高中物理 第1章 靜電與靜電場(chǎng)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(chǎng) [自我校對(duì)] ①摩擦 ②感應(yīng) ③轉(zhuǎn)移 ④守恒 ⑤相斥 ⑥相吸 ⑦理想 ⑧F=k ⑨9.0109_Nm2/C2 ⑩真空中,點(diǎn)電荷 ?特殊物質(zhì) ?E= ?E=k ?正電荷 ?疏密 ?導(dǎo)走 ?靜電屏蔽 電荷守恒定律和庫(kù)侖定律的應(yīng)用 1.任何孤立系統(tǒng)的電荷總數(shù)保持不變.在一個(gè)系統(tǒng)的內(nèi)部,電荷可以從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體.但是,在這個(gè)過程中系統(tǒng)總的電荷是不改變的. 2.庫(kù)侖定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式F=k中k是靜電力常量;F是兩個(gè)點(diǎn)電荷間的靜電力,q1、q2是兩點(diǎn)電荷所帶的電荷量,r是兩點(diǎn)電荷間的距離.上式適用于真空中的點(diǎn)電荷,若計(jì)算靜電力時(shí)將電荷的電性符號(hào)代入,結(jié)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(gè)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(lái),然后讓C反復(fù)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?lái)的多少? 【解析】 在本題中C球不帶電,讓其分別與A、B接觸,三個(gè)小球滿足電荷守恒定律,電荷量會(huì)重新分配,最后三個(gè)小球都具有相同的電荷量.再分別利用庫(kù)侖定律求解在不同時(shí)刻的庫(kù)侖力即可. C與A、B反復(fù)接觸,最后A、B、C三者電荷量均分,即qA′=qB′=qC′==2Q A、B間的作用力為 F′=k= 原來(lái)A、B間作用力F=k=,所以=.即為原來(lái)的. 【答案】 電場(chǎng)、電場(chǎng)強(qiáng)度與電場(chǎng)線 1.電場(chǎng)的基本性質(zhì)是對(duì)放入其中的電荷有力的作用,無(wú)論電荷是靜止還是運(yùn)動(dòng)、運(yùn)動(dòng)方向如何.電場(chǎng)強(qiáng)度的定義就是抓住電場(chǎng)的這一性質(zhì)而導(dǎo)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(jié)合庫(kù)侖定律給出了真空中點(diǎn)電荷電場(chǎng)的決定式E=k.應(yīng)用時(shí)要注意它們的區(qū)別. 2.電場(chǎng)線是為了形象地描述電場(chǎng)而假想的線.它能形象地表示出電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向,并能清楚地描述不同種類的電場(chǎng),如勻強(qiáng)電場(chǎng)、點(diǎn)電荷的電場(chǎng)、以及等量同種電荷、等量異種電荷的電場(chǎng)等. 關(guān)于電場(chǎng),下列敘述正確的是( ) A.以點(diǎn)電荷為圓心、r為半徑的球面上,各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)都相同 B.正電荷周圍的電場(chǎng)一定比負(fù)電荷周圍的電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)大 C.在電場(chǎng)中某點(diǎn)放入檢驗(yàn)電荷q,該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為E=F/q,取走q后,該點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)不變 D.電荷所受電場(chǎng)力很大,該點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度一定很大 【解析】 場(chǎng)強(qiáng)是矢量,不僅有大小,而且有方向.以點(diǎn)電荷Q為圓心,半徑為r的球面上,場(chǎng)強(qiáng)的大小E=kQ/r2,但方向不同,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤.在正電荷和負(fù)電荷周圍確定場(chǎng)強(qiáng)的方法相同,用檢驗(yàn)電荷q放到被考察點(diǎn),q所受的電場(chǎng)力為F,那么E=F/q.由此可見,何處場(chǎng)強(qiáng)大,何處場(chǎng)強(qiáng)小,與電荷的正負(fù)并沒有什么關(guān)系,故選項(xiàng)B也錯(cuò)誤.電場(chǎng)強(qiáng)度E是電場(chǎng)的性質(zhì),檢驗(yàn)電荷是用來(lái)體現(xiàn)這一性質(zhì)的“工具”,就像用溫度計(jì)測(cè)量水的溫度一樣,溫度計(jì)插入水中,水的溫度就由溫度計(jì)顯示出來(lái),取走溫度計(jì),水的溫度仍然如此,不會(huì)消失,故C正確.E=F/q一式中,E的大小并不是由F、q來(lái)決定的.在電場(chǎng)中某一點(diǎn)放入一檢驗(yàn)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(xiàng)D錯(cuò)誤. 【答案】 C 章末綜合測(cè)評(píng)(一) 靜電與靜電場(chǎng) (分值:100分 時(shí)間:60分鐘) 一、選擇題(本題共8個(gè)小題,每小題6分,共48分.在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,有的小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確,有的小題有多個(gè)選項(xiàng)正確.全部選對(duì)的得6分,選不全的得3分,有選錯(cuò)或不答的得0分.) 1.用毛皮摩擦橡膠棒,會(huì)使橡膠棒帶負(fù)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(fù)電,是毛皮的電子轉(zhuǎn)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】 C 2.如圖1所示,是點(diǎn)電荷Q周圍的電場(chǎng)線,以下判斷正確的是( ) 圖1 A.Q是正電荷,A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大于B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度 B.Q是正電荷,A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度小于B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度 C.Q是負(fù)電荷,A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大于B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度 D.Q是負(fù)電荷,A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度小于B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度 【解析】 因電場(chǎng)線方向背離點(diǎn)電荷Q,故Q為正電荷;由于電場(chǎng)線的疏密表示場(chǎng)強(qiáng)的大小,A點(diǎn)電場(chǎng)線密,A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度就大,故選項(xiàng)A正確. 【答案】 A 3.關(guān)于點(diǎn)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(diǎn)電荷 B.帶電體的大小和形狀對(duì)研究它們之間的作用力的影響可以忽略不計(jì)時(shí),帶電體可以看成點(diǎn)電荷 C.通常把帶電小球看成點(diǎn)電荷,帶電小球靠得很近時(shí),它們之間的作用力為無(wú)限大 D.以上說法都不對(duì) 【解析】 帶電體的大小和形狀對(duì)研究它們之間的作用力的影響可以忽略不計(jì)時(shí),帶電體才可以看成點(diǎn)電荷.故A錯(cuò),B對(duì);當(dāng)帶電小球靠得很近時(shí),庫(kù)侖定律不適用,故C錯(cuò);綜合以上可知D錯(cuò). 【答案】 B 4.(2016龍巖高二測(cè)試)把一不帶電的金屬小球移近一個(gè)帶電的金箔驗(yàn)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(gè)帶電的金箔驗(yàn)電器,金屬小球與驗(yàn)電器會(huì)帶上同種電荷,根據(jù)電荷守恒定律可知,驗(yàn)電器上帶電荷量將比原來(lái)的少,則金箔的張角將變小,故只有B正確. 【答案】 B 5.如圖2是模擬避雷針作用的實(shí)驗(yàn)裝置,金屬板M接高壓電源的正極,金屬板N接負(fù)極.金屬板N上有兩個(gè)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(dāng)電壓達(dá)到一定數(shù)值時(shí),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(shí)驗(yàn) 圖2 A.A金屬柱 B.B金屬柱 C.A、B金屬柱同時(shí) D.可能是A金屬柱,也可能是B金屬柱 【解析】 根據(jù)導(dǎo)體表面電荷分布與尖銳程度有關(guān)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(xiàng)A正確. 【答案】 A 6.雷雨天氣,應(yīng)謹(jǐn)防雷電,下面做法正確的是( ) A.雷雨天氣外出時(shí),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(shí),在空地上應(yīng)立即蹲下,以免成為雷電的襲擊目標(biāo) C.雷雨天氣外出時(shí),可以在戶外打手機(jī) D.在室內(nèi),如果聽到打雷,應(yīng)馬上關(guān)好門窗,以防雷電進(jìn)屋 【解析】 雷雨天氣,為防止雷電襲擊,在外出時(shí),不能在戶外接打手機(jī),C錯(cuò)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(cuò)誤,B正確,在室內(nèi),如果聽到打雷,應(yīng)馬上關(guān)閉用電器,以防雷電襲擊,D錯(cuò)誤. 【答案】 B 7.如圖所示,電荷量為q1和q2的兩個(gè)點(diǎn)電荷分別位于P點(diǎn)和Q點(diǎn).已知在P、Q連線上某點(diǎn)R處的電場(chǎng)強(qiáng)度為零,且PR=2RQ,則( ) 圖3 A.q1=2q2 B.q1=4q2 C.q1=-2q2 D.q1=-4q2 【解析】 設(shè)PR=2RQ=2r,因?yàn)镽處的電場(chǎng)強(qiáng)度為零,兩點(diǎn)電荷在R處的場(chǎng)強(qiáng)等大反向,由k=k,解得q1=4q2,B正確. 【答案】 B 8.光滑絕緣水平面上有一帶正電的小球正在做勻速直線運(yùn)動(dòng),當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到a點(diǎn)時(shí)突然加上一個(gè)平行水平面的電場(chǎng),發(fā)現(xiàn)小球沿曲線abc運(yùn)動(dòng)且速率逐漸增大,則下列關(guān)于所加電場(chǎng)在b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向合理的是(虛線是曲線在b點(diǎn)的切線)( ) 【解析】 由題知,小球原來(lái)只受重力和支持力作用,加上電場(chǎng)后,小球運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變僅由電場(chǎng)力引起,因小球帶正電,所受電場(chǎng)力方向(指向軌跡凹側(cè))與電場(chǎng)強(qiáng)度方向一致,又因小球速率是增加的,所以電場(chǎng)力方向與速度方向夾角應(yīng)小于90,C對(duì). 【答案】 C 二、非選擇題(本題共4個(gè)小題,共52分,解答應(yīng)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(jì)算的題,答案中應(yīng)明確寫出數(shù)值和單位.) 9.(10分)真空中的兩個(gè)點(diǎn)電荷A、B相距20 cm,A帶正電QA=4.010-10 C.已知A對(duì)B的吸引力F=5.410-8 N,則B在A處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小是________N/C,方向________;A在B處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小是____________N/C,方向________. 【解析】 EA=F/QA=135 N/C,EB==90 N/C. 【答案】 135 A指向B 90 A指向B 10.(8分)在真空中有兩個(gè)點(diǎn)電荷,它們之間距離是L時(shí),相互作用的庫(kù)侖力大小是F,如果把兩個(gè)電荷之間的距離縮短10 cm,則相互作用的庫(kù)侖力大小變?yōu)?F,由此可知L的大小是________cm. 【解析】 設(shè)兩個(gè)點(diǎn)電荷的電荷量分別為Q1和Q2,由庫(kù)侖定律,F(xiàn)=k,4F=k,所以L=2L′=2(L-0.1 m),L=0.2 m=20 cm. 【答案】 20 11.(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(gè)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(shí),兩球的加速度是釋放時(shí)的多少倍? 圖4 【解析】 釋放時(shí)由庫(kù)侖定律得F1=k, 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)椋?Q 再次回到原位置時(shí),F(xiàn)2=k 所以a1∶a2=F1∶F2=9∶16 即a2變?yōu)閍1的倍. 【答案】 倍 12.(18分)把一個(gè)電荷量為1.010-6C的負(fù)電荷q,依次放在帶正電的點(diǎn)電荷Q周圍的A、B兩點(diǎn),受到的電場(chǎng)力大小分別是FA=510-3N,F(xiàn)B=310-3N. 圖5 (1)畫出負(fù)電荷q在A、B兩點(diǎn)的受力方向; (2)求出A、B兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度; (3)如在A、B兩點(diǎn)依次放上另一個(gè)電荷量為q′=1.010-5C的正電荷,受到的電場(chǎng)力多大? 【解析】 (1)電荷在A、B兩點(diǎn)的受力方向沿著它們與點(diǎn)電荷Q的連線向內(nèi).如圖中FA、FB所示. (2)A、B兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小依次為 EA==N/C=5103N/C EB==N/C=3103N/C 電場(chǎng)強(qiáng)度的方向與放入其中的負(fù)電荷的受力方向相反,因此電場(chǎng)強(qiáng)度的方向分別沿著A、B兩點(diǎn)與點(diǎn)電荷Q的連線向外(如圖所示). (3)當(dāng)在A、B兩點(diǎn)放上電荷q′時(shí),受到的電場(chǎng)力分別為 FA′=EAq′=51031.010-5N=510-2N 方向與EA同向 FB′=EBq′=31031.010-5N=310-2N 方向與EB同向. 【答案】 見解析- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問題本站不予受理。
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