高中物理选修3-1章节试题及答案分析

高中物理选修3-1试题及答案第一章1.如图所示，ql、q2、q3分别表示在一条直线上的三个点电荷。已知ql与q2之间的距离为ll，q2与q3之间的距离为l2，且每个电荷都处于平衡状态。若q2为正电荷，则ql为电荷，q3为电荷；ql、q2、q3三者电荷量大小之比是：：2.在真空中的O点放一点电荷Q=1.0×10－9C，直线MN过O点，OM=30cm，M点放有一点电荷q=－2×10－10C，如图所示。求：（1）M点的场强大小；（2）若M点的电势比N点的电势高15V，则电荷q从M点移到N点，电势能变化了多少?3.如图所示，BC是半径为R的1/4圆弧形的光滑且绝缘的轨道，位于竖直平面内，其下端与水平绝缘轨道平滑连接，整个轨道处在水平向左的匀强电场中，电场强度为E.今有一质量为m、带正电q的小滑块（体积很小可视为质点），从C点由静止释放，滑到水平轨道上的A点时速度减为零。若已知滑块与水平轨道间的动摩擦因数为μ，求：（1）滑块通过B点时的速度大小；（2）水平轨道上A,B两点之间的距离。4.一个带电质点的带电荷量为3×10-9C的正电荷，逆着电场方向从A点移动到B点的过程中外力做功为6×10-5J，带电质点的动能增加了4.5×10-5J，求A、B两点间的电势差UAB。5.如图所示，水平放置的平行金属板A、B间距为d，带电粒子的电荷量为q，质量为m，粒子以速度v从两极板中央处水平飞入两极板间，当两板上不加电压时，粒子恰从下板的边缘飞出.现给AB加上一电压，则粒子恰好从上极板边缘飞出求：（1）两极板间所加电压U；（2）金属板的长度L6．如图14所示,在真空中用等长的绝缘丝线分别悬挂两个点电荷A和B,其电荷量分别为+q和-q.在水平方向的匀强电场作用下,两悬线保持竖直,此时A、B间的距离为L.求该匀强电场场强的大小和方向,7．如图15所示,在场强为E的匀强电场中,一绝缘轻质细杆可绕O点在竖直平面内自由转动,A端有一个带正电的小球,电荷量为q,质量为m。将细杆从水平位置自由释放,则：(1)请说明小球由A到B的过程中电势能如何变化?(2)求出小球在最低点时的速率(3)求在最低点时绝缘杆对小球的作用力.8．如图16所示,电荷量为q,质量为m的带电粒子以速度v垂直进入平行板电容器中（不计粒子的重力），已知极板的长度为，两极板间的距离为d，两极板间的电压为U，试推导带电粒子射出电容器时在偏转电场中的偏转位移y和偏转角的表达式。llAB图14ABOqlEm图15_v+图169．如图17所示,半径为R的绝缘光滑圆环固定在竖直平面内，环上套一个带正电的小珠子，，该装置所在空间存在着水平向右的匀强电场，已知珠子所受电场力是重力的，将珠子从最低点由静止释放。求：珠子获得的最大速度10．一个不带电的平行板电容器,用电压为60V的直流电源(不计电源的内阻)充电,充电过程中电源耗去了4.8×10-6J的能量,试求：（1）这个电容器的电容（2）在充电过程中,从一个极板转移至另一个极板的电子数目.11．一个带正电的微粒，从A点射入水平方向的匀强电场中，微粒沿直线AB运动，如图18所示，AB与电场线夹角θ=30°，已知带电微粒的质量m=1.0×10－7kg，电量q=1.0×10－10C，A、B相距L=20cm。（取g=10m/s2，结果保留二位有效数字）求：（1）说明微粒在电场中运动的性质，要求说明理由。（2）电场强度的大小和方向？（3）要使微粒从A点运动到B点，微粒射入电场时的最小速度是多少？12．如图19所示，在竖直放置的足够大的铅屏A的右表面上贴着射线（即电子）放射源P，已知射线实质为高速电子流，放射源放出粒子的速度v0＝1.0×107m/s。足够大的荧光屏M与铅屏A平行放置，相距d＝2.0×10－2m，其间有水平向左的匀强电场，电场强度大小E＝2.5×104N/C。已知电子电量e＝1.610-19C，电子质量取m＝9.010-31kg。求：（1）电子到达荧光屏M上的动能。（2）荧光屏上的发光面积。13．如图20所示，足够大的平行金属板竖直放置，两板相距为d，分别与直流电源的正负极相连，电源电动势为E．质量为m、电量为-q的质点沿着右板的边缘从a点开始被竖直上抛，最后在左板与a点等高的b点与左板相碰,重力加速度用g表示。试计算：(1)带电质点由a到b运动过程中到达的最高点，相对于ab的高度多大？最高点与右板相距多远？（2）质点与左板相碰前的瞬时速度的大小和方向。答案解析1.负电荷、负电荷、：l：。解析：（1）由于三个点电荷的存在，使每个点电荷皆受三个库仑力的作用而平衡。若q2为正电荷，对q2而言，q1和q3必为同性电荷，但对三者而言，要求每个电荷都处于平衡态，则q1与q3必为负电荷。（2）由库仑定律和平衡条件知：对q1：＝①对q3：＝②43图18图17图20图19由②式得＝③由①式得＝④由③④两式得q1：q2：q3＝：l：。2.解析：（1）根据得M点的场强（2）电荷q从M点移到N点，电场力做功这一过程中电场力做负功则电势能增加3.解析：（1）小滑块从C到B的过程中，只有重力和电场力对它做功，设滑块通过B点时的速度为vB，根据动能定理有：，解得（2）小-滑块在AB轨道上运动中，所受摩擦力为f=μmg.小滑块从C经B到A的过程中，重力做正功，电场力和摩擦力做负功。设小滑块在水平轨道上运动的距离（即A,B两点间的距离）为L，则根据动能定理有：,解得4.解析：A点电势比B点低5000V解析：由动能定理5.解析：（1）两极间不加电压时，粒子做平抛运动水平方向上：L=vt①竖直方向上：②当两极间加上电压U时，粒子做匀变速曲线运动，即水平方向上：L=vt′③竖直方向上：由①、②、③、④得a=g（方向向上）由牛顿运动定律得，（2）由①、②式可得6．解:：分析A：由平衡条件得：方向为水平向左7．解：(1)因为由A到B过程中电场力做正功,所以电势能减小(2)由动能定理得:(3)在最低点由牛顿第二定律得:8．解:（1）求粒子在偏转电场中的偏转位移y电子运动的时间为：---①电子在偏转电场中的加速度为:--②偏转位移--③联立以上各式得（2）求偏转角φ9．解:珠子所受电场力和重力的合力与圆环的交点位置即为速度最大的位置，由最低点到速度最大的位置过程中，根据动能定理得--①---②由①②得最大速度为10．解：（1）电容器所带电量为Q,QU=E电容为（2）转移的电子数为个11．解：（1）微粒只在重力和电场力作用下沿AB方向运动，由直线运动条件可知微粒受电场力一定向左，重力和电场力的合力必与微粒的运动方向相反，微粒做匀减速运动。（2）因为粒子带正电，所以电场强度方向为水平向左，由力的合成知识得22lqkqE2lqkE0212mvqElmglmlEqmgv)(2lvmmgT2EqmgT23vltamdeUmFa221aty2221mdvqUlymdvqUlatvy2tanmdvqUlvvy43tanmgEq037221sin)cos1(mvEqRmgRmgEq432gRvcUEQ8610860108.4FUQC98103.16010810198105106.1108eqncotmgEqmgEqFθ（3）微粒由A运动到B时的速度时，微粒进入电场时的速度最小，设粒子的最小速度为，由得最小速度12．解：（1）由动能定理得(2)射线在A、B间电场中被加速，除平行于电场线的电子流外，其余均在电场中偏转，其中和铅屏A平行的电子流在纵向偏移距离最大设为r(相当于平抛运动水平射程)。---①，---②圆面积--③由上述三式得，即在荧光屏的发光面积为13．解：质点将在竖直方向做竖直上抛运动，加速度a1=g；在水平方向做匀加速直线运动加速度为a2，由牛顿第二定律得（1）设相对于ab的高度为H在水平方向：-----①在竖直方向上：----②解①②得最大高度，最高点距右板的距离--③将代入③得（2）粒子到达b板时竖直速度为粒子到达b板时水平速度为速度大小为：；速度方向与水平方向的夹为第二章1）．某同学利用多用电表测量一个未知电阻的阻值，由于第一次选择的欧姆档（×10）不够合适，现改换另一欧姆档测量。两次测量时多用电表指针所指位置如图所示，下面列出第二次测量的有关操作：A．将两表笔短接，并调零CNqmgE/107.1cot40Bvvmamgcosga2alv22smalv/82.22222021mvEeEdKJmveEdEK16201025.121222121tmeEatdtvr02rs231083.2ms231083.2m2madEqmdEqa2mdEqttad22122220tgvEqgmdv22220Eqmdt222EqmgdgvH422202222)2(2121tatasEqmdt222ds43Eqgmdv2220EqmdmdEqtav2212mqEEqmgdvvv2)2()(222120)arctan()arctan(10dgvvB．将两表笔分别跟被测电阻的两端接触，观察指针的位置，记下电阻值C．将多用电表面板上旋钮调到×100档D．将多用电表面板上旋钮调到×1档E．将多用电表面板上旋钮调到off位置（1）根据上述有关操作，将第二次测量的合理实验步骤按顺序写出CABE。（2）该电阻的阻值是2.0×103。（3）做“用多用电表探索黑箱的电学元件”实验时，探索步骤如下：（a）用直流电压档试触三个接点都没有电压显示。（b）用欧姆档R10接A、B间，不论正接，还是反接示数都为4710（c）用欧姆档接B、C间：黑表笔接B,红表笔接C时读数很小，调换表笔，读数很大；（d）用欧姆档接A、C间：黑表笔接A,红表笔接C时读数比上一步测得的大，调换表笔，读数很大；在右图画出箱内元件连接方式及规格。2）．在“测定金属的电阻率”的实验中，测定阻值约为3—5Ω的金属丝的电阻率，实验中所用的电压表规格：量程0—3V、内阻3kΩ；电流表规格：量程0—0.6A、内阻0.1Ω；还有其他一些器材：（1）在给定的方框内画出实验电路图；（2）用螺旋测微器测得金属丝的直径如图所示，可知金属丝的直径d=0.622（0.621—0.623均正确）mm；（3）实验中还应测出的物理量是电阻丝长度L，电阻丝两端的电压U，流过电阻的电流I。；电阻率的计算公式为ρ=3）．有一小灯泡上标有“6V，0.1A”字样，现要描绘该灯泡的伏安特性曲线，有下列器材供选用A电压表（0~3V，内阻2.0kΩ）B电压表（0~10V，内阻3.0kΩ）C电流表（0~0.3A，内阻2.0Ω）D电流表（0~6A，内阻1.5Ω）E滑动变阻器（2A，30Ω）F滑动变阻器（0.5A，1000Ω）G学生电源（直流9V），及开关，导线等（1）实验中所用的电压表应选B，电流表应选C，滑动变阻器应选EILdUT421VAA图18C470ΩB（2）在右方框中画出实验电路图，要求电压从．．．．．0．开始测量．．．．4）.实验室内有一电压表○mV,量程为150mV,内阻约为150Ω.现要将其改装成量程为10mA的电流表,并进行校准.为此,实验室提供如下器材:干电池E(电动势为1.5V)、电阻箱R、滑线变阻器R′、电流表○A(有1.5mA、15mA与150mA三个量程)及开关K.对电表改装时必须知道电压表的内阻.可用图示的电路测量电压表○mV的内阻.在既不损坏仪器又能使精确度尽可能高的条件下,电路中的电流表○A应选用的量程是_1.5mA__.若合上K,调节滑线变阻器后测得电压表的读数为150mV,电流表○A的读数为1.05mA,则电压表的内阻RmV为___143Ω____(取三位有效数字).三．计算题：5）．在如图所示的电路中，R1、R2均为定值电阻，且R1=100Ω，R2阻值未知，R3是一滑动变阻器，当其滑片从左端滑至右端时，测得电源的路端电压随电