人教版物理选修31课后答案

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，可移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 移动到A 的结果。其中，

A 得到的电子数为8101910 6.25101.610

n --==⨯⨯，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 球与B 球接触，此时，B 球带电

2

q

；再把B 球与C 球接触，则B 、C 球分别带电

4q ；最后，B 球再次与A 球接触，B 球带电3()2248

B q q q q =+÷=。 2． 答：192291222152

(1.610)9.010230.4(10)q q e F k k N N r r --⨯===⨯⨯

=（注意，原子核中的质子间的静电力可以使质子产生2921.410/m s ⨯的加速度！）

3． 答

：

设

A

、

B

两

球

的

电

荷

量

分

别

为

q

、

q

-，距离

为r ，则22kq F r =-。当用C 接触A 时，A 的电荷量变为2A q q =，C 的电荷量也是2

c q

q =；C 再与接触后，B 的电荷量变为

224B q q q q -+

==-；此时，A 、B 间的静电力变为：2222112288

A B q q

q q q F k k k F r r r ⨯

'==-=-=。在此情况下，若再使A 、B

间距增大为原来的2倍，则它们之间的静电力变为2

11232

F F F "='= 。 1－6所示。4q 共受三个力的

4． 答：第四个点电荷受到其余三个点电荷的排斥力如图

为a

、、a ，所以

作用，，由于1234q q q q q ====，相互间距离分别

2122q F F k a ==，2

222q F k a =。根据平行四边形定则，

合力沿对角线的连线向外，且

大小是21222cos 45q F F F a

=︒+=

。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

tan F mg θ=

5tan 12

θ=

=，又，

2

2tan q F k mg r

θ

==，所以，

85.310q C -===⨯ 3

q

第三节

1． 答：A 、B 两处电场强度之比为1A B F E q nF E n q

==。A 、C 两处电场强度之比为A C

F E q

n F E nq ==。 2． 答：电子所在处的电场强度为19

9

112

11

2

1.6109.010/ 5.110/(5.310)e E k N C N C r

--⨯==⨯⨯=⨯⨯，方向沿着半径指向外。电子受到

的电场力为1119

85.110 1.610

8.210F eE N N --==⨯⨯⨯=⨯，方向沿着半径指向质子。

3． 答：重力场的场强强度等于重力与质量的比值，即

mg

g m

=，单位是牛顿每千克，方向竖直向下。 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。 6． 答：小球受到重力、电场力F ，轻绳拉力T F 的

作用而处于平衡状态，它的

tan 30Eq F mg mg

==︒

，

受力情况如图1－11所示。由图可知，

268

1.01010tan 30/

2.910/2.010mg E N C N C q --⨯⨯=︒=

=⨯⨯。 7． 答：因为12Q Q >，所以，在1Q 左侧的x 轴上，1Q 产生的电场的电场强度总是大于2Q 产生的电场的电场强度，且方向总是

指向x 轴负半轴，在0x =和6x cm =之间，电场强度总是指向x 轴的正方向。所以，只有在2Q 右侧的x 轴上，才有可能出现电场强度为0的点。

（1）设该点距离原点的距离为x ，则1222

0(6)

Q Q k

k x x -=-，即22

4(6)0x x --=，解得14x cm =（不合题意，舍去）和12x cm =。所以，在212x cm =处电场强度等于0。

（2）在x 坐标轴上06x cm <<和12x cm >的地方，电场强度的方向总是沿x 轴的正方向的。

第四节

1． 答：8

9

61015410

pA

A E V V q ϕ--⨯===⨯；109221015310pA A E q J J ϕ--'==⨯⨯=⨯。 2． 答：（1）pA A E q ϕ=

，pB B E q

ϕ=

。因为pA pB E E >。所以A B ϕϕ>，可见A 点电势比B 点高。（2）pC pC C E E q

q

ϕ=

=-

-，

pD pD B E E q

q

ϕ=

=-

-。因为pC pD E E >。所以C D ϕϕ<，可见D 点电势比C 点高。（3）0pE E E q

ϕ=

<，0pF pF F E E q

q

ϕ=

=-

>-，

可见F E ϕϕ>，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M '，这一过程静电力不做功。再把这一电荷从M '移动到P 点，全过程静电