高中物理人教版京津琼鲁专用必修二试题第一章 静电场+第1节.docx

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高中物理人教版京津琼鲁专用必修二试题第一章静电场+第1节

1　电荷及其守恒定律

[学科素养与目标要求]

物理观念：

1.知道自然界中的两种电荷及三种起电方式.2.掌握电荷守恒定律及元电荷的概念.

科学探究：

了解验电器的构造、原理，并借助验电器感受摩擦起电、感应起电的过程.

科学思维：

从微观的角度认识物体带电的本质，知道三种带电的实质是相同的.

一、电荷及起电方式

1.两种电荷

（1）电荷的分类：

正电荷和负电荷.

用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，用毛皮摩擦过的硬橡胶棒带负电.

（2）电荷间的相互作用：

同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引.

2.摩擦起电：

当两个物体互相摩擦时，一些束缚得不紧的电子往往从一个物体转移到另一个物体，于是原来呈电中性的物体由于得到电子而带负电，失去电子的物体则带正电.

3.感应起电：

当一个带电体靠近导体时，由于电荷间相互吸引或排斥，导体中的自由电荷便会趋向或远离带电体，使导体靠近带电体的一端带异号电荷，远离带电体的一端带同号电荷，这种现象叫做静电感应.利用静电感应使金属导体带电的过程叫做感应起电.

二、电荷守恒定律和元电荷

1.电荷守恒定律：

电荷既不会创生，也不会消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分；在转移过程中，电荷的总量保持不变.

2.电荷守恒定律另一表述是：

一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变.

3.元电荷：

最小的电荷量叫做元电荷，用e表示.所有带电体的电荷量或者等于e，或者是e的整数倍.元电荷e的数值最早是由美国物理学家密立根测得的，在我们的计算中，可取e＝1.60×10－19C.

1.判断下列说法的正误.

（1）丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，是因为正电荷从丝绸转移到玻璃棒上.（　×　）

（2）摩擦起电的过程是电子从一个物体转移到另一个物体的过程.（　√　）

（3）原来不带电的丝绸和玻璃棒相互摩擦后分别带上了异种电荷，说明通过摩擦可以创造电荷.

（　×　）

（4）某一带电体的电荷量可以等于3×10－19C.（　×　）

2.带正电的物体C靠近不带电的枕形导体AB，如图1所示，A端将带电，B端带电.

图1

答案　负　正

一、对三种起电方式的理解

1.用丝绸摩擦玻璃棒，玻璃棒带何种电荷？

用毛皮摩擦橡胶棒，橡胶棒带何种电荷？

使玻璃棒和橡胶棒带电的原因是什么？

答案　玻璃棒带正电，橡胶棒带负电.丝绸摩擦玻璃棒时，玻璃棒上的电子向丝绸转移，玻璃棒失去电子带正电，丝绸得到电子带负电；毛皮摩擦橡胶棒时，毛皮上的电子向橡胶棒转移，橡胶棒得到电子带负电，毛皮失去电子带正电.

2.如图2所示，取一对用绝缘柱支撑的导体A和B，使它们彼此接触.起初它们不带电，贴在下部的金属箔片是闭合的.

图2

（1）把带正电荷的物体C移近导体A，金属箔片有什么变化？

（2）这时把A和B分开，然后移去C，金属箔片又有什么变化？

（3）再让A和B接触，又会看到什么现象？

答案　

（1）物体C移近导体A，两侧金属箔片都张开；

（2）金属箔片仍张开，但张角变小；

（3）A、B接触，金属箔片都闭合.

3.带正电的物体A与不带电的物体B接触，使物体B带上了什么电荷？

在这个过程中电荷是如何转移的？

答案　正电荷，在这个过程中，有电子从物体B转移到物体A，物体B因缺少电子而带正电.

三种起电方式的比较

摩擦起电

感应起电

接触起电

现象

两绝缘体带上等量异种电荷

导体两端出现等量异种电荷

导体带上与带电体电性相同的电荷

原因

不同物质对电子的束缚能力不同.束缚能力强的得电子，带负电；束缚能力弱的失电子，带正电

导体中的电子发生转移，使靠近带电体一端带异种电荷；远离带电体一端带同种电荷

在电荷间相互作用下，电子从一个物体转移到另一个物体上

实质

电荷在物体之间或物体内部的转移

[特别提醒]　无论哪种起电方式，发生转移的都是电子，正电荷不会发生转移.

例1

　感应起电和摩擦起电都能使物体带电，关于这两种带电过程，下列说法正确的是（　　）

A.感应起电和摩擦起电都是电荷从物体的一部分转移到另一部分

B.感应起电是电荷从一个物体转移到另一个物体

C.感应起电和摩擦起电都是电荷从一个物体转移到另一个物体

D.摩擦起电是电荷从一个物体转移到另一个物体

答案　D

解析　感应起电的实质是电荷从物体的一部分转移到另一部分，摩擦起电的实质是电子从一个物体转移到另一个物体，故A、B、C错误，D正确.

例2

　如图3所示，放在绝缘支架上带正电的导体球A，靠近放在绝缘支架上不带电的导体B，导体B用导线经开关接地，现把S先合上再断开，再移走A，则导体B（　　）

图3

A.不带电B.带正电

C.带负电D.不能确定

答案　C

解析　根据静电感应现象和电荷间的相互作用，可判断导体B带负电，故选C.

感应起电的判断方法

1.当带电体靠近导体时，导体靠近带电体的一端带异种电荷，远离带电体的一端带同种电荷，如图4甲所示.

2.导体接地时，该导体与地球可视为一个导体，而且该导体可视为近端导体，带异种电荷，地球就成为远端导体，带同种电荷，如图乙、丙所示.

图4

二、电荷守恒定律　元电荷

1.在摩擦起电过程中，一个物体带上了正电荷，另一个物体带上了负电荷，该过程是否创造了电荷？

在一个封闭的系统中，电荷的总量会增多或减少吗？

答案　摩擦起电的过程并没有创造电荷.一个封闭的系统中，电荷的总量保持不变.

2.物体所带的电荷量可以是任意的吗？

物体所带的电荷量可以是4×10－19C吗？

答案　物体所带的电荷量不是任意的，它只能是1.60×10－19C的整数倍.由于4×10－19C是1.60×10－19C的2.5倍，所以物体所带的电荷量不能是4×10－19C.

3.电子和质子就是元电荷吗？

答案　元电荷是最小的电荷量，不是物质；电子和质子是实物粒子，不是元电荷.

1.使物体带电的实质不是创造了电荷，而是物体所带的电荷发生了转移，也就是物体间或物体内部电荷的重新分布.

2.电荷的中和是指带等量异号电荷的两物体接触时，经过电子的转移，物体达到电中性的过程.

3.导体接触带电时电荷量的分配与导体的材料、形状、大小有关，当两个完全相同的金属球接触后，电荷将平均分配，即最后两个球一定带等量的同种电荷.

4.元电荷

（1）元电荷是最小的电荷量，而不是实物粒子，元电荷无正、负之分.

（2）虽然质子、电子的电荷量等于元电荷，但不能说质子、电子是元电荷.

（3）电子的比荷：

电子的电荷量e与电子的质量me之比，叫做电子的比荷.

例3

　完全相同的两个金属小球A、B带有相同大小的电荷量，相隔一定的距离，今让第三个完全相同的不带电金属小球C，先后与A、B接触后移开.

（1）若A、B两球带同种电荷，接触后两球的电荷量大小之比为多少？

（2）若A、B两球带异种电荷，接触后两球的电荷量大小之比为多少？

答案　

（1）2∶3　

（2）2∶1

解析　

（1）设A、B带电荷量均为q，则A、C接触后，A、C带电荷量为qA＝qC＝q.

C与B接触后，B、C所带电荷量为

qB＝qC′＝＝q.

故A、B带电荷量大小之比为＝＝.

（2）设A带正电，B带负电，且所带电荷量大小均为q.

则C与A接触后，A、C带电荷量为qA＝qC＝＋q.

C与B接触后，B、C带电荷量为

qB′＝qC″＝＝－q，

故A、B带电荷量大小之比为＝＝.

两金属导体接触后电荷量的分配规律

1.当两个导体材料、形状、大小不同时，接触后再分开，只能使两者均带电，但无法确定电荷量的多少.

2.若使两个完全相同的金属球带电荷量大小分别为q1、q2，则有

（1）⇒⇒⇒

（2）⇒⇒⇒

例4

　放在绝缘支架上的两个完全相同的金属小球A、B分别带有电荷量QA＝6.4×10－9C、QB＝－3.2×10－9C，让两个金属小球接触，在接触过程中，电子如何转移？

转移了多少？

答案　电子由B球转移到A球　3.0×1010个

解析　两小球接触时，电荷量少的负电荷先被中和，剩余的正电荷再重新分配，由于两小球相同，剩余正电荷一定平分，即接触后两小球带电荷量

QA′＝QB′＝

＝C

＝1.6×10－9C

在接触过程中，电子由B球转移到A球，自身的净电荷全部中和后，继续转移，使B球带QB′的正电，这样共转移的电荷量为

ΔQ＝QB′－QB＝1.6×10－9C－（－3.2×10－9C）＝4.8×10－9C

则转移的电子数

n＝＝＝3.0×1010个.

三、验电器的原理和使用

验电器的两种应用方式及原理

（1）带电体接触验电器：

当带电的物体与验电器上面的金属球接触时，有一部分电荷转移到验电器上，与金属球相连的两个金属箔片带上同种电荷，因相互排斥而张开，如图5甲.

（2）带电体靠近验电器：

当带电体靠近验电器的金属球时，带电体会使验电器的金属球感应出异种电荷，而金属箔片上会感应出同种电荷（感应起电），金属箔片在斥力作用下张开，如图乙.

图5

例5

　使带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器的金属箔片张开，如图表示验电器上感应电荷的分布情况，正确的是（　　）

答案　B

解析　把带电金属球靠近不带电的验电器，会改变验电器上的电荷分布；由于电荷间同性相斥、异性相吸，使得验电器上靠近带电金属球的一端和金属球电性相反，而远离带电金属球的一端和金属球电性相同，故选项B正确.

1.（对摩擦起电的认识）（2018·山东淄博市高一下期末）公元1世纪，东汉王充《论衡·乱龙》中记录了“顿牟掇芥”.顿牟即琥珀（也有玳瑁的甲壳之说），芥指芥菜子，统喻干草、纸等的微小屑末.这个词的意思就是经过摩擦的琥珀能吸引干草、纸等轻小的物体.下列关于这个现象的解释正确的是（　　）

A.经过摩擦的琥珀有了磁性

B.经过摩擦的琥珀带了电

C.琥珀与干草带异种电荷

D.琥珀与干草带同种电荷

答案　B

2.（电荷间相互作用的规律）用丝绸摩擦两根玻璃棒，手持一根玻璃棒，靠近另一根被吊起的玻璃棒时，现象如图6甲箭头所示远离.而手持用毛皮摩擦过的橡胶棒，靠近被吊起的用丝绸摩擦过的玻璃棒时，现象如图乙箭头所示靠近.那么（　　）

图6

A.图甲中两玻璃棒互相吸引

B.图乙中橡胶棒与玻璃棒互相排斥

C.图甲、乙中的玻璃棒带异种电荷

D.图乙表明异种电荷互相吸引

答案　D

3.（验电器的原理）如图7所示，用丝绸摩擦过的玻璃棒和验电器的金属球接触，使验电器的金属箔片张开，关于这一现象，下列说法正确的是（　　）

图7

A.两片金属箔片上带异种电荷

B.两片金属箔片上均带负电荷

C.金属箔片上有电子转移到玻璃棒上

D.将玻璃棒移走，则金属箔片立即合在一起

答案　C

解析　自然界只存在两种电荷，正电荷和负电荷.用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，若将其接触验电器的金属球，此时两个箔片上均带正电荷；在此过程中，一部分电子会从验电器向玻璃棒转移；移走玻璃棒后，箔片仍带电，不会立即合在一起，选项C正确.

4.（电荷守恒定律的应用）有三个完全相同的金属小球A、B、C，其中小球A带有2.0×10－5C的正电荷，小球B、C不带电，现在让小球C先与球A接触后取走，再让小球B与球A接触后分开，最后让小球B与小球C接触后分开，最终三球的带电荷量分别为qA＝C，qB＝C，qC＝C.

答案　5×10－6　7.5×10－6　7.5×10－6

解析　小球C先与球A接触后平分A的电荷，则qA＝qC＝＝1.0×10－5C，再让小球B与球A接触后分开，则qA′＝qB＝＝5×10－6C；最后让小球B与小球C接触后分开，则qB′＝qC′＝＝7.5×10－6C.

一、选择题

考点一　电荷量与元电荷

1.关于对元电荷的理解，下列说法正确的是（　　）

A.元电荷就是电子

B.元电荷就是质子

C.元电荷是表示跟电子所带电荷量数值相等的电荷量

D.元电荷是带电荷量最小的带电粒子

答案　C

2.（多选）关于电荷量，以下说法正确的是（　　）

A.物体所带的电荷量可以为任意值

B.物体所带的电荷量只能为某些值

C.物体带电荷量的最小值为1.6×10－9C

D.若物体带正电荷，电荷量为1.6×10－9C，这是因为物体失去了1.0×1010个电子

答案　BD

解析　物体所带的电荷量不能为任意值，只能为元电荷的整数倍，故A错误，B正确.

物体带电荷量的最小值为1.6×10－19C，故C错误.

物体带电荷量为1.6×10－9C，说明物体失去了＝1.0×1010个电子，故D正确.

考点二　三种起电方式

3.（多选）用棉布分别与丙烯塑料板和乙烯塑料板摩擦，实验结果如图1所示，由此对摩擦起电的说法正确的是（　　）

图1

A.两个物体摩擦时，表面粗糙的易失去电子

B.两个物体摩擦起电时，一定同时带上种类及数量不同的电荷

C.两个物体摩擦起电时，带上电荷的种类不同但数量相等

D.同一物体与不同种类的物体摩擦，该物体所带电荷种类可能不同

答案　CD

解析　两物体摩擦时得失电子情况取决于原子核对电子的束缚力大小，A错.由于摩擦起电的实质是电子的得失，所以两物体带电种类一定不同，但数量相等，B错，C对.由题中例子不难看出，同一物体与不同种类的物体摩擦，该物体所带电荷种类可能不同，D对.

4.用金属做成一个不带电的圆环，放在干燥的绝缘桌面上.小明同学将用绝缘材料做的笔套与头发摩擦后，将笔套自上而下慢慢靠近圆环，当距离约为0.5cm时圆环被吸引到笔套上，如图2所示.对上述现象的判断与分析，下列说法错误的是（　　）

图2

A.摩擦使笔套带电

B.笔套靠近圆环时，圆环上、下感应出异种电荷

C.圆环被吸引到笔套上的过程中，圆环所受笔套的吸引力大于圆环的重力

D.笔套碰到圆环后，笔套所带的电荷立刻被全部中和

答案　D

解析　笔套与头发摩擦后，笔套带电，A正确；带电的笔套靠近圆环时，圆环上、下感应出异种电荷，B正确；当距离约为0.5cm时圆环被吸引到笔套上，是因为圆环所受笔套的吸引力大于圆环的重力，C正确；绝缘材料做的笔套，电子无法自由移动，电荷无法全部被中和，故D错误.

5.如图3所示，在感应起电中，带负电小球P靠近带绝缘底座的导体MN时，M处将（　　）

图3

A.带负电B.带正电

C.不带电D.以上答案均有可能

答案　A

解析　这是感应起电，当带负电小球靠近带绝缘底座的导体时，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，左端的负电荷受到排斥力运动到右侧，所以N处带正电，M处带负电，故A正确.

6.如图4所示，Q带负电荷，导体P在a处接地，下列说法中正确的是（　　）

图4

A.导体P的a端不带电荷，b端带负电荷

B.导体P的a端带正电荷，b端不带电

C.导体P的a端带正电荷，b端带负电荷，且正、负电荷的电荷量相等

D.导体P的a端带正电荷，b端带负电荷，且正电荷的电荷量大于负电荷的电荷量

答案　B

解析　金属导体P接地时与大地可视为一个新的导体，a为靠近Q的一端，而大地为远离Q的一端，由于静电感应，靠近Q的一端会带上与Q相反的电荷，即带上正电荷，大地端则带上与Q相同的电荷，b端不带电，故B正确.

考点三　验电器及其原理

7.如图5所示，用起电机使金属球A带正电，靠近验电器B，则（　　）

图5

A.验电器的金属箔片不张开，因为球A没有和B接触

B.验电器的金属箔片张开，因为整个验电器都带上了正电

C.验电器的金属箔片张开，因为整个验电器都带上了负电

D.验电器的金属箔片张开，因为验电器下部的两金属箔片都带上了正电

答案　D

解析　带正电的A球靠近验电器B，根据电荷“同性斥，异性吸”的特点知，验电器金属杆下端箔片中的电子会被A球上的正电荷吸引到验电器上端，则金属杆下端的箔片就会因带正电荷而相互排斥，使箔片张开，故选D.

8.用一根跟毛皮摩擦过的硬橡胶棒，靠近不带电验电器的金属小球a（如图6），然后用手指瞬间接触一下金属杆c后拿开橡胶棒，这时验电器小球a和金属箔片b的带电情况是（　　）

图6

A.a带正电，b带负电

B.a、b均带负电

C.a、b均带正电

D.a带负电，b带正电

答案　C

考点四　电荷守恒定律的应用

9.（2018·山东荷泽市高一下期末）两个大小和材质完全相同的金属小球a、b，带电荷量分别为＋5q和－q，两小球接触后分开，下列关于小球带电荷量的说法，正确的是（　　）

A.小球a带电荷量为＋3q，小球b带电荷量为＋3q

B.小球a带电荷量为＋3q，小球b带电荷量为－3q

C.小球a带电荷量为＋2q，小球b带电荷量为＋2q

D.小球a带电荷量为＋2q，小球b带电荷量为－2q

答案　C

10.（多选）A和B都是不带电的物体，它们互相摩擦后A带负电荷1.6×10－10C，下列判断中正确的是（　　）

A.在摩擦前A和B的内部电荷量为零

B.摩擦的过程中电子从A转移到了B

C.A在摩擦过程中一定得到了1×109个电子

D.A在摩擦过程中一定失去了1.6×10－19C电子

答案　AC

11.如图7所示，左边是一个原先不带电的导体，右边C是后来靠近的带正电的导体球，若用绝缘工具沿图示某条虚线将导体切开，导体分为A、B两部分，这两部分所带电荷量的数值分别为QA、QB，则下列结论正确的是（　　）

图7

A.沿虚线d切开，A带负电，B带正电，且QA＞QB

B.只有沿虚线b切开，才有A带正电，B带负电，且QA＝QB

C.沿虚线a切开，A带正电，B带负电，且QA＜QB

D.沿任意一条虚线切开，都有A带正电，B带负电，且QA＝QB

答案　D

解析　导体原来不带电，在带正电的导体球C静电感应的作用下，导体中的自由电子向B部分转移，使B部分带了多余的电子而带负电；A部分少了电子而带正电.根据电荷守恒定律，A部分移走的电子数目和B部分多余的电子数目是相同的，因此无论从哪一条虚线切开，两部分的电荷量大小总是相等的，故只有D正确.

二、非选择题

12.干燥的天气，一个人脱了鞋在地毯上走，身上聚集了－4.8×10－5C的电荷，此人身上有多少个剩余电子？

他

的质量因聚集电子而增加了多少？

（电子质量me＝9.1×10－31kg，电子电荷量e＝－1.6×10－19C）

答案　3.0×1014个　2.73×10－16kg

解析　－4.8×10－5C的电荷量含有的电子数为

n＝＝＝3.0×1014个，

增加的质量为M＝nme＝3.0×1014×9.1×10－31kg＝2.73×10－16kg.

13.有三个完全相同的绝缘金属小球A、B、C，其中A小球带有3×10－3C的正电荷，B小球带有2×10－3C的负电荷，小球C不带电.先让小球C与小球A接触后分开，再让小球B与小球A接触后分开，最后让小球B与小球C接触后分开，试求这时三个小球的带电荷量分别为多少？

答案　qA＝－2.5×10－4C　qB＝6.25×10－4C　qC＝6.25×10－4C

解析　C、A接触后，A、C都带C＝1.5×10－3C的正电荷，再让小球B与小球A接触后分开，A、B都带C＝－2.5×10－4C的负电荷，最后让小球B与小球C接触后分开，B、C都带C＝6.25×10－4C的正电荷，故最终三个小球的带电荷量分别为

qA＝－2.5×10－4C，qB＝6.25×10－4C，qC＝6.25×10－4C.

精美句子

1、善思则能“从无字句处读书”。

读沙漠，读出了它坦荡豪放的胸怀；读太阳，读出了它普照万物的无私；读春雨，读出了它润物无声的柔情。

读大海，读出了它气势磅礴的豪情。

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  2、幸福幸福是“临行密密缝，意恐迟迟归”的牵挂；幸福是“春种一粒粟，秋收千颗子”的收获. 幸福是“采菊东篱下，悠然见南山”的闲适；幸福是“奇闻共欣赏，疑义相与析”的愉悦。

幸福是“随风潜入夜，润物细无声”的奉献；幸福是“夜来风雨声，花落知多少”的恬淡。

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幸福是“先天下之忧而忧，后天下之乐而乐”的胸怀。

幸福是“人生自古谁无死，留取丹心照汗青”的气节。

3、大自然的语言丰富多彩：

从秋叶的飘零中，我们读出了季节的变换；从归雁的行列中，我读出了集体的力量；从冰雪的消融中，我们读出了春天的脚步；从穿石的滴水中，我们读出了坚持的可贵；从蜂蜜的浓香中，我们读出了勤劳的甜美。

 4、成功与失败种子，如果害怕埋没，那它永远不能发芽。

鲜花，如果害怕凋谢，那它永远不能开放。

矿石，如果害怕焚烧（熔炉），那它永远不能成钢（炼成金子）。

蜡烛，如果害怕熄灭（燃烧），那它永远不能发光。

航船，如果害怕风浪，那它永远不能到达彼岸。

5、墙角的花，当你孤芳自赏时，天地便小了。

 井底的蛙，当你自我欢唱时，视野便窄了。

笼中的鸟，当你安于供养时，自由便没了。

山中的石！

当你背靠群峰时，意志就坚了。

水中的萍！

当你随波逐流后，根基就没了。

空中的鸟！

当你展翅蓝天中，宇宙就大了。

空中的雁！

当你离开队伍时，危险就大了。

地下的煤！

你燃烧自己后，贡献就大了

6、朋友是什么？

朋友是快乐日子里的一把吉它，尽情地为你弹奏生活的愉悦；朋友是忧伤日子里的一股春风，轻轻地为你拂去心中的愁云。

朋友是成功道路上的一位良师，热情的将你引向阳光的地带；朋友是失败苦闷中的一盏明灯，默默地为你驱赶心灵的阴霾。

7、一粒种子，可以无声无息地在泥土里腐烂掉，也可以长成参天的大树。

一块铀块，可以平庸无奇地在石头里沉睡下去，也可以产生惊天动地的力量。

一个人，可以碌碌无为地在世上厮混日子，也可以让生命发出耀眼的光芒。

 8、青春是一首歌，她拨动着我们年轻的心弦；青春是一团火，她点燃了我们沸腾的热血； 青春是一面旗帜，她召唤着我们勇敢前行；青春是一本教科书，她启迪着我们的智慧和心灵。