2022年高中物理第章静电与静电场章末分层突破教师用书鲁科版选修- .pdf

1 第 1 章 静电与静电场 自我校对 摩擦感应转移守恒相斥相吸理想Fkq1q2r29.0 109_N m2/C2 真空中，点电荷? 特殊物质?EFq0?EkQr2? 正电荷? 疏密? 导走? 静电屏蔽电荷守恒定律和库仑定律的应用名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 8 页 - - - - - - - - - 2 1. 任何孤立系统的电荷总数保持不变在一个系统的内部，电荷可以从一个物体转移到另一个物体但是，在这个过程中系统总的电荷是不改变的2库仑定律的数学表达式Fkq1q2r2中k是静电力常量；F是两个点电荷间的静电力，q1、q2是两点电荷所带的电荷量，r是两点电荷间的距离上式适用于真空中的点电荷，若计算静电力时将电荷的电性符号代入，结果若F电0表示电荷间为斥力，F电0，表示电荷间为引力有 3 个完全一样的金属小球A、B、C，A带电荷量为7Q，B带电荷量为Q，C球不带电， 今将A、B固定起来， 然后让C反复与A、B球接触， 最后移去C球，求A、B的相互作用力变为原来的多少？【解析】在本题中C球不带电，让其分别与A、B接触， 三个小球满足电荷守恒定律，电荷量会重新分配，最后三个小球都具有相同的电荷量再分别利用库仑定律求解在不同时刻的库仑力即可C与A、B反复接触， 最后A、B、C三者电荷量均分，即qAqBqC7QQ32QA、B间的作用力为Fk2Q2Qr24kQ2r2原来A、B间作用力Fk7QQr27kQ2r2，所以FF47. 即为原来的47. 【答案】47电场、电场强度与电场线1. 电场的基本性质是对放入其中的电荷有力的作用，无论电荷是静止还是运动、运动方向如何 电场强度的定义就是抓住电场的这一性质而导出的并且通过电荷受的力与电荷量的比值，给出了定义式EFq0. 接着又结合库仑定律给出了真空中点电荷电场的决定式EkQr2.应用时要注意它们的区别2电场线是为了形象地描述电场而假想的线它能形象地表示出电场强度的大小和方向，并能清楚地描述不同种类的电场，如匀强电场、点电荷的电场、以及等量同种电荷、等量异种电荷的电场等关于电场，下列叙述正确的是( ) A以点电荷为圆心、r为半径的球面上，各点的场强都相同名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 8 页 - - - - - - - - - 3 B正电荷周围的电场一定比负电荷周围的电场场强大C在电场中某点放入检验电荷q，该点的场强为EF/q，取走q后，该点场强不变D电荷所受电场力很大，该点电场强度一定很大【解析】场强是矢量，不仅有大小，而且有方向以点电荷Q为圆心，半径为r的球面上，场强的大小EkQ/r2，但方向不同，故选项A错误在正电荷和负电荷周围确定场强的方法相同，用检验电荷q放到被考察点，q所受的电场力为F，那么EF/q. 由此可见，何处场强大，何处场强小，与电荷的正负并没有什么关系，故选项B 也错误电场强度E是电场的性质， 检验电荷是用来体现这一性质的“工具”，就像用温度计测量水的温度一样，温度计插入水中，水的温度就由温度计显示出来，取走温度计，水的温度仍然如此，不会消失，故 C正确EF/q一式中，E的大小并不是由F、q来决定的在电场中某一点放入一检验电荷q，那么q越大，F越大，而F/q这一比值将不变故选项D错误【答案】C 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 8 页 - - - - - - - - - 4 章末综合测评 ( 一) 静电与静电场( 分值： 100 分时间： 60 分钟 ) 一、选择题 ( 本题共 8个小题，每小题6 分，共 48 分在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确全部选对的得6 分，选不全的得3分，有选错或不答的得0 分 ) 1用毛皮摩擦橡胶棒，会使橡胶棒带负电摩擦前后，橡胶棒上的质子数将( ) A增加B减少C不变D先增加后减少【解析】摩擦过程中， 橡胶棒带负电， 是毛皮的电子转移至橡胶棒上，而不是橡胶棒上的质子减少所至，故C正确【答案】C 2如图 1 所示，是点电荷Q周围的电场线，以下判断正确的是( ) 图 1 AQ是正电荷，A点的电场强度大于B点的电场强度BQ是正电荷，A点的电场强度小于B点的电场强度CQ是负电荷，A点的电场强度大于B点的电场强度DQ是负电荷，A点的电场强度小于B点的电场强度【解析】因电场线方向背离点电荷Q，故Q为正电荷；由于电场线的疏密表示场强的大小，A点电场线密，A点的电场强度就大，故选项A正确【答案】A 3关于点电荷，以下说法正确的是( ) A所有的带电体在任何情况下都可以看成点电荷B带电体的大小和形状对研究它们之间的作用力的影响可以忽略不计时，带电体可以看成点电荷C通常把带电小球看成点电荷，带电小球靠得很近时，它们之间的作用力为无限大D以上说法都不对【解析】带电体的大小和形状对研究它们之间的作用力的影响可以忽略不计时，带电体才可以看成点电荷故A错，B对；当带电小球靠得很近时，库仑定律不适用，故C错；综合以上可知D错名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 8 页 - - - - - - - - - 5 【答案】B 4(2016龙岩高二测试) 把一不带电的金属小球移近一个带电的金箔验电器，金箔的张角将 ( ) A变大B变小C不变D不能确定【解析】把一不带电的金属小球移近一个带电的金箔验电器，金属小球与验电器会带上同种电荷， 根据电荷守恒定律可知，验电器上带电荷量将比原来的少，则金箔的张角将变小，故只有B正确【答案】B 5. 如图 2 是模拟避雷针作用的实验装置，金属板M接高压电源的正极，金属板N接负极金属板N上有两个等高的金属柱A、B，A为尖头，B为圆头逐渐升高电源电压，当电压达到一定数值时，可看到放电现象先产生放电现象的是( ) 避雷针模拟实验图 2 AA金属柱BB金属柱CA、B金属柱同时D可能是A金属柱，也可能是B金属柱【解析】根据导体表面电荷分布与尖锐程度有关可知，A金属柱尖端电荷密集，容易发生尖端放电现象，故选项A正确【答案】A 6雷雨天气，应谨防雷电，下面做法正确的是( ) A雷雨天气外出时，可以在孤立的高大建筑物和大树下避雨B雷雨天气外出时，在空地上应立即蹲下，以免成为雷电的袭击目标C雷雨天气外出时，可以在户外打手机D在室内，如果听到打雷，应马上关好门窗，以防雷电进屋【解析】雷雨天气，为防止雷电袭击，在外出时，不能在户外接打手机，C错误，由于高大建筑物和大树积累电荷较多，易发生尖端放电而遭雷击，故 A错误， B正确， 在室内，如果听到打雷，应马上关闭用电器，以防雷电袭击，D错误【答案】B 7如图所示，电荷量为q1和q2的两个点电荷分别位于P点和Q点已知在P、Q连线名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 8 页 - - - - - - - - - 6 上某点R处的电场强度为零，且PR2RQ，则 ( ) 图 3 Aq12q2 B q14q2Cq12q2Dq14q2【解析】设PR2RQ2r，因为R处的电场强度为零，两点电荷在R处的场强等大反向，由kq1r2kq2r2，解得q14q2，B正确【答案】B 8光滑绝缘水平面上有一带正电的小球正在做匀速直线运动，当小球运动到a点时突然加上一个平行水平面的电场，发现小球沿曲线abc运动且速率逐渐增大，则下列关于所加电场在b点的电场强度方向合理的是( 虚线是曲线在b点的切线 )( ) 【解析】由题知， 小球原来只受重力和支持力作用，加上电场后，小球运动状态的改变仅由电场力引起，因小球带正电，所受电场力方向( 指向轨迹凹侧) 与电场强度方向一致，又因小球速率是增加的，所以电场力方向与速度方向夹角应小于90， C对【答案】C 二、非选择题 ( 本题共 4 个小题， 共 52 分，解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤， 只写出最后答案的不得分有数值计算的题， 答案中应明确写出数值和单位) 9(10 分) 真空中的两个点电荷A、B相距 20 cm，A带正电QA4.0 10 10 C已知A对B的吸引力F5.4 108N，则B在A处产生的场强大小是_N/C，方向 _；A在B处产生的场强大小是_N/C，方向 _【解析】EAF/QA135 N/C ，EBkQAr290 N/C. 【答案】135 A指向B90 A指向B10(8 分) 在真空中有两个点电荷，它们之间距离是L时，相互作用的库仑力大小是F，如果把两个电荷之间的距离缩短10 cm，则相互作用的库仑力大小变为4F，由此可知L的大小是 _cm. 【解析】设两个点电荷的电荷量分别为Q1和Q2，由库仑定律，FkQ1Q2L2，4FkQ1Q2L2，所以L2L 2(L0.1 m) ，L0.2 m 20 cm. 【答案】20 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 8 页 - - - - - - - - - 7 11(16 分) 如图 4 所示，一根置于水平面上的光滑玻璃管( 绝缘体 ) ，内部有两个完全相同的弹性金属球A、B，带电荷量分别为9Q和Q，从图示位置由静止开始释放，问：两球再次经过图中位置时，两球的加速度是释放时的多少倍？图 4 【解析】释放时由库仑定律得F1k9QQr2，由于两球带异种电荷相互吸引两球相碰后电荷先中和再平分，电量都变为9QQ24Q再次回到原位置时，F2k4Q4Qr2所以a1a2F1F2916 即a2变为a1的169倍【答案】169倍12(18 分) 把一个电荷量为1.0 106C的负电荷q，依次放在带正电的点电荷Q周围的A、B两点，受到的电场力大小分别是FA5103N，FB3103N. 图 5 (1) 画出负电荷q在A、B两点的受力方向；(2) 求出A、B两点的电场强度；(3) 如在A、B两点依次放上另一个电荷量为q1.0 105C的正电荷，受到的电场力多大？【解析】(1) 电荷在A、B两点的受力方向沿着它们与点电荷Q的连线向内如图中FA、FB所示(2)A、B两点的场强大小依次为EAFAq51031.0 106N/C5103N/C EBFBq31031.0 106N/C3103N/C 电场强度的方向与放入其中的负电荷的受力方向相反，因此电场强度的方向分别沿着名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 8 页 - - - - - - - - - 8 A、B两点与点电荷Q的连线向外 ( 如图所示 ) (3) 当在A、B两点放上电荷q时，受到的电场力分别为FAEAq51031.0 1 05N5102N 方向与EA同向FBEBq31031.0 105N3102N 方向与EB同向【答案】见解析名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 8 页 - - - - - - - - -