物理選修3-1 一二章問題與練習(xí) -修訂版.doc

第1章 靜電場第一節(jié) 電荷及其守恒定律1. 在我國北方天氣干燥的季節(jié)，脫掉外衣后再去摸金屬門把手時，常常會被電擊。這是為什么？答：在天氣干躁的季節(jié)，脫掉外衣時，由于摩擦，外衣和身體各自帶了等量、異號的電荷。接著用手去摸金屬門把手時，身體放電，于是產(chǎn)生電擊的感覺。2. 在圖1.1-1所示的實驗中，最終A帶上了108C的電荷。實驗過程中，是電子由A轉(zhuǎn)移到B還是B轉(zhuǎn)移到A？A、B得到或失去的電子數(shù)各是多少？答：由于A、B都是金屬導(dǎo)體，可移動的電荷是自由電子，所以，A帶上的是負(fù)電荷，這是電子由B移動到A的結(jié)果。其中，A得到的電子數(shù)為，與B失去的電子數(shù)相等。3. A為帶正電的小球，B為原來不帶電的導(dǎo)體。把B放在A附近，A、B之間存在吸引力還是排斥力？答：右圖是此問題的示意圖。導(dǎo)體B中的一部分自由受A的正電荷吸引積聚在B的左端，右端會因失去電子而帶正電。A對B左端的吸引力大于對右端的排斥力，A、B之間產(chǎn)生吸引力。4. 如圖1.1-1那樣，把A、B在帶電體C旁邊相碰一下后分開，然后分別接觸一個小電機的兩個接線柱，如果小電動機非常靈敏，它便會開始轉(zhuǎn)動。當(dāng)電動機還沒有停止時，又立刻把、在旁邊相碰一下分開，再和小電動機兩接線柱接觸。如此下去，小電動機便能不停地轉(zhuǎn)動。這不是成了永動機而違背能量守恒定律嗎？說說你的看法。答：此現(xiàn)象并不是說明制造出了永動機，也沒有違背能量守恒定律。因為，在把A、B分開的過程中要克服A、B之間的靜電力做功。這是把機械轉(zhuǎn)化為電能的過程。第二節(jié) 庫侖定律1.有三個完全一樣的絕緣金屬球,A球帶的電量為q，B、C均不帶電,現(xiàn)要使B球帶的電量為3q/8, 應(yīng)該怎么辦?1 答：根據(jù)庫侖的發(fā)現(xiàn)，兩個相同的帶電金屬球接觸后所帶的電荷量相等。所以，先把A球與B球接觸，此時，B球帶電；再把B球與C球接觸，則B、C球分別帶電；最后，B球再次與A球接觸，B球帶電。2. 兩個質(zhì)子在氮原子核中相距10-15m他們之間的靜電斥力約多大？答：230.4N ()3. 真空中兩個相同的帶等量異號電荷的金屬小球A和B（均可看作點電荷），分別固定在兩處，兩球間靜電力為F?，F(xiàn)用一個不帶電的同樣的金屬小球C先與A接觸，再與B接觸，然后移開C，此時A、B球間的靜電力應(yīng)為多大？若再使A、B間距增大為原來的2倍，則它們的間靜電力又為多大?答：F/8 F/324. 在邊長為a的正方形的每一頂點都放置一個電荷量為q的點電荷。如果保持它們的位置不變，每個電荷受到其他三個電荷的的靜電力的合力是多大？答：第四個點電荷受到其余三個點電荷的排斥力如圖16所示。大小是。每個電荷受到其他三個電荷的靜電力的合力的大小都相等，且都沿對角線的連線向外。5. 兩個分別用長13cm的絕緣細(xì)線懸掛于同一點的相同球形導(dǎo)體，帶有同種等量電荷（可視為點電荷），由于靜電斥力，它們之間的距離為 10cm。已測得每個球形導(dǎo)體質(zhì)量為0.6g, 求它們帶的電荷量？ 5.310-8C第三節(jié) 電場強度1. 把試探電荷q放到電場中的A點，測的它所受的靜電力為F；再把它放到B點，測得它所受的靜電力為nF。A點和B點的場強之比EA/EB是多少？再把另一電荷量為nq的試探電荷放到另一點C，測的它所受的靜電力也是F。A點和C點的場強之比EA/Ec是多少？答：A、B兩處電場強度之比為。A、C兩處電場強度之比為。2. 氫原子中，電子和質(zhì)子的平均距離是5.310-11m。質(zhì)子在離它這個距離的位置產(chǎn)生的電場強度是多大？方向如何？電子受到的靜電力是多大？方向如何？答：電子所在處的電場強度為，方向沿著半徑指向外。電子受到的電場力為，方向沿著半徑指向質(zhì)子。3. 場是物理學(xué)中的重要概念，除了電場和磁場，還有引力場。物體之間的萬有引力就是 通過引力場發(fā)生作用的，地球附近的引力場叫做重力場。仿照電場強度的定義，你認(rèn)為應(yīng)該怎樣定義重力場強度的大小和方向？答：重力場的場強強度等于重力與質(zhì)量的比值，即，單位是牛頓每千克，方向豎直向下。4. 有的同學(xué)說，電場線一定是帶電粒子在電場中運動的軌跡。這種說法對嗎？試舉例說明。答：這種說法是錯誤的。例如，如圖19所示，有一帶電粒子以平行于金屬板的初速度射入電場，它沿電場線的方向做勻加速運動，而沿初速度方向做勻速運動，它的運動軌跡是曲線。也就是說，它的運動軌跡與電場線不重合。5. 圖1.3-11是某區(qū)域的電場線分布。A、B、C是電場中的三點。（1）哪一點電場最強，哪一點電場最弱？（2）畫出各點電場強度的方向。（3）把負(fù)的點電荷分別放在這三點，畫出所受靜電力的方向。 答：（1）因為電場線的疏密程度反映電場強度的強弱，所以，B點的電場最強，C點的電場最弱。（2）A、B、C三點的電場強度的方向如圖110所示。（3）負(fù)電荷在A、B、C三點時的受力方向如圖所示。6. 用一條絕緣輕繩懸掛一個帶電小球，小球質(zhì)量為1.010-2kg，所帶的電荷量為+2.010-8 C?，F(xiàn)加一水平方向的勻強電場，平衡時絕緣繩與鉛垂線成300夾角（圖1.3-2）。求這個勻強電場的電場強度。 2.9106N/C 7. 如圖1.3-13，真空中有兩個點電荷Q1=+4.010-8C、Q2=-1.010-8C，分別固定在x坐標(biāo)軸的x=0和x=6 cm位置上。（1）x坐標(biāo)軸上哪個位置的電場強度為0？（2）x坐標(biāo)軸上哪些地方的電場強度是沿x軸正方向的？答：因為，所以，在左側(cè)的軸上，產(chǎn)生的電場的電場強度總是大于產(chǎn)生的電場的電場強度，且方向總是指向軸負(fù)半軸，在和之間，電場強度總是指向軸的正方向。所以，只有在右側(cè)的軸上，才有可能出現(xiàn)電場強度為0的點。（1）設(shè)該點距離原點的距離為，則，即，解得（不合題意，舍去）和。所以，在處電場強度等于0。（2）在坐標(biāo)軸上和的地方，電場強度的方向總是沿軸的正方向的。第四節(jié) 電勢能和電勢1. 把q1=410-9C的試探電荷放在電場中的A點，具有610-8J的電勢能，求A點的電勢。若把q2=210-10 C的試探電荷放在電場中的A點，電荷所具有的電勢能是多少？答：；。2. 解答以下題目后進行小結(jié)：如何根據(jù)試探電荷的電勢能來判斷電場中兩點電勢的高低？（1）+q在A點的電勢能比在B點大，A、B兩點哪點電勢高？（2）-q在C點的電勢能比在D點大，C、D兩點哪點電勢高？（3）+q在E點的電勢能為負(fù)值，-q在F點的電勢也是負(fù)值，E、F兩點哪點電勢高？答：（1），。因為。所以，可見A點電勢比B點高。（2），。因為。所以，可見D點電勢比C點高。（3），可見，故F點的電勢比E點高。 3. 根據(jù)圖1.4-6解答以下題目，然后進行小結(jié)：如何根據(jù)電場線來判斷電場中兩點電勢的高低？(1)M、N是同一條電場線上的兩點，哪點電勢高？ (2)M、P是同一電場中不在同一條電場線上的兩點，哪點電勢高？ 答：（1）沿著電場線的方向，電勢是逐漸降低的，所以M點的電勢比N點高。（2）先假設(shè)正試探電荷從M點沿著與電場線始終垂直的路徑移動到與P在同一條電場線上的，這一過程靜電力不做功。再把這一電荷從移動到P點，全過程靜電力做正功。所以，從M移動到P靜電力做正功，電勢能減少，M點電勢比P點電勢高。4. 在重力場中可以把物體的重力勢能與它的質(zhì)量的比值定義為重力勢。如果物體在地面上的重力勢能為0，試寫出重力勢的表達(dá)式。答：因，故，可見重力勢為。5. 以無限遠(yuǎn)處的電勢為0，請把點電荷Q、Q所產(chǎn)生的電場中某一點P處的電勢及試探電荷q、q在P點的電勢能的特點填在下面的表格中。場源電荷P點電勢的正負(fù)q在P點的電勢能E+q的正負(fù)q在P點的電勢能E-q的正負(fù)當(dāng)P點移至離場源電荷較近的位置時怎樣變化E+q怎樣變化E-q怎樣變化QQ答：場源電荷P點電勢的正負(fù)在P點的電勢能的正負(fù)在P點的電勢能的正負(fù)當(dāng)P點移至離場源電荷較近時怎樣變化怎樣變化怎樣變化正正負(fù)升高變大變小負(fù)負(fù)正降低變小變大6. 電場中兩個電勢不同的等勢面能不能相交？說明理由。答：假設(shè)兩個電勢不同的等勢面相交。因為空間任一點的電勢只能有一個惟一的值，所以相交徙的電勢就一定相等，這兩個等勢面的值就不能不同，這與題設(shè)條件矛盾。所以，電場中兩個電勢不同的等勢面不能相交。7. 某電場的等勢面如圖所示，試畫出電場線的大致分布。若單位正電荷q沿任一路徑從A點移到B點，靜電力所做的功是多少？說明理由。正電荷q從A點移到C點，跟從B點移到C點，靜電力所做的功是否相等？說明理由。BCA答：根據(jù)電場線與等勢面一定垂直的結(jié)論，畫出的電場線的大致分布（圖略） 因為，取，可得靜電力所做的功為可見，靜電力所做的功第五節(jié) 電勢差1. 在某電場中，已知A、B兩點間的電勢差UAB=20V，q= -2109 C的電荷由A點移到B點，靜電力所做的功是多少？電勢能是增加還是減少，增加或減少多少？ 解：。靜電力做負(fù)功，電勢能增加2. 在研究微觀粒子時常用電子伏特（eV）做能量單位。1eV等于一個電子經(jīng)過1V電壓加速后所增加的動能，那么1eV等于多少焦耳？答：一個電子電荷量，電子增加的動能等于靜電力做的功，因為，所以。3. 如圖1.5-2，回答以下問題。 (1) A、B兩點的電勢較高？負(fù)電荷在哪點的電勢能比較大？ (2) 負(fù)電荷從B移動到A時，靜電力做正功還是負(fù)功？ (3) A、B兩點的電勢差UAB是正的還是負(fù)的？UBA呢？ 答：因為電場線總是電勢高的等勢面指向電勢低的等勢低的等勢面，所以，由課本圖1.52可知：（1）B點的電勢高于A點的電勢，把負(fù)電荷從A移到B靜電力做正功，電勢能減少，負(fù)電荷在A點的電勢能較大。（2）負(fù)電荷從B移動到A時，靜電力做負(fù)功。（3）， 第六節(jié) 電勢差與電場強度的關(guān)系1. 兩塊帶電的平行的金屬板相距10cm，兩板之間的電勢差為9.010 4，在兩板間與兩板等距離處有一塵埃，帶有-1.610-7C的電荷量，這粒塵埃受到的靜電力是多大？這粒塵埃在靜電力的作用下運動到帶正電的金屬板，靜電力做的功是多少？答：兩板間的電場強度。塵埃受到的靜電力。靜電力對塵埃做功2. 帶有等量異號電荷、相距10cm的平行板A和B之間有一個勻強電場（如圖），電場強度E=2104V/m，方向向下。電場中C點距B板3cm，D點距A板2cm。 （1） C、D兩點哪點電勢高？兩點的電勢差UCD等于多少？ （2）如果令B板接地（即電勢B=0），則C和D的電勢c和DD各是多少？如果令A(yù)板接地，則C和D各是多少？在這兩種情況中，UCD相同嗎？ (3) 一個電子從C點移動到D點，靜電力做多少功？如果使電子先移到P點，再移動到D點。靜電力做的功是否會發(fā)生變化答：（1）D點電勢比C點電勢高，UCD=-1000V（2）B板接地時， ，。A板接地時，可見，不管哪一板接地，都是。（3），如果電子先移到E點再移到D點，靜電力做的功不會改變。這是因為靜電力做功與路徑無關(guān)，只與初末位置有關(guān)。3. 空氣是不導(dǎo)電的。但是如果空氣中的電場很強，使得氣體分子中帶正、負(fù)電荷的微粒所受的相反的靜電力很大，以至于分子破碎，于是空氣中出現(xiàn)了可以自由移動的電荷，空氣變 成了導(dǎo)體。這個現(xiàn)象叫做空氣的“擊穿”。 一次實驗中，電壓為4104 V的直流電源的兩極連在一對平行金屬板上，如果把兩金屬板的距離減小到1.3cm，兩板間就會放電。這次實驗中空氣擊穿時的電場強度是多大？ 3.1V/m。4. 圖1.6-4是初中地理課本中的等高線（圖中數(shù)字的單位是米）。小山坡的左邊a和右邊b哪一邊的地勢更陡些？如果把一個球分別從山坡左右兩邊滾下（不考慮摩擦等阻礙），哪邊的加速度更大？現(xiàn)在把圖1.6-4看成一個描述電勢高低的等勢線圖，圖中的單位是伏特，a和b哪一邊電勢降落得快？哪一邊的電場強度大？根據(jù)兩者的對比談?wù)勀愕捏w會。 答：小山坡b比a地勢更陡些，小石頭沿b邊滾下加速度更大些。b邊電勢降落比a邊降落得快，b邊的電場強度比a邊強。可見，電勢降落得快的地方是電場強度強的地方。 第七節(jié) 靜電現(xiàn)象的應(yīng)用1. 如圖1.7-9，一個原本不帶電的半徑r的空心金屬球在絕緣支架上，右側(cè)放置一個電荷量為+Q的點電荷，點電荷到金屬球表面的最近距離為2r。（1）標(biāo)出金屬球在靜電平衡后左右兩側(cè)帶電的符號。（2）由于靜電感應(yīng)而在金屬球上出現(xiàn)了電荷，它們也在空間激發(fā)電場。這些感應(yīng)電荷在球心激發(fā)的電場強度大小等于多少?方向如何?（3）如果用導(dǎo)線的一段接觸球的左側(cè)，另一端接觸球的右側(cè)，導(dǎo)線能否將球兩側(cè)的電荷中和? 為什么?答（1）金屬球內(nèi)的自由電子受到點電荷的吸引，所以在靠近的一側(cè)帶負(fù)電，在離遠(yuǎn)的一側(cè)帶正電。（2）在靜電平衡狀態(tài)下，金屬球的內(nèi)部電場強度處處為0，就是說感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場強度與產(chǎn)生的電場強度等大反向。在球心處產(chǎn)生的電場強度為，所以金屬球上感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場強度大小為，方向指向。（3）如果用導(dǎo)線的一端接觸球的左側(cè)，另一端接觸球的右側(cè)，導(dǎo)線不可能把球兩側(cè)的電荷中和，因為金屬球是個等勢體，導(dǎo)線連接的是電勢相等的兩個點，電荷在這兩點間不會移動，就像用水管連接高度相等的兩個裝水容器，水不會在水管內(nèi)流動一樣。2. 在實驗室中模擬陰雨天的空氣，由此測得當(dāng)電場強度超過3.0106 V/m時空氣將被擊穿而發(fā)生放電，現(xiàn)在有一片帶電的烏云，距地面300m高，發(fā)生閃電時烏云與地面間的電勢差至少有多大？ 9.0108 V3. 在燃?xì)庠詈腿細(xì)鉄崴髦?，常常到安裝電子點火器，接通電子線路時產(chǎn)生高電壓，通過高壓放電的電火花來點燃?xì)怏w。我們看到，圖1.7-10中點火器的放電電極做成了頂尖形，這是為什么？與此相反，驗電器的金屬桿上端卻固定一個金屬球而不做成針尖狀，這又是為什么？ 答：點火器的放電電極做成針狀是利用尖端放電現(xiàn)象，使在電壓不高的情況下也容易點火。驗電器的金屬桿上固定一個金屬球是防止出現(xiàn)尖端放電現(xiàn)象，使驗電器在電壓較高時也不會放電（漏電）。4. 超高壓帶電作業(yè)的工人穿戴的工作服，為什么要用包含金屬絲的織物制成？ 答：因為超高壓輸電線周圍存在很強的電場，帶電作業(yè)的工人直接進入這樣的強電場就會有生命危險。如果工人穿上包含金屬絲的織物制成的工作服，這身工作服就像一個金屬網(wǎng)罩，可以起到靜電屏蔽的作用，使高壓電線周圍的電場被工作服屏蔽起來，工人就可以安全作業(yè)了。第八節(jié) 電容器的電容1. 平行板電容器的一個極板與靜電計的金屬桿相連，另一個極板與靜電計金屬外殼相連。給電容器充電后，靜電計指針偏轉(zhuǎn)一個角度。以下情況中，靜電計指針的偏角是增大還是減?。?1)把兩板間的距離減小; (2)把兩板的相對面積減小; (3)在兩板間插入相對介電常數(shù)較大的電介質(zhì)（1）把兩極板間距離減小，電容增大，電荷量不變，電壓變小，靜電計指針偏角變小。（2）把兩極間相對面積減小，電容減小，電荷量不變，電壓變大，靜電計指針偏角變大。（3）在兩極板間插入相對介電常數(shù)較大的電介質(zhì)，電容增大，電荷量不變，電壓變小，靜電計指針偏角變小。2. 空氣中一個平行板電容器的兩個極板相距0.1mm。為得到2F的電容，每個極板的面積應(yīng)該多大？把答案與一個窗戶的面積做比較。答：由得. 此面積約為窗戶面積的10倍.3. 把一個3PF的平行板電容器接在9V的電池上。 （1）保持與電池的連接，兩極板的距離減半，極板上的電荷增加還是減少了？電荷量變化了多少？ （2）移去電池后兩極板的距離減半，極板間的電勢差增大還是減小？電勢差變化了多少？ (1)極板上電荷量增加了2.710-11 C. (2) 即兩極板間電勢差減小了4.5V.4. 證明:一個極板間為空氣（真空）的平行板電容器，兩板之間的電場強度只與極板所帶電量及極板面積有關(guān)，與兩板距離無關(guān)。1 答：設(shè)電容器所帶電荷量為，因，并且，所以，。又因為，所以?？梢姡妶鰪姸扰c兩極間距離無關(guān)，只與電容器所帶電荷量和極板面積有關(guān)。第九節(jié) 帶電粒子在電場中的運動1.真空中有一對平行金屬板,相距6.2 cm兩板電勢差為90V。二價的氧離子由靜止開始加速,從一個極板到達(dá)另一個極板時，動能是多大？這個問題有幾種解法？哪種解法比較簡便？答：解法一：； 解法二：，； 解法三：，可見， 第一種方法最簡單。2. 某種金屬板M受到某種紫外線照射時會不停地發(fā)射電子，射出的電子具有不同的方向，其速度大小也不相同。在M旁放置一個金屬網(wǎng)N。如果用導(dǎo)線將MN連起來，M射出的電子落到N上便會沿導(dǎo)線返回M，從而形成電流?，F(xiàn)在不把M、N直接相連，而按圖1.9-11那樣在M、N之間加一個電壓U，發(fā)現(xiàn)當(dāng)U 12.5 V時電流表中就沒有電流。問：被這種紫外線照射出的電子，最大速度是多少？2.1010-6 m/s3. 先后讓一束電子和一束氫核通過同一對平行板形成的偏轉(zhuǎn)電場，進入時速度方向與板面平行。在下列兩種情況下，分別求出離開時電子偏角的正切與氫核偏角的正切之比。(1)電子與氫核的初速度相同。 (2)電子與氫核的初動能相同。（1）若電子與氫核的初速度相同，則。（2）若電子與氫核的初動能相同，則。4. 讓一價氫離子、一價氦離子和二價氦離子的混合物經(jīng)過同一加速電場由靜止開始加速，然后在同一偏轉(zhuǎn)電場里偏轉(zhuǎn)，它們是否會分離為三股粒子束？請通過計算說明。答：設(shè)加速電壓為，偏轉(zhuǎn)電壓為，帶電粒子的電荷量為，質(zhì)量為，垂直進入偏轉(zhuǎn)電場的速度為，偏轉(zhuǎn)電場兩極距離為，極板長為，則：粒子的初動能，粒子在偏轉(zhuǎn)電場中的加速度，在偏轉(zhuǎn)電場中運動的時間為，粒子離開偏轉(zhuǎn)電場時沿靜電力方向的速度，粒子離開偏轉(zhuǎn)電場時速度方向的偏轉(zhuǎn)角的正切，由于各種粒子的初動能相同，即，所以各種粒子的偏轉(zhuǎn)方向相同；粒子在靜電力方向的偏轉(zhuǎn)距離為，可見各種粒子的偏轉(zhuǎn)距離也相同，所以這些粒子不會分成三束。5. 電子從靜止出發(fā)被1000v的電壓加速然后進入另一個電場強度為5000N/C的勻強偏轉(zhuǎn)電場，進入時的速度方向與偏轉(zhuǎn)電場的方向垂直。已知偏轉(zhuǎn)電極長6cm，求電子離開偏轉(zhuǎn)電場時的速度與其與進入偏轉(zhuǎn)電場時的速度方向之間的夾角。8.53o 第二章 恒定電流第一節(jié) 電源和電流1. 用導(dǎo)線把兩個帶異號電荷的導(dǎo)體相連，導(dǎo)線中的電流只能存在一瞬間；而用導(dǎo)線把電池的正負(fù)極相連，導(dǎo)線中可以產(chǎn)生持續(xù)的電流，這是為什么？答：如果用導(dǎo)線把兩個帶異號電荷的導(dǎo)體相連，導(dǎo)線中的自由電子會在靜電力的作用下定向移動，使帶負(fù)電荷的導(dǎo)體失去電子，帶正電荷的導(dǎo)體得到電子這樣會使得兩導(dǎo)體周圍的電場迅速減弱，它們之間的電勢差很快消失，兩導(dǎo)體成為一個等勢體，達(dá)到靜電平衡因此，導(dǎo)線中的電流是瞬時的如果用導(dǎo)線把電池的正負(fù)極相連，由于電池能源斷地把經(jīng)過導(dǎo)線流到正極的電子取走，補充給負(fù)極，使電池兩極之間始終保持一定數(shù)量的正、負(fù)電荷，兩極周圍的空間（包括導(dǎo)線之中）始終存在一定的電場導(dǎo)線中的自由電子就能不斷地在靜電力的作用下定向移動，形成持續(xù)的電流 2. 一條導(dǎo)線中的電流為1.6A，在1S內(nèi)通過這條導(dǎo)線某一橫截面積的電子有多少個？1.010193. 原子中的電子繞原子核的運動可以等效為環(huán)形電流。設(shè)氫原子的電子以速率v在半徑為 r的圓周軌道上繞核運動，電子的電荷量為 e，等效電流為多大？答：在電子軌道的某位置上考察，電子繞原子核運動的一個周期內(nèi)有一個電子通過電子運動周期，等效電流 第二節(jié) 電動勢1. 電子點火器用的是1號干電池，袖珍收音機用的是7號干電池，同一品種的新的1號干電池和7號干電池的電動勢是否相同？內(nèi)阻是否相同？答：電源電動勢相同，內(nèi)阻不同（說明：解決本題要理解電池電動勢大小與電池正負(fù)極材料和電解的化學(xué)性質(zhì)有關(guān)也就是說，與非靜電力性質(zhì)有關(guān)兩種電池盡管體積大小不同，但電池內(nèi)的材料相同，非靜電力性質(zhì)相同，所以，電動勢相同而內(nèi)阻就是電源內(nèi)部物質(zhì)對電流的阻礙，和其他導(dǎo)體的電阻一樣與導(dǎo)體的形狀、體積都有關(guān)系2. 手電筒中的干電池給某小燈泡供電時，電流為0.3A，在某次接通開關(guān)的10 s時間內(nèi)，一節(jié)干電池中有多少化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能？4.5 J 3. 某個電動勢為E的電源工作時，電流為I，乘積EI的單位是什么？從電動勢的意義來考慮，EI表示什么？1 答：乘積的單位是瓦特因為，所以表示非靜電力做功的功率，也是電源將其他能轉(zhuǎn)化為電能的電功率如果，則，表示每秒有6J其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能 第三節(jié) 歐姆定律1. 某電流表可以測量的最大電流是10 mA。已知一個電阻兩端的電壓是8V時，通過的電流是2mA，如果給這個電阻加上50V的電壓，能否用該電流表測量通過這個電阻的電流？答：因，所以，因此不能用這個電流表來測量通過這個電阻的電流 2. 某同學(xué)對四個電阻各進行了一次測量，把每個電阻兩端的電壓和通過它的電流在UI坐標(biāo)系中描點，得到了圖2.3-6中a、b、c、d 四個點。請比較這四個電阻值的大小。答：說明：用直線將圖中的4個點與坐標(biāo)原 UOIacdb點連接起來，得到4個電阻的伏安特性曲線在同一條直線上的不同點，代表的電壓、電流不同，但它們的比值就是對應(yīng)電阻的阻值、在同一條直線上，因此電阻相同在其中三條直線上取一個相同的電壓值，可以發(fā)現(xiàn)的電流最小，因此電阻最大，的電流最大，因此電阻最小也可以根據(jù)直線的斜率判斷電阻的大小 3. 有三個電阻：RA=5，RB=10，RC=2.5，它們的的伏安特性都是過原點的直線。請在同一坐標(biāo)系中作出它們的伏安特性曲線，并在線旁注明A、B、C。答案略4. 一個小燈泡，當(dāng)它兩端的電壓在3V以下時，電阻始終等于14不變；當(dāng)它兩端的電壓增大到4V時，鎢絲發(fā)熱，它的電阻為16；當(dāng)電壓增大到5V時，它的電阻為19。它在05V范圍內(nèi)的伏安特性曲線大概是怎樣的？請畫出草圖。略（說明：可以根據(jù)電阻求出3V、4V和5V時的電流，在坐標(biāo)系中描點，畫出圖象由于點太少，圖象所給出的只是一個粗略估測的結(jié)果）5. 初中數(shù)學(xué)課中已經(jīng)學(xué)過，正比例函數(shù)可以表示為y=kx的形式，它的圖象是一條過原點的直線，k的大小描述直線的傾斜程度，叫做直線的斜率。請證明：當(dāng)導(dǎo)體的伏安特性曲線是一條通過原點的直線時，其斜率等于這個導(dǎo)體的電阻的倒數(shù)。1 證明：第四節(jié) 串聯(lián)電路和并聯(lián)電路1.（1）在圖2.4-8中,電壓之比U1/U與電阻之比R1/（R1+R2）有什么關(guān)系？ （2）圖2.4-9的電路常稱分壓電路，當(dāng)a、b間的電壓為U時，利用它可以在c、d間獲得0和U之間的任意電壓。試說明其中的道理. UU1R1R2圖2.4-8圖2.4-9UabcdUcd答：（1）因為與串聯(lián)，設(shè)通過它們的電流為，可知，所以電壓之比與電阻之比相等（2）設(shè)負(fù)載電阻為，變阻器下部分電阻為，電路結(jié)構(gòu)為與并聯(lián)后，再與串聯(lián)，由串、并聯(lián)電路的特點可得當(dāng)時，當(dāng)時，所以可以取0至的任意值(說明：可以引導(dǎo)學(xué)生對變阻器滑動觸頭分別滑到變阻器兩端，進行定性分析還可以將變阻器的這種分壓連接與限流連接進行比較，分析它們改變電壓的作用和通過它們的電流情況，進一步提高學(xué)生的分析能力）2. 圖2.4-10畫出了用電壓表、電流表測量導(dǎo)體電阻的兩種電路圖。圖中電壓表的內(nèi)阻為1k，電流表的內(nèi)阻為0.1，被測量導(dǎo)體R的真實電阻為84.7。測量時，把電壓表讀數(shù)和電流表讀數(shù)的比值作為電阻的測量值。如果不考慮實驗操作中的偶然誤差，按甲、乙兩種電路進行實驗，得到的電阻測量值各是多少？你能從中得出什么結(jié)論？ 答：甲圖中，電流表測到的電流實際上是電壓表和電阻并聯(lián)部分的總電流，所以電阻的測量值為電壓表和電阻并聯(lián)部分的總電阻，即，乙圖中，電壓表和電流表的內(nèi)阻的影響，兩種測量電路都存在系統(tǒng)誤差，甲圖中測量值小于真實值，乙圖中測量值大于真實值，但兩種電路誤差的大小是不一樣的(在這里，教科書把電壓表的內(nèi)接和外接問題作為歐姆定律在新情境下的一個應(yīng)用，沒有作為一個知識點，因此教學(xué)的著眼點應(yīng)該放在基本規(guī)律的練習(xí))3. 如圖2.4-11，兩個電阻串聯(lián)后接在電路中a、b兩點。已知、兩點的電壓能保持10V不變。某同學(xué)把一個電壓表并聯(lián)在R1兩端時，電壓表讀數(shù)為5V，將該電表并聯(lián)在R2兩端時，讀數(shù)為4V。兩次電壓表讀數(shù)之和明顯不等于串聯(lián)電路的總電壓，而實驗用的電壓表是正常的、準(zhǔn)確的。這種現(xiàn)象可能發(fā)生嗎？如果可能，分析產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因。答：可能發(fā)生產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是電壓表內(nèi)阻的影響當(dāng)電壓表并聯(lián)在兩端時，電壓表和的并聯(lián)電阻小于，測得的電壓小于、直接串聯(lián)時分得的電壓同樣，當(dāng)電壓表和并聯(lián)時，測得的電壓小于、直接串聯(lián)時分得的電壓所以兩次讀數(shù)之和小于總電壓4. 圖2.4-12是有兩個量程的電壓表，當(dāng)使用a、b兩個端點時，量程為010V，當(dāng)使用a、10 V100 Vc兩個端點時，量程為0100V。已知電流表的內(nèi)阻為Rg為500歐姆，滿偏電流Ig為1mA ,求電阻R1、R2的值9.5103 91045. 圖2.4-13是有兩個量程的電流表，當(dāng)使用a、b兩個端點時，量程為1A，當(dāng)使用a、c兩個端點時，量程為0.1A。已知表頭的內(nèi)阻Rg為200，滿偏電流Ig為2 mA，求電阻R1、R2的值。R1=0.41、R2=3.67第五節(jié) 焦耳定律1. 在幾個電阻串聯(lián)或并聯(lián)的電路中，試根據(jù)串、并聯(lián)電路的電流、電壓特點證明以下論斷：（1）串聯(lián)電路各個電阻消耗的電功率跟它們的電阻成正比；（2）并聯(lián)電路各個電阻消耗的電功率跟它們的電阻成反比；（3）串聯(lián)電路上消耗的總功率P=IU等于各個電阻上消耗的熱功率之和；（4）并聯(lián)電路上消耗的總功率P=IU等于各個電阻上消耗的熱功率之和。答：設(shè)電阻消耗的電功率為，電阻消耗的電功率為，（1）串聯(lián)電路中各處電流相等，設(shè)電流為，則電功率：，此式說明串聯(lián)電路中各電阻消耗的電功率與其電阻成正比。（2）并聯(lián)電路中各電阻兩端的電壓相等，設(shè)電壓為，則有， ，得證。（3） 因為串聯(lián)電路總電壓等于各部分電壓之和，即，所以串聯(lián)電路消耗的總功率，得證。（4）因為并聯(lián)電路總電流等于各支路電流之和，即，所以并聯(lián)電路消耗的總功率，得證。2. 電飯鍋工作時有兩種狀態(tài)：一種是鍋內(nèi)的水燒干以前的加熱狀態(tài)，另一種是水燒干后的保溫狀態(tài)。圖2.5-2是電飯鍋的電路圖，R1是電阻，R2是加熱用的電阻絲。（1）自動開關(guān)S接通和斷開時，電飯鍋分別處于哪種狀態(tài)？說明理由（2）要使R2在保溫狀態(tài)下的功率是加熱狀態(tài)的一半，R1：R2應(yīng)該是多大？答：（1）接通S時，直接接在電源兩端，電路消耗的電功率為。當(dāng)S斷開時，、串聯(lián)后接到電源上，電路消耗的電功率為。因為，所以S接通時，電飯鍋處于加熱狀態(tài)，S斷開時，電飯鍋處于保溫狀態(tài)。 （2）加熱時，要使，必有。3. 四盞燈泡接成圖2.5-3的電路。a、c燈泡的規(guī)格為“220V 40W”，b、d燈泡的規(guī)格為“220V 100W”，各個燈泡的實際功率都沒有超過它的額定功率。請排列這四盞燈泡實際消耗大小的順序，并說明理由。答：根據(jù)燈泡的規(guī)格可以知道。電路可以看成是由、并聯(lián)部分和三部分串聯(lián)而成。由于電流相同，且并聯(lián)部分的總電阻小于其中最小的電阻，所以。對于并聯(lián)部分，由于電壓相等，的電阻小，因此。所以。4. 如圖2.5-4所示，線路的電壓U=220V，每條輸電線的電阻r =5，電爐A的電阻RA=100，求電爐A上的電壓和它消耗的功率。如果再并聯(lián)一個阻值相同的電爐B，兩個電爐上的電壓和每個電爐消耗的功率各是多少？（1） 當(dāng)只有電爐A時，UA=200V，PA=400W （2）UA= UB=183V，每個電爐上消耗的電功率為336W5. 使用功率為2 kW的電加熱裝置把2 kg的水從20 加熱到100 ，用了10 min。已知水的比熱容為4.2 103J/( kg. )。這個裝置的效率是多大？解：電熱（消耗的電能）為。水升溫吸收的熱量為。效率為第六節(jié) 導(dǎo)體的電阻1. 在實驗室用一段導(dǎo)線連接一個“3V、0.25A”的小燈泡做實驗時，一般都不會考慮導(dǎo)線的電阻。請你找一段導(dǎo)線，目測它的長度和導(dǎo)線中銅絲的橫截面積，估算它的電阻，然后說明可以不考慮導(dǎo)線電阻的理由。答：小燈泡的電阻為。若銅絲，橫截面直徑為，則銅絲的電阻為?？梢?，比小得多，故可以不計導(dǎo)線電阻。2. 小李家的房子裝修，買了一卷規(guī)格為“100mm、2.5mm2”的銅導(dǎo)線，用來安裝一路專線，對額定功率1.5kW的空調(diào)供電。實際上恰好用去了一半導(dǎo)線。如果空調(diào)能夠正常工作，制冷時在這段導(dǎo)線上損失的電壓是多少？1.16V3. 某同學(xué)想探究導(dǎo)電溶液的電阻隨長度、橫截面積的變化規(guī)律。他拿了一根細(xì)橡膠管，里面灌滿了鹽水，兩端用粗銅絲塞住管口，形成一段封閉的鹽水柱。他量得鹽水柱的長度是30 cm,并測出鹽水柱的電阻等于R。現(xiàn)握住橡膠管的兩端把它拉長，使鹽水柱的長度變?yōu)?0cm。如果溶液的電阻隨長度、橫截面積的變化規(guī)律與金屬導(dǎo)體相同，此時鹽水柱的電阻應(yīng)該等于多少？答：鹽水柱的體積不變，故橫截面積變?yōu)樵瓉淼模虼?，所?. 有兩根不同材料的電阻絲，長度相同，甲的橫截面的圓半徑及電阻率都是乙的2倍。（1）把它們并聯(lián)在電路中，甲、乙消耗的電功率之比是多少？（2）把它們串聯(lián)在電路中，甲、乙消耗的電功率之比是多少？(1) 2:1; (2) 1:2; 第七節(jié) 閉合電路的歐姆定律1. 一個電源接8電阻時，通過電源的電流為0.15A；接13電阻時，通過電源的電流為010A，求電源的電動勢和內(nèi)阻。，。2、小張買了一只袖珍小電筒，用的是兩節(jié)小的干電池，他取出電筒中的小燈泡，看到上面標(biāo)有“2 2V 025A”字樣。小張認(rèn)為產(chǎn)品設(shè)計人員的意圖是使小燈泡在這兩節(jié)干電池的供電下正常發(fā)光。由此，他推算出了產(chǎn)品設(shè)計者設(shè)定的每節(jié)干電池的內(nèi)阻參數(shù)。如果小張的判斷是對的，那么，所設(shè)定的每節(jié)干電池的內(nèi)阻是多少？1.63. 許多人造衛(wèi)星都用太陽能電池供電。太陽能電池有許多片電池板組成。某電池板不接負(fù)載時的電壓是600V，短路電流是30 A。求這塊電池板的內(nèi)阻。204. 電源的電動勢為4.5V、外電阻為4.0時，路端電壓為4.0V。如果在外電路并聯(lián)一個6.0的電阻，路端電壓是多大？如果6.0的電阻串聯(lián)在外電路中，路端電壓又是多大？3.72V 4.3V5. 現(xiàn)有電動勢1.5V、內(nèi)阻1.0歐姆的電池多節(jié)，準(zhǔn)備用幾節(jié)這樣的電池串聯(lián)起來對一個“6.0V 0.6W”的用電器供電，以保證用電器在額定狀態(tài)下工作。問：最少要用幾節(jié)這種電池？電路還需要一個定值電阻做分壓用，請計算這個電阻的規(guī)格。提示：串聯(lián)電池組的電動勢等于各個電池的電動勢之和；串聯(lián)電池組的內(nèi)阻等于各個電池的內(nèi)阻之和。當(dāng)，有最小值為5。第八節(jié) 多用電表的原理1. 如果給電壓表串聯(lián)一個阻值等于電壓表內(nèi)阻的電阻，它的量程變?yōu)槎啻?？刻度盤上的是數(shù)字（圖2.8-8甲）應(yīng)當(dāng)怎么改？ 如果給電流表并聯(lián)一個阻值等于電壓表內(nèi)阻的電阻，它的量程變?yōu)槎啻?？刻度盤上的是數(shù)字（圖2.8-8乙）應(yīng)當(dāng)怎么改？ A乙甲 答：量程變?yōu)樵瓉淼?倍，數(shù)字改為0、2、4、6量程變?yōu)樵瓉淼?倍，數(shù)字改為0、2、4、62. 一個量程為 0150V 的電壓表,內(nèi)阻為 20 k,把它與一個大電阻串聯(lián)后接在110V電路的兩端，電壓表的讀數(shù)是5V。這個外接電阻是多少?這是測量大電阻的一種方法。420 k3. 某人把電流表、干電池和一個定值電阻串聯(lián)后，兩端連接兩支測量電筆，做成了一個測量電阻的裝置。兩支電筆直接接接觸時，電流表讀數(shù)為5.0 mA，兩支表筆與200的電阻連接時，電流表讀數(shù)為3.0 mA。現(xiàn)在把表筆與一個未知電阻連接，電流表讀數(shù)為2.5 mA，這個未知電阻是多大？300第九節(jié) 實驗：練習(xí)使用多用電表1. 用多用電表進行了兩次測量，指針的位置分別如圖中a和b所示。若多用表的選擇開關(guān)處在以下表格中所指的擋位，a和b的相應(yīng)讀數(shù)是多少？請?zhí)钤诒碇小?指針讀數(shù) 所選擇的擋位ab直流電壓2.5V 直流電流50mA 電阻10 答：所選擇的擋位ab直流電壓2.5V0.57V2.00V直流電流100mA22.8mA80.0mA電阻500322. 用表盤為圖2.9-7所示的多用電表正確測量了一個13的電阻后，需要繼續(xù)測量一個阻值大概是2 k左右的電阻。在用紅、黑表筆接觸這個電阻兩端之前，以