高中物理滬科版選修3-1訓(xùn)練1-1靜電現(xiàn)象與電荷守恒

課后篇鞏固提升A組1.(多選)科學(xué)家在研究原子、原子核及基本粒子時(shí),為了方便,常常用元電荷作為電荷量的單位。關(guān)于元電荷,下列論述正確的是()A.把質(zhì)子或電子叫元電荷B.1.6×1019C的電荷量叫元電荷C.電子帶有最小的負(fù)電荷,其電荷量的絕對(duì)值叫元電荷D.質(zhì)子帶有最小的正電荷,其電荷量的絕對(duì)值叫元電荷答案:BCD2.毛皮與橡膠棒摩擦后,毛皮帶正電,這是因?yàn)?)A.毛皮上的一些電子轉(zhuǎn)移到橡膠棒上B.毛皮上的一些正電荷轉(zhuǎn)移到橡膠棒上C.橡膠棒上的一些電子轉(zhuǎn)移到毛皮上D.橡膠棒上的一些正電荷轉(zhuǎn)移到毛皮上解析:摩擦起電的實(shí)質(zhì)是電子從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體上,原來(lái)呈中性的物體若失去了電子則帶正電,得到了電子就帶負(fù)電。毛皮帶正電是因?yàn)樗チ穗娮?同時(shí)橡膠棒得到了電子而帶等量的負(fù)電。正電荷的載體是原子核內(nèi)的質(zhì)子,不能自由移動(dòng),故只有選項(xiàng)A正確。答案:A3.(多選)一帶負(fù)電絕緣金屬小球放在潮濕的空氣中,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間該小球上凈電荷幾乎不存在,這說(shuō)明()A.小球上原有的負(fù)電荷逐漸消失了B.在此現(xiàn)象中,電荷不守恒C.小球上負(fù)電荷減少的主要原因是潮濕的空氣將電子導(dǎo)走了D.該現(xiàn)象是由于電子的轉(zhuǎn)移引起,仍然遵循電荷守恒定律解析:絕緣小球上電荷減少是由于電子通過(guò)空氣導(dǎo)電轉(zhuǎn)移到外界,只是小球上電荷量減少,但是這些電子并沒(méi)有消失。就小球和整個(gè)外界組成的系統(tǒng)而言,其電荷的總量仍保持不變,遵循電荷守恒定律。答案:CD4.關(guān)于摩擦起電與感應(yīng)起電,下列說(shuō)法正確的是()A.摩擦起電是電荷的轉(zhuǎn)移,感應(yīng)起電是產(chǎn)生了電荷B.摩擦起電是產(chǎn)生電荷,感應(yīng)起電是電荷的轉(zhuǎn)移C.不論摩擦起電還是感應(yīng)起電,都是電荷的轉(zhuǎn)移D.不論摩擦起電還是感應(yīng)起電,都是產(chǎn)生了電荷解析:無(wú)論哪種方式起電,都不是創(chuàng)造了電荷,都是電荷的轉(zhuǎn)移,所以選項(xiàng)A、B、D錯(cuò)誤,選項(xiàng)C正確。答案:C5.把兩個(gè)完全相同的小球接觸后分開(kāi),兩球相互排斥,則兩球原來(lái)的帶電情況不可能是()A.原來(lái)其中的一個(gè)帶電B.兩個(gè)小球原來(lái)分別帶等量異種電荷C.兩個(gè)小球原來(lái)分別帶同種電荷D.兩個(gè)小球原來(lái)分別帶不等量異種電荷解析:兩個(gè)完全相同的小球,接觸后互相排斥,說(shuō)明原來(lái)兩球所帶的電荷量的代數(shù)和不等于零。若原來(lái)帶有等量的異種電荷,則接觸后將發(fā)生中和,兩球均不帶電,故不會(huì)發(fā)生排斥作用。綜上所述,選項(xiàng)B符合題意。答案:B6.帶電微粒所帶的電荷量的值不可能是()A.2.4×1019C B.6.4×1019CC.1.6×1019C D.4×1018C解析:因?yàn)槿魏坞姾闪慷紤?yīng)是元電荷的整數(shù)倍,而qAe=2.4×10-19答案:AB組1.金屬球A帶5q的正電荷,另一完全相同的金屬球B帶q的負(fù)電荷。將兩金屬球接觸后再分開(kāi),則B球帶的電荷量為()A.q B.qC.2q D.4q解析:由于兩小球完全相同,故接觸后先中和再平分剩余電荷,qA=qB=5q-q2=2q答案:C2.(多選)把兩個(gè)不帶電的導(dǎo)體A和B用絕緣支架支起并靠在一起,如圖所示。當(dāng)一個(gè)帶電的導(dǎo)體C移近A但不接觸A,則下列說(shuō)法正確的是()A.由于靜電感應(yīng),A上帶電種類(lèi)與C上相同,B上帶電種類(lèi)與C上相反B.由于靜電感應(yīng),A上帶電種類(lèi)與C上相反,B上帶電種類(lèi)與C上相同C.當(dāng)把C移走后,再把A和B分開(kāi),則A和B就分別帶上了等量異種電荷D.當(dāng)把A和B先分開(kāi),再移走C,則A和B上就分別帶上了等量異種電荷解析:根據(jù)靜電感應(yīng)現(xiàn)象,帶電的導(dǎo)體C放在枕形導(dǎo)體附近,在A端出現(xiàn)了異種電荷,在B端出現(xiàn)了等量同種電荷,這樣的帶電并不是導(dǎo)體中有了新的電荷,只是電荷的重新分布;而把C移走后,導(dǎo)體A、B又呈現(xiàn)為電中性,因此欲使A、B保存凈電荷,需分開(kāi)A、B后,再移走C,故答案為B、D。答案:BD3.(多選)如圖所示,a、b、c、d為四個(gè)帶電小球,兩球之間的作用分別為a吸引d,b排斥c,c排斥a,d吸引b,則()A.僅有兩個(gè)小球帶同種電荷B.僅有三個(gè)小球帶同種電荷C.c、d兩小球帶同種電荷D.c、d兩小球帶異種電荷解析:由c排斥a,c排斥b可知a、b、c帶同種電荷;由d吸引a,d吸引b可知d與a、b、c帶異種電荷,故選B、D。答案:BD4.如圖所示,通過(guò)調(diào)節(jié)控制電子槍產(chǎn)生的電子束,使其每秒有104個(gè)電子到達(dá)收集電子的金屬瓶,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間,金屬瓶上帶有8×1012C的電荷量。(1)金屬瓶上收集到多少個(gè)電子?(2)實(shí)驗(yàn)的時(shí)間為多長(zhǎng)?解析:(1)金屬瓶上收集的電子數(shù)目為N=Qe=-8×10-12(2)實(shí)驗(yàn)的時(shí)間t=5×10答案:(1)5×107個(gè)(2)5000s5.半徑相同的兩個(gè)金屬小球A、B帶有相等的電荷量,相隔一定的距離,今讓第三個(gè)半徑相同的不帶電的金屬小球先后與A、B接觸后移開(kāi)。(1)若A、B兩球帶同種電荷,求接觸后兩球的電荷量之比。(2)若A、B兩球帶異種電荷,求接觸后兩球的電荷量之比。解析:(1)若A、B帶同種電荷,設(shè)電荷量為Q,第三個(gè)球與A接觸時(shí),平分A的電荷量,A剩余電荷量為12Q。再與B接觸,平分二者之和。B最后所帶電荷量為12Q+Q2=12Q∶34Q=2∶(2)若A、B帶異種電荷,設(shè)A帶電+Q,則最后A帶電+12Q,B最后帶電-Q+12Q2=14Q,A、B最后電荷量之比為1答案:(1)2∶3(2)2∶1教學(xué)建議本節(jié)由電荷、物體起電的原因、電荷守恒定律、元電荷四部分內(nèi)容組成。它們是本章的預(yù)備性知識(shí)。關(guān)于靜電現(xiàn)象方面的知識(shí),初中已有介紹,而高中更側(cè)重從物質(zhì)微觀(guān)結(jié)構(gòu)的角度認(rèn)識(shí)物體帶電的本質(zhì)。結(jié)合摩擦起電和感應(yīng)起電的具體情景,理解電荷守恒定律是本節(jié)的重點(diǎn)。摩擦起電和感應(yīng)起電兩個(gè)內(nèi)容不僅為“兩種電荷”以及電荷間的相互作用提供了感性材料,而且為理解電荷守恒定律鋪設(shè)了臺(tái)階。所以做好摩擦起電和感應(yīng)起電兩個(gè)實(shí)驗(yàn)是本節(jié)教學(xué)的重點(diǎn)。教學(xué)中應(yīng)該重視這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)設(shè)計(jì)。在完成“電荷”教學(xué)的基礎(chǔ)上,使學(xué)生能夠認(rèn)識(shí)到,無(wú)論是摩擦起電還是感應(yīng)起電,其本質(zhì)都是微觀(guān)帶電粒子(如電子)在物體之間或物體內(nèi)部的轉(zhuǎn)移,而不是創(chuàng)造出了電荷。有了這樣的認(rèn)識(shí),在教學(xué)中可以提出以下三個(gè)問(wèn)題:①電中性物體中有無(wú)電荷存在?②所謂“電荷的中和”是不是正、負(fù)電荷一起消失了?③對(duì)于“電荷的總量保持不變”中的“電荷的總量”你是怎么理解的?引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到:電中性物體中是有電荷存在的,只是電荷的代數(shù)和為0;“電荷的中和”是指電荷的種類(lèi)和數(shù)量達(dá)到異種等量,這時(shí)正、負(fù)電荷的代數(shù)和為0;“電荷的總量”是指電荷的代數(shù)和。對(duì)于元電荷的概念,最重要的是把握電荷量子化的思想,這是學(xué)生第一次接觸“量子化”,要為以后的學(xué)習(xí)打個(gè)伏筆。教師授課時(shí)不必過(guò)早提出“量子化”的名詞,可先以人群的最小量是一個(gè)人為例,讓學(xué)生知道不連續(xù)變化的含義,然后引出電荷量是不能連續(xù)變化的物理量的事實(shí),并介紹電荷量的定義。參考資料球狀閃電的成因探索人類(lèi)歷史上曾留下很多有關(guān)球狀閃電的記載。由于很難解釋球狀閃電的一些特征,例如目擊者一般感受不到火球的熱度,但火球往往觸物即燃,因此該現(xiàn)象長(zhǎng)期以來(lái)一直被視為目擊者的幻覺(jué),甚至有時(shí)還被列為超自然現(xiàn)象之列。研究人員利用建立起來(lái)的閃電磁場(chǎng)模型,解開(kāi)了球狀閃電的很多謎團(tuán)。這一模型的關(guān)鍵是閃電過(guò)程中形成的水平磁場(chǎng)和垂直磁場(chǎng)磁感線(xiàn)圈相互交織而成的磁感線(xiàn)網(wǎng)。在某些特殊情況下,這一磁感線(xiàn)網(wǎng)有可能會(huì)呈現(xiàn)出球形,而發(fā)光等離子體會(huì)被這一球網(wǎng)所“俘獲”而形成球狀閃電。由于水平磁場(chǎng)和垂直磁場(chǎng)磁感線(xiàn)圈互相束縛,因此其最終構(gòu)成的磁感線(xiàn)網(wǎng)和其中的發(fā)光等離子體不易膨脹,這一火球效應(yīng)會(huì)一直持續(xù)到等離子體開(kāi)始冷卻。