人教版高中物理选修3-1第2章习题及答案

人教版高中物理选修3-1第2章习题及答案第1页共1页人教版高中物理选修3-1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，关于电场线，下列说法正确的是A.电场线是真实存在的曲线B.电场线总是从正电荷出发，到负电荷终止C.沿电场线方向，电势一定降低D.电场线密集的地方，电场强度一定大参考答案：B2.一个带电粒子只在电场力作用下运动，下列说法正确的是A.粒子的速度方向始终与电场线方向相同B.粒子的加速度方向始终与电场线方向相同C.粒子的电势能可能增加D.粒子的动能可能不变参考答案：B3.关于电势和电势能，下列说法正确的是A.电势是标量，电势能是矢量B.电势零点的选择是任意的，电势能零点的选择也是任意的C.电势差是标量，与零势能点的选择无关D.电势能的大小取决于电荷的正负和电势的高低参考答案：C4.在一个匀强电场中，一个电子从A点运动到B点，速度大小不变，但方向改变，则A.电场力对电子做正功B.电场力对电子做负功C.A点的电势高于B点的电势D.A点的电势低于B点的电势参考答案：C5.关于电容器，下列说法正确的是A.电容器的电容越大，储存的电荷量越多B.电容器两极板间的电压越高，储存的电能越多C.电容器的电容与两极板间的距离成正比D.平行板电容器的电容与两极板的正对面积成正比参考答案：D6.在RC电路中，开关S从断开状态突然闭合，下列说法正确的是A.电路中的电流立即达到最大值B.电容器两极板间的电压立即达到最大值C.电路中的电流逐渐减小D.电容器两极板间的电压逐渐减小参考答案：D7.关于磁感线，下列说法正确的是A.磁感线是真实存在的曲线B.磁感线总是闭合的C.磁感线的方向与小磁针静止时N极所指的方向相同D.磁感线密集的地方，磁感应强度一定大参考答案：B8.一个通电导线放在磁场中，下列说法正确的是A.导线一定受到磁场力的作用B.导线受到的磁场力方向一定与磁场方向相同C.导线受到的磁场力方向一定与电流方向相同D.导线受到的磁场力方向一定与电流方向和磁场方向垂直参考答案：D9.关于安培力，下列说法正确的是A.安培力是磁场对运动电荷的作用力B.安培力的大小与导线长度、电流大小和磁感应强度有关C.安培力的方向可以用左手定则判断D.安培力是做功的力参考答案：B10.关于洛伦兹力，下列说法正确的是A.洛伦兹力是磁场对静止电荷的作用力B.洛伦兹力的大小与电荷速度大小和磁感应强度有关C.洛伦兹力的方向可以用右手定则判断D.洛伦兹力是做功的力参考答案：B二、填空题（共10小题，每题2分）1.一带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，其轨道半径与磁感应强度成______关系。参考答案：反比2.洛伦兹力对运动电荷一定不做功，因为洛伦兹力的方向始终与电荷的运动方向______。参考答案：垂直3.一质点在水平面内做匀速圆周运动，其角速度为ω，则其向心加速度大小为______。参考答案：ω^2r4.在国际单位制中，磁感应强度的单位是______，符号为______。参考答案：特斯拉TeslaT5.一电子以速度v垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，所受洛伦兹力大小为______。参考答案：qvB6.安培力的方向可以用左手定则判断，伸开左手，让磁感线______，并使四指指向电流方向，这时拇指所指的方向就是安培力的方向。参考答案：穿入掌心7.一长直导线通有电流I，在其附近放置一小段与导线垂直的导线，两者相距r，若小段导线长L，则它受到的安培力大小为______。参考答案：BIL8.磁场对放入其中的载流导线的作用力称为______。参考答案：安培力9.一质点做匀速圆周运动，周期为T，则其角速度ω为______。参考答案：2π/T10.洛伦兹力是磁场对运动电荷的作用力，其大小与电荷的电量、速率和磁感应强度有关，表达式为______。参考答案：F=qvBsinθ三、判断题（共10小题，每题2分）1.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：√2.任何一段电路中，电流总是从电压高的地方流向电压低的地方。参考答案：×3.电源的电动势等于内外电路电压之和。参考答案：√4.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：√5.串联电路中，各电阻两端的电压与其阻值成正比。参考答案：√6.并联电路中，各支路电流相等。参考答案：×7.欧姆定律的内容是：导体中的电流，跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比。参考答案：√8.电路中发生短路时，电源会被烧毁。参考答案：√9.电流表的内阻很小，使用时必须串联在电路中。参考答案：√10.电压表的内阻很大，使用时必须并联在电路中。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，并列举一个自感现象的应用实例。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。应用实例：日光灯镇流器利用自感现象来启动日光灯。3.解释互感现象产生的条件，并简述变压器的工作原理。参考答案：互感现象产生的条件是两个线圈之间有磁场的相互联系。变压器的工作原理是利用互感现象，通过改变原线圈中的电流，使得副线圈中产生感应电动势，从而实现电压的变换。4.列举两个楞次定律在生活中的应用实例，并分别说明其应用原理。参考答案：楞次定律在生活中的应用实例1：电磁炉。应用原理：利用变化的磁场在锅底产生涡流，从而加热锅底。楞次定律在生活中的应用实例2：动圈式麦克风。应用原理：声波振动线圈，在线圈中产生变化的磁场，从而在线圈中产生感应电动势，将声信号转换为电信号。5.简述交流电的产生过程，并说明交流电与直流电的主要区别。参考答案：交流电的产生过程是利用线圈在磁场中旋转，使得线圈中产生感应电动势，从而产生交流电。交流电与直流电的主要区别是交流电的方向随时间周期性变化，而直流电的方向保持不变。6.解释什么是感生电场，并说明感生电场与静电场的区别。参考答案：感生电场是指由于磁通量的变化而产生的电场，它是由麦克斯韦方程组中的法拉第电磁感应定律所描述的。感生电场与静电场的区别在于感生电场是变化的磁场产生的，而静电场是由静止电荷产生的。7.列举三个涡流现象的应用实例，并分别说明其应用原理。参考答案：涡流现象的应用实例1：电磁炉。应用原理：利用变化的磁场在锅底产生涡流，从而加热锅底。涡流现象的应用实例2：高频感应炉。应用原理：利用高频变化的磁场在金属中产生涡流，从而加热金属。涡流现象的应用实例3：金属探测器。应用原理：利用变化的磁场在金属中产生涡流，从而检测金属。8.简述电磁阻尼现象的产生原因，并说明电磁阻尼现象在生活中的应用。参考答案：电磁阻尼现象的产生原因是当导体在磁场中运动时，会产生感应电流，这个感应电流会受到磁场的作用力，从而阻碍导体的运动。电磁阻尼现象在生活中的应用：电磁阻尼器用于减震器中，可以减小振动。五、应用题（共8小题，每题3分）1.一带电粒子以速度v进入一个方向竖直向上的匀强磁场，磁场区域宽度为L。若粒子电荷量为q，质量为m，不计粒子重力，求粒子离开磁场时速度方向与进入磁场时速度方向之间的夹角θ。参考答案：θ=arcsin(qBL/(mv))2.一长为L的均匀带电细棒，总电荷量为Q，放置在真空中。求距离细棒中点垂直距离为d处，由细棒产生的电场强度大小。参考答案：E=2kQd/((d²+L²)^(3/2))3.一平行板电容器，两板间距为d，板面积为S。若两板间电压为U，求该电容器的电容C。参考答案：C=ε₀S/d4.一质量为m的小球，从高度h处自由下落，与地面碰撞后反弹高度为h/2。求小球与地面碰撞过程中的能量损失。参考答案：ΔE=(3/4)mgh5.一列简谐波沿x轴正方向传播，波速为v，波长为λ。若在x=0处质点的振动方程为y=Acos(ωt+φ)，求x=x₀处质点的振动方程。参考答案：y=Acos(ωt+φ-2πx₀/λ)6.一闭合线圈，匝数为N，面积大小为S，放置在磁感应强度为B的匀强磁场中。若磁场方向与线圈平面垂直，求当磁场以速率ΔB/Δt变化时，线圈中产生的感应电动势E。参考答案：E=NBSΔB/Δt7.一物体在水平恒力F作用下，沿粗糙水平面做匀加速直线运动，加速度为a。若物体质量为m，动摩擦因数为μ，求物体受到的摩擦力f。参考答案：f=μmg8.一质量为m的小球，以速度v与光滑水平面上的静止物体发生弹性正碰。求碰撞后小球和物体的速度大小。参考答案：小球速度v₁'=-v，物体速度v₂'=v标准答案与解析一、单项选择题1.参考答案：B解析：电场线是人们为了形象描述电场而引入的假想曲线，A错误；电场线总是从正电荷出发，到负电荷终止，B正确；沿电场线方向，电势不一定降低，还取决于电场线的疏密，C错误；电场线密集的地方，电场强度一定大，D正确。故选B。2.参考答案：B解析：带电粒子只在电场力作用下运动，加速度方向与电场力方向相同，与电场线方向相同，B正确；粒子的速度方向不一定与电场线方向相同，A错误；电场力做功等于电势能的变化量，电场力做负功，电势能增加，C错误；电场力做功等于动能的变化量，电场力做功，动能改变，D错误。故选B。3.参考答案：C解析：电势是标量，电势能也是标量，A错误；电势零点的选择是任意的，但电势能零点的选择必须与电势零点的选择一致，B错误；电势差是标量，等于两点电势之差，与零势能点的选择无关，C正确；电势能的大小取决于电荷的正负和电势的高低，D错误。故选C。4.参考答案：C解析：电子从A点运动到B点，速度大小不变，但方向改变，说明电子做匀速率圆周运动，电场力提供向心力，方向始终指向圆心，与电子运动方向垂直，电场力对电子不做功，A、B错误；电子做匀速率圆周运动，电场力不做功，电势能不变，根据动能定理，电场力做功等于动能的变化量，动能不变，电势能不变，说明A、B两点的电势相等，但题目中说速度方向改变，说明A、B两点不在同一条电场线上，电场线是直线的匀强电场中，A点的电势高于B点的电势，C正确，D错误。故选C。5.参考答案：D解析：电容器的电容是描述电容器储存电荷能力的物理量，电容越大，储存的电荷量越多，但与两极板间的电压无关，A错误；电容器储存的电能等于电场力做的功，W=1/2QU=1/2CU^2，电容器两极板间的电压越高，储存的电能越多，B正确；平行板电容器的电容公式为C=εS/(4πkd)，电容与两极板间的距离成反比，C错误；平行板电容器的电容与两极板的正对面积成正比，D正确。故选D。6.参考答案：D解析：开关S从断开状态突然闭合，电容器开始充电，电路中的电流立即达到最大值，然后逐渐减小，A错误；电容器两极板间的电压逐渐增大，最后等于电源电压，B错误；电路中的电流逐渐减小，因为电容器充电过程中，电流逐渐减小，C错误；电容器两极板间的电压逐渐增大，D正确。故选D。7.参考答案：B解析：磁感线是人们为了形象描述磁场而引入的假想曲线，不是真实存在的曲线，A错误；磁感线总是闭合的，B正确；磁感线的方向与小磁针静止时N极所指的方向相同，C错误；磁感线密集的地方，磁感应强度一定大，D错误。故选B。8.参考答案：D解析：导线放在磁场中，如果导线与磁场方向平行，导线不受磁场力的作用，A错误；导线受到的磁场力方向一定与磁场方向垂直，与电流方向垂直，B、C错误；导线受到的磁场力方向可以用左手定则判断，D正确。故选D。9.参考答案：B解析：安培力是磁场对通电导线的作用力，不是磁场对运动电荷的作用力，A错误；安培力的大小与导线长度、电流大小和磁感应强度有关，F=BILsinθ，B正确；安培力的方向可以用左手定则判断，C错误；安培力是做功的力，D错误。故选B。10.参考答案：B解析：洛伦兹力是磁场对运动电荷的作用力，不是磁场对静止电荷的作用力，A错误；洛伦兹力的大小与电荷速度大小和磁感应强度有关，F=qvBsinθ，B正确；洛伦兹力的方向可以用左手定则判断，C错误；洛伦兹力的方向始终与电荷运动方向垂直，所以洛伦兹力不做功，D错误。故选B。二、填空题1.反比解析：根据公式r=mv/(qB)，可知轨道半径r与磁感应强度B成反比关系。2.垂直解析：洛伦兹力的方向总是与电荷的运动方向垂直，因此洛伦兹力不做功。3.ω^2r解析：根据向心加速度公式a=v^2/r，结合v=rω，可得a=rω^2。4.特斯拉TeslaT解析：磁感应强度的国际单位制单位是特斯拉，符号为T。5.qvB解析：根据洛伦兹力公式F=qvBsinθ，当v垂直于B时，F=qvB。6.穿入掌心解析：使用左手定则判断安培力方向时，应让磁感线穿入掌心，四指指向电流方向，拇指所指方向为安培力方向。7.BIL解析：根据安培力公式F=BILsinθ，当导线垂直放入磁场时，F=BIL。8.安培力解析：磁场对放入其中的载流导线的作用力称为安培力。9.2π/T解析：角速度ω是单位时间内转过的角度，ω=Δθ/Δt，对于匀速圆周运动，ω=2π/T。10.F=qvBsinθ解析：洛伦兹力的大小与电荷的电量q、速率v和磁感应强度B有关，表达式为F=qvBsinθ。三、判断题1.参考答案：√解析：电流做功的过程确实是电能转化为其他形式能的过程，例如电流通过灯泡发光发热，就是电能转化为光能和热能的过程。2.参考答案：×解析：电流的方向规定为正电荷定向移动的方向，在电源外部，电流从电源正极流向负极，即从电压高的地方流向电压低的地方；但在电源内部，电流从电源负极流向正极，即从电压低的地方流向电压高的地方。3.参考答案：√解析：根据闭合电路欧姆定律，电源的电动势等于内外电路电压之和，即E=U内+U外。4.参考答案：√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，即R=ρL/S。5.参考答案：√解析：根据串联电路的特点和欧姆定律，串联电路中，各电阻两端的电压与其阻值成正比，即U1/U2=R1/R2。6.参考答案：×解析：根据并联电路的特点，干路电流等于各支路电流之和，即I=I1+I2+…+In，所以各支路电流一般不相等，只有当各支路电阻相等时，各支路电流才相等。7.参考答案：√解析：欧姆定律的内容是：导体中的电流，跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比，即I=U/R。8.参考答案：√解析：电路中发生短路时，外电路电阻几乎为零，根据欧姆定律，电路中的电流会非常大，从而烧毁电源。9.参考答案：√解析：电流表的内阻很小，使用时必须串联在电路中，否则会形成短路，烧毁电流表和电源。10.参考答案：√解析：电压表的内阻很大，使用时必须并联在电路中，否则会分流，导致测量结果不准确。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，是理解和应用电磁感应现象的基础。在应用这个定律时，需要注意磁通量变化率的概念，即磁通量随时间的变化速度。磁通量的变化可以通过改变磁场的强度、改变线圈的面积或者改变磁场与线圈平面之间的夹角来实现。法拉第电磁感应定律在发电机、变压器等电气设备中有着广泛的应用。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。应用实例：日光灯镇流器利用自感现象来启动日光灯。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的变化率成正比，方向则根据楞次定律来判定，总是阻碍电流的变化。自感现象在电路中有着广泛的应用，例如日光灯镇流器就是利用自感现象来启动日光灯的。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，这个电动势可以使得电路中的电流继续流动一段时间，从而点亮日光灯。3.参考答案：互感现象产生的条件是两个线圈之间有磁场的相互联系。变压器的工作原理是利用互感现象，通过改变原线圈中的电流，使得副线圈中产生感应电动势，从而实现电压的变换。解析：互感现象是指当一个线圈中的电流发生变化时，在另一个与之靠近的线圈中产生感应电动势的现象。互感现象产生的条件是两个线圈之间有磁场的相互联系，即当一个线圈中有电流时，会产生一个磁场，这个磁场会穿过另一个线圈，从而在另一个线圈中产生感应电动势。变压器是利用互感现象来改变交流电压的设备。变压器的工作原理是利用互感现象，通过改变原线圈中的电流，使得副线圈中产生感应电动势，从而实现电压的变换。变压器可以升高电压，也可以降低电压，广泛应用于电力系统中。4.参考答案：楞次定律在生活中的应用实例1：电磁炉。应用原理：利用变化的磁场在锅底产生涡流，从而加热锅底。楞次定律在生活中的应用实例2：动圈式麦克风。应用原理：声波振动线圈，在线圈中产生变化的磁场，从而在线圈中产生感应电动势，将声信号转换为电信号。解析：楞次定律是电磁感应定律的一个重要内容，它描述了感应电流的方向。楞次定律的内容是：感应电流的方向，总是使得感应电流产生的磁场阻碍引起感应电流的磁通量的变化。楞次定律在生活中的应用非常广泛，例如电磁炉就是利用楞次定律的原理来工作的。电磁炉的原理是利用变化的磁场在锅底产生涡流，从而加热锅底。当电磁炉通电时，会产生一个变化的磁场，这个磁场会穿过锅底，从而在锅底中产生涡流。涡流会使得锅底发热，从而加热食物。动圈式麦克风也是利用楞次定律的原理来工作的。动圈式麦克风的原理是利用声波振动线圈，在线圈中产生变化的磁场，从而在线圈中产生感应电动势，将声信号转换为电信号。5.参考答案：交流电的产生过程是利用线圈在磁场中旋转，使得线圈中产生感应电动势，从而产生交流电。交流电与直流电的主要区别是交流电的方向随时间周期性变化，而直流电的方向保持不变。解析：交流电的产生过程是利用线圈在磁场中旋转，使得线圈中产生感应电动势，从而产生交流电。当线圈在磁场中旋转时，线圈中的磁通量会发生变化，从而根据法拉第电磁感应定律，在线圈中产生感应电动势。这个感应电动势会随着线圈的旋转而周期性变化，从而产生交流电。交流电与直流电的主要区别是交流电的方向随时间周期性变化，而直流电的方向保持不变。交流电的优点是可以通过变压器改变电压，从而方便地传输电能。而直流电则主要用于电子设备中，例如电池、电子电路等。6.参考答案：感生电场是指由于磁通量的变化而产生的电场，它是由麦克斯韦方程组中的法拉第电磁感应定律所描述的。感生电场与静电场的区别在于感生电场是变化的磁场产生的，而静电场是由静止电荷产生的。解析：感生电场是指由于磁通量的变化而产生的电场，它是由麦克斯韦方程组中的法拉第电磁感应定律所描述的。当磁场发生变化时，就会产生感生电场。感生电场与静电场的区别在于感生电场是变化的磁场产生的，而静电场是由静止电荷产生的。感生电场没有源电荷，而静电场则有源电荷。感生电场可以驱动电荷运动，从而产生感应电流。感生电场在电磁波的产生和传播中起着重要的作用。7.参考答案：涡流现象的应用实例1：电磁炉。应用原理：利用变化的磁场在锅底产生涡流，从而加热锅底。涡流现象的应用实例2：高频感应炉。应用原理：利用高频变化的磁场在金属中产生涡流，从而加热金属。涡流现象的应用实例3：金属探测器。应用原理：利用变化的磁场在金属中产生涡流，从而检测金属。解析：涡流现象是指当变化的磁场穿过导体时，在导体中产生感应电流的现象。涡流现象的应用非常广泛，例如电磁炉就是利用涡流现象来加热食物的。电磁炉的原理是利用变化的磁场在锅底产生涡流，从而加热锅底。当电磁炉通电时，会产生一个变化的磁场，这个磁场会穿过锅底，从而在锅底中产生涡流。涡流会使得锅底发热，从而加热食物。高频感应炉也是利用涡流现象来加热金属的。高频感应炉的原理是利用高频变化的磁场在金属中产生涡流，从而加热金属。金属探测器也是利用涡流现象来检测金属的。金属探测器的工作原理是利用变化的磁场在金属中产生涡流，从而检测金属。8.参考答案：电磁阻尼现象的产生原因是当导体在磁场中运动时，会产生感应电流，这个感应电流会受到磁场的作用力，从而阻碍导体的运动。电磁阻尼现象在生活中的应用：电磁阻尼器用于减震器中，可以减小振动。解析：电磁阻尼现象是指当导体在磁场中运动时，会产生感应电流，这个感应电流会受到磁场的作用力，从而阻碍导体的运动。电磁阻尼现象的产生原因是当导体在磁场中运动时，会产生感应电流，这个感应电流会受到磁场的作用力，从而阻碍导体的运动。电磁阻尼现象在生活中的应用非常广泛，例如电磁阻尼器用于减震器中，可以减小振动。当车辆通过减震器时，减震器中的导体会在磁场中运动，从而产生感应电流。这个感应电流会受到磁场的作用力，从而阻碍导体的运动，从而减小车辆的振动。电磁阻尼现象还可以用于其他领域，例如电磁制动器、电磁离合器等。五、应用题1.参考答案：θ=arcsin(qBL/(mv))解析：带电粒子进入匀强磁场后做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力。设圆周半径为R，则有qvB=m(v²/R)。粒子离开磁场时速度方向与进入磁场时速度方向之间的夹角θ等于圆周弧对应的圆心角，即θ=2α。由几何关系sinα=qBL/(mv)，所以θ=2arcsin(qBL/(mv))。2.参考答案：E=2kQd/((d²+L²)^(3/2))解析：将带电细棒