人教版高中物理选修第三册第4章知识点巩固习题及答案

人教版高中物理选修第三册第4章知识点巩固习题及答案第1页共1页人教版高中物理选修第三册第4章知识点巩固习题及答案一、单项选择题（共10小题，每题2分）（每小题只有一个选项符合题意，请把正确选项的字母填在题后括号内）1.在一个平行板电容器中，两极板间距为d，极板面积为S，若两极板间电压为U，则电容器储存的电场能E等于多少？A.E=1/2CU^2B.E=CU^2/dC.E=1/2SU/dD.E=1/2εSU^2/d参考答案：D2.一个电感线圈L和电容器C串联接在交流电源上，若电源频率为f，则电路的阻抗Z等于多少？A.Z=√(R^2+(ωL-1/(ωC))^2)B.Z=ωL+1/(ωC)C.Z=√(R^2+(ωL+1/(ωC))^2)D.Z=R+ωL参考答案：A3.在LC振荡电路中，若电容器初始电压为U₀，则电容器电荷量最大时，电感线圈中的电流I等于多少？A.I=U₀/ωLB.I=U₀CωC.I=0D.I=U₀/L参考答案：C4.一个电感线圈L和电容器C并联接在交流电源上，若电源频率为f，则电路的总电流I等于多少？A.I=U/(R+ωL)B.I=U/(1/(ωC))C.I=U/√(R^2+(ωL-1/(ωC))^2)D.I=UωC参考答案：C5.在RC串联电路中，若电阻为R，电容器为C，电源电压为U，则电容器两端电压Uc等于多少？A.Uc=UB.Uc=IRC.Uc=Ue^(-t/RC)D.Uc=U/(R+1/(ωC))参考答案：D6.一个电感线圈L和电容器C串联接在直流电源上，当电路稳定后，电感线圈相当于什么？A.开路B.短路C.断路D.电阻参考答案：B7.在LC振荡电路中，若电感线圈L和电容器C的参数发生变化，则振荡频率f等于多少？A.f=1/(2π√(LC))B.f=1/(2π√(L/C))C.f=2π√(LC)D.f=2π√(L/C)参考答案：A8.一个电感线圈L和电容器C并联接在交流电源上，若电源频率为f，则电路的导纳Y等于多少？A.Y=1/(R+jωL)B.Y=jωCC.Y=1/(R+j/(ωC))D.Y=j/(ωL)参考答案：B9.在RC串联电路中，若电阻为R，电容器为C，电源频率为f，则电路的阻抗Z等于多少？A.Z=RB.Z=1/(ωC)C.Z=√(R^2+(1/(ωC))^2)D.Z=ωCR参考答案：C10.一个电感线圈L和电容器C串联接在交流电源上，若电源电压为U，电路的阻抗为Z，则电路中的电流I等于多少？A.I=UZB.I=U/ZC.I=UωLD.I=U/(ωC)参考答案：B二、填空题（共10小题，每题2分）（请把正确答案直接填写在题中横线上，填写不完整的不得分）1.在一段通电直导线产生的磁场中，放置一小磁针，小磁针N极所指的方向为该点磁场的______。参考答案：方向2.一个质量为2kg的物体静止在粗糙的水平桌面上，物体与桌面间的动摩擦因数为0.2，现用水平力F=10N拉物体，物体未被拉动，此时物体受到的静摩擦力大小为______N。参考答案：103.一个带电量为+Q的点电荷，在距离其1m处产生的电场强度大小为E，则该点电荷的电荷量Q为______C（结果保留一位小数，k=9×10^9N•m^2/C^2）。参考答案：8.8×10^-104.一个电容器C=200μF，当其两端电压从5V升高到10V时，电容器极板上的电荷量增加了______μC。参考答案：10005.在LC振荡电路中，电感L=0.1H，电容C=100pF，则该振荡电路的固有频率f为______Hz（结果保留一位小数）。参考答案：1591.56.一个平行板电容器，两极板间距d=0.1cm，极板面积S=100cm^2，若两极板间电压为100V，则两极板间的电场强度大小为______V/m。参考答案：100007.在交流电路中，一个电阻R=100Ω，接在电压有效值为220V的交流电源上，通过电阻的电流有效值为______A。参考答案：2.28.一个电感线圈L=10mH，接在频率为50Hz的交流电源上，其感抗为______Ω。参考答案：3149.一个电容器C=50μF，接在频率为1000Hz的交流电源上，其容抗为______Ω。参考答案：31810.在RC串联电路中，电阻R=100Ω，电容C=100μF，电源电压为10V，则电路中的电流最大值为______A。参考答案：0.1三、判断题（共10小题，每题2分）（正确的打“√”，错误的打“×”，把判断符号填在题后括号内）1.在LC振荡电路中，电容器放电完毕的瞬间，电路中的电流为零。参考答案：√2.一个电感线圈L和电容器C串联接在交流电源上，若电源频率高于电路的谐振频率，则电路呈现容性。参考答案：×3.在RC串联电路中，若电阻为R，电容器为C，电源电压为U，则电容器充电过程中，电阻两端的电压逐渐增大。参考答案：√4.一个电感线圈L和电容器C并联接在交流电源上，若电源频率为f，则电感线圈两端的电压总是超前于电容器两端的电压90度。参考答案：×5.在一段通电直导线产生的磁场中，放置一小磁针，小磁针N极所指的方向就是该点磁场的方向。参考答案：√6.一个带电量为+Q的点电荷，在距离其1m处产生的电场强度大小为kQ/1^2，其中k为静电力常量。参考答案：√7.在LC振荡电路中，若电感线圈L和电容器C的参数发生变化，则振荡频率会改变。参考答案：√8.在RC串联电路中，若电阻为R，电容器为C，电源频率为f，则电路的阻抗大小为√(R^2+(1/(2πfC))^2)。参考答案：√9.一个电感线圈L和电容器C串联接在交流电源上，若电源电压为U，则电路中的电流总是滞后于电源电压90度。参考答案：×10.在一段通电直导线产生的磁场中，磁场强度的大小与电流强度成正比，与距离成反比。参考答案：√四、简答题（共8小题，每题2分）（请分点作答，语言简明、要点齐全，写在对应题目下方的横线上）1.在LC振荡电路中，若电感线圈L和电容器C的参数发生变化，则振荡频率如何变化？请说明依据。参考答案：振荡频率会变化。2.一个电感线圈L和电容器C串联接在交流电源上，若电源频率f增大，电路中的电流将如何变化？请分析原因。参考答案：电路中的电流将减小。3.在一段通电直导线产生的磁场中，放置一小磁针，小磁针N极所指的方向与磁场方向有何关系？参考答案：小磁针N极所指的方向与磁场方向相同。4.一个带电量为+Q的点电荷，在距离其1m处产生的电场强度大小为多少？请写出计算公式。参考答案：电场强度大小为Q/(4πε₀r²)。5.一个电容器C=200μF，当其两端电压从5V升高到10V时，电容器储存的能量增加了多少？请写出计算公式。参考答案：电容器储存的能量增加了3.18×10⁻⁴J。6.在一段通电直导线产生的磁场中，磁场强度的大小与电流强度成什么关系？参考答案：磁场强度的大小与电流强度成正比。7.请简述LC振荡电路中，电感线圈L和电容器C各自的作用。参考答案：电感线圈L的作用是阻碍电流变化，电容器C的作用是储存和释放电荷。8.在RC串联电路中，若电阻为R，电容器为C，电源电压为U，请说明电容器充电过程中电流的变化规律。参考答案：电容器充电过程中，电流逐渐减小。五、应用题（共8小题，每题3分）（请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写最后结果不得分）1.在一个水平面上，一个质量为2kg的物体与水平面间的动摩擦因数为0.2，现用与水平面成30°角的力F拉着物体匀速前进10m，求力F做的功是多少焦耳？（g取10N/kg）参考答案：100J2.一个平行板电容器，两极板间距为0.1cm，极板面积为100cm²，当两极板间电压为200V时，求该电容器的电容是多少法拉？（ε₀=8.85×10⁻¹²F/m）参考答案：1.77×10⁻⁹F3.一个电感线圈L=5mH，与电容器C=200μF串联接在频率为50Hz的交流电源上，求该电路的阻抗是多少欧姆？参考答案：628Ω4.在一个RC串联电路中，电源电压为12V，电阻R=300Ω，电容C=50μF，求合上开关后经过多长时间电容器的电压达到6V？（设电容初始电压为0）参考答案：0.69s5.一个质量为0.5kg的小球从高10m处自由下落，不计空气阻力，求小球落地时的动能是多少焦耳？（g取10N/kg）参考答案：50J6.在一个LC振荡电路中，电感L=0.1H，电容C=100pF，求该电路的振荡频率是多少赫兹？参考答案：1.59×10⁶Hz7.一个电容器C=100μF，当其两端电压从5V升高到10V时，求电容器极板上的电荷量增加了多少库仑？参考答案：5×10⁻⁶C8.在一个含滑动变阻器的电路中，电源电压为24V，电阻R₁=10Ω，滑动变阻器R₂的最大阻值为20Ω，当滑动片滑到中点时，求电路中的电流是多少安培？参考答案：0.8A标准答案与解析一、单项选择题1.参考答案：D解析：本题考查平行板电容器的电场能公式。电容器储存的电场能公式为E=1/2QU=1/2CU^2，其中C=εS/d。所以E=1/2εSU^2/d。选项A缺少介电常数ε，选项B错误地将C与d相关联，选项C错误地将S与d相关联，选项D正确。本题考查平行板电容器的电场能公式。2.参考答案：A解析：本题考查RLC串联电路的阻抗公式。阻抗Z=√(R^2+(ωL-1/(ωC))^2)，其中ω=2πf。选项B错误，应为ωL-1/(ωC)，选项C错误，应为ωL+1/(ωC)，选项D错误，应为ωL-1/(ωC)，选项A正确。本题考查RLC串联电路的阻抗公式。3.参考答案：C解析：本题考查LC振荡电路的能量转换。电容器电荷量最大时，电场能最大，磁场能为零，此时电感线圈中的电流为零。选项A、B、D均错误，选项C正确。本题考查LC振荡电路的能量转换。4.参考答案：C解析：本题考查RLC并联电路的总电流公式。总电流I=U/Z，其中Z=√((1/(ωC))^2+(ωL)^2)。选项A、B、D均错误，选项C正确。本题考查RLC并联电路的总电流公式。5.参考答案：D解析：本题考查RC串联电路的分压公式。电容器两端电压Uc=U1/(R+1/(ωC))=UωC/(1+ωCR)。选项A、B、C均错误，选项D正确。本题考查RC串联电路的分压公式。6.参考答案：B解析：本题考查RLC串联电路在直流稳态下的行为。直流稳态时，电感线圈相当于短路。选项A、C、D均错误，选项B正确。本题考查RLC串联电路在直流稳态下的行为。7.参考答案：A解析：本题考查LC振荡电路的频率公式。振荡频率f=1/(2π√(LC))。选项B、C、D均错误，选项A正确。本题考查LC振荡电路的频率公式。8.参考答案：B解析：本题考查RLC并联电路的导纳公式。导纳Y=1/Z=jωC。选项A、C、D均错误，选项B正确。本题考查RLC并联电路的导纳公式。9.参考答案：C解析：本题考查RC串联电路的阻抗公式。阻抗Z=√(R^2+(1/(ωC))^2)。选项A、B、D均错误，选项C正确。本题考查RC串联电路的阻抗公式。10.参考答案：B解析：本题考查交流电路的欧姆定律。电流I=U/Z。选项A、C、D均错误，选项B正确。本题考查交流电路的欧姆定律。二、填空题1.参考答案：方向解析：本题考查磁场方向。在通电直导线产生的磁场中，小磁针N极所指的方向即为该点磁场的方向，这是磁场的基本性质之一。2.参考答案：10解析：本题考查静摩擦力。物体未被拉动时，受到的静摩擦力大小等于拉力，即f=F=10N。因为静摩擦力最大值f_max=μmg=0.2×2×9.8=3.92N，而实际静摩擦力为10N，说明物体未被拉动，静摩擦力等于拉力。3.参考答案：8.8×10^-10解析：本题考查电场强度。根据电场强度公式E=kQ/r^2，可得Q=E×r^2/k=1×(1^2)/(9×10^9)=1.11×10^-10C，结果保留一位小数为8.8×10^-10C。4.参考答案：1000解析：本题考查电容器电荷量变化。根据电容公式C=Q/U，可得ΔQ=C×ΔU=200×10^-6×(10-5)=1000μC。5.参考答案：1591.5解析：本题考查LC振荡电路固有频率。根据公式f=1/(2π√(LC))，可得f=1/(2π√(0.1×100×10^-12))≈1591.5Hz。6.参考答案：10000解析：本题考查电场强度。根据公式E=U/d，可得E=100/(0.1×10^-2)=10000V/m。7.参考答案：2.2解析：本题考查交流电路电流。根据公式I=U/R，可得I=220/100=2.2A。8.参考答案：314解析：本题考查电感感抗。根据公式X_L=2πfL，可得X_L=2π×50×10×10^-3≈314Ω。9.参考答案：318解析：本题考查电容容抗。根据公式X_C=1/(2πfC)，可得X_C=1/(2π×1000×50×10^-6)≈318Ω。10.参考答案：0.1解析：本题考查RC串联电路电流。电路中的电流最大值出现在电压过零时，即I_max=U/R=10/100=0.1A。三、判断题1.参考答案：√解析：本题考查LC振荡电路的振荡过程。在LC振荡电路中，电容器放电完毕的瞬间，电容器两端的电压为零，电路中的电流达到最大值。这是因为电容器放电过程中，电流逐渐增大，当电容器电压为零时，电流达到最大值。此时，电感线圈中的磁场能量最大，电容器中的电场能量为零。2.参考答案：×解析：本题考查RLC串联电路的阻抗特性。一个电感线圈L和电容器C串联接在交流电源上，若电源频率高于电路的谐振频率，则电路呈现感性，而不是容性。谐振频率f₀=1/(2π√(LC))，当电源频率ff₀时，感抗XL=2πfL大于容抗XC=1/(2πfC)，电路呈现感性。3.参考答案：√解析：本题考查RC串联电路的充电过程。在RC串联电路中，电容器充电过程中，电阻两端的电压逐渐增大。这是因为电容器充电过程中，电流逐渐减小，根据欧姆定律U=IR，电阻两端的电压逐渐增大，直到电容器电压等于电源电压时，电流为零，电压达到最大值。4.参考答案：×解析：本题考查RLC并联电路的相位关系。一个电感线圈L和电容器C并联接在交流电源上，若电源频率为f，则电感线圈两端的电压总是滞后于电容器两端的电压180度，而不是90度。并联电路中，电感线圈和电容器呈现相反的相位关系。5.参考答案：√解析：本题考查磁场与磁针的关系。在一段通电直导线产生的磁场中，根据安培定则，磁场方向围绕导线呈同心圆分布。放置一小磁针，小磁针N极所指的方向就是该点磁场的方向，这是磁场的基本性质。6.参考答案：√解析：本题考查点电荷的电场强度。根据库仑定律，一个带电量为+Q的点电荷，在距离其r处产生的电场强度大小为E=kQ/r^2，其中k为静电力常量。当r=1m时，电场强度大小为kQ/1^2=kQ。7.参考答案：√解析：本题考查LC振荡电路的频率特性。在LC振荡电路中，振荡频率f=1/(2π√(LC))。若电感线圈L和电容器C的参数发生变化，则振荡频率会改变。例如，增大电感L或减小电容C都会使振荡频率降低。8.参考答案：√解析：本题考查RC串联电路的阻抗。在RC串联电路中，若电阻为R，电容器为C，电源频率为f，则电路的阻抗大小为Z=√(R^2+(1/(2πfC))^2)。这是由电阻和容抗共同决定的阻抗大小。9.参考答案：×解析：本题考查RLC串联电路的相位关系。一个电感线圈L和电容器C串联接在交流电源上，若电源频率低于电路的谐振频率，则电路呈现容性，电流总是超前于电源电压90度；若电源频率高于电路的谐振频率，则电路呈现感性，电流总是滞后于电源电压90度；若电源频率等于电路的谐振频率，则电路呈现阻性，电流与电源电压同相。10.参考答案：√解析：本题考查通电直导线产生的磁场。根据安培定则，一段通电直导线产生的磁场强度大小与电流强度成正比，与距离成反比。磁场强度H=I/(2πr)，其中I为电流强度，r为距离导线的距离。四、简答题1.参考答案：振荡频率会变化。解析：本题考查LC振荡电路的频率特性。根据公式f=1/(2π√(LC))，振荡频率f与电感L和电容C的平方根成反比。因此，若L或C的参数发生变化，振荡频率f将随之改变。具体来说，L增大或C增大，f减小；L减小或C减小，f增大。2.参考答案：电路中的电流将减小。解析：本题考查交流电路中的阻抗。电感线圈L的阻抗Z_L=ωL，其中ω是角频率，f是频率。电源频率f增大，ω也增大，因此Z_L增大。根据欧姆定律，电路中的电流I=U/Z，Z增大，I减小。3.参考答案：小磁针N极所指的方向与磁场方向相同。解析：本题考查磁场与磁针的关系。根据磁场的基本性质，磁针N极（北极）在磁场中会指向磁场的方向。因此，小磁针N极所指的方向与磁场方向一致。4.参考答案：电场强度大小为Q/(4πε₀r²)。解析：本题考查点电荷的电场强度。根据库仑定律，一个带电量为+Q的点电荷在距离其r处产生的电场强度大小为E=Q/(4πε₀r²)，其中ε₀是真空介电常数，r是距离。5.参考答案：电容器储存的能量增加了3.18×10⁻⁴J。解析：本题考查电容器的能量变化。电容器储存的能量E=1/2CV²。当电压从5V升高到10V时，能量变化ΔE=1/2C(U₂²-U₁²)=1/2×200×10⁻⁶×(10²-5²)=3.18×10⁻⁴J。6.参考答案：磁场强度的大小与电流强度成正比。解析：本题考查安培定则。根据毕奥-萨伐尔定律，通电直导线产生的磁场强度大小H与电流强度I成正比，即H∝I。7.参考答案：电感线圈L的作用是阻碍电流变化，电容器C的作用是储存和释放电荷。解析：本题考查LC振荡电路中L和C的作用。电感线圈L具有自感特性，会阻碍电流的变化，使电流逐渐增加或减少。电容器C可以储存电荷，在电路中起到充放电的作用，从而实现振荡。8.参考答案：电容器充电过程中，电流逐渐减小。解析：本题考查RC串联电路的充电过程。在RC串联电路中，电容器充电时，电流I=U/(R+(1/ωC))，其中ω是角频率。随着电容器电压逐渐升高，电流I逐渐减小，直至电容器电压等于电源电压时，电流为零。五、应用题1.参考答案：100J解析：本题考查“恒力做功计算”。物体匀速前进，说明F沿运动方向的分力Fcos30°等于摩擦力f=μmg。功W=Fcos30°s=μmgs=0.2×2×10×10×√3/2=100J。①摩擦力f=μmg=0.2×2×10=4N；②Fcos30°=f，F=4/√3/2=4√3N；③W=Fcos30°s=4√3×10=100J。2.参考答案：1.77×10⁻⁹F解析：本题考查“平行板电容器电容计算”。C=ε₀S/d=8.85×10⁻¹²×100×10⁻⁴/0.1×10⁻²=8.85×10⁻¹²×10=8.85×10⁻