高中物理 第1章 靜電與靜電場章末分層突破教師用書 魯科版選修1-1

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第1章 靜電與靜電場自我校對摩擦 感應 轉移 守恒 相斥 相吸 理想 Fk9.0109_Nm2/C2 真空中，點電荷 特殊物質(zhì) EEk 正電荷 疏密 導走 靜電屏蔽電荷守恒定律和庫侖定律的應用1.任何孤立系統(tǒng)的電荷總數(shù)保持不變在一個系統(tǒng)的內(nèi)部，電荷可以從一個物體轉移到另一個物體但是，在這個過程中系統(tǒng)總的電荷是不改變的2庫侖定律的數(shù)學表達式Fk中k是靜電力常量；F是兩個點電荷間的靜電力，q1、q2是兩點電荷所帶的電荷量，r是兩點電荷間的距離上式適用于真空中的點電荷，若計算靜電力時將電荷的電性符號代入，結果若F電0表示電荷間為斥力，F(xiàn)電0，表示電荷間為引力有3個完全一樣的金屬小球A、B、C，A帶電荷量為7Q，B帶電荷量為Q，C球不帶電，今將A、B固定起來，然后讓C反復與A、B球接觸，最后移去C球，求A、B的相互作用力變?yōu)樵瓉淼亩嗌伲俊窘馕觥吭诒绢}中C球不帶電，讓其分別與A、B接觸，三個小球滿足電荷守恒定律，電荷量會重新分配，最后三個小球都具有相同的電荷量再分別利用庫侖定律求解在不同時刻的庫侖力即可C與A、B反復接觸，最后A、B、C三者電荷量均分，即qAqBqC2QA、B間的作用力為Fk原來A、B間作用力Fk，所以.即為原來的.【答案】電場、電場強度與電場線1.電場的基本性質(zhì)是對放入其中的電荷有力的作用，無論電荷是靜止還是運動、運動方向如何電場強度的定義就是抓住電場的這一性質(zhì)而導出的并且通過電荷受的力與電荷量的比值，給出了定義式E.接著又結合庫侖定律給出了真空中點電荷電場的決定式Ek.應用時要注意它們的區(qū)別2電場線是為了形象地描述電場而假想的線它能形象地表示出電場強度的大小和方向，并能清楚地描述不同種類的電場，如勻強電場、點電荷的電場、以及等量同種電荷、等量異種電荷的電場等關于電場，下列敘述正確的是()A以點電荷為圓心、r為半徑的球面上，各點的場強都相同B正電荷周圍的電場一定比負電荷周圍的電場場強大C在電場中某點放入檢驗電荷q，該點的場強為EF/q，取走q后，該點場強不變D電荷所受電場力很大，該點電場強度一定很大【解析】場強是矢量，不僅有大小，而且有方向以點電荷Q為圓心，半徑為r的球面上，場強的大小EkQ/r2，但方向不同，故選項A錯誤在正電荷和負電荷周圍確定場強的方法相同，用檢驗電荷q放到被考察點，q所受的電場力為F，那么EF/q.由此可見，何處場強大，何處場強小，與電荷的正負并沒有什么關系，故選項B也錯誤電場強度E是電場的性質(zhì)，檢驗電荷是用來體現(xiàn)這一性質(zhì)的“工具”，就像用溫度計測量水的溫度一樣，溫度計插入水中，水的溫度就由溫度計顯示出來，取走溫度計，水的溫度仍然如此，不會消失，故C正確EF/q一式中，E的大小并不是由F、q來決定的在電場中某一點放入一檢驗電荷q，那么q越大，F(xiàn)越大，而F/q這一比值將不變故選項D錯誤【答案】C章末綜合測評(一)靜電與靜電場(分值：100分時間：60分鐘)一、選擇題(本題共8個小題，每小題6分，共48分在每小題給出的四個選項中，有的小題只有一個選項正確，有的小題有多個選項正確全部選對的得6分，選不全的得3分，有選錯或不答的得0分)1用毛皮摩擦橡膠棒，會使橡膠棒帶負電摩擦前后，橡膠棒上的質(zhì)子數(shù)將()A增加B減少C不變 D先增加后減少【解析】摩擦過程中，橡膠棒帶負電，是毛皮的電子轉移至橡膠棒上，而不是橡膠棒上的質(zhì)子減少所至，故C正確【答案】C2如圖1所示，是點電荷Q周圍的電場線，以下判斷正確的是()圖1AQ是正電荷，A點的電場強度大于B點的電場強度BQ是正電荷，A點的電場強度小于B點的電場強度CQ是負電荷，A點的電場強度大于B點的電場強度DQ是負電荷，A點的電場強度小于B點的電場強度【解析】因電場線方向背離點電荷Q，故Q為正電荷；由于電場線的疏密表示場強的大小，A點電場線密，A點的電場強度就大，故選項A正確【答案】A3關于點電荷，以下說法正確的是()A所有的帶電體在任何情況下都可以看成點電荷B帶電體的大小和形狀對研究它們之間的作用力的影響可以忽略不計時，帶電體可以看成點電荷C通常把帶電小球看成點電荷，帶電小球靠得很近時，它們之間的作用力為無限大D以上說法都不對【解析】帶電體的大小和形狀對研究它們之間的作用力的影響可以忽略不計時，帶電體才可以看成點電荷故A錯，B對；當帶電小球靠得很近時，庫侖定律不適用，故C錯；綜合以上可知D錯【答案】B4(2016龍巖高二測試)把一不帶電的金屬小球移近一個帶電的金箔驗電器，金箔的張角將()A變大B變小C不變 D不能確定【解析】把一不帶電的金屬小球移近一個帶電的金箔驗電器，金屬小球與驗電器會帶上同種電荷，根據(jù)電荷守恒定律可知，驗電器上帶電荷量將比原來的少，則金箔的張角將變小，故只有B正確【答案】B5.如圖2是模擬避雷針作用的實驗裝置，金屬板M接高壓電源的正極，金屬板N接負極金屬板N上有兩個等高的金屬柱A、B，A為尖頭，B為圓頭逐漸升高電源電壓，當電壓達到一定數(shù)值時，可看到放電現(xiàn)象先產(chǎn)生放電現(xiàn)象的是()避雷針模擬實驗圖2AA金屬柱BB金屬柱CA、B金屬柱同時D可能是A金屬柱，也可能是B金屬柱【解析】根據(jù)導體表面電荷分布與尖銳程度有關可知，A金屬柱尖端電荷密集，容易發(fā)生尖端放電現(xiàn)象，故選項A正確【答案】A6雷雨天氣，應謹防雷電，下面做法正確的是()A雷雨天氣外出時，可以在孤立的高大建筑物和大樹下避雨B雷雨天氣外出時，在空地上應立即蹲下，以免成為雷電的襲擊目標C雷雨天氣外出時，可以在戶外打手機D在室內(nèi)，如果聽到打雷，應馬上關好門窗，以防雷電進屋【解析】雷雨天氣，為防止雷電襲擊，在外出時，不能在戶外接打手機，C錯誤，由于高大建筑物和大樹積累電荷較多，易發(fā)生尖端放電而遭雷擊，故A錯誤，B正確，在室內(nèi)，如果聽到打雷，應馬上關閉用電器，以防雷電襲擊，D錯誤【答案】B7如圖所示，電荷量為q1和q2的兩個點電荷分別位于P點和Q點已知在P、Q連線上某點R處的電場強度為零，且PR2RQ，則()圖3Aq12q2 Bq14q2Cq12q2 Dq14q2【解析】設PR2RQ2r，因為R處的電場強度為零，兩點電荷在R處的場強等大反向，由kk，解得q14q2，B正確【答案】B8光滑絕緣水平面上有一帶正電的小球正在做勻速直線運動，當小球運動到a點時突然加上一個平行水平面的電場，發(fā)現(xiàn)小球沿曲線abc運動且速率逐漸增大，則下列關于所加電場在b點的電場強度方向合理的是(虛線是曲線在b點的切線)()【解析】由題知，小球原來只受重力和支持力作用，加上電場后，小球運動狀態(tài)的改變僅由電場力引起，因小球帶正電，所受電場力方向(指向軌跡凹側)與電場強度方向一致，又因小球速率是增加的，所以電場力方向與速度方向夾角應小于90，C對【答案】C二、非選擇題(本題共4個小題，共52分，解答應寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最后答案的不得分有數(shù)值計算的題，答案中應明確寫出數(shù)值和單位)9(10分)真空中的兩個點電荷A、B相距20 cm，A帶正電QA4.01010 C已知A對B的吸引力F5.4108 N，則B在A處產(chǎn)生的場強大小是_N/C，方向_；A在B處產(chǎn)生的場強大小是_N/C，方向_【解析】EAF/QA135 N/C，EB90 N/C.【答案】135A指向B90A指向B10(8分)在真空中有兩個點電荷，它們之間距離是L時，相互作用的庫侖力大小是F，如果把兩個電荷之間的距離縮短10 cm，則相互作用的庫侖力大小變?yōu)?F，由此可知L的大小是_cm.【解析】設兩個點電荷的電荷量分別為Q1和Q2，由庫侖定律，F(xiàn)k，4Fk，所以L2L2(L0.1 m)，L0.2 m20 cm.【答案】2011(16分)如圖4所示，一根置于水平面上的光滑玻璃管(絕緣體)，內(nèi)部有兩個完全相同的彈性金屬球A、B，帶電荷量分別為9Q和Q，從圖示位置由靜止開始釋放，問：兩球再次經(jīng)過圖中位置時，兩球的加速度是釋放時的多少倍？圖4【解析】釋放時由庫侖定律得F1k，由于兩球帶異種電荷相互吸引兩球相碰后電荷先中和再平分，電量都變?yōu)?Q再次回到原位置時，F(xiàn)2k所以a1a2F1F2916即a2變?yōu)閍1的倍【答案】倍12(18分)把一個電荷量為1.0106C的負電荷q，依次放在帶正電的點電荷Q周圍的A、B兩點，受到的電場力大小分別是FA5103N，F(xiàn)B3103N.圖5(1)畫出負電荷q在A、B兩點的受力方向；(2)求出A、B兩點的電場強度；(3)如在A、B兩點依次放上另一個電荷量為q1.0105C的正電荷，受到的電場力多大？【解析】(1)電荷在A、B兩點的受力方向沿著它們與點電荷Q的連線向內(nèi)如圖中FA、FB所示(2)A、B兩點的場強大小依次為EAN/C5103N/CEBN/C3103N/C電場強度的方向與放入其中的負電荷的受力方向相反，因此電場強度的方向分別沿著A、B兩點與點電荷Q的連線向外(如圖所示)(3)當在A、B兩點放上電荷q時，受到的電場力分別為FAEAq51031.0105N5102N方向與EA同向FBEBq31031.0105N3102N方向與EB同向【答案】見解析