高中物理人教版选修3-1课后习题整理
1.1
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？
2. 在图1.1-1所示的实验中，最终A带上了－10 －8 C的电荷。实验过程中，是电子由A转移到 B还是由 B转移到 A？ A、B得到或失去的电子数各是多少？ 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？
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动机的两个接线柱，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。 1.2
1. 有三个完全一样的金属球，A球带的电荷量为q，B、C均不带电。现要使B球带 的电荷量为 ，应该怎么办？
2． 两个质子在氮原子核中相距约为 10－15 m，它们的静电斥力有多大？
3. 真空中两个相同的带等量异号电荷的金属小球 A 和 B (均可看做点电荷)，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球间的静电力变为多大？若再使A、B间距离增大为原来的 2倍，则它们间的静电力又为多大？
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静电力的合力是多大？
5. 两个分别用长 13 cm 的绝缘细线悬挂于同一点的相同球形导体，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10 cm。已测得每个球形 导体质量是 0.6 g，求它们所带的电荷量。
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1.3
1. 把试探电荷q放到电场中的A点，测得它所受的静电力为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E A / E B 是多少？再把另一电荷量 为nq 的试探电荷放到另一点C，测得它所受的静电力也是F。A点和 C点的场强 之比E A / E C 是多少？
2. 氢原子中，电子和质子的平均距离是5.3×10 －11 m。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？ 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？
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。
5. 图1.3-11是某区域的电场线分布。A、B、C是电场中的三个点。
(1) 哪一点电场最强，哪一点电场最弱？ (2) 画出各点场强的方向。
(3) 把负的点电荷分别放在这三点，画出所受静电力的方向。 6. 用一条绝缘轻绳悬挂一个带电小球，小球质量为1.0 × 10
－ 2 kg，所带电荷量为＋ 2.0 × 10 － 8 C。现加一水平方向的
匀强电场，平衡时绝缘绳与铅垂线成30 °（图 1.3-12）。求这个匀强电场的电场强度。
7. 如图1.3-13，真空中有两个点电荷 Ｑ 1 ＝ ＋4.0×10 －8 C和 Ｑ 2 = －1.0×10 －8 C，分别固定在x坐标轴的x ＝ 0和 x ＝ 6 cm 的位置上。
(1) x坐标轴上哪个位置的电场强度为零？
(2) x坐标轴上哪些地方的电场强度方向是沿x方向的？
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1.4
1. 把 q 1 = 4×10－9 C 的试探电荷放在电场中的 A点，具有6× 10 －8 J的电势能，求 A 点的电势。若把 q 2 = 2 × 10－ 10 C 的试探电荷放在电场中的 A 点，电荷所具有的电势能是多少？
2. 解答以下题目后进行小结：如何根据试探电荷的电势能来判断电场中两点电势的 高低？
(1)＋ q 在 A 点的电势能比在 B 点大，A、B 两点哪点电势高？ (2)－ q 在 C 点的电势能比在 D 点大，C、D 两点哪点电势高？
(3)＋q在E点的电势能为负值，－q在F点的电势能也是负值，E、F两点哪点电 势高？
3. 根据图1.4-6解答以下题目，然后进行小结：如何根据电场线来判断电场中两点电 势的高低？
(1)M、N 是同一条电场线上的两点，哪点电势高？ (2)M、P是同一电场中不在同一条电场线上的两点，哪点电势高？
4. 在重力场中可以把物体的重力势能与它的质量的比值定 义为重力势。如果物体在地面上的重力势能为零，试写 出重力势的表达式。
5. 以无限远处的电势为零，请把点电荷＋ Ｑ 、－ Ｑ 电场中某一点P产生的电势及试 探电荷＋ q、－ q在 P点的电势能的特点填在以下表格中。
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6． 电场中两个电势不同的等势面能不能相交？说明理由。 7． 某电场的等势面如图 1.4-7 所示，试画出电场线的大致分布。若单位正电荷q沿任一路径从A点移到B点，静电力所做的功是多少？说明理由。正电荷 q 从 A点移到 C 点，跟从B 点移到C 点，静电力所做的功是否相等？说明理由。 1.5
1. 在某电场中，已知A、B两点间的电势差U AB ＝20 V，q＝－2×10 －9 C的电荷由A点移动到B点，静电力做的功是多少？电势能是增加还是减少，增加或者减少多少？ 2. 在研究微观粒子时常用电子伏特（eV）做能量的单位。1 eV等于一个电子经过1 V 电压加速后所增加的动能。请推导电子伏特与焦耳的换算关系。 3. 如图 1.5-2，回答以下问题。
(1) A、B 哪点的电势比较高？负电荷在哪点的电势能比较大？ (2) 负电荷由 B 移动到 A 时，静电力做正功还是负功？ (3) A、B两点的电势差U AB 是正的还是负的？U BA 呢？ 1.6
1. 两块带电的平行金属板相距10 cm，两板之间的电势差为9.0×10 3 V。在两板间与 两板等距离处有一粒尘埃，带有－1.6×10 －7 C的电荷。这粒尘埃受到的静电力是 多大？这粒尘埃在静电力的作用下运动到带正电的金属板， 静电力所做的功是多少？ 2. 带有等量异号电荷、相距10 cm的平行板A和B之间有一个匀强电场（图1.6-3）， 电场强度E＝2×10 4 V/m，方向向下。电场中C点距B板3 cm，D点距A板2 cm。 (1) C、D两点哪点电势高？两点的电势差U CD 等于多少？ (2) 如果令B板接地（即电势 ? B ＝0），则C和D的电势 ?
C 和 ? D 各是多少？如果令
A板接地，则 ? C 和 ? D 各是多少？
在这两种情况中，U CD 相同吗？
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(3) 一个电子从C点移动到D点，静电力做多少功？如果使电子先移到E 点，再移到 D 点，静电力做的功是否会发生变化？
3. 空气是不导电的。但是如果空气中的电场很强，使得气体分子中带正、负电荷的微 粒所受的相反的静电力很大，以至于分子破碎，于是空气中出现了可以自由移动的电荷，空气变成了导体。这个现象叫做空气的“击穿”。已知空气的击穿场强为3×10 6 V/m，如果观察到某次闪电的火花长约100 m，发生此次闪电的电势差约为多少？ 4. 图1.6-4是初中地理某课本中的等高线图（图中数字的 单位是米）。小山坡的左边a和右边b哪一边的地势更陡 些？如果把一个球分别从山坡左右两边滚下（不考虑摩 擦），哪边的加速度更大？现在把图1.6-4看成一个描述 电势高低的等势线图，图中的单位是伏特，a和b哪一
边电势降落得快？哪一边的电场强度大？根据两者的对比谈谈你的体会。 1.7
1. 如图1.7-9，一个原来不带电的半径为r的空心金属球放在 绝缘支架上，右侧放置一个电荷量为＋ Q 的点电荷，点电荷 到金属球表面的最近距离为 2r。
(1)标出金属球在静电平衡后左右两侧带电的符号。 (2)由于静电感应而在金属球上出现了电荷，它们也在空间
激发电场。这些感应电荷在球心激发的电场强度大小等于多少？方向如何？ (3) 如果用导线的一端接触球的左侧，另一端接触球的右侧，导线是否能将球两侧 的电荷中和？为什么？
2. 在实验室中模拟阴雨天的空气，由此测得当电场强度超过 3.0 × 10 6 V/m 时空气将被击穿而发生放电。现有一片带电的乌云，距地面 300 m 高，发生闪电时乌云与地面间的电势差至少有多大？
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