1、电荷(15分钟30分)一、选择题(本题共4小题,每小题5分,共20分)1.下列说法正确的是()A.电子和质子都是元电荷B.一个带电体的电荷量为205.5倍元电荷C.元电荷是最小的带电单位D.元电荷有正、负之分【解析】选C。元电荷是最小的带电单位,带电体的带电荷量均为元电荷的整数倍;元电荷不是带电粒子,没有电性之说。故C正确。2.用毛皮摩擦过的橡胶棒靠近已带电的验电器时,发现它的金属箔片的张角减小,由此可判断()A.验电器所带电荷量部分被中和B.验电器所带电荷量部分跑掉了C.验电器一定带正电D.验电器一定带负电【解析】选C。验电器的张角与所带电量的多少有关,电量大张角大,根据题意张角变小,所以说
2、明验电器所带的电性与橡胶棒所带的电性相反,又因为毛皮摩擦过的橡胶棒带负电,所以验电器带正电;橡胶棒没接触验电器,所以电荷不会被中和,只是被吸引到金属球一端,从而使金属箔片电量变少。故C正确。3.如图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一定带电B.金属球A一定带正电C.金属球A可能带负电D.金属球A一定带负电【解析】选C。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互相排斥造成的。当验电器金属箔片的张角减小时,说明箔片上的正电荷一定比原来减少了。由于金属球A只是靠近验电器而没有与验电
3、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。如果金属球A带正电,验电器上的负电荷一定向B端移动,则金属箔片上的正电荷量不会减少,所以选项B是错误的。如果金属球A带负电,验电器上的负电荷会向远端移动,造成金属箔片上的正电荷量减少,所以选项C是正确的。如果金属球A不带电,由于受到金属球B上正电荷的影响,金属球A上靠近金属球B的部分也会由于静电力的作用出现负电荷,效果与金属球A带负电荷一样。所以选项A、D是错误的。4.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
4、触一会儿后再分开,则B导体的带电量为()A.-qB.qC.2qD.4q【解析】选C。相同带电体接触后,电荷量先中和,后平分。所以B导体的带电量为=2q,C正确。【补偿训练】如图所示,Q是一个绝缘金属导体,把一个带正电的绝缘金属球P移近Q,由于静电感应,A端出现的感应电荷量大小为qA,B端为qB,下列结论中正确的是()A.导体Q上,qAqBB.导体Q上,qAqBC.用接地线接触一下A端立即离开,拿走P后Q带正电D.用接地线接触一下B端立即离开,拿走P后Q带负电【解析】选D。当带正电的绝缘金属球P移近Q时,A端带负电,B端带正电,由电荷守恒定律可知qA=qB,故A、B错误。无论哪一端接地,大地相当
5、于远端,电子从大地转移到Q上,接地线离开后,负电荷留在Q上,拿走P后,Q带负电,故C错误,D正确。二、非选择题(10分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)5.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Q1=6.410-9 C,Q2=-3.210-9 C,让两绝缘金属小球接触,在接触过程中,电子如何转移,转移了多少?【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分配。由于两小球相同,剩余正电荷必均分,即接触后两小球带电荷量QA=QB= C=1.610-9 C。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,且继续转移,使B球带QB的
6、正电荷量,这样,共转移的电子电荷量为Q=-QB+QB=(3.210-9+1.610-9) C=4.810-9 C。转移的电子数n=3.01010(个)。答案:电子由B球转移到A球,转移了3.01010个电子。【补偿训练】如图所示,大球A原来的电荷量为Q,小球B原来不带电,现在让小球与大球接触,达到稳定状态时,发现A、B两球所带的电荷量与体积成正比,小球获得的电荷量为q;现给A球补充电荷,使其电荷量再次为Q,再次让小球接触大球,每次都给大球补充到电荷量为Q,问:经过反复多次接触后,小球的带电荷量不再发生变化,此时小球带电量为多少?【解析】由于两个球的大小不等,所以在接触过程中,两球的电荷量分布比
7、例不是11,但电荷量与体积成正比,两者电荷量之比应该是一个确定的值。根据第一次接触达到稳定状态时两者的电荷量关系可知,此比例为(Q-q)q=VAVB(VA、VB未知)。经过多次接触后,从大球上迁移到小球上的电荷量越来越少,最终将为零。设最终B球带电荷量为q,则=,所以=,q=。答案:(10分钟20分)6.(6分)把一个带电棒移近并接触一个带正电的验电器的过程中,金属箔片先闭合后又张开,说明棒上带的是()A.正电荷B.负电荷C.可以是正电荷,也可以是负电荷D.带电棒上先带正电荷,后带负电荷【解析】选B。金属箔片开始时带正电,带电棒靠近并接触验电器时,金箔先闭合后张开,说明金箔所带正电荷先被“中和
8、”;后使金箔带上负电荷,所以又会张开。由此判断,带电棒带负电。7.(14分)如图所示,通过调节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=5107(个)。(2)实验的时间:t= s=5 000 s。答案:(1)5107个(2)5 000 s【补偿训练】有A、B、C三个塑料小球,A和B,B和C,C和A间都是相互吸引的,如果A带正电,则()A.B、C球均带负电B.B球带负电,C球带正电C.B、C球中必有一个带负电,而另一个不带电D.B、C球都不带电【解析】选C。根据同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引,以及带电体可以吸引不带电的轻小物体分析。 A带正电,A和B相互吸引,则B可能带负电,也有可能不带电,如果B带负电,则C带正电(因为C和A是相互吸引的,所以排除),C不带电,如果B不带电,则因为C和A是相互吸引的,所以C带负电,所以B、C球中必有一个带负电,而另一个不带电,C正确。