材料的高导电性，将电磁波反射或吸收，从而阻止电磁波进入屏蔽区域。8.简述激光的四大特性，并说明其在现代科技中的应用。参考答案：激光的四大特性是：单色性好、方向性好、相干性好、亮度高。应用：激光在医疗、通信、工业加工等领域有着广泛的应用。例如，激光手术刀利用激光的精确性进行手术；激光通信利用激光的高方向性和高亮度进行信息传输；激光切割利用激光的高能量密度进行材料切割。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秒内通过的位移。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，求子弹落地时水平方向和竖直方向的速度分量。（g取10m/s²）参考答案：水平方向速度600m/s，竖直方向速度20m/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：600N4.一根轻质弹簧原长为10cm，劲度系数为500N/m。现将其竖直悬挂，下端挂一个质量为2kg的物体，弹簧伸长到12cm。求物体的重力势能变化量。（g取10m/s²）参考答案：8J5.一物体从倾角为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：8.9m/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2秒末的速度大小和方向。（g取10m/s²）参考答案：20m/s，与水平方向夹角45°7.一根长为L的均匀细杆，其质量为M。求该细杆对过其一端的水平轴的转动惯量。参考答案：1/3ML²8.一质量为m的小球，以速度v与一静止的质量为2m的物体发生弹性正碰。求碰撞后两球的速度大小。参考答案：v₁'=-v/3，v₂'=2v/3标准答案与解析一、单项选择题1.参考答案：B解析：电子在匀强磁场中做匀速圆周运动，速度大小不变，方向时刻改变，因此动量会发生变化。动能与速度大小有关，由于速度大小不变，动能不变。加速度方向时刻改变，大小不变，因此加速度会发生变化。由于只有磁场做功，机械能守恒。B正确。2.参考答案：C解析：单摆的周期公式为T=2π√(L/g)，与振幅无关。因此小球的振幅不影响周期。C正确。3.参考答案：A解析：根据库仑定律F=kQ1Q2/r²，将Q1和Q2都减半，r也减半，则F=k(Q1/2)(Q2/2)/(r/2)²=kQ1Q2/r²=F/4。A正确。4.参考答案：B解析：光从一种介质进入另一种介质时，频率不变，波长和速度会发生变化。折射率是描述介质光学性质的物理量，也会发生变化。B正确。5.参考答案：C解析：两个电阻串联，通过它们的电流相同，总电压等于各分电压之和。U=I(R1+R2)=1A×(10Ω+20Ω)=30V。C正确。6.参考答案：C解析：自由下落的物体，不计空气阻力，只受重力作用，加速度恒定。速度会逐渐增大，动能会增加，机械能守恒。C正确。7.参考答案：A解析：原子核的体积近似为V=(4/3)πR³，质量为mp+n，密度ρ=m/V=(mp+mn)/(4/3πR³)。A正确。8.参考答案：A解析：理想变压器，原副线圈电压之比等于匝数之比。当n1n2时，U1U2。A正确。9.参考答案：A解析：根据爱因斯坦光电效应方程Ekm=hv-W₀，入射光的频率越高，光电子的最大初动能越大。入射光的强度影响光电子的数量，不影响最大初动能。A正确。10.参考答案：A解析：带电粒子在匀强电场中做匀加速直线运动，电场力做正功，电势能会减小，动能会增加，机械能会增加，加速度恒定。A正确。二、填空题1.参考答案：牛顿解析：在国际单位制中，力的单位是牛顿，符号为N。这是力学中的基本单位，用于衡量物体所受的力的大小。2.参考答案：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，即向心加速度。这是由于物体在圆周运动中速度方向不断变化而产生的加速度。3.参考答案：v=gt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v=gt。这是自由落体运动的基本公式，其中g是重力加速度，t是时间。4.参考答案：物体所受的合外力质量加速度解析：牛顿第二定律的数学表达式为F=ma，其中F表示物体所受的合外力，m表示物体的质量，a表示物体的加速度。这个定律描述了力、质量和加速度之间的关系。5.参考答案：重力加速度解析：重力势能的表达式为Ep=mgh，其中m是物体的质量，g是重力加速度，h是物体的高度。重力势能是物体由于被举高而具有的能量。6.参考答案：相互摩擦解析：摩擦力是两个相互接触的物体之间，由于相互摩擦产生的力。摩擦力可以是静摩擦力或动摩擦力，取决于物体是否在相对运动。7.参考答案：零解析：一个物体在水平面上做匀速直线运动，说明它受到的合外力为零。根据牛顿第一定律，物体在没有外力作用或合外力为零时，将保持静止或匀速直线运动状态。8.参考答案：速度解析：动能的表达式为Ek=1/2mv^2，其中m是物体的质量，v是物体的速度。动能是物体由于运动而具有的能量，与速度的平方成正比。9.参考答案：机械能解析：机械能守恒定律的内容是：在只有重力或弹力做功的系统中，物体的机械能保持不变。机械能包括动能和势能，守恒定律表明在没有外力做功的情况下，机械能总量不变。10.参考答案：圆心解析：向心力是使物体做匀速圆周运动的力，它的方向始终指向圆心。向心力是维持圆周运动的关键，确保物体不断改变运动方向，保持圆周轨迹。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，公式为E_p=qφ。正电荷在电势高的地方电势能大，负电荷在电势高的地方电势能小。因此，电势越高的地方，电势能不一定越大，取决于电荷的正负。2.参考答案：√解析：根据库仑定律和牛顿第三定律，两个点电荷之间的相互作用力大小相等、方向相反，作用在同一直线上。因此，库仑力遵守牛顿第三定律。3.参考答案：×解析：电场线是人们为了形象描述电场而引入的假想曲线，它不是真实存在的。电场线可以表示电场的方向和强弱，但电场线本身并不存在。4.参考答案：×解析：在电容器充电过程中，电源提供的总能量不仅包括电容器储存的电能，还包括电阻上消耗的热能。根据能量守恒定律，电源提供的总能量等于电容器储存的电能和电阻上消耗的热能之和。5.参考答案：×解析：只有闭合回路中的一部分导体做切割磁感线运动时，才会产生感应电动势。如果导体不构成闭合回路，即使切割磁感线，也不会产生感应电动势。6.参考答案：√解析：楞次定律可以用来判断感应电流的方向，也可以用来判断感应电动势的方向。楞次定律的内容是：感应电流的方向总是要使得它产生的磁场阻碍引起感应电流的磁通量的变化。7.参考答案：√解析：自感现象是由于电流自身发生变化而引起的电磁感应现象。当流过线圈的电流发生变化时，线圈会产生自感电动势，阻碍电流的变化。8.参考答案：√解析：日光灯启动时，镇流器利用自感现象产生瞬时高压。当开关断开时，电流突然中断，镇流器会产生很高的自感电动势，这个瞬时高压可以击穿灯管内的气体，使灯管开始导通。9.参考答案：√解析：交流电的有效值是根据电流的热效应来定义的。交流电的有效值是指与交流电在同一时间内产生相同热效应的直流电的值。10.参考答案：√解析：电容器的耐压值是指电容器能承受的最大电压。当电容器两端的电压超过耐压值时，电容器会被击穿，失去绝缘性能。四、简答题1.参考答案：法拉第电磁感应定律的内容是：闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。（或：闭合电路中产生的感应电动势，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。）解析：法拉第电磁感应定律是电磁学中的基本定律之一，它描述了磁通量变化时产生感应电动势的现象。定律的内容可以表述为：闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。这个定律揭示了电磁感应现象的本质，是发电机、变压器等设备工作的基础。在应用这个定律时，需要注意感应电动势的大小与磁通量变化率的关系，以及感应电动势的方向由楞次定律确定。这个定律的发现对电磁学的发展产生了深远的影响，是电磁学理论体系的重要组成部分。2.参考答案：自感现象是指电路中电流发生变化时，由于自感电动势的作用，电路中产生阻碍电流变化的感应电动势的现象。生活中的应用实例：日光灯镇流器利用自感现象启动日光灯。解析：自感现象是电磁感应的一种特殊形式，它是指电路中电流发生变化时，由于自感电动势的作用，电路中产生阻碍电流变化的感应电动势的现象。自感电动势的大小与电流变化率成正比，方向由楞次定律确定。自感现象在日常生活和工业生产中有着广泛的应用，例如日光灯镇流器就是利用自感现象启动日光灯的典型例子。当电路中的电流突然断开时，镇流器会产生一个很高的自感电动势，从而产生一个很高的电压，这个电压可以启动日光灯。自感现象的应用不仅限于日光灯镇流器，还有电感器、变压器等设备中也利用了自感现象。3.参考答案：变压器的工作原理是利用电磁感应原理，通过改变原副线圈的匝数比来改变电压的大小。基本类型：按结构分，有心式变压器和壳式变压器；按相数分，有单相变压器和三相变压器。解析：变压器是利用电磁感应原理工作的电气设备，它通过改变原副线圈的匝数比来改变电压的大小。变压器的工作原理是：当原线圈接入交流电时，原线圈中产生交变的磁通量，这个磁通量穿过副线圈，在副线圈中产生感应电动势，从而产生感应电流。通过改变原副线圈的匝数比，可以改变副线圈的感应电动势，从而改变副线圈的电压。变压器的基本类型按结构分，有心式变压器和壳式变压器；按相数分，有单相变压器和三相变压器。变压器在电力系统中起着重要的作用，它可以将高压电能传输到远距离的地方，然后再将高压电能降压到适合用户使用的电压。4.参考答案：常见的交流电应用有：交流电机、交流电灯、交流电加热器。工作原理：交流电机利用交流电产生旋转磁场，带动转子旋转；交流电灯利用交流电产生光；交流电加热器利用交流电产生热。解析：交流电是周期性变化的电流，它在日常生活和工业生产中有着广泛的应用。常见的交流电应用有：交流电机、交流电灯、交流电加热器。交流电机利用交流电产生旋转磁场，带动转子旋转，从而实现机械能的转换；交流电灯利用交流电产生光，为人们提供照明；交流电加热器利用交流电产生热，为人们提供加热服务。交流电的应用不仅限于上述几种，还有交流电焊机、交流电镀机等设备也利用了交流电。交流电的优点是易于传输和变换电压，因此在电力系统中得到了广泛的应用。5.参考答案：电磁波是由变化的电场和磁场相互激发而产生的，它在真空中以光速传播。电磁波的传播速度与介质有关，在真空中传播速度最快，为3×10^8m/s；在其他介质中传播速度会减小。解析：电磁波是由变化的电场和磁场相互激发而产生的，它在真空中以光速传播。电磁波的传播速度与介质有关，在真空中传播速度最快，为3×10^8m/s；在其他介质中传播速度会减小。例如，在空气中传播速度略小于在真空中传播速度，在水中传播速度则更小。电磁波的传播速度与介质的介电常数和磁导率有关，介电常数和磁导率越大，传播速度越小。电磁波在日常生活和科学技术中有着广泛的应用，例如无线电广播、电视、手机通信等都是利用电磁波进行信息传输的。6.参考答案：电磁场理论的基本内容是：变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波，电磁波在真空中以光速传播。重要意义：电磁场理论是电磁学的基础，它揭示了电场和磁场之间的内在联系，是电磁波理论的基础，对无线电技术、光学等领域的发展产生了深远的影响。解析：电磁场理论是电磁学的基础理论，它由麦克斯韦方程组描述。电磁场理论的基本内容是：变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波，电磁波在真空中以光速传播。这个理论揭示了电场和磁场之间的内在联系，是电磁波理论的基础。电磁场理论对无线电技术、光学等领域的发展产生了深远的影响。例如，无线电广播、电视、手机通信等都是利用电磁波进行信息传输的，这些技术的实现都离不开电磁场理论。电磁场理论的发现对物理学的发展产生了深远的影响，是物理学发展史上的重要里程碑。7.参考答案：常见的电磁屏蔽材料有：铜、铝等金属材料。屏蔽原理：利用金属材料的高导电性，将电磁波反射或吸收，从而阻止电磁波进入屏蔽区域。解析：电磁屏蔽材料是用于阻止电磁波进入特定区域的一种材料，常见的电磁屏蔽材料有：铜、铝等金属材料。屏蔽原理是利用金属材料的高导电性，将电磁波反射或吸收，从而阻止电磁波进入屏蔽区域。当电磁波遇到金属材料时，金属中的自由电子会振荡，从而产生一个与入射电磁波相反的电磁波，这个电磁波会抵消入射电磁波，从而实现屏蔽效果。电磁屏蔽材料在日常生活和工业生产中有着广泛的应用，例如手机外壳、电脑机箱等都是利用电磁屏蔽材料来防止电磁干扰的。8.参考答案：激光的四大特性是：单色性好、方向性好、相干性好、亮度高。应用：激光在医疗、通信、工业加工等领域有着广泛的应用。例如，激光手术刀利用激光的精确性进行手术；激光通信利用激光的高方向性和高亮度进行信息传输；激光切割利用激光的高能量密度进行材料切割。解析：激光是光的一种特殊形式，它具有单色性好、方向性好、相干性好、亮度高等四大特性。单色性好是指激光的谱线宽度非常窄，即激光的频率非常单一；方向性好是指激光的传播方向非常集中，几乎不发散；相干性好是指激光的各个光波相位关系非常一致；亮度高是指激光的能量密度非常高。激光在医疗、通信、工业加工等领域有着广泛的应用。例如，激光手术刀利用激光的精确性进行手术，可以减少手术创伤，提高手术精度；激光通信利用激光的高方向性和高亮度进行信息传输，可以传输更多的信息，传输距离更远；激光切割利用激光的高能量密度进行材料切割，可以切割各种材料，切割精度非常高。激光的应用不仅限于上述几种，还有激光雷达、激光武器等设备也利用了激光的特性。五、应用题1.参考答案：速度为6m/s，位移为8m解析：物体做匀加速直线运动，第3秒末的速度v₃=a×t₃=2m/s²×3s=6m/s。第3秒内的位移Δx₃=x₃-x₂=(1/2×a×t₃²)-(1/2×a×t₂²)=(1/2×2m/s²×3²)-(1/2×2m/s²×2²)=8m。2.参考答案：水平方向速度600m/s，竖直方向速度20m/s解析：子弹水平方向做匀速直线运动，速度vₓ=600m/s。竖直方向做自由落体运动，落地时竖直方向速度v0xE10xB50xA7=g×t=10m/s²×(2√2)s=20m/s（t=2√2s，由h=1/2×g×t²得）。3.参考答案：600N解析：电梯中的人受到重力和支持力，合力提供加速度。根据牛顿第二定律，支持力N-mg=ma，得N=m(g+a)=50kg×(10m/s²+1m/s²)=600N。根据牛顿第三定律，人对地板的压力也为600N。4.参考答案：8J解析：弹簧伸长2cm时，弹力F=kx=500N/m×0.02m=10N。物体的重力势能变化量等于克服弹力做的功，W=F×Δh=10N×0.02m=0.2J。但需注意，弹簧伸长2cm时，物体已下降2cm，重力势能减少量为ΔE0xE10xB50xA7=mgh=2kg×10m/s²×0.02m=0.4J。弹力做负功0.2J，故重力势能净变化量为0.4J-0.2J=0.2J。但更准确的理解是，弹簧伸长2cm时，物体动能增加量为ΔEk=1/2×2kg×(2m/s²×0.02m)²=0.0016J，机械能守恒，故重力势能减少量等于弹势能增加量，ΔE0xE10xB50xA7=0.2J。因此重力势能变化量为-0.2J，变化量大小为0.2J。此处解析有误，重新思考：弹簧伸长2cm时，物体动能增加量为ΔEk=1/2×2kg×(2m/s²×0.02m)²=0.0016J，机械能守恒，故重力势能减少量等于弹势能增加量，ΔE0xE10xB50xA7=1/2×500N/m×(0.02m)²=0.1J。因此重力势能变化量为-0.1J，变化量大小为0.1J。再次核对：弹簧伸长2cm，弹力F=kx=500N/m×0.02m=10N。物体动能增加量为ΔEk=1/2×2kg×(2m/s²×0.02m)²=0.0016J。根据机械能守恒，重力势能减少量等于弹势能增加量，ΔE0xE10xB50xA7=1/2×k×x²=1/2×500N/m×(0.02m)²=0.1J。因此重力势能变化量为-0.1J，变化量大小为0.1J。此结果与参考答案8J矛盾，需重新审视题目或参考答案。题目条件：弹簧原长10cm，挂2kg物体伸长到12cm。物体下降高度h=12cm-10cm