人教版高中物理选修3-1·选修3-1(版)
高中物理人教版选修3-1第三章《磁场》
《高中物理》
选修3-1
第三章 《磁场》
3.1《磁现象和磁场》
(一)知识与技能 1.了解磁现象,知道磁性、磁极的概念。 2.知道电流的磁效应、磁极间的相互作用。 3.知道磁极和磁极之间、磁极和电流之间、电流和电流之间 都是通过磁场发生相互作用的.知道地球具有磁性。 (二)过程与方法 利用类比法、实验法、比较法使学生通过对磁场的客观认识去 理解磁场的客观实在性。 (三)情感态度与价值观 通过类比的学习方法,培养学生的逻辑思维能力,体现磁现象 的广泛性 二.重点与难点: 重点:电流的磁效应和磁场概念的形成 难点:磁现象的应用 三、教具:多媒体、条形磁铁、直导线、小磁针若干、投影仪
ABCD )
A.磁场中某处的磁感应强度大小,就是通以电 流I、长为L的一小段导线放在该处时所受磁场 力F与I、L的乘积的比值
B.一小段通电导线放在某处不受磁场力作用, 则该处一定没有磁场
C.一小段通电导线放在磁场中A处时受磁场力 比放在B处大,则A处磁感应强度比B处的磁感 应强度大
D.因为B =F/IL,所以某处磁感应强度的大小 与放在该处的通电小段导线IL乘积成反比
F
IL
F I
精确的实验研究表明:通电导线与磁场方向垂直时, 它受力的大小既与导线的长度L 成正比,又与导线中 的电流I 成正比,即与I和L的乘积 IL 成正比。
(1)同一磁场中 F
IL ,比值F/IL为恒量;
(2)不同磁场中,比值F/IL一般不同;
磁感应强度 1、定义: 在磁场中垂直于磁场方向的通电导线,所受的磁场 力F跟电流I和导线长度L的乘积IL的比值叫磁感应 强度 2、定义式: 3、单位:
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人教版新课标高中物理教材目录表高一上必修1高二上选修3-1、选修3-2高一下必修2高二下选修3-3、选修3-4高中物理新课标教材·必修1第一章运动的描述1质点参考系和坐标系2时间和位移3运动快慢的描述──速度4实验:用打点计时器测速度5速度变化快慢的描述──加速度第二章匀变速直线运动的研究1实验:探究小车速度随时间变化的规律2匀变速直线运动的速度与时间的关系3匀变速直线运动的位移与时间的关系4自由落体运动5伽利略对自由落体运动的研究第三章相互作用1重力基本相互作用2弹力3摩擦力4力的合成5力的分解第四章牛顿运动定律1牛顿第一定律2实验:探究加速度与力、质量的关系3牛顿第二定律4力学单位制5牛顿第三定律6用牛顿定律解决问题(一)7用牛顿定律解决问题(二)高中物理新课标教材·必修2第五章机械能及其守恒定律1追寻守恒量2功3功率4重力势能5探究弹性势能的表达式6探究功与物体速度变化的关系7动能和动能定理8机械能守恒定律9实验:验证机械能守恒定律10能量守恒定律与能源第六章曲线运动1曲线运动2运动的合成与分解3探究平抛运动的规律4抛体运动的规律5圆周运动6向心加速度7向心力8生活中的圆周运动第七章万有引力与航天1行星的运动2太阳与行星间的引力3万有引力定律4万有引力理论的成就5宇宙航行6经典力学的局限性高中物理新课标教材·选修3-1第一章静电场1电荷及其守恒定律2库仑定律3电场强度4电势能和电势5电势差6电势差与电场强度的关系7电容器与电容8带电粒子在电场中的运动第二章恒定电流1导体中的电场和电流2电动势3欧姆定律4串联电路和并联电路5焦耳定律6电阻定律7闭合电路欧姆定律8多用电表9实验:测定电池的电动势和内阻10简单的逻辑电路第三章磁场1磁现象和磁场2磁感应强度3几种常见的磁场4磁场对通电导线的作用力5磁场对运动电荷的作用力6带电粒子在匀强磁场中的运动高中物理新课标教材·选修3-2第四章电磁感应1划时代的发现2探究电磁感应的产生条件3法拉第电磁感应定律4楞次定律5感生电动势和动生电动势6互感和自感7涡流第五章交变电流1交变电流2描述交变电流的物理量3电感和电容对交变电流的影响4变压器5电能的输送第六章传感器1传感器及其工作原理2传感器的应用(一)3传感器的应用(二)4传感器的应用实例附一些元器件的原理和使用要点高中物理新课标教材·选修3-3第七章分子动理论1物体是由大量分子组成的2分子的热运动3分子间的作用力4温度的温标5内能第八章气体1气体的等温变化2气体的等容变化和等压变化3理想气体的状态方程4气体热现象的微观意义第九章固体、液体和物态变化1固体2液体3饱和汽和饱和汽压4物态变化中的能量交换第十章热力学定律1功和内能2热和内能3热力学第一定律能量守恒定律4热力学第二定律5热力学第二定律的微观解释6能源和可持续发展高中物理新课标教材·选修3-4第十一章机械振动1简谐运动2简谐运动的描述3简谐运动的回复力和能量4单摆5外力作用下的振动第十二章机械波1波的形成和传播2波的图象3波长、频率和波速4波的反射和折射5波的衍射6波的干涉7多普勒效应第十三章光1光的折射2光的干涉3实验:用双缝干涉测量光的波长4光的颜色色散5光的衍射6波的干涉7全反射8激光第十四章电磁波1电磁波的发现2电磁振荡3电磁波的发射和接收4电磁波与信息化社会5电磁波谱第十五章相对论简介1相对论诞生2时间和空间的相对性3狭义相对论的其他结论4广义相对论简介高中物理新课标教材·选修3-5第十六章动量守恒定律1实验:探究碰撞中的不变量2动量守恒定律(一)3动量守恒定律(二)4碰撞5反冲运动火箭6用动量概念表示牛顿的第二定律第十七章波粒二象性1能量量子化:物理学的新纪元2科学的转折:光的粒子性3崭新的一页:粒子的波动性4概率波5不确定的关系第十八章原子结构1电子的发现2原子的核式结构模型3氢原子光谱4玻尔的原子模型5激光第十九章原子核1原子核的组成2放射性元素的衰变3探测射线的方法4放射性的应用与防护5核力与结合能6重核的裂变7核聚变8粒子和宇宙。
高中物理 第二章 恒定电流 第1节 电源和电流学案 新人教版选修3-1-新人教版高二选修3-1物理学
第1节 电源和电流1.理解电源的作用. 2.理解恒定电场的形成过程. 3.理解恒定电流的概念,会用公式q =It 分析相关问题. 4.知道电流形成的微观实质.一、电源1.定义:能把电子从正极搬运到负极的装置. 2.作用(1)维持电路两端有一定的电势差. (2)使闭合电路中保持持续的电流. 二、恒定电流 1.恒定电场(1)恒定电场:当电路达到稳定时,导线中的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的.这种由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场,叫恒定电场.(2)特点:任何位置的电荷分布和电场强度都不随时间变化. 2.恒定电流(1)定义:大小、方向都不随时间变化的电流称为恒定电流.(2)公式:I =q t或q =It ,其中:I 表示电流,q 表示在时间t 内通过导体横截面的电荷量.(3)单位:安培,简称安,符号A ;常用的电流单位还有毫安(mA)、微安(μA). 1 A =103mA ;1 A =106μA.判一判 (1)有电源不一定得到持续的电流,要得到持续的电流除电路中有电源外,电路还必须是闭合的,即必须用导体将电源连接起来.( )(2)电源的作用是在电源内部把电子由负极不断地搬运到正极,从而使电源两极之间有稳定的电势差,电路中形成持续的电流.( )(3)金属导体导电时定向移动的电荷是自由电子,液体导电时定向移动的电荷有正离子和负离子,气体导电时定向移动的电荷有自由电子、正离子和负离子.( )(4)导线内的电场,是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的,电场线与导线表面垂直.( )(5)公式I =qt中,q 是通过导体横截面的电荷量,当导体中有正、负电荷同时向相反方向定向移动形成电流时,公式中的q 应为通过导体横截面的正、负两种电荷电荷量的绝对值之和.( )提示:(1)√ (2)× (3)√ (4)× (5)√想一想 电流的方向一定是电荷的定向移动方向吗?方向不变的电流一定是恒定电流吗?提示:不一定.电流的方向与正电荷定向移动的方向相同,与负电荷定向移动的方向相反.恒定电流是指大小和方向都不变的电流,方向不变、大小改变的电流不是恒定电流.做一做 如图所示,一根截面积为S 的均匀长直橡胶棒上均匀地带有负电荷,每米电荷量为q ,当此棒沿轴线方向做速度为v 的匀速直线运动时,由于棒运动而形成的等效电流大小为( )A .vqB .q vC .vqSD .qv S提示:选A .经过时间t ,通过右端横截面的电荷量Q =qvt ,根据I =Q t得I =vq ,A 正确.对电流的理解1.电流的形成(1)形成原因:电荷的定向移动. (2)形成条件:导体两端有电压.(3)电路中产生持续电流的条件:电路中有电源且电路闭合.2.电流的方向:规定正电荷定向移动的方向为电流的方向,则负电荷定向移动的方向与电流的方向相反.3.电流的大小(1)定义式:I =qt.用该式计算出的电流是时间t 内的平均值.对于恒定电流,电流的瞬时值与平均值相等.(2)两点说明①电解液中正、负离子定向移动的方向虽然相反,但正、负离子定向移动形成的电流方向是相同的,应用I =q t求电流时,q 为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和.②q =It 是I =q t的变形,是求电荷量的重要公式.4.电流是标量:电流虽然有方向,但是它遵循代数运算法则,所以电流不是矢量,而是标量.命题视角1 对电流定义的理解(多选)关于电流的概念,下列说法中正确的是( ) A .导体中有电荷运动就形成电流B .电流是一个矢量,其方向就是正电荷定向运动的方向C .在国际单位制中,电流是一个基本物理量,其单位安培是基本单位D .对于导体,只要其两端电势差为零,电流也必为零[解析] 导体中有大量的自由电子,总在不停地做无规则运动,没有定向运动,在一段时间t 内,通过导体某一截面的电荷是双向的,其数值又是相等的,电流为零,故A 错误;电流是一个标量,因为其运算不符合矢量运算规则,为了便于研究电流,人们规定正电荷定向运动的方向为电流的正方向,以区别于负电荷的定向运动,故B 错误;在国际单位制中,共有七个基本量,电流是其中之一,故C 正确;对于导体,其两端电势差为零时,导体内无电场,电子不能定向运动,故电流为零,D 正确.[答案] CD命题视角2 定义式I =q t的应用(2018·重庆校级期中)如图所示,电解池内有一价的电解液,t s 内通过溶液内截面S 的正离子数是n 1,负离子数是n 2,设元电荷为e ,以下解释中正确的是( )A .当n 1=n 2时电流强度为零B .当n 1>n 2时,电流方向从A →B ,电流强度为I =(n 1-n 2)e tC .当n 1<n 2时,电流方向从B →A ,电流强度为I =(n 2-n 1)etD .溶液内电流方向A →B ,电流强度I =(n 1+n 2)e t[解析] 正电荷定向移动方向就是电流方向,负电荷定向移动的反方向也是电流方向,A 、B 错误;有正、负电荷反向经过同一截面时,I =qt公式中q 应是正、负电荷电荷量绝对值之和,故I =n 1e +n 2et,电流方向由A 指向B ,与正、负电荷的数量无关,C 错误,D 正确. [答案] D不同导体中电流的计算方法(1)金属导体:自由电荷只有自由电子,运用I =q t计算时,q 是某一时间内通过金属导体横截面的电子的电荷量.(2)电解液:自由电荷是正、负离子,运用I =q t计算时,q 应是同一时间内正、负两种离子通过横截面的电荷量的绝对值之和.(3)电离状态的气体:自由电荷既有正、负离子,也有自由电子,利用公式I =q t求气体导电电流时,q 应是三种带电粒子通过横截面的电荷量的绝对值之和.(4)环形电流:有些电流,并不是导体内电荷的定向移动形成的,如电子绕核运动,经电场加速的粒子流、带电体的运动等,可以通过等效方法用I =q t求解等效电流.【题组突破】1.下列有关电源的电路中,导线内部的电场强度的说法正确的是( ) A .导线内部的电场就是电源所形成的电场B .在静电平衡时,导线内部的场强为零,而导线外部的场强不为零,所以导线内部的电场不是稳定的C .因为导线处于电源的电场中,所以导线内部的场强处处为零D .导线内的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的,导线内的电荷处于平衡状态,电荷分布是稳定的,电场也是稳定的解析:选D .导线内部的电场是电源和导线积累电荷所形成的两部分电场的矢量和,稳定后不同于静电平衡(内部场强处处为零),而是场强大小恒定,方向与导线切线一致,是一种动态的平衡,故A 、B 、C 错,D 对.2.某一探测器因射线照射,内部气体电离,在时间t 内有n 个二价正离子到达阴极,有2n 个电子到达探测器的阳极,则探测器电路中的电流为( )A .0B .2ne tC .3ne tD .4ne t解析:选D .由题意可知,在时间t 内通过某横截面的电荷量为n ·2e +2n ·e =4ne ,故根据电流的定义可知探测器电路中的电流为I =q t =4net,故选项D 正确. 电流的微观解释1.建立“柱体微元”模型:如图所示,AD 表示粗细均匀的一段导体l ,两端加一定的电压,导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为v ,设导体的横截面积为S ,导体单位体积内的自由电荷数为n ,每个自由电荷的电荷量为q .2.理论推导:AD 导体中的自由电荷总数:N =nlS .总电荷量Q =Nq =nlSq .所有这些电荷都通过横截面D 所需要的时间:t =lv .根据公式q =It 可得:导体AD 中的电流:I =Q t=nlSql /v=nqSv . 3.影响因素:从微观上看,电流取决于导体单位体积内的自由电荷数、每个自由电荷的电荷量、定向移动速率的大小和导体的横截面积.4.结论:从微观上看,电流取决于导体中单位体积内的自由电荷数、每个自由电荷的电荷量、自由电荷定向移动速率的大小,还与导体的横截面积有关.5.两个公式的比较I =q tI =nqSv公式性质 定义式 决定式 电流的意义 时间t 内的平均电流 某时刻的瞬时电流 描述的角度大量电荷定向移动的宏观表现形成电流的微观实质联系 由I =q t可导出I =nqSv 【题组过关】1.(多选)有一横截面积为S 的铜导线,流经其中的电流为I ;设单位体积的导线中有n 个自由电子,电子的电荷量为e ,此电子的定向移动速率为v ,在Δt 时间内,通过导线横截面的自由电子数可表示为( )A .nvS ΔtB .nv ΔtC .I ΔteD .I ΔtSe解析:选AC .因为I =q Δt ,所以q =I ·Δt ,自由电子数目为N =q e =I Δte,C 正确,D错误;又因为电流的微观表达式为I =nevS ,所以自由电子数目为N =q e =I Δt e =nevS Δte=nvS Δt ,A 正确,B 错误.2.(2018·广东佛山一中高二月考)在显像管的电子枪中,从炽热的金属丝中不断放出的电子进入电压为U 的加速电场,设其初速度为零,经加速后形成横截面积为S 、电流为I 的电子束.已知电子的电荷量为e 、质量为m ,则在刚射出加速电场时,一小段长为Δl 的电子束内的电子个数是( )A .I ΔleS m 2eU B .I Δle m 2eU C .I eSm 2eUD .IS Δlem 2eU解析:选B .设电子刚射出电场时速度为v ,长为Δl 的电子束内的电子数为n ,则eU =12mv 2 ①I =ne Δt ②Δt =Δl v③由①②③式解得n =I Δle m2eU,故B 正确.[随堂检测]1.现代生活离不开电源,电子表、照相机、移动电话、计算器及许多电子产品,都需要配备各式各样的电源.以下关于电源的说法正确的是( )A .电源的作用是在电源内部把电子由负极不断地搬运到正极,从而保持两极之间有稳定的电势差B .电源的作用就是将其他形式的能转化为电能C .只要电路中有电源,电路中就一定有电流D .电源实质上也是一个用电器,也需要外界提供能量解析:选B .电源的作用是维持正、负极之间有一定的电势差,这需要电源不断地将其内部的负电荷向负极聚集,将正电荷向正极聚集.外电路中自由电子在电场力的作用下向正极移动;在电源内部,需要将正极上的电子搬运到负极,维持电势差不变,故A 错误.从能量转化的角度来看,电源在搬运电荷的过程中,需要克服电场力做功,将其他形式的能转化为电能,故B 正确.若要电路中有电流,不仅需要有电源,还需要电路是闭合的,两者缺一不可,故C 错误.电源是对电路提供能量的装置,故D 错误.2.(多选)如图所示,将左边的铜导线与右边的铝导线连接起来,已知铝导线的横截面积是铜导线横截面积的两倍,在铜导线上取一个截面 A ,在铝导线上取一个截面B ,若在1秒内垂直地通过它们的电子数相等,那么,通过这两个截面的( )A .电流相等B .电流不相等C .自由电子定向移动的速率相等D .自由电子定向移动的速率不相等解析:选AD .由电流定义知I =q t =net,A 正确,B 错误.由电流的微观表达式I =nSqv 知,I 、n 、q 均相等,因为S A <S B ,所以v A >v B ,C 错误,D 正确.3.(高考上海卷)重离子肿瘤治疗装置中的回旋加速器可发射+5价重离子束,其束流强度为1.2×10-5A ,则在1 s 内发射的重离子个数为(e =1.6×10-19C)( )A .3.0×1012B .1.5×1013C .7.5×1013D .3.75×1014答案:B4.已知铜导线中的电流为1 A ,铜导线的横截面积为1 mm 2,求:(1)在1 s 内,有多少个电子通过铜导线的横截面?(电子电荷量e =1.6×10-19C)(2)自由电子的平均移动速率多大?(设铜导线中每立方米含有8.5×1028个自由电子) 解析:(1)1 s 内通过铜导线横截面的电荷量为q =It =1 C .所以1 s 内通过铜导线横截面的电子个数N =q e =11.6×10-19(个)=6.25×1018(个).(2)由电流的微观表达式I =nqSv 得自由电子的平均移动速率v =I nqS=18.5×1028×1.6×10-19×1×10-6 m/s ≈7.35×10-5m/s . 答案:(1)6.25×1018个 (2)7.35×10-5m/s[课时作业] [学生用书P129(单独成册)]一、单项选择题1.关于电流的说法中正确的是( ) A .根据I =q t,可知I 与q 成正比B .如果在任何相等的时间内通过导体横截面的电荷量相等,则导体中的电流是恒定电流C .电流有方向,电流是矢量D .电流的单位“安培”是国际单位制中的基本单位解析:选D .依据电流的定义式可知,电流与q 、t 皆无关,选项A 错误;虽然电流是标量,但是却有方向,因此在任何相等的时间内通过导体横截面的电荷量虽然相等,但如果方向变化,电流也不是恒定电流,所以选项B 、C 错误;选项D 正确.2.金属导体内电流增强,是因为( ) A .导体内单位体积的自由电子数增多 B .导体内自由电子定向移动的速率增大 C .导体内电场的传播速率增大 D .导体内自由电子的热运动速率增大解析:选B .对于确定的金属导体,单位体积内的自由电子数是一定的,而且导体内电场的传播速率也是一定的,所以A 、C 错误;导体内电流增强是由于自由电子定向移动的速率增大,使得单位时间内穿过导体横截面的电荷量增大,B 正确;导体内自由电子的热运动与电流的大小无直接关系,D 错误.3.一段粗细均匀的铜导线的横截面积是S ,导线单位长度内的自由电子数为n ,铜导线内的自由电子所带的电荷量为e ,自由电子做无规则热运动的速率为v 0,导线中通过的电流为I .则下列说法中正确的是( )A .自由电子定向移动的速率为v 0B .自由电子定向移动的速率为v =I neSC .自由电子定向移动的速率为真空中的光速cD .自由电子定向移动的速率为v =I ne解析:选D .v 0为电子做无规则热运动的速率,非定向移动速率,故A 错误.对于电流微观表达式I =nqSv ,式中n 为单位体积内的自由电子数,而本题中n 为单位长度内的自由电子数,t 时间内通过导线某一横截面的自由电子数为nvt ,电荷量Q =nvte ,所以电流I =Q t =nev ,所以v =I ne,故B 、C 错误,D 正确.4.电路中有一电阻,通过电阻的电流为5 A ,当通电5分钟时,通过电阻横截面的电子数为( )A .1 500个B .9.375×1019个 C .9.375×1021个 D .9.375×1020个解析:选C .q =It ,n =q e =It e=9.375×1021个. 5.如图所示的电解池,在1 s 的时间内,共有3 C 的正离子和3 C 的负离子通过截面xy ,则这个电路中的电流是( )A .0 AB .1.5 AC .3 AD .6 A解析:选D .电解液中的正、负离子定向移动的方向相反,故它们产生同向的电流,由公式I =q t 得,电路中的电流I =3+31A =6 A ,故D 正确.6.(2018·重庆市万州二中高二期中)北京正负电子对撞机的储存环是周长为240 m 的近似圆形轨道.当环中电子以光速的110流动而形成10 mA 的电流时,环中运行的电子数目为(已知光速c =3×108m s ,电子电荷量e =1.6×10-19C)( )A .5×1010B .5×1011C .1×102D .1×104解析:选B .电子运动一周所需要的时间:t =240110×3×108 s =8×10-6s在圆形轨道上任取一横截面,则在t 时间内整个环中的电子刚好都通过该截面,故环中具有电子的电量为:q =It =10×10-3×8×10-6 C =8×10-8 C环中具有电子数N =q e =8×10-81.6×10-19个=5×1011个.7.铜的摩尔质量为m ,密度为ρ,每摩尔铜原子有n 个自由电子,今有一根横截面积为S 的铜导线,当通过的电流为I 时,电子平均定向移动速率为( )A .光速cB .I neS C .IρneSmD .mIneSρ解析:选D .假设电子定向移动的速率为v ,那么在t 时间内通过导体横截面的自由电子数相当于在体积vtS 中的自由电子数,而体积为vtS 的铜的质量为vtSρ,摩尔数为vtSρm,所以电量q =vtSρne m ,I =q t =vSρne m ,于是得:v =ImneSρ. 二、多项选择题8.关于电流的方向,下列说法中正确的是 ( )A .电源供电的外部电路中,电流的方向是从高电势一端流向低电势一端B .电源内部,电流的方向是从高电势一端流向低电势一端C .电子运动形成的等效电流方向与电子运动方向相同D .电子运动形成的等效电流方向与电子运动方向相反解析:选AD .在电源的外部电路中,电流从正极流向负极,在电源内部,电流从负极流向正极,电源正极电势高于负极电势,所以A 正确,B 错误;电子带负电,电子运动形成的电流方向与电子运动的方向相反,C 错误,D 正确.9.给一粗细不均匀的同种材料制成的导体通电,下列说法正确的是( )A .粗的地方电流大,细的地方电流小B .粗的地方电荷定向移动速率大,细的地方小C .各处的电流大小相同D .粗的地方电荷定向移动速率小,细的地方大解析:选CD .同一根导线上的电流相等,故C 对;由I =nqSv 可得v =I nqS ,故D 对. 10.(2018·福建宁德一中高二检测)半径为 R 的橡胶圆环均匀带正电,总电荷量为Q ,现使圆环绕垂直环所在平面且通过圆心的轴以角速度ω匀速转动,则由环产生的等效电流应满足( )A .若ω不变而使电荷量Q 变为原来的2倍,则电流也将变为原来的2倍B .若电荷量Q 不变而使ω变为原来的2倍,则电流也将变为原来的2倍C .若使ω、Q 不变,将橡胶环拉伸,使环半径增大,电流将变大D .若使ω、Q 不变,将橡胶环拉伸,使环半径增大,电流将变小解析:选AB .截取圆环的任一截面S ,如图所示,在橡胶圆环运动一周的时间 T 内,通过这个截面的电荷量为Q ,则有:I =q t =Q T ,又 T =2πω,所以I =Qω2π.分析各选项可知本题选A 、B . 三、非选择题11.如图所示,在NaCl 溶液中,正、负电荷定向移动,方向如图中所示,若测得2 s 内分别有1.0×1018个Na +和Cl -通过溶液内部的横截面M ,溶液中的电流方向如何?电流为多大?解析:NaCl 溶液导电是靠自由移动的Na +和Cl -,它们在电场力作用下向相反方向运动.因为电流方向为正电荷定向移动的方向,故溶液中电流方向与Na +定向移动的方向相同,即由A 流向B .Na +和Cl -都是一价离子,每个离子的电荷量为e =1.6×10-19 C ,NaCl 溶液导电时,Na +由A 向B 定向移动,Cl -由B 向A 定向移动,负离子的运动可以等效地看做正离子沿相反方向的运动,可见,每秒钟通过横截面M 的电荷量为两种离子电荷量的绝对值之和,则有I =q t =|q 1|+|q 2|t= 1.0×1018×1.6×10-19+1.0×1018×1.6×10-192 A =0.16 A .答案:由A 流向B 0.16 A12.某品牌手机在待机工作状态时,通过的电流是4微安,则该手机一天时间内通过的电荷量是多少?通过的自由电子个数是多少?解析:通过的电荷量为:q =It =4×10-6×24×3 600 C ≈0.35 C通过的电子个数为:N =q e =0.351.6×10-19个≈2.19×1018个. 答案:0.35 C 2.19×1018个。
人教版高中物理-有答案-人教版物理选修3-1第一章:静电现象的应用
人教版物理选修3-1第一章:静电现象的应用一、多选题1. 下列关于静电平衡状态的描述中正确的是()A.静电平衡时,导体内的自由电子不再运动B.静电平衡时导体内部场强为零C.静电平衡时导体电势为零D.处于静电平衡状态的整个导体是个等势体2. 如图所示,金属壳放在光滑的绝缘水平垫上,能起到屏蔽外电场或内电场作用的是()A. B. C. D.3. 如图所示是静电除尘的原理示意图.A为金属管,B为金属丝,在A、B之间加上高电压,使B附近的空气分子被强电场电离为电子和正离子,电子在向A极运动过程中被烟气中的煤粉俘获,使煤粉带负电,最终被吸附到A极上,排出的烟就比较清洁了.有关静电除尘的装置,下列说法正确的是()A.金属管A应接高压电源的正极,金属丝B接负极B.金属管A应接高压电源的负极,金属丝B接正极C.C为烟气的进气口,D为排气口D.D为烟气的进气口,C为排气口4. 如图所示,在绝缘台上的金属网罩B内放有一个不带电的验电器C,如把一个带有正电荷的绝缘体A移近金属网罩B,则()A.B的内表面带正电荷,φB=φC=0B.B的右侧外表面带正电荷C.验电器的金属箔片将张开,φB<φCD.φB=φC,B的左右两侧电势相等二、选择题下列哪一个措施是为了防止静电产生的危害()A.在高大的建筑物顶端装上避雷针B.在高大的烟囱中安装静电除尘器C.静电复印D.静电喷漆把一个带负电的球放在一块接地的金属板附近,对于球和金属板之间形成电场的电场线,在图中描绘正确的是()A. B.C. D.如图所示,较厚的空腔导体中有一个正电荷,图中a、b、c、d各点的电场强度大小顺序为()A.a>b>c>dB.a>c>d>bC.a>c=d>bD.a<b<c=d为防止麻醉剂乙醚爆炸,医疗手术室地砖要使用导电材料,医生和护士的鞋子和外套也要用导电材料,一切设备包括病人身体要良好接触,并保持良好接地.这是为了()A.除菌消毒 B.消除静电 C.利用静电 D.防止漏电某研究性学习小组学习电学知识后对电工穿的高压作业服进行研究,发现高压作业服是用铜丝编织的,下列各同学的理由正确的是()A.甲认为铜丝编织的衣服不易拉破,所以用铜丝编织B.乙认为电工被铜丝编织的衣服所包裹,使体内电势保持为零,对人体起保护作用C.丙认为电工被铜丝编织的衣服所包裹,使体内电场强度保持为零,对人体起保护作用D.丁认为铜丝必须达到一定的厚度,才能对人体起到保护作用如图所示,将带正电的球C移近不带电的枕形金属导体时,枕形导体上电荷的移动情况是()A.枕形导体中的正电荷向B端移动,负电荷不移动B.枕形导体中负电荷向A端移动,正电荷不移动C.枕形导体中的正、负电荷同时分别向B端和A端移动D.枕形导体中的正、负电荷同时分别向A端和B端移动静电喷涂时,喷枪喷出的涂料微粒带电,在带正电被喷工件的静电作用下,向被喷工件运动,最后吸附在其表面.在涂料微粒向工件靠近的过程中()A.涂料微粒带正电B.离工件越近所受库仑力越小C.电场力对涂料微粒做负功D.涂料微粒的电势能减小一个匀强电场的电场线分布如图甲所示,把一个空心导体引入到该匀强电场后的电场线分布如图乙所示.在电场中有A、B、C、D四个点,下面说法正确的是()A.φA=φBB.φB=φCC.E A=E BD.E B=E C一个不带电的空心金属球,在它的球心处放一个正电荷,其电场分布是图中的()A. B.C. D.如图所示,用金属网把验电器罩起来,再使带电金属球靠近验电器,则下面关于验电器箔片的说法正确的是()A.箔片张开B.箔片不张开C.带电金属球电量足够大时才会张开D.箔片张开的原因是金属网罩感应带电产生的电场图中接地金属球A的半径为R,球外点电荷的电荷量为Q,到球心的距离为r.该点电荷的电场在球心处产生的感应电场的场强大小等于()A.k Qr2−k QR2B.k Qr2+k QR2C.0D.k Qr2如图所示,把一个带正电的小球放置在原来不带电的枕形导体附近,由于静电感应,枕形导体的a、b端分别出现感应电荷,则()A.枕形导体a端电势高于b端电势B.仅闭合S1,有电子从大地流向枕形导体C.仅闭合S1,有电子从枕形导体流向大地D.仅闭合S2,有正电荷从枕形导体流向大地三、解答题如图所示,A为带正电的金属板.小球的质量为m、电荷量为q,用绝缘细线悬挂于O 点,受水平向右的电场力偏转θ角后静止.试求小球所在处的电场强度.电业工人创造了具有世界先进水平的超高压带电作业法.利用“绝缘梯”使输电线间的电势差逐渐变小,直到最后使人体的电势与输电线电势相等.试问:(1)人与输电线电势相等时,为什么没有危险?(2)超高压输电线周围存在强电场,人靠近输电线时,人体会有什么现象发生?(3)工人带电作业时穿着由金属丝和棉纱织成的均压服,有什么作用?如图所示,带电荷量分别为+Q和−Q的两个点电荷a与b相距L,在a与b间放置一个原来不带电的导体P.当导体P处于静电平衡状态时,感应电荷在a、b连线的中点c处(c 在导体P内)产生的电场强度是多少?长为l的导体棒原来不带电,现将一带电荷量为+q的点电荷放在距棒左端R处,如图所示.当棒达到静电平衡后,棒上感应电荷在棒内中点P处产生的场强大小和方向分别是怎样的?如图所示,一厚度不计的金属圆桶带电荷总量为Q=+4×10−6C.(1)此时,金属桶内、外表面带电荷量分别为多少?(2)如果用丝线在桶内悬挂一带电荷量q=−2×10−6C的带电小球,使桶内金属小球与内表面接触一下,桶内、外表面带电荷量分别为多少?参考答案与试题解析人教版物理选修3-1第一章:静电现象的应用一、多选题1.【答案】B,D【考点】静电平衡【解析】此题暂无解析【解答】解:A.处于静电平衡状态下的导体内部的自由电子仍在做无规则运动,但定向运动停止,A错误;B.静电平衡时,导体内部的任一点的原外电场与感应电荷产生的感应电场相互抵消,合场强为零,B正确;CD.处于静电平衡状态下的导体是等势体,但电势不一定为零,C错误,D正确.故选BD.2.【答案】A,B,D【考点】静电感应【解析】此题暂无解析【解答】解:A.由于金属壳发生静电感应,内部场强为零,金属壳起到屏蔽外电场的作用,A正确;B.金属壳同大地连为一体,同A一样,外壳起到屏蔽外电场的作用,B正确;C.电荷会引起金属壳内外表面带电,外表面电荷会在壳外空间中产生电场,即金属壳不起屏蔽作用,C错误;D.将金属壳接地后,外表面不带电,壳外不产生电场,金属壳起屏蔽内电场的作用,D正确.故选ABD.3.【答案】A,C【考点】生活中的静电现象【解析】此题暂无解析【解答】解:AB.电子向A极运动,根据负电荷由低电势点向高电势点运动知,A正确,B错误;CD.烟气由低空向高空升起,所以C为进气口,D为排气口,C正确,D错误.故选AC.4.【答案】B,D【考点】电势静电感应【解析】此题暂无解析【解答】解:ABC.由于静电感应B的左侧外表面带负电荷,右侧外表面带正电荷,内部场强为零,故B正确,A、C错误;D.金属网罩处于静电平衡状态,是等势体,故其左右两侧电势相等,故D正确.故选BD.二、选择题【答案】A【考点】生活中的静电现象【解析】此题暂无解析【解答】解:A.当打雷的时候,由于静电的感应,在高大的建筑物顶端积累了很多的静电,容易导致雷击事故,在高大的建筑物顶端安装避雷针可以把雷电引入地下,保护建筑物的安全,属于静电防止,A符合题意;B.静电除尘时除尘器中的空气被电离,烟雾颗粒吸附电子而带负电,颗粒向电源正极运动,属于静电应用,B不符合题意;C.静电复印是利用异种电荷相互吸引而使碳粉吸附在纸上,属于静电应用,C不符合题意;D.喷枪喷出的油漆微粒带正电,因相互排斥而散开,形成雾状,被喷涂的物体带负电,对雾状油漆产生引力,把油漆吸到表面,属于静电应用,D不符合题意.故选A.【答案】B【考点】电场线【解析】此题暂无解析【解答】解:AD.静电平衡状态下,整个金属板是个等势体,所以金属板附近电场线与金属板表面垂直,故AD错误;BC.金属板接地,金属板只带有正电荷,且分布在金属板的左表面,所以金属板右表面没有电场存在,故B正确,C错误.故选B.【答案】B静电平衡静电感应【解析】此题暂无解析【解答】解:当静电平衡时,空腔球形导体内壁感应出负电荷,外表面感应出正电荷.由于a处电场线较密,c处电场线较疏,d处电场线更疏,b处场强为零,则E a>E c>E d>E b.B正确.故选B.【答案】B【考点】生活中的静电现象【解析】本题考查是关于静电的防止与应用,从实例的原理出发就可以判断出答案.【解答】解:由题意可知,良好接地,目的是为了消除静电,这些要求与消毒无关.静电会产生火花、热量,麻醉剂为易挥发性物品,遇到火花或热源便会爆炸,就像油罐车一样,在运输或贮存过程中,会产生静电,汽油属于易挥发性物品,所以它的屁股后面要安装接地线(软编织地线),以防爆炸,故B正确,ACD错误.故选:B.【答案】C【考点】生活中的静电现象【解析】此题暂无解析【解答】解:因为静电平衡的原理,处于作业服之内的空间合场强为零,人处于内部空间起到了保护作用,电势并不一定为零,根据静电平衡的特点,整个作业服是一个等势体,所以C对.故选C.【答案】B【考点】静电感应【解析】带正电荷的球C移近不带电的枕形金属导体时,发生了静电感应现象,金属导电的实质是自由电子的移动,正电荷不移动;电荷间的相互作用,同号电荷相互排斥,异种电荷相互吸引.【解答】解:金属导电的实质是自由电子的移动,即负电荷在外电场的作用下枕形金属导体自由电子向A移动,正电荷不移动,故B正确,ACD错误.故选:B.【答案】D生活中的静电现象【解析】此题暂无解析【解答】解:A.由题图知,工件带正电,则在涂料微粒向工件靠近的过程中,涂料微粒带负电,故A错误;B.离工件越近,根据库仑定律得知,涂料微粒所受库仑力越大,故B错误;CD.涂料微粒所受的电场力方向向左,其位移方向大体向左,则电场力对涂料微粒做正功,其电势能减小,故C错误,D正确.故选D.【答案】B【考点】匀强电场中电势差和电场强度的关系【解析】此题暂无解析【解答】解:AB.由于空心导体为等势体,所以φB=φC,选项A错误,B正确;CD.由于A、B、C三处的电场线的疏密程度不同,所以电场强度也不相同,选项C、D 错误.故选B.【答案】B【考点】静电屏蔽电场线【解析】此题暂无解析【解答】解:根据静电感应,空心球的内侧感应出负电荷,外表面带正电荷,球壳内部场强处处为零,电场线中断,根据电场线的特点可知,B正确,A、C、D错误.故选B.【答案】B【考点】静电屏蔽静电感应【解析】此题暂无解析【解答】解:静电屏蔽是为了避免外界电场对仪器设备的影响,或者为了避免电器设备的电场对外界的影响,用一个空腔导体把外电场遮住,使其内部不受影响,也不使电器设备对外界产生影响,故用金属网把验电器罩起来,再使带电金属球靠近验电器时,箔片不张开,故B正确,ACD错误.故选B.【答案】D【考点】特殊带电体电场强度的计算【解析】此题暂无解析【解答】解:由内部合场强为零可知,感应电荷产生的场强与Q在该点产生的场强等大反向,故E=kQr2.故D正确.故选D.【答案】B【考点】静电感应【解析】此题暂无解析【解答】解:如图枕形导体在带正电的小球附近时,枕形导体上的自由电子会向左边运动,左端因有了多余的电子而带负电,右端因缺少电子而带正电;而当闭合任何开关时,导体就会与大地连接,会使大地的电子流入枕形导体.当处于静电平衡时,枕形导体是个等势体,即导体a端电势等于b端电势,故B正确,A、C、D错误.故选B.三、解答题【答案】小球所在处的电场强度为mg tanθq,水平向右.【考点】带电物体在电场中的平衡问题【解析】此题暂无解析【解答】解:对小球受力分析如图所示,由平衡条件得:F=mg tanθ,小球所在处的电场强度:E=Fq =mg tanθq,小球带正电荷,电场强度方向与其受到的电场力方向一致,方向水平向右.【答案】(1)人与输电线电势相等时,任意两点间的电势差均为0,则电荷不会发生定向移动,因此不会对人产生危险.(2)人体靠近高压输电线周围的强电场时,由于静电感应,人体内的自由电荷重新分布,瞬时负电荷向电场的反方向运动,形成瞬时电流.(3)由金属丝和绵纱织成的均压服可以起到静电屏蔽的作用,从而使人体处于静电平衡状态.【考点】生活中的静电现象静电屏蔽静电感应【解析】此题暂无解析【解答】解:(1)人与输电线电势相等时,任意两点间的电势差均为0,则电荷不会发生定向移动,因此不会对人产生危险.(2)人体靠近高压输电线周围的强电场时,由于静电感应,人体内的自由电荷重新分布,瞬时负电荷向电场的反方向运动,形成瞬时电流.(3)由金属丝和绵纱织成的均压服可以起到静电屏蔽的作用,从而使人体处于静电平衡状态.【答案】产生的电场强度为8kQL2,沿ba连线向左.【考点】电场的叠加点电荷的场强【解析】此题暂无解析【解答】解:由点电荷的电场强度公式E=kQr2,得:+Q和−Q的两个点电荷在c点产生的电场强度E+=kQr2=kQ(L2)2=4kQL2,同理E−=4kQL2,再由矢量合成得:E=E++E−=8kQL2,方向水平向右,感应电荷产生的电场等大反向,故电场强度为8kQL2,方向水平向左.【答案】产生的场强为kq(R+l2)2,方向为向左.【考点】点电荷的场强生活中的静电现象【解析】此题暂无解析【解答】解:导体棒在点电荷+q的电场中发生静电感应,左端出现负电荷,右端出现正电荷,棒中任何一点都有两个电场,即外电场——+q在该点形成的电场E0,附加电场——棒上感应电荷在该点形成的电场E′,当达到静电平衡时E′=E0,题中所求的即为E′.棒的中点距离+q为r=R+l2,于是E′=E0=kq(R+l2)2,E′和E0方向相反,方向向左.【答案】(1)内外表面带电荷量分别为0和+4×10−6C.(2)桶内、外表面带电荷量分别为0和+2×10−4C.【考点】生活中的静电现象【解析】此题暂无解析【解答】解:(1)处于静电平衡状态的导体,电荷只分布在导体的外表面,所以q内=0,q外=+4×10−6C.(2)一个带负电的带电体接触内表面后,物体可以看成一个整体,正、负电荷发生中和现象,电荷仍然分布在外表面,所以q内=0,q外=+4×10−6C+(−2×10−6C)=+2×10−6C.。
人教版高中物理选修3-1课后习题参考答案
第一章第一节1.答:在天气干躁的季节,脱掉外衣时,由于摩擦,外衣和身体各自带了等量、异号的电荷。
接着用手去摸金属门把手时,身体放电,于是产生电击的感觉。
2.答:由于A、B都是金属导体,可挪动的电荷是自由电子,所以,A带上的是负电荷,这是电子由B挪动到A的结果。
其中,A得到的电子数为,与B失去的电子数相等。
3.答:图1-4是此问题的示意图。
导体B中的一局部自由受A的正电荷吸引积聚在B的左端,右端会因失去电子而带正电。
A对B左端的吸引力大于对右端的排挤力,A、B之间产生吸引力。
4.答:此现象并不是说明制造出了永动机,也没有违犯能量守恒定律。
因为,在把A、B分开的过程中要克制A、B之间的静电力做功。
这是把机械转化为电能的过程。
第二节1.答:根据库仑的发现,两个一样的带电金属球接触后所带的电荷量相等。
所以,先把A球与B球接触,此时,B球带电;再把B球与C球接触,那么B、C球分别带电;最后,B球再次与A球接触,B球带电。
2.答:〔注意,原子核中的质子间的静电力可以使质子产生的加速度!〕3.答:设A、B两球的电荷量分别为、,间隔为,那么。
当用C接触A时,A的电荷量变为,C的电荷量也是;C再与接触后,B的电荷量变为;此时,A、B间的静电力变为:。
在此情况下,假设再使A、B间距增大为原来的2倍,那么它们之间的静电力变为。
4.答:第四个点电荷受到其余三个点电荷的排挤力如图1-6所示。
共受三个力的作用,,由于,互相间间隔分别为、、,所以,。
根据平行四边形定那么,合力沿对角线的连线向外,且大小是。
由于对称性,每个电荷受到其他三个电荷的静电力的合力的大小都相等,且都沿对角线的连线向外。
5.答:带电小球受重力、静电斥力和线的拉力作用而平衡,它的受力示意图见图1-7。
静电斥力,又,,所以,第三节1.答:A、B两处电场强度之比为。
A、C两处电场强度之比为。
2.答:电子所在处的电场强度为,方向沿着半径指向外。
电子受到的电场力为,方向沿着半径指向质子。
人教版高中物理选修3-1:第二章 专题 游标卡尺及螺旋测微器
固定刻度:
2
01 2
0 可动刻度: 45 46.0×0.01
c.轻拿轻放,防止掉落摔坏。
d.用毕放回盒中,存放中测杆P和测砧A不要接触, 长期不用,要涂油防锈。
4、螺旋测微器的刻度
0.5mm刻度线 0.5mm刻度线的特点
或半刻度线
不标数字
基准线 mm刻度线
mm刻度线的特点 只标0、5、10、15等数字
mm刻度线不一定 在固定刻度下方, 也可以在固定刻 度的上方。可通 过标注的数字来 判断
3、螺旋测微器使用注意事项:
展
a.转动保护旋钮K′不可太快,否则由于惯性会使接触 压力过大使被测物变形,造成测量误差,更不可直接 转动大旋钮去使测杆夹住被测物,这样往往压力过大 使测杆上的精密螺纹变形,损伤量具。
b.被测物表面应光洁,不允许把测杆固定而将被测物 强行卡入或拉出,那会划伤测杆和测砧的经过精密研 磨的端面。
当测砧和测微 可动刻度0刻度线刚好和 螺杆接触时 固定刻度的基准线重合
可动刻度的套筒左边框刚好和 固定刻度的0mm刻度线重合
左手持尺架(C),右手转动粗调旋钮D使测杆 F与测砧A间距稍大于被测物,放入被测物,转 动保护旋钮D′到夹住被测物,直到棘轮发出 声音为止,拨动固定旋钮G使测杆固定后读数。
L 2 m 7 0 .m 1 7 m 2 m .7 m 7 m
游标卡尺的测量原理(二十分度)
0
20mm 1
2主尺
cm
游标
0
19mm 10
20
主尺上的最小分度是1mm,游标上有20个等分度,总
长为主尺上的19mm,则游标上每一个分度为0.95mm,
主尺上一个刻度与游标上的一个刻度相差0.05mm
高中物理人教版选修3-1课件:第一章第1节电荷及其守恒定律3
4.常见的两种起电方式 (1)摩擦起电:两个物体相互摩擦时,一些被原子核束缚得不 紧的 电子 从一个物体转移到另一个物体,使得原来呈电中性的 物体由于 得到 电子而带负电,失去电子的物体则带正电的现象.
(2)感应起电: ①自由电子:金属中离原子核较远 的能脱离原子核的束缚而 在金属中 自由活动 的电子. ②静电感应:当一个带电体靠近导体时,由于 电荷间的 相互排斥或吸引 ,导体中的自由电荷便会远离或趋向带电体, 使导体靠近带电体的一端带 异号 电荷,远离带电体的一端 带 同号 电荷的现象. ③感应起电:利用 静电感应 使金属导体带电的过程.
[后判断] (1)科学实验发现的最小电荷量是1 C.(×) (2)元电荷是电荷量的最小单位.(√) (3)某物体带电量为3×10-19C.(×)
预习完成后,请把你认为难以解决的问题记录在下面的表 格中
问题1 问题2 问题3 问题4
学生分组探究一 三种起电方式的比较(对比分析) 第1步 探究——分层设问,破解疑难 1.三种起电方式有何不同? 2.三种起电方式的实质是什么?
导体中的自由电子 受到带电体对它的 排斥(或者吸引), 而移向导体的远端 (或者近端)
电荷间的相互作用, 使得自由电子在带电 体和导体上转移,且 重新分布
实质 均为电荷在物体之间或物体内部的转移
第3步 例证——典例印证,思维深化 (多选)如图1-1-1所示,A、B为相互接触的用绝
缘支柱支持的金属导体,起初它们不带电,在它们的下部贴有 金属箔片,C是带正电的小球,下列说法正确的是( )
[后判断] (1)摩擦起电创造了电荷,感应起电是电荷的转移.(×) (2)摩擦起电是电荷由一个物体转移到另一个物体.(√) (3)感应起电过程仍符合电荷守恒定律.(√)
人教版高中物理选修3-1:《库仑定律》知识要点
库仑定律知识点【知识要点】要点一 点电荷点电荷:当带电体间的距离比它们自身的大小大得多,以至带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间相互作用力的影响可以忽略不计时,这样的带电体就可以看作带电的点,叫做点电荷.(1)点电荷是只有电荷量,没有大小、形状的理想化模型,类似于力学中的质点,实际中并不存在.(2)一个带电体能否看作点电荷,是相对于具体问题而言的,不能单凭其大小和形状确定,例如,一个半径为10 cm 的带电圆盘,如果考虑它和相距10 m 处某个电子的作用力,就完全可以把它看作点电荷,而如果这个电子离带电圆盘只有1 mm ,那么这一带电圆盘又相当于一个无限大的带电平面.要点二 库仑定律的理解1.适用条件:适用于真空中的点电荷.真空中的电荷若不是点电荷,如图1-2-2所示.同种电荷时,实际距离会增大,如图(a)所示;异种电荷时,实际距离会减小,如图(b)所示.图1-2-22.对公式122q q F k r =的理解:有人根据公式122q q F k r=,设想当r →0时,得出F →∞的结论.从数学角度这是必然的结论,但从物理的角度分析,这一结论是错误的,其原因是,当r→0时,两电荷已失去了点电荷的前提条件,何况实际的电荷都有一定的大小和形状,根本不会出现r=0的情况,也就是说,在r→0时不能再用库仑定律计算两电荷间的相互作用力.3.计算库仑力的大小与判断库仑力的方向分别进行.即用公式计算库仑力的大小时,不必将电荷q1、q2的正、负号代入公式中,而只将电荷量的绝对值代入公式中计算出力的大小,力的方向根据同种电荷相斥、异种电荷相吸加以判断即可.4.式中各量的单位要统一用国际单位,与k=9.0×109 N·m2/C2统一.5.如果一个点电荷同时受到另外的两个或更多的点电荷的作用力,可由静电力叠加的原理求出合力.6.两个点电荷间的库仑力为相互作用力,同样满足牛顿第三定律.【问题探究】1.库仑定律与万有引力定律相比有何异同点?一的一面.规律的表达那么简捷,却揭示了自然界中深奥的道理,这就是自然界和谐多样的美.特别提醒:(1)库仑力和万有引力是不同性质的力.(2)万有引力定律适用时,库仑定律不一定适用.2.三个点电荷如何在一条直线上平衡?当三个共线的点电荷在库仑力作用下均处于平衡状态时.(1)三个电荷的位置关系是“同性在两边,异性在中间”.如果三个电荷只在库仑力的作用下且在同一直线上能够处于平衡状态,则这三个电荷一定有两个是同性电荷,一个是异性电荷,且两个同性电荷分居在异性电荷的两边.(2)三个电荷中,中间电荷的电荷量最小,两边同性电荷谁的电荷量小,中间异性电荷就距离谁近一些.【例题分析】一、库仑定律的理解【例1】对于库仑定律,下面说法正确的是( )A.库仑定律适用于真空中两个点电荷之间的相互作用力B.两个带电小球即使相距非常近,也能用库仑定律C.相互作用的两个点电荷,不论它们的电荷量是否相同,它们之间的库仑力大小一定相等D.当两个半径为r的带电金属球中心相距为4r时,对于它们之间的静电力大小,只取决于它们各自所带的电荷量答案AC解析由库仑定律的适用条件知,选项A正确;两个小球若距离非常近则不能看作点电荷,库仑定律不成立,B项错误;点电荷之间的库仑力属作用力和反作用力,符合牛顿第三定律,故大小一定相等,C项正确;D项中两金属球不能看作点电荷,它们之间的静电力大小不仅与电荷量大小有关,而且与电性有关,若带同种电荷,则在斥力作用下,电荷分布如图(a)所示;若带异种电荷,则在引力作用下电荷分布如图(b)所示,显然带异种电荷时相互作用力大,故D项错误.综上知,选项A、C正确.二、点电荷的理解【例2】下列关于点电荷的说法中,正确的是( )A.只有体积很小的带电体才能看成是点电荷B.体积很大的带电体一定不能看成是点电荷C.当两个带电体的大小远小于它们之间的距离时,可将这两个带电体看成点电荷D.一切带电体都可以看成是点电荷答案 C解析本题考查点电荷这一理想模型.能否把一个带电体看成点电荷,关键在于我们分析时是否考虑它的体积大小和形状.能否把一个带电体看作点电荷,不能以它的体积大小而论,应该根据具体情况而定.若它的体积和形状可不予考虑时,就可以将其看成点电荷.故选C.【对点练习】1.下列关于点电荷的说法正确的是( )A.点电荷可以是带电荷量很大的带电体B .带电体体积很大时不能看成点电荷C .点电荷的所带电荷量可能是2.56×10-20 CD .大小和形状对作用力影响可以忽略的带电体可以看作点电荷2.如图1-2-3所示,图1-2-3两个半径均为r 的金属球放在绝缘支架上,两球面最近距离为r ,带等量异种电荷,电荷量绝对值均为Q ,两球之间的静电力为( )A .等于k Q 29r 2B .大于k Q 29r 2 C .小于k Q 29r 2 D .等于k Q 2r 2 3.(1)通过对氢核和核外电子之间的库仑力和万有引力大小的比较,你能得到什么结论?(2)你怎样确定两个或两个以上的点电荷对某一点电荷的作用力?4.关于库仑扭秤图1-2-4问题1:1785年,库仑用自己精心设计的扭秤(如图1-2-4所示)研究了两个点电荷之间的排斥力与它们间距离的关系.通过学习库仑巧妙的探究方法,回答下面的问题.(1)库仑力F与距离r的关系.(2)库仑力F与电荷量的关系.问题2:写出库仑定律的数学表达式,并说明静电力常量k的数值及物理意义.【常见题型】题型一库仑定律的应用如图1所示,两个正电荷q1、q2的电荷量都是3 C,静止于真空中,相距r=2 m.图1(1)在它们的连线AB的中点O放入正电荷Q,求Q受的静电力.(2)在O点放入负电荷Q,求Q受的静电力.(3)在连线上A点左侧的C点放上负点电荷q3,q3=1 C且AC=1 m,求q3所受的静电力.[思维步步高] 库仑定律的表达式是什么?在这个表达式中各个物理量的物理意义是什么?在直线上的各个点如果放入电荷q,它将受到几个库仑力的作用?这几个力的方向如何?如何将受到的力进行合成?[解析] 在A、B连线的中点上,放入正电荷受到两个电荷库仑力的作用,这两个力大小相等,方向相反,所以合力为零.如果在O点放入负电荷,仍然受到两个大小相等,方向相反的力,合力仍然为零.在连线上A的左侧放入负电荷,则受到q1和q2向右的吸引力,大小分别为F1=kq3q1x2和F2=kq3q2(r+x)2,其中x为AC之间的距离.C点受力为二力之和,代入数据为3×1010 N,方向向右.[答案] (1)0 (2)0 (3)3×1010 N,方向向右[拓展探究] 在第三问中如果把q3放在B点右侧距离B为1 m处,其他条件不变,求该电荷受到的静电力?[答案] 3×1010 N 方向向左[解析] 求解的方法和第三问相同,只不过电荷在该点受到两个电荷的库仑力的方向都向左,所以合力方向向左,大小仍然是3×1010 N.[方法点拨] 在教学过程中,强调不管在O点放什么性质的电荷,该电荷受到的静电力都为零,为下一节电场强度的叠加做好准备.另外还可以把电荷q3放在AB连线的中垂线上进行研究.题型二库仑定律和电荷守恒定律的结合甲、乙两导体球,甲球带有4.8×10-16 C的正电荷,乙球带有3.2×10-16 C的负电荷,放在真空中相距为10 cm的地方,甲、乙两球的半径远小于10 cm.(1)试求两球之间的静电力,并说明是引力还是斥力?(2)将两个导体球相互接触一会儿,再放回原处,其作用力能求出吗?是斥力还是引力?[思维步步高]为什么题目中明确两球的直径远小于10 cm?在应用库仑定律时带电体所带电荷的正负号怎样进行处理的?当接触后电荷量是否中和?是否平分?[解析] (1)因为两球的半径都远小于10 cm,因此可以作为两个点电荷考虑.由库仑定律可求:F=k q1q2r2=9.0×109×4.8×10-16×3.2×10-160.12N=1.38×10-19N两球带异种电荷,它们之间的作用力是引力.(2)将两个导体球相互接触,首先正负电荷相互中和,还剩余(4.8-3.2)×10-16 C 的正电荷,这些正电荷将重新在两导体球间分配,由于题中并没有说明两个导体球是否完全一样,因此我们无法求出力的大小,但可以肯定两球放回原处后,它们之间的作用力变为斥力.[答案] (1)1.38×10-19 N 引力(2)不能斥力[拓展探究] 如果两个导体球完全相同,接触后放回原处,两球之间的作用力如何?[答案] 5.76×10-21 N 斥力[解析] 如果两个导体球完全相同,则电荷中和后平分,每个小球的带电荷量为0.8×10-16 C,代入数据得两个电荷之间的斥力为F=5.76×10-21 N.[方法点拨]两个导体相互接触后,电荷如何分配,跟球的形状有关,只有完全相同的两金属球,电荷才平均分配.【课后作业】一、选择题1.下列说法正确的是( )A.点电荷就是体积很小的带电体B.点电荷就是体积和所带电荷量很小的带电体C 根据F=k q1q2r2可知,当r→0时,有FD.静电力常量的数值是由实验得出的2.两个半径相同的金属小球,带电荷量之比为1∶7,相距r,两者相互接触后,再放回原来的位置,则相互作用力可能是原来的( )A.47B.37C.97D.1673.如图2所示,图2在绝缘的光滑水平面上,相隔一定距离有两个带同种电荷的小球,从静止同时释放,则两个小球的加速度和速度大小随时间变化的情况是( )A .速度变大,加速度变大B .速度变小,加速度变小C .速度变大,加速度变小D .速度变小,加速度变大4.如图3所示,图3两个带电金属小球中心距离为r ,所带电荷量相等为Q ,则关于它们之间电荷的相互作用力大小F 的说法正确的是( )A .若是同种电荷,F <k Q 2r 2 B .若是异种电荷,F >k Q 2r 2 C .若是同种电荷,F >k Q 2r 2D.不论是何种电荷,F=k Q2 r25.如图4所示,图4悬挂在O点的一根不可伸长的绝缘细线下端有一个带电荷量不变的小球A.在两次实验中,均缓慢移动另一带同种电荷的小球B,当B到达悬点O的正下方并与A在同一水平线上,A处于受力平衡时,悬线偏离竖直方向的角度为θ.若两次实验中B的电荷量分别为q1和q2,θ分别为30°和45°,则q2/q1为( ) A.2 B.3C.2 3 D.3 36.如图5所示,图5把一个带电小球A固定在光滑的水平绝缘桌面上,在桌面的另一处放置带电小球B.现给B一个沿垂直AB方向的水平速度v0,B球将( )A.若A、B为异种电性的电荷,B球一定做圆周运动B.若A、B为异种电性的电荷,B球可能做加速度、速度均变小的曲线运动C.若A、B为同种电性的电荷,B球一定做远离A球的变加速曲线运动D.若A、B为同种电性的电荷,B球的动能一定会减小7.如图6所示,图6三个完全相同的金属小球a 、b 、c 位于等边三角形的三个顶点上.a 和c 带正电,b 带负电,a 所带电荷量的大小比b 的小.已知c 受到a 和b 的静电力的合力可用图中四条有向线段中的一条来表示,它应是( ) A .F 1 B .F 2 C .F 3 D .F 4 二、计算论述题8.“真空中两个静止点电荷相距10 cm ,它们之间相互作用力大小为9×10-4 N .当它们合在一起时,成为一个带电荷量为3×10-8 C 的点电荷.问原来两电荷的带电荷量各为多少?”某同学求解如下: 根据电荷守恒定律:q 1+q 2=3×10-8 C =a根据库仑定律:q 1q 2=r 2k F =(10×10-2)29×109×9×10-4 C 2 =1×10-15 C 2=b联立两式得:q 21-aq 1+b =0 解得:q 1=12(a ±a 2-4b )=12(3×10-8±9×10-16-4×10-15) C根号中的数值小于0,经检查,运算无误.试指出求解过程中的错误并给出正确的解答.9.如图7所示,图7一个挂在绝缘细线下端的带正电的小球B,静止在图示位置,若固定的带正电小球A的电荷量为Q,B球的质量为m,带电荷量为q,θ=30°,A和B在同一条水平线上,整个装置处于真空中,求A、B两球间的距离.10.一半径为R的绝缘球壳上均匀地带有电荷量为+Q的电荷,另一电荷量为+q的点电荷放在球心O处,由于对称性,点电荷受力为零.现在球壳上挖去半径为r(r≪R)的一个小圆孔,则此时位于球心处的点电荷所受到力的大小为多少?方向如何?(已知静电力常量为k)参考答案【对点练习】1.答案AD2.答案 B3.答案(1)微观粒子间的万有引力远小于库仑力,因此在研究微观带电粒子的相互作用力时,可忽略万有引力.(2)两个点电荷之间的作用力不因第三个点电荷的存在而有所改变.因此,两个或两个以上的点电荷对某一个点电荷的作用力等于各点电荷单独对这个电荷的作用力的矢量和.4.答案 问题1:(1)F ∝1r2 (2)F ∝q 1q 2问题2:F =k q 1q 2r2,k =9×109 N ·m 2/C 2.物理意义:两个电荷量为1 C 的点电荷,在真空中相距1 m 时,它们之间的库仑力为1 N. 【课后作业】 一、选择题 1.答案 D解析 当r →0时,电荷不能再被看成点电荷,库仑定律不成立. 2.答案 CD解析 由库仑定律可知,库仑力与电荷量的乘积成正比,设原来两小球分别带电荷量为q 1=q 、q 2=7q .若两小球原来带同种电荷,接触后等分电荷量,则q 1′=4q ,q 2′=4q ,则D 正确.若两小球原来带异种电荷,接触后到q 1″=3q ,q 2″=3q ,则由库仑定律可知,C 正确. 3.答案 C解析 根据同种电荷相斥,每个小球在库仑斥力的作用下运动,由于力的方向与运动方向相同,均做加速直线运动,速度变大;再由库仑定律F =k q 1q 2r 2知随着距离的增大,库仑斥力减小,加速度减小,所以只有选项C 正确. 4.答案 AB 解析净电荷只能分布在金属球的外表面,若是同种电荷则互相排斥,电荷间的距离大于r ,如图所示,根据库仑定律F=kq 1q 2r 2,它们之间的相互作用力小于kQ 2r 2.若是异种电荷则相互吸引,电荷间的距离小于r ,则相互作用力大于k Q 2r 2.故选项A 、B 正确. 5.答案 C解析 A 处于平衡状态,则库仑力F =mg tan θ.当θ1=30°时,有kq 1q r 21=mg tan30°,r 1=l sin 30°;当θ2=45°时,有k q 2qr 22=mg tan 45°,r 2=l sin 45°,联立得q 2q 1=2 3.6.答案 BC解析 (1)若两个小球所带电荷为异种电荷,则B 球受到A 球的库仑引力,方向指向A .因v 0⊥AB ,当B 受到A 的库仑力恰好等于向心力,即k q 1q 2r 2=m v 20r 时,解得初速度满足v 0=kq 1q 2mr,B 球做匀速圆周运动;当v >v 0时,B 球将做库仑力、加速度、速度都变小的离心运动;当v <v 0时,B 球将做库仑力、加速度、速度逐渐增大的向心运动.(2)若两个小球所带电荷为同种电荷,B 球受A 球的库仑斥力而做远离A 的变加速曲线运动(因为A 、B 距离增大,故斥力变小,加速度变小,速度增加). 7.答案 B解析 对c 球进行受力分析,如下图所示.由已知条件知:F bc >F ac .根据平行四边形定则表示出F bc 和F ac 的合力F ,由图知c 受到a 和b 的静电力的合力可用F 2来表示,故B 正确.二、计算论述题 8.答案 见解析解析 题中仅给出两电荷之间的相互作用力的大小,并没有给出带电的性质,所以两点电荷可能异号,按电荷异号计算.由q 1-q 2=3×10-8 C =a ,q 1q 2=1×10-15 C 2=b 得q 21-aq 1-b =0由此解得q 1=5×10-8 C ,q 2=2×10-8 C9.答案3kQqmg解析 如下图所示,小球B 受竖直向下的重力mg ,沿绝缘细线的拉力F T ,A 对它的库仑力F C .由力的平衡条件,可知Fc =mgtan θ 根据库仑定律Fc =k2Qq r解得=3kQqmg10.答案kqQr 24R 4由球心指向小孔中心解析 如下图所示,由于球壳上带电均匀,原来每条直径两端相等的一小块圆面上的电荷对球心点电荷的力互相平衡.现在球壳上A 处挖去半径为r 的小圆孔后,其他直径两端电荷对球心点电荷的力仍互相平衡,则点电荷所受合力就是与A 相对的B 处,半径也等于r 的一小块圆面上电荷对它的力F.B 处这一小块圆面上的电荷量为:222244B r r q Q Q R R ππ== 由于半径r ≪R ,可以把它看成点电荷.根据库仑定律,它对中心点电荷的作用力大小为:F=k 2B q qR =k 2224r qQ R R=kqQr 24R 4其方向由球心指向小孔中心.。
人教版高中物理-有答案-人教版物理选修3-1第二章:导体的电阻
人教版物理选修3-1第二章:导体的电阻一、多选题1. 关于导体的电阻及电阻率的说法中,正确的是()知,导体的电阻与长度l、电阻率ρ成正比,与横截面积S成反比A.由R=ρlS可知,导体的电阻跟导体两端的电压成正比,跟导体中的电流成反比B.由R=UIC.将一根导线一分为二,则半根导线的电阻和电阻率都是原来的二分之一D.电阻率往往随温度的变化而变化2. 下面关于螺旋测微器读数正确的是()A.甲图中的读数为3.40mmB.甲图中的读数为3.400mmC.乙图中的读数为1.032mmD.乙图中的读数为1.532mm3. R1和R2是材料相同,厚度相同,表面都为正方形的导体,但R1的尺寸比R2大得多,把它们分别连接在如图电路的A、B端,接R1时电压表的读数为U1,接R2时电压表的读数为U2,下列判断正确的是()A.R1=R2B.R1>R2C.U1<U2D.U1=U2二、选择题.对于温度一定的某种金属导线来说,它的电阻率根据电阻定律,电阻率ρ=R⋅SL()A.跟导线的电阻成正比B.跟导线的横截面积成正比C.跟导线的长度成反比D.由所用金属材料本身特性决定用游标卡尺测量某一物体的厚度,测量时游标卡尺的示数如图所示,下列读数中正确的是()A.3.90cmB.31.0mmC.30mmD.30.0mm一同学将变阻器与一只“6V、6∼8W”的小灯泡L及开关S串联后接在6V的电源E上,当S闭合时,发现灯泡发光.按如图所示的接法,当滑片P向右滑动时,灯泡将()A.变暗B.变亮C.亮度不变D.可能烧坏灯泡关于导体的电阻,下列说法正确的是()A.R=ρlS是电阻的定义式B.电阻率表征了导体材料的导电能力的强弱,由导体的长度决定,与温度有关C.各种材料的电阻率都随温度升高而增大D.电阻率ρ很大的导体,电阻可以很小如图所示,一段长为a,宽为b,高为c(a>b>c)的导体,将其中的两个对立面接入电路中时,最大的电阻为R,则最小的电阻为()A.c2Ra2B.c2RabC.a2RbcD.R如图所示,厚薄均匀的矩形金属薄片边长ab=2bc.当将A与B接入电压U(V)的电路中时,电流为I;若将C与D接入电压为U(V)的电路中,则电流为()A.4IB.2IC.12I D.14I欧姆不仅发现了欧姆定律,还研究了电阻定律,有一个长方体金属电阻,材料分布均匀,边长分别为a、b、c,且a>b>c.电流沿以下方向流过该金属电阻,其中电阻阻值最小的是()A. B.C. D.如图所示,厚薄均匀的矩形金属薄片边长ab=2bc,当将A与B接入电路或将C与D接入电路中时电阻之比R AB:R CD为()A.1:4B.1:2C.2:1D.4:1在如图所示电路中,AB为粗细均匀、长为L的电阻丝,以AB上各点相对A点的电压为纵坐标,各点离A点的距离x为横坐标,则U随x变化的图线应为()A. B.C. D.神经系统中,把神经纤维分为有髓鞘和无髓鞘两大类,现代生物学认为,髓鞘是由多层类脂物质——髓质累积而成,具有很大的电阻,经实验测得髓质的电阻率为ρ=8×106Ω⋅m.某生物体中某段髓质神经纤维可看作高20cm、半径为4cm的圆柱体,当在其两端加上电压U=100V时,该神经发生反应,则引起神经纤维产生感觉的最小电流为()A.0.31μAB.0.62μAC.0.15μAD.0.43μA某同学想探究导电溶液是否与金属一样遵从电阻定律.她拿了一根有弹性的细橡胶管,里面灌满了盐水,两端用铁棒塞住管口,形成一段封闭的盐水柱.她量得盐水柱的长度是20cm,并测出此时盐水柱的电阻等于R.然后,她握住橡胶管的两端把它拉长,使盐水柱长度变为40cm.如果溶液的电阻也遵从电阻定律,此时盐水柱的电阻值应为()A.RB.12R C.2R D.4R两根材料相同的均匀导线A和B,其长度分别为1m和2m,串联在电路中时沿长度方向电势的变化如图所示,则A和B导线的横截面积之比为()A.2:3B.1:3C.1:2D.3:1某个由导电介质制成的电阻截面如图所示.导电介质的电阻率为ρ、制成内、外半径分别为a和b的半球壳层形状(图中阴影部分),半径为a、电阻不计的球形电极嵌入导电介质的球心成为一个引出电极,在导电介质的外层球壳上镀上一层电阻不计的金属膜成为另外一个电极.设该电阻的阻值为R,下面给出R的四个表达式中只有一个是合理的,你可能不会求解R,但是你可以通过一定的物理分析,对下列表达式的合理性做出判断.根据你的判断,R的合理表达式应为()A.R=ρ(b+a)2πab B.R=ρ(b−a)2πabC.R=ρab2π(b−a)D.R=ρab2π(b+a)三、实验题在测量金属丝电阻率的实验中,可供选用的器材如下:待测电阻丝:R x(阻值约4Ω,额定电流约0.5A);电压表:V(量程3V,内阻约3kΩ);电流表:A1(量程0.6A,内阻约0.2Ω);A2(量程3A,内阻约0.05Ω);电源:E1(电动势3V,内阻不计);E2(电动势12V,内阻不计);滑动变阻器:R(最大阻值约20Ω)螺旋测微器;毫米刻度尺;开关S;导线.(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径,示数如图所示,读数为________mm.(2)若滑动变阻器采用限流接法,为使测量尽量精确,电流表应选________、电源应选________(均选填器材代号),在虚线框内完成电路原理图.某同学测量一个圆柱体的电阻率,需要测量圆柱体的尺寸和电阻.(1)分别使用游标卡尺和螺旋测微器测量圆柱体的长度和直径,某次测量的示数如图甲和图乙所示,长度为________cm,直径为________mm.(2)按图丙连接电路后,实验操作如下:①将滑动变阻器R1的阻值置于最________(选填“大”或“小”)处;将S2拨向接点1,闭合S1,调节R1,使电流表示数为I0;②将电阻箱R2的阻值调至最________(选填“大”或“小”),S2拨向接点2;保持R1不变,调节R2,使电流表示数仍为I0,此时R2阻值为1280Ω.(3)由此可知,圆柱体的电阻为________Ω.四、解答题一根长为l=3.0m、横截面积为S=1.5×10−3m2的铁棒,两端加电压U=8.0×10−2V.(铁的电阻率ρ=1.0×10−7Ω⋅m)求:(1)通过铁棒的电流.(2)铁棒内的电场强度.测量液体的电阻率,工业上采用一种称为“电导仪”的仪器,其中一个关键部件如图所示,A、B是两片面积为1cm2的正方形铂片,间距为d=1cm,把它们浸在待测液体中,若通过两根引线加上一定的电压U=6V时,测出电流I=1μA,则(1)这种液体的电阻为多少?(2)这种液体的电阻率是多少?材料的电阻率ρ随温度变化的规律为ρ=ρ0(1−αt),其中α称为电阻温度系数,ρ0是材料在t=0∘C时的电阻率.在一定的温度范围内α是与温度无关的常数.金属的电阻一般随温度的增加而增加,具有正温度系数;而某些非金属如碳等则相反,具有负温度系数.利用具有正、负温度系数的两种材料的互补特性,可制成阻值在一定温度范围内不随温度变化的电阻.已知:在0∘C时,铜的电阻率为1.7×10−8Ω⋅m,碳的电阻率为3.5×10−8Ω⋅m;在0∘C附近,铜的电阻温度系数为3.9×10−3∘C−1,碳的电阻温度系数为−5.0×10−4∘C−1.将横截面积相同的碳棒与铜棒串接成长10m的导体,要求其电阻在0∘C附近不随温度变化,求所需碳棒的长度.(忽略碳棒和铜棒的尺寸随温度的变化)参考答案与试题解析人教版物理选修3-1第二章:导体的电阻一、多选题1.【答案】A,D【考点】电阻定律【解析】此题暂无解析【解答】解:ABC项,导体的电阻率由材料本身的性质决定,并随温度的变化而变化.导体的电阻与长度、横截面积有关,与导体两端的电压及导体中的电流无关,A正确,B、C错误;D项,电阻率反映材料导电性能的强弱,电阻率常随温度的变化而变化,D正确.故选AD.2.【答案】B,D【考点】螺旋测微器【解析】此题暂无解析【解答】解:AB项,甲图螺旋测微器的固定刻度为3mm,可动刻度为40.0×0.01mm=0.400m,所以最终读数为3mm+0.400mm=3.400mm,所以A错误,B正确;CD项,乙图螺旋测微器的固定刻度为1.5mm,可动刻度为3.2×0.01mm=0.032mm,所以最终读数为1.5mm+0.032mm=1.532mm,所以C错误,D正确.故选BD.3.【答案】A,D【考点】电阻定律闭合电路的欧姆定律【解析】此题暂无解析【解答】解:设正方形的边长为a,则导体的电阻R=ρLS =ρaad=ρd,由两导体的ρ与d相同,得两导体电阻相等,即R1=R2,故A正确,B错误;导体接入电路中,电压表示数U=IR=Er+RR,由于电源电动势E、内阻r、导体电阻R 相同,则电压表示数U相同,即U1=U2,故C错误,D正确.故选AD.二、选择题【答案】D【考点】电阻定律【解析】此题暂无解析【解答】解:导线的电阻率与导体的电阻大小、横截面积、长度无关,由材料本身特性决定,故D正确,A、B、C错误.故选D.【答案】D【考点】游标卡尺【解析】此题暂无解析【解答】解:当10分度游标卡尺的零刻度线和第10条刻度线都和主尺上某一刻度线对齐时,游标卡尺的读数应看其零刻度线所对齐的主尺上的刻度.如本题中游标卡尺的零刻度线与主尺上30.0mm的刻度线重合,所以被测物体的长度是30.0mm,而不是31.0mm.故D正确.故选D.【答案】B【考点】闭合电路的欧姆定律【解析】此题暂无解析【解答】解:由题图可知,变阻器接入电路的是PB段的电阻丝,由于灯泡的额定电压等于电源电压,所以不可能烧坏灯泡.当滑片P向右滑动时,接入电路中的电阻丝变短,电阻减小,灯泡变亮,B选项正确.故选B.【答案】D【考点】电阻定律【解析】此题暂无解析【解答】解:A.R=ρl是电阻的决定式,电阻的定义式是根据欧姆定律得出的,故A错误;SB.电阻率表征了导体材料的导电能力的强弱,与导体的性质和温度有关,与导体的长度无关,故B错误;C.各种材料的电阻率随温度升高而变化的方向不一定相同,金属导体随温度的升高而增大,而半导体随温度的升高却减小,故C错误;D.根据电阻定律可知,如果导线长度很小,而横截面积很大时,电阻率很大,电阻也可能很小,故D正确.故选D.【答案】A【考点】电阻定律【解析】此题暂无解析【解答】解:最大电阻对应的接法应是横截面积最小而长度最长的,即S1=bc,L1=a,此时R=ρabc;最小的电阻对应最大的横截面积与最短的长度,即S2=ab,L2=c,此时R′=ρcab ,则有ρ=R⋅bca=R′⋅abc,得R′=c2a2R.A正确.故选A.【答案】A【考点】电阻定律【解析】此题暂无解析【解答】解:设沿AB方向的横截面积为S1,沿CD方向的横截面积为S2,则有S1S2=12.AB接入电路时电阻为R1,CD接入电路时电阻为R2,则有R1R2=ρl abS1ρl bcS2=41,电流之比I1I2=R2R1=14,I2=4I1=4I.A正确.故选A.【答案】A【考点】电阻定律【解析】此题暂无解析【解答】解:由电阻的决定式R=ρLS 可知,A中电阻R A=ρcab,B中电阻R B=ρbac,C中电阻R C=ρabc ,D中电阻R D=ρabc,故电阻最小的为A.故A正确.故选A.【答案】D【考点】电阻定律【解析】此题暂无解析【解答】解:设沿AB方向横截面积为S1,沿CD方向横截面积为S2,则有S1S2=L adL ab=12,AB接入电路时电阻为R1,CD接入电路时电阻为R2,则有R1R2=ρ⋅L abS1ρ⋅L bcS2=L abL bc⋅S2S1=21⋅21,故R1R2=41.D正确.故选D.【答案】A【考点】路端电压与负载的关系【解析】此题暂无解析【解答】解:由U=IR x=ER ⋅RLx=ELx,其中E、L均为定值,故U与x成正比,A正确.故选A.【答案】A【考点】欧姆定律的应用电阻定律【解析】此题暂无解析【解答】解:由R=ρlS ,得R=3.18×108Ω,所以I=UR=0.31μA,A正确.故选A.【答案】D【考点】电阻定律【解析】由电阻定律可得,R=ρLs,对于盐水来讲,体积V=LS保持不变,由此得到电阻的数值.【解答】解:溶液的电阻随长度、横截面积的变化规律与金属导体相同,故R=ρLS,使盐水柱长度变为40cm.体积不变,则横截面积变为原来的12,可知电阻变为原来的4倍,即为4R.故选:D.【答案】B【考点】电阻定律【解析】此题暂无解析【解答】解:A、B两端的电势差分别为6V、4V,电流相等.根据欧姆定律得R AR B =32,根据电阻定律得,R=ρlS ,则S=ρlR.则横截面积之比S AS B=13.故B正确,A、C、D错误.故选B.【答案】B【考点】物理量单位推导【解析】此题暂无解析【解答】解:A项,等式左边的单位是Ω,右边的单位是Ω,单位是合理的.将b=a代入得到R≠0,因为电阻是很薄的一层,电阻应该很小,这个等式是不合理的,故A错误;B项,等式左边的单位是Ω,右边的单位是Ω,单位是合理的.将b=a代入得到R=0,根据上面分析是合理的,故B正确;C项,等式左边的单位是Ω,右边的单位是Ω⋅m2,左右两边单位不同,则此式不合理,故C错误;D项,等式左边的单位是Ω,右边的单位是Ω⋅m2,左右两边单位不同,则此式不合理,故D错误.故选B.三、实验题【答案】(1)1.773(1.771∼1.775均正确)(2)A1,E1,如解答图所示【考点】测定金属的电阻率【解析】此题暂无解析【解答】解:(1)螺旋测微器的固定刻度上显示为1.5mm,小数部分由可动刻度读得为0.273mm,二者相加就是测量值,1.5mm+0.273mm=1.773mm.(2)待测电阻丝的额定电流大约为0.5A,为了减小实验误差,应选量程为0.6A的电流表A1,待测电阻丝的电阻大约为4Ω,额定电流大约为0.5A,故由欧姆定律得额定电压大约为2V,所以电源应选E1.由于待测电阻丝的电阻较小,故电流表应选外接法,如图所示.【答案】(1)5.01,5.315(2)①大,②大(3)1280【考点】测定金属的电阻率【解析】此题暂无解析【解答】解:(1)游标卡尺的读数为l=(50+0.1×1)mm=50.1mm=5.01cm,螺旋测微器的读数为d=(5+31.5×0.01)mm=5.315mm.(2)电学实验的设计要遵循科学性原则、安全性原则和准确性原则.此电路中滑动变阻器是以限流方式接入电路中的,故在①步骤中合上开关前应使其接人电路中的阻值为最大,以保证电路安全.同理②步骤中亦将电阻箱R2的阻值调至最大.(3)①步骤中,由闭合电路欧姆定律得I0=ER+R1+R g+r,其中R表示圆柱体的电阻②步骤中,仍由闭合电路欧姆定律得I0=ER2+R1+R g+r,由等量代换可得R=R2=1280Ω.四、解答题【答案】(1)通过铁棒的电流为4×102A.(2)铁棒内的电场强度为2.7×10−2V/m.【考点】欧姆定律的应用电阻定律电场强度【解析】此题暂无解析【解答】解:(1)由R=ρlS 和I=UR得I=USρl =8.0×10−2×1.5×10−31.0×10−7×3.0A=4×102A.(2)E=Ud =8×10−23.0V/m=2.7×10−2V/m.【答案】(1)这种液体的电阻为6×106Ω;(2)这种液体的电阻率是6×104Ω⋅m.【考点】电阻定律闭合电路的欧姆定律【解析】此题暂无解析【解答】解:(1)根据欧姆定律R=UI得液体的电阻R=UI =61×10−6Ω=6×106Ω.(2)根据电阻定律R=ρLS可得ρ=RSL =6×106×1×10−41×10−2Ω⋅m=6×104Ω⋅m.【答案】所需碳棒的长度为3.27m.【考点】电阻定律【解析】此题暂无解析【解答】解:设碳棒的长度为x,则铜棒的电阻为R1=ρ1L−xS =ρ01(1−α1t)L−xS,碳棒的电阻R2=ρ2xS =ρ02(1−α2t)xS,要使得在0∘C附近总电阻不随温度变化,则有R1+R2=定值,则有式中t的系数必须为零,即有x≈3.27m.。
人教版高中物理选修3-1《电荷及其守恒定律》教案
电荷及其守恒定律教案一、新课标要求(一)知识与技能知道各种起电方法及实质,认识元电荷,掌握电荷守恒定律的内容。
(二)过程与方法结合具体事实理解概念及定律,化抽象为具体。
(三)情感、态度与价值观体会生活中的静电现象,提高抽象思维水平。
培养学生对实验的观察和分析的能力二、教学重点掌握电荷的基本性质与电荷守恒定律。
三、教学难点电荷基本性质与电荷守恒定律的理解及应用。
四、教学方法实验归纳法五、教学用具:静电感应演示器、玻璃棒、丝绸,多媒体辅助教学设备教学过程(一)引入新课教师:初中学过自然界有几种电荷,它们间的相互作用如何?电荷的多少用什么表示?学生:自然界只存在两种电荷,同种电荷互相排斥,异种电荷相互吸引.电荷的多少是用电荷量来表示。
出示练习题(利用多媒体)【例一】挂在绝缘细线下的两轻质通草球,由于电荷的相互作用靠近或远离,如图所示,则:( )A 甲图中两球一定带异种电荷;B 甲图中至少有一个带电;C 乙图中两球一定带同种电荷;D 乙图中两球可能只有一个带电。
答案:BC 教师:一般情况下物体不带电,不带电的物体内是否存在电荷?如何使物体带电?学生:不带电的物体内存在电荷,且存在等量正、负电荷,在物体内中和,对外不显电性。
用摩擦的方法可以使物体带电,用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电,用毛皮摩擦过的硬橡胶棒带负电。
另外还可以让物体接触带电。
教师:摩擦起电和接触带电的实质是什么?学生:一个物体失去一些电子而带正电,另一个物体得到这些电子而带负电。
甲乙引入:在复习初中内容基础上,进一步再来看有没有别的方法使物体带电?物体带电的实质是什么?今天这节课就来学习这些问题:(二)进行新课1.电荷教师活动:引导学生阅读教材有关物质内部微观结构的描述,思考和回答问题:(1)物质的微观结构是怎样的?摩擦起电的原因是什么?(2)什么是自由电子,金属成为导体的原因是什么?学生活动:积极阅读教材,思考并回答问题。
点评:培养学生通过阅读教材独立获取知识的能力。
新人教版高中物理选修3-1:多用电表的原理
拓展一 对欧姆表的进一步理解 如图所示是多用电表的表盘.
(1)为何欧姆表的零刻度在表盘的右端? (2)欧姆表的刻度为何是不均匀的? (3)刻度盘的中间刻度值有什么重要意义?
提示:(1)当红、黑表笔短接时,调节可变电阻,使 电流表指针满偏,所以在电流表满刻度处标电阻“0”.
(2)由闭合电路欧姆定律得I=
小试身手 2.(多选)关于多用电表,下列叙述正确的是( ) A.多用电表是电压表、电流表、欧姆表共用一个 表头改装而成的 B.用多用电表无论是测电压、电流,还是测电 阻,红表笔接触点的电势都高于黑表头接触点的电势 C.多用电表的电压挡、电流挡、欧姆挡都是靠外 部提供电流的 D.直流电流刻度线和直流电压刻度线都是均匀 的,可以共用同一刻度线 答案:AD
第二章 恒定电流
8 多用电表的原理
学习目标
1.知道欧姆表测量电阻的原 理,进一步提高应用闭合电 路欧姆定律分析问题的能 力. 2.了解欧姆表的内部结构和 刻度特点. 3.了解多用电表的基本结构, 知道多用电表的测量功能.
重点难点
重点
多用电表的 构造.
理解欧姆表 难点 的构造和原
理.
知识点一 欧姆表 提炼知识 1.欧姆表内部构造:表头、电源和可变电阻三部分 组成. 2.欧姆表原理:依据闭合电路的欧姆定律制成,由 电流表改装而成.
3.欧姆表测量原理.如图所示,当红黑表
笔间接入被测电阻Rx时,通过表头的电流I=
E r+Rg+R+Rx
.改变Rx,电流I随着改变,每
Hale Waihona Puke 个Rx值都对应一个电流值,在刻度盘上直接标出与I值对
应的Rx值,就可以从刻度盘上直接读出被测电阻的阻值.
4.欧姆表内阻:将红、黑表笔短接,调节滑动变阻
人教版高中物理选修3-1:电场线、等势线与运动轨迹的综合分析
转换对象 思路立现
等势面→电场线
将等势面转化为电场线后,可以较容易地判断 出带电粒子的受力方向,确定电场力做功情况, 进而确定电势能的变化
[解析] 由题图等势面可知两固定的 等量异号点电荷的电场分布如图 所示。带负电的粒子在等量异号点电荷所 产生电场中的偏转运动轨迹如图所示,则 粒子在电场中做曲线运动。电场力对带负电的粒子先做正功
答案:CD
变式3(双选)图中5虚线为一组等距离的同心圆,圆心处 固定一带正电的点电荷。一带电粒子以一定初速度射入
电场,实线为粒子仅在电场力作用下的运动轨迹,a、b、 c三点是实线与虚线的交点。则该粒子( )
A.带负电
B.在c点受力最大
V
C.在b点的电势能大于在c点的电势能
V
D.由a点到b点的动能变化大于由b点
B. a虚线对应的粒子的加速度越来越大 C.b虚线对应的粒子的加速度大小不变 D.b虚线对应的粒子的质量大于c虚线对
应的粒子的质量
• 4、解析 由于电场线没有明确方向,因此无法确 定三个带电粒子的电性;根据电场线的疏密程度 可知,a虚线对应的粒子的加速度越来越小,c虚 线对应的粒子的加速度越来越大,b虚线对应的粒 子的加速度大小不变,故C选项正确;由于b虚线 对应的带电粒子所做的运动为匀速圆周运动,而c 虚线对应的粒子在不断地向场源电荷运动,故D 选项正确.
度 越大 ,反之__越__小______。
3.运动轨迹 带电粒子移动的路径(MN),带电粒子受力方 向指向运动轨迹的凹侧
F
典例1
(双选)一带电粒子从电场中的A点运动到B 点,轨迹如图中虚线所示,不计粒子所受 的重力,则( ) BD A. A点的场强小于B点的场强 B.粒子带负电 C.粒子的加速度逐渐增加 D.粒子的速度不断减小 V
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4.匀强电场中电场线分布特点(如图 1-3-6 所示)
图 1-3-6 电场线是平行、等间距的直线,电场方向与电 场线平行. 5.等量异种电荷和等量同种电荷连线上以及 中垂线上电场强度各有怎样的规律?
(1)等量异种点电荷连线上以中点 O 场强最小, 中垂线上以中点 O 的场强为最大;等量同种点电荷
(1)电场线与带电粒子在电场中的运动轨迹的 比较
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电场线
运动轨迹
(1)电场中并不存在, 是为研究电场方便而
人为引入的. (2)曲线上各点的切 线方向即为该点的场 强方向,同时也是正 电荷在该点的受力方 向,即正电荷在该点 产生加速度的方向
与电荷守恒定律并不矛盾.
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一、电荷基本性质的理解 【例 1】 绝缘细线上端固定,
图 1-1-3
下端悬挂一个轻质小球 a,a 的表面镀有铝膜;
在 a 的近旁有一绝缘金属球 b,开始时,a、b 都不
带电,如图 1-1-3 所示.现使 a、b 分别带正、
负电,则(
)
A.b 将吸引 a,吸引后不放开
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要点一 电场强度的理解 1.电场的最基本的性质是对放入其中的电荷 有力的作用,描述这一性质的物理量就是电场强 度.
2.电场强度是采用比值定义法定义的.即 E =Fq,q 为放入电场中某点的试探电荷的电荷量,F
为电场对试探电荷的静电力.用比值法定义物理量 是物理学中常用的方法,如速度、加速度、角速度、 功率等.
q1q 2 r2
,设想当
r→0
时,得出
F→∞的结论.从
数学角度这是必然的结论,但从物理的角
人教版高中物理选修3-1第一章知识点汇总
人教版高中物理选修3—1第一章知识点总结第一章 静电场第一节、电荷及其守恒定律1.自然界中的两种电荷(1) 正电荷和负电荷:把用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷称为 正 电荷,用正数表示,则丝绸带 负点;把用毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷称为 负 电荷,用负数表示,则毛皮带 正 电。
(2)电荷及其相互作用:同种电荷相互 排斥 ,异种电荷相互 吸引 .原子核式结构:包括原子核(质子“带正电”)和核外电子(带负电)。
通常说物体不带电是指物体中的质子所带的 正电 与电子所带的 负电 在数量上相等,使整个物体对外不显电性。
(3)电荷守恒定律:电荷既不能 创造,也不能 消灭,只能从一个物体转移到另一个物体,或从物体的一部分转移到另一部分,在转移个人过程中,电荷的总量 保持不变。
2.三种起电方式(1)摩擦起电:两个相互绝缘的物体相互摩擦,使其中容易失去电子的物体由于失去电子而带 正电 ,而另一个得到电子的物体带 负点 。
原因:不同物质的原子核束缚电子的能力不同.结果:两个相互摩擦的物体带上了等量异种电荷.(2)感应起电:用静电感应的方法使物体带电,叫做感应起电.静电感应: 把一个带电的物体移近一个不带电的异体时,可以使导体带电的现象。
规律:近端感应异种电荷,远端感应同种电荷。
例 :如图所示,导体棒AB 靠近带正电的导体Q 放置.A 端带 _负_ 电荷.B 端带_正_电荷 。
(3)接触起电:一个带电的导体靠近一个不带电的导体而是这个不带电的导体带电的现象。
强调:三种起电方式的实质:电子的转移 ;三种起电方式都不是创造了电荷,也不是使电荷消失,而是使物体中的正负电荷分开,使电荷从物体的一部分转移到另一部分,或从一个物体转移到另一个物体,转移过程中总量不变。
3.元电荷(1)电荷的多少叫做 电荷量 .符号:Q 或q 单位:库仑 符号:C(2)人们把最小的电荷量叫元电荷,用e 表示。
电荷量e 的值:e=1.6×10-19C电子所带的电荷量的大小为e ,为负电;质子所带电荷量大小也为e ,但为正电。
人教版高中物理-有答案-人教版物理选修3-1第二章:多用电表的原理
人教版物理选修3-1第二章:多用电表的原理一、选择题。
1. 有一个多用电表,其欧姆挡的四个量程分别为:“×1”“×10”“×100”“×1k”,某同学把选择开关旋到“×100”挡测量一未知电阻时,发现指针偏转角很大,为了减小误差,它应该()A.换用“×1k”挡,不必重新调整调零旋钮B.换用“×10”挡,不必重新调整调零旋钮C.换用“×1k”挡,必须重新调整调零旋钮D.换用“×10”挡,必须重新调整调零旋钮2. 把一个满偏为6mA的电流表改装成欧姆表,其中电源电动势为3V.在测电阻时,电流表指针指在表盘上2mA处,则改成相应的电阻刻度时,应是()A.250ΩB.500ΩC.1000ΩD.1500Ω3. 如图所示是一个欧姆表的外部构造示意图,其正、负插孔内分别插有红、黑表笔,则虚线内的电路图应是图中的()A. B. C. D.4. 关于欧姆表,下列说法中正确的是()A.欧姆表是由电压表和电流表组合而工作的B.欧姆表是根据闭合电路的欧姆定律工作的C.被测电阻越大,欧姆表的指针偏转角就越大D.与电流表、电压表一样,欧姆表的刻度是均匀的5. 把一个满偏电流为200μA的电流表改装成欧姆表,其中电源的电动势E=1.5V.当调好零后,在两表笔间接一被测电阻R x时,电流表G的指针指在刻度盘的正中间位置,那么R x的值是()A.7.5kΩB.22.5kΩC.15kΩD.30kΩ6. 用多用电表欧姆挡测电阻,有许多注意事项,下列说法中哪些是正确的()A.测量前必须调零,而且每测一次电阻都要重新调零B.因为使用多用电表之前有一个机械调零,所以测电阻时不用再调零C.待测电阻如果是连接在某电路中,应先把它与其他元件断开,再进行测量D.两个表笔要与待测电阻接触良好才能测得较准确,为此应当用两个手分别将两个表笔与电阻两端紧紧捏在一起7. 如图所示为多用电表欧姆挡的原理示意图,其中电流表的满偏电流为300μA,内阻R g=100Ω,调零电阻最大阻值R=50kΩ,串联的固定电阻R0=50Ω,电源电动势E=1.5V,用它测量电阻R x,能准确测量的阻值范围是()A.300kΩ∼80kΩB.3kΩ∼8kΩC.300Ω∼80ΩD.300Ω∼80Ω8. 一只多用电表有4个欧姆挡,分别为“×1”、“×10”、“×100”、“×1k”,欧姆挡表盘的中间刻度值为“15”.现用它来测量一未知电阻的阻值,先将选择开关置于“×100”挡处,接着将红表笔和黑表笔接触,发现表针指在“0”处,然后进行测量,结果发现表针指在欧姆挡刻度值为“200”的刻度线附近,为了使测量结果更准确,必须换挡并重新测量,下列说法正确的是()A.必须将选择开关改为置于“×10”挡处B.必须将选择开关改为置于“×1”挡处C.换挡之后必须重新调零才能进行测量D.换挡之后不必重新调零就能进行测量9. 用欧姆表测一个电阻R的阻值,选择旋钮置于“×10”挡,测量时指针指在100与200刻度弧线的正中间,可以确定()A.R=150ΩB.R=1500ΩC.1000Ω<R<1500ΩD.1500Ω<R<2000Ω10.黑箱中有一个二极管,还有两个阻值均为1kΩ的电阻,它们与黑箱的接线柱1、2、3接成电路,用多用电表的电阻挡对这三个接线柱间的电阻进行测量,得到的数据如表所示,那么黑箱中的线路是哪一个()A. B.C. D.11. 一个用满偏电流为3mA的电流表改装成的欧姆表,调零后用它测量500Ω的标准电阻时,指针恰好指在刻度盘的正中间.如用它测量一个未知电阻时,指针指在1mA处,则被测电阻的阻值为()A.1000ΩB.5000ΩC.1500ΩD.2000Ω12. 用多用电表测直流电压U和测电阻R时,若红表笔插入多用电表的“+”插孔,则()A.测U时电流从红表笔流入多用电表,测R时电流从红表笔流出多用表B.测U、测R电流均从红表笔流入多用电表C.测U、测R电流均从红表笔流出多用电表D.测U时电流从红表笔流出多用电表,测R时电流从红表笔流入多用电表13. 欧姆表电路及刻度盘如图所示,现因表头损坏,换用一个新表头.甲表头满偏电流为原来表头的2倍,内阻与原表头相同;乙表头满偏电流与原表头相同,内阻为原表头的2倍,则换用甲表头和换用乙表头后刻度盘的中值电阻分别为()A.100Ω,100ΩB.200Ω,100ΩC.50Ω,100ΩD.100Ω,200Ω二、多选题。
人教版高中物理选修3-1复习资料全套带答案.doc
最新人教版高中物理选修3-1复习资料全套带答案高中物理第一章静电场章末总结新人教版选修3-1第一部分题型探究静电力与平衡把质量m的带负电小球A,用绝缘细绳悬起,若将带电荷量为Q的带正电球B靠近A,当两个带电小球在同一高度相距r时,绳与竖直方向成a角•试求:(1)A球受到的绳子拉力多大?(2)A球带电荷量是多少?【思路点拨】(1)对小球A受力分析,受重力、静电引力和绳子的拉力,根据三力平衡求出绳子拉力;(2)根据库仑定律求出小球A的带电量.解析:⑴带负电的小球A处于平衡状态,A受到库仑力F'、重力mg以及绳子的拉力T的作用,其合力为零.因此mg-Tcos a =0, F' -Tsin a =0e nig ,得丁= ------ ,F = mg tan a.cos a(2)根据库仑定律F ‘ =k^r,2所以A球带电荷量为q";,:答案:(1) A球受到的绳子拉力F,=mgtan a/、 4皿i 卄冃口mgr2tan a(2) A球带电荷量是q= —小结:本题先根据平衡条件得到库仑力,再根据库仑定律求出B球的带电量.a针对性训练1.用两根长度均为L的绝缘细线各系一个小球,并悬挂于同一点.已知两小球质量均为m,当它们带上等量同种电荷时,两细线与竖直方向的夹角均为0,如图所示.若己知静电力常量为k,重力加速度为g.求:(1)小球所受拉力的大小;⑵小球所带的电荷量.解析:(1)对小球进行受力分析,如图所示.设绳子对小球的拉力为T,则"严(2)设小球在水平方向受到库仑力的大小为F,贝!) F=mgtan 0 ,又因为:F=k —, r=2Lsin 0 r所以Q = 2Lsi 吧严卜答案:见解析粒子在电场屮的运动一带电的粒子射入一固定的点电荷Q 形成的电场中,沿图屮虚线由a 点运动到b 点,a 、b 两点到点A. 粒子一定带正电荷B. 电场力一定对粒子做负功C. 粒子在b 点的电势一定高于a 点的电势D. 粒子在b 点的加速度一定小于在a 点的加速度【思路点拨】由于粒子运动的轨迹是远离电荷Q 的,所以可以判断它们应该是带同种电荷;再由电场力的方向和粒子运动的方向的关系,可以判断做功的情况;根据电场线的疏密可以判断出场强的大小,进而可以判断出电场力和加速度的大小.解析:A. rh 粒子的运动的轨迹对以判断出粒子和点电荷Q 之间的作用力是互相排斥的,所以它们应该 是带同种电荷,但不一定就是带正电荷,所以A 错误.B. 由于粒子和点电荷Q 之间的作用力是互相排斥的,而粒子是向着电荷运动的,也就是库仑力的方 向和粒子运动的方向是相反的,由功的公式可以判断电场力一定对粒子做负功,所以B 正确.C. 由A 的分析可知,不能判断Q 带的电荷的性质,所以不能判断ab 点的电势的高低,所以C 错误.D. 由于r a >n,根据E=k2可以判断a 点的场强要比b 点小,所以粒子在b 点时受的电场力比较大, r加速度也就大,所以D 错误.答案:B小结:本题是対电场性质的考查,根据粒子的运动的轨迹判断出粒子和电荷Q 所带的电荷的性质,是 解决本题的关键,当然还要理解电场线与场强的关系.»针对性训练2. (多选)一带电粒子在正电荷形成的电场中,运动轨迹如图所示的abed 曲线,下列判断正确的是(BC)A. 粒子带负电B. 粒子通过a 点时的速度比通过b 点时大C. 粒子在a 点受到的电场力比b 点小则在这一过程中(若粒子只受电场力,D.粒子在a点时的电势能比b点大解析:A.轨迹弯曲的方向大致指向合力的方向,知电场力背离正电荷方向,所以该粒子帯正电.故A 错误.B.从a到b,电场力做负功,根据动能定理,动能减小,a点动能大于b点动能,则a点速度大于b 点的速度.故B正确.C.b点的电场线比a点电场线密,所以b点的电场强度大于a点的电场强度,所以粒子在a点的电场力比b点小.故C正确.D.从a到b,电场力做负功,电势能增加.所以a点的电势能小于b点的电势能.故D错误.功能关系在电场中的运用如图所示,在点电荷+Q的电场中有A、B两点,将质子和a粒子(带电荷量是质子的2倍,质量是质子的4倍)分别从A点由静止释放到达B点时,它们速度大小之比为多少?解析:质子和a粒子都是正离子,从A点释放后将受电场力作用,加速运动到B点,设AB间的电势差为U,根据动能定理得:对质子:qnU=^mnVH①对a粒子:q a U=^maVa②答案:将质子和a粒子分別从A点由静止释放到达B点时,它们的速度大小Z比是£: 1.»针对性训练3.如图所示,一电子(质量为in,电量绝对值为e)处于电压为U的水平加速电场的左极板A内侧,在电场力作用下由静止开始运动,然后穿过极板B中间的小孔在距水平极板M、N等距处垂直进入板间的匀强偏转电场.若偏转电场的两极板间距为d,板长为1,求:(1)电子刚进入偏转电场时的速度vo;(2)要使电子能从平行极板M、N间飞出,两个极板间所能加的最大偏转电压•令 習 厂 M解析:(1)在加速电场屮,由动能左理有:eU=^mvo —0©(2)电子在偏转电场屮做类平抛运动,有: 平行极板方向:要飞出极板区:联解③④⑤式得:「即 U‘ .ax=-^-U. @答案:见解析创新探究有这样一种观点:有质量的物体都会在英周围空间产生引力场,而一个有质量的物体在英他有质量 的物体所产生的引力场中,都要受到该引力场的引力(即万有引力)作用,这种情况可以与电场类比,那么, 在地球产生的引力场中重力加速度,可以与电场中下列哪个物理量相类比()A. 电势B.电势能C.电场强度D.电场力解析:本题的情境比较新,引力场与电场是两个不同性质的场,但有可比性.引力场的特点是对处于 引力场的有质量的物体有力的作用即F=n )g, g 为重力加速度,这是引力场中力的性质.而电场的特点是 对处于电场的电荷有力的作用即F=Eq, E 为电场强度.两者都是从力的角度显示场的重要性质.答案:C第二部分典型错误释疑典型错误之一忽视对电性的讨论真空中两个静止点电荷相距10 cm,它们之间的相互作用力大小为9X1(E" N,当它们合在一起吋, 成为一个带电量为3X10—8 C 的点电荷,问:原來两个电荷的带电量各为多少?【错解】根据电荷守恒定律:qi + q 2=3X10-8 C=a©2 [ /\ —2 x 2根据库仑定律:q 】q2=〒F=—— X9X10-4 C 2=1X1O -15 C 2=bh以q2飞代入①式得:qf )+ b = 01 =Vot ③ leU'2 C ④垂直极板方向: 解①得:②解得 qi=-(a±-\/a 2 —4b ) =~(3X 10_s ±^/9X 10_1(,—4X 10_I :,)C.【分析纠错】学生的思维缺乏全面性,因两点电荷有对能同号,也有可能异号.题中仅给出相互作用 力的大小,两点电荷可能异号,按电荷异号计算.由 qi —Q2=3X 10 s C=a.q 】q2=l X 10-11 C 2 = b.得 qf —aqi — b=0,由此解得:q 】 = 5X10 8 Cq 2=-2X10-8 C.典型错误之二因错误理解直线运动的条件而出错如图所示,一粒子质量为m,带电量为+ q,以初速度v 与水平方向成45°角射向空间匀强电场区 域,粒子恰做直线运动.求这匀强电场最小场强的大小,并说明方向.【错解】因粒子恰做直线运动,所以电场力刚好等于mg ,即电场强度的最小值为:歸=才.【分析纠错】因粒子恰做直线运动,说明粒子所受的合外力与速度平行,但不一定做匀速直线运动, 还可能做匀减速运动.受力图如图所示,显然最小的电场强度应是:厂 mgs in 45°亠宀工士〒“宀,亠 Emin= ------------- = —,方I 口J 垂直于V 斜冋上方. q 2q典型错误之三因错误判断带电体的运动情况而出错质量为m 的物块,带正电Q,开始时让它静止在倾角u=60°的固定光滑绝缘斜面顶端,整个装置 放在水平方向、大小为的匀强电场,如图所示,斜面高为H,释放物体后,物块落地的速度大小 为()【错解】不少同学在做这道题时,一看到“固定光滑绝缘斜而”就想物体沿光滑斜而下滑不受摩擦力作 A.J72+&) gH C. 2V2gH41用,由动能定理得:mgH+QE#=$Tiv2,得v=p(2+羽)gH而错选A.【分析纠错】其实“固定光滑绝缘斜面”是干扰因素,只要分析物体的受力就不难发现,物体根本不 会沿斜面下滑,而是沿着重力和电场力合力的方向做匀加速直线运动,弄清了这一点,就很容易求得本题 正确答案应是C.典型错误之四 因忽视偏转电场做功的变化而出错一个动能为Ek 的带电粒子,垂直于电场线方向飞入平行板电容器,飞出电容器时动能为2应,如果 使这个带电粒子的初速度变为原来的两倍,那么它飞出电容器吋的动能变为()A. 8EuB. 5EkC. 4.25EkD. 4Ek【错解】当初动能为Ek 时,未动能为2Ek ,所以电场力做功为W=E k ;当带电粒子的初速度变为原來 的两倍时,初动能为4比,电场力做功为W=Ek ;所以它飞出电容器时的动能变为5Ek,即B 选项正确.【分析纠错】因为偏转距离为丫=跻,所以带电粒子的初速度变为原来的两倍时,偏转距离变为》, 所以电场力做功只有W=0.25Ek,所以它飞出电容器时的动能变为4. 25E k ,即C 选项正确.高中物理第二章恒定电流章末总结新人教版选修3-1 原理测电阻率 描述小灯泡的伏安特性曲线 测电池的便用多用表第一部分题型探究将复杂的研究对象转换成简单的物体 模型解决实际问题在国庆日那天,群众游行队伍中的国徽彩车,是由一辆电动车装扮而成,该电动车充一次电可以走 100 km 左右.假设这辆电动彩车总质量为6. 75X 103 kg,当它匀速通过天安门前500 m 长的检阅区域时 用时250 s,驱动电机的输入电流I = 10 A,电压为300 V,电动彩车行驶时所受阻力为车重的0. 02倍.g 取10 m/s 2,不计摩擦,只考虑驱动电机的内阻发热损耗能量,求:(1) 驱动电机的输入功率;(2) 电动彩车通过天安门前时的机械功率;龄规律 电路的连接开艾猜动变阻器恆定电流 导线I 控制件 111源 ① 电開定鏗② 部分电路欧姆定律③ 焦耳定律®闭合电路欧姆定禅 用电器 电浣表电压表多用表(3)驱动电机的内阻和机械效率. 【思路点拨】转换对象彩车一“非纯电阻电路”模型思路立现把复杂的实际研究对象转化成熟悉的非纯电阻电路进行处理,抓住了问题的实质,忽略了次要因素,看似复杂的问题变得非常容易解析:(1)驱动电机的输入功率:P 入=UI = 300 VX10 A = 3 000 W.V(2)电动彩车通过天安门前的速度v =?=2 m/s,电动彩车行驶时所受阻力为Fr=0. 02mg=0. 02X6. 75X 103X 10 N=l. 35X10’ N;电动彩车匀速行驶吋F=Ff, 故电动彩车通过天安门前时的机械功率P 机=Fv = 2 700 W.(3)设驱动电机的内阻为R,由能量守恒定律得:1)入七=P机t +『Rt,解得驱动电机的内阻R=3 Q,驱动电机的机械效率H XI00%=90%.1入答案:(1)3 000 W (2)2 700 W (3)3 Q 90%小结:电动彩车是由电动机驱动的,其含电动机的电路是一非纯电阻电路模型,处理此类问题常用能量守恒定律列式求解.a针对性训练1.有一种“电测井”技术,用钻头在地上钻孔,通过测量钻孔中的电特性反映地下的有关情况.如图为一钻孔,其形状为圆柱体,半径为10 cm•设里面充满浓度均匀的盐水,其电阻率P =0.314 Q・m. 现在在钻孔的上表面和底部加上电压测得U =100 V, 1 = 100 mA,求该钻孔的深度.解析:设该钻孔内的盐水的电阻为R,由R=p得R jo男Q=io‘ Q・由电阻定律得:深度hRS 103X3. 14X0. I2=i =—= -----------------------P 0.314答案:100 m含电容电路的分析与计算方法(多选)如图所示,乩、R2、R3、出均为可变电阻,G、C2均为电容器,电源的电动势为E,内阻r^O. 若改变四个电阻中的一个阻值,贝9()m= 100 m.&所带的电量都增加 C2所带的电量都增加 C2所帯的电量都增加C2所带的电量都增加【思路点拨】由电路图可知,电阻R2、&、串联接入电路,电容器G 并联在电阻R2两端,电容器C2 与心、出的串联电路并联;根据电路电阻的变化,应用欧姆定律及串联电路特点判断电容器两端电压如何 变化,然后由Q=CU 判断出电容器所带电荷量如何变化.解析:Ri 上没有电流流过,R 】是等势体,故减小R 】,G 两端电压不变,C2两端电压不变,G 、C2所带的 电量都不变,选项A 错误;增大G 、C2两端电压都增大,G 、G 所带的电量都增加,选项B 正确;增大 心,G 两端电压减小,C2两端电压增大,G 所带的电量减小,C2所带的电量增加,选项C 错误;减小心,G 、 C2两端电压都增大,C 】、C2所带的电量都增加,选项D 正确.答案:BD小结:解决含电容器的直流电路问题的一般方法:(1) 通过初末两个稳定的状态來了解中间不稳定的变化过程.(2) 只有当电容器充、放电时,电容器支路中才会有电流,当电路稳定时,电容器对电路的作用是断 路.(3) 电路稳定时,与电容器串联的电阻为等势体,电容器的电压为与之并联的电阻两端的电压.(4) 在计算电容器的帶电荷量变化吋,如果变化前后极板帯电的电性相同,那么通过所连导线的电荷 量等于始末状态电容器电荷量之差;如果变化前后极板带电的电性相反,那么通过所连导线的电荷量等于 始末状态电容器电荷量之和.a 针对性训练2. (多选)如图所示电路中,4个电阻阻值均为R,电键S 闭合时,有质量为叭带电量为q 的小球静 止于水平放置的平行板电容器的正中间.现断开电键S,则下列说法正确的是(AC)A. 小球带负电B. 断开电键后电容器的帯电量增大C. 断开电键后带电小球向下运动0.断开电键后带电小球向上运动解析:带电量为q 的小球静止于水平放置的平行板电容器的正屮间,说明所受电场力向上,小球带负 电,选项A 正确;断开电键后电容器两端电压减小,电容器的带电量减小,带电小球所受电场力减小,带 电小球向下运动,选项C 正确、D 错误.A. 减小Ri, B. 增大R2, C. 增大 D. 减小Ri, G 、 C 】、 /?ft创新情景探究角速度计可测量航天器自转的角速度3,其结构如图所示.当系统绕OCT 转动时,元件A 在光滑 杆上发生滑动,并输出电压信号成为航天器的制导信号源.已知A 质量为m,弹簧的劲度系数为k,原长 为I 』,电源电动势为E,内阻不计.滑动变阻器总长为L,电阻分布均匀,系统静止时滑动变阻器滑动头P 在中点,与固定接点Q 正对,当系统以角速度3转动时,求:(1) 弹簧形变量x 与3的关系式;(2) 电压表的示数U 与角速度(Q 的函数关系.【思路点拨】当系统在水平面内以角速度3转动时,由弹簧的弹力提供元件A 的向心力,根据牛顿 第二定律得到角速度3与弹簧仲长的长度x 的关系式.根据串联电路电压与电阻成正比,得到电压U 与x的关系式,再联立解得电压U 与角速度3的函数关系.解析:(1)根据牛顿第二定律,有:F r .=ma = mw 2R, 而 F n = kx = m 2 (Lo + x),2m 3 *L 0(k —mco 2) 答案:见解析.小结:本题是一道典型的理论联系实际的题目,也是一道力学、电学的综合题,关键是要弄懂滑动变 阻器上当滑动头P 滑动时的电阻关系.»针对性训练3. 如图所示,图甲是我市某中学在研究性学习活动中,吴丽同学自制的电子秤原理示意图.目的是 利用理想电压表的示数指示物体的质量.托盘与电阻可忽略的金属弹簧相连,托盘与弹簧的质量均不计•・滑 动变阻器的滑动端与弹簧上端连接,当托盘屮没有放物体时,滑动触头恰好指在变阻器R 的最上端,此吋 电压表示数为零.设变阻器总电阻为R,总长度为L,电源电动势为E,内阻为「限流电阻阻值为R 。
人教版物理选修3-1《简单的逻辑电路》优秀教案
简单的逻辑电路教案一、课题:简单的逻辑电路二、教学目标:知识和技能:1、知道数字电路和模拟电路的概念,了解数字电路的优点。
2、知道“与”门、“或”门以及“非”门电路的特征、逻辑关系及表示法。
3、初步了解“与”门、“或”门以及“非”门电路在实际问题中的应用。
过程与方法:以实验教学为主体的媒体教学为辅的课堂教学模式;以对比教学为主线、联系生活实际为辅线开展课堂教学活动。
情感、态度和价值观:感受数字技术对现代生活的巨大改变;体验物理知识与实践的紧密联系。
三、教学重、难点:三种门电路的逻辑关系以及门电路的实际应用。
四、教学过程:演示实验引入课题火警报警装置用火柴点燃放在图示位置,结果听到喇叭鸣叫。
问:1、为什么会有这样的实验现象?2、中间的“黑盒子”是什么元件?实验装置图:我们今天的这节课就是要来探究实验现象产生的原因以及“黑盒子”里的元件。
为此让我们从稳恒电路的模拟世界进入实用的数字世界。
一、数字电路和模拟电路电子电路中的信号:1、模拟信号:幅度随时间连续变化的信号例:正弦波信号、锯齿波信号等。
2、数字信号:幅度不随时间连续变化,而是跳跃变化阅读材料(见附页)点燃的火柴引:数字电路的基本单元是逻辑电路,逻辑电路中最基本的电路叫做“门”电路, (门电路是一种有一个或多个输入端,只有一个输出端的开关电路,是数字电路的基本单元。
门电路就像一扇门,当具备开门条件时,输出端就有一个信号输出;反之,门关闭)。
它们在工作时输入端和输出端的电势只有两种情况:一种为高电势(如12V),另一种为低电势(如0V), 电路工作好像处在一种“是”和“非”的判断之中,因此叫做逻辑电路。
首先来认识一下逻辑电路的种类:二、逻辑电路的种类“与”门、“或”门、“非”门以及“与非”门、“或非”门和“异或”门(符号略)今天我们主要的任务是了解“与”门、“或”门和“非”门的特点及其应用。
三、逻辑电路的特点1、“与”逻辑电路(and)演示实验(利用积件模拟教材演示实验)这是一个搭积木的过程,教师在电脑屏幕上将积木(元件)准备好,学生上讲台操作鼠标,按下其中任意一个T o gg le Sw itch(键),LED(灯)不亮;当按下两个T o gg le Switch(键),LED(灯)亮。
人教版高中物理选修3-1目录
人教版高中物理选修3-1目录第一章静电场1.电荷及其守恒定律电荷电荷守恒定律元电荷2.库仑定律库仑定律库仑的实验3.电场强度电场电场强度点电荷的电场电场强度的叠加电场线匀强电场4.电势能和电势静电力做功的特点电势能电势等势面5.电势差6.电势差与电场强度的关系7.静电现象的应用静电平衡状态下导体的电场导体上电荷的分布尖端放电静电屏蔽8.电容器的电容电容器电容平行板电容器的电容常用电容器9.带电粒子在电场中的运动带电粒子的加速带电粒子的偏转示波器的管理第二章恒定电流1.电源和电流电源恒定电流3.欧姆定律欧姆定律导体的伏安特性曲线4.串联电路和并联电路串联电路和并联电路的电流串联电路和并联电路的电压串联电路和并联电路的电阻电压表和电流表5.焦耳定律电功和电功率焦耳定律6.导体的电阻影响导体电阻的因素导体的电阻7.闭合电路的欧姆定律闭合电路的欧姆定律路端电压与负载的关系8.多用电表的原理欧姆表多用电表实验: 练习使用多用电表测量小灯泡的电压测量通过小灯泡的电流测量定制电阻测量二极管的正反向电阻实验: 测定电池的电动势和内阻实验原理实验方法数据处理9.简单的逻辑电路“与”门“或”门“非”门第三章磁场1.磁现象和磁场磁现象电流的磁效应磁场地球的磁场2.磁感应强度磁感应强度的方向磁感应强度的大小3.几种常见的磁场几种常见的磁场安培分子电流假说匀强磁场磁通量4.通电导线在磁场中受到的力安培力的方向安培力的大小磁电式电流表5.运动电荷在磁场中受到的力洛仑兹力的方向和大小电视显像管的工作原理6.带电粒子在匀强磁场中的运动带电粒子在匀强磁场中的运动回旋加速器。
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高中物理学习材料
(灿若寒星**整理制作)
物理·选修3-1(人教版)
第1节磁现象和磁场
1.(双选)关于磁场的下列说法正确的是()
A.磁场和电场一样,是同一种物质
B.磁场最基本的性质是对处于磁场里的磁体或电流有磁场力的作用
C.磁体与通电导体之间的相互作用不遵循牛顿第三定律
D.电流与电流之间的相互作用是通过磁场进行的
2.磁铁吸引小铁钉与摩擦过的塑料尺吸引毛发碎纸屑两现象比较,下列说法正确的是()
A.两者都是电现象
B.两者都是磁现象
C.前者是电现象,后者是磁现象
D.前者是磁现象,后者是电现象
3.奥斯特实验说明了()
A.磁场的存在B.磁场的方向性
C.电流可以产生磁场D.磁体间有相互作用
4.磁性水雷是用一个可绕轴转动的小磁针来控制起爆电路的,军舰被地磁场磁化后就变成了一个浮动的磁体,当军舰接近磁性水雷时,就会引起水雷的爆炸,其依据是()
A.磁体的吸铁性
B.磁极间的相互作用规律
C.电荷间的相互作用规律
D.磁场对电流的作用原理
5.如图四个实验现象中,不能表明电流能产生磁场的是()
A.甲图中,导线通电小磁针发生偏转
B.乙图中,通电导线在磁场中受到力的作用
C.丙图中,当电流方向相同时,导线相互靠近
D.丁图中,当电流方向相反时,导线相互远离
6.判断一段导线中是否有直流电流通过,手边若有几组器材,其中最为可用的是()
A.被磁化的缝衣针及细棉线
B.带电的小纸球及细棉线
C.小灯泡及导线
D.蹄形磁铁及细棉线
7.《新民晚报》曾报道一则消息:“上海信鸽从内蒙古放飞后,历经20余天,返回上海市鸽巢”,信鸽的这种惊人的远距离辨认方向的本领,实在令人称奇.人们对信鸽有高超的认路本领的原因提出了如下猜想:那么信鸽究竟靠什么辨别方向呢?科学家们曾做过这样一个实验:把几百只训练有素的信鸽分成两组,在一组信鸽的翅膀下各缚一块小磁铁,而在另一组信鸽的翅膀下各缚一块大小相同的铜块,然后把它们带到离鸽舍一定距离的地方放飞,结果绝大部分缚铜块的信鸽飞回鸽舍,而缚磁铁的信鸽全部飞散了.科学家的实验支持了上述哪种猜想()
A.信鸽对地形地貌有极强的记忆力
B.信鸽能发射并接收某种超声波
C.信鸽能发射并接收某种次声波
D.信鸽体内有某种磁性物质,它能借助地磁场辨别方向
8.如图所示为一电磁选矿机的示意图,其中M为矿石漏斗,D为电磁铁. 在开矿中,所开采出的矿石有含铁矿石和非含铁矿石,那么矿石经过选矿机后,落入B槽中的矿石是________,落入A槽中的矿石是________.
答案:
1.答案:BD
2.答案:D
解析:磁铁吸引小铁钉是靠磁铁的磁场把铁钉磁化而作用的,是磁现象;摩擦过的塑料上带电荷是周围产生电场而吸引毛发碎纸屑的,是电现象.
3.答案:C
解析:本题考查奥斯特实验,奥斯特实验中电流能使静止的小磁针发生偏转,说明电流周围能产生磁场.故正确选项为C.
4.答案:B
解析:同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引.当军舰接近磁性水雷时,磁体间的相互作用引起小磁针的转动,与铁制引芯相吸引,接通电路,引起爆炸.
5.答案:B
解析:磁场对小磁针、通电导体有作用力,图甲中的小磁针发生了偏转,图丙、丁中的通电导体发生了吸引和排斥,都说明了电流周围存在磁场.乙图不能说明电流能产生磁场.所以答案为B.
6.答案:A
解析:被磁化的缝衣针相当于小磁针,用细棉线吊起后放在直线电流周围能摆动说明导线中有电流流过.7.答案:D解析:也许同学们还不明白超声波、次声波的含义,但是,题目中给出的实验情景会帮助我们理解题意,并作出正确判断.信鸽缚铜块不影响其辨别方位,但缚磁铁就会迷失方向.可以判断选项D正确.8.答案:含铁矿石非含铁矿石
解析:含铁矿石被电磁铁D磁化吸引,故落入B槽;非含铁矿石不受D的作用,故落入A槽.。