高中物理选修3—1课后习题答案及解释

2 倍，则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斥力如图 1－ 6 所 示 。 共 受 三 个 力 的 作 用 ，， 由 于
电子由 B 移动到 A 的结果。其中，A 得到的电子数为
，与 B 失
，相互间距离分别为 、 、
去的电子数相等。 3． 答：图 1－4 是此问题的示意图。导体 B 中
。
移动到 P 静电力做正功，电势能减少，
，M 点电势比 P 点电势高。
7． 答：因为
，所以，在 左侧的 轴上， 产生的电
场的电场强度总是大于 产生的电场的电场强度，且方向总是指向 轴负半轴，在
和
之间，电场强度总是指向 轴的正方向。所以，只有在 右侧的 轴上，才有可 能出现电场强度为 0 的点。
4． 答：因
它 的 受 力 示 意 图 见图 1－ 7。 静 电 斥 力
B 球再次与 A 球接触，B 球带电
。
，又，
，
2． 答：
（注意，原子核中的质子间
所
以
，
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
、
，距离
为 ，则
。当用 C 接触 A 时，A 的电荷量变为
，C 的电荷量也是
；
第三节 1． 答：A、B 两处电场强度之比为
C 再与接触后，B 的电荷量变为
； 此时，A、B 间的静电 力变为 ：
。A、C 两处电场强度之比为
。
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2． 答：电子所在处的电场强度为
，
（1）设该点距离原点的距离为 ，则
，即
，解得
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。
．说明：用直线将图中的 4 个点与坐标原点连接起来，得到 4 个电
阻的伏安特性曲线．在同一条直线上的不同点，代表的电压、电流不同，但它们的比值就是
对应电阻的阻值． 、 在同一条直线上，因此电阻相同．在其中三条直线上取一个相同的
电压值，可以发现 的电流最小，因此电阻最大， 的电流最大，因此电阻最小．也可以根
据直线的斜率判断电阻的大小．
3． 答：如图 2－4 所示．
电场的速度为 ，偏转电场两极距离为 ，极板长为 ，则：粒子的初动能
，
粒子在偏转电场中的加速度
，在偏转电场中运动的时间为
，粒子离开偏转电
场时沿静电力方向的速度
，粒子离开偏转电场时速度方向的偏转角的正切
，由于各种粒子的初动能相同，即
，所以各种粒子的偏转
，可见，第一种方法最简单。 2． 答：如果电子的动能减少到等于 0 的时候，电子恰好没有到达 N 极，则电流表中就没有电
现象。 4． 答：小山坡 b 比 a 地势更陡些，小石头沿 b 边滚下加速度更大些。b 边电势降落比 a 边降落
得快，b 边的电场强度比 a 边强。可见，电势降落得快的地方是电场强度强的地方。 第 7 节 静电现象的应用
1． （1）金属球内的自由电子受到点电荷 的吸引，所以在靠近 的一侧带负电，在离
方向相同；粒子在静电力方向的偏转距离为 偏转距离也相同，所以这些粒子不会分成三束。
，可见各种粒子的
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5． 答：电子的初动能
，垂直进入匀强电场后加速度
，在偏转电场中运动
的时间为
，电子离开偏转电场时沿静电力方向的速度
，电子离开偏
转电场时速度方向的偏转角的正切
3． 答：乘积 的单位是瓦特．因为
负电荷在 A 点的电势能较大。（2）负电荷从 B 移动到 A 时，静电力做负功。（3）
，
第 6 节 电势差与电场强度的关系
一板接地， 都是
。（3）
，
如果电子先移到 E 点再移到 D 点，静电力做的功不会改变。这是因为静电力做功与路径无 关，只与初末位置有关。
3． 答：空气击穿时的电势差
。雷击就是一种空气被击穿的
2． 答：
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3． 答：点火器的放电电极做成针状是利用尖端放电现象，使在电压不高的情况下也容易点火。 验电器的金属杆上固定一个金属球是防止出现尖端放电现象，使验电器在电压较高时也不会 放电（漏电）
4． 答：因为超高压输电线周围存在很强的电场，带电作业的工人直接进入这样的强电场就会有 生命危险。如果工人穿上包含金属丝的织物制成的工作服，这身工作服就像一个金属网罩， 可以起到静电屏蔽的作用，使高压电线周围的电场被工作服屏蔽起来，工人就可以安全作业 了。
第 8 节 电容器的电容 1． （1）把两极板间距离减小，电容增大，电荷量不变，电压变小，静电计指针偏角变小。（2）
把两极间相对面积减小，电容减小，电荷量不变，电压变大，静电计指针偏角变大。（3）在 两极板间插入相对介电常数较大的电介质，电容增大，电荷量不变，电压变小，静电计指针 偏角变小。
2． 答：由
6． 答：小球受到重力、电场力 F，轻绳拉力 的
作用而处于平衡状态，它的受力情况如图
，单位是牛顿每千克，方向竖直
1－ 11 所 示 。 由 图 可 知 ，
，
（不合题意，舍去）和
（2）在 坐标轴上
和
的。
第四节
。所以，在
处电场强度等于 0。
的地方，电场强度的方向总是沿 轴的正方向
1． 答：
；
。
2． 答：（1）
3． 答：重力场的场强强度等于重力与质量的比值，即
向下。 4． 答：这种说法是错误的。例如，如图 1－9 所
示，有一带电粒子以平行于金属板的初速度射 入电场，它沿电场线的方向做匀加速运动，而 沿初速度方向做匀速运动，它的运动轨迹是曲 线。也就是说，它的运动轨迹与电场线不重合。 5． （1）因为电场线的疏密程度反映电场强度的 强弱，所以，B 点的电场最强，C 点的电场最 弱。 （2）A、B、C 三点的电场强度的方向如图 1－10 所示。 （3）负电荷在 A、B、C 三点时的受力方向如 图 1－10 所示。
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，可移动的电荷是自由电子，所以，A 带上的是负电荷，这是
。在此情况下，若再使 A、B 间距增大为原来的
的一部分自由受 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斥力，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，也没有违背能量守恒定律。因为，在把 A、B 分开 的过程中要克服 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，两个相同的带电金属球接触后所带的电荷量相等。所以，先把 A 球
，
。因为
。所以
，可见 A 点电势比 B
点高。（2）
，
。因为
。所以
，
可见 D 点电势比 C 点高。（3）
，
，可见
，故
F 点的电势比 E 点高。小结：（1）在电场中，同一正试探电荷的电势能越大的点，电势越高； 同一正试探电荷在电势越高的点，电势能越大。（2）在电场中，同一负试探电荷的电势能越 大的点，电势越低；同一负试探电荷在电势越高的点，电势能越小。（3）正的试探电荷电势 能为负值的点的电势小于负的试探电荷电势能为负值的点的电势。 3． 答：（1）沿着电场线的方向，电势是逐渐降低的，所以 M 点的电势比 N 点高。（2）先假设 正试探电荷从 M 点沿着与电场线始终垂直的路径移动到与 P 在同一条电场线上的 ，这 一过程静电力不做功。再把这一电荷从 移动到 P 点，全过程静电力做正功。所以，从 M
，在偏转电场中运动的时间为
，粒子离开偏转电场时沿静电力方向的速度
，粒子离开偏转电场时
速度方向的偏转角的正切
。（ 1） 若 电 子 与 氢 核 的 初 速 度 相 同 ， 则
两极板间距离减半则电容加倍，
。极板上电荷量增加了
（2）移去电池后电容器所带电荷量不变，
，两极板距离
减半后
，即两极板间电势差减小了 4.5V。
得
此
面积约为窗户面积的 10 倍
3． 答：（1）保持与电池连接，则两极间电压不变，
，
流。由动能定理
，
得：
。
。
3． 答：设加速电压为 ，偏转电压为 ，带电粒子的电荷量为 ，质量为 ，垂直进入偏转
电场的速度为 ，偏转电场两极间距离为 ，极板长为 ，则：带电粒子在加速电场中获得
初动能
，粒子在偏转电场中的加速度
，所以 表示非静电力做功的功率，
也是电源将其他能转化为电能的电功率．如果
，
，则
，表示每秒
有 6J 其他形式的能转化为电能．（说明：本题也可以从量纲的角度来考虑，要求学生从物理
量的复合单位的物理意义入手进行思考．）
第 3 节 欧姆定律
，
。
1． 答：因
，所以
，因此不能用这个电流
第二章 恒定电流 第一节 电源和电流 1． 答：如果用导线把两个带异号电荷的导体相连，导线中的自由电子会在静电力的作用下定向
4． 答 ： 设 电 容 器 所 带 电 荷 量 为 ， 因
，并且
，所以
，
。又因为
，所以
只与电容器所带电荷量和极板面积有关。 第 9 节 带电粒子在电场中的运动
1． 答：解法一：
。可见，电场强度与两极间距离无关，
；解法二：
，
；解法三：
，
，
，
。（3）若电子与氢核的初动能相同，则
。
4． 答：设加速电压为 ，偏转电压为 ，带电粒子的电荷量为 ，质量为 ，垂直进入偏转