物理选修3-1 一二章问题与练习 -修订版 下载本文

内容发布更新时间 : 2024/5/4 16:59:33星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

第一章 静电场

第一节 电荷及其守恒定律

1. 在我国北方天气干燥的季节,脱掉外衣后再去摸金属门把手时,常常会被电击。这是为什么?

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. 在图1.1-1所示的实验中,最终A带上了-108C的电荷。实

验过程中,是电子由A转移到B还是B转移到A?A、B得到或失去的电子数各是多少?

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n?数相等。

3. A为带正电的小球,B为原来不带电的导体。把B放在A附近,A、B之间存在吸引力还是排斥力?

答:右图是此问题的示意图。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. 如图1.1-1那样,把A、B在带电体C旁边相碰一下后分开,然后分别接触一个小电机的两个接线柱,如果小电动机非常灵敏,它便会开始转动。当电动机还没有停止时,又立刻把A、B在C旁边相碰一下分开,再和小电动机两接线柱接触。如此下去,小电动机便能不停地转动。这不是成了永动机而违背能量守恒定律吗?说说你的看法。

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。

A10?8?6.25?1010,与B失去的电子

1.6?10?19B第二节 库仑定律

1.有三个完全一样的绝缘金属球,A球带的电量为q,B、C均不带电,现要使B球带的电量为3q/8, 应该怎么办?

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

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qq;再把B球与C球接触,则B、C球分别带电;24qq3q最后,B球再次与A球接触,B球带电qB?(?)?2?。

248球与B球接触,此时,B球带电

2. 两个质子在氮原子核中相距10-15m他们之间的静电斥力约多大?

2q1q2(1.6?10?19)29eN?230.4N) 答:230.4N (F?k2?k2?9.0?10?rr(10?15)23. 真空中两个相同的带等量异号电荷的金属小球A和B(均可看作点电荷),分别固定在两处,两球间静电力为F。现用一个不带电的同样的金属小球C先与A接触,再与B接触,然后移开C,此时A、B球间的静电力应为多大?若再使A、B间距增大为原来的2倍,则它们的间静电力又为多大? 答:F/8 F/32

4. 在边长为a的正方形的每一顶点都放置一个电荷量为q的点电荷。如果保持它们的位置不变,每个电荷受到其他三个电荷的的静电力的合力是多大? 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。大

q2aq1q222?1k2。每个电荷受到其他三个小是F?2F1cos45??F2?2a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. 两个分别用长13cm的绝缘细线悬挂于同一点的相同球形导体,个球形导体质量为0.6g, 求它们带的电荷量? 5.3×10-8C

aaq3q4aF3F2F1带有同种等量电荷(可视为点电荷),由于静电斥力,它们之间的距离为 10cm。已测得每

第三节 电场强度

1. 把试探电荷q放到电场中的A点,测的它所受的静电力为F;再把它放到B点,测得它所受的静电力为nF。A点和B点的场强之比EA/EB是多少?再把另一电荷量为nq的试探电荷放到另一点C,测的它所受的静电力也是F。A点和C点的场强之比EA/Ec是多少?

FFEEqq答:A、B两处电场强度之比为A? ?1。A、C两处电场强度之比为A??n。

nFFEBnECnqq

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2. 氢原子中,电子和质子的平均距离是5.3×10-11m。质子在离它这个距离的位置产生的电场强度是多大?方向如何?电子受到的静电力是多大?方向如何?

?19911e1.6?10答:电子所在处的电场强度为E?k2?9.0?10?N/C?5.1?10N/C,?112r(5.3?10)方向沿着半径指向外。电子受到的电场力为F?eE?5.1?1011?1.6?10?19N?8.2?10?8N,方向沿着半径指向质子。

3. 场是物理学中的重要概念,除了电场和磁场,还有引力场。物体之间的万有引力就是 通过引力场发生作用的,地球附近的引力场叫做重力场。仿照电场强度的定义,你认为应该怎样定义重力场强度的大小和方向?

答:重力场的场强强度等于重力与质量的比值,即向下。

4. 有的同学说,电场线一定是带电粒子在电场中运动的轨迹。这种说法对吗?试举例说明。

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. 图1.3-11是某区域的电场线分布。A、B、C是电场中的三点。(1)哪一点电场最强,哪一点电场最弱?(2)画出各点电场强度的方向。(3)把负的点电荷分别放在这三点,画出所受静电力的方向。

vmg?g,单位是牛顿每千克,方向竖直m

答:(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所示。

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