高中物理選修3-1試題及答案第一章1. 如圖所示，ql、q2、q3分別表示在一條直線上的三個點電荷。已知ql與q2之間的距離為ll，q2與q3之間的距離為l2，且每個電荷都處于平衡狀態。若q2為正電荷，則ql為 電荷，q3為 電荷；ql、q2、q3三者電荷量大小之比是 ： ： 2 .在真空中的O點放一點電荷Q=1.0109C，直線MN過O點，OM=30cm，M點放有一點電荷q=21010C，如圖所示。求：（1）M點的場強大小；（2）若M點的電勢比N點的電勢高15V，則電荷q從M點移到N點，電勢能變化了多少?3. 如圖所示，BC是半徑為R的1/4圓弧形的光滑且絕緣的軌道，位于豎直平面內，其下端與水平絕緣軌道平滑連接，整個軌道處在水平向左的勻強電場中，電場強度為E.今有一質量為m、帶正電q的小滑塊（體積很小可視為質點），從C點由靜止釋放，滑到水平軌道上的A點時速度減為零。若已知滑塊與水平軌道間的動摩擦因數為，求：（1）滑塊通過B點時的速度大小；（2）水平軌道上A,B兩點之間的距離。4.一個帶電質點的帶電荷量為310-9C的正電荷，逆著電場方向從A點移動到B點的過程中外力做功為610-5J，帶電質點的動能增加了4.510-5J，求A、B兩點間的電勢差UAB。5. 如圖所示，水平放置的平行金屬板A、B間距為d，帶電粒子的電荷量為q，質量為m，粒子以速度v從兩極板中央處水平飛入兩極板間，當兩板上不加電壓時，粒子恰從下板的邊緣飛出.現給AB加上一電壓，則粒子恰好從上極板邊緣飛出求：（1）兩極板間所加電壓U；（2）金屬板的長度LAB圖146如圖14所示,在真空中用等長的絕緣絲線分別懸掛兩個點電荷A和 B,其電荷量分別為+q和-q.在水平方向的勻強電場作用下,兩懸線保持豎直,此時A、B間的距離為L.求該勻強電場場強的大小和方向,ABOqlEm圖157如圖15所示,在場強為E的勻強電場中,一絕緣輕質細桿可繞O點在豎直平面內自由轉動,A端有一個帶正電的小球,電荷量為q,質量為m。將細桿從水平位置自由釋放,則： (1)請說明小球由A到B的過程中電勢能如何變化?(2)求出小球在最低點時的速率_v+圖16(3)求在最低點時絕緣桿對小球的作用力.8如圖16所示,電荷量為q,質量為m的帶電粒子以速度v垂直進入平行板電容器中（不計粒子的重力），已知極板的長度為，兩極板間的距離為d，兩極板間的電壓為U，試推導帶電粒子射出電容器時在偏轉電場中的偏轉位移y和偏轉角的表達式。 圖179如圖17所示,半徑為R的絕緣光滑圓環固定在豎直平面內，環上套一個帶正電的小珠子，該裝置所在空間存在著水平向右的勻強電場，已知珠子所受電場力是重力的，將珠子從最低點由靜止釋放。求：珠子獲得的最大速度10一個不帶電的平行板電容器,用電壓為60V的直流電源(不計電源的內阻)充電,充電過程中電源耗去了4.810-6J的能量,試求：（1）這個電容器的電容 （2）在充電過程中,從一個極板轉移至另一個極板的電子數目.11一個帶正電的微粒，從A點射入水平方向的勻強電場中，微粒沿直線AB運動，如圖18所示，AB與電場線夾角=30，已知帶電微粒的質量m=1.0107kg，電量q=1.01010C，A、B相距L=20cm。（取g=10m/s2，結果保留二位有效數字）圖18求：（1）說明微粒在電場中運動的性質，要求說明理由。（2）電場強度的大小和方向？（3）要使微粒從A點運動到B點，微粒射入電場時的最小速 度是多少？圖1912如圖19所示，在豎直放置的足夠大的鉛屏A的右表面上貼著射線（即電子）放射源P，已知射線實質為高速電子流，放射源放出粒子的速度v01.0107m/s。足夠大的熒光屏M與鉛屏A平行放置，相距d 2.0102m，其間有水平向左的勻強電場，電場強度大小E2.5104N/C。已知電子電量e1.610-19C，電子質量取m9.010-31kg。 求： （1）電子到達熒光屏M上的動能。（2）熒光屏上的發光面積。圖2013如圖20所示，足夠大的平行金屬板豎直放置，兩板相距為d，分別與直流電源的正負極相連，電源電動勢為E質量為m、電量為-q的質點沿著右板的邊緣從a點開始被豎直上拋，最后在左板與a點等高的b點與左板相碰,重力加速度用g表示。試計算： (1)帶電質點由a到b運動過程中到達的最高點，相對于ab的高度多大？最高點與右板相距多遠？ （2）質點與左板相碰前的瞬時速度的大小和方向。答案解析1. 負電荷、負電荷、：l：。 解析：（1）由于三個點電荷的存在，使每個點電荷皆受三個庫侖力的作用而平衡。若q2為正電荷，對q2而言，q1和q3必為同性電荷，但對三者而言，要求每個電荷都處于平衡態，則q1與q3必為負電荷。（2）由庫侖定律和平衡條件知：對q1： 對q3： 由式得 由式得 由兩式得 q1：q2：q3：l：。2. 解析：（1）根據得 M點的場強（2）電荷q從M點移到N點，電場力做功 這一過程中電場力做負功則電勢能增加3. 解析：（1）小滑塊從C到B的過程中，只有重力和電場力對它做功，設滑塊通過B點時的速度為vB，根據動能定理有：，解得（2）小-滑塊在AB軌道上運動中，所受摩擦力為f=mg.小滑塊從C經B到A的過程中，重力做正功，電場力和摩擦力做負功。設小滑塊在水平軌道上運動的距離（即A,B兩點間的距離）為L，則根據動能定理有：,解得4. 解析： A點電勢比B點低5000V 解析：由動能定理 5. 解析：（1）兩極間不加電壓時，粒子做平拋運動水平方向上：L=vt 豎直方向上： 當兩極間加上電壓U時，粒子做勻變速曲線運動，即水平方向上：L=vt 豎直方向上： 由、得a=g（方向向上）由牛頓運動定律得，（2）由、式可得 6解:：分析A：由平衡條件得： 方向為水平向左 7解：(1) 因為由A到B過程中電場力做正功,所以電勢能減小 (2)由動能定理得: (3) 在最低點由牛頓第二定律得: 8解:（1）求粒子在偏轉電場中的偏轉位移y 電子運動的時間為：- 電子在偏轉電場中的加速度為:- 偏轉位移-聯立以上各式得 （2）求偏轉角 mgEqF9解:珠子所受電場力和重力的合力與圓環的交 點位置即為速度最大的位置， 由最低點到速度最大的位置過程中，根據動能定理得 - 由得最大速度為 10解：（1）電容器所帶電量為Q, QU=E 電容為 （2）轉移的電子數為個11解：（1）微粒只在重力和電場力作用下沿AB方向運動，由直線運動條件可知微粒受電場力一定向左，重力和電場力的合力必與微粒的運動方向相反，微粒做勻減速運動。（2）因為粒子帶正電，所以電場強度方向為水平向左，由力的合成知識得 （3）微粒由A運動到B時的速度時，微粒進入電場時的速度最小，設粒子的最小速度為， 由 得 最小速度12解：（1）由動能定理得 (2) 射線在A、B間電場中被加速，除平行于電場線的電子流外，其余均在電場中偏轉，其中和鉛屏A平行的電子流在縱向偏移距離最大設為r (相當于平拋運動水平射程)。 -， - 圓面積- 由上述三式得 ，即在熒光屏的發光面積為13解：質點將在豎直方向做豎直上拋運動，加速度a1=g；在水平方向做勻加速直線運動加速度為a2，由牛頓第二定律得 （1）設相對于ab的高度為H 在水平方向： - 在豎直方向上：- 解得 最大高度 ，最高點距右板的距離- 將代入得（2）粒子到達b板時豎直速度為 粒子到達b板時水平速度為 速度大小為：； 速度方向與水平方向的夾為 第二章1） 某同學利用多用電表測量一個未知電阻的阻值，由于第一次選擇的歐姆檔（10）不夠合適，現改換另一歐姆檔測量。兩次測量時多用電表指針所指位置如圖所示，下面列出第二次測量的有關操作：A將兩表筆短接，并調零B將兩表筆分別跟被測電阻的兩端接觸，觀察指針的位置，記下電阻值C將多用電表面板上旋鈕調到100檔D將多用電表面板上旋鈕調到1檔E將多用電表面板上旋鈕調到off位置（1）根據上述有關操作，將第二次測量的合理實驗步驟按 順序寫出 CABE 。（2）該電阻的阻值是 2.0103 。（3）做“用多用電表探索黑箱的電學元件”實驗時，探索步驟如下：（a）用直流電壓檔試觸三個接點都沒有電壓顯示。（b）用歐姆檔R10接A、B間，不論正接，還是反接示數都為4710（c）用歐姆檔接B、C間：黑表筆接B, 紅表筆接C時讀數很小，調換表筆，讀數很大；（d）用歐姆檔接A、C間：黑表筆接A, 紅表筆接C時讀數比上一步測得的大，調換表筆，讀數很大； 在右圖畫出箱內元件連接方式及規格。2）在“測定金屬的電阻率”的實驗中，測定阻值約為35的金屬絲的電阻率，實驗中所用的電壓表規格：量程03V、內阻3k；電流表規格：量程00.6A、內阻0.1；還有其他一些器材：（1）在給定的方框內畫出實驗電路圖；（2）用螺旋測微器測得金屬絲的直徑如圖所示，可知金屬絲的直徑d= 0.622（0.6210.623均正確） mm；（3）實驗中還應測出的物理量是 電阻絲長度L，電阻絲兩端的電壓U，流過電阻的電流I。 ； 電阻率的計算公式為= VA3）有一小燈泡上標有“6V，0.1A”字樣，現要描繪該燈泡的伏安特性曲線，有下列器材供選用A 電壓表（03V，內阻2.0k） B 電壓表（010V，內阻3.0k）C 電流表（00.3A，內阻2.0） D 電流表（06A，內阻1.5）E 滑動變阻器（2A，30） F 滑動變阻器（0.5A，1000）G 學生電源（直流9V），及開關，導線等（1）實驗中所用的電壓表應選 B ，電流表應選 C ，滑動變阻器應選 E （2）在右方框中畫出實驗電路圖，要求電壓從0開始測量4）. 實驗室內有一電壓表,量程為150 mV,內阻約為150 .現要將其改裝成量程為10 mA的電流表,并進行校準.為此,實驗室提供如下器材:干電池E(電動勢為1.5 V)、電阻箱R、滑線變阻器R、電流表(有1.5 mA、15 mA與150 mA三個量程)及開關K.對電表改裝時必須知道電壓表的內阻.可用圖示的電路測量電壓表的內阻.在既不損壞儀器又能使精確度盡可能高的條件下,電路中的電流表應選用的量程是_1.5mA_.若合上K,調節滑線變阻器后測得電壓表的讀數為150 mV,電流表的讀數為1.05 mA,則電壓表的內阻RmV為_143 _(取三位有效數字).三計算題： 5）在如圖所示的電路中，R1、R2均為定值電阻，且R1=100，R2阻值未知，R3是一滑動變阻器，當其滑片從左端滑至右端時，測得電源的路端電壓隨電流的變化圖線如圖所示，其中A、B兩點是滑片在變阻器的兩個不同端點得到的求：（1）電源的電動勢和內阻；（2）定值電阻R2的阻值；（3）滑動變阻器的最大阻值。 4）題圖 解析：（1）將AB延長后交U軸與20V處，交I軸于1.0A處（2）滑片P滑至右端時由圖象知此時對應于B點U2=4VUr=EV2=20V4V=16V由串聯電路的電壓分配與阻值正成比知r=4R，（3）滑片滑到左端時由圖象可知外電壓為U外=16V，Ur=EU外=20V16V=4VR1與R3并聯后的總電阻為R3并=805=75，又，解得：R3=300第三章1.如圖所示，在y0的區域內存在勻強磁場，磁場方向垂直于xy平面并指向紙里，磁感應強度 為B。一帶負電的粒子（質量為m、電荷量為q）以速度v0從O點射入磁場，入射方向在xy平面內，與x軸正向的夾角為=300。（粒子所受重力不計）求： （1）該粒子射出磁場時的位置； （2）該粒子在磁場中運動的時間。 解 2. 如圖所示，電源電動勢E2V，r0.5,豎直導軌電阻可略，金屬棒的質量m0.1kg，R=0.5 ，它與導體軌道的動摩擦因數0.4，有效長度為0.2 m,靠在導軌的外面，為使金屬棒不下滑，我們施一與紙面夾角為600且與導線垂直向外的磁場，（g=10 m/s2）求： （1)此磁場是斜向上還是斜向下？ （2） B的范圍是多少？3.在平面直角坐標系xoy中，第一象限存在沿y軸負方向的勻強電場，第四象限存在垂直于直角坐標平面向外的勻強磁場，磁感應強度為B，一質量為m、電荷量為q的帶正電的粒子從y軸正半軸上的M點以速度v0垂直于y 軸射入電場，經x軸上的N點與x軸正方向成=60角射入磁場，最后從y軸負半軸上的P點垂直于y軸射出磁場，如圖所示，不計粒子的重力，求： （1）M、N兩點間的電勢差UMN； （2）粒子從M點運動到P點的總時間t。總章節計算題（本題共5小題，共計70分）1、（12分）有一個直流電動機，把它接入0.2V電壓的電路時，電機不轉，測得流過電動機的電流是0.4A；若把電動機接入2.0V電壓的電路中，電動機正常工作，工作電流是1.0A.求（1）電動機正常工作時的輸出功率多大（2）如果在發動機正常工作時，轉子突然被卡住，電動機的發熱功率是多大？解析：（1）接U =0.2V電壓，電機不轉，電流I =0.4A，根據歐姆定律，線圈電阻.（2分）當接U2.0V電壓時，電流I1.0A，故輸入電功率P電UI2.01.0W2.0W（2分）熱功率P熱I2R120.5W0.5W（2分）故輸出功率即機械功率P機P電-P熱（2.0-0.5）W1.5W.（2分）（2）如果正常工作時，轉子被卡住，則電能全部轉化成內能故其發熱功率.（2分） （2分）2、（14分）如圖所示，有一磁感強度的勻強磁場，C、D為垂直于磁場方向的同一平面內的兩點，它們之間的距離=0.05m，今有一電子在此磁場中運動，它經過C點的速度v的方向和磁場垂直，且與CD之間的夾角=30。（電子的質量，電量）（1）電子在C點時所受的磁場力的方向如何？（2）若此電子在運動后來又經過D點，則它的速度應是多大？（3）電子從C點到D點所用的時間是多少？CDORFv3060解析：電子以垂直磁場方向的速度在磁場中作勻速圓周運動，洛倫茲力提供向心力，依題意畫運動示意圖，由幾何關系可求得結論。（1）電子在C點所受磁場力的方向如圖所示。（2分）（2）電子在洛倫茲力作用下作勻速圓周運動，夾角=30為弦切角，圓弧CD所對的圓心角為60即DOC=60，CDO為等邊三角形，由此可知軌道半徑R=l。（1分）由（1分）和R=（1分）可知 （2分）（3）將R=和代入周期公式中得 （2分）設電子從C點到D點所用時間為t，由于電子做勻速圓周運動，所以由上兩式得： （2分）代入數據得： （3分）3（14分）、（07四川理綜）如圖所示，一根長 L = 1.5m 的光滑絕緣細直桿MN ，豎直固定在場強為 E =1.0 105N / C 、與水平方向成300角的傾斜向上的勻強電場中。桿的下端M固定一個帶電小球 A ，電荷量Q+4.5106C；另一帶電小球 B 穿在桿上可自由滑動， 電荷量q+1.0 10一6 C，質量m1.010一2 kg 。現將小球B從桿的上端N靜止釋放，小球B開始運動。（靜電力常量k9.010 9Nm2C2，取 g =l0m / s2）（l）小球B開始運動時的加速度為多大？ （2）小球B 的速度最大時，距 M 端的高度 h1為多大？ （3）小球 B 從 N 端運動到距 M 端的高度 h20.6l m 時，速度為v1.0m / s ，求此過程中小球 B 的電勢能改變了多少？解析：（1）開始運動時小球B受重力、庫侖力、桿的彈力和電場力，沿桿方向運動，由牛頓第二定律得（2分）解得 代入數據解得：a=3.2m/s2 （2分）(2)小球B速度最大時合力為零，即 （2分）解得代入數據解得h1=0.9m （2分）(3)小球B從開始運動到速度為v的過程中，設重力做功為W1，電場力做功為W2，庫侖力做功為W3，根據動能定理有W1mg（L-h2） W2=-qE(L-h2)sin 解得（3分）設小球的電勢能改變了EP，則EP（W2W3） EP8.2102J（3分）4（14分）、（07淮安二模）如圖所示，MN、PQ是平行金屬板，板長為L，兩板間距離為d，在PQ板的上方有垂直紙面向里的勻強磁場。一個電荷量為q、質量為m的帶負電粒子以速度v0從MN板邊緣沿平行于板的方向射入兩板間，結果粒子恰好從PQ板左邊緣飛進磁場，然后又恰好從PQ板的右邊緣飛進電場。不計粒子重力。試求：（1）兩金屬板間所加電壓U的大小；（2）勻強磁場的磁感應強度B的大小；v0BMNPQm,-qLd（3）在圖中畫出粒子再次進入電場的運動軌跡，并標出粒子再次從電場中飛出的位置與速度方向。15、（1）粒子在電場中運動時間為t，有：（1分）；（1分）；（1分）；（1分）；解得：（1分）（2）（1分），（