新課標高中物理選修課后習題答案

PAGEPAGE120XX新課標高中物理選修課后習題答案新課標高中物理選修課后習題答案高中物理3.2課后習題答案第4章第1節(jié)劃時代的發(fā)現(xiàn)1．奧斯特實驗，電磁感應等．2．電路是閉合的．導體切割磁感線運動．第2節(jié)探究電磁感應的產(chǎn)生條件1．（1）不產(chǎn)生感應電流（2）不產(chǎn)生感應電流（3）產(chǎn)生感應電流2．答：由于彈簧線圈收縮時，面積減小，磁通量減小，所以產(chǎn)生感應電流．3．答：在線圈進入磁場的過程中，由于穿過線圈的磁通量增大，所以線圈中產(chǎn)生感應電流；在線圈離開磁場的過程中，由于穿過線圈的磁通量減小，所以線圈中產(chǎn)生感應電流；當個線圈都在磁場中時，由于穿過線圈的磁通量不變，所以線圈中不產(chǎn)生感應電流．4．答：當線圈遠離導線移動時，由于線圈所在位置的磁感應強度不斷減弱，所以穿過線圈的磁通量不斷減小，線圈中產(chǎn)生感應電流．當導線中的電流逐漸增大或減小時，線圈所在位置的磁感應強度也逐漸增大或減小，穿過線圈的磁通量也隨之逐漸增大或減小，所以線圈中產(chǎn)生感應電流．5．答：如果使銅環(huán)沿勻強磁場的方向移動，由于穿過銅環(huán)的磁通量不發(fā)生變化，所以，銅環(huán)中沒有感應電流；如果使銅環(huán)在不均勻磁場中移動，由于穿過銅環(huán)的磁通量發(fā)生變化，所以，銅環(huán)中有感應電流．6．答：乙、丙、丁三種情況下，可以在線圈B中觀察到感應電流．因為甲所表示的電流是穩(wěn)恒電流，那么，由這個電流產(chǎn)生的磁場就是不變的．穿過線圈B的磁通量不變，不產(chǎn)生感應電7．流．乙、丙、丁三種情況所表示的電流是隨時間變化的電流，那么，由這樣的電流產(chǎn)生的磁場也是變化的，穿過線圈B的磁通量變化，產(chǎn)生感應電流．8．為了使MN中不產(chǎn)生感應電流，必須要求DENM構成的閉合電路的磁通量不變，即20XXBl=，而()Slvtl=+，所以，從0t=開始，磁感應強度B隨時間t的變化規(guī)律是0BlBlvt=+第3節(jié)楞次定律1．答：在條形磁鐵移入線圈的過程中，有向左的磁感線穿過線圈，而且線圈的磁通量增大．根據(jù)楞次定律可知，線圈中感應電流磁場方向應該向右，再根據(jù)右手定則，判斷出感應電流的方向，即從左側(cè)看，感應電流沿順時針方向．2．答：當閉合開關時，導線AB中電流由左向右，它在上面的閉合線框中引起垂直于紙面向外的磁通量增加．根據(jù)楞次定律，閉合線框中產(chǎn)生感應電流的磁場，要阻礙它的增加，所以感應電流的磁場在閉合線框內(nèi)的方向是垂直紙面向里，再根據(jù)右手定則可知感應電流的方向是由D向C．當斷開開關時，垂直于紙面向外的磁通量減少．根據(jù)楞次定律，閉合線框中產(chǎn)生感應電流的磁場，要阻礙原磁場磁通量的減少，所以感應電流的磁場在閉合線框內(nèi)的方向是垂直紙面內(nèi)外，再根據(jù)右手定則可知感應電流的方向是由C向D．3．答：當導體AB向右移動時，線框ABCD中垂直于紙面向內(nèi)的磁通量減少．根據(jù)楞次定律，它產(chǎn)生感應電流的磁場要阻礙磁通量減少，即感應電流的磁場與原磁場方向相同．垂直于紙面向內(nèi)，所以感應電流的方向是A→B→C→D．此時，線框ABFE中垂直紙面向內(nèi)的磁通量增加，根據(jù)楞次定律，它產(chǎn)生的磁場要阻礙磁通量的增加，即感應電流的磁場與原磁場方向相反，垂直于紙面向外．所以，感應電流的方向是A→B→F→E．所以，我們用這兩個線框中的任意一個都可以判定導體AB中感應電流的方向．說明：此題對導體AB中的電流方向的判定也可用右手定則來確定．4．答：由于線圈在條形磁鐵的N極附近，所以可以認為從A到B的過程中，線圈中向上的磁通量減小，根據(jù)楞次定律，線圈中產(chǎn)生的感應電流的磁場要阻礙磁通量的減少，即感應電流的磁場與原磁場方向相同，再根據(jù)右手螺旋定則可知感應電流的方向，從上向下看為逆時針方向．從B到C的過程中，線圈中向下的磁通量增加，根據(jù)楞次定律，線圈中產(chǎn)生的感應電流的磁場要阻礙磁通量的增加，即感應電流的磁場與原磁場方向相反，再根據(jù)右手螺旋定則可知感應電流的方向，從上向下看為逆時針方向．5．答：（1）有感應電流（2）沒有感應電流；（3）有感應電流；（4）當合上開關S的一瞬間，線圈P的左端為N極；當打開開關S的上瞬間，線圈P的右端為N極．6．答：用磁鐵的任一極（如N極）接近A球時，穿過A環(huán)中的磁通量增加，根據(jù)楞次定律，A環(huán)中將產(chǎn)生感應電流，阻礙磁鐵與A環(huán)接近，A環(huán)將遠離磁鐵；同理，當磁鐵遠離發(fā)A球時，A球中產(chǎn)生感應電流的方向?qū)⒆璧KA環(huán)與磁鐵遠離，A環(huán)將靠近磁鐵．由于B環(huán)是斷開的，無論磁極移近或遠離B環(huán)，都不會在B環(huán)中形成感應電流，所以B環(huán)將不移動．7．答：（1）如圖所示．圓盤中任意一根半徑CD都在切割磁感線，這半徑可以看成一個電源，根據(jù)右手定則可以判斷，D點的電勢比C點高，也就是說，圓盤邊緣上的電勢比圓心電勢高，（2）根據(jù)右手定則判斷，D點電勢比C點高，所以流過電阻R的電流方向自下向上．說明：本題可拓展為求CD間的感應電動勢．設半徑為r，轉(zhuǎn)盤勻速轉(zhuǎn)動的角速度ω，勻強磁場的磁感應強度為B，求圓盤轉(zhuǎn)動時的感應電動勢的大小．具體答案是212EBrω=．第4節(jié)法拉第電磁感應定律1．正確的是D．2．解：根據(jù)法拉第電磁感應定律，線圈中感應電動勢為0.090.021000V175V0.4Ent-?Φ==?=?；根據(jù)閉合電路歐姆定律可得，通過電熱器的電流為175A=0.175A99010EIRr==++3．解：根據(jù)導線切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢的公式EBlv=得：纜繩中的感應電動勢54334.6102.05107.610V=7.210VE-=??4．答：可以．聲音使紙盒振動，線圈切割磁感線，產(chǎn)生感應電流．5．答：因為線圈繞OO＇軸轉(zhuǎn)動時，線圈長2L的邊切割磁感線的速度變化，感應電動勢因而變化．根據(jù)公式sinEBlvθ=和vrω=有12sinEBLLωθ=．因為12SLL=，90θ=?，所以，EBSω=．6．答：（1）根據(jù)法拉第電磁感應定律，線圈中感應電動勢2BEnnRttπ?Φ?==??，所以，22441ABEE==．（2）根據(jù)閉合電路歐姆定律，可得通過線圈的電流2122SEBBInRnRRtRtSππρρ??===??，所以，221AABBIRIR===．7．答：管中有導電液體流過時，相當于一段長為d的導體在切割磁感線，產(chǎn)生的感應電動勢EBdv=．液體的流量()2dQvπ=，即液體的流量與電動勢E的關系為4dQEBπ=．第5節(jié)電磁感應定律的應用1．解：根據(jù)導線切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢的公式EBlv=，該機兩翼尖間的電勢差為54.71012.70.7340V=0.142VE-=?，根據(jù)右手定則可知，從駕駛員角度來說，左側(cè)機翼電勢高。說明：該題的難點之上在于學生的空間想象力往往比較弱，對此，可用簡單圖形（圖4-12）幫助理解；另外，該題可補充一問，即當飛機從西向東飛行時，哪側(cè)機翼電勢高？分析可得仍為左側(cè)機翼電勢高。2．（1）根據(jù)法拉第電磁感應定律，線圈中感應電動勢為Ent?Φ=?。根據(jù)tΦ-圖象可知，0.5/Wbst?Φ=?。電壓表的讀數(shù)為1000.5V=50VEnt?Φ==??。（2）感應電場的方向為逆時針方向，如圖所示。（3）A端的電勢比B端高，所以A端應該與電壓表標的接線柱連接。3．答：（1）等效電路如圖所示。（2）通過R的電流方向從上到下。根據(jù)導線切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢的公式EBlv=，MN、PQ的電動勢都為111VE=??。根據(jù)電池的并聯(lián)和閉合電路歐姆定律，通過R電流1A=1AEIR==。（3）通過MN的電流方向為自N到M；過PQ的電流方向為自N到M；過PQ的電流方向為Q到P。4．（1）線圈以速度v勻速進入磁場，當CD邊在磁場中時，線圈中感應電動勢11EBlv=，其中1l為CD邊的長度。此時線圈中的感應電流為111EBlvIRR==，其中R為線圈的總電阻。同理，線圈以速度2v勻速進入磁場時，線圈中的感應電流最大值為2122EBlvIRR==。第二次與第一次線圈中最大電流之比為2:1。（2）線圈以速度v勻速進入磁場，當CD邊在磁場中時，CD邊受安培力最大，最大值為221111BlvFBIlR==。由于線圈做勻速運動，所以此時外力也最大，且外力大小等于安培力大小，此時外力的功率為22111BlvPFvR==。同理，線圈以速度2v進入磁場時，外力的最大功率為222124BlvPR=。第二次與第一次外力做功的最大功率之比為4:1。（3）線圈以v勻速進入磁場，線圈中的感應電流為111EBlvIRR==，設AD邊長為2l，則線圈經(jīng)過時間2ltv=完全進入磁場，此后線圈中不再有感應電流。所以第一次線圈中產(chǎn)生的熱量為2222221212112BlvlBllQIRtRvRR===。同理，線圈以速度2v勻速進入磁場時，線圈中產(chǎn)生的熱量為221222BllQR=。第二次與第一次線圈中產(chǎn)生的熱量之比為2:1。說明：可進一步分析并說明，在這一過程中，外力克服安培力所做的功與感應電流所做的功是相等的。第6節(jié)互感和自感1．（1）當開關S斷開后，使線圈A中的電流減小并消失時，穿過線圈B的磁通量減小，肉而在線圈B中將產(chǎn)生感應電流，根據(jù)楞次定律，感應電流的磁場要阻礙原磁場的減小，這樣就使鐵芯中磁場減弱得慢些，即在開關S斷開后一段時間內(nèi)，鐵芯中還有逐漸減弱的磁場，這個磁場對銜鐵D依然有力作用，因此，彈簧K不能立即將銜鐵拉起．（2）如果線圈B不閉合，不會對延時效果產(chǎn)生影響．在開關S斷開時，線圈A中電流減小并很快消失，線圈B中只有感應電動勢而無感應電流，鐵芯中的磁場很快消失，磁場對銜鐵D的作用力也很快消失，彈簧K將很快將銜鐵拉起．2．答：當李輝把多用表的表筆與被測線圈斷開時，線圈中的電流將減小，發(fā)生自感現(xiàn)象．會產(chǎn)生較大的自感電動勢，兩只表筆間有較高電壓，“電”了劉偉一下，所以劉偉驚叫起來，當李輝再摸多用表的表筆時，由于時間經(jīng)歷的較長，自感現(xiàn)象基本“消失”3．答：（1）當開關S由斷開變?yōu)殚]合，A燈由亮變得更為明亮，B燈由亮變暗，直到不亮．（2）當開關S由閉合變?yōu)閿嚅_，A燈不亮，B燈由亮變暗，直到不亮．第7節(jié)渦流電磁阻尼和電磁驅(qū)動1．答：當銅盤在磁極間運動時，由于發(fā)生電磁感應現(xiàn)象，在銅盤中主生感應電流，使銅盤受到安培力作用，而安培力的方向阻礙導體的運動，所以銅盤很快就停了下來．2．當條形磁鐵的N極靠近線圈時，線圈中向下的磁通量增加，根據(jù)楞次定律可得，線圈中感應電流的磁場應該向上，再根據(jù)右手螺旋定則，判斷出線圈中的感應電流方向為逆時針方向（自上而下看）．感應電流的磁場對條形磁鐵N極的作用力向上，阻礙條形磁鐵向下運動．當條形磁鐵的N極遠離線圈時，線圈中向下的磁通量減小，根據(jù)楞次定律可得，線圈中感應電流的磁場應該向下，再根據(jù)右手螺旋定則，判斷出線圈中的感應電流方向為順時針方向（自上而下看）．感應電流的磁場對條形磁鐵N極的作用力向下，阻礙條形磁鐵向上運動．因此，無論條形磁鐵怎樣運動，都將受到線圈中感應電流磁場的阻礙作用，所以條形磁鐵較快地停了下來，在此過程中，彈簧和磁鐵的機械能均轉(zhuǎn)化為線圈中的電能．3．答：在磁性很強的小圓片下落的過程中，沒有缺口的鋁管中的磁通量發(fā)生變化（小圓片上方鋁管中的磁通量減小，下方的鋁管中的磁通量增大），所以鋁管中將產(chǎn)生感應電流，感應電流的磁場對下落的小圓片產(chǎn)生阻力作用，小圓片在鋁管中緩慢下落；如果小圓片在有缺口的鋁管中下落，盡管鋁管中也會產(chǎn)生感應電流，感應電流的磁場將對下落的也產(chǎn)生阻力作用，但這時的阻力非常小，所以小圓片在鋁管中下落比較快．4．答：這些微弱的感應電流，將使衛(wèi)星受到地磁場的安培力作用．因為克服安培力作用，衛(wèi)星的一部分運動轉(zhuǎn)化為電能，這樣衛(wèi)星機械能減小，運動軌道離地面高度會逐漸降低．5．答：當條形磁鐵向右移動時，金屬圓環(huán)中的磁通量減小，圓環(huán)中將產(chǎn)生感應電流，金屬圓環(huán)將受到條形磁鐵向右的作用力．這個力實際上就是條形磁鐵的磁場對感應電流的安培力．這個安培力將驅(qū)使金屬圓環(huán)向右運動．第五章交變電流第1節(jié)交變電流1．答：磁鐵靠近白熾燈，發(fā)現(xiàn)燈絲顫動．因為通交變電流的燈絲處在磁場中要受到力的作用，燈絲受到的磁場力的大小、方向都隨時間做周期性變化，因而燈絲顫動．2．答：這種說法不對．根據(jù)法拉第電磁感應定律，感應電動勢的大小與磁通量的變化率t?Φ?成正比，而與磁通量Φ沒有必然的聯(lián)系．假定線圈的面積為S，所在磁場的磁感應強度為B，線圈以角速度ω繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動，線圈在中性面時開始計時，則磁通量Φ隨時間變化的關系為：cosωBDtΦ=，其圖象如圖所示．線圈平面轉(zhuǎn)到中性面瞬間（0t=，tT=），穿過線圈的磁通量Φ雖然最大，但是，曲線的斜率為0，即，磁通量的變化率0t?Φ=?，感應電動勢為0；而線圈平面轉(zhuǎn)到跟中性面垂直時（14tT=，34tT=），穿過線圈的磁通量Φ為0，但是曲線的斜率最大，即磁通量的變化率t?Φ?最大，感應電動勢最大．3．解：單匝線圈轉(zhuǎn)到線圈平面與磁場平行位置時，即教科書圖5.1－3中乙和丁圖時，感應電動勢最大．即-220XX10.20XX10250V=6.310VADmABABADABLEBLLBLLωωπ===?v=2B4．解：假定發(fā)電機線圈平面僅次于中性面開始計時，感應電動勢瞬時值表達式sin400sin(314).meEttω==不計發(fā)電機線圈的內(nèi)阻，電路中電流的峰值400A0.2A20XXmmEIR===．電流的瞬時值表達式sin0.2sin(314)miIttω==．5．解：KL邊與磁場方向呈30°時，線圈平面與中性面夾角為60°，此時感應電動勢為：sinsin60meEtBSωωω==?=，電流方向為KNMLK．第2節(jié)描述交變電流的物理量1．解：交變電流1周期內(nèi)，電流方向變化兩次，所以1s內(nèi)電流方向變化的次數(shù)為121000.02?=次次．2．解：不能把這個電容器接在交流電壓是10V的電路兩端．因為，這里的10V的電壓是指交流電壓的有效值．在電壓變化過程中的最大值大于10V，超過了電容器的耐壓，電容器會被擊穿．3．解：燈泡正常工作時，通過燈絲電流的有效值402AA220XXPIU＝＝＝．電流的峰值mI.4．根據(jù)圖象，讀出交變電流的周期0.2Ts＝，電流的峰值10AmI=，頻率1150.2fHzHzT===．電流的有效值7.1AmII===5．解：該電熱器消耗的功率UPR=，其中U為電壓的有效值U=，所以，22311W=967W2250mUPR===第3節(jié)電感和電容對交變電流的影響1．答：三個電流表A、2A、3A所在支路分別為：純電容電路、純電感電路、純電阻電路．改換電源后，交流電壓峰值沒有變化，而頻率增加了．對于純電容電路，交流電壓峰值不變，則電路兩端電壓的有效值不變．電容大小C未變，交變電流頻率增大，則感抗變小，電流有效值增大，則容抗變小，電流有效值增大，即A讀數(shù)增大．對于純電感電路，交流電壓峰值不變，則電路兩端電壓的有效值不變．電感大小L未變，交流頻率增大，則感抗變大，電流有效值減小，即A讀數(shù)減?。畬τ诩冸娮桦娐?，交流電壓峰值不變，則電路兩端電壓的有效值不變．雖然交變電流頻率增大，但是對電阻大小沒有影響，電阻大小未變，則電流有效值不變，即A讀數(shù)不變．2．答：由于電容串聯(lián)在前級和后級之間，前級輸出的直流成分不能通過電容器，而流成分可以通過電容器被輸送到后級裝置中，輸入后級的成分中不含有前級的直流成分，所以兩級的直流工作狀態(tài)相互不影響．3．答：電容器對高頻成分的容抗小，對低頻成分的容抗大，按照教科書圖5.3-8的連接，高頻成分就通過“旁邊”的電容器，而使低頻成分輸送到下一級裝置．第4節(jié)變壓器1．答：恒定電流的電壓加在變壓器的原線圈上時，通過原線圈的電流是恒定電流，即電流的大小和方向不變，它產(chǎn)生的磁場通過副線圈的磁通量不變．因此在副線圈中不會產(chǎn)生感應電動勢，副線圈兩端也沒有電壓，所以變壓器不能改變恒定電流的電壓．2．解：根據(jù)題目條件可知，1380VU=，236VU=，11140n=，求：n=UnUn=Q，1361140108380UnnU∴=?==3．解：根據(jù)題目條件可知，2400n=，1220XXU=，255VU=，求：n=1122UnUn=Q，***5UnnU?∴=?==4．答：降壓變壓器的副線圈應當用較粗的導線．根據(jù)理想變壓器的輸出功率等于輸入功率即1122IUIU=，降壓變壓器的21UU5．答：假定理想變壓器的原線圈輸入的電壓1U一定，1V示數(shù)不變；當用戶的用電器增加時，相當于R減小，副線圈電壓2211nUUn=不變，2V示數(shù)不變國；因為R減小，所以2A示數(shù)增大；因為理想變壓器輸入功率等于輸出功率，有：111222PIUPIU===，1U、2U的值不變，2I增大，則1I增大，1A示數(shù)增大．第5節(jié)電能的輸送1．在不考慮電抗的影響時，電功率PIU=，所以PIU=．當110VUK=時，導線中的電流33480010A=43.6A11010I?=?．當110VU=時，導線中的電流33480010A=43.610A110I?=?．2．公式=UIP損和U=Ir都是錯誤的，U是輸電電壓，而非輸電線上的電壓降．正確的推導應該是：設輸電電壓為U，輸送的電功率為P．2=IPr損，PIU=，則2=PPrU損，由此式可知，要減小功率損失，就應當用高壓送電和減小輸電線的電阻r．3．解：(1)用110V電壓輸電，輸電線上電流331120XX0A1.810A110PIU?==≈?，輸電線上由電阻造成的電壓損