【创新设计】2020-2021学年高中物理人教版选修3-1练习：1.1-电荷及其守恒定律

对感应起电的理解图1131．如图113所示，A、B为相互接触的用绝缘支柱支持的金属导体，起初它们不带电，在它们的下部贴有金属箔片，C是带正电的小球，下列说法正确的是()A．把C移近导体A时，A、B上的金属箔片都张开B．把C移近导体A，先把A、B分开，然后移去C，A、B上的金属箔片仍张开C．先把C移走，再把A、B分开，A、B上的金属箔片仍张开D．先把A、B分开，再把C移走，然后重新让A、B接触，A上的金属箔片张开，而B上的金属箔片闭合答案AB解析虽然A、B起初都不带电，但带正电的导体C对A、B内的电荷有力的作用，使A、B中的自由电子向左移动，使得A端积累了负电荷，B端带正电荷，其下部贴有的金属箔片分别带上了与A、B同种的电荷，所以金属箔片都张开，A正确．C只要始终在A、B四周，先把A、B分开，A、B上的电荷因受C的作用力不行能中和，因而A、B仍带等量异种的感应电荷，此时即使再移走C，A、B所带电荷量也不能变，金属箔片仍张开，B正确．但假如先移走C，A、B上的感应电荷会马上中和，不再带电，所以箔片都不会张开，C错．先把A、B分开，再移走C，A、B仍旧带电，但重新让A、B接触后，A、B上的感应电荷会完全中和，箔片都不会张开，D错．故选A、B.电荷守恒定律的理解和应用2．有两个完全相同的带电绝缘金属小球A、B，分别带有电荷量QA＝6.4×10－9C，QB＝－3.2×10－9触，在接触过程中，电子如何转移并转移了多少？答案电子由B球转移到了A球，转移了3.0×1010个电子解析当两小球接触时，带电荷量少的负电荷先被中和，剩余的正电荷再重新安排．由于两小球完全相同，剩余正电荷必均分，即接触后两小球带电荷量QA′＝QB′＝eq\f(QA＋QB,2)＝eq\f(6.4×10－9－3.2×10－9,2)C＝1.6×10－9C.在接触过程中，电子由B球转移到A球，不仅将自身电荷中和，且连续转移，使B球带QB′的正电，这样，共转移的电子电荷量为ΔQB＝QB′－QB＝[1.6×10－9－(－3.2×10－9)]C＝4.8×10－9转移的电子数n＝eq\f(ΔQB,e)＝eq\f(4.8×10－9C,1.6×10－19C)＝3.0×1010(个)．用验电器检验电荷的原理和方法图1143．如图114所示，用起电机使金属球A带上正电荷，并靠近验电器B，则()A．验电器金箔不张开，由于球A没有和球B接触B．验电器金箔张开，由于整个验电器都感应出了正电荷C．验电器金箔张开，由于整个验电器都感应出了负电荷D．验电器金箔张开，由于验电器的下部箔片感应出了正电荷答案D解析相对于金属球来讲，金属箔片是距离带电体A较远的一端，依据静电感应规律可知，验电器的两金属箔片都带上了正电荷，而同种电荷相斥，所以金属箔片张开，即D正确.(时间：60分钟)题组一对元电荷的理解1．关于元电荷，下列说法中正确的是()A．元电荷实质上是指电子和质子本身B．全部带电体的电荷量肯定等于元电荷的整数倍C．元电荷的值通常取e＝1.60×10－19D．电荷量e的数值最早是由美国物理学家密立根用试验测得的答案BCD解析全部带电体的电荷量或者等于e，或者是e的整数倍，这就是说，电荷是不能连续变化的物理量，电荷量e的数值最早是由美国物理学家密立根用试验测得的．由以上分析可知选项B、C、D正确．2．爱护学问产权，抵制盗版是我们每个公民的责任与义务．盗版书籍影响我们学习效率甚至会给我们的学习带来隐患．小华同学有一次不当心购买了盗版的物理参考书，做练习时，他发觉有一个带电质点的电量数字看不清，他只能看清是6._×10－18C，拿去问老师，假如你是老师，A．6.2×10－18C B．6.4×10C．6.6×10－18C D．6.8×10答案B解析任何带电体的电荷量是元电荷的整数倍，即是1.6×10－19C的整数倍，由计算可知，只有B选项是1.6×10－19题组二对三种起电方式的理解3．关于摩擦起电现象，下列说法正确的是()A．摩擦起电现象使原来没有电子和质子的物体中产生电子和质子B．两种不同材料的绝缘体相互摩擦后，同时带上等量异种电荷C．摩擦起电，可能是由于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答案BD解析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力量不同，因而电子可以在物体间转移，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．使物体带电并不是制造出电荷．4．如图115用棉布分别与丙烯塑料板和乙烯塑料板摩擦，试验结果如图所示，由此对摩擦起电说法正确的是()图115A．两个物体摩擦时，表面粗糙的易失去电子B．两个物体摩擦起电时，肯定同时带上种类及数量不同的电荷C．两个物体摩擦起电时，带上电荷的种类不同但数量相等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答案CD解析两物体摩擦时是否得失电子取决于原子对电子的束缚力大小，A错．由于摩擦起电的实质是电子的得失，所以两物体带电种类肯定不同，数量相等，B错，C对．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，D对．图1165．如图116所示，左边是一个原先不带电的导体，右边C是后来靠近的带正电的导体球，若用绝缘工具沿图示某条虚线将导体切开，分导体为A、B两部分，这两部分所带电荷量的数值分别为QA、QB，则下列结论正确的是()A．沿虚线d切开，A带负电，B带正电，且QA＞QBB．只有沿虚线b切开，才有A带正电，B带负电，且QA＝QBC．沿虚线a切开，A带正电，B带负电，且QA＜QBD．沿任意一条虚线切开，都有A带正电，B带负电，而QA、QB的值与所切的位置有关答案D解析静电感应使得A带正电，B带负电．导体原来不带电，只是在带正电的导体球C静电感应的作用下，导体中的自由电子向B部分转移，使B部分带了多余的电子而带负电；A部分少了电子而带正电．依据电荷守恒定律，A部分移走的电子数目和B部分多余的电子数目是相同的，因此无论从哪一条虚线切开，两部分的电荷量总是相等的，但由于电荷之间的作用力与距离有关，自由电子在不同位置所受C的作用力的强弱是不同的，这样导致电子在导体上的分布的不均匀，越靠近右端负电荷密度越大，越靠近左端正电荷密度越大，所以从不同位置切开时左右两部分所带电荷量的值QA、QB是不同的，故只有D正确．图1176．用金属箔做成一个不带电的圆环，放在干燥的绝缘桌面上．小明同学用绝缘材料做的笔套与头发摩擦后，将笔套自上向下渐渐靠近圆环，当距离约为0.5cm时圆环被吸引到笔套上，如图117所示．对上述现象的推断与分析，A．摩擦使笔套带电B．笔套靠近圆环时，圆环上、下部感应出异号电荷C．圆环被吸引到笔套的过程中，圆环所受静电力的合力大于圆环的重力D．笔套遇到圆环后，笔套所带的电荷马上被全部中和答案ABC解析笔套与头发摩擦后，能够吸引圆环，说明笔套上带了电荷，即摩擦使笔套带电，选项A正确；笔套靠近圆环时，由于静电感应，会使圆环上、下部感应出异号电荷，选项B正确；圆环被吸引到笔套的过程中，是由于圆环所受静电力的合力大于圆环所受的重力，故选项C正确；笔套遇到圆环后，笔套上的部分电荷转移到圆环上，使圆环带上性质相同的电荷，选项D错误．题组三验电器及电荷间相互作用图1187．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118甲、乙所示，则()A．甲图中两球肯定带异种电荷B．乙图中两球肯定带同种电荷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答案BC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，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，所以可以推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消灭题图乙中的现象，则必需都带电且是同种电荷．图1198．如图119所示，是一个带正电的验电器，当一个金属球A靠近验电器上的金属小球B时，验电器中金属箔片的张角减小，则()A．金属球A可能不带电B．金属球A肯定带正电C．金属球A可能带负电D．金属球A肯定带负电答案AC解析验电器上的金属箔片和金属球都带有正电荷，金属箔片之所以张开，是由于箔片上的正电荷相互排斥造成的．当验电器金属箔片的张角减小时，说明箔片上的正电荷肯定比原来削减了，由于金属球A只是靠近验电器而没有与验电器上的金属球B发生接触，要考虑感应起电的影响．当金属球A靠近时，验电器的金属球B、金属杆包括金属箔片整体相当于一个导体，金属球A离金属球B较近，而离金属箔片较远．假如金属球A带正电，验电器上的正电荷肯定向远处移动，则金属箔片上的电荷量不会削减，所以选项B是错误的．假如金属球A带负电，验电器上的正电荷会由于引力作用向近端移动，造成金属箔片上的电荷量削减，所以选项C是正确的．假如金属球A不带电，由于受到金属球B上正电荷的影响，金属球A上靠近B的部分也会由于静电力的作用消灭负电荷，而这些负电荷反过来会使得验电器上的正电荷向金属球B移动，效果与金属球A带负电荷一样．所以选项A也是正确的，选项D是错误的．题组四对电荷守恒定律及电荷量的理解图11109．导体A带5q的正电荷，另一完全相同的导体B带q的负电荷，将两导体接触一会儿后再分开，则B导体的带电量为()A．－q B．qC．2q D．4q答案C解析相同带电体接触后，电荷量先中和，后平分．10．A和B都是不带电的物体，它们相互摩擦后A带负电荷1.6×10－10C，A．在摩擦前A和B的内部净电荷为零B．摩擦的过程中电子从A转移到了BC．A在摩擦过程中肯定得到了1×109个电子D．A在摩擦过程中肯定失去了1.6×10－19答案AC11．有两个完全相同的带电绝缘金属小球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，答案电子由球B转移到球A1.0×1010个解析在接触过程中，由于A球带的正电比B球多，B球上的电子会转移到A球上，直至两球带上等量的正电荷．接触后两小球各自的带电荷量QA′＝QB′＝eq\f(QA＋QB,2)＝＋4.8×10－9C共转移的电子电荷量为ΔQ＝QB′－QB＝4.8×10－9C－3.2×10－9C＝1.6转移的电子数为n＝eq\f(ΔQ,e)＝eq\f(1.6×10－9C,1.6×10－19C)＝1.0×1010(个)．12．有两个完全相同的绝缘金属球A、B，A球所带电荷量为q，B球所带电荷量为－q，现要使A、B所带电荷量都为－eq\f(q,4)，应当怎么办？答案见解析解析先用手接触一下A球，使A球带电传入大地，再将A、B接触一下，分开A、B，此时A、B所带电荷量都是－eq\f(q,2)，再用手接触一下A球，再将A、B接触一下再分开，这时A、B所带电荷量都是－eq\f(q,4).图1