人人文库网 > 教育资料 > 中学教育 > 2019-2020学年高中物理 第一章 静电场课件+课时训练（打包14套）新人教版选修3-1
2019_2020学年高中物理第一章静电场第9节带电粒子在电场中的运动课时训练含解析新人教版选修3_120191218224.doc
2019-2020学年高中物理 第一章 静电场课件+课时训练（打包14套）新人教版选修3-1
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2019-2020学年高中物理
第一章
静电场课件+课时训练（打包14套）新人教版选修3-1
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第一章静电场 第1节电荷及其守恒定律 自主学习 课堂探究 课堂达标 自主学习 学习目标 1 知道电荷的种类和电荷相互作用的规律 2 了解原子呈电中性的原因 3 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 4 理解电荷守恒定律 5 知道电荷量的概念及其单位 知道元电荷的值 教材提炼 一 电荷 1 两种电荷 自然界中的电荷只有 1 用丝绸摩擦过的玻璃棒带 2 用毛皮摩擦过的橡胶棒带 2 物质的微观结构 1 原子组成 两种 正电荷 负电荷 正电 负电 2 原子电性 原子核的正电荷的数量与核外电子的负电荷的数量 整个原子对外界较远的位置表现为 3 三种起电方式 1 摩擦起电 当两个物体互相摩擦时 一些束缚得不紧的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电 失去电子的物体则带电 2 感应起电 静电感应 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电荷 远离带电体的一端带电荷的现象 感应起电 利用静电感应使金属导体带电的过程 一样多 电中性 电子 负 正 异号 同号 3 接触起电 不带电的物体与带电的物体接触 能使不带电的物体带上同种电荷 两个完全相同的物体接触后 会使电荷量均分 二 电荷守恒定律1 表述一 电荷既不会 也不会 它只能从一个物体转移到 或者从物体的一部分转移到 在转移过程中 电荷的保持不变 2 表述二 一个与外界没有交换的系统 电荷的保持不变 三 电荷量1 电荷量 电荷的叫电荷量 国际单位是库仑 简称库 用表示 2 元电荷 的电荷量叫做元电荷 用e表示 e 最早由美国物理学家测得 创生 消灭 另一个物体 另一部分 总量 电荷 代数和 多少 c 最小 1 60 10 19c 密立根 3 电荷量的不连续性 所有带电体的电荷量或者等于e 或者是e的 倍 这就是说电荷量是不能连续变化的物理量 4 电子的比荷 电子的与电子的质量me之比 整数 电荷量e 自我反馈 1 2018 浙江金华云富高级中学测试 如图甲 乙所示 显示使物体a b带电的实验过程为 a 摩擦起电b 接触起电c 感应起电d 以上都不对 解析 当带正电的球靠近a端时 由于静电感应 会使左端出现负电荷 右端出现正电荷 当把a b分开之后 a就带了负电 b就带了正电 所以本实验为使物体感应起电 选项c正确 c 2 关于元电荷 下列说法中不正确的是 a 元电荷实质上是指电子和质子本身b 所有带电体的电荷量一定等于元电荷的整数倍c 元电荷的值通常取e 1 6 10 19cd 电荷量e的数值最早是由美国科学家密立根用实验测得的 解析 元电荷是最小的电荷量 不是某种电荷 其值通常取e 1 6 10 19c a错误 c正确 带电体的电荷量不连续 所有带电体的电荷量一定等于元电荷的整数倍 b正确 最早测出电荷量e数值的科学家是美国的科学家密立根 d正确 a 3 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 得知甲物体带正电荷1 6 10 15c 丙物体带电荷量的大小为8 10 16c 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 乙物体一定带有正电荷8 10 16cb 乙物体可能带有负电荷2 4 10 15cc 丙物体一定带有正电荷8 10 16cd 丙物体一定带有负电荷8 10 16c 解析 由于甲 乙 丙原来都不带电 甲 乙相互摩擦导致甲失去电子而带1 6 10 15c的正电荷 乙物体得到电子而带1 6 10 15c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 6 10 15c 8 10 16c 8 10 16c 故d正确 d 4 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 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 c 课堂探究 要点突破 例1 如图所示 梳过头发的梳子 常能吸引轻小物体 这属于摩擦起电 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了电子和质子b 两种不同材料的绝缘体互相摩擦后 同时带上等量同种电荷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 d 要点一 三种起电方式 解析 摩擦起电不会创造出电子和质子 也不能使质子在物体间移动 选项a c错误 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同 因而电子在物体间转移 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 产生摩擦起电的两物体所带电荷是 等量异种电荷 选项b错误 d正确 规律方法 三种起电方式的本质及感应起电的判断方法 1 本质 三种起电方式都不是创造了电荷 只是电荷从一个物体转移到了另一个物体 或者从物体的一部分转移到了另一部分 这三种起电方式的本质都是电荷的转移 电荷总量保持不变 2 感应起电的判断方法 带电体靠近导体时 导体上靠近带电体的一端感应出与带电体性质不同的电荷 远离带电体的一端感应出与带电体性质相同的电荷 接地的某导体与地球组成一个新导体 在感应起电时该导体为近带电体端 感应出与带电体不同性质的电荷 地球为远带电体端 感应出与带电体性质相同的电荷 针对训练1 2018 浙江温州十五校联合体期末 如图所示 取一对用绝缘柱支持的不带电导体a和b 使它们彼此接触 现在把带正电荷的物体c移近导体a 发现贴在a b下部的金属箔都张开 下列说法正确的是 a 此时a带负电荷 b带正电荷b 此时a和b都带负电荷c a和b分开后移去c a b上的金属箔仍保持闭合d 先移去c 再把a和b分开 a b上的金属箔仍保持张开 a 解析 带正电的物体c靠近a附近时 由于静电感应 a端带上负电 b端带上正电 所以金属箔都张开 故a正确 b错误 先把a b分开 则a带负电 b带正电 移去c后 电荷不能再进行中和 所以a端带负电 b端带正电 金属箔片保持张开 故c错误 先移去c后 a与b的电荷发生中和 则两个金属箔都闭合 故d错误 要点二 例2 有三个相同的绝缘金属小球a b c 其中a小球带有2 0 10 5c的正电荷 小球b c不带电 现在让小球c先和小球a接触后取走 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 最终三小球的带电荷量分别为qa c qb c qc c 对电荷守恒定律的理解 答案 5 10 67 5 10 67 5 10 6 规律方法完全相同的导体球接触起电时电荷量分配原则 2 用带电荷量为q1的金属球与带电荷量为q2的金属球接触 若两球带同种电荷 则每个小球所带电荷量为总电荷量的一半 若两球带异种电荷 则先中和相同量的异号电荷 然后平分剩余电荷 电性与所带电荷量多的金属球相同 针对训练2 2018 浙江宁波诺丁汉大学附属中学期中 完全相同的金属小球a b a球带电荷量为 16q b球带电荷量为 8q 现将a与b接触后分开 则a b两球的带电荷量分别为 a 8q 16qb 8q 8qc 4q 4qd 4q 4q d 教材探究 教材p3图1 1 1静电感应实验中 为什么要求a b必须是导体 而且要先把a b分开后再移走带电体c 答案 只有导体中才存在自由移动的电荷 在外界带电体的影响下 电荷在导体内重新分布 近端出现异种电荷 远端出现同种电荷 若先移走带电体c 导体a b又恢复到原来中性状态而无法起电 课堂达标 1 对物体带电现象的叙述 下列说法正确的是 a 一个不带电的物体内一定没有电荷b 物体带电一定具有多余的电子c 物体带电的过程就是电荷移动的过程d 物体带电的过程就是创造电荷的过程 解析 任何物体内部总有正负电荷 不带电是因为它呈现了电中性 故a错误 物体带电可能是有多余的电子 也可能是失去电子 故b错误 物体带电是因为失去电子或得到电子 故带电过程就是电荷移动的过程 故c正确 电荷是不能被创生的 故d错误 c 2 关于摩擦起电和感应起电的实质 下列说法中正确的是 a 摩擦起电现象说明机械能可以转化为电能 也说明通过做功可以创造出电荷b 摩擦起电说明电荷可以从物体的一部分转移到另一部分c 感应起电说明电荷可以从物体的一部分转移到另一部分d 感应起电说明电荷可以从带电的物体转移到原来不带电的物体 解析 摩擦起电的实质是电子在相互摩擦的物体间发生转移 失去电子的显示正电 得到电子的显示负电 此过程并非创造了电荷 总电荷量总是守恒 故选项a b错误 感应起电的实质是电荷从导体的一部分转移到另一部分 是电荷在同一导体内部发生了转移 故选项c正确 d错误 c 3 2018 浙江宁波诺丁汉大学附属中学期中 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 如图所示 下列几种方法能使两球带上异种电荷的是 a 先移走棒 再把两球分开b 先将棒接触一下其中一球 再把两球分开c 棒带的电荷量如果不变 不能使两导体球带电d 先把两球分开 再移走棒 d 解析 先移走棒 此时两球中的电荷发生中和 不再带电 再把球分开 同样不再带电 故a错误 使棒与其中一个球接触 这样两球都带同种电荷 分开两球 两球仍带同种电荷 故b错误 先把两球分开 再移走棒 两球由于感应起电带上异种电荷 棒带的电荷量不变 故c错误 d正确 4 有三个完全相同的绝缘金属小球a b c 其中小球a带有3 10 3c的正电荷 小球b带有2 10 3c的负电荷 小球c不带电 先将小球c与小球a接触后分开 再将小球b与小球c接触后分开 试求这时三球的带电荷量分别是多少 答案 a球带电荷量为1 5 10 3c b c球带电荷量均为 2 5 10 4c 5 有两个完全相同的带电金属小球a b 分别带有电荷量为qa 6 4 10 9c qb 3 2 10 9c 让两个绝缘金属小球接触 在接触过程中 电子如何转移 转移了多少个电子 答案 电子由球b转移到球a3 0 1010个 第1节电荷及其守恒定律基础训练静电现象1.毛皮与橡胶棒摩擦后,毛皮带正电,橡胶棒带负电。这是因为(c)a.空气中的正电荷转移到了毛皮上b.空气中的负电荷转移到了橡胶棒上c.毛皮上的电子转移到了橡胶棒上d.橡胶棒上的电子转移到了毛皮上解析:摩擦起电的实质是电子从一个物体转移到另一个物体,电中性的物体若失去了电子就带正电,得到了电子就带负电。由于毛皮的原子核束缚电子的能力比橡胶棒弱,在摩擦的过程中毛皮上的一些电子转移到橡胶棒上,失去了电子的毛皮带正电,选项c正确。2.a,b,c三个小球,a和b,b和c,c和a间都相互吸引,如果a带正电,则(c)a.b,c两球均带负电b.b球带负电,c球带正电c.b,c球中必有一个带负电,而另一个不带电d.b,c都不带电解析:根据同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引,且带电体能吸引轻小物体的性质可知选项c正确。对三种起电方式的理解3.关于起电,下列说法正确的是(a)a.摩擦起电是电荷的转移b.接触起电可能是产生电荷的过程c.感应起电时,由于带电体和被感应导体不接触,所以一定是产生了电荷d.摩擦起电和感应起电都可能是创造了电荷解析:摩擦起电的实质是电荷从一个物体转移到另一个物体上,而感应起电是电荷从物体的一端移动到了另外一端,两者都不是产生了电荷,故选项a正确。4.(2018浙江宁波期末)如图是伏打起电盘示意图,其起电原理是(b)a.摩擦起电b.感应起电c.接触起电d.绝缘板中的电荷移到了导电板上解析:导电平板靠近带电绝缘板并接地时,发生静电感应,使导电平板带上负电荷,其起电原理是感应起电,故b正确,a,c,d错误。5.使带电的金属球靠近不带电的验电器,验电器的箔片张开。下列各图表示验电器上感应电荷的分布情况,正确的是(b)解析:由于同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引,故验电器的上端金属球应带上与金属球异号的电荷,而验电器的箔片上将带上与金属球同号的电荷,故选项b正确。对电荷守恒定律的理解6.导体球a带5q的正电荷,另一完全相同的导体球b带q的负电荷,将两导体接触后再分开,则b导体球的带电荷量为(c)a.-qb.qc.2qd.4q解析:两导体球上的电荷先中和再平分,所以每个导体球上带电荷量的大小为5q-q2=2q,故选项c正确。7. 如图所示,某次实验老师用丝绸摩擦过的玻璃棒(带正电)去吸引细碎的锡箔屑,发现锡箔屑被吸引到玻璃棒上后又迅速地向空中散开,下列说法正确的是(d)a.锡箔屑被吸引过程会因为获得电子而带负电b.锡箔屑被吸引过程是减速过程c.最后锡箔屑散开主要是因为碰撞导致d.散开时锡箔屑带正电解析:带电体具有吸引轻小物体的性质,锡箔屑被吸引接触而带正电,故a错误;锡箔屑被吸引过程是加速过程,故b错误;最后锡箔屑散开主要是因为锡箔屑带正电,同种电荷相互排斥导致,故c错误,d正确。能力提升8.已知+介子、-介子都是由一个夸克(夸克u或夸克d)和一个反夸克(反夸克u或反夸克d)组成的,它们带的电荷量如下表所示,表中e为元电荷。+-udud带电荷量+e-e+23e-13e-23e+13e下列说法正确的是(a)a.+由u和d组成b.+由d和u组成c.-由u和d组成d.-由d和d组成解析:+带电荷量为+e,u带电荷量为+23e,d带电荷量为+13e,故+由u和d组成,选项a正确,b错误;-带电荷量为-e,d带电荷量为-13e,u带电荷量为-23e,故-由d和u组成,选项c,d错误。9.挂在绝缘细线下的两个轻质小球,表面镀有金属薄膜,由于电荷的相互作用而靠近或远离,分别如图甲、乙所示,则(c)a.甲图中两球一定带异种电荷b.乙图中两球一定带异种电荷c.甲图中两球至少有一个带电d.乙图中两球只有一个带电解析:题目中的小球都是镀有金属薄膜的轻质小球,带电物体具有吸引轻小物体的性质,根据同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引,可以判断出题图甲的现象可以是两个带异种电荷的小球,也可以是一个小球带电而另一个小球不带电;两个小球由于相互排斥而出现题图乙中的现象,则必须都带电且是同种电荷。10.把两个完全相同的小球接触后分开,两球相互排斥,则两球原来的带电情况不可能是(b)a.一个小球原来带电,另一个小球原来不带电b.两个小球原来分别带等量异种电荷c.两个小球原来分别带同种电荷d.两个小球原来分别带不等量异种电荷解析:两个完全相同的小球接触后分开,两球互相排斥,说明原来两球所带电荷量的代数和不等于零。若原来两小球分别带有等量的异种电荷,则接触后将发生中和,两球均不带电,不会发生排斥现象,故选b。11.用棉布分别与丙烯塑料板和乙烯塑料板摩擦,实验结果如图所示,由此对摩擦起电说法正确的是(d)a.两个物体摩擦时,表面粗糙的物体易失去电子b.两个物体摩擦起电时,一定同时带上种类相同数量不同的电荷c.两个物体摩擦起电时,带上电荷的种类不同且数量不相等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解析:两物体摩擦时是否得失电子取决于原子核对电子的束缚力大小,选项a错误。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,数量相等,选项b,c错误。由题中例子不难看出,同一物体与不同种类的物体摩擦,带电种类可能不同,选项d正确。- 4 -第2节库仑定律 自主学习 课堂探究 课堂达标 自主学习 学习目标 1 知道库仑定律的内容及适用条件 会用库仑定律进行简单的计算 2 了解点电荷的概念 体会科学研究中的理想模型方法 教材提炼 一 探究影响电荷间相互作用力的因素 越小 越大 增大 减小 二 库仑定律1 静电力 间的相互作用力叫静电力 也叫库仑力 2 点电荷的特点 1 带电体间的距离比它们自身的大小 2 带电体的形状 大小及电荷分布状况对电荷之间的 的影响可以忽略 电荷 大得多 作用力 3 内容 点电荷 二次方 连线 乘积 4 表达式 f 式中k叫做静电力常量 k n m2 c2 三 叠加原理两个或两个以上点电荷对某一个点电荷的作用力 等于各点电荷单独对这个电荷的作用力的 9 0 109 矢量和 自我反馈 1 下列说法中正确的是 a 点电荷是客观存在的 任何带电体在任何情况下都可看成点电荷b 点电荷就是体积和带电荷量都很小的带电体 d d 一个带电体能否看成点电荷 不是看它的尺寸大小 而是看它的形状和大小对所研究的问题的影响是否可以忽略不计 解析 点电荷是一种理想化模型 一个带电体能否看成点电荷不是看其大小 而是应具体问题具体分析 是看它的形状和尺寸对相互作用力的影响能否忽略不计 选项d正确 2 2018 浙江温州九校期末 关于库仑定律 下列说法正确的是 a c 库仑定律适用于点电荷 点电荷其实就是体积很小的球体d 若点电荷q1的电荷量大于q2的电荷量 则q1对q2的静电力大于q2对q1的静电力 3 2018 浙江金华一中阶段性考试 真空中有两个点电荷 二者的距离保持一定 若把它们各自的电荷量都增大为原来的3倍 则两电荷间的库仑力将变为原来的 a 3倍b 6倍c 9倍d 16倍 c 4 2018 浙江4月学考 真空中两个完全相同 带等量同种电荷的金属小球a和b 可视为点电荷 分别固定在两处 它们之间的静电力为f 用一个不带电的同样金属球c先后与a b球接触 然后移开球c 此时a b球间的静电力为 c 课堂探究 要点突破 c 要点一 库仑定律的理解及基本应用 规律方法 库仑力的大小与方向 1 库仑力大小计算 利用库仑定律计算静电力时不必将表示电性的正 负号代入公式 只代入q1和q2的绝对值即可 2 库仑力方向判断 利用同种电荷相互排斥 异种电荷相互吸引来判断 针对训练1 2018 浙江东阳中学期中 三个相同的金属小球1 2 3分别置于绝缘支架上 各球之间的距离远大于小球的直径 球2所带电荷量大小是球1的n倍 球3不带电且离球1和球2很远 此时球1 2之间作用力的大小为f 现使球3先与球2接触 再与球1接触 然后将球3移至远处 此时1 2之间作用力的大小仍为f 由此可知n的取值可能是 a n 5b n 6c n 7d n 8 b 物理模型点电荷 1 点电荷是只有电荷量 没有大小 形状的理想化模型 类似于力学中的质点 实际中并不存在 2 一个带电体能否看成点电荷 是相对于具体问题而言的 不能单凭其大小和形状确定 3 带电体可看做点电荷的几种情况 均匀带电球体 半径为r a 若电荷分布不变 研究r r的任何点的电场分布时 可看成点电荷 与电荷量集中在球心的点等效 b 若电荷分布是可改变的 在附近放另一个电荷时 其表面电荷量的分布发生改变 就不能看成点电荷 c 若研究的位置离得很远 r r 就可以把球看成点电荷 板状带电体或杆状带电体 对于附近的其他电荷 均不能看成点电荷 只有研究的位置到带电体的距离远远大于其线度时 才能当成点电荷处理 要点二 例2 2018 浙江桐乡选考模拟 如图所示 a b c为真空中三个带电小球 b球带电荷量为 q 用绝缘杆固定 a c两小球用绝缘细线悬挂 处于平衡状态时三小球球心等高 且a b和b c间距离相等 悬挂c小球的细线竖直 则 a a b c三小球带同种电荷b a c两小球一定带异种电荷c a小球带电荷量为 4qd c小球带电荷量为 4q 库仑定律在平衡问题中的综合应用 c 规律方法分析库仑力平衡的基本方法 1 明确研究对象 2 画出研究对象的受力分析图 3 根据平衡条件列方程 4 代入数据计算或讨论 针对训练2 2018 浙江金华十校期末 一个半径为r的光滑绝缘圆环固定在竖直平面内 环上套着两个带电小球a和b 中央有孔 可视为点电荷 当它们处于如图所示位置时 恰好都能保持静止状态 此时小球b与环中心o处于同一水平面 a b连线与水平方向夹角为30 已知小球b为带电荷量为q的负电荷 质量为m 重力加速度为g 静电力常量为k 由此可知小球a a 要点三 例3 如图所示 正电荷q1固定于半径为r的半圆光滑轨道的圆心处 将另一电荷量为q2 质量为m的带正电小球从轨道的a处无初速度释放 求 库仑定律在动力学中的综合应用 1 小球运动到b点时的速度大小 2 小球在b点时对轨道的压力 针对训练3 如图所示 一根放在水平面内的光滑玻璃管绝缘性能极好 内部有两个完全相同的弹性小球a和b 带电荷量分别为 q和 3q 两球从图示位置由静止释放 那么两球再次经过图中的原静止位置时 a球的瞬时加速度的大小与刚释放时的加速度大小的比值为 a 1 2b 1 3c 2 1d 3 1 b 教材探究 教材p6 库仑总结出的库仑定律表达式与牛顿的万有引力定律的表达式具有相似的形式 那么两个定律有哪些异同点 答案 课堂达标 1 关于点电荷 下列说法中正确的是 a 点电荷就是体积小的带电体b 球形带电体一定可以视为点电荷c 带电少的带电体一定可以视为点电荷d 大小和形状对作用力的影响可忽略的带电体可以视为点电荷 解析 点电荷不能理解为体积很小的带电体 也不能理解为电荷量很少的带电体 同一带电体 有时可以看做点电荷 有时则不能 如要研究它与离它较近的电荷间的作用力时 就不能看成点电荷 而研究它与离它很远的电荷间的作用力时 就可以看做点电荷 带电体能否看成点电荷 要依具体情况而定 选项a b c均错误 d正确 d 2 两个完全相同的小金属球 皆可视为点电荷 所带电荷量之比为5 1 它们在相距一定距离时相互作用的吸引力为f1 如果让它们充分接触后再放回各自原来的位置上 此时相互作用力变为f2 则f1 f2为 a 5 2b 5 4c 5 6d 5 9 b 3 2017 浙江桐乡茅盾中学第一次月考 使两个完全相同的金属小球 均可视为点电荷 分别带上 3q和 5q的电荷后 将它们固定在相距为a的两点 它们之间库仑力的大小为f1 现用绝缘工具使两小球相互接触后 再将它们固定在相距为2a的两点 它们之间库仑力的大小为f2 则f1与f2之比为 a 2 1b 4 1c 16 1d 60 1 d d 第2节库仑定律基础训练点电荷的理解1.下列关于点电荷的说法正确的是(d)a.任何带电体,都可以看成是电荷全部集中于中心的点电荷b.球状带电体一定可以看成点电荷c.点电荷就是元电荷d.一个带电体能否看做点电荷应以具体情况而定解析:一个带电体 能否看做点电荷,是相对于具 体问题而言的,不能单凭其大小和形状及带电荷量的多少来判断,因此d正确,a,b错误。元电荷是电荷量,点电 荷是带电体的抽象,两者的内涵不同,所以c错误。库仑定律的理解及基本应用2.库仑定律的适用条件是(c)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.两个带电小球之间的相互作用解析:库仑定律的适用范围是真空中两个点电荷间的相互作用,故选项c正确。3.两个点电荷相距r时相互作用为f,则(d)a.电荷量不变距离加倍时,作用力变为f2b.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,作用力不变解析:由f=kq1q2r2知,若q1,q2不变,而r变为原来的两倍时,则f要变为原来的14,选项a错误;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,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,选项c错误,d正确。4. 如图,同一直线上有a,b,c三点,a,b处均固定着一正电荷,c处的负电荷受a,b的库仑力的合力记为f,若将c处的电荷向b移近一些,力f会(b)a.变小b.变大c.不变d.变大、变小均有可能解析:根据库仑定律f=kq1q2r2,因a,b处均固定着一正电荷,c处的负电荷受a,b的库仑力的合力方向向左,大小记为f,若将电荷q向b移近一些,则a对c的库仑力变大,而b对c的库仑力也变大,由于方向相同,故合力f变大,故a,c,d错误,b正确。5.两个半径为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(d)a.f=kq1q2(3r)2b.fkq1q2(3r)2c.fkq1q2(3r)2d.无法确定解析:因为两球心距离不比球的半径大很多,所以不能看作点电荷,必须考虑电荷在球上的实际分布。当q1,q2是同种电荷时会相互排斥,分布于最远的两侧,距离大于3r;当q1,q2是异种电荷时会相互吸引,分布于最近的一侧,距离小于3r,如图甲、乙所示。所以静电力可能小于kq1q2(3r)2,也可能大于kq1q2(3r)2,选项d正确。库仑定律在平衡问题及动力学中的综合应用6. 如图所示,两电荷量分别为+q和+q的小球用长为l的轻质绝缘细绳连接,静止在光滑绝缘水平面上。两个小球的半径rl,k表示静电力常量。则轻绳的张力大小为(c)a.0b.kq2l2c.kqql2d.2kqql2解析:两个带电小球间的静电力f=kqql2,由于两小球静止,所以轻绳的张力ft=f=kqql2,选项c正确。7. (2018浙江宁波适应性考试)如图甲所示,两段等长绝缘轻质细绳将质量分别为m,3m的带电小球a,b(均可视为点电荷)悬挂在o点,系统处于静止状态,然后在水平方向施加一匀强电场,当系统再次达到静止状态时,如图乙所示,小球b刚好位于o点正下方(细绳始终处于伸长状态)。则两个点电荷带电荷量qa与qb的大小关系是(a)a.73b.31c.37d.53解析:在图乙中,设绳oa与竖直方向的夹角为,对a,b整体受力分析,由平衡条件可得 toacos =4mg,qbe+toasin =qae,对b受力分析,由平衡条件可得tabcos +fcos =3mg,tabsin +fsin =qbe,由以上各式解得qaqb=73,故a正确。8.(2018浙江名校新高考研究联盟第一次联考)如图所示,一质量为m、电荷量为q的小球a系在长为l的绝缘轻绳下端,另一电荷量也为q的小球b位于悬挂点的正下方(a,b均视为点电荷),轻绳与竖直方向成60角,小球a,b静止于同一高度。已知重力加速度为g,静电力常量为k,则小球所受静电力大小为(d)a.12mgb.32mgc.kq2l2d.4kq23l2解析:受力分析如图:则fmg=tan 60,得f=3mg,可知选项a,b错误;根据几何知识,lab=32l,根据库仑力公式得f=kqqlab2=4kq23l2,选项d正确,c错误。9.如图甲所示,光滑绝缘的水平面上的p点固定着一个带正电的点电荷,在它的右侧n点由静止开始释放一个也带正电的小球(可视为质点)。以向右为正方向,图乙中能反映小球运动速度随时间变化规律的是(a)解析:小球向右运动过程中,所受库仑力减小,小球的加速度减小,在v-t图象中,图线切线的斜率表示加速度,选项a中图线切线的斜率逐渐减小,选项a正确。10. (2018浙江嘉兴测试)如图所示,带电小球a,b固定在绝缘竖直杆上,带电小球c静止于光滑绝缘水平面上,且对水平面没有压力.b,c处于同一水平面上,且两者距离与a,b距离相等,a,b的带电荷量分别为qa,qb,则比值|qa|qb|为(d)a.1b.2c.2d.22解析:由于c对水平面没有压力,因此a,c不可能是同种电荷,为了保持c处于静止状态,b,c必须是同种电荷,受力分析如下,设ab,bc间距均为l,则faccos 45=fbc,即kqaqc(2l)222=kqbqcl2,化简,则qaqb=22。能力提升11. (2018浙江宁波六校期末联考)如图所示,绝缘水平地面上固定一个光滑绝缘斜面,斜面与水平面的夹角=30。一根轻质绝缘细线的一端固定在斜面顶端,另一端系有一个带电小球a,细线与斜面平行,且小球a正好静止在斜面中点。在小球a的正下方地面处固定放置一带电小球b,两球相距为d。已知两球的质量均为m、电荷量均为+q,静电力常量为k,重力加速度为g,两球均可视为点电荷。则下列说法不正确的是(c)a.两球之间的库仑力f=kq2d2b.当qd=mg2k时,斜面对小球a的支持力为3mg4c.当qd=mg2k时,细线上拉力为0d.将小球b移到斜面底面左端c点,当qd=2mgk时,斜面对小球a的支持力为0解析:依据库仑定律,两球之间的库仑力大小为f=kq2d2,故a正确;当qd=mg2k时,则有kq2d2=12mg,对球a受力分析,如图甲所示;根据矢量的合成法则,依据几何知识,则斜面对小球a的支持力为n=34mg,t=14mg,故b正确,c错误;当小球b移到斜面底面左端c点,对球a受力分析,如图乙所示;依据几何关系可知,t与f的夹角为120,当qd=2mgk时,即有kq24d2=mg,根据矢量的合成法则,则有静电力沿垂直斜面方向的分力与重力沿垂直斜面方向的分力等值反向,那么斜面对小球a的支持力为n=0,故d正确。12. (2018浙江金华十校模拟)如图所示,在天花板上o点用长为l的绝缘轻绳悬挂了一个带电小球,小球质量为m,带电荷量为q。将另一个带电荷量为q1的带电小球固定在o点正下方32l处的a点,此时带电小球q处于静止,细线与竖直方向的夹角为30;再将一个带电荷量为q2的带电小球放到o点正下方3l的b点固定,同时移走q1,此时细线与竖直方向的夹角仍为30。则q1与q2的比值为(c)a.38b.11c.14d.312解析:仅有a处电荷时,对q受力分析为所以famg=tan 30,fa=kq1q(12l)2仅有b处电荷时,对q受力分析为所以fbcos 30=12mg,fb=kq2ql2联立上式可求得q1q2=14,选项c正确。- 6 -第3节电场强度基础训练对电场、电场强度的理解1.下列说法中错误的是(d)a.只要有电荷存在,电荷周围就一定存在着电场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,电场最基本的性质是对处在它里面的电荷有力的作用d.电场强度的定义式e=fq中,f是放入电场中的电荷所受的力,q是产生电场的电荷的电荷量解析:电荷在其周围产生电场,选项a正确;电场是一种特殊的物质,实物和场是物质存在的两种不同形式,选项b正确;电荷间的相互作用是通过电场产生的,选项c正确;在其定义式e=fq中,f是试探电荷所受的力,q是放入电场中的试探电荷的电荷量,选项d错误。2.电场中有一点p,下列说法中正确的是(c)a.若放在p点的试探电荷的电荷量减半,则p点的电场强度减半b.若p点无试探电荷,则p点的电场强度为零c.p点的电场强度越大,则同一电荷在p点所受到的静电力越大d.p点的电场强度方向为试探电荷在该点受到的静电力的方向解析:电场强度由电场本身决定,与试探电荷的电荷量多少、电性无关,选项a,b错误。由e=fq得f=eq,当q一定时,e越大,f越大,选项c正确。电场中某点的电场强度方向规定为正电荷在该点受到的静电力方向,与负电荷受力的方向相反,选项d错误。电场线3.关于电场线的以下说法中正确的是(c)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静电力就越大d.顺着电场线移动电荷,电荷受静电力大小一定不变解析: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,故选项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,故选项b,d错误;电场线越密的地方同一试探电荷所受的静电力就越大,故选项c正确。4. (2018浙江宁波诺丁汉大学附属中学期中)如图所示,带箭头的直线是某一电场中的一条电场线,在这条线上有a,b两点,用ea,eb表示a,b两处的电场强度,则(d)a.该电场线一定是正点电荷周围的一条电场线b.因为a,b在一条电场线上,且电场线是直线,所以ea=ebc.电场线从a指向b,所以eaebd.不知a,b附近电场线的分布情况,ea,eb的大小不能确定解析:由于只有一条电场线,所以无法确定是否为点电荷的电场线,故a错误;a,b在一条电场线上,无法判断电场线的疏密,也就无法判断a,b两点电场强度的大小,故b,c错误;电场线的疏密表示电场强度的相对大小,由于a,b附近电场线的分布情况未知,则ea,eb的大小不能确定,故d正确。点电荷的电场电场强度的叠加5. (2018浙江杭州期末)如图所示,真空中有两个点电荷q1=+1.010-8 c和q2=+4.010-8 c,分别固定在x坐标轴上的x=0和x=6 cm的位置,则下列说法正确的是(d)a.在x轴上有两个电场强度为0的点b.在x=1.2 cm处电场强度为0c.在x轴上的x6 cm的区域电场强度沿着x的正方向解析:正电荷产生的电场是向外的,因此电场强度为零的地方只在x=0到x=6之间某处,选项a错误。设电场为零的点在x处,即kq1x2=kq2(6-x)2,解得x=2 cm,所以选项b错误。根据电场强度公式,在x6 cm处,有两个向外的电场,即合电场方向应该沿着x正方向,选项d正确。在06 cm之间,x=2 cm处电场为零,也就是说在26 cm之间,合电场方向向左,在02 cm之间合电场方向向右,所以选项c错误。6. 如图所示,m,n和p是以mn为直径的半圆弧上的三点,o点为半圆弧的圆心,mop=60。电荷量相等、符号相反的两个点电荷分别置于m,n两点,这时o点电场强度的大小为e1;若将n点处的点电荷移到p点,则o点的电场强度大小变为e2,e1与e2之比为(b)a.12b.21c.23d.43解析: 设半圆弧的半径为r,m,n点的点电荷的电荷量分别为q和-q,m,n两点的点电荷在o点所产生的电场强度均为e=kqr2,则o点的合场强e1=kqr2+kqr2=2kqr2。当n点处的点电荷移到p点时,o点电场强度如图所示,合场强大小为e2=kqr2,则e1与e2之比为21。电场强度与力学综合7. (2018浙江“七彩阳光”联盟联考)如图所示,在水平天花板上o点用轻质绝缘细线悬挂一个质量为m的带电小球,小球在水平向左的匀强电场中处于静止状态,细线与竖直方向夹角为。下列判断正确的是(c)a.小球带正电b.电场强度大小为mgtan c.细线拉力大小为mgcosd.剪断细线后小球将做曲线运动解析:带电小球为负电荷,则静电力水平向右,小球才能保持平衡,根据受力分析如图,eqmg=tan ,所以选项b错误。mgt=cos ,所以绳子拉力为t=mgcos,选项c正确。绳子剪断之后,静电力、重力均不变,所以小球应该做匀加速直线运动,选项d错误。能力提升8. (2018浙江绍兴诊断性考试)直角坐标系xoy中,m,n两点位于x轴上,g,h,p三点坐标如图所示。m,n两点处固定着一对等量异种点电荷,它们在g点的合场强为e,方向水平向右;另有一点电荷固定于p点,它在g点处的电场强度大小为e,方向沿y轴
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