人教版物理选修3-1-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 6.25101.610n --==⨯⨯，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2q；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()2248B 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2c qq =；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：2222112288A B q qq 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211232F 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 ==，2222q 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 12θ==，又，22tan q F k mg rθ==，所以，85.310q C -===⨯ 3q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 CF E qn F E nq ==。

2． 答：电子所在处的电场强度为1991121121.6109.010/ 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111985.110 1.6108.210F 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mgg 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，2681.01010tan 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12220(6)Q Q kk x x -=-，即224(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：8961015410pAA E V V q ϕ--⨯===⨯；109221015310pA A E q J J ϕ--'==⨯⨯=⨯。

2． 答：（1）pA A E q ϕ=，pB B E qϕ=。

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 qqϕ==--，pD pD B E E qqϕ==--。

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 qϕ=<，0pF pF F E E qqϕ==->-，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，全过程静电力做正功。

所以，从M 移动到P 静电力做正功，电势能减少，pM pP E E qq>，M 点电势比P 点电势高。

4． 答：因p E mgh =，故p E gh mϕ==，可见重力势为gh 。

6． 答：假设两个电势不同的等势面相交。

因为空间任一点的电势只能有一个惟一的值，所以相交徙的电势就一定相等，这两个等势面的值就不能不同，这与题设条件矛盾。

所以，电场中两个电势不同的等势面不能相交。

7． 答：根据电场线与等势面一定垂直的结论，画出的电场线的大致分布如图1－15所示。

因为10A B V ϕϕ==，6c V ϕ=，取1q C =，可得静电力所做的功为()0AB A B A B W q q q ϕϕϕϕ=-=-=()1(106)4AC A C A C W q q q J J ϕϕϕϕ=-=-=⨯-= ()1(106)4BC B C B C W q q q J J ϕϕϕϕ=-=-=⨯-=可见，静电力所做的功AC BC W W = 第五节1． 9821020410AB AB W qU J J --==-⨯⨯=-⨯。

静电力做负功，电势能增加8440J -⨯2． 答：一个电子电荷量191.610e C -=⨯，电子增加的动能等于静电力做的功，因为191911 1.6101 1.610W qU e V C V J --==⨯=⨯⨯=⨯，所以191 1.610eV J -=⨯。

3． 答：因为电场线总是电势高的等势面指向电势低的等势低的等势面，所以，由课本图1.5－2可知：（1）B 点的电势高于A 点的电势，把负电荷从A 移到B 静电力做正功，电势能减少，负电荷在A 点的电势能较大。

（2）负电荷从B 移动到A 时，静电力做负功。

（3）0AB U <，0BA U > 第6节 电势差与电场强度的关系1． 答：两板间的电场强度3429.010/9.010/1010U E V m V m d -⨯===⨯⨯。

尘埃受到的静电力7421.6109.010 1.410F qE N N --==⨯⨯⨯=⨯。

静电力对尘埃做功2241.4100.510107.010W Fd J J ---='=⨯⨯⨯⨯=⨯2． 答：（1）看电场线方向知，D 点电势比C 点电势高，42210(5)101000CD CD U Ed V V -==⨯⨯-⨯=-（2）B 板接地时，42210310600C CB Ed V V ϕ-==⨯⨯⨯=， 422108101600D DB Ed V V ϕ-==⨯⨯⨯=，1000CD C D U V ϕϕ=-=-。

A 板接地时，42210(7)101400C CA Ed V Vϕ-==⨯⨯-⨯=-，42210(2)10400D DA Ed V Vϕ-==⨯⨯-⨯=-，1000CD C D U Vϕϕ=-=-，可见，不管哪一板接地，CDU 都是1000V-。

（3）19161.610(1000) 1.610CD CD W eU J J --==-⨯⨯-=⨯，如果电子先移到E 点再移到D 点，静电力做的功不会改变。

这是因为静电力做功与路径无关，只与初末位置有关。

3． 答：空气击穿时的电势差68310100310U Ed V V ==⨯⨯=⨯。

雷击就是一种空气被击穿的现象。

4． 答：小山坡b 比a 地势更陡些，小石头沿b 边滚下加速度更大些。

b 边电势降落比a 边降落得快，b 边的电场强度比a 边强。

可见，电势降落得快的地方是电场强度强的地方。

第7节 静电现象的应用1． （1）金属球内的自由电子受到点电荷Q +的吸引，所以在靠近Q +的一侧带负电，在离Q +远的一侧带正电。

（2）在静电平衡状态下，金属球的内部电场强度处处为0，就是说感应电荷产生的电场强度与Q +产生的电场强度等大反向。

在球心处Q +产生的电场强度为29Q E kr +=，所以金属球上感应电荷产生的电场强度大小为29QE k r =感，方向指向Q +。

（3）如果用导线的一端接触球的左侧，另一端接触球的右侧，导线不可能把球两侧的电荷中和，因为金属球是个等势体，导线连接的是电势相等的两个点，电荷在这两点间不会移动，就像用水管连接高度相等的两个装水容器，水不会在水管内流动一样。