物理新設(shè)計(jì)人教版選修11講義電場(chǎng)電流章末整合（一）

08/909/9/章末整合一、對(duì)電荷守恒定律的理解1.“總量”：指電荷的代數(shù)和.2.起電過程的本質(zhì)：電子發(fā)生了轉(zhuǎn)移，也就是說物體所帶電荷的重新分配.3.兩完全相同的金屬球接觸后將平分電荷，即Q1′＝Q2′＝eq\f(Q1＋Q2,2)，Q1和Q2可以是同種電荷，也可以是異種電荷.例1下面關(guān)于電現(xiàn)象的敘述，正確的是()A.玻璃棒無(wú)論與什么物體摩擦都帶正電，橡膠棒無(wú)論與什么物體摩擦都帶負(fù)電B.摩擦可以起電，是普遍存在的現(xiàn)象，相互摩擦的兩個(gè)物體總同時(shí)帶等量的異種電荷C.摩擦帶電現(xiàn)象的本質(zhì)是電子的轉(zhuǎn)移，呈電中性的物體得到電子就一定顯負(fù)電性，失去電子就一定顯正電性D.摩擦起電的過程，是通過摩擦創(chuàng)造了等量異種電荷的過程答案BC解析物體間通過摩擦做功，使電子獲得能量擺脫原子核的束縛而發(fā)生轉(zhuǎn)移，哪個(gè)物體失去電子決定于其原子核對(duì)電子的束縛程度，因此，對(duì)同一物體用不同的物體摩擦，該物體可能帶正電，也可能帶負(fù)電，故A錯(cuò)誤；但兩物體間摩擦?xí)r一個(gè)物體得到多少電子，對(duì)方必定失去多少電子，故B正確；呈電中性的物體得到電子必定帶負(fù)電，反之帶正電，故C正確；摩擦起電并不是創(chuàng)造了電荷，而是電荷的轉(zhuǎn)移，故D錯(cuò)誤.變式訓(xùn)練1原來(lái)甲、乙、丙三物體都不帶電，今使甲、乙兩物體相互摩擦后，乙物體再與丙物體接觸，然后，乙、丙分開，最后，得知甲物體帶正電1.6×10－15C，丙物體帶電8×10－16C.則對(duì)于最后乙、丙兩物體的帶電情況下列說法中正確的是()A.乙物體一定帶有負(fù)電荷8×10－16CB.乙物體可能帶有負(fù)電荷2.4×10－15CC.丙物體一定帶有正電荷8×10－16CD.丙物體一定帶有負(fù)電荷8×10－16C答案AD解析由于甲、乙、丙原來(lái)都不帶電，即都沒有凈電荷，甲、乙摩擦導(dǎo)致甲失去電子而帶1.6×10－15C正電，乙物體得到電子而帶1.6×10－15C的負(fù)電荷；乙物體與不帶電的丙物體相接觸，從而使一部分負(fù)電荷轉(zhuǎn)移到丙物體上，故可知乙、丙兩物體都帶負(fù)電荷，由電荷守恒可知，乙最終所帶負(fù)電荷為1.6×10－15C－8×10－16C＝8×10－16C，故A、D正確.二、對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度、電場(chǎng)線的理解1.電場(chǎng)強(qiáng)度E＝eq\f(F,q)由電場(chǎng)本身決定，與放入其中的試探電荷無(wú)關(guān).2.電場(chǎng)線是為形象地描述抽象的電場(chǎng)而引入的假想曲線.電場(chǎng)線上每一點(diǎn)的切線方向都跟該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向一致.3.同一幅圖中，電場(chǎng)線的疏密程度可定性地表示電場(chǎng)強(qiáng)度的大小.電場(chǎng)線越密的地方，場(chǎng)強(qiáng)越大；電場(chǎng)線越稀的地方，場(chǎng)強(qiáng)越小.圖1－14.電場(chǎng)線任一點(diǎn)順著電場(chǎng)線的切線方向，就表示該點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向，如圖1－1所示.例2用電場(chǎng)線能很直觀、很方便地比較電場(chǎng)中各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小與方向.如圖1－2所示是兩個(gè)不等量異種點(diǎn)電荷形成電場(chǎng)的電場(chǎng)線，A、B是電場(chǎng)中的兩點(diǎn)，則()圖1－2A.EA＜EB，方向不同B.EA＜EB，方向相同C.EA＞EB，方向不同D.EA＞EB，方向相同答案C解析電場(chǎng)線的疏密表示電場(chǎng)強(qiáng)度的大小，電場(chǎng)線的切線方向表示電場(chǎng)強(qiáng)度的方向，所以EA＞EB，方向不同，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤.變式訓(xùn)練2如圖1－3所示是靜電場(chǎng)的一部分電場(chǎng)線的分布，下列說法正確的是()圖1－3A.這個(gè)電場(chǎng)可能是負(fù)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)B.將帶正電的試探電荷q放在A點(diǎn)比放在B點(diǎn)受到的電場(chǎng)力大C.將帶正電的試探電荷q放在A點(diǎn)比放在B點(diǎn)受到的電場(chǎng)力小D.A點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)比B點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)小答案B解析根據(jù)電場(chǎng)線的分布可知，這個(gè)電場(chǎng)可能是正點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)，A錯(cuò)；EA＞EB，D錯(cuò)；由F＝Eq可知，B對(duì)，C錯(cuò).三、庫(kù)侖定律的理解及應(yīng)用1.大?。阂罁?jù)F＝keq\f(q1q2,r2)，q1、q2代入絕對(duì)值計(jì)算.2.方向：沿連線方向，且同種電荷相斥，異種電荷相吸.3.相互性：兩個(gè)點(diǎn)電荷間的庫(kù)侖力為相互作用力，滿足牛頓第三定律.例3關(guān)于庫(kù)侖定律的理解，下面說法正確的是()A.對(duì)任何帶電體之間的靜電力計(jì)算，都可以使用庫(kù)侖定律公式B.只要是點(diǎn)電荷之間的靜電力計(jì)算，都可以使用庫(kù)侖定律公式C.兩個(gè)點(diǎn)電荷之間的靜電力，無(wú)論是在真空中還是在介質(zhì)中，一定是大小相等、方向相反的D.摩擦過的橡膠棒吸引碎紙屑，說明碎紙屑一定帶正電答案C解析庫(kù)侖定律的適用條件為真空中的兩點(diǎn)電荷，庫(kù)侖力作用滿足牛頓第三定律.變式訓(xùn)練3真空中有甲、乙兩個(gè)點(diǎn)電荷，相距為r，它們間的靜電力為F.若甲的電荷量變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，乙的電荷量變?yōu)樵瓉?lái)的eq\f(1,3)，距離變?yōu)?r，則它們之間的靜電力變?yōu)?)A.3F B.eq\f(F,6)C.eq\f(8F,3) D.eq\f(2F,3)答案B解析設(shè)甲、乙兩點(diǎn)電荷原來(lái)的電荷量分別為q1、q2，則F＝keq\f(q1q2,r2)，改變兩點(diǎn)電荷位置及電荷量后，設(shè)兩點(diǎn)電荷電荷量分別為q1′、q2′，則F′＝keq\f(q1′q2′,r′2)，將q1′＝2q1，q2′＝eq\f(1,3)q2及r′＝2r代入有F′＝eq\f(1,6)F.章末檢測(cè)(一)一、單項(xiàng)選擇題1.根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式E＝eq\f(F,q)，在國(guó)際單位制中，電場(chǎng)強(qiáng)度的單位是()A.牛/庫(kù) B.牛/焦C.焦/庫(kù) D.庫(kù)/牛答案A2.下列哪些措施是為了防止靜電產(chǎn)生的危害()A.在高大的建筑物頂端裝上避雷針B.在高大的建筑物頂端安裝電視公用天線C.在高大的煙囪中安裝靜電除塵器D.靜電噴漆答案A3.下圖所示的四種電場(chǎng)中，分別標(biāo)記有a、b兩點(diǎn)，其中a、b兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度相同的是()答案D4.下列說法正確的是()A.導(dǎo)體中電荷只要運(yùn)動(dòng)就形成電流B.當(dāng)導(dǎo)體中沒有電流時(shí)，里面的電荷都是靜止的C.導(dǎo)體中形成電流的條件是只要有大量的可以自由移動(dòng)的電荷D.電流可能是正電荷定向移動(dòng)形成的，也可能是負(fù)電荷定向移動(dòng)形成的答案D解析電荷只有定向移動(dòng)才形成電流，雜亂無(wú)章的移動(dòng)不能形成電流，A錯(cuò)；無(wú)電流時(shí)，電荷也是運(yùn)動(dòng)的，只不過不是定向移動(dòng)，B錯(cuò)；只有自由電荷而無(wú)電壓是不能形成電流的，C錯(cuò)；通電的電解液中，正、負(fù)電荷定向移動(dòng)，方向相反，D正確.5.掃地機(jī)器人是智能家用電器的一種，它利用自身攜帶的小型吸塵部件進(jìn)行吸塵清掃，如圖1－4為“iRobot”掃地機(jī)器人，已知其電池容量2000mA·h，額定工作電壓15V，額定功率30W，則下列說法正確的是()圖1－4A.掃地機(jī)器人的電阻是10ΩB.題中“mA·h”是能量的單位C.掃地機(jī)器人正常工作時(shí)的電流是2AD.掃地機(jī)器人充滿電后一次工作時(shí)間約為4h答案C解析掃地機(jī)器人不是純電阻，無(wú)法求出其電阻為10Ω，A錯(cuò)誤；mA·h是電荷量單位，不是能量單位，B錯(cuò)誤；由P＝UI可得I＝eq\f(P,U)＝2A，C正確；工作時(shí)間t＝eq\f(Q,I)＝1h，D錯(cuò)誤.6.下列圖中，絕緣細(xì)繩一端固定在O點(diǎn)，另一端系一個(gè)質(zhì)量為m，帶電量為＋q的小球.為了使小球能靜止在圖中所示位置，可以加一個(gè)與紙面平行的勻強(qiáng)電場(chǎng)，則所加電場(chǎng)方向符合要求的是(細(xì)繩總是張緊的)()答案D解析A、B、C圖中帶電小球受重力、電場(chǎng)力和細(xì)繩的拉力，三個(gè)力均不能使小球處于靜止?fàn)顟B(tài)，只有D圖中，小球受豎直向下的重力，水平向右的電場(chǎng)力及細(xì)繩的拉力，有可能使小球處于平衡狀態(tài)，故D正確，A、B、C錯(cuò)誤.二、多項(xiàng)選擇題7.下列說法正確的是()A.電荷只有兩種，即正電荷和負(fù)電荷B.所有帶電體的電荷量都是元電荷e的整數(shù)倍C.電荷守恒定律在各種變化中都成立D.摩擦?xí)r失去電子的物體帶負(fù)電答案ABC解析自然界中只有正、負(fù)兩種電荷，A正確；元電荷是帶電體所帶的最小電荷量，某一帶電體所帶電荷量一定是元電荷的整數(shù)倍，B正確；電荷守恒定律是一個(gè)普遍規(guī)律，任何情況下都遵守，C正確；失去電子的物體帶正電，D錯(cuò)誤.8.下列關(guān)于電場(chǎng)強(qiáng)度的敘述正確的是()A.電場(chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小等于單位電荷在該點(diǎn)受到的電場(chǎng)力大小B.電場(chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)與該點(diǎn)試探電荷所受的電場(chǎng)力成正比C.電場(chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向就是試探電荷在該點(diǎn)所受電場(chǎng)力的方向D.電場(chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)與該點(diǎn)有無(wú)試探電荷無(wú)關(guān)答案AD解析用E＝eq\f(F,q)來(lái)定義場(chǎng)強(qiáng)并規(guī)定在電場(chǎng)中某點(diǎn)正點(diǎn)電荷的受力方向?yàn)閳?chǎng)強(qiáng)的方向，負(fù)點(diǎn)電荷的受力方向與場(chǎng)強(qiáng)方向相反.無(wú)論采用怎樣的試探電荷q，E＝eq\f(F,q)對(duì)電場(chǎng)中的給定點(diǎn)是相同的，不存在“E與F成正比，與q成反比”之說，電場(chǎng)是一種客觀存在的特殊物質(zhì)，電場(chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小和方向與該點(diǎn)有無(wú)試探電荷無(wú)關(guān)，與試探電荷電荷量多少和電性無(wú)關(guān).故A、D正確.9.關(guān)于電容器和電容，下列說法正確的是()A.電容器貯存電荷的同時(shí)也就貯存了電能B.給電容器充電時(shí)，兩極板分別帶上等量的異號(hào)電荷C.電容器不帶電時(shí)電容為零D.平行板電容器的兩極板越近，電容越大答案ABD解析電容是表示電容器容納電荷本領(lǐng)大小的物理量，由電容器本身決定，與帶電與否無(wú)關(guān)，故C錯(cuò).10.關(guān)于電場(chǎng)線的以下說法中，正確的是()A.電場(chǎng)線密的地方，電場(chǎng)強(qiáng)度大B.沿電場(chǎng)線的方向，電場(chǎng)強(qiáng)度越來(lái)越小C.電場(chǎng)線越密的地方同一電荷受的靜電力就越大D.順著電場(chǎng)線移動(dòng)電荷，電荷受靜電力大小一定不變答案AC解析電場(chǎng)線的疏密程度表示電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小，電場(chǎng)線越密，E越大，由F＝qE知，同一電荷受力越大.若電場(chǎng)線的疏密變了，則電荷受靜電力大小也變了，故A、C正確，D錯(cuò)誤；電場(chǎng)線的方向，表示E的方向，與E的大小無(wú)關(guān)，B錯(cuò)誤.三、填空和實(shí)驗(yàn)題11.某電場(chǎng)區(qū)域的電場(chǎng)線如圖1－5所示.A、B是電場(chǎng)中的兩個(gè)點(diǎn)，EA、EB表示A、B兩點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)，則由圖可知電場(chǎng)強(qiáng)度EA__________EB(填“＞”或“＜”).將一個(gè)負(fù)點(diǎn)電荷先后放在A、B兩點(diǎn)，用FA、FB分別表示該點(diǎn)電荷在A、B處時(shí)所受的電場(chǎng)力，則FA____________FB(填“＞”或“＜”).圖1－5答案＜＜解析根據(jù)圖象很容易發(fā)現(xiàn)，在電場(chǎng)的B點(diǎn)的電場(chǎng)線較密，所以，在A點(diǎn)的電場(chǎng)的強(qiáng)度要比B點(diǎn)的電場(chǎng)的強(qiáng)度小，即EA＜EB；由于EA＜EB，并且是同一個(gè)電荷，由F＝qE可知，電荷在A點(diǎn)時(shí)受到的電場(chǎng)力要比在B點(diǎn)時(shí)受到的電場(chǎng)力小，即FA＜FB.12.如圖1－6是一種手機(jī)電池的標(biāo)簽，在所標(biāo)的注意事項(xiàng)中，“防止電池短路”是為了避免電池短路時(shí)電流過大，損壞電源.該電池的電動(dòng)勢(shì)為________V，結(jié)合對(duì)物理量單位的分析可知，標(biāo)簽中的“容量”所表示的是物理學(xué)中的________(填“電流”、“電功率”、“電容”、“電荷量”或“熱量”等).圖1－6答案3.7電荷量解析從銘牌上可以看出，該電池的電壓是3.7V；標(biāo)簽中的“容量”所表示的是物理學(xué)中的電荷量.四、計(jì)算題13.甲、乙兩導(dǎo)體球，甲球帶有4.8×10－16C的正電荷，乙球帶有3.2×10－16C的負(fù)電荷，放在真空中相距為10cm的地方，甲、乙兩球的半徑遠(yuǎn)小于10cm，k＝9.0×109N·m2/C2.(1)試求兩球之間的靜電力，并說明是引力還是斥力？(2)將兩個(gè)導(dǎo)體球相互接觸一會(huì)兒，再放回原處，其作用力能求出嗎？是斥力還是引力？答案(1)1.38×10－19N引力(2)不能斥力解析(1)因?yàn)閮汕虻陌霃蕉歼h(yuǎn)小于10cm，因此可以作為兩個(gè)點(diǎn)電荷考慮.由庫(kù)侖定律可求：F＝keq\f(q1q2,r2)＝9.0×109×eq\f(4.8×10－16×3.2×10－16,0.12)N≈1.38×10－19N兩球帶異種電荷，它們之間的作用力是引力.(2)將兩個(gè)導(dǎo)體球相互接觸，首先正負(fù)電荷相互中和，還剩余(4.8－3.2)×10－16C的正電荷，這些正電荷將重新在兩導(dǎo)體球間分配，由于題中并沒有說明兩個(gè)導(dǎo)體球是否完全一樣，因此我們無(wú)法求出力的大小，但可以肯定兩球放回原處后，它們之間的作用力變?yōu)槌饬?14.一個(gè)R＝10Ω的電阻當(dāng)它接10V的電壓時(shí)，經(jīng)過1分鐘產(chǎn)生的熱量是多少？答案600J解析Q＝I2Rt＝eq\f(U2,R)t＝eq\f(102,10)×60J＝600J.15.電荷所帶電荷量q＝3.0×10－10C，在電場(chǎng)中的某一點(diǎn)所受的靜電力F＝6.3×10－7N，方向豎直向上，試求這一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度.若在這一點(diǎn)放一電荷量為q1＝6.0×10－10C的電荷時(shí)，那么電荷所受靜電力多大？若在這一點(diǎn)不放電荷時(shí)，這一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)多大？答案2.1×103N/C，方向豎直向上1.26×10－6N2.1×103N/C解析電場(chǎng)強(qiáng)度是電場(chǎng)本身固有的性質(zhì)，它不因電場(chǎng)中是否放有電荷而改變.電荷在電場(chǎng)中某處所受的電場(chǎng)力是由該處的場(chǎng)強(qiáng)和帶電體的電荷量共同決定的.根據(jù)場(chǎng)強(qiáng)的定義式可知：E＝eq\f(F,q)＝eq\f(6.3×10－7,3.0×10－10)N/C＝2.1×103N/C.方向豎直向上電荷q1在該點(diǎn)所受的電場(chǎng)力為：F1＝Eq1＝2.1×103×6.0×