【創(chuàng)新設(shè)計(jì)】2020-2021學(xué)年高中物理人教版選修3-1練習(xí)：1.1-電荷及其守恒定律

對(duì)感應(yīng)起電的理解圖1131．如圖113所示，A、B為相互接觸的用絕緣支柱支持的金屬導(dǎo)體，起初它們不帶電，在它們的下部貼有金屬箔片，C是帶正電的小球，下列說法正確的是()A．把C移近導(dǎo)體A時(shí)，A、B上的金屬箔片都張開B．把C移近導(dǎo)體A，先把A、B分開，然后移去C，A、B上的金屬箔片仍張開C．先把C移走，再把A、B分開，A、B上的金屬箔片仍張開D．先把A、B分開，再把C移走，然后重新讓A、B接觸，A上的金屬箔片張開，而B上的金屬箔片閉合答案AB解析雖然A、B起初都不帶電，但帶正電的導(dǎo)體C對(duì)A、B內(nèi)的電荷有力的作用，使A、B中的自由電子向左移動(dòng)，使得A端積累了負(fù)電荷，B端帶正電荷，其下部貼有的金屬箔片分別帶上了與A、B同種的電荷，所以金屬箔片都張開，A正確．C只要始終在A、B四周，先把A、B分開，A、B上的電荷因受C的作用力不行能中和，因而A、B仍帶等量異種的感應(yīng)電荷，此時(shí)即使再移走C，A、B所帶電荷量也不能變，金屬箔片仍張開，B正確．但假如先移走C，A、B上的感應(yīng)電荷會(huì)馬上中和，不再帶電，所以箔片都不會(huì)張開，C錯(cuò)．先把A、B分開，再移走C，A、B仍舊帶電，但重新讓A、B接觸后，A、B上的感應(yīng)電荷會(huì)完全中和，箔片都不會(huì)張開，D錯(cuò)．故選A、B.電荷守恒定律的理解和應(yīng)用2．有兩個(gè)完全相同的帶電絕緣金屬小球A、B，分別帶有電荷量QA＝6.4×10－9C，QB＝－3.2×10－9觸，在接觸過程中，電子如何轉(zhuǎn)移并轉(zhuǎn)移了多少？答案電子由B球轉(zhuǎn)移到了A球，轉(zhuǎn)移了3.0×1010個(gè)電子解析當(dāng)兩小球接觸時(shí)，帶電荷量少的負(fù)電荷先被中和，剩余的正電荷再重新安排．由于兩小球完全相同，剩余正電荷必均分，即接觸后兩小球帶電荷量QA′＝QB′＝eq\f(QA＋QB,2)＝eq\f(6.4×10－9－3.2×10－9,2)C＝1.6×10－9C.在接觸過程中，電子由B球轉(zhuǎn)移到A球，不僅將自身電荷中和，且連續(xù)轉(zhuǎn)移，使B球帶QB′的正電，這樣，共轉(zhuǎn)移的電子電荷量為ΔQB＝QB′－QB＝[1.6×10－9－(－3.2×10－9)]C＝4.8×10－9轉(zhuǎn)移的電子數(shù)n＝eq\f(ΔQB,e)＝eq\f(4.8×10－9C,1.6×10－19C)＝3.0×1010(個(gè))．用驗(yàn)電器檢驗(yàn)電荷的原理和方法圖1143．如圖114所示，用起電機(jī)使金屬球A帶上正電荷，并靠近驗(yàn)電器B，則()A．驗(yàn)電器金箔不張開，由于球A沒有和球B接觸B．驗(yàn)電器金箔張開，由于整個(gè)驗(yàn)電器都感應(yīng)出了正電荷C．驗(yàn)電器金箔張開，由于整個(gè)驗(yàn)電器都感應(yīng)出了負(fù)電荷D．驗(yàn)電器金箔張開，由于驗(yàn)電器的下部箔片感應(yīng)出了正電荷答案D解析相對(duì)于金屬球來講，金屬箔片是距離帶電體A較遠(yuǎn)的一端，依據(jù)靜電感應(yīng)規(guī)律可知，驗(yàn)電器的兩金屬箔片都帶上了正電荷，而同種電荷相斥，所以金屬箔片張開，即D正確.(時(shí)間：60分鐘)題組一對(duì)元電荷的理解1．關(guān)于元電荷，下列說法中正確的是()A．元電荷實(shí)質(zhì)上是指電子和質(zhì)子本身B．全部帶電體的電荷量肯定等于元電荷的整數(shù)倍C．元電荷的值通常取e＝1.60×10－19D．電荷量e的數(shù)值最早是由美國物理學(xué)家密立根用試驗(yàn)測得的答案BCD解析全部帶電體的電荷量或者等于e，或者是e的整數(shù)倍，這就是說，電荷是不能連續(xù)變化的物理量，電荷量e的數(shù)值最早是由美國物理學(xué)家密立根用試驗(yàn)測得的．由以上分析可知選項(xiàng)B、C、D正確．2．愛護(hù)學(xué)問產(chǎn)權(quán)，抵制盜版是我們每個(gè)公民的責(zé)任與義務(wù)．盜版書籍影響我們學(xué)習(xí)效率甚至?xí)o我們的學(xué)習(xí)帶來隱患．小華同學(xué)有一次不當(dāng)心購買了盜版的物理參考書，做練習(xí)時(shí)，他發(fā)覺有一個(gè)帶電質(zhì)點(diǎn)的電量數(shù)字看不清，他只能看清是6._×10－18C，拿去問老師，假如你是老師，A．6.2×10－18C B．6.4×10C．6.6×10－18C D．6.8×10答案B解析任何帶電體的電荷量是元電荷的整數(shù)倍，即是1.6×10－19C的整數(shù)倍，由計(jì)算可知，只有B選項(xiàng)是1.6×10－19題組二對(duì)三種起電方式的理解3．關(guān)于摩擦起電現(xiàn)象，下列說法正確的是()A．摩擦起電現(xiàn)象使原來沒有電子和質(zhì)子的物體中產(chǎn)生電子和質(zhì)子B．兩種不同材料的絕緣體相互摩擦后，同時(shí)帶上等量異種電荷C．摩擦起電，可能是由于摩擦導(dǎo)致質(zhì)子從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到了另一個(gè)物體而形成的D．絲綢摩擦玻璃棒時(shí)，電子從玻璃棒上轉(zhuǎn)移到絲綢上，玻璃棒因質(zhì)子數(shù)多于電子數(shù)而顯正電答案BD解析摩擦起電實(shí)質(zhì)是由于兩個(gè)物體的原子核對(duì)核外電子的約束力量不同，因而電子可以在物體間轉(zhuǎn)移，若一個(gè)物體失去電子，其質(zhì)子數(shù)就會(huì)比電子數(shù)多，我們說它帶正電．若一個(gè)物體得到電子，其質(zhì)子數(shù)就會(huì)比電子數(shù)少，我們說它帶負(fù)電．使物體帶電并不是制造出電荷．4．如圖115用棉布分別與丙烯塑料板和乙烯塑料板摩擦，試驗(yàn)結(jié)果如圖所示，由此對(duì)摩擦起電說法正確的是()圖115A．兩個(gè)物體摩擦?xí)r，表面粗糙的易失去電子B．兩個(gè)物體摩擦起電時(shí)，肯定同時(shí)帶上種類及數(shù)量不同的電荷C．兩個(gè)物體摩擦起電時(shí)，帶上電荷的種類不同但數(shù)量相等D．同一物體與不同種類的物體摩擦，該物體所帶電荷種類可能不同答案CD解析兩物體摩擦?xí)r是否得失電子取決于原子對(duì)電子的束縛力大小，A錯(cuò)．由于摩擦起電的實(shí)質(zhì)是電子的得失，所以兩物體帶電種類肯定不同，數(shù)量相等，B錯(cuò)，C對(duì)．由題中例子不難看出，同一物體與不同種類的物體摩擦，帶電種類可能不同，D對(duì)．圖1165．如圖116所示，左邊是一個(gè)原先不帶電的導(dǎo)體，右邊C是后來靠近的帶正電的導(dǎo)體球，若用絕緣工具沿圖示某條虛線將導(dǎo)體切開，分導(dǎo)體為A、B兩部分，這兩部分所帶電荷量的數(shù)值分別為QA、QB，則下列結(jié)論正確的是()A．沿虛線d切開，A帶負(fù)電，B帶正電，且QA＞QBB．只有沿虛線b切開，才有A帶正電，B帶負(fù)電，且QA＝QBC．沿虛線a切開，A帶正電，B帶負(fù)電，且QA＜QBD．沿任意一條虛線切開，都有A帶正電，B帶負(fù)電，而QA、QB的值與所切的位置有關(guān)答案D解析靜電感應(yīng)使得A帶正電，B帶負(fù)電．導(dǎo)體原來不帶電，只是在帶正電的導(dǎo)體球C靜電感應(yīng)的作用下，導(dǎo)體中的自由電子向B部分轉(zhuǎn)移，使B部分帶了多余的電子而帶負(fù)電；A部分少了電子而帶正電．依據(jù)電荷守恒定律，A部分移走的電子數(shù)目和B部分多余的電子數(shù)目是相同的，因此無論從哪一條虛線切開，兩部分的電荷量總是相等的，但由于電荷之間的作用力與距離有關(guān)，自由電子在不同位置所受C的作用力的強(qiáng)弱是不同的，這樣導(dǎo)致電子在導(dǎo)體上的分布的不均勻，越靠近右端負(fù)電荷密度越大，越靠近左端正電荷密度越大，所以從不同位置切開時(shí)左右兩部分所帶電荷量的值QA、QB是不同的，故只有D正確．圖1176．用金屬箔做成一個(gè)不帶電的圓環(huán)，放在干燥的絕緣桌面上．小明同學(xué)用絕緣材料做的筆套與頭發(fā)摩擦后，將筆套自上向下漸漸靠近圓環(huán)，當(dāng)距離約為0.5cm時(shí)圓環(huán)被吸引到筆套上，如圖117所示．對(duì)上述現(xiàn)象的推斷與分析，A．摩擦使筆套帶電B．筆套靠近圓環(huán)時(shí)，圓環(huán)上、下部感應(yīng)出異號(hào)電荷C．圓環(huán)被吸引到筆套的過程中，圓環(huán)所受靜電力的合力大于圓環(huán)的重力D．筆套遇到圓環(huán)后，筆套所帶的電荷馬上被全部中和答案ABC解析筆套與頭發(fā)摩擦后，能夠吸引圓環(huán)，說明筆套上帶了電荷，即摩擦使筆套帶電，選項(xiàng)A正確；筆套靠近圓環(huán)時(shí)，由于靜電感應(yīng)，會(huì)使圓環(huán)上、下部感應(yīng)出異號(hào)電荷，選項(xiàng)B正確；圓環(huán)被吸引到筆套的過程中，是由于圓環(huán)所受靜電力的合力大于圓環(huán)所受的重力，故選項(xiàng)C正確；筆套遇到圓環(huán)后，筆套上的部分電荷轉(zhuǎn)移到圓環(huán)上，使圓環(huán)帶上性質(zhì)相同的電荷，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．題組三驗(yàn)電器及電荷間相互作用圖1187．掛在絕緣細(xì)線下的兩個(gè)輕質(zhì)小球，表面鍍有金屬薄膜，由于電荷的相互作用而靠近或遠(yuǎn)離，分別如圖118甲、乙所示，則()A．甲圖中兩球肯定帶異種電荷B．乙圖中兩球肯定帶同種電荷C．甲圖中兩球至少有一個(gè)帶電D．乙圖中兩球只有一個(gè)帶電答案BC解析題目中的小球都是鍍有金屬薄膜的輕質(zhì)小球，帶電物體具有吸引輕小物體的性質(zhì)，同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引，所以可以推斷出題圖甲的現(xiàn)象可以是兩個(gè)帶異種電荷的小球，也可以是一個(gè)小球帶電而另一個(gè)小球不帶電；兩個(gè)小球由于相互排斥而消滅題圖乙中的現(xiàn)象，則必需都帶電且是同種電荷．圖1198．如圖119所示，是一個(gè)帶正電的驗(yàn)電器，當(dāng)一個(gè)金屬球A靠近驗(yàn)電器上的金屬小球B時(shí)，驗(yàn)電器中金屬箔片的張角減小，則()A．金屬球A可能不帶電B．金屬球A肯定帶正電C．金屬球A可能帶負(fù)電D．金屬球A肯定帶負(fù)電答案AC解析驗(yàn)電器上的金屬箔片和金屬球都帶有正電荷，金屬箔片之所以張開，是由于箔片上的正電荷相互排斥造成的．當(dāng)驗(yàn)電器金屬箔片的張角減小時(shí)，說明箔片上的正電荷肯定比原來削減了，由于金屬球A只是靠近驗(yàn)電器而沒有與驗(yàn)電器上的金屬球B發(fā)生接觸，要考慮感應(yīng)起電的影響．當(dāng)金屬球A靠近時(shí)，驗(yàn)電器的金屬球B、金屬桿包括金屬箔片整體相當(dāng)于一個(gè)導(dǎo)體，金屬球A離金屬球B較近，而離金屬箔片較遠(yuǎn)．假如金屬球A帶正電，驗(yàn)電器上的正電荷肯定向遠(yuǎn)處移動(dòng)，則金屬箔片上的電荷量不會(huì)削減，所以選項(xiàng)B是錯(cuò)誤的．假如金屬球A帶負(fù)電，驗(yàn)電器上的正電荷會(huì)由于引力作用向近端移動(dòng)，造成金屬箔片上的電荷量削減，所以選項(xiàng)C是正確的．假如金屬球A不帶電，由于受到金屬球B上正電荷的影響，金屬球A上靠近B的部分也會(huì)由于靜電力的作用消滅負(fù)電荷，而這些負(fù)電荷反過來會(huì)使得驗(yàn)電器上的正電荷向金屬球B移動(dòng)，效果與金屬球A帶負(fù)電荷一樣．所以選項(xiàng)A也是正確的，選項(xiàng)D是錯(cuò)誤的．題組四對(duì)電荷守恒定律及電荷量的理解圖11109．導(dǎo)體A帶5q的正電荷，另一完全相同的導(dǎo)體B帶q的負(fù)電荷，將兩導(dǎo)體接觸一會(huì)兒后再分開，則B導(dǎo)體的帶電量為()A．－q B．qC．2q D．4q答案C解析相同帶電體接觸后，電荷量先中和，后平分．10．A和B都是不帶電的物體，它們相互摩擦后A帶負(fù)電荷1.6×10－10C，A．在摩擦前A和B的內(nèi)部凈電荷為零B．摩擦的過程中電子從A轉(zhuǎn)移到了BC．A在摩擦過程中肯定得到了1×109個(gè)電子D．A在摩擦過程中肯定失去了1.6×10－19答案AC11．有兩個(gè)完全相同的帶電絕緣金屬小球A、B，分別帶有電荷量為QA＝＋6.4×10－9C、QB＝＋3.2×10－9C，讓兩個(gè)絕緣金屬小球接觸，在接觸過程中，答案電子由球B轉(zhuǎn)移到球A1.0×1010個(gè)解析在接觸過程中，由于A球帶的正電比B球多，B球上的電子會(huì)轉(zhuǎn)移到A球上，直至兩球帶上等量的正電荷．接觸后兩小球各自的帶電荷量QA′＝QB′＝eq\f(QA＋QB,2)＝＋4.8×10－9C共轉(zhuǎn)移的電子電荷量為ΔQ＝QB′－QB＝4.8×10－9C－3.2×10－9C＝1.6轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為n＝eq\f(ΔQ,e)＝eq\f(1.6×10－9C,1.6×10－19C)＝1.0×1010(個(gè))．12．有兩個(gè)完全相同的絕緣金屬球A、B，A球所帶電荷量為q，B球所帶電荷量為－q，現(xiàn)要使A、B所帶電荷量都為－eq\f(q,4)，應(yīng)當(dāng)怎么辦？答案見解析解析先用手接觸一下A球，使A球帶電傳入大地，再將A、B接觸一下，分開A、B，此時(shí)A、B所帶電荷量都是－eq\f(q,2)，再用手接觸一下A球，再將A、B接觸一下再分開，這時(shí)A、B所帶電荷量都是－eq\f(q,4).圖1