專題1-1 電荷（人教版2019必修第三冊）（解析版）

專題1.1電荷【人教版】TOC\o"1-3"\t"正文,1"\h【題型1接觸起電】 【題型2摩擦起電】 【題型3靜電感應(yīng)】 【題型4電荷守恒定律】 【題型5元電荷】 【題型6聯(lián)系實(shí)際】 【題型7點(diǎn)電荷】 【題型8電荷間的作用】 【題型1接觸起電】【例1】為了研究空腔導(dǎo)體內(nèi)外表面的電荷分布情況，取兩個(gè)驗(yàn)電器A和B，在B上裝一個(gè)幾乎封閉的空心金屬球C（僅在上端開有小孔），D是帶有絕緣柄的金屬小球，如圖所示．實(shí)驗(yàn)前他們都不帶電，實(shí)驗(yàn)時(shí)首先將帶正電的玻璃棒（圖中未畫出）與C接觸使C帶電．以下說法正確的是A．若將帶正電的玻璃棒接觸C外表面，則B的箔片帶負(fù)電B．若將帶正電的玻璃棒接觸C內(nèi)表面，則B的箔片不會(huì)帶電C．使D接觸C的外表面，然后接觸A，操作若干次，觀察到A的箔片張角變大D．使D接觸C的內(nèi)表面，然后接觸A，操作若干次，觀察到A的箔片張角變大答案：C解析：A.若將帶正電的玻璃棒接觸C外表面，則C以及與C連接的B的箔片都帶正電；故A錯(cuò)誤.B.若將帶正電的玻璃棒接觸C內(nèi)表面，則C以及與C連接的B的箔片都帶正電；故B錯(cuò)誤.C.若使D接觸C的外表面，D上的電荷只有一部分轉(zhuǎn)移到C上，D仍然帶電；然后接觸A，則A的一部分電荷又轉(zhuǎn)移到A上；操作若干次，觀察到A的箔片張角變大；故C正確.D.若使D接觸C的內(nèi)表面，則D上的電荷全部轉(zhuǎn)移到C上，D不再帶電；然后接觸A，A不能帶電；操作若干次，觀察到A的箔片張角不變；故D錯(cuò)誤.【變式1-1】有三個(gè)完全一樣的絕緣金屬球，A球帶的電荷量為q，B、C均不帶電。現(xiàn)要使B球帶的電荷量為3q/8，應(yīng)該怎么辦？A與B接觸后分開，B與C接觸后分開，B與A接觸后分開?！咀兪?-2】導(dǎo)體A帶5q的正電荷,另一完全相同的導(dǎo)體B帶q的負(fù)電荷,將兩導(dǎo)體接觸后再分開,則B導(dǎo)體的帶電量為()A.-qB.qC.2qD.4q【答案】C【變式1-3】A、B帶等量的異種電荷，不帶電物體C先后與A、B接觸后A、B、C三者電荷量之比為______．答案：2：1：1解析：假設(shè)A帶電量為Q，B帶電量為-Q，第三個(gè)不帶電的金屬小球C與A接觸后，A和C的電量都為，C與B接觸時(shí)先中和再平分，則C、B分開后電量均為，所以A、B、C三者電荷量之比為2：1：1【題型2摩擦起電】【例2】公元1世紀(jì)，東漢王充《論衡·亂龍》中記錄了“頓牟掇芥”。頓牟即琥珀，芥指芥菜籽，統(tǒng)喻干草、紙等微小屑末。這個(gè)詞的意思就是經(jīng)過摩擦過的琥珀能夠吸引干草、紙等輕小的物體。下列關(guān)于這個(gè)現(xiàn)象的解釋正確的是（）A．經(jīng)過摩擦的琥珀帶了電 B．經(jīng)過摩擦的琥珀有了磁性C．琥珀與干草帶異種電荷 D．琥珀與干草帶同種電荷答案：A解析：AB．“頓牟掇芥”屬于靜電現(xiàn)象，是經(jīng)過摩擦的琥珀帶了電，B錯(cuò)誤A正確；CD．同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引。帶電體都有吸引輕小物體的性質(zhì)，干草不一定帶電，CD錯(cuò)誤。故選A?！咀兪?-1】(多選)M和N是兩個(gè)不帶電的物體，它們互相摩擦后M帶正電且所帶電荷量為1.6×10－10C，下列判斷正確的有()A．摩擦前在M和N的內(nèi)部沒有任何電荷B．摩擦的過程中電子從M轉(zhuǎn)移到NC．N在摩擦后一定帶負(fù)電且所帶電荷量為1.6×10－10CD．M在摩擦過程中失去1.6×10－10個(gè)電子答案BC解析摩擦前M和N都不帶電，是指這兩個(gè)物體都呈電中性，沒有“凈電荷”，也就是沒有得失電子，但內(nèi)部仍有正電荷和負(fù)電荷，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；M和N摩擦后M帶正電荷，說明M失去電子，電子從M轉(zhuǎn)移到N，選項(xiàng)B正確；根據(jù)電荷守恒定律，M和N這個(gè)與外界沒有電荷交換的系統(tǒng)原來電荷量的代數(shù)和為0，摩擦后電荷量的代數(shù)和應(yīng)仍為0，選項(xiàng)C正確；元電荷的值為1.60×10－19C，摩擦后M帶正電且所帶電荷量為1.6×10－10C，由于M帶電荷量應(yīng)是元電荷的整數(shù)倍，所以M在摩擦過程中失去109個(gè)電子，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．【變式2-2】如圖所示，某同學(xué)在用毛皮摩擦過的PVC管靠近一細(xì)水流，發(fā)現(xiàn)細(xì)水流向靠近PVC管的方向偏轉(zhuǎn)，下列說法正確的是（）A．摩擦可以創(chuàng)造更多電荷B．下雨天，實(shí)驗(yàn)效果會(huì)更明顯C．PVC管所帶的電荷量一定是元電荷e的整數(shù)倍D．用絲綢摩擦過的玻璃棒代替本實(shí)驗(yàn)的PVC管，細(xì)水流會(huì)向遠(yuǎn)離玻璃棒的方向偏轉(zhuǎn)答案：C解析：A．摩擦只能轉(zhuǎn)移電荷，不能夠創(chuàng)造電荷，A錯(cuò)誤；B．下雨天，對細(xì)水流的偏轉(zhuǎn)會(huì)有著一定的影響，實(shí)驗(yàn)效果會(huì)不明顯，B錯(cuò)誤；C．所有帶電體所帶電荷量一定為元電荷的整數(shù)倍，C正確；D．用絲綢摩擦過的玻璃棒，玻璃棒會(huì)帶正電，毛皮摩擦過的PVC管帶負(fù)電，雖然二者帶電種類不同，但細(xì)水流依舊會(huì)向靠近玻璃棒方向偏轉(zhuǎn)，D錯(cuò)誤。故選C。【變式2-3】公元前600年左右，希臘人泰勒斯就發(fā)現(xiàn)了用毛皮摩擦過的琥珀能吸引輕小的物體，公元一世紀(jì)，我國學(xué)者王充在《論衡》一書中也寫下了“頓牟掇芥”．下列關(guān)于摩擦起電現(xiàn)象說法正確的是A．玻璃棒與絲綢摩擦過后，玻璃帶的是負(fù)電B．摩擦起電的過程就是創(chuàng)造電荷的過程，C．橡膠棒與毛皮摩擦后帶負(fù)電，是因?yàn)槊ど系碾娮右苿?dòng)到橡膠棒上D．摩擦起電可以使物體帶上任意大小的電量答案：C解析：用絲綢摩擦過的玻璃棒帶正電，用毛皮摩擦過的橡膠棒帶負(fù)電，A錯(cuò)誤；摩擦起電過程是得到和失去電子的過程，因此其實(shí)質(zhì)是電子的轉(zhuǎn)移，當(dāng)某種物質(zhì)失去了電子時(shí)，物質(zhì)的電子比質(zhì)子少，帶正電，當(dāng)某種物質(zhì)得到了電子時(shí)，物質(zhì)的電子比質(zhì)子多，帶負(fù)電，B錯(cuò)誤；橡膠棒與毛皮摩擦后帶負(fù)電，是因?yàn)槊ど系碾娮右苿?dòng)到橡膠棒上，C正確；物體所帶的電荷量只能是元電荷的整數(shù)倍，D錯(cuò)誤。【題型3靜電感應(yīng)】【例3】如圖所示，將帶電棒移近兩個(gè)相同且不帶電的導(dǎo)體球，開始時(shí)互相接觸且對地絕緣，哪些方法能使兩球帶等量的電荷？答案：將帶電棒移近兩個(gè)導(dǎo)體球，然后將兩個(gè)導(dǎo)體球分開，最后撤去帶電棒，則兩球帶上等量異種電荷；讓帶電棒接觸某個(gè)導(dǎo)體球，然后撤去帶電棒，則兩球帶上等量同種電荷?！咀兪?-1】如圖所示,原來不帶電的絕緣金屬導(dǎo)體MN,在其兩端下面都懸掛著金屬驗(yàn)電箔.若使帶負(fù)電的絕緣金屬球A靠近導(dǎo)體的M端,可能看到的現(xiàn)象是()NNMAA.只有M端驗(yàn)電箔張開B.只有N端驗(yàn)電箔張開C.兩端的驗(yàn)電箔都張開D.兩端的驗(yàn)電箔都不張開【答案】C【變式3-2】如圖所示，A帶正電，若原來不帶電的條形金屬C端接地，問B、C端各帶什么電荷？B端帶負(fù)電，C端不帶電。若此時(shí)斷開C與地的連線，B、C端帶什么電荷？B端帶負(fù)電，C端不帶電。整個(gè)導(dǎo)體凈余什么電荷？負(fù)電荷若B端接地，整個(gè)導(dǎo)體凈余什么電荷？負(fù)電荷【變式3-3】如圖所示，A、B是兩個(gè)架在絕緣支座上的金屬球，都不帶電，中間用導(dǎo)線連接，現(xiàn)用一帶正電的小球C靠近B，用手摸一下B球，再撤去導(dǎo)線，然后移走C球，則A、B帶電情況：AAB+CA.A球帶正電，B球帶負(fù)電B.A球帶正電，B球不帶電C.A球不帶電，B球帶負(fù)電D.以上說法都不正確答案：D【題型4電荷守恒定律】【例4】有兩個(gè)完全相同的帶電絕緣金屬小球A、B，分別帶有電荷量QA＝6.4×10－9C，QB＝－3.2×10－9C，讓兩絕緣金屬小球接觸。在接觸后，A、B帶電荷量各是多少？此過程中電子發(fā)生了怎樣的轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)移了多少電荷量？答案：1.6×10－9C，電子由B球轉(zhuǎn)移到A球，－4.8×10－9C解析：接觸后兩小球帶電量在接觸過程中，電子由B球轉(zhuǎn)移到A球，不僅將自身凈電荷中和，且繼續(xù)轉(zhuǎn)移，使B球帶QB′的正電荷。這樣，共轉(zhuǎn)移的電子電荷量為【變式4-1】下列說法正確的是()A.摩擦起電是創(chuàng)造電荷的過程B.接觸起電是電荷轉(zhuǎn)移的過程C.玻璃棒無論和什么物體摩擦都會(huì)帶正電D.帶等量異種電荷的兩個(gè)導(dǎo)體接觸后,電荷會(huì)被中和,這種現(xiàn)象說明電荷會(huì)消失【答案】B【變式4-2】關(guān)于物體所帶電荷量，以下說法中正確的是（）A．物體所帶的電荷量可以為任意實(shí)數(shù)B．不帶電的物體上，既沒有正電荷也沒有負(fù)電荷C．物體帶電＋1.60×10-9C，這是因?yàn)樵撐矬w失去了1.0×1010個(gè)電子D．摩擦起電過程，是靠摩擦產(chǎn)生了電荷【答案】C【變式4-3】放在絕緣支架上的兩個(gè)完全相同的金屬小球A、B分別帶有電荷量QA＝6.4×10－9C、QB＝－3.2×10－9C，讓兩個(gè)金屬小球接觸，在接觸過程中，電子如何轉(zhuǎn)移？轉(zhuǎn)移了多少個(gè)？答案：電子由B球轉(zhuǎn)移到A球，3.0×1010（個(gè)）解析：兩小球接觸時(shí)，電荷量少的負(fù)電荷先被中和，剩余的正電荷再重新分配，由于兩小球完全相同，剩余正電荷一定平分，即接觸后兩小球帶電荷量在接觸過程中，電子由B球轉(zhuǎn)移到A球，自身的凈電荷全部中和后，繼續(xù)轉(zhuǎn)移，使B球帶QB′的正電，這樣共轉(zhuǎn)移的電荷量為ΔQ＝QB′－QB＝4.8×10－9C則轉(zhuǎn)移的電子數(shù)（個(gè)）【題型5元電荷】【例5】（多選）關(guān)于元電荷下列說法中正確的是()A.元電荷實(shí)質(zhì)上是指電子和質(zhì)子本身B.所有帶電體的電荷量一定等于元電荷的整數(shù)倍C.元電荷的值通常取作1e=1.60×10-19CD.電荷量e的數(shù)值最早是由美國科學(xué)家密立根用試驗(yàn)測得的【答案】BCD【變式5-1】（多選）關(guān)于元電荷，下列說法正確的有（）A．元電荷就是指電子和質(zhì)子B．元電荷的數(shù)值通常取e=1.60×10-19CC．所有帶電體的電荷量都等于元電荷的整數(shù)倍D．元電荷e的數(shù)值最早是由美國科學(xué)家密立根用扭秤實(shí)驗(yàn)測得的答案：BC解析：A．元電荷是指最小的電荷量，不是指質(zhì)子或者是電子，故A錯(cuò)誤；B．元電荷的值通常取e=1.60×10-19C，故B正確；C．任何帶電體所帶電荷都等于元電荷或者是元電荷的整數(shù)倍，故C正確；D．電荷量e的數(shù)值最早是由美國科學(xué)家密立根用油滴實(shí)驗(yàn)測得的，故D錯(cuò)誤。故選BC?！咀兪?-2】（多選）關(guān)于元電荷的理解，下列說法正確的是：[]A．元電荷就是電子B．元電荷是表示跟電子所帶電量數(shù)值相等的電量C．元電荷就是質(zhì)子D．物體所帶的電量只能是元電荷的整數(shù)倍答案：BD【變式5-3】5個(gè)元電荷的電量是________，16C電量等于______e．答案：8.00×10-19C，1020【題型6聯(lián)系實(shí)際】【例6】保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)，抵制盜版是我們每個(gè)公民的責(zé)任與義務(wù)．盜版書籍影響我們的學(xué)習(xí)效率，甚至給我們的學(xué)習(xí)帶來隱患．小華有一次不小心購買了盜版的物理參考書，做練習(xí)時(shí)，他發(fā)現(xiàn)有一個(gè)關(guān)鍵數(shù)字看不清，拿來問老師，如果你是老師，你認(rèn)為可能是下列數(shù)字中的()A．6.2×10－19C B．6.4×10－19CC．6.6×10－19C D．6.8×10－19C答案：B解析：任何帶電體的電荷量都是元電荷的整數(shù)倍，即是1.6×10－19C的整數(shù)倍，由計(jì)算可知，只有B選項(xiàng)是1.6×10－19C的整數(shù)倍，故選項(xiàng)B正確．【變式6-1】（多選）如圖所示,掛在絕緣細(xì)繩下的兩個(gè)輕質(zhì)小銅球,由于電荷的相互作用而靠近或遠(yuǎn)離,所以()甲甲乙甲A.甲圖中兩球一定帶異種電荷B.乙圖中兩球一定帶同種電荷C.甲圖中至少有一個(gè)帶電D.乙圖中兩球至少有一個(gè)帶電.【答案】BC【變式6-2】如圖所示，某同學(xué)在桌上放兩摞書，然后把一塊潔凈的玻璃板放在上面，使玻璃板離開桌面2~3cm，在寬約0.5cm的紙條上畫出各種舞姿的人形用剪刀把它們剪下來，放在玻璃板下面再用一塊硬泡沫塑料在玻璃上來回擦動(dòng)，此時(shí)會(huì)看到小紙人翩翩起舞，下列哪種做法能使實(shí)驗(yàn)效果更好（）A．將玻璃板換成鋼板 B．向舞區(qū)哈一口氣C．將玻璃板和地面用導(dǎo)線連接 D．用一根火柴把舞區(qū)烤一烤答案：D解析：A．鋼板是導(dǎo)體，與泡沫摩擦?xí)r不易帶電，故效果并不好，故A錯(cuò)誤；B．向舞區(qū)哈一口氣時(shí)，由于含有大量的水分，電量會(huì)減小，效果更不明顯，故B錯(cuò)誤；C．將玻璃板和地面用導(dǎo)線連接時(shí)，電量會(huì)流入大地，電量減小，故效果不明顯，故C錯(cuò)誤；D．用火烤會(huì)使玻璃板更加干燥，更容易發(fā)生靜電現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更明顯，故D正確。故選D。【變式6-3】PM2.5是大氣中直徑小于等于2.5μm、即小于等于2.5×10﹣6m的顆粒懸浮物，能被肺泡吸收并進(jìn)入血液?？蒲腥藛T成功研制出PM2.5凈化器，其原理如圖所示。閉合開關(guān)S1、S2后，風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)吸入空氣，氣流外側(cè)A處的顆粒物也被吸入凈化器，這是因?yàn)闅饬魈幜魉俅髮?dǎo)致壓強(qiáng)的緣故。顆粒物接近帶有負(fù)電荷的光潔金屬網(wǎng)C時(shí)受到強(qiáng)烈的吸引力，這是因?yàn)椋芸煊质艿焦鉂嵔饘倬W(wǎng)C對它的斥力，這又是因?yàn)椤ｎw粒物離開金屬網(wǎng)C后，被帶有正電荷的棉芯D牢牢吸引，這是因?yàn)楫惙N電荷相互吸引。解析：風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)吸入空氣，氣流外側(cè)A處的顆粒物也被吸入凈化器，這是因?yàn)闅饬魈幜魉俅髮?dǎo)致壓強(qiáng)小的緣故；由于帶電體吸引輕小物體，顆粒物接近帶有負(fù)電荷的光潔金屬網(wǎng)C時(shí)受到強(qiáng)烈的吸引力，被金屬網(wǎng)吸引過去；顆粒物被金屬網(wǎng)吸引后帶有負(fù)電荷，受到金屬網(wǎng)的排斥作用。答案：小，帶電物體能夠吸引輕小物體，金屬網(wǎng)的部分負(fù)電荷轉(zhuǎn)移給顆粒物導(dǎo)致同種電荷相互排斥。【題型7點(diǎn)電荷】【例7】關(guān)于點(diǎn)電荷的說法，正確的是：[]A．只有體積很小的帶電體才能看成點(diǎn)電荷B．體積很大的帶電體一定不能看成點(diǎn)電荷C．當(dāng)兩個(gè)帶電體的大小及形狀對它們之間的相互作用力的影響可以忽略時(shí)，這兩個(gè)帶電體可看成點(diǎn)電荷D．一切帶電體都可以看成點(diǎn)電荷答案：C【變式7-1】（多選）.關(guān)于點(diǎn)電荷的說法，正確的是()A．只有體積很小的帶電體，才能作為點(diǎn)電荷B．點(diǎn)電荷的電量一定是元電荷電量的整數(shù)倍C．點(diǎn)電荷一定是電量很小的電荷D．兩個(gè)帶電的金屬小球，不一定能將它們作為電荷集中在球心的點(diǎn)電荷處理【答案】BD【變式7-2】關(guān)于元電荷說法正確的是（）A．很小的電荷量就是元電荷 B．質(zhì)子就是元電荷C．點(diǎn)電荷也叫元電荷 D．帶電體的電荷量都是元電荷的整數(shù)倍答案：D解析：元電荷是最小的電量單位，一切帶電體的電荷量都是元電荷的整數(shù)倍；很小的電荷量不是元電荷，質(zhì)子帶元電荷的電量，點(diǎn)電荷是指把本身的線度比相互之間的距離小得多的帶電體簡化為一個(gè)點(diǎn)，叫做點(diǎn)電荷，點(diǎn)電荷不是元電荷。故選D?！咀兪?-3】關(guān)于點(diǎn)電荷，下列說法中正確的是（）A．只有體積很小的帶電體才能看成是點(diǎn)電荷 B．體積較大的帶電體一定不能看成是點(diǎn)電荷 C．當(dāng)帶電體帶電荷量很少時(shí)，可看成點(diǎn)電荷 D．當(dāng)兩個(gè)帶電體的大小形狀對它們之間的相互作用的影響可忽略時(shí)，這兩個(gè)帶電體均可看成點(diǎn)電荷【解答】解：A、B、C、電荷的形狀、體積和電荷量對分析的問題的影響可以忽略時(shí)，就可以看成是點(diǎn)電荷，所以體積很大的帶電體也有可能看成是點(diǎn)電荷，故AB錯(cuò)誤，D正確；C、點(diǎn)電荷是不考慮其尺寸、形狀和電荷分布情況的帶電體，是實(shí)際帶電體的理想化模型。當(dāng)電荷間距離大到可認(rèn)為電荷大小、形狀不起什么作用時(shí)，可把電荷看成點(diǎn)電荷.物體能否簡化為點(diǎn)電荷與電荷量的絕對大小無關(guān)，要看所研究的問題，故C錯(cuò)誤。答案：D?！绢}型8電荷間的作用】【例8】兩個(gè)大小相同的小球帶有同種電荷，質(zhì)量分別為m1和m2，帶電荷量分別是q1和q2，用絕緣細(xì)線懸掛后，由于靜電斥力而使兩懸線張開，分別與鉛垂線方向成夾角α1和α2，且兩球處于同一水平線上，如圖所示，α1=α2，則下列關(guān)系正確的是( )A.q1一定等于q2B.m1一定等于m2C.一定滿足D.一定同時(shí)滿足q1=q2，m1=m2答案：B【變式8-1】如圖，把一帶正電的小球a放在光滑絕緣面上，欲使球a能靜止在斜面上，需在MN間放一帶電小球b，則b應(yīng)（）A．帶負(fù)電，放在A點(diǎn)