高中物理第一章静电场第一节电荷及其守恒定律学案新人教选修.docx
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高中物理第一章静电场第一节电荷及其守恒定律学案新人教选修
第一节电荷及其守恒定律
【学习目标】
1.知道电荷的种类和电荷相互作用的规律。
2.了解摩擦起电、感应起电等现象，知道摩擦起电和感应起电的本质是电子的转移。
3.理解电荷守恒定律。
并能运用电荷守恒定律分析摩擦起电和感应起电现象。
4.知道电荷量概念及其单位，知道元电荷的值。
【新知预习】
1．自然界存在两种电荷：
、
2．电荷间的作用：
同种电荷，异种电荷。
3．使不带电的物体通过某种方式转化为带电状态的过程叫。
常见的起电方式有、和等。
例如：
一个带电的金属球跟另一个与它完全相同的不带电的金属球接触后，两者必定带上等量同种电荷；用毛皮摩擦过的硬橡胶棒带电荷，用丝绸摩擦过的玻璃棒带电；不带电的导体在靠近带电体时，导体中的自由电荷受到带电体的作用而重新分布，使导体的两端出现电荷。
3．电荷守恒定律：
电荷守恒定律是自然界重要的基本定律之一。
在发生正负电荷湮没的过程中，电荷的代数和仍然不变，所以电荷守恒定律现在的表述为：
一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的保持。
4．电子和质子带有等量的异种电荷，电荷量e＝C。
实验指出，所有带电体的电荷量都是电荷量e的。
所以，电荷量e称为。
电荷量e的数值最早是由美国物理学家测得的。
5．原子核的正电荷数量与核外电子的负电荷的数量一样多，所以整个原子对表现为电中性。
6．自由电子：
在金属中，离原子核的电子往往会脱离原子核的束缚而在金属中
，这种电子叫自由电子。
失去自由电子的原子便成为带的离子，离子都在自己的平衡位置上振动而不移动，只有自由电子穿梭其中。
所以金属导电时只有在移动。
【导析探究】
导析一:
感应起电的判断方法
①当一个带电体靠近导体时，产生静电感应现象，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；
②凡是遇到接地问题时，该导体与地球可视为一个导体，而且该导体可视为近端物体，带异种电荷，地球就成为远端导体，带同种电荷；
③绝缘体不能被感应起电。
感应起电的实质是导体中的正负电荷在带电体的作用下，发生了分离。
只有导体中的电子才能自由移动，而绝缘体上的电子不能自由移动，所以导体能发生感应起电，而绝缘体不能。
例1如图所示，A、B、C是三个安装在绝缘支架上的金属体，其中C球带正电，A、B两个完全相同的枕形导体不带电。
试问：
（1）如何使A、B都带等量正电？
（2）如何使A、B都带等量负电？
（3）如何使A带负电B带等量的正电？
例2 绝缘细线上端固定，下端挂一轻质小球a，a的表面镀有铝膜。
在a的近旁有一绝缘金属球b，开始时，a、b都不带电，如图1-2所示，现使b带正电，则（）
A.b将吸引a，吸住后不放开B.b先吸引a，接触后又把a排斥开
C.a、b之间不发生相互作用D.b立即把a排斥开
导析二:
电荷守恒问题
①电荷守恒定律和能量守恒定律一样，也是自然界中最基本的守恒定律
②两个完全相同的导体球相互接触后的电荷分配规律：
若为带电导体球和不带电导体球接触，则电荷平分；
若两个带电导体球带同种电荷，则总电荷平分；
若两个带电导体球带异种电荷，则先中和再平分。
例3 两个完全相同的金属球，一个带
C的电量，另一个带
C的电量。
把两球接触后再分开，两球分别带电多少？
【当堂检测】
1．关于元电荷的理解，下列说法中正确的是（ ）
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的数值相等的电荷量
D．自然界中带电体所带电荷量的数值都是元电荷的整数倍
2．关于摩擦起电和感应起电说法正确的是（）
A.摩擦起电是因为电荷的转移，感应起电是因为产生电荷
B.摩擦起电是因为产生电荷，感应起电是因为电荷的转移
C.摩擦起电的两摩擦物体必定是绝缘体，而感应起电的物体必定是导体
D.不论是摩擦起电还是感应起电，都是电荷的转移
3.如图所示，将带电棒移近两个不带电的导体球，两个导体球开始时互相接触且对地绝缘，下述哪种方法能使两球都带电？
（）
A.先把两球分开，再移走棒B.先移走棒，再把两球分开
C.先将棒接触一下其中的一个球，再把两球分开
D.若保持棒的带电荷量不变，则两导体球不能带电
4．两个完全相同的金属球，一个带
的电量，另一个带
的电量。
把两球接触后再分开，两球分别带电多少？
高考理综物理模拟试卷
注意事项：
1.答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。
2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。
3．请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。
4．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。
一、单项选择题
1．2018年1月12日，我国以“一箭双星”方式成功发射第26、第27颗北斗导航卫星，拉开2018年将发射16颗北斗卫星的序幕。
北斗导航卫星的轨道有三种：
地球静止轨道（高度35809km）、倾斜地球同步轨道（高度35809km）、中圆地球轨道（高度21607km），如图所示。
下列说法正确的是
A．倾斜同步轨道卫星始终位于地球表面某点的正上方
B．倾斜同步轨道卫星每天在固定的时间经过同一地区的正上方
C．中圆地球轨道卫星的周期一定比静止轨道卫星的周期长
D．中圆地球轨道卫星受到的万有引力一定比静止轨道卫星受到的万有引力大
2．对于下列实验。
说法不正确的有（）
A．甲图是用油膜法测分子直径的示意图。
认为油酸薄膜厚度等于油酸分子直径
B．乙图是溴蒸气的扩散实验，若温度升高。
则扩散的速度加快
C．丙图是模拟气体压强产生机理的实验，说明气体压强是由气体分子对器壁碰撞引起的
D．丁图是蜂蜡涂在单层云母片上融化实验。
说明云母晶体的导热性能各向同性
3．甲乙两物体从同一地点开始沿同一方向运动，速度随时间变化的关系如图所示，其中甲物体的速度时间图线为两段倾斜直线,乙物体的速度时间图线为两段1/4圆弧。
图中t2=
，则在
时间内,以下说法正确的是（）
A．甲物体在0-t2时间内的加速度与在
时间内的加速度大小相等,方向相同
B．
时间内甲物体的平均速度等于乙物体的平均速度
C．两物体在t2时刻运动方向均改变
D．两物体在t1、t3时刻两次相遇
4．汽车在平直公路上匀速行驶，t1时刻司机减小油门使汽车的实际功率立即减小一半，并保持该功率继续行驶，到t2时刻，汽车又开始做匀速行驶。
设整个过程中汽车所受的阻力大小不变。
以下图象正确描述汽车速度随时间变化的是（）
A．
B．
C．
D．
5．某单摆由1m长的摆线连接—个直径2cm的铁球组成，关于单摆周期，以下说法正确的是（）
A．用等大的铜球代替铁球，单摆的周期不变
B．用大球代替小球，摆长会变化，单摆的周期不变
C．摆角从5°改为3°，单摆的周期会变小
D．将单摆从赤道移到北极，单摆的周期会变大
6．如图所示为某质点做直线运动时的v-t图象图象关于图中虚线对称，则在0～t1时间内，关于质点的运动，下列说法正确的是
A．若质点能两次到达某一位置，则两次的速度都不可能为零
B．若质点能三次通过某一位置，则可能三次都是加速通过该位置
C．若质点能三次通过某一位置，则可能两次加速通过，一次减速通过
D．若质点能两次到达某一位置，则两次到达这一位置的速度大小一定相等
二、多项选择题
7．如图所示，在竖直向上的匀强电场中，A球位于B球的正上方，质量相等的两个小球以相同初速度水平抛出，它们最后落在水平面上同一点，其中只有一个小球带电，不计空气阻力，下例判断正确的是（）
A．如果A球带电，则A球一定带正电
B．如果A球带电，则A球的电势能一定增加
C．如果B球带电，则B球一定带负电
D．如果B球带电，则B球的电势能一定增加
8．作用在同一物体上的下列几组共点力中，能使物体处于匀速运动状态的是（）
A．3N、4N、5NB．3N、5N、9N
C．6N、8N、11ND．5N、6N、12N
9．如图所示，自重不计的横梁的一端固定在墙壁上的A点，另一端B点用绳悬挂在墙壁上的C点，当重为G的物体由挂在梁上的B点处逐渐移至A点的过程中，横梁始终保持静止．问此过程中，A点对横梁作用力F的大小和CB绳对横梁的拉力FT的大小是如何变化的（）
A．F先增大后减小
B．FT一直减小
C．F一直减小
D．FT先减小后增大
10．如图所示，象棋子压着纸条，放在光滑水平桌面上。
第一次沿水平方向将纸条抽出，棋子落在地面上的P点。
将棋子、纸条放回原来的位置，仍沿原水平方向将纸条抽出，棋子落在地面上的Q点，与第一次相比（）
A．棋子受到纸条的摩擦力较大
B．棋子落地速度与水平方向夹角较大
C．纸条对棋子的摩擦力做功较多
D．棋子离开桌面至落地过程中动能增量相同
三、实验题
11．轻绳系着装有水的水桶（无盖子），在竖直平面内做圆周运动，水的质量m=0.5kg，绳长L=60cm，求：
（1）桶到最高点时水不流出的最小速率？
（2）水桶在最高点的速率v=3m/s时，水对桶底的压力？
12．
（1）某实验小组利用控制变量法研究影响平行板电容器电容大小的因素。
保持Q和d不变，若使两极板的正对面积S变小，则静电计指针偏转的角度_______（填“变大”“变小”或“不变”）；然后保持Q和S不变，改变两极板间距d；再保持Q、S、d不变，插入电介质等，通过静电计指针偏转角度的变化，从而判断电容的变化。
（2）某同学利用传感器观察电容器的放电过程，得出电容器放电的I－t图象，实验所使用的电源电压为8V，根据I－t图象判断电容器在全部放电过程中释放的电荷量最接近的是Q＝_______C（填“0.018”“0.003”或“0.001”），可估算得出电容器的电容C＝_______F。
四、解答题
13．如图所示，空间存在宽度为d的竖直向下的匀强电场，电场强度大小为E，现将一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子，从O点以初速度v0垂直于电场方向射入电场，最终从电场右边界穿出．粒子重力不计，求：
（1）粒子在电场中运动的时间；
（2）粒子在垂直方向的偏转距离．
14．小明设计的电磁健身器的简化装置如图所示，两根平行金属导轨相距l＝0.50m，倾角θ＝53°，导轨上端串接一个R＝0.05Ω的电阻．在导轨间长d＝0.56m的区域内，存在方向垂直导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度B＝2.0T．质量m＝4.0kg的金属棒CD水平置于导轨上，用绝缘绳索通过定滑轮与拉杆GH相连．CD棒的初始位置与磁场区域的下边界相距s＝0.24m．一位健身者用恒力F＝80N拉动GH杆，CD棒由静止开始运动，上升过程中CD棒始终保持与导轨垂直．当CD棒到达磁场上边界时健身者松手，触发恢复装置使CD棒回到初始位置（重力加速度g＝10m/s2，sin53°＝0.8，不计其它电阻、摩擦力以及拉杆和绳索的质量）．求：
（1）CD棒进入磁场时速度v的大小；
（2）CD棒进入磁场时所受的安培力FA的大小；
（3）在拉升CD棒的过程中，健身者所做的功W和电阻产生的焦耳热Q.
【参考答案】
一、单项选择题
题号
1
2
3
4
5
6
答案
B
D
B
A
A
C
二、多项选择题
7．AD
8．AC
9．BC
10．CD
三、实验题
11．
（1）2.42m/s；
（2）为2.5N，方向竖直向上
12．变大0.0033.75×10-4
四、解答题
13．
（1）粒子在电场中运动的时间是
；
（2）粒子在垂直方向的偏转距离是
．
14．
（1）2.4m/s
（2）48N（3）64J；26.88J
高考理综物理模拟试卷
注意事项：
1.答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。
2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。
3．请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。
4．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。
一、单项选择题
1．雨滴从高空由静止下落，由于空气阻力作用，其加速度逐渐减小，直到为零，在此过程中雨滴的（）
A．速度不断减小，加速度为零时，速度最小
B．速度不断增大，加速度为零时，速度最大
C．加速度和速度方向相反
D．速度对时间的变化率越来越大
2．如图所示，在光滑的水平桌面上有一物体A，通过绳子与物体B相连，假设绳子的质量以及绳子与定滑轮之间的摩擦力都可以忽略不计，绳子不可伸长．如果两物体的质量都为m，则绳子对物体A的拉力大小为
A．mgB．2mgC．3mg/4D．mg/2
3．如图所示为两轻绳栓接一定质量的小球，两轻绳与竖直方向的夹角如图，则在剪断a绳的瞬间，小球的加速度大小为a1，剪断b绳的瞬间，小球的加速度大小为a2。
则a1:
a2为（）
A．1:
1
B．2:
1
C．
:
1
D．2
:
1
4．如图所示，长L、质量m的极其柔软的匀质物体在台面上以水平速度v0向右运动，台面上左侧光滑，右侧粗糙，该物体前端在粗糙台面上滑行S距离停下来．设物体与粗糙台面间的动摩擦因数为μ，则物体的初速度v0为（）
A．
B．
C．
D．
5．压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小。
某实验小组在升降机水平地面上利用压敏电阻设计了判断升降机运动状态的装置。
其工作原理图如图甲所示，将压敏电阻、定值电阻R、电流显示器、电源E连成电路，在压敏电阻上放置一个绝缘重物。
0～t1时间内升降机停在某一楼层处，t1时刻升降机开始运动，从电流显示器中得到电路中电流i随时间t变化情况如图乙所示。
则下列判断正确的是
A．t1～t2时间内绝缘重物处于超重状态
B．t3～t4时间内绝缘重物处于失重状态
C．升降机开始时可能停在10楼，从tt时刻开始，经向下加速、匀速、减速，最后停在l楼
D．升降机开始时可能停在l楼，从t1时刻开始，经向上加速、匀速、减速，最后停在10楼
6．在高度为h的同一位置向水平方向同时抛出两个小球A和B，若A球的初速度vA大于B球的初速度vB，则下列说法中不正确的是（）
A．A比B先落地
B．在飞行过程中的任一段时间内，A的水平位移总是大于B的水平位移
C．若两球在飞行中遇到一堵竖直墙，A击中墙的高度大于B击中墙的高度
D．在空中飞行的任意时刻，A总在B的水平正前方，且A的速率总是大于B的速率
二、多项选择题
7．下列说法正确的是___________
A．人们可以采用某种方式阻止分子热运动
B．两分子间的距离由处于平衡位置时的距离r逐渐增大至无穷远处的过程中，分子力先增大再减小
C．a、b两物体的机械能相等，它们的内能也相等
D．气体的压强与气体分子的平均动能和分子的密集程度有关
E.液晶具有一定的流动性和光学各向异性
8．有关圆周运动的基本模型，下列说法正确的是（）
A．如图甲，汽车通过拱桥的最高点处于失重状态
B．如图乙所示是一圆锥摆，增大θ，若保持圆锥的高不变，则圆锥摆的角速度不变
C．如图丙，同一小球在光滑而固定的圆锥筒内的A、B位置先后分别做匀速圆周运动，则在A、B两位置小球的角速度及所受筒壁的支持力大小相等
D．火车转弯超过规定速度行驶时，外轨对火车轮缘会有挤压作用
9．作用在同一物体上的下列几组共点力中，能使物体处于匀速运动状态的是（）
A．3N、4N、5NB．3N、5N、9N
C．6N、8N、11ND．5N、6N、12N
10．如图（a）为一列简谐横波在t=0.20s时刻的波形图，P是平衡位置在x=1.0m处的质点Q在平衡，如图（b）为质点Q的振动图像（）
A．在t=0.10s时，质点Q向y轴正方向运动
B．在t=0.25s时，质点P的加速度方向与y轴正方向相同
C．从t=0.10s到t=0.25s，该波沿x轴负方向传播了6m
D．从t=0.10s到t=0.25s，质点P通过的路程大于30cm
三、实验题
11．如图是小型电动打夯机的结构示意图，电动机带动质量为m=50kg的重锤（重锤可视为质点）绕转轴O匀速运动，重锤转动半径为R=0.5m。
电动机连同打夯机底座的质量为M=25kg，重锤和转轴O之间连接杆的质量可以忽略不计，重力加速度g取10m/s2.求：
（1）重锤转动的角速度为多大时，才能使打夯机底座刚好离开地面？
（2）若重锤以上述的角速度转动，当打夯机的重锤通过最低位置时，打夯机对地面的压力为多大？
12．某同学对纽扣锂电池的特性进行了实验探究．该类电池的内阻约为1kΩ～5kΩ，电动势标称值为3V．现有以下实验器材：
A．电压表V1：
量程3V，内阻约20kΩ
B．电压表V2：
量程6V，内阻约10kΩ
C．定值电阻1kΩ
D．定值电阻20kΩ
E．滑动变阻器一只（0～50kΩ），待测纽扣锂电池，开关，导线若干．
（1）实验原理见图甲，请选择合适的实验器材，在图中的小虚线框里标出所选取的器材编号_______．
（2）该同学测量出路端电压U和干路电流I，作出UI曲线如图乙，可知电池的短路电流是________mA，电动势是________V，内阻为________kΩ.
（3）当路端电压为1.5V时，负载消耗的电功率为________mW.
四、解答题
13．如图，一轻弹簧原长为2R，其一端固定在倾角为37°的固定直轨道AC的底端A处，另一端位于直轨道上B处，弹簧处于自然状态，直轨道与一半径为
的光滑圆弧轨道相切于C点，AC=7R，A、B、C、D均在同一竖直面内。
质量为m的小物块P自C点由静止开始下滑，最低到达E点（未画出），随后P沿轨道被弹回，最高点到达F点，AF=4R，已知P与直轨道间的动摩擦因数
，重力加速度大小为g。
（取
，
）
（1）求P第一次运动到B点时速度的大小。
（2）求P运动到Ｅ点时弹簧的弹性势能。
（3）改变物块P的质量，将P推至E点，从静止开始释放。
已知P自圆弧轨道的最高点D处水平飞出后，恰好通过G点。
G点在C点左下方，与C点水平相距
、竖直相距R，求P运动到D点时速度的大小和改变后P的质量。
14．如图所示，长L1=1.0m，宽L2=0.50m的矩形导线框，质量为m=0.20kg，电阻R=2.0Ω，其正下方有宽为H（H>L2），磁感应强度为B=1.0T，垂直于纸面向外的匀强磁场。
现在，让导线框从下边缘距磁场上边界h=0.70m处开始自由下落，当其下边缘进入磁场，而上边缘未进入磁场的某一时刻，导线框的速度已经达到了一个稳定值。
求：
⑴导线框上边缘刚进入磁场时的速度大小v；⑵从开始下落到导线框下边缘到达磁场下边界过程中，导线框克服安培力做的功W。
【参考答案】
一、单项选择题
题号
1
2
3
4
5
6
答案
B
D
C
B
C
A
二、多项选择题
7．BDE
8．ABD
9．AC
10．BC
三、实验题
11．
（1）
rad/s
（2）1500N
12．
64（2.60～2.65均可）2.94（2.90～2.95均可）1.11（1.08～1.15均可）1.94（1.90～1.95均可）
四、解答题
13．
（1）
（2）
（3）
，
14．
（1）4m/s
（2）0.80J
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