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1、22=-1kq2=1F。在此情况下，若再使A、B间距增大为原来的第一章qqF=kAB=-kr2qqr28r28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n=10-8=6.251010，与B失1.610-19去的电子数相等。2倍，则它们之间的静电力变为F=1F=1F。22324答：第四个点电荷受到其余三个点电荷的排斥力如图16所示。q共受三个力的作用，由于4q=q=q=
2、q=q，相互间距离分别为a、2a、1234q2aq1，F=ka2a3答：图14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ABa，所以F=F=k12q2q2222。根据平行四aaF=2Fcos45+F=22+1k2a2aFB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球边形定则，合力沿对角线的连线向外
3、，且大小是q2q3。由于对称性，12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。F1q4F23B球再次与A球接触，B球带电q=(+)2=。248e2=9.0109(1.610-19)2N=230.4N（注意，原子核中的质子间tanq=5，又，F=k5=mgtanq，qq与B球接触，此时，B球带电；再把B球与C球接触，则B、C球分别带电；最后，24qq3qBqq2答：F=k12=kr2r2(10-15)25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17。静电斥力F=mgtanqqq2132-5212r2所以，FTF05.61的静电力可以使
4、质子产生1.41029m/s2的加速度！）mgtqa12C=5.310-8Cnmg-3q=r=0.13答：设A、B两球的电荷量分别为q、-q，距离k9.0109。当用C接触A时，A的电荷量变为q=，C的电荷量也是q=；为r，则F=-kq2qqcr2A22第三节FF-q+=1。A、C两处电场强度之比为A=n。nqqC再与接触后，B的电荷量变为q=Bq2=-q；此时，A、B间的静电力变为：24E1答：A、B两处电场强度之比为A=EBnFnEFEqqC(5.310-11)2N/C=5.11011N/C，2答：电子所在处的电场强度为E=ke=9.01091.610-19r2m=g，单位是牛顿每千克，方
5、向竖直方向沿着半径指向外。电子受到的电场力为F=eE=5.110111.610-19N=8.210-8N，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mgx=4cm（不合题意，舍去）和x=12cm。所以，在x=12cm处电场强度等于0。12（2）在x坐标轴上0x12cm的地方，电场强度的方向总是沿x轴的正方向的。第四节q=610-8V=15V；E向下。4答：这种说法是错误的。例如，如图19所示，有一带电粒子以平行于金属板的初速度射1答：jA=EpA410-9pA=qj=210-1015J=310-9J。2Aq，j=q。因为E入电场，它沿电场线的方向做匀加速运动，而沿初速
6、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。v2答：（1）j=AEpABEpBpAE。所以jj，可见A点电势比BpBAB（2）A、B、C三点的电场强度的方向如图1F10所示。F（3）负电荷在A、B、C三点时的受力方向如E点高。（2）j=Eq。因为Eq，j=-q=-q=-E。所以jj，E=Eq0，可见jj，故可见D点电势比C点高。（3）j5（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。EAEBC图110所示。FC6答：小球受到重力、电场力F，轻绳拉力F的TABEEEpCpCpDpDCBpCpDCDEEpEpFpFFFE（F点的
7、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）正的试探电荷电势作用而处于平衡状态，它的受力情况如图1q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。11所示。由图可知，F=Eq=tan30，mgmgFT3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
8、程静电力做正功。所以，从Mqtan30=1.010-210N/C=2.9106N/C。移动到P静电力做正功，电势能减少，Eqq，M点电势比P点电势高。E=mg2.010-8mgFpMEpPm=gh，可见重力势为gh。7答：因为QQ，所以，在Q左侧的x轴上，Q产生的电12114答：因Ep=mgh，故j=Ep场源P点电势+q在P点(x-6)2=0，即4(x-6)2-x2=0，解得场的电场强度总是大于Q产生的电场的电场强度，且方向总是指向x轴负半轴，在x=0和2x=6cm之间，电场强度总是指向x轴的正方向。所以，只有在Q右侧的x轴上，才有可2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
9、kQ1-kQ2x25答：-q在P点当P点移至离场源电荷较近时的电势能的电势能电荷j的正负j怎样变化E怎样变化E怎样变化pE的正负E的正负p+q-q+q-q+Q正正负升高变大变小-Q负负正降低变小变大2答：（1）看电场线方向知，D点电势比C点电势高，UCD=EdCD=2104(-5)10-2V=-1000V（2）B板接地时，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jC=EdCB=2104310-2V=600V，j=EdDDB=2104810-2V=1600V，两个电势不同的等
10、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115所示。UCD=j-j=-1000V。A板接地时，j=EdCDCCA=2104(-7)10-2V=-1400V，因为j=j=10V，j=6V，取q=1C，可得静电力所做的功为ABcjD=EdDA=2104(-2)10-2V=-400V，UCD=j-j=-1000V，可见，不管哪CDWq=jABq-jA=(qjB)-jAB0=一板接地，UCD（都是-1000V。3）WCD=eUCD=-1.610-19(-1000)J=1.610-16J，Wq=jACq-jA=(qjC)-jAC1J=(10-6)=J如果电子先移到
11、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。WBC=qj-qj=q(j-j)=1(10-6)J=4JBCBC3答：空气击穿时的电势差U=Ed=3106100V=3108V。雷击就是一种空气被击穿的可见，静电力所做的功W第五节AC=WBC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。1WAB=qUAB=-210-920J=-410-8J。静电力做负功，电势能增加440-8J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，
12、所以在靠近+Q的一侧带负电，在离+Q2答：一个电子电荷量e=1.610-19C，电子增加的动能等于静电力做的功，因为e611=9JW=qU=11V=1.1-09CV1.6-10，所以1eV=1.610-19J。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9r2，所以金属球上感应电荷产生的电场强度大小为E=k（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1.52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，E=kQ+感Q
13、9r2，方向指向+Q。（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）UAB0BA第6节电势差与电场强度的关系-d10102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。2答：U=Ed=3.0106300V=9.0108V3答：点火器的放电电极做成针状是利用尖端放电现象，使在电压不高的情况下也容易点火。验电器的金属杆上固定一个金属球是防止出现尖端放电现象，使验电器在电压较高时也不会-4F=qE=1.61079.010N=1.42-10N。静电力对尘埃做功放电（漏电）4答：因为超高压输电线周围存在很强的电场，带电作业的工人直接进入这样的强电场就会有W=Fd
14、=1.410-20.51010-2J=7.010-4J生命危险。如果工人穿上包含金属丝的织物制成的工作服，这身工作服就像一个金属网罩，可以起到静电屏蔽的作用，使高压电线周围的电场被工作服屏蔽起来，工人就可以安全作业了。第8节电容器的电容电场的速度为v，偏转电场两极间距离为d，极板长为l，则：带电粒子在加速电场中获得02dm。1（1）把两极板间距离减小，电容增大，电荷量不变，电压变小，静电计指针偏角变小（2）把两极间相对面积减小，电容减小，电荷量不变，电压变大，静电计指针偏角变大（3）在初动能1mv2=qU，粒子在偏转电场中的加速度a=qU，在偏转电场中运动的时间为00t=l，粒子离开偏转电场时
15、沿静电力方向的速度v=at=vdmv速度方向的偏转角的正切tanq=vv=dmv2。（1）若电子与氢核的初速度相同，则H。3）若电子与氢核的初动能相同，则tanqe=mC=9V，两极板距离两极板间插入相对介电常数较大的电介质，电容增大，电荷量不变，电压变小，静电计指针偏角变小。2答：由C=S得S=4pkdC=43.149.01090.110-3210-6m2=22.6m2此4pkd面积约为窗户面积的10倍3答：（1）保持与电池连接，则两极间电压不变，Q=UC=9310-12C=2.710-11C，两极板间距离减半则电容加倍，Q=UC=92310-12C。极板上电荷量增加了Q-Q=2.710-1
16、1C（2）移去电池后电容器所带电荷量不变，U=QqUl，粒子离开偏转电场时y00qUly00tanq（e=1。tanqmtanqHeH4答：设加速电压为U，偏转电压为U，带电粒子的电荷量为q，质量为m，垂直进入偏转02C=4.5V，即两极板间电势差减小了4.5V。电场的速度为v，偏转电场两极距离为d，极板长为l，则：粒子的初动能mv2减半后U=Q0012=qU，04pkdU4pkd，S=U4答：设电容器所带电荷量为Q，因C=Q，并且C=S，所以Q=SQdm，在偏转电场中运动的时间为t=l，粒子离开偏转电dmv，粒子离开偏转电场时速度方向的偏转角的正切dW=Eqd=Uqd=qU=2.910-17
17、J；解法三：E=U，a=m，v2=2ad，2tanq=vv=dmv2，由于各种粒子的初动能相同，即mv2=2qU，所以各种粒子的偏转2mdv2=Ul2，可见各种粒子的方向相同；粒子在静电力方向的偏转距离为y=1at2=U4pkd。又因为E=U，所以E=U=4pkQ。可见，电场强度与两极间距离无关，只与电容器所ddS带电荷量和极板面积有关。第9节带电粒子在电场中的运动-1答：解法一：DE=E=qU=21.610-1990J=2.91017J；解法二：E=U，kkqEddE=1mv2=qU=2.910-17J，可见，第一种方法最简单。k2答：如果电子的动能减少到等于0的时候，电子恰好没有到达N极，
18、则电流表中就没有电粒子在偏转电场中的加速度a=qU场时沿静电力方向的速度v=at=qUly0qUly0024dU偏转距离也相同，所以这些粒子不会分成三束。00qUl200v022dm流。由动能定理W=0-Ekm，W=-eU得：-eU=0-Ekm12v=-m。e5答：电子的初动能1mv2=eU，垂直进入匀强电场后加速度a=eU，在偏转电场中运动00vdmvv=2Umee=212.51.610-19m/s=2.10106m/s。0.9110-30的时间为t=l，电子离开偏转电场时沿静电力方向的速度v=at=qUl，电子离开偏y003答：设加速电压为U，偏转电压为U，带电粒子的电荷量为q，质量为m，
19、垂直进入偏转0转电场时速度方向的偏转角的正切tanq=y=eUl=eUl=El=50000.06=0.15，q=8.53。1答：因I1=U1，所以I=vvdmv22dUe2U210000000第二章恒定电流第3节欧姆定律IU122UU1I22=502mA=12.5mA10mA，因此不能用这个电流8e=It=2答：n=q=1.01019UI=15证明：k=第一节电源和电流1答：如果用导线把两个带异号电荷的导体相连，导线中的自由电子会在静电力的作用下定向移动，使带负电荷的导体失去电子，带正电荷的导体得到电子这样会使得两导体周围的电场迅速减弱，它们之间的电势差很快消失，两导体成为一个等势体，达到静电
20、平衡因此，导线中的电流是瞬时的如果用导线把电池的正负极相连，由于电池能源断地把经过导线流到正极的电子取走，补充给负极，使电池两极之间始终保持一定数量的正、负电荷，两极周围的空间（包括导线之中）始终存在一定的电场导线中的自由电子就能不断地在静电力的作用下定向移动，形成持续的电流说明：由于电池的内阻很小，如果直接用导线把电池的正负极相连，会烧坏电池，所以实际操作中决不允许这么做这里只是让明白电池的作用而出此题1.61e1.610-193答：在电子轨道的某位置上考察，电子绕原子核运动的一个周期内有一个电子通过电子运表来测量通过这个电阻的电流（说明：也可以先求通过的电流为10mA时，电阻两端的电压值（
21、40V），再将所得的电压值与50V比较，从而做判断2答：RR=RR说明：用直线将图中的4个点与坐标原点连接起来，得到4个电abcd阻的伏安特性曲线在同一条直线上的不同点，代表的电压、电流不同，但它们的比值就是对应电阻的阻值b、c在同一条直线上，因此电阻相同在其中三条直线上取一个相同的电压值，可以发现a的电流最小，因此电阻最大，d的电流最大，因此电阻最小也可以根据直线的斜率判断电阻的大小3答：如图24所示（4答：如图25所示说明：可以根据电阻求出3V、4V和5V时的电流，在坐标系中描点，画出I-U图象由于点太少，I-U图象所给出的只是一个粗略估测的结果R动周期T=2pr，等效电流I=veT=e=
22、ev（说明：我们可以假想在电子轨道的某2pr2prv第4节串联电路和并联电路1答：（1）因为R与R串联，设通过它们的电流为I，可知U=IR，U=I(R+R)，所121112以电压之比U1与电阻之比RR+R相等（2）设负载电阻为R，变阻器下部分电阻为R，U）处进行考察，在安全装置示断有电子从同一位置通过还可以结合圆周运动和静电力的知识，根据电子与原子核之间的静电力提供向心力，进一步求得电子绕核运动的速度、周期第2节电动势1答：电源电动势相同，内阻不同（说明：解决本题要理解电池电动势大小与电池正负极材料和电解的化学性质有关也就是说，与非静电力性质有关两种电池尽管体积大小不同，10x12电路结构为R
23、与R并联后，再与(R-R)串联，由串、并联电路的特点可得0xxU=RR+RRRRRR+R+(R-R)-(R-但电池内的材料相同，非静电力性质相同，所以，电动势相同而内阻就是电源内部物质对电流的阻碍，和其他导体的电阻一样与导体的形状、体积都有关系2答：10s内通过电源的电荷量q=It=0.310C=3.0C（说明：化学能转化为电能的数值U=R串cdR+(R-R)并xRR0x0x00xxxxR0x0)+RU当R=0时xt=W=P，所以EI表示非静电力做功的功率，3答：乘积EI的单位是瓦特因为EI=Eq就是把这些电荷从低电势能的极板移送到高电抛能极板的过程中，非静电力做的功W=Eq=1.53.0J=
24、4.5J）t也是电源将其他能转化为电能的电功率如果E=3V，I=2A，则EI=6W，表示每秒U=0，当R=R时U=U，所以U可以取0至U的任意值说明：可以引导学生cdxcdcd对变阻器滑动触头分别滑到变阻器两端，进行定性分析还可以将变阻器的这种分压连接与限流连接进行比较，分析它们改变电压的作用和通过它们的电流情况，进一步提高学生的分析能力2答：甲图中，电流表测到的电流实际上是电压表和电阻并联部分的总电流，所以电阻的测量R+R=87.4103W=80.4W，乙图中，（有6J其他形式的能转化为电能说明：本题也可以从量纲的角度来考虑，要求学生从物理量的复合单位的物理意义入手进行思考）值为电压表和电阻
25、并联部分的总电阻，即R测甲RRVV87.4+103R。当S断开时，R、R+R。因为PP，所以S接通时，电压表和电流表的内阻的影响，两种测量电路都存在系统误差，甲图中测量值小于真实值，乙图中测量值大于真实值，但两种电路误差的大小是不一样的在这里，教科书把电压表的内接和外接问题作为欧姆定律在新情境下的一个应用，没有作为一个知识点，因此教学的着眼点应该放在基本规律的练习3答：可能发生产生这种现象的原因是电压表内阻的影响当电压表并联在R两端时，电1压表和R的并联电阻小于R，测得的电压小于R、R直接串联时R分得的电压同样，11121当电压表和R并联时，测得的电压小于R、R直接串联时R分得的电压所以两次读
26、数2122之和小于总电压4答：当使用a、b两个端点时，接10V电压，电流表满偏，即电流为满偏电U=U+U+，所以串联电路消耗的总功率P=UI=I(U+U+)=P+P+，121212得证。（4）因为并联电路总电流等于各支路电流之和，即I=I+I+，所以并联电路消12耗的总功率P=UI=U(I+I+)=P+P+，得证。1212U2（2答：1）接通S时，R直接接在电源两端，电路消耗的电功率为P=1112U2R串联后接到电源上，电路消耗的电功率为P=221212要使PR1=2-1V流I(R+R)=10，解得R=9.5103W当使用a、c两端点时，gg11I(R+R+R)=100V,解得R=9104W。
27、gg1225答：当使用a、b两个端点时，R与电流表串联后再与R并联，可得21电饭锅处于加热状态，S断开时，电饭锅处于保温状态。（2）加热时PR22R2R1。2R2=(UR+R12)2R，24答：（1）当只有电炉A时，I=R+2r=100+52A=2A。所以U=IR=200V，220A=11A。P=I2R=400W；3）当再并联电炉B时，总电流I=UR100+523A+2r2I(R+R)=(I-I)R；当使用a、c两端点时，R与R串联后再与电流表并联，可得gg21g112IR=(I-I)(R+R)，联立解得R=0.41W，R=3.67W。说明：本题的困难在于，gg2g1212不容易理解使用a、b
28、两个端点时，R与电流表串联再与R并联后也是电流表，能够测量21电流。第5节焦耳定律1答：设电阻R消耗的电功率为P，电阻R消耗的电功率为P，（1）串联电路中各处电1122流相等，设电流为I，则电功率：P=I2R，P=I2R，P:P:=I2R:I2R:，1221212P:P:=R:R:此式说明串联电路中各电阻消耗的电功率与其电阻成正比。（2）并12123答：根据灯泡的规格可以知道R=RR=R。电路可以看成是由a、bc并联部分和dacbd三部分串联而成。由于电流相同，且并联部分的总电阻小于其中最小的电阻，所以PPP+P。对于bc并联部分，由于电压相等，b的电阻小，因此PP。所以adbcbcPPPP。adbcU220AAA（=AA2电炉上的电压为U=U=IRA=1150V=183V。每个电炉上消耗的电功率为AB23(550)2R=1003联电路中各电阻两端的电压相等，设电压为U，则有P=1U2U22R，P=R，2P=AU2AAW=336W。P:P:=1R1R121:，得证。（3）因为串联电路总电压等于各部分电压之和，即25答：电热（消耗的电能）为Q=Pt=21031060J=1.2106J。水升温吸收的热量为Q1000=560Q=CmDT=4.2103280J=6.72105J。效率为h=