1、电荷及其守恒定律(25分钟60分)一、选择题(本题共6小题,每题6分,共36分)1.关于摩擦起电和感应起电,以下说法正确的是()A.摩擦起电是因为电荷的转移,感应起电是因为产生电荷B.感应起电是因为电荷的转移,摩擦起电是因为产生电荷C.不论是摩擦起电还是感应起电都是因为电荷的转移D.摩擦起电会使物体所带的电荷量变多【解析】选C。摩擦起电的实质是电子从一个物体转移到另一个物体,感应起电的实质是电荷从物体的一部分转移到另一部分,两个过程都没有产生电荷,选项A、B、D错误,C正确。2.有一个质量很小的小球A,用绝缘细线悬挂着,当用毛皮摩擦过的硬橡胶棒B靠近它时,看到它们互相吸引,接触后又互相排斥,则
2、下列说法正确的是()A.接触前,A、B一定带异种电荷B.接触前,A、B可能带同种电荷C.接触前,A球一定不带任何电荷D.接触后,A球一定带电【解析】选D。因为毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷是负电荷;如果小球带电,根据异种电荷相互吸引可知,小球带正电;由于橡胶棒吸引轻质小球,根据带电体具有吸引轻小物体的性质可知,小球可能不带电,故A、B、C错误;当接触后,出现相互排斥,则A球一定带电,故D正确;故选D。【加固训练】电视机的玻璃光屏表面经常有许多灰尘,这主要是因为()A.灰尘的自然堆积B.玻璃有极强的吸附灰尘的能力C.电视机工作时,屏表面温度较高而吸附灰尘D.电视机工作时,屏表面有静电而吸附灰尘【解
3、析】选D。带电体具有吸引轻小物体的性质,选项D正确。3.静电现象在自然界中普遍存在,我国早在西汉末年已有对静电现象的记载,春秋纬考异邮中有“玳瑁吸”之说,但下列不属于静电现象的是()A.梳过头发的塑料梳子吸起纸屑B.带电小球移至不带电金属球附近,两者相互吸引C.小线圈接近通电线圈过程中,小线圈中产生电流D.从干燥的地毯上走过,手碰到金属把手时有被电击的感觉【解析】选C。用塑料梳子梳头发时相互摩擦,塑料梳子会带上电荷吸引纸屑,选项A属于静电现象;带电小球移至不带电金属球附近,由于静电感应,金属球在靠近带电小球一端会感应出与带电小球异号的电荷,两者相互吸引,选项B属于静电现象;小线圈接近通电线圈过
4、程中,由于电磁感应现象,小线圈中产生感应电流,选项C不属于静电现象;从干燥的地毯上走过,由于摩擦生电,当手碰到金属把手时瞬间产生较大电流,人有被电击的感觉,选项D属于静电现象。4.对物体带电现象的叙述,正确的是()A.物体带电一定是因为具有多余的电子B.摩擦起电实质上是电荷从一个物体转移到另一个物体的过程C.物体所带电荷量可能很小,甚至小于eD.电中和是等量异种电荷完全消失的现象【解题指南】解决本题的关键是掌握电荷守恒定律,电荷并不能创生,也不能消失,只能从一个物体转移到另一个物体,或从物体的一部分转移到另一部分,但电荷的总量保持不变,以及知道元电荷的电量是最小的带电量。【解析】选B。物体带电
5、可能有多余的正电荷,也可能有多余的负电荷,故A错误;电荷并不能创生,也不能消失,摩擦起电的实质是电荷从一个物体转移到另一个物体,故B正确;元电荷的电量是最小的带电量,故C错误;电中和是等量的异种电荷完全抵消,而不是消失,故D错误。故选B。5.保护知识产权,抵制盗版是我们每个公民的责任与义务。盗版书籍影响我们的学习效率,甚至会给我们的学习带来隐患。小华同学有一次不小心购买了盗版的物理参考书,做练习时,他发现有一个带电质点的电荷量数字看不清,他只能看清是6.10-18 C,拿去问老师,如果你是老师,你认为该带电质点的电荷量可能是下列哪一个()A.6.810-18 CB.6.410-18 CC.6.
6、610-18 CD.6.210-18 C【解析】选B。任何带电体的电荷量都是元电荷的整数倍,即1.610-19 C的整数倍,由计算可知,只有6.410-18 C是1.610-19 C的整数倍,故选B。6.公元前600年左右,希腊人泰勒斯就发现了用毛皮摩擦过的琥珀能吸引轻小的物体,公元一世纪,我国学者王充在论衡一书中也写下了“顿牟掇芥”。下列关于摩擦起电现象说法正确的是()A.玻璃棒与丝绸摩擦过后,玻璃棒带的是负电B.摩擦起电的过程就是创造电荷的过程C.橡胶棒与毛皮摩擦后带负电,是因为毛皮上的电子移动到橡胶棒上D.摩擦起电可以使物体带上任意大小的电量【解析】选C。用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电,用毛
7、皮摩擦过的橡胶棒带负电,A错误;摩擦起电过程是得到和失去电子的过程,因此其实质是电子的转移,当某种物质失去了电子时,物质的电子比质子少,带正电,当某种物质得到了电子时,物质的电子比质子多,带负电,B错误;橡胶棒与毛皮摩擦后带负电,是因为毛皮上的电子移动到橡胶棒上,C正确;物体所带的电荷量只能是元电荷的整数倍,D错误。【加固训练】用金属箔做成一个不带电的圆环,放在干燥的绝缘桌面上。李明同学用绝缘材料做的笔套与头发摩擦后,将笔套自上向下慢慢靠近圆环,当距离约为0.5 cm时圆环被吸引到笔套上,如图所示。对上述现象的判断与分析,下列说法不正确的是()A.摩擦使笔套带电B.笔套靠近圆环时,圆环上、下部
8、感应出异种电荷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.笔套碰到圆环后,笔套所带的电荷立刻被全部中和【解析】选D。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、下部感应出异种电荷,选项B正确;圆环被吸引到笔套的过程中,有向上的加速度,故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;笔套碰到圆环后,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。二、计算题(本题共2小题,共24分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要标明单位)7.(12分)如图所示,通过调节
9、控制电子枪产生的电子束,使其每秒有104个电子到达收集电子的金属瓶,经过一段时间,金属瓶上带有-810-12 C的电荷量,求:(1)金属瓶上收集到多少个电子。(2)实验的时间为多长。【解析】(1)金属瓶上收集的电子数目为:n=个=5107(个)。(2)实验的时间t= s=5 000 s。答案:(1)5107个(2)5 000 s8.(12分)A、B两物体相互摩擦,A物体原来带+4.810-14 C的电荷,与B物体摩擦后,所带的电荷量变为+1.610-14 C。问:(1)在此过程中,A物体得到了电子还是失去了电子?(2)转移了多少个电子?【解析】(1)A、B两物体相互摩擦,A物体原来带+4.81
10、0-14 C的电荷,与B物体摩擦后,所带的电荷量变为+1.610-14 C,摩擦起电中移动的是自由电子,所以在此过程中A物体得到电子;(2)A物体得到电子个数:n=个=2105个答案:(1)A物体得到了电子(2)2.0105个【加固训练】如图所示,A、B、C是三个安装在绝缘支架上的金属体,其中C球带正电,A、B是两个完全相同的枕形导体且不带电。试问:(1)如何使A、B都带等量正电?(2)如何使A、B都带等量负电?(3)如何使A带负电B带等量的正电?【解析】(1)法一:把A、B紧密靠拢,让C靠近B,则在B端感应出负电荷,A端感应出等量正电荷,把A与B分开,移走C后再用手摸一下B,再把A与B接触一
11、下,则A和B就带等量正电。法二:把A、B紧密靠拢,让C接触A或B,然后移去C,再把A与B分开,则A、B就带等量正电。(2)把A、B紧密靠拢,让C靠近B,则在B端感应出负电荷,A端感应出等量正电荷,再用手摸一下A或B,移走C以后再把A与B分开,则A和B就带等量负电。(3)把A、B紧密靠拢,让C靠近A,则在A端感应出负电荷,B端感应出等量正电荷,把A与B分开后,移去C,则A带负电B带等量的正电。答案:见解析(15分钟40分)9.(6分)把两个完全相同的金属球A和B接触一下,再分开一段距离,发现两球之间相互排斥,则A、B两球原来的带电情况不可能是()A.带有等量异种电荷B.带有等量同种电荷C.带有不
12、等量异种电荷D.一个带电,另一个不带电【解析】选A。两个金属球原来分别带等量同种电荷,把两个完全相同的金属球接触后仍带等量同种电荷,存在排斥力,故B可能。两个金属球原来分别带不等量异种电荷,金属球接触后电荷先中和再平分,带上等量同种电荷,存在排斥力,故C可能。原来的其中一个带电,把两个完全相同的金属球接触后电荷平分,带上等量同种电荷,存在排斥力,故D可能。两个金属球原来分别带等量异种电荷,接触后电荷完全中和,两球均不带电,不存在排斥力,故A不可能。【加固训练】(多选)如图所示为科技馆里一个趣味体验项目的简化图,核心装置为一个金属球,在干燥的空气里,体验者双脚站在绝缘凳上,右手按在金属球上,并远
13、离周围其他物体。一条特殊传送带(图中未画出)给金属球不断地输送电荷,过一段时间后,体验者的头发便会四处散开,甚至倒立,十分有趣,在此状态下,下列分析正确的是()A.若用左手也去摸金属球,会被电击B.若用左手与旁边的观众握手,会被电击C.若右手离开金属球,则头发会立刻恢复常态D.若右手离开金属球而且走下绝缘凳,头发会立刻恢复常态【解析】选B、D。若用左手也去摸金属球,不会有电流产生,不会被电击,选项A错误;若用左手与旁边的观众握手,会发生放电现象而被电击,选项B正确;若右手离开金属球,电荷不会转移,则头发仍然四处散开,选项C错误;若右手离开金属球而且走下绝缘凳,则电荷将进入大地,人体将不再带电,
14、头发会立刻恢复常态,选项D正确。10.(6分)如图所示,用绝缘柱支持的导体A和B彼此接触,起初它们不带电,贴在两端下部的金属箔是闭合的。把带正电的物体C移近A端,然后把A和B分开较远的距离,再移去C,则()A.C移近A端时,A端的金属箔张开,B端的金属箔闭合B.C移近A端时,A端的金属箔闭合,B端的金属箔张开C.A和B分开,移去C后,B端的金属箔会立即闭合D.A和B分开,移去C后,A端的金属箔仍会张开【解析】选D。将带电体C移近A端时,由于静电感应现象可知,A端是近端,会感应出异种电荷,B端是远端,会感应出同种电荷;当再把A和B分开,移去C后,A和B仍带不同种的电荷,故A、B端的金属箔仍会张开
15、,选项D正确。11.(6分)(多选)将一带负电的通过绝缘支架支撑的金属小球置于潮湿的空气中,经过一段时间后,发现该小球上带的负电荷几乎不存在了。这说明()A.小球上原有的负电荷彻底消失了B.在此现象中,电荷不守恒C.小球上负电荷减少的主要原因是潮湿的空气将电子导走了D.该现象是由电子转移引起的,仍然遵循电荷守恒定律【解析】选C、D。金属小球上的负电荷减少是由于电子通过潮湿的空气转移到外界,但是这些电子并没有彻底消失,就小球和整个外界组成的系统而言,其电荷的总量仍保持不变,仍遵循电荷守恒定律,故A、B错误,C、D正确。【加固训练】如图是伏打起电盘示意图,其起电原理是()A.摩擦起电B.感应起电C
16、.接触起电D.以上三种方式都不是【解析】选B。导电平板靠近带电的绝缘板并接地时,导体与大地发生静电感应,使导电平板带上负电荷,故选项B正确。12.(22分)有三个相同的绝缘金属小球A、B、C,其中A小球带有310-3 C的正电荷,B小球带有210-3 C的负电荷,小球C不带电。先让小球C与小球A接触后分开,再让小球B与小球A接触后分开,最后让小球B与小球C接触后分开,试求这时三个小球的带电荷量分别为多少。【解析】总电荷量是守恒的,小球接触后平分电荷量;C、A接触后,A、C都带 C=1.510-3 C的正电荷量,让小球B与小球A接触后分开,A、B都带 C=-2.510-4 C的负电荷量,最后让小球B与小球C接触后,B、C都带 C=6.2510-4 C的正电荷量。故最终三小球的带电荷量分别为qA=-2.510-4 C,qB=6.2510-4 C,qC=6.2510-4 C。答案:qA=-2.510-4 CqB=6.2510-4 CqC=6.2510-4 C
