内容正文:
书
高中物理·人教必修(第三册)2024年
第17~23期参考答案
第17期3版参考答案
A组
1.D 2.C 3.D 4.C 5.A 6.A 7.B
提示:
1.由于磁感线上某点的切线所指的方向为该点磁场的方向,
所以磁感线不能相交,若相交,则同一点的磁场会出现两个方向,
故A错误;磁感应强度是矢量,磁感线的疏密程度反映磁场的强
弱,切线方向表示磁感应强度的方向,故 B错误,D正确;匀强磁
场磁感应强度相同,并不是沿磁感线的方向越来越小,故C错误.
2.根据对称性可知Φ1=Φ3,根据磁场的叠加,2位置通过线
框的磁通量为0,则Φ1 =Φ3 >Φ2,故C正确.
3.P处的磁感应强度与磁场本身有关,与是否将通电导线移
走无关,故将该通电导线从磁场中撤走后,P处的磁感应强度不
变,则P处的磁感应强度大小为B= FIL=
1.0
0.2×0.5T=10T,
故D正确.
4.当电流从电磁铁的接线柱 a流入时,从上向下看,电流沿
顺时针方向,由右手螺旋定则可得,电磁铁下端为N极,上端为 S
极,由同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引可得,小磁铁被吸引
向下运动,所以小磁铁下端为N极.故C正确.
5.根据安培定则可判断出通电螺线管右边为 S极,左边为
N极,在螺线管外部磁感线从N极回到S极,内部从S极到N极;
由于M1和M2被磁化后的N极和所在位置磁感线方向一致,故
M1的左端为N极,右端为S极,M2的右端为N极,左端为S极.故
A正确.
6.设每一根导体棒的电阻为R,长度为L,则电路中,上下两
路电阻之比为R1∶R2=2∶1,根据并联电路两端电压相等的特点
可知,上下两路电流之比I1∶I2=1∶2,又因为通电直导线在O点
产生磁场的磁感应强度与导线中的电流强度成正比,根据安培定
则和矢量的叠加原理可知,MLN支路电流在 O点产生的磁场垂
直纸面向里,磁感应强度与 MN边在 O点产生的磁感应强度相
等,方向相反,所以整个线框在O点产生的磁场磁感应强度大小
为0.故A正确.
7.设条形磁铁在P点的磁感应强度为 B,未旋转条形磁铁
时,两个磁场在P点的方向相同均由南指向北,由磁场的叠加可
得B+B0=B1,条形磁铁旋转后,地磁场方向未变,大小为B0,方
向由南向北,条形磁铁在P点磁感应强度大小也不变仍为 B,方
向由西指向东.根据叠加原理可得 B合 = B2+B槡
2
0,代入数据
可得B合 = 2B20+B21-2B0B槡 1,故B正确.
8.N 无 变小 能
9.(1)BS;(2)12BS;(3)-2BS.
解析:(1)以图示情况下的磁通量为正值,则此时穿过线圈
平面的磁通量为Φ0 =BS.
(2)线圈从初始位置绕OO'轴转过60°时,穿过线圈平面的
磁通量为
Φ1 =BScos60°=
1
2BS.
(3)线圈从初始位置转过180°时,穿过线圈平面的磁通量
为
Φ2 =BScos180°=-BS
则穿过线圈平面的磁通量变化了ΔΦ =Φ2-Φ0 =-2BS.
10.(1)20T;(2)20T.
解析:(1)由磁感应强度的定义式得
B= FIL=
5N
2.5A×1×10-1m
=20T.
(2)公式B=FIL是磁感应强度的定义式,磁感应强度大小B
与磁场本身有关,与导线的长度L、电流I的大小无关,如果把通
电导线中的电流增大到5A,该处的磁感应强度大小仍为20T.
B组
1.BC 2.BD 3.AD
提示:
1.地球仪受到重力和同名磁极的相互排斥力,保持平衡状
态,故A错误;为了保证地球仪和底座之间始终是斥力,线圈中的
电流方向就不能改变,所以电路中的电源必须是直流电源,故 B
正确;由图可知螺线管的上端为 N极,根据右手螺旋定则可知电
路中的b端点须连接直流电源的正极,故 C正确;若线圈中的电
流增大,地球仪受到的磁力增大,地球仪与底座之间距离变大,地
球仪高度升高,但是最后还是会处于静止状态,故D错误.
2.磁感应强度是矢量,磁通量是标量,故A错误;穿过线圈的
磁通量为零,则该处的磁感应强度不一定为零,故B正确;一小段
通电直导线在磁场中某处不受磁场力作用,可能是直导线与磁场
方向平行,而该处的磁感应强度不一定为零,故C错误;磁感应强
度的大小是由磁场本身决定的,与放入该处的通电导线所受安培
力无关,故D正确.
3.根据右手螺旋定则可知,通电螺线管产生的磁场方向沿轴
线向上,故A正确;直线电流在 a点产生的磁场的方向沿切线指
向外,在b点产生的磁场方向沿切线指向里,所以a、b两点合磁场
的方向垂直,故B错误;a、b两点合磁场的磁感应强度大小均为
Ba =Bb=槡2B,故C错误,D正确.
4.(1)前
(2)将电源正负极对换 将探管从另一端插入
(3)D (4)B
5.(1)5×10-6T,与水平方向成53°斜向下;
(2)8×10-6Wb.
解析:(1)根据题意可知,依据平行四
边形定则可得地磁场B的大小为
B= B2x+B2槡 y =5×10
-6T
B与水平方向的夹角(即磁倾角)
α=arctan
By
Bx
=arctan43 =53°.
(2)地磁场与水平面不垂直,取其与水平面垂直的By分量,
故磁通量为
Φ =ByS=4×10-6×2.0Wb=8×10-6Wb.
第18期3版参考答案
A组
1.B 2.C 3.D 4.B 5.D 6.A 7.B
提示:
1.麦克斯韦建立了电磁场理论并且预言了电磁波的存在,赫
兹通过实验证实了电磁波的存在.故B正确.
2.X波段和S波段均为电磁波,它们在空气中的传播速度相
同,故A错误;根据v=fλ,X波段的频率较大,可知在空气中S波
段的波长比X波段的更长,故B错误;S波段和X波段的频率都比
紫外线的小,故C正确;能量子的能量与其频率成正比,X波段能
量子的能量大于S波段能量子的能量,故D错误.
3.A图中,由于线圈不闭合,则不会产生感应电流.故 A错
误;B图中,由于两棒的速度相同,则闭合电路的磁通量不发生改
变,则不会产生感应电流.故 B错误;C图中,由于导体框与磁场
方向平行,则穿过导体框的磁通量始终为零,则导体框中没有感
应电流.故C错误;D图中,导体棒相当于电源,由导轨构成的闭
合回路的磁通量发生改变,因此电路中会产生感应电流.故D正
确.
4.由题意知,电离一个分子的能量等于照射分子的光子能
量,E=hν=hcλ
=2×10-18J,故B正确.
5.车轮运转时,铁质齿轮P与车轮同步转动,当每个轮齿在
接近和离开磁铁Q时,穿过线圈中的磁通量都会发生改变,线圈
中总会感应出感应电流,故AC错误,D正确;汽车车轮抱死时,铁
质齿轮P不转动,线圈中的磁通量不会发生改变,线圈中没有感
应电流,故B错误.
6.录音过程中,电信号转变为磁信号,而放音过程中,磁带上
的磁信号转变为电信号,因此放音过程为磁生电的过程,即为电
磁感应,录音过程为电生磁的过程,即为电流的磁效应.故 A正
确.
7.设MN长为L,为使MN棒中不产生感应电流,则应使磁通
量不发生变化,即 B0lL=BL(l+v0t-
1
2at
2),解得 B =
2B0l
2l+2v0t-at2
,故B正确.
8.(1)BD (2)会 不会 会
(3)磁通量发生变化
9.9.4×10-6m 2.11×10-20J.
解析:(1)由题意λm·T=2.90×10-3m·K,则
λm =
2.90×10-3
273+37 m≈9.4×10
-6m.
(2)根据公式E=hc
λm
=6.626×10-34× 3×10
8
9.4×10-6
J≈
2.11×10-20J.
10.(1)3.0×10-3m (2)300个
解析:(1)光脉冲持续时间即为发射一个光脉冲所需要的时
间,所以一个光脉冲的长度为
ΔL=cΔt=3.0×108×1.0×10-11m=3.0×10-3m.
(2)一个光脉冲所具有的能量为
ΔE=PΔt=1.0×1010×1.0×10-11J=0.1J
消除面积为50mm2的色斑需要的光脉冲数是
n=
ES1
ΔES
=60×50×10
-2
0.1×1 =300(个).
B组
1.CD 2.ABD 3.CD
提示:
1.原子的能量是量子化的,原子从高能级会自发地向低能级
跃迁,向外放出光子.光子的能量hν=E初 -E末,由于能级的分
立性,放出的光子的能量也是分立的.故CD正确.
2.根据题意可知,松开按钮和按下按钮的过程中,穿过螺线
管的磁通量发生变化,螺线管的产生感应电流,故 AB正确;按住
按钮不动,穿过螺线管的磁通量不发生变化,螺线管中不产生感
应电流,故C错误,D正确.
3.读卡机发射的电磁波能在真空中传播,故 A错误;IC卡工
作肯定不是依靠X射线,X射线的辐射能量比较大,长时间接触
对人体有害,故B错误;IC卡工作所需要的能量来源于卡内产生
的感应电流,故C正确;IC卡既能接收读卡机发射的电磁波,也有
向读卡机传输数据的功能,故D正确.
4.更短 更大 更大
5.(1)2×10-4s (2)5×1015个
解析:(1)已知激光器的功率P=10W,每次“点焊”需要的
能量E=2×10-3J,根据E=Pt得,每次“点焊”视网膜的时间
是t= EP =
2×10-3
10 s=2×10
-4s.
(2)设每个光子的能量为E0,则E0=hν=h
c
λ
,在这段时
间内 发 出 的 激 光 光 子 的 数 量 n = EE0
= Eλhc =
2×10-3×500×10-9
6.63×10-34×3×108
个≈5×1015个.
第19期3、4版参考答案
1.B 2.C 3.B 4.D 5.D 6.B 7.D
提示:
1.司南指向会受到附近磁铁的干扰,是由于磁铁干扰了附近
的地磁场,故 A错误;放置磁勺的光滑青铜盘不能改用光滑的铁
盘代替,因为铁盘会被磁化,会干扰附近的地磁场,故 B正确;由
书
在A点处的速度大小为vA = v20+v2槡 y =槡2v0
(2)粒子在电场E2中x方向做初速度不为零的匀加速直线
运动,y方向做匀速直线运动,y方向:2L-L=vyt2
x方向:4L-2L=v0t2+
1
2a2t
2
2
由牛顿第二定律有qE2 =ma2
联立解得E2 =
2mv20
qL.
第23期3、4版参考答案
1.D 2.A 3.B 4.C 5.C 6.C 7.D
提示:
1.因为云层底端带负电,所以云层靠近避雷针时,避雷针感
应出正电荷,故A错误;避雷针的尖端安装在建筑物的顶端,并通
过金属线与埋在地下的金属板相连,才能将云层中积聚的电荷导
入大地,起到保护作用,故B错误;即使没有闪电击中避雷针,只
要带电云层靠近避雷针,避雷针就因静电感应发挥作用,故 C错
误;避雷针是利用尖端放电来保护建筑物的一种设施,故D正确.
2.电磁波是一种物质,故A正确;电磁波既可以传递信息,也
可以传播能量,故B错误;红外线的波长大于X射线的波长,故C
错误;变化的电场产生磁场,变化的磁场产生电场,故D错误.
3.剩余充电电能E=Pt=120×5060=100kW·h,总电能
E总 =
E
(1-20%)=125kW·h,总费用元E总 ×0.6=75元,故
B正确.
4.设OM距离为r,则MP距离为 2
槡3
r,O点的合磁感应强度为
2kIr,P点的合磁感应强度为
3kI
2r,所以P点与O点的磁感应强度
大小之比为3∶4,故C正确.
5.由安培定则可知,导线框上部分的磁场垂直纸面向外,下
部分的磁场垂直纸面向里.通电直导线周围的磁场,是以导线为
中心的同心圆,距离导线越远,磁场强度越小,可知虽然上下面积
相等,但是总磁通量不为0,方向垂直纸面向里.仅当电流逐渐增
大,线框中磁通量始终不为零,故 A错误;仅当电流逐渐减小,磁
通量向里减小,线框中有产生感应电流,故B错误;当电流不变且
将导线MN平移靠近bc过程中,线框中磁通量向里减小后向外增
大,回路有感应电流,故C正确,D错误.
6.静电计上的电压等于电源电压不变,所以静电计的张角 θ
不变.由于二极管具有单向导电性,所以电容器只能充电,不能放
电.将电容器的左极板水平向左移时,根据C=
εrS
4πkd
可知,电容
器的电容变小,但不能放电,则电容器带电荷量不变,由 C= QU
可知,电容器的两极板间的电势差 U变大,又 E= Ud =
Q
Cd=
Q
εrS
4πkd
d
=4πkQ
εrS
,可知,电容器两极板间的电场不变,则有 U1 =
Ed左,由于P点到左极板的距离d左 变大,则左极板与P点间的电
势差U1变大,由于左极板的电势不变,则P点的电势降低,故AB
错误;若左极板向右移动少许,根据C=
εrS
4πkd
可知,电容器的电
容变大,电容器充电,电容器极板间的电压等于电源电压不变,根
据E= Ud可知,电容器两极板间的电场强度变大,则有 U2 =
Ed右,由于P点到右极板的距离d右 不变,所以P点与右极板间的
电势差U2变大,而由于此时右极板的电势不变,所以P点的电势
升高,故C正确,D错误.
7.等差等势面越密集的位置电场线越密集,电场强度越大,
则在c、d、e、f四点中,f点的电场强度最强,故A错误;因为B供电
线的电势高于A供电线的电势,则在c、d、e、f四点中,c点的电势
最高,故B错误;将某电子在d点由静止释放,它会向c点所在等
势面运动,故C错误;因为d、e两点电势差等于e、f两点的电势差,
根据W=Uq,可知将电子由d移到e电场力所做的功等于将电子
由e移到f电场力所做的功,故D正确.
8.BD 9.AD 10.ACD
提示:
8.由闭合电路欧姆定律可知,其路端电压与电流的关系为 U
=E-Ir,当电流为0时,路段电压等于电源的电动势,结合题图
可知其电源的电动势为E=50V,由上述表达式,结合题图可知,
图像斜率的绝对值表示电源的内阻,所以有r=|ΔU
ΔI
|=5Ω,故
A错误,B正确;电源的效率为η=IUIE×100% =
U
E ×100%,由
之前的分析有U=E-Ir,当电流增加时,其路端电压减小,所以
电源的效率变小,故 C错误;该电源的输出功率为 P输出 =IE-
I2r,由数学函数知识可知,该函数解析式为开口向下的一元二次
方程,其最大值在对称轴处取得,其电流为I=- E-2r=5A,将电
流数据带入,解得其最大输出功率为 P输出max =125W,故 D正
确.
9.根据题意,由图可知,O点左侧电场方向沿 x轴正方向,O
点右侧电场方向沿x轴负方向,O点电场强度为0且AO=BO,可
知,q1、q2为等量正电荷,中垂线上的电场方向为由O点指向无穷
远,根据沿电场线方向电势逐渐降低可知,由于无穷远处电势为
0,则O点电势大于0,故A正确,B错误;结合AB分析可知,电子
从C到O运动过程中电场力做正功,电势能减小,故C错误;根据
题意,设AO=BO=CO=L,q1=q2=Q,由点电荷电场强度公
式和电场强度叠加原理可得,此时 C点电场强度为 EC =
槡2
2·
kQ
L2
,在CO连线上取一点D,令∠DAB=30°,由点电荷电场
强度公式和电场强度叠加原理可得,此时D点电场强度为ED =
3
4·
kQ
L2
,可知ED >EC,结合等量同种电荷连线中垂线上的电场
强度情况可知,从C到O电场强度先增大后减小,则电子从C到O
运动过程中加速度先增大后减小,故D正确.
10.粒子在电场中水平方向做匀速运动,运动时间为 t=2dv0
=T,竖直方向粒子先加速后减速,则 d2 =2×
1
2·
qU0
md(
T
2)
2,
解得q=
mv20
2U0
,故A正确;若粒子在t=0时刻以
v0
2进入电场,则
经过时间T,粒子将打到极板上,即该粒子不能射出电场,故 B错
误;若该粒子在t= T4时刻以速度v0进入电场,粒子在电场中运
动时间为 T;在竖直方向粒子在 T4 ~
T
2 时间内先加速,在
T
2 ~
3T
4内做减速运动速度减为零,然后
3T
4 ~T时间内反向加
速,在T~5T4内做减速运动直至减为零,以速度 v0水平射出电
场,则从进入到射出电场,电场力对粒子不做功,故CD正确.
11.(1)R2 (2)最左端
(3)2k-RA (4)9.3×10
-7
解析:(1)由题可知,滑动变阻器采用限流接法,所以滑动变
阻器的阻值应大于待测电阻阻值,但不能大待测电阻太多,才能
保证移动滑动变阻器的滑片时,电表示数有明显的、较大范围的
变化,故滑动变阻器选R2;
(2)在闭合开关前,为了保证电表安全,滑动变阻器应全部
接入电路,即滑动变阻器的滑片置于最左端;
(3)根据部分电路欧姆定律可得2U=I(Rx+RA),变形得I
= 2Rx+RA
U,所以图线的斜率为k= 2Rx+RA
,解得 Rx =
2
k -
RA.
(4)根据电阻定律得Rx=ρ
l
S,S=π(
D
2)
2= 14πD
2,联
立可得ρ=
RxS
l =
πD2Rx
4l =
3.14×(0.200×10-3)2×9.3
4×31.40×10-2
Ω·m
=9.3×10-7Ω·m.
12.(1)r1-r2 (2)2.0 6.5 (3)小于
解析:(1)结合电路原理有:将S2换到 b,调节电阻箱,使电
流表示数不变.
由题意可知E=I(R2+r1),E=I(R2+r2+R1),解得R1=
r1-r2.
(2)由题意可知,电源电动势为E=I(R2+R+R1)
整理得
1
I =
1
ER+
R1+R2
E
由
1
I-R图像可知,图像斜率
k= 1E =
6.0-4.0
4.0-0 V
-1
电源电动势为E=2V
截距
R1+R2
E =4.0
解得R2 =6.5Ω.
(3)若实际电流表A内阻不可忽略,E=I(R2+R+R1+
RA)
整理得
1
I=
R
E +
R1+R2+RA
E ,与以上比较可知,则R2的
真实值小于测量值.
13.(1)r=4Ω;(2)η=90%;(3)625W.
解析:(1)对电热丝,有P=I2R
解得回路电流为I=5A
根据闭合回路欧姆定律,有E=Ir+UM +IR
解得电源的内阻为r=4Ω
(2)电动机的效率为η=
UMI-I2RM
UMI
×100%
解得η=90%.
(3)电动机的转子被卡住,回路电流为
I′= Er+RM +R
=12.5A
电热丝上消耗的功率P′=I′2R=625W.
14.(1)3mv
2
2q;(2)
槡32mv2
4qR .
解析:(1)根据动能定理,粒子从A到B电场力做功为
WAB =
1
2m(2v)
2-12mv
2 = 32mv
2
则A、B间的电势差为UAB =
WAB
q =
3mv2
2q.
(2)粒子从A到C电场力做功为
WAC =
1
2m(槡7v)
2-12m(2v)
2 = 32mv
2
则A、C间的电势差为UAC =
WAC
q =
3mv2
2q
由此可知,B、C两点电势相等,电场
方向垂直于BC连线,如图所示
由几何关系可知,AB与BC垂直且相
等,AB间距离为d=槡2R
则匀强电场的电场强度大小为
E=
UAB
槡2R
= 槡32mv
2
4qR .
15.(1)U1 =
2d2mv20
qL2
;(2)η=25%.
解析:(1)只要紧靠上极板的颗粒能够落到收集板右侧,颗
粒就能够全部收集,水平方向有L=v0t
竖直方向有d= 12at
2,qE=ma
又E=
U1
d
联立解得两金属板间的电压为U1 =
2d2mv20
qL2
.
(2)若保持电压不变,板间距离变成原来的2倍,则电场强
度变为E′=
U1
2d=
1
2E
颗粒在极板间的加速度变为a′=qE′m =
1
2a
则有L=v0t,y′=
1
2a′t
2
联立可得y′= 12d
可知被收集的颗粒占进入收集器的总颗粒的百分比为
η= y′2d×100% =
1
2d
2d ×100% =25%.
!
!
!"#$
"
!
!"#$
!"#$%&'()*+,-.+ !"#$% / 0"12%&3()*+4-.+ &"#$% /
!!
"
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$
%
&
书
小灯泡L未断路前路端电压
U′2 =I′2R2 =0.45×20V=9V
小灯泡L未发生断路前恰好正常发光,而小灯泡L的额定电
压UL =4V
则可得小灯泡L的额定电流IL =
PL
UL
=0.25A
则变阻器连入电路的阻值
R1 =
UR1
IR1
=
U′2-UL
IL
=9-40.25Ω=20Ω.
(2)根据闭合电路欧姆定律E=U+Ir
小灯泡L断路前E=U′2+(I′2+IL)r
断路后E=U2+I2r
代入数据联立解得E=12.5V,r=5Ω.
第21期3、4版参考答案
1.C 2.D 3.C 4.B 5.A 6.C 7.D
提示:
1.仅将甲或乙伸入空心球内后,由于静电感应,验电器箔片
会一直张开,故A错误;将甲、乙先后伸入球内,验电器箔片先张
开、后闭合,故B错误;将甲、乙同时伸入球内,感应电荷为零,验
电器箔片不动,将甲或乙撤出后箔片张开,故D错误;将甲、乙先
后伸入球内,验电器箔片先张开再闭合,将乙或者甲撤出后箔片
又张开,故C正确.
3.通电螺线管内部的磁场最强,且接近匀强磁场,两端稍弱.
故C正确.
4.因为金属棒中单位长度的自由电子数为n,所以金属棒中
电荷量为q=neL,全部通过某一横截面所用时间为t= Lv,根据
电流的定义式,得I= qt =
neL
L
v
.故B正确.
5.四个电荷的电荷量相等,两对对角线的电荷都是一对等量
异种点电荷,在交点处的电场强度的方向指向负电荷,且大小相
等,则合电场强度的方向水平向左.根据对称性可知,电场强度的
大小为E合 =2×
2kQ
(槡
2
2a)
2
cos45°= 槡42kQ
a2
,故A正确.
6.L1与L4为串联关系,电流相等,根据P=I2R,且L1的电
阻小于L4的电阻,则L1与L4的功率大小关系为P1<P4,L2与
L3为并联关系,电压相等,根据P=
U2
R,且L2的电阻小于L3的电
阻,则L2与L3的功率大小关系为P2>P3,由于L1与L2电阻相
等,且通过L1的电流大于通过L2的电流,根据P=I2R,可知L1
与L2的功率大小关系为P1>P2,则L1、L2、L3、L4的功率大小关
系为P4 >P1 >P2 >P3,则最暗的灯是L3.故C正确.
7.匀强电场中同一方向上相同距离的两点间电势差绝对值
相等,所以φA-φB =φD-φC,解得φD =4V,故AB错误;由于
B、D两点电势相等,即BD连线为等势线,根据电场线与等势线垂
直,所以电场线的方向与 BD的连线垂直,且由高电势指向低电
势,即电场线的方向为AC方向,大小为E=
UAC
dAC
= 6-2
2×10-2
V/m
=200V/m,故C错误,D正确.
8.ACD 9.AC 10.AD
提示:
8.把线圈变成圆形(周长不变),线圈的面积增大,穿过线圈
的磁通量增大,能够产生感应电流.故A正确;由于磁场是匀强磁
场,因此线圈无论向那个方向平移,磁通量都不会发生变化,不会
有感应电流产生,故B错误;使磁场增强或减弱,穿过线圈的磁通
量增大或减小,能够产生感应电流.故 C正确;当线圈以 ab为轴
旋转时,其磁通量发生变化,有感应电流产生,故D正确.
9.结合电场线和等势线的关系可知,实线是等势线,虚线是
电场线,故a、b两点电势相等,c、d两点电场强度不同,故A正确,
B错误;结合感应起电知识可知,靠近带电金属棒一侧的金属板
上产生的感应电荷较多,故C正确;金属棒所带电荷的电性未知,
无法判断c、a两点的电势关系,电子从c移到a,电场力的做功情
况未知,故D错误.
10.对比闭合电路欧姆定律U=E-Ir可知,图线与纵轴交点
表示电动势,即E=6.0V,图线斜率的绝对值表示内阻,大小为r
=|ΔU
ΔI
|=|6.0-5.00.5 |Ω=2Ω,故A正确,B错误;当外电阻与
内电阻相等时,即R=r=2Ω时,电源的输出功率最大,故C错
误;电流为0.4A时,根据闭合电路欧姆定律可得电流为 I=
E
R+r,代入数据解得R=13Ω,故D正确.
11.(1)800 3.4 (2)AC
12.(1)1.745 41.4 (2)V1 A1 R1 (3)C
13.(1)BS; (2)槡32BS; (3)-2BS.
解析:(1)磁通量的大小与线圈匝数无关,则穿过线圈平面
的磁通量为Φ1 =BS.
(2)当线圈绕OO′轴转过30°时,穿过线圈平面的磁通量为
Φ2 =BScos30°=槡
3
2BS.
(3)线圈从初始位置转过半圈,即转过180°时,穿过线圈平
面的磁通量为Φ3 =-BS
则磁通量变化量为ΔΦ =Φ3-Φ1 =-2BS.
14.(1)1.5W;(2)9J;(3)103 Ω.
解析:(1)电动机的输入功率
P入 =UI=5×0.3W =1.5W.
(2)电动机30s内提升重物的机械功为
W机 =Gh=12×3J=36J
电动机30s内消耗的总功为
W总 =P入 t=1.5×30J=45J
因此,电动机线圈所产生的热量为
Q=W总 -W机 =45J-36J=9J.
(3)由焦耳定律Q=I2rt得,线圈电阻为
r= Q
I2t
= 9
0.32×30
Ω=103 Ω.
15.(1)kQq
3l2
;(2) 3槡gl.
解析:(1)由库仑定律F=kQq
r2
A处正点电荷对C点处小环的库仑力大小FA =k
Qq
(槡3l)2
B处负点电荷对C点处小环的库仑力大小FB =k
Qq
(槡3l)2
释放小环瞬间,两点电荷对小环的合力大小F=kQq
3l2
.
(2)小环从 C滑到 D,电场力不做功,根据动能定理有
mgh= 12mv
2-0
因为h=槡3lsin60°
所以小环滑到D点时的速度大小v= 3槡gl.
第22期3、4版参考答案
1.D 2.B 3.D 4.D 5.C 6.C 7.D
提示:
1.普朗克引入能量子的概念,得出黑体辐射的强度按波长分
布的公式,与实验符合得非常好,并由此开创了物理学的新纪元.
量子不是类似于质子、电子的微观粒子,不是一种高科技材料,不
是一个数量级的常量,表示微观世界的不连续性观念.故D正确.
2.由图知,甲球与乙球靠近时相互排斥,所以甲球和乙球一
定带同种电荷,甲可能带负电荷,也可能带正电荷,乙球和丙球相
互吸引,丙带正电,则乙带负电,甲带负电.故B正确.
3.感应电流产生的条件是闭合回路中磁通量发生变化.在D
图中紫铜薄板上下及左右振动时磁通量都会发生变化,产生感应
电流,从而出现阻尼振动,衰减其微小振动,而在 ABC图中紫铜
薄板上下振动的磁通量没有变化.故D正确.
4.根据题意,小球受到的电场力等于圆弧棒的重力,即qE=
Mg,解得E=Mgq,故D正确.
5.这是电流表的原理图,能测量电流,也能测电路的较小电
压,R增大时电阻上的分流减小,则量程减小.故C正确.
6.根据图像可知,该热敏电阻为非线性元件,故A错误;根据
图像可知,随着电压增大,图像上的点与原点连线的斜率变小,电
阻变大,故B错误;当电流为 I0时,电压为 U0,根据欧姆定律可
知,阻值为R=
U0
I0
,故C正确,D错误.
7.甲、乙两环在b点产生的磁感应强度大小相等,方向相同,
而b点的磁感应强度大小为Bb,因此两环在b点产生的磁感应强
度均为
Bb
2,乙环在b点和甲环在a点产生的磁感应强度相同,均
为
Bb
2,所以乙环在a点产生的磁感应强度B=Ba-
Bb
2,现将甲环
撤去,则a点的磁感应强度大小为B′=B=Ba-
Bb
2,故D正确.
8.BC 9.AD 10.BCD
提示:
8.烟尘微粒运动过程中受到的电场力指向轨迹的凹侧,并与
电场强度平行,因为电极端为负极,所以由此判断,烟尘微粒受到
的电场力与电场强度方向相反,因此烟尘微粒带负电,故A错误;
等差等势面的疏密表示电场的强弱,由图可知,烟尘微粒在 A点
的电场强度大于在B点的电场强度,故B正确;从 A点运动到 B
点,电场力做正功,电势能减小,动能增加,所以烟尘微粒在 A点
的电势能大于在B点的电势能,烟尘微粒在A点的速度小于在B
点的速度,故C正确,D错误.
9.当外界的光照强度减弱时,光敏电阻 R的值增大,电路中
的总电阻增大,电流减小.电流减小,灯泡变暗,故A正确;根据U
=E-Ir可知,电路中电流减小,路端电压增大,电压表示数增
大,故B错误;电源的总功率为P=EI,电路中电流减小,电源总
功率减小,故C错误;电源内阻的发热功率为Pr=I2r,电路中电
流减小,电源内阻的发热功率减小,故D正确.
10.开关S接通时,回路中电阻较小,电饭煲功率较大,故电
饭煲处于加热状态,故A错误;若R1=R2=50Ω,保温时,回路
电流I= UR1+R2
=220V100Ω
=2.2A,R2的热功率 P=I2R2 =
242W,故B正确;根据P=I2R得P1∶P2=R1∶R2=4∶5,故
C正确;加热时P2=
U2
R2
,保温时P′2=(
U
R1+R2
)2R2=
1
2P2,则
R1∶R2 =(槡2-1)∶1,故D正确.
11.(1)B 左端 (2)1.5 1.0
12.(1)0刻线 1500 (2)1440 黄色
解析:(1)图乙a指针偏转角度过小,倍率偏小,应将倍率由
“×10挡”更换至“×100挡”,图乙b指针指向15,故色环电阻的
阻值为R=15×100Ω=1500Ω.
(2)由图丁可读出通过色环电阻的电流为2.50mA.根据欧
姆定律可得色环电阻的阻值为R= UI =
3.6V
250mA=1440Ω.
由于测得的色环电阻的阻值为1440Ω,第二位数字为“4”,
根据涂色规则可知第二个色环的颜色为黄色.
13.(1) kQq
μ槡mg;(2)
μmgL
q .
解析:(1)依题意,小滑块加速度为零时,其速度最大,受力
分析可得μmg=kQq
x2
解得x= kQq
μ槡mg.
(2)由动能定理,有WAB-μmgL=0
A、B两点间电势差为UAB =
WAB
q =
μmgL
q .
14.(1)16Ω;(2)0.24A.
解析:(1)根据E=I1(R0+r+
R
2)
代入数据可得R=16Ω.
(2)根据E=I2(R0+r+R1)
其中I2 =0.4A
代入可得R1 =3Ω
由于浮标上升(或下降)的高度与滑动变阻器R的金属滑片
下移(或上移)的距离成正比.可知,池中的水没有时滑动变阻器
的电阻为R2 =8Ω+5Ω=13Ω
根据E=I3(R0+r+R2)
可得I3 =0.24A.
15.(1)槡2v0;(2)
2mv20
qL
解析:(1)粒子在电场E1中沿x方向做匀速直线运动,y方向
做初速度为零的匀加速直线运动
x方向:2L=v0t1
y方向:L=
vy
2t1
书
于司南的勺柄静止时指向南方,地磁场是南北指向,所以勺柄是
磁勺的S极,故C错误;由于地磁场无论是北半球还是南半球,地
磁场的水平分量都是南北指向,司南的勺柄在北半球和南半球指
示的方向相同,故D错误.
2.磁感应强度B是描述磁场强弱的物理量,既有大小又有方
向,是矢量,故A错误;公式B=FIL是磁感应强度的定义式,磁感
应强度B用F与IL的比值来量度,其大小由磁场本身决定,与F
和IL无关,故B错误;虽然B= FIL,但一小段通电导体在某处不
受磁场力,并不能说明该处一定无磁场,可能是电流方向与磁场
方向平行,故C正确;根据B= FIL可知,通电导线在磁场中受力
越大,磁场不一定越强,故D错误.
3.根据麦克斯韦的电磁场理论,变化的磁场产生电场,故乙、
丙、丁都可以产生电场,故A错误,B正确;均匀变化的磁场产生
恒定的电场,周期性变化的磁场产生周期性变化的电场,从而产
生电磁波,故丙、丁可以产生电磁波.故CD错误.
4.普朗克长度为 lp =
hG
c槡3,则普朗克时间为 tp =
lp
c =
hG
c槡5,故D正确.
5.太阳能、风能、水能、地热能等自然资源属于可再生资源,
故A错误;太阳能光伏板能把太阳能转化成电能,但不是全部转
化,会有损耗,故B错误;手机无线充电是应用电磁感应原理,所
以手机无线充电要放在无线充电线圈上,不能直接放在太阳能光
伏板上,故C错误;手机无线充电技术是应用电磁感应原理,故D
正确.
6.由题可得,穿过该圆面的磁通量为Φ=BSsin30°,则此匀
强磁场的磁感应强度为 B= ΦSsin30°=
3.0×10-5
6.0×10-4×12
T=
0.1T,故B正确.
7.设B、C两点的导线在D点
产生的磁场的磁感应强度均为B,
则两磁场方向夹角为 120°,则由
平行四边形定则可知 B=B0,若
把置于C点的直导线移至A点,电
流大小和方向都不变,则在A、B两处的导线在D点的磁感应强度
大小仍均为B0,两磁场的夹角为60°,则合磁场为B′=2B0cos30°=
槡3B0,方向竖直向下.故D正确.
8.ABC 9.BCD 10.ACD
提示:
8.能量子假说认为,物质发射(或吸收)能量时,能量不是连
续的,而是一份一份进行的,每一份能量单位,称为“能量子”,能
量子的能量ε=hν,ν为带电微粒的振动频率,h为普朗克常量,
故ABC正确,D错误.
9.ab、cd均向右运动,当v1=v2时,闭合回路的磁通量不变,
故没有感应电流产生,故A错误;B、D两项所述情况,闭合回路的
磁通量增加,C项所述情况,闭合回路的磁通量减少,均有感应电
流产生,故BCD正确.
10.当海面无波浪时,线圈没有相对磁铁上下运动,则线圈没
有切割磁感线,所以灯塔无法发光,故A错误;海水上下振荡速度
越快,则产生的感应电动势越大,感应电流就越大,灯泡发光就越
亮,故B正确;当线圈上下运动时,线圈切割磁感线,所以回路中
有感应电流,故C错误;根据对称性可知,圆形线圈上各位置的磁
感应强度大小相等,方向不同,故磁感应强度不相同,故D错误.
11.(1)发生 不发生 (2)向右 不发生
12.(1)等于 小 1.44×105N
(2)右 交流 分区段
13.(1)πWb,4πWb; (2)π2 Wb; (3)8πWb
解析:(1)根据公式Φ =BS得
Φa =BSa =πWb,Φb =BSb=4πWb
(2)当磁场方向改变为与纸面成30°角向里时线圈a中的磁
通量大小为Φ′a =Bsin30°·Sa =
π
2 Wb.
(3)磁场反向后线圈b中的磁通量的变化量大小为
ΔΦb =-BSb-BSb=-8πWb
故磁通量变化量大小为8πWb.
14.(1)12B0L
2; (2)B=
B0L
(L+vt)
解析:(1)t=0时穿过MDEN回路的磁通量为
Φ =BSsinθ= 12B0L
2
(2)当穿过MDEN回路的磁通量不变时,MN棒中不产生感
应电流,可得Φ =BL(L+vt)sinθ
解得B与t的关系式为B=
B0L
(L+vt).
15.(1)2∶1;
(2)垂直纸面向里,14I0
解析:(1)C点的磁场沿BC方向向
右,根据安培定则分别表示两导线在C
点形成的磁感应强度如图所示,得BA∶
BB =2∶1.
(2)根据安培定则,B点处导线中
电流方向垂直纸面向里,根据题意
BA =k
I0
rAC
,BB =k
IB
rBC
根据几何关系rAC =2rBC
又BA∶BB =2∶1
解得IB =
1
4I0.
第20期参考答案
1.B 2.A 3.A 4.A 5.D 6.C 7.D
提示:
1.变化的磁场周围产生电场,当电场中有闭合回路时,回路
中有电流,若无闭合回路,电场仍然存在,与电路是否闭合无关,
故A错误;周期性变化的磁场产生的电场一定也是周期性变化
的,且频率相同,故B正确;若形成电磁场必须有周期性变化的电
场和磁场,故C错误;只有变化的电场才能产生磁场,只有变化的
磁场才能产生电场,故D错误.
2.“磁星”周围某点的磁场方向可以用磁感线在该点的切线
方向表示,故A正确;磁感线是闭合的曲线,则距“磁星”很远处
磁感线不会中断,故B错误;在“磁星”外部和内部都有磁场,内
部和外部磁感线组成闭合的曲线,故C错误;“磁星”表面的磁场
非常强,故磁感线非常密集,但是磁感线不可能相切,故D错误.
3.根据电流的定义式I= qt =
e
T =
1.6×10-19
150×10-18
A≈1×
10-3A,故A正确.
4.线框在整个运动过程中,只在右侧边框恰好进入磁场到线
框恰好完全进入磁场的过程中产生感应电流,此过程线框的位移
为L,故根据匀速直线运动规律可得,产生感应电流的时间为t=
L
v,故A正确.
5.由公式R=ρLS可知,该地板材质的电阻率 ρ=
RS
L =
106×0.8×0.01
0.8 Ω/m=10
4Ω/m,故ABC错误,D正确.
6.mA·h是电荷量单位,故A错误;该眼镜的额定电流为I=
P
U =
20
10A=2A=2000mA,理论上该眼镜充满电后能连续工
作t=40002000h=2h,故B错误,C正确;该眼镜充满电所储存的能
量为W=Pt=20×7200J=1.44×105J,故D错误.
7.当无光照射R1时,R1的电阻变大,根据闭合电路欧姆定
律 I= ERL+R1+r
,U1=E-I(RL+r)可知,干路电流I减小,即
通过光敏电阻R1的电流将变小,光敏电阻R1两端的电压变大,
故AB错误;电源消耗的总功率P=EI,干路电流减小,则电源消
耗的总功率变小,故C错误;灯泡消耗的功率PL =I2RL,干路电
流减小,则灯泡消耗的功率变小,故D正确.
8.CD 9.BD 10.AD
提示:
8.根据右手螺旋定则可知,线框所在处的磁场垂直纸面向
里,故A错误;距离导线越远则磁场越弱,则穿过线框的磁通量逐
渐减小,故B错误;由于穿过线框的磁通量逐渐减小,则线框中产
生感应电流,故C正确;由能量守恒定律可知,由于线圈中有电能
产生,则线框的机械能减少,故D正确.
9.车灯接通电动机未启动时,根据闭合电路的欧姆定律有 I
= ER+r,求得R=1Ω,仅接通车灯时,车灯的功率为P=I
2R=
100W,故A错误;电动机启动时,根据闭合电路的欧姆定律有 U
=E-I1r=2V,流过车灯的电流为I2=
U
R =2A,此时车灯功
率为P=I22R=4W,故B正确;电动机启动时,电动机的电流为
I3 =I1-I2 =48A,电动机的输入功率PM =UI3=96W,故C
错误;电动机的热功率为P热 =I23r机 =23.04W,输出的机械功
率为P出 =PM -P热 =72.96W,故D错误.
10.根据闭合电路欧姆定律可得U=E-Ir,可知电源的U-
I图像纵轴截距等于电动势,斜率绝对值等于内阻,则有 E=
3.0V,r=|3.02.0|Ω=1.5Ω,故A正确,B错误;该灯泡直接与该
电源相接时,由图像交点可知,灯泡电阻为 R= UI =
1.5
1.0Ω =
1.5Ω,灯泡功率为P=UI=1.5×1.0W =1.5W,故C错误,
D正确.
11.(1)
(2)7.5×10-8 (3)C 98
12.(1)29800 (2)
Rg+R2
b
k
b-R1 (3)相等
解析:(1)定值电阻R2的阻值为
R2 =
U
Ig
-Rg=
3
100×10-6
Ω-200Ω=29800Ω.
(2)根据闭合电路欧姆定律可得
E=I(Rg+R2)+
I(Rg+R2)
R (R1+r)
化简可得
1
I =
(Rg+R2)(R1+r)
E
1
R +
(Rg+R2)
E
则k=
(Rg+R2)(R1+r)
E ,b=
Rg+R2
E
解得E=
Rg+R2
b ,r=
k
b-R1.
(3)测量过程中不存在系统误差,故电池组电动势的测量值
与真实值相等.
13.(1)0.8Wb;(2)12.8Wb
解析:(1)导体棒向右匀速运动4s时,位移为
x=vt=1×4m=4m
由于∠MON=45°,此时回路的面积为
S= 12x
2 = 12 ×4
2m2 =8m2
回路的磁通量的变化量为ΔΦ1 =Φ-0=BS
代入数据解得ΔΦ1 =0.8Wb.
(2)初始时Φ0 =B0S0 =1.6Wb
回路面积从S0 =8m2变到St=18m2,B从B0=0.2T变
到Bt=0.8T时的磁通量为Φ2=BtSt=0.8×18Wb=14.4Wb
故回路中的磁通量的变化为ΔΦ2 =Φ2-Φ0
代入数据解得ΔΦ2 =12.8Wb.
14.(1)5.5W;(2)6×10-5C
解析:(1)根据闭合电路欧姆定律得E=U+I(
R1R2
R1+R2
+r)
解得:I=1A
电动机的输出功率P=UI-I2r0
解得:P=5.5W.
(2)电容两端电压为UC =IR并 =2V
电容器的带电荷量q=CUC =6×10-5C.
15.(1)20Ω;(2)12.5V,5Ω
解析:(1)根据并联电路的特点,小灯泡L断路后可知 U=
U2 =10V
则有R2 =
U2
I2
=100.5Ω=20Ω
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乙
同
学
利
用
多
用
电
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测
量
图
乙
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图
丙
所
示
电
路
中
小
灯
泡
正
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作
时
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有
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下
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确
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A
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择
开
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旋
转
到
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的
电
压
挡
,
闭
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开
关
,
利
用
图
乙
电
路
测
量
小
灯
泡
两
端
的
电
压
B.将
选
择
开
关
旋
转
到
合
适
的
电
阻
挡
,
闭
合
开
关
,
利
用
图
乙
电
路
测
量
小
灯
泡
的
电
阻
C.将
选
择
开
关
旋
转
到
合
适
的
电
流
挡
,
闭
合
开
关
,
利
用
图
丙
电
路
测
量
通
过
小
灯
泡
的
电
流
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.将
选
择
开
关
旋
转
到
合
适
的
电
流
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把
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丙
中
红
、
黑
表
笔
接
入
电
路
的
位
置
互
换
,闭
合
开
关
,测
量
通
过
小
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泡
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电
流
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分
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(202 3
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龙
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关
中
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期
中
)
某
同
学
用
伏
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圆
形
合
金
片
的
阻
值
R
x (
约
为
1
kΩ
)
,除
了
R
x 、开
关
S
、导
线
外
,还
有
下
列
器
材
供
选
用
:
A
. 电
压
表
V
1 (
量
程
0
~
1
V
,
内
阻
约
10
kΩ
)
B .电
压
表
V
2 (
量
程
0
~
5
V
,
内
阻
约
100
kΩ
)
C.电
流
表
A
1 (
量
程
0
~
1
m
A
,
内
阻
约
10
Ω
)
D
.电
流
表
A
2 (
量
程
0
~
0.6
m
A
,
内
阻
约
0.05
Ω
)
E.电
源
(
电
压
1.5
V
,
额
定
电
流
0.5
A
,
内
阻
不
计
)
F.滑
动
变
阻
器
R
1 (
阻
值
范
围
0
~
10
Ω
,
额
定
电
流
2
A
)
G
.滑
动
变
阻
器
R
2 (
阻
值
范
围
0
~
2
000
Ω
,
额
定
电
流
2
A
)
用
螺
旋
测
微
器
测
量
该
圆
柱
体
的
直
径
,
用
游
标
卡
尺
测
量
该
圆
柱
体
的
长
度
.螺
旋
测
微
器
和
游
标
卡
尺
的
示
数
如
图
11
甲
和
乙
所
示
.
(1
)
由
图
甲
、图
乙
两
图
读
得
圆
柱
体
的
直
径
D
为
m
m
,长
度
L
为
m
m
.
(2
)
要
求
电
压
从
零
开
始
测
量
,
为
使
测
量
尽
量
准
确
,
电
压
表
选
用
,电
流
表
选
用
,
滑
动
变
阻
器
选
用
.
(
均
填
器
材
的
字
母
代
号
,
不
是
序
号
)
(3
)
为
减
小
误
差
,
应
选
采
用
下
列
实
验
电
路
图
进
行
实
验
,
较
合
理
的
是
.
四
、
计
算
题
(
本
题
共
3
小
题
,
共
38
分
,
解
答
应
写
出
文
字
说
明
、
方
程
式
和
演
算
步
骤
.
只
写
出
最
后
结
果
的
不
能
给
分
,
有
数
值
计
算
的
题
,
答
案
中
必
须
写
出
数
值
和
单
位
)
13.
(10
分
)
一
面
积
为
S
的
线
圈
,线
圈
平
面
与
磁
感
应
强
度
为
B
的
匀
强
磁
场
方
向
垂
直
,
设
图
12
所
示
情
况
下
的
磁
通
量
为
正
值
.
(1
)
若
线
圈
为
n
匝
,穿
过
线
圈
平
面
的
磁
通
量
为
多
少
?
(2
)
当
线
圈
绕
O
O
′
轴
转
过
30°
时
,穿
过
线
圈
平
面
的
磁
通
量
为
多
少
?
( 3
)
线
圈
从
初
始
位
置
转
过
半
圈
时
,
穿
过
线
圈
平
面
的
磁
通
量
变
化
了
多
少
?
14 .(12
分
)
( 2024
重
庆
九
龙
坡
区
期
末
)
一
台
小
型
电
动
机
在
5
V
电
压
下
工
作
,用
此
电
动
机
竖
直
提
升
重
力
为
12
N
的
物
体
时
,通
过
它
的
电
流
是
0.3
A
.
在
30
s
内
可
使
该
物
体
被
匀
速
提
升
3
m
.若
不
计
除
电
动
机
线
圈
生
热
之
外
的
能
量
损
失
,求
:
(1
)
电
动
机
的
输
入
功
率
;
(2
)
在
提
升
重
物
的
30
s
内
,电
动
机
线
圈
所
产
生
的
热
量
;
(3
)
线
圈
的
电
阻
.
15.
(16
分
)
(2023
云
南
昆
明
八
中
期
中
)
如
图
13
所
示
,在
竖
直
平
面
内
有
两
个
点
电
荷
,
固
定
在
同
一
水
平
直
线
上
相
距
为
槡 3l
的
A
、B
两
点
,
其
电
荷
量
分
别
为
+
Q
、
-
Q
.在
A
、B
两
点
连
线
的
垂
直
平
分
线
处
固
定
一
光
滑
竖
直
绝
缘
杆
,
在
杆
上
C
点
有
一
个
质
量
为
m
、
电
荷
量
为
-
q
的
小
环
(
可
视
为
点
电
荷
)
由
静
止
释
放
.已
知
A
、B
、C
三
点
连
线
为
正
三
角
形
,重
力
加
速
度
为
g.求
:
( 1
)
释
放
小
环
瞬
间
,小
环
所
受
库
仑
力
的
大
小
;
(2
)
小
环
滑
到
D
点
时
的
速
度
大
小
.
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书
1.对库仑定律F=k
q1q2
r2
的理解与计算
(1)近似条件:在要求不很精确的情况下,空气可
近似当作真空来处理.当带电体间的距离远大于它们本
身尺度时,可把带电体看作点电荷.
(2)计算方法:注意库仑力是矢量,计算库仑力可
以直接运用公式,将电荷量的绝对值代入公式,根据同
种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引来判断作用力F是
引力还是斥力.
特别提醒:不可由r→0时,得出F→∞的结论,虽
然从数学角度成立,但从物理角度分析,当 r→0时,两
带电体不能视为点电荷,公式已不适用.
例1.关于对库仑定律的理解和应用,以下说法中正
确的是 ( )
A.库仑定律适用于任何点电荷的电场力计算
B.根据F=k
q1q2
r2
知,当两个带电体相距很近时,它
们之间的库仑力会无穷大
C.两个电荷量分别为 q1和 q2的带电金属球,它们
球心间的距离为r,则二者带同种电荷时,它们之间的库
仑力F>k
q1q2
r2
,带异种电荷时F<k
q1q2
r2
D.两个电荷量分别为 q1和 q2的带电金属球,它们
球心间的距离为r,则二者带同种电荷时,它们之间的库
仑力F<k
q1q2
r2
,带异种电荷时F>k
q1q2
r2
解析:库仑定律适用于真空中静止点电荷的电场力
计算,故A错误;当两个带电体相距很近时,两个带电体
不能看成点电荷,则F=k
q1q2
r2
不适用,不能得到库仑力
会无穷大的结论,故B错误;两个电荷量分别为q1和q2
的带电金属球,它们球心间的距离为r,当二者带同种电
荷时,它们之间的库仑力为排斥力,则带电中心的距离
比r大,可得F<k
q1q2
r2
,当带异种电荷时它们之间的库
仑力为吸引力,则带电中心的距离比 r小,可得 F>
k
q1q2
r2
,故C错误,D正确.
答案:D
2.解决库仑力作用下平衡问题的方法步骤
库仑力作用下平衡问题的分析方法与纯力学平衡
问题的分析方法是相同的,只是在原来受力的基础上多
了电场力.具体步骤如下:
确定研究对象 →可以根据问题需要,选择“整体
法”或“隔离法”
受力分析 →多了电场力(F=k
q1q2
r2
或F=qE)
列平衡方程 →F合 =0或Fx =0、Fy =0
例2.如图1所示,质量为m的
带电小球 A用绝缘细线悬挂于 O
点,带电荷量为 +q的小球 B固定
在O点正下方的绝缘柱上.当小球
A静止时,悬线沿水平方向.已知
lOA =lOB =l,静电力常量为k,重力
加速度为 g,两带电小球均可视为
点电荷,则关于小球A的电性及带电荷量 qA的大小,下
列选项正确的是 ( )
A.正电,槡22mgl
2
kq B.正电,
槡2mgl
2
kq
C.负电,槡22mgl
2
kq D.负电,
槡2mgl
2
kq
解析:小球A静止时,根据平衡条件,小球A受到小
球B的斥力,故小球A带正电;由平衡条件得
kqqA
(槡2l)
2
=
槡2mg,解得qA = 槡
22mgl2
kq ,故A正确.
答案:A
3.“三个自由点电荷平衡”的问题
(1)平衡条件:每个点电荷受到另外两个点电荷的
合力为零或每个点电荷处于另外两个点电荷产生的合
电场强度为零的位置.
(2)平衡规律
例3.如图2所示,在光滑绝缘水平面上有三个可视
为点电荷的带电小球,位于同一条直线上,仅在它们之
间的静电力作用下均处于静止状态,且距离关系满足
AB>BC,则下列说法错误的是 ( )
A.A、C带同种电荷
B.C所带电荷量最小
C.A所带电荷量最大
D.A、B在C处产生电场的合电场强度为零
解析:A球受到B球和C球的库仑力而处于平衡状
态,合力要为零,必须使B球和C球对A球的库仑力等大
反向,所以B、C必须带异种电荷;要使B球平衡,A、C带
同种电荷,同理,要使C球平衡,A、B带异种电荷,故A正
确;根据库仑定律来确定电场力的大小,并由平衡条件
来确定各自电荷量的大小,因此在大小上一定为“两大
夹一小”,由图可知A、B两球间的距离大于 B、C两球间
的距离,所以B所带电荷量最小,A所带电荷量最大,故
B错误,C正确;要使C球所受合力为零,则A、B在C处产
生电场的合电场强度必为零,故D正确.本题选错误的,
故选B.
答案:B
1.电场强度公式的比较
(1)E=Fq适用于任何电场,与检验电荷是否存在
无关;
(2)E=kQ
r2
适用于点电荷产生的电场,Q为场源电
荷的电荷量;
(3)E=Ud适用于匀强电场,U为两点间的电势差,
d为沿电场方向两点间的距离.
例4.对电场强度的理解,以下说法正确的是
( )
A.若移走电场中P点的试探电荷,则P点的电场强
度变为0
B.匀强电场中电场强度处处相同,所以任何电荷在
匀强电场中受力都相同
C.电场强度公式E= Fq表明,电场强度的大小与
试探电荷的电荷量q成反比,若q减半,则该处的电场强
度变为原来的2倍
D.点电荷的电场强度公式E=kQ
r2
表明,点电荷周围
某点电场强度的大小,与该点到场源电荷距离r的二次方
成反比,在r减半的位置上,电场强度变为r处的4倍
解析:电场强度由电场本身决定,与放不放试探电
荷无关,在电场中的P点不放试探电荷,P点的电场强度
不为零,故A错误;电荷在电场中所受电场力与 q、E有
关,匀强电场中的电场强度处处相同,电荷的电荷量q不
同,电荷在其中受力不同,故B错误;公式E=Fq是电场
强度的定义式,电场强度由电场本身决定,电场中某点
的电场强度的大小与试探电荷所带的电荷量大小无关,
故C错误;公式E=kQ
r2
是真空中点电荷电场强度的决
定式,则点电荷周围某点电场强度的大小,与该点到场
源电荷距离r的二次方成反比,在r减半的位置上,电场
强度变为原来的4倍,故D正确.
答案:D
2.电场的叠加
(1)电场叠加:多个电荷在空间某处产生的电场强
度为各电荷单独在该处所产生的电场强度的矢量和.
(2)运算法则:平行四边形定则.
例5.如图3所示,等边三角形
ABC的三个顶点处分别固定带电
荷量为 -q、-q、-q的三个点电
荷,已知三角形的边长为槡3L,静电
力常量为k,则该三角形中心 O点
处的电场强度大小为 ( )
A.2kq
L2
B.0
C.槡3
L2
kq D.kq
L2
解析:由数学知识可得O到顶点A、B、C的距离r=
1
2×槡3L
cos30° =L,三个点电荷在O产生的电场强度的大小
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书书书
《
必
修
第
三
册
》
核
心
素
养
综
合
测
试
(
一
)
◆
数
理
报
社
试
题
研
究
中
心
(
测
试
内
容
:
必
修
第
三
册
全
部
)
(
说
明
:
本
试
卷
为
闭
卷
笔
答
,
答
题
时
间
75
分
钟
,
满
分
10
0
分
)
题
号
一
二
三
四
总
分
得
分
第
Ⅰ
卷
选
择
题
(
共
46
分
)
一
、
单
选
题
(
本
题
共
7
小
题
,
每
小
题
4
分
,
共
28
分
,
选
对
得
4
分
,
选
错
或
不
选
得
0
分
)
1.
(
20
23
河
南
湘
豫
名
校
期
中
)
如
图
1
所
示
,
两
块
带
有
手
柄
的
绝
缘
板
甲
和
乙
(
图
中
甲
、
乙
未
画
出
)
上
带
有
等
量
的
异
种
电
荷
,
现
将
甲
、
乙
按
下
列
不
同
操
作
方
式
伸
入
验
电
器
最
上
边
的
空
心
球
内
但
不
与
金
属
球
接
触
,
操
作
过
程
中
甲
、乙
两
绝
缘
板
不
接
触
,
要
使
验
电
器
箔
片
出
现
张
开
、闭
合
、再
张
开
的
现
象
,则
下
列
操
作
正
确
的
是
(
)
A
.仅
将
甲
或
乙
伸
入
球
内
B.
将
甲
、乙
先
后
伸
入
球
内
C.
将
甲
、乙
先
后
伸
入
球
内
,然
后
将
甲
或
乙
撤
出
D
.将
甲
、乙
同
时
伸
入
球
内
,然
后
将
甲
或
乙
撤
出
2.
(
20
23
北
京
市
八
一
中
学
期
中
)
由
电
阻
定
律
R
=
ρ
L S
变
形
后
得
电
阻
率
ρ
=
R
S L
,由
此
公
式
可
知
(
)
A
.电
阻
率
随
导
体
电
阻
的
改
变
而
改
变
B.
电
阻
率
随
导
体
长
度
L
的
改
变
而
改
变
C.
电
阻
率
随
导
体
横
截
面
积
的
改
变
而
改
变
D
.在
温
度
不
变
的
情
况
下
,电
阻
率
只
与
导
体
的
材
料
有
关
3.
(
20
23
上
海
新
川
中
学
期
末
)
如
图
2
所
示
,在
“
用
D
IS
研
究
通
电
螺
线
管
的
磁
感
应
强
度
”
的
实
验
中
,磁
传
感
器
需
要
通
过
数
据
采
集
器
与
计
算
机
相
连
.调
节
传
感
器
的
高
度
,
使
它
的
探
管
正
好
在
螺
线
管
的
轴
线
上
,
用
该
传
感
器
测
量
M
、N
之
间
各
点
的
磁
感
应
强
度
B
的
大
小
,并
将
传
感
器
顶
端
与
M
点
的
距
离
记
作
x,
最
后
作
出
的
B
-
x图
像
可
能
是
下
图
中
的
(
)
4.
(
20
23
北
京
西
城
北
京
师
大
附
中
月
考
)
如
图
3
所
示
,一
根
长
为
L,
横
截
面
积
为
S
的
金
属
棒
,金
属
棒
中
单
位
长
度
的
自
由
电
子
数
为
n,
元
电
荷
为
e,
在
棒
两
端
加
上
恒
定
的
电
压
时
,棒
内
产
生
电
流
,自
由
电
子
定
向
运
动
的
平
均
速
率
为
v,
则
电
流
的
大
小
为
(
)
A
.n
es
v
B.
ne
v
C.
nL
se
v
D
.e
v
5.
(
20
23
山
西
太
原
期
中
)
如
图
4
所
示
,
四
个
点
电
荷
所
带
电
荷
量
的
绝
对
值
均
为
Q
,分
别
固
定
在
正
方
形
的
四
个
顶
点
上
,正
方
形
边
长
为
a,
静
电
力
常
量
为
k,
则
正
方
形
两
条
对
角
线
交
点
处
的
电
场
强
度
(
)
A
. 大
小
为
槡4
2k
Q
a2
,方
向
水
平
向
左
B.
大
小
为
槡2
2k
Q
a2
,方
向
水
平
向
左
C.
大
小
为
槡4
2k
Q
a2
,方
向
水
平
向
右
D
.大
小
为
槡2
2k
Q
a2
,方
向
水
平
向
右
6.
(
20
23
上
海
交
大
附
中
期
中
)
已
知
灯
泡
的
亮
暗
取
决
于
其
两
端
的
电
压
和
通
过
的
电
流
的
乘
积
. 如
图
5
所
示
,灯
泡
L 1
、L
2
电
阻
为
3
Ω
;
电
灯
L 3
、L
4
电
阻
为
6
Ω
.将
A、
B
端
接
入
电
源
,
四
个
灯
泡
均
能
发
光
,若
不
考
虑
温
度
对
电
阻
的
影
响
,则
最
暗
的
灯
是
(
)
A
.L
1
B.
L 2
C.
L 3
D
.L
4
7.
(
20
23
重
庆
十
八
中
期
中
)
如
图
6
所
示
,
正
方
形
AB
CD
处
在
一
个
匀
强
电
场
中
,
边
长
为
槡
2
cm
,
电
场
线
与
正
方
形
所
在
平
面
平
行
.已
知
A、
B、
C
三
点
的
电
势
依
次
为
φ A
=
6.
0
V
, φ
B
=
4.
0
V
, φ
C
=
2.
0
V
. 则
下
列
说
法
中
正
确
的
是
(
)
A
.D
点
的
电
势
φ D
=
0
V
B.
D
点
的
电
势
φ D
=
2
V
C .
电
场
线
的
方
向
与
AC
的
连
线
垂
直
D
.匀
强
电
场
的
电
场
强
度
大
小
为
20
0
V
/m
二
、
多
选
题
(
本
题
共
3
小
题
,
每
小
题
6
分
,
共
18
分
,
每
小
题
给
出
的
四
个
选
项
中
,
有
多
个
选
项
是
正
确
的
,
全
选
对
的
得
6
分
,
少
选
的
得
3
分
,
有
错
选
或
不
选
的
得
0
分
)
8.
(
20
23
甘
肃
张
掖
高
台
县
第
一
中
学
月
考
)
如
图
7
所
示
,线
圈
ab
cd
在
匀
强
磁
场
区
域
EF
GH
中
,
下
列
情
况
下
线
圈
中
能
产
生
感
应
电
流
的
是
(
)
A
.把
线
圈
变
成
圆
形
(
周
长
不
变
)
B.
使
线
圈
在
磁
场
中
加
速
平
移
C.
使
磁
场
增
强
或
减
弱
D
.使
线
圈
以
过
ab
的
直
线
为
轴
旋
转
9.
(
20
23
浙
江
模
拟
预
测
)
一
接
地
金
属
板
垂
直
纸
面
水
平
放
置
,在
金
属
板
延
长
线
上
垂
直
纸
面
放
置
一
均
匀
带
电
金
属
棒
, 如
图
8
为
两
者
周
围
的
电
场
线
和
等
势
线
分
布
图
,a
、b
为
同
一
实
线
弧
上
两
点
,c
、d
为
同
一
虚
线
弧
上
两
点
,则
(
)
A
.a
、b
两
点
电
势
相
等
B.
c、
d
两
点
电
场
强
度
相
同
C.
金
属
板
上
产
生
的
感
应
电
荷
分
布
不
均
匀
D
.电
子
从
c移
到
a,
电
场
力
做
正
功
10
.(
20
23
福
建
漳
州
第
一
中
学
月
考
)
如
图
9
所
示
是
某
电
源
的
路
端
电
压
与
电
流
的
关
系
图
像
,下
列
结
论
正
确
的
是
(
)
A
.电
源
的
电
动
势
为
6.
0
V
B.
电
源
的
内
阻
为
12
Ω
C.
当
外
电
阻
为
12
Ω
时
,电
源
的
输
出
功
率
最
大
D
.电
流
为
0.
4
A
时
的
外
电
阻
是
13
Ω
第
Ⅱ
卷
非
选
择
题
(
共
54
分
)
三
、实
验
题
(
本
题
共
2
小
题
,
共
16
分
,
将
正
确
答
案
填
在
题
中
横
线
上
或
按
要
求
作
答
)
11
.(
6
分
)
(
20
23
宁
夏
石
嘴
山
市
一
模
)
(
1)
某
次
实
验
中
,
多
用
电
表
表
盘
如
图
10
甲
所
示
,如
果
甲
同
学
用
欧
姆
挡
“
×
10
0”
测
量
,则
读
数
为
Ω
;
如
果
用
“
直
流
5
V
”
挡
测
量
,则
读
数
为
V
;
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0
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1
2
3
4
5
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0
2
1
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1
0
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6
6
6
6
6
7
8
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9
8
#
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*
0
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*
0
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*
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(
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0
"
*
0
/
!
1
2
3
4
5
2
3
4
5
6
7
8
9
6
9
8
9
:
;
<
!
!
/
书
均为E=kq
L2
,A、B、C处的负点电荷在O点产生的电场强
度方向分别沿OA、OB、OC方向,由几何关系可知∠BOC
=120°,则B、C处的负点电荷在O点产生的合电场强度
大小为E,方向沿AO的延长线,与A处的点电荷 -q在O
点产生的电场强度大小相等,方向相反,所以三个点电
荷在O点产生的总合电场强度大小为0.故B正确.
答案:B
名师点拨:电场叠加问题的分析思路
电场中某点的实际电场强度等于几个场源电荷单
独存在时产生的电场强度的矢量和.同一直线上的电场
强度的叠加可简化为代数运算;不在同一直线上的两个
电场强度的叠加,用平行四边形定则求合电场强度.分
析电场叠加问题的一般步骤是:
(1)确定研究点的空间位置;
(2)分析该处有几个分电场,先计算出各个分电场
在该点的电场强度的大小和方向;
(3)依次利用平行四边形定则求出电场强度的矢
量和.
3.等量同种和等量异种电荷的电场强度的比较
比较项目 等量异种点电荷 等量同种点电荷
电场线
分布图
连线中点O处
的电场强度
连线上O点电场强
度最小,指向负电
荷一方
为零
连线上的电场
强度大小(从
左到右)
沿连线先变小,再
变大
沿连线先变小,再
变大
沿中垂线由 O
点向外电场强
度大小
O点最大,向外逐
渐减小
O点最小,向外先
变大后变小
关于O点对称
的A与A′、B与
B′的电场强度
等大同向 等大反向
例6.电场线能直观地反映电场的分布情况.如图4
甲是等量异号点电荷形成电场的电场线,图乙是电场中
的一些点;O是电荷连线的中点,E、F是连线中垂线上关
于O对称的两点,B、C和A、D是两电荷连线上关于O对
称的两点.则 ( )
A.E、F两点电场强度相同
B.A、D两点电场强度不同
C.B、O、C三点中,O点电场强度最小
D.从C点向O点运动的电子加速度逐渐增大
解析:等量异种点电荷连线的中垂线是一条等势
线,电场强度方向与等势线垂直,因此 E、F两点电场强
度方向相同,由于E、F是连线中垂线上关于O对称的两
点,则其电场强度大小也相等,故A正确;根据对称性可
知,A、D两点处电场线疏密程度相同,则 A、D两点电场
强度大小相等,由题图甲看出,A、D两点电场强度方向
相同,故B错误;由题图甲看出,B、O、C三点比较,O点处
的电场线最稀疏,电场强度最小,故 C正确;由题图可
知,电子从C点向O点运动过程中,电场强度逐渐减小,
则静电力逐渐减小,由牛顿第二定律可知电子的加速度
逐渐减小,故D错误.
答案:AC
4.电场线的应用
判断电场强度的大小
电场线密处的电场强度大,电场线疏
处的电场强度小,进而可判断电荷所
受电场力大小和加速度的大小
判断电场力的方向
正电荷的受力方向和电场线在该点的
切线方向相同,负电荷的受力方向和
电场线在该点的切线方向相反
判断电势的高低与
电势降低的快慢
沿电场线的方向电势降低最快,且电
场线密的地方比疏的地方降低更快
判断等势面的疏密
电场线越密的地方,等差等势面越密
集;电场线越疏的地方,等差等势面越
稀疏
分析电场中运动轨迹问题的方法
(1)“运动与力两线法”——— 在运动轨迹与电场线
的交点处画出运动轨迹的切线(“速度线”)与电场线的
切线(“力线”)方向,从二者的夹角情况来分析曲线运
动的情况.
(2)“三不知时要假设”———电荷的正负、电场强度
的方向或等势面电势的高低与电荷运动的方向,是相互
制约的三个方面.若已知其中任意一个,可顺次向下分
析判定各待求量;若三个都不知,则要用“假设法”分别
讨论各种情况.
例7.如图5所示,实线表示某
电场的电场线(方向未标出),虚线
是一带正电的粒子只在电场力作
用下的运动轨迹,设粒子在 A点和
B点时加速度大小分别为 aA、aB,A
点和B点的电势分别为 φA、φB,速
度大小分别为 vA、vB,电势能分别为 EpA、EpB.下列判断
正确的是 ( )
A.vA <vB,φA <φB B.vA <vB,aA <aB
C.φA <φB,EpA >EpB D.aA <aB,EpA >EpB
解析:根据带正电的粒子所受电场力大致指向轨迹
的凹侧,可知电场线大致向右,沿电场线电势逐渐降低,
可知φA >φB,由B点电场线比A点密集可知,B点电场
强度较大,粒子在B点的加速度较大,即aA<aB,从A到
B电场力做正功,则动能增加,电势能减小,则vA <vB,
EpA >EpB,故BD正确,AC错误.
答案:BD
例8.如图6所示,实线表示某
静电场中的电场线,过M点的电场
线是水平直线,虚线表示该电场中
的一条竖直等势线,M、N、P是电场
线上的点,Q是等势线上的点.一
带正电的点电荷在 M点由静止释
放,仅在电场力作用下水平向右运动,则 ( )
A.点电荷一定向右做匀加速运动
B.将一负点电荷从P点移到N点,电场力做正功
C.点电荷在N点释放时的加速度比在 P点释放时
的加速度小
D.将一负点电荷从Q点沿等势线竖直向上射出,点
电荷将沿等势线做匀速直线运动
解析:由电场线可知,电场不是匀强电场,点电荷做
变加速运动,故 A错误;由题意可知,电场方向大致向
右,将一负点电荷从 P点移到 N点,即从电势低的位置
移动到电势高的位置,电势能减小,则电场力做正功,故
B正确;电场线越密集(稀疏),电场强度就越大(小),则
点电荷在N点释放时的加速度比在 P点释放时的加速
度大,故C错误;负电荷受电场力的方向与电场强度方
向相反,负电荷向左偏转,做加速曲线运动,故D错误.
答案:B
1.解答思路
2.运动情况反映受力情况
(1)物体静止(保持):F合 =0.
(2)做直线运动
①匀速直线运动:F合 =0.
②变速直线运动:F合≠0,且F合 与速度方向总是一
致.
(3)做曲线运动:F合 ≠0,F合 与速度方向不在一条
直线上,且总指向运动轨迹曲线凹的一侧.
(4)F合 与v的夹角为α,加速运动:0≤α<90°;减
速运动;90°<α≤180°.
(5)匀变速运动:F合 =恒量.
例9.如图7所示,水平面
上竖直固定四分之一绝缘圆
弧轨道 BC,轨道 AB和 BC均
光滑,水平面AB与圆弧BC相
切于B点,O为圆心,OB竖直,
OC水平,BC轨道半径为R.整个空间有足够大、水平向
右的匀强电场.一质量为m、电荷量为q的带正电绝缘小
球自A点由静止释放,小球沿水平面向右运动,AB间距
离为2R,匀强电场的电场强度E=mgq,重力加速度大小
为g,不计空气阻力.求:
(1)小球到达C点时对轨道的压力;
(2)小球从A点开始,经过C点脱离轨道后上升到
最高点过程中,小球电势能的变化量.
解析:(1)设小球在C点的速度为vC,小球从A点运
动C点过程中,由动能定理可得
qE·3R-mgR= 12mv
2
C
解得vC =2槡gR
小球在C点时水平方向的支持力FN与电场力qE的
合力提供向心力,所以有
FN-qE=m
v2C
R
解得FN =5mg
由牛顿第三定律可得小球对轨道的压力大小为 F′N
=FN =5mg,方向水平向右.
(2)小球过C点上升到最高点的过程中,由运动的
分解可知,在水平方向小球做初速度为零的匀加速直线
运动,竖直方向做竖直上抛运动,设小球从 C点到最高
点的时间为t,则
水平方向上ax =
qE
m =g,x=
1
2axt
2
竖直方向上t=
vC
g
小球从A点开始运动到达最高点过程中电场力做
功为
W电 =qE(3R+x)
根据电场力做功与电势能变化关系W电 =-ΔEp
解得ΔEp =-5mgR.
答案:(1)5mg,方向水平向右; (2)-5mgR
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