高中物理教科版选修31 第一章 《静电场》导学案.docx

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高中物理教科版选修高中物理教科版选修31第一章第一章静电场导学案静电场导学案第一章静电场第1节电荷电荷守恒定律1自然界只存在两种电荷，物理学中规定：

用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷；用毛皮摩擦过的硬橡胶棒带负电荷带有同种电荷的物体相互排斥，带有异种电荷的物体相互吸引带有等量异种电荷的物体相互接触会发生中和现象带电体的三个共同特点是：

具有吸引轻小物体的性质；能使验电器金属箔张角发生变化；带电体之间有相互作用力2电荷既不能被创造，也不能被消灭，它们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，电荷的总量不变，这个规律叫做电荷守恒定律3关于摩擦起电，下列说法中正确的是（）A两个物体相互摩擦时一定会发生带电现象B摩擦起电的两个物体一定带有等量同种电荷C在摩擦起电现象中负电荷从一个物体转移到另一个物体D在摩擦起电现象中正、负电荷同时发生转移答案C解析在摩擦起电现象过程中电子会从一个物体转移到另一个物体，失去电子的物体带正电，得到电子的物体带负电4有A、B两个物体经摩擦后，使B带上了2.4106C的正电荷，则此过程中有_个电子发生了转移，是由_向_转移的答案1.51013BA【概念规律练】知识点一电荷及其相互作用1以下判断小球是否带电的说法中正确的是（）A用一个带电体靠近它，如果能够吸引小球，则小球一定带电B用一个带电体靠近它，如果能够排斥小球，则小球一定带电C用验电器的金属球接触它后，如果验电器的金属箔能改变角度，则小球一定带电D如果小球能吸引小纸屑，则小球一定带电答案BD解析用一个带电体靠近它，如果能够吸引小球，小球可能带异种电荷，也可能不带电，A错误；如果能够排斥小球，则小球一定带同种电荷，故B正确；用验电器的金属球接触它时，还需知道验电器金属球的带电情况才能予以判断，因此C不对；带电小球能吸引轻小物体是带电体的性质，D正确2.绝缘细线上端固定，下端悬挂一轻质小球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不带电，如图1所示，现使b球带电，则（）图1Aa、b之间不发生相互作用Bb将吸引a，吸在一起不分开Cb立即把a排斥开Db先吸引a，接触后又把a排斥开答案D解析b球带电就能吸引轻质小球a，接触后电荷量重新分配，那么a、b球带同种电荷，然后就要相互排斥因此本题突出“近旁”，以表示能吸引并能接触点评电荷之间的相互作用，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，另外，带电体具有吸引轻小物体的性质若带电体与不带电的物体相接触，由于电荷的重新分配，两物体会带上同种电荷，电荷之间就会有相互的排斥力知识点二起电的三种方式3关于摩擦起电现象，下列说法正确的是（）A摩擦起电现象使本来没有电子和质子的物体中产生电子和质子B两种不同材料的绝缘体互相摩擦后，同时带上等量异种电荷C摩擦起电，可能是因为摩擦导致质子从一个物体转移到了另一个物体而形成的D丝绸摩擦玻璃棒时，电子从玻璃棒上转移到丝绸上，玻璃棒因质子数多于电子数而显正电答案BD解析摩擦起电实质是由于两个物体的原子核对核外电子的约束能力不相同，因而电子可以在物体间转移若一个物体失去电子，其质子数就会比电子数多，我们说它带正电若一个物体得到电子，其质子数就会比电子数少，我们说它带负电使物体带电并不是创造出电荷.点评使物体带电的三种方式的实质都是电子的转移：

（1）摩擦起电是由于不同物体束缚电子能力的不同，而使物体得或失电子，即电子从一个物体转移到另一个物体上

（2）感应起电是在电荷的相互作用下导体中的自由电荷从导体的一端转移到导体的另一端，使导体两端分别带上等量异种电荷（3）接触起电，是由于同种电荷相互排斥而使电荷转移到另一个物体上4如图2所示，A、B为两个相互接触的、用绝缘支柱支持的金属导体，起初它们不带电，在它们的下部贴有金属箔片，C是带正电的小球，下列说法中正确的是（）图2A把C移近导体A时，A、B上的金属箔片都张开B把C移近导体A，先把A、B分开，然后移去C，A、B上的金属箔片仍然张开C先把C移走，再把A、B分开，A、B上的金属箔片仍然张开D先把A、B分开，再把C移去，然后重新让A、B接触，A上的金属箔片张开，而B上的金属箔片闭合答案AB解析把C移近导体A时，A、B上的金属箔片都张开，A上带负电荷，B上带正电荷，A项正确；把C移近导体A，先把A、B分开，然后移去C，A、B仍带电，再重新让A、B接触，A、B上的电荷就会相互中和，故B对，D错；先把C移去，再把A、B分开，A、B上的电荷已相互中和，都不再带电，故C项错误点评先分开A、B，再移去C，A、B的电荷不会中和；先移去C，再把A、B分开，A、B的电荷会发生中和，本题中，分析A、B中的电荷能否发生中和是解题的关键知识点三电荷守恒定律5一带负电绝缘金属小球放在潮湿的空气中，经过一段时间后，发现该小球上的电荷几乎不存在了，这说明（）A小球上原有的负电荷逐渐消失了B在此现象中，电荷不守恒C小球上负电荷减少的主要原因是潮湿的空气将电子导走了D该现象是由于电子的转移引起，仍然遵循电荷守恒定律答案CD解析绝缘小球上的电荷量减少是由于电子通过空气导电转移到外界，只是小球上的电荷量减小，但这些电子并没有消失，就小球和整个外界组成的系统而言，其电荷总量保持不变，因此C、D选项均正确点评电荷既不能被创造，也不能被消灭，它们只能从一个物体转移到另一物体，或者从物体的一部分转移到另一部分【方法技巧练】一、接触起电的电荷分配6有A、B、C三个完全相同的金属球，A带1.2104C的正电荷，B、C不带电，现用相互接触的方法使它们都带电，则A、B、C所带的电荷量可能是下面哪组数据（）A6.0105C,4.0105C,4.0105CB6.0105C,4.0105C,2.0105CC4.5105C,4.5105C,3.0105CD5.0105C,5.0105C,2.0105C答案C解析A项中三个球电荷量的总和大于原来A球的电荷量，由电荷守恒定律排除A项；无论什么时候，若三个球同时接触，则每球各分总电荷量的1/3，且之后无论怎样接触，各球的电荷量都不会再发生变化若三球电荷量不相等，最后一次必为两球接触，则必有两个球的电荷量相等，从而可排除B；选项C、D，均满足电荷守恒定律，设从第一次两球接触开始，如A、B接触，A、B各带电荷量6.0105C；第二次B、C接触后B、C各带电荷量3.0105C，三球所带电荷量分别为6.0105C、3.0105C、3.0105C；第三次用A、B接触，A、B各带电荷量4.5105C，即选项C的分配结果，由此又可推知，此后无论怎样接触，电荷量也不会多于4.5105C，从而选C而否定D.7有两个完全相同的带电绝缘金属小球A、B，分别带有电荷量QA6.4109C，QB3.2109C，让两绝缘金属小球接触，在接触过程中，电子如何转移并转移了多少？

答案电子由B球转移到了A球，转移了3.01010个解析当两小球接触时，带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，剩余正电荷必均分，即接触后两小球带电荷量QAQBC1.6109C在接触过程中，电子由B球转移到A球，不仅将自身电荷中和，且继续转移，使B球带电荷量为QB的正电，这样共转移的电子电荷量为QBQBQB1.6109C（3.2109）C4.8109C转移的电子数n3.01010（个）方法总结使物体带电的实质是电子发生了转移，而不是创造了电荷，并且在转移的过程中电荷的总量保持不变当两球接触时，由于它们带相反电性的电荷，所以带电荷量少的负电荷先被中和，剩余的正电荷再重新分配如果两球完全相同，剩余的正电荷平均分配1感应起电和摩擦起电都能使物体带电，关于这两种使物体带电的过程，下列说法中正确的是（）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D2把一个带正电的金属小球A跟同样的不带电的金属球B相碰，两球都带等量的正电荷，这从本质上看是因为（）AA球的正电荷移到B球上BB球的负电荷移到A球上CA球的负电荷移到B球上DB球的正电荷移到A球上答案B3如图所示，挂在绝缘细线下的小轻质通草球，由于电荷的相互作用而靠近或远离，所以（）A甲图中两球一定带异种电荷B乙图中两球一定带同种电荷C甲图中两球至少有一个带电D乙图中两球至少有一个带电答案BC解析带电体对不带电导体也吸引，A错；只有同种电荷相互排斥，D错4如图所示，将带电棒移近两不带电的导体球，两个导体球开始时互相接触且对地绝缘，下述几种方法中能使两球都带电的是（）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球，再把两球分开D棒的带电荷量不变，两导体球不能带电答案AC解析B中若先移走棒，两球电荷又中和掉，不再带电，B错；两球是导体，可接触带电，也可以感应带电，A、C对，D错5如图所示，原来不带电的绝缘金属导体MN，在其两端下面都悬挂着金属验电箔若使带负电的绝缘金属球A靠近导体的M端，可能看到的现象是（）A只有M端验电箔张开B只有N端验电箔张开C两端的验电箔都张开D两端的验电箔都不张开答案C解析当带电体A靠近导体M端时，导体由于静电感应，两端出现异种电荷，故金箔都会张开6使带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器的箔片张开下列4个图表示验电器上感应电荷的分布情况，其中正确的是（）答案B解析由于验电器原来不带电，因此，验电器的金属球和箔片带异号电荷，A、C两项错误验电器靠近带电金属球的一端感应出与带电金属球异号的电荷，D项错误正确选项为B.7原来甲、乙、丙三物体都不带电，今使甲、乙两物体相互摩擦后，乙物体再与丙物体接触，最后，得知甲物体带正电1.61015C，丙物体带电81016C则对于最后乙、丙两物体的带电情况，下列说法中正确的是（）A乙物体一定带有负电荷81016CB乙物体可能带有负电荷2.41015CC丙物体一定带有正电荷81016CD丙物体一定带有负电荷81016C答案AD解析由于甲、乙、丙原来都不带电，即都没有静电荷，甲、乙相互摩擦导致甲失去电子而带1.61015C的正电荷，乙物体得到电子而带1.61015C的负电荷；乙物体与不带电的丙物体相接触，从而使一部分负电荷转移到丙物体上，故可知乙、丙两物体都带负电荷，由电荷守恒可知乙最终所带负电荷为1.61015C81016C81016C，故A、D正确8小华在旅游景点购买了一本物理参考书，回家后发现是窃版书其中一道习题给出四个带电体的带电荷量为如下四个选项，你认为其中带电荷量合理的是（）AQ16.21018CBQ26.41018CCQ36.61018CDQ46.81018C答案B9如图所示，不带电的枕形导体的A、B两端各贴有一对金箔当枕形导体的A端靠近一带电导体C时（）AA端金箔张开，B端金箔闭合B用手接触枕形导体，A端金箔张开，B端金箔闭合C用手接触枕形导体，后将手和C分别移走，两对金箔均张开D选项C中两对金箔带同种电荷答案BCD解析根据静电感应现象，带正电的导体C放在枕形导体附近，在A端出现了负电荷，在B端出现了正电荷，这样的带电并不是导体中有新的电荷产生，只是电荷的重新分布金箔因带电相斥而张开，选项A错误用手接触枕形导体后，A端带负电，B端不是最远端了，人是导体，人的脚部甚至地球是最远端，这样B端不再有电荷，金箔闭合，选项B正确用手接触导体时，只有A端带负电，将手和导体C分别移走后，不再有静电感应，A端所带负电荷便分布在枕形导体上，A、B端均带有负电，两对金箔均张开，选项C、D正确点评手接触导体后，导体与大地形成一个带电体，导体为近端，大地为远端10有两个完全相同的绝缘金属球A、B，A球所带电荷量为q，B球所带电荷量为q，现要使A、B所带电荷量都为，应该怎么办？

答案见解析解析先用手接触一下A球，使A球带电传入大地，再将A、B接触一下，分开A、B，此时A、B所带电荷量都是，再用手接触一下A球，再将A、B接触一下再分开，这时A、B所带电荷量都是.第2节库仑定律1电荷之间存在着相互作用力称为静电力或库仑力，在真空中两个静止的点电荷之间的作用力（斥力或引力）与这两个电荷所带电荷量的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比，作用力的方向沿着这两个点电荷的连线2库仑定律的表达式是：

Fk，其中k9.0109_Nm2/C2.3下列关于点电荷的说法，正确的是（）A只有体积很大的带电体才能看成点电荷B体积很大的带电体一定不能看成点电荷C一切带电体都能看成点电荷D当两个带电体的大小及形状对它们之间的相互作用力的影响可以忽略时，这两个带电体才可以看成点电荷答案D解析带电体能否被看成点电荷，与它们的体积大小无关当带电体的大小及形状对它们之间的相互作用力的影响可以忽略时，这样的带电体就可以看成点电荷4库仑定律的适用范围是（）A真空中两个带电球体间的相互作用B真空中任意带电体间的相互作用C真空中两个点电荷间的相互作用D真空中两个带电体的大小远小于它们之间的距离，则可应用库仑定律答案CD5两个点电荷相距r时相互作用为F，则（）A电荷量不变距离加倍时，作用力变为F/2B其中一个电荷的电荷量和两电荷间距离都减半时，作用力为4FC每个电荷的电荷量和两电荷间距离都减半时，作用力为4FD每个电荷的电荷量和两电荷间距离都增加相同倍数时，作用力不变答案D解析由Fk知，若Q1、Q2不变，而r变为原来的两倍时，则F要变为原来的，故选项A不正确；若其中一个电荷的电荷量和两电荷间距离减半时，则作用力变为原来的两倍，故选项B错误；若每个电荷的电荷量和两电荷间距离都减半或增加相同的倍数时，则作用力保持不变，故C错，D对6关于静电力常量，下列说法中正确的是（）A由kFr2/Q1Q2可知，当两个点电荷之间的距离r越大，两个点电荷电荷量的乘积Q1Q2越小时，静电力常量k的值就越大Bk是一个无单位的常数C因为静电力有方向，所以k是一个矢量Dk在数值上等于两个1C的点电荷相距1m时的相互作用力的大小答案D【概念规律练】知识点一库仑定律的适用条件1关于库仑定律，下列说法正确的是（）A库仑定律适用于点电荷，点电荷其实就是体积很小的球体B根据Fk，当两点电荷间的距离趋近于零时，电场力将趋向无穷大C若点电荷Q1的电荷量大于Q2的电荷量，则Q1对Q2的电场力大于Q2对Q1的电场力D库仑定律和万有引力定律的表达式相似，都是平方反比定律答案D2两个半径为R的带电球所带电荷量分别为q1和q2，当两球心相距3R时，相互作用的静电力大小为（）AFkBFkCFq2，m1m2Cq1q2，m1FBBFAFA，FBFBCFAFBDFAFA，FBFB，FAFA，B项正确9.如图所示，光滑绝缘水平面上有三个带电小球a、b、c（可视为点电荷），三球沿一条直线摆放，仅在它们之间的静电力作用下静止，则以下判断正确的是（）Aa对b的静电力一定是引力Ba对b的静电力可能是斥力Ca的电荷量一定比b多Da的电荷量可能比b少答案AC解析分别对三个球进行受力分析，要使a、b、c三球受力均平衡且保持静止状态，应满足：

a与c电性相同，而b与a电性相反，且有b的电荷量小于a和c的电荷量，即“两大夹小，两同夹异”10如图所示，把一带正电的小球a放在光滑绝缘面上，欲使球a能静止在斜面上，需在MN间放一带电小球b，则b应（）A带负电，放在A点B带正电，放在B点C带负电，放在C点D带正电，放在C点答案C解析a受到重力、支持力和库仑力的作用处于平衡状态，可知在C答案状态下可使a受合力为零，故正确答案为C.11如图9所示，在一条直线上有两个相距0.4m的点电荷A、B，A带电荷量Q，B带电荷量9Q.现引入第三个点电荷C，恰好使三个点电荷处于平衡状态，问：

C应带什么性质的电荷？

应放于何处？

所带电荷量为多少？

图9答案负电A的左边0.2m处Q解析根据平衡条件判断，C应带负电荷，放在A的左边且和AB在一条直线上设C带电荷量为q，与A点相距为x，由平衡条件：

以A为研究对象，则kk以C为研究对象，则kk联立解得xr0.2m，qQ故C应带负电荷，放在A的左边0.2m处，带电荷量为Q.12.如图10所示两个同样的气球充满氢气（气球重力不计），气球带有等量同种电荷，两根等长的细线下端系上5.0103kg的重物后就漂浮着，求每个气球的带电荷量（g取10N/kg）图10答案8.7104C解析先对重物受力分析，求出细线的拉力，如图甲所示，2FTcosmg.同样再对左面气球受力分析，如图乙所示：

知FFTsin，而根据库仑定律，知Fk，联立以上各式，最后可得Q8.7104C.第3节电场电场强度和电场线1放入电场中某点的检验电荷所受电场力与它的电荷量的比值叫做该点的电场强度，它是用来描述电场强弱和方向的物理量，其大小与检验电荷及其受力无关，决定于电场本身，其方向与正电荷在该点所受静电力方向相同2真空中点电荷周围形成的电场的场强公式为：

Ek，其中k是静电力常量，Q是场源电荷的电荷量在点电荷Q的电场中不存在E相同的两个点r相等时，E的大小相等，但方向不同；两点在以Q为中心的同一半径上时，E的方向相同，但大小不同3匀强电场是场强大小、方向处处相同的电场，其电场线是间隔相等的平行线4下列说法中正确的是（）A只要有电荷存在，电荷周围就一定存在电场B电场是一种物质，它与其他物质一样，是不依赖我们的感觉而客观存在的东西C电荷间的相互作用是通过电场而产生的，电场最基本的特征是对处在它里面的电荷有力的作用D电场是人为设想出来的，其实并不存在答案ABC5下列关于电场的叙述正确的是（）A两个未接触的电荷发生了相互作用，一定是电场引起的B只有电荷发生相互作用时才产生电场C只要有电荷存在，其周围就存在电场DA电荷受到B电荷的作用，是B电荷的电场对A电荷的作用答案ACD6关于电场线的以下说法中，正确的是（）A电场线上每一点的切线方向都跟电荷在该点的受力方向相同B沿电场线的方向，电场强度越来越小C电场线越密的地方同一试探电荷所受的电场力就越大D顺着电场线移动电荷，电荷受电场力大小一定不变答案C解析电场线上每一点的切线方向都跟正电荷在该点的受力方向相同，A错误；沿电场线方向，其疏密变化情况未知，所以电场强度大小不能判定，电荷的受力情况也不能判定，所以B、D错误；故只有C正确【概念规律练】知识点一电场、电场强度1电场中有一点P，下列说法中正确的是（）A若放在P点的试探电荷的电荷量减半，则P点的场强减半B若P点无试探电荷，则P点的场强为零CP点的场强越大，则同一电荷在P点所受到的电场力越大DP点的场强方向为试探电荷在该点受到的电场力的方向答案C解析为了知道电场中某点的电场强度，可以把一个试探电荷放入该点，其受到的电场力F与自身的电荷量q的比值可反映该点场强的大小，但该点的场强由电场本身决定，与试探电荷的电荷量多少、电性无关，所以A、B错由E得FEq，当q一定时，E越大，F越大，所以C正确电场中某点的场强方向规定为正电荷在该点受到的电场力方向，与负电荷受力的方向相反，D错2一检验电荷q4109C，在电场中P点受到的电场力F6107N求：

（1）P点的场强大小；

（2）将检验电荷移走后，P点的场强大小；（3）放一电荷量为q1.2106C的电荷在P点，受到的电场力F是多大？

答案

（1）1.5102N/C

（2）1.5102N/C（3）1.8104N解析

（1）E1.5102N/C.

（2）场强是描述电场的物理量，跟检验电荷无关，所以场强仍是1.5102N/C.（3）FqE1.21061.5102N1.8104N.点评电场强度是反映电场强弱和方向的物理量，其大小决定于电场本身，与试探电荷无关电荷在电场中所受电场力FqE，其大小与电场强弱和电荷的多少有关，并且正电荷受力方向与电场方向相同，负电荷受力方向与电场方向相反知识点二电场的叠加3如图1所示，A、B、C三点为一直角三角形的三个顶点，B30，现在A、B两点放置两点电荷qA、qB，测得C点电场强度的方向与AB平行，则qA带_电，qAqB_.图1答案负18解析放在A点和B点的点电荷在C处产生的电场强度方向分别在AC和BC的连线上，因C点电场强度方向与BA方向平行，故放在A点的点电荷和放在B点的点电荷产生的电场强度方向只能如图所示：

CA和由BC，故qA带负电，qB带正电，且EB2EA，即k2k，又由几何关系知B2A，所以qAqB18.4如图2所示，真空中，带电荷量分别为Q和Q的点电荷A、B相距r，则：

（1）两点电荷连线的中点O的场强多大？

（2）在两点电荷连线的中垂线上，距A、B两点都为r的O点的场强如何？

图2答案

（1），方向由AB

（2），方向由AB解析分别求Q和Q在某点的场强大小和方向，然后根据电场强度的叠加原理，求出合场强

（1）如图甲所示，A、B两点电荷在O点产生的场强方向相同，由AB。

A、B两点电荷在O点产生的电场强度EAEB.乙所以O点的场强为EO2EA.

（2）如图乙所示，EA=EB=，由矢量图所示形成的等边三角形可知，O点的合场强EO=EA=EB=，方向与A、B的中垂线垂直，即由AB.点评若空间存在多个场源电荷，某点的场强等于每个电荷在该点所产生的场强的矢量和，电场的叠加遵循平行四边形定则知识点三电场线及其特点5如图所示是静电场的一部分电场线分布，下列说法中正确的是（）A这个电场可能是负点电荷的电场B点电荷q在A点处受到的静电力比在B点处受到的静电力大C点电荷q在A点处的瞬时加速度比在B点处的瞬时加速度小（不计重力）D负电荷在B点处受到的静电力的方向沿B点切线方向答案B解析因为（孤立）负点电荷的电场线是自四周无穷远处从不同方向指向负电荷的球对称分布的，而图中的电场线分布不具备这种特点，所以它不可能是负点电荷的电场，选项A错误因电场线越密处场强越大，故由图知场强EAEB.又因点电荷q在电场中所受静电力FqEE，故静电力FAFB，选项B正确由牛顿第二定律知，加速度aF/mF，而FAFB，故aAaB，选项C错误因“B点切线方向”即B点场强方向，而负电荷所受静电力方向与场强方向相反，故选项D错误点评电场线的特点：

电场线上某点切线的方向表示该点场强的方向，不表示电荷受力的方向，也不表示速度的方向；电场线的疏密反映电场强弱，在电场线密的地方，电场强电