高中物理滬科版選修3-1訓練1-1靜電現(xiàn)象與電荷守恒

課后篇鞏固提升A組1.(多選)科學家在研究原子、原子核及基本粒子時,為了方便,常常用元電荷作為電荷量的單位。關于元電荷,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.電子帶有最小的負電荷,其電荷量的絕對值叫元電荷D.質(zhì)子帶有最小的正電荷,其電荷量的絕對值叫元電荷答案:BCD2.毛皮與橡膠棒摩擦后,毛皮帶正電,這是因為()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:摩擦起電的實質(zhì)是電子從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體上,原來呈中性的物體若失去了電子則帶正電,得到了電子就帶負電。毛皮帶正電是因為它失去了電子,同時橡膠棒得到了電子而帶等量的負電。正電荷的載體是原子核內(nèi)的質(zhì)子,不能自由移動,故只有選項A正確。答案:A3.(多選)一帶負電絕緣金屬小球放在潮濕的空氣中,經(jīng)過一段時間該小球上凈電荷幾乎不存在,這說明()A.小球上原有的負電荷逐漸消失了B.在此現(xiàn)象中,電荷不守恒C.小球上負電荷減少的主要原因是潮濕的空氣將電子導走了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空氣導電轉(zhuǎn)移到外界,只是小球上電荷量減少,但是這些電子并沒有消失。就小球和整個外界組成的系統(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.關于摩擦起電與感應起電,下列說法正確的是()A.摩擦起電是電荷的轉(zhuǎn)移,感應起電是產(chǎn)生了電荷B.摩擦起電是產(chǎn)生電荷,感應起電是電荷的轉(zhuǎn)移C.不論摩擦起電還是感應起電,都是電荷的轉(zhuǎn)移D.不論摩擦起電還是感應起電,都是產(chǎn)生了電荷解析:無論哪種方式起電,都不是創(chuàng)造了電荷,都是電荷的轉(zhuǎn)移,所以選項A、B、D錯誤,選項C正確。答案:C5.把兩個完全相同的小球接觸后分開,兩球相互排斥,則兩球原來的帶電情況不可能是()A.原來其中的一個帶電B.兩個小球原來分別帶等量異種電荷C.兩個小球原來分別帶同種電荷D.兩個小球原來分別帶不等量異種電荷解析:兩個完全相同的小球,接觸后互相排斥,說明原來兩球所帶的電荷量的代數(shù)和不等于零。若原來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,故不會發(fā)生排斥作用。綜上所述,選項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:因為任何電荷量都應是元電荷的整數(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的負電荷。將兩金屬球接觸后再分開,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)把兩個不帶電的導體A和B用絕緣支架支起并靠在一起,如圖所示。當一個帶電的導體C移近A但不接觸A,則下列說法正確的是()A.由于靜電感應,A上帶電種類與C上相同,B上帶電種類與C上相反B.由于靜電感應,A上帶電種類與C上相反,B上帶電種類與C上相同C.當把C移走后,再把A和B分開,則A和B就分別帶上了等量異種電荷D.當把A和B先分開,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)靜電感應現(xiàn)象,帶電的導體C放在枕形導體附近,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體中有了新的電荷,只是電荷的重新分布;而把C移走后,導體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.僅有兩個小球帶同種電荷B.僅有三個小球帶同種電荷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,通過調(diào)節(jié)控制電子槍產(chǎn)生的電子束,使其每秒有104個電子到達收集電子的金屬瓶,經(jīng)過一段時間,金屬瓶上帶有8×1012C的電荷量。(1)金屬瓶上收集到多少個電子?(2)實驗的時間為多長?解析:(1)金屬瓶上收集的電子數(shù)目為N=Qe=-8×10-12(2)實驗的時間t=5×10答案:(1)5×107個(2)5000s5.半徑相同的兩個金屬小球A、B帶有相等的電荷量,相隔一定的距離,今讓第三個半徑相同的不帶電的金屬小球先后與A、B接觸后移開。(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,設電荷量為Q,第三個球與A接觸時,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。它們是本章的預備性知識。關于靜電現(xiàn)象方面的知識,初中已有介紹,而高中更側(cè)重從物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的角度認識物體帶電的本質(zhì)。結(jié)合摩擦起電和感應起電的具體情景,理解電荷守恒定律是本節(jié)的重點。摩擦起電和感應起電兩個內(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了臺階。所以做好摩擦起電和感應起電兩個實驗是本節(jié)教學的重點。教學中應該重視這兩個實驗的教學設計。在完成“電荷”教學的基礎上,使學生能夠認識到,無論是摩擦起電還是感應起電,其本質(zhì)都是微觀帶電粒子(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。有了這樣的認識,在教學中可以提出以下三個問題:①電中性物體中有無電荷存在?②所謂“電荷的中和”是不是正、負電荷一起消失了?③對于“電荷的總量保持不變”中的“電荷的總量”你是怎么理解的?引導學生認識到: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”是指電荷的種類和數(shù)量達到異種等量,這時正、負電荷的代數(shù)和為0;“電荷的總量”是指電荷的代數(shù)和。對于元電荷的概念,最重要的是把握電荷量子化的思想,這是學生第一次接觸“量子化”,要為以后的學習打個伏筆。教師授課時不必過早提出“量子化”的名詞,可先以人群的最小量是一個人為例,讓學生知道不連續(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,并介紹電荷量的定義。參考資料球狀閃電的成因探索人類歷史上曾留下很多有關球狀閃電的記載。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)象長期以來一直被視為目擊者的幻覺,甚至有時還被列為超自然現(xiàn)象之列。研究人員利用建立起來的閃電磁場模型,解開了球狀閃電的很多謎團。這一模型的關鍵是閃電過程中形成的水平磁場和垂直磁場磁感線圈相互交織而成的磁感線網(wǎng)。在某些特殊情況下,這一磁感線網(wǎng)有可能會呈現(xiàn)出球形,而發(fā)光等離子體會被這一球網(wǎng)所“俘獲”而形成球狀閃電。由于水平磁場和垂直磁場磁感線圈互相束縛,因此其最終構(gòu)成的磁感線網(wǎng)和其中的發(fā)光等離子體不易膨脹,這一火球效應會一直持續(xù)到等離子體開始冷卻。