教科版高中物理选修3-1全册学案
高中物理选修3-1全套学案最新版-
高中物理选修 3-1全册学案目录1.1《电荷及电荷守恒》学案1.2《库仑定律》学案1.3《电场强度》学案1.4《电势能和电势》学案1.5《电势差》学案1.6《电势差与电场强度的关系》学案1.7《静电现象的应用》学案1.8《电容器和电容》学案1.9《带电粒子在电场中的运动》学案2.1《电源和电流》学案2.1《电源和电流》教案2.2《电动势》学案2.3《欧姆定律》学案2.4《串联电路和并联电路》学案2.5《焦耳定律》学案2.6《电阻定律》学案2.7《闭合电路的欧姆定律》学案2.8《多用电表》学案2.9《实验测定电池的电动势和内阻》学案2.10《逻辑电路》学案3.1《磁现象和磁场》学案3.2《磁感应强度》学案3.3《几种常见的磁场》学案3.4《磁场对通电导线的作用力》学案3.5《磁场对运动电荷的作用力》学案3.6《带电粒子在匀强磁场中的运动》学案电荷及守恒定律学案课前预习学案一、预习目标认识电荷，知道电荷守恒定律，了解点电荷、元电荷二、预习内容【问题 1】自然界存在几种电荷，它们之间的相互作用如何？【问题 2】摩擦可以产生静电，你能找出一两件通过摩擦带上电的物体吗？说说它们分别带的是正电还是负电？【问题 3】电荷的多少叫做电荷量，用表示。
在国际单位制中，电荷量的单位是，简称，用符号表示。
元电荷 e=【问题 4】甲、乙两同学各拿一带电小球做实验，不小心两小球接触了一下，结果两小球都没电了！电荷哪里去了呢？消失了？你能帮他们解释一下原因吗？【问题 5】想一想，在什么情况下带电体可以看成点电荷呢？三、提出疑惑课内探究学一、学习目标1．认识电荷，了解点电荷、元电荷、感应起电。
2．知道电荷守恒定律。
3．探究点电荷的相互作用规律，知道库仑定律二、学习过程【问题 1】①请你自制一个简易验电器。
器材准备：一小段金属丝，两条长约 2cm、宽约 4mm 的金属箔，一个带有塑料瓶盖的透明玻璃瓶。
②摩擦过的物体一定会带电吗？摩擦身边的物体，并用做好的验电器判定它们在摩擦后是否都带上了电。
教科版高中物理选修3-全册学案之欧阳家百创编
第一章静电场欧阳家百（2021.03.07）第1节电荷及其守恒定律要点二接触起电的电荷分派原则两个完全相同的金属球接触后电荷会重新进行分派，如图1－1－2所示．电荷分派的原则是：两个完全相同的金属球携同种电荷接触后平分原来所带电荷量的总和；带异种电荷接触后先中和再平分．图1－1－21.“中性”与“中和”之间有联系吗？“中性”和“中和”是两个完全不合的概念，“中性”是指原子或者物体所带的正电荷和负电荷在数量上相等，对外不显电性，表示为不带电的状态．可见，任何不带电的物体，实际上其中都带有等量的异种电荷；“中和”是指两个带等量异种电荷的物体，相互接触时，由于正负电荷间的吸引作用，电荷产生转移，最后都达到中性状态的一个过程．2．电荷守恒定律的两种表述方法的区别是什么？(1)两种表述：①电荷既不会创生，也不会消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分；在转移的过程中，电荷的总量坚持不变．②一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和总是坚持不变的．(2)区别：第一种表述是对物体带电现象规律的总结，一个原来不带电的物体通过某种办法可以带电，原来带电的物体也可以使它失去电性(电的中和)，但其实质是电荷的转移，电荷的数量并没有减少．第二种表述则更具有广泛性，涵盖了包含近代物理实验发明的微观粒子在变更中遵守的规律，近代物理实验发明，由一个高能光子可以产生一个正电子和一个负电子，一对正负电子可同时湮灭，转化为光子．在这种情况下，带电粒子总是成对产生或湮灭，电荷的代数和不变，即正负电子的产生和湮灭与电荷守恒定律其实不矛盾.一、电荷基赋性质的理解【例1】绝缘细线上端固定，图1－1－3下端悬挂一个轻质小球a，a的概略镀有铝膜；在a的近旁有一绝缘金属球b，开始时，a、b都不带电，如图1－1－3所示．现使a、b辨别带正、负电，则()A．b将吸引a，吸引后不铺开B．b先吸引a，接触后又与a分隔C．a、b之间不产生相互作用D．b立即把a排斥开谜底B解析因a带正电，b带负电，异种电荷相互吸引，轻质小球a 将向b靠拢并与b接触．若a、b原来所带电荷量不相等，则当a与b接触后，两球先中和一部分原来电荷，然后将净余的电荷重新分派，这样就会带上同种电荷(正电或负电)，由于同种电荷相互排斥，两球将会被排斥开．若a、b原来所带电荷量相等，则a、b接触后完全中和而都不带电，a、b自由分隔．二、元电荷的理解【例2】关于元电荷的下列说法中正确的是()A．元电荷实质上是指电子和质子自己B．所有带电体的电荷量一定即是元电荷的整数倍C．元电荷的数值通常取作e＝1.6×10－19 CD．电荷量e的数值最早是由美国科学家密立根用实验测得的谜底BCD解析元电荷实际上是指电荷量，数值为1.6×10－19 C，不要误以为元电荷是指某具体的带电物质，如电子．元电荷是电荷量值，没有正负电性的区别．宏观上所有带电体的电荷量一定是元电荷的整数倍．元电荷的具体数值最早是由密立根用油滴实验测得的，丈量精度相当高.1.在图1－1－1中的同学的带电方法属于()A．接触起电B．感应起电C．摩擦起电D．以上说法都不合毛病谜底A解析该演示中采取了接触的办法进行带电，属于接触起电．2．当把用丝绸摩擦过的玻璃棒去接触验电器的金属球后，金属箔片张开．此时，金属箔片所带的电荷的带电性质和起电方法是()A．正电荷B．负电荷C．接触起电D．感应起电谜底AC解析金属箔片的带电性质和相接触的玻璃棒带电性质是相同的．金属箔片的起电方法为接触起电．3．当把用丝绸摩擦过的玻璃棒去靠近验电器的金属球后，金属箔片张开．此时，金属箔片所带的电荷的带电性质和起电方法是()A．正电荷B．负电荷C．感应起电D．摩擦起电谜底AC解析注意该题目和上题的区别．在该题目中，玻璃棒没有接触到金属球，属于感应起电，和玻璃棒靠近的一端(金属球)带电性质和玻璃棒相反，带负电，和玻璃棒相距较远的一端(金属箔片)带电性质和玻璃棒相同，带正电荷．金属箔片的起电方法为感应起电．4．带电微粒所带的电荷量不成能是下列值中的()A．2.4×10－19 C B．－6.4×10－19 CC．－1.6×10－18 C D．4.0×10－17 C谜底A解析任何带电体的电荷量都只能是元电荷电荷量的整数倍，元电荷电荷量为e＝1.6×10－19 C．选项A中电荷量为3/2倍，B中电荷量为4倍，C中电荷量为10倍．D中电荷量为250倍．也就是说B、C、D选项中的电荷量数值均是元电荷的整数倍．所以只有选项A是不成能的.题型一罕见的带电方法如图1所示，图1有一带正电的验电器，当一金属球A靠近验电器的小球B(不接触)时，验电器的金箔张角减小，则()A．金属球A可能不带电B．金属球A可能带负电C．金属球A可能带正电D．金属球A一定带负电思维步步高金属箔片的张角为什么减小？金属箔片上所带电荷的性质和金属球上带电性质有何异同？如果A带正电会怎样？不带电会怎样？带负电会怎样？解析验电器的金箔之所以张开，是因为它们都带有正电荷，而同种电荷相排斥．张开角度的年夜小决定于它们电荷量的几多．如果A球带负电，靠近验电器的B球时，异种电荷相互吸引，使金箔上的正电荷逐渐“上移”，从而使两金箔夹角减小．如果A球不带电，在靠近B球时，产生静电感应现象使A球电荷产生极性散布，靠近B球的端面呈现负的感应电荷，而背向B球的端面呈现正的感应电荷．A球上的感应电荷与验电器上的正电荷产生相互作用．因距离的不合而表示为吸引作用，从而使金箔张角减小．谜底AB拓展探究如果该题中A带负电，和B接触后张角怎么变更？谜底张角变小．题型二电荷守恒定律有两个完全相同的带电绝缘金属小球A、B，辨别带有电荷量为QA＝6.4×10－9 C，QB＝－3.2×10－9 C，让两绝缘金属小球接触，在接触过程中，电子如何转移并转移了几多？思维步步高为什么要求两个小球完全相同？当带异种电荷的带电体接触后会产生什么现象？接触后各个小球的带电性质和带电荷量有何特点？转移的电子个数和电荷量有什么关系？解析在接触过程中，由于B球带负电，其上过剩的电子转移到A球，这样中和A球上的一部分电荷直至B球为中性不带电，同时，由于A球上有净余正电荷，B球上的电子会继续转移到A球，直至两球带上等量的正电荷．在接触过程中，电子由球B转移到球A.接触后两小球各自的带电荷量：QA′＝QB′＝QA＋QB2＝6.4×10－9－3.2×10－92C＝1.6×10－9 C共转移的电子电荷量为ΔQ＝－QB＋QB′＝3.2×10－9 C＋1.6×10－9 C ＝4.8×10－9 C转移的电子数n＝ΔQe＝4.8×10－9 C1.6×10－19 C＝3.0×1010个谜底电子由球B转移到球A3.0×1010个拓展探究如果该题中两个电荷的带电性质相同，都为正电荷，其他条件不变，其结论应该是什么？谜底电子由球B转移到球A1.0×1010个解析接触后带电荷量平分，每个小球的带电荷量为3.2×10－9 C＋6.4×10－9 C2＝4.8×10－9 C，转移的电荷量为1.6×10－9 C，转移的电子数为1.0×1010个.一、选择题1．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可能带异种电荷C．接触前，A球一定不带任何电荷D．接触后，A球一定带电荷谜底BD2．如图2所示，图2在真空中，把一个绝缘导体向带负电的球P慢慢靠近．关于绝缘导体两真个电荷，下列说法中正确的是()A．两真个感应电荷越来越多B．两真个感应电荷是同种电荷C．两真个感应电荷是异种电荷D．两真个感应电荷电荷量相等谜底ACD解析由于导体内有年夜量可以自由移动的电子，当带负电的球P慢慢靠近它时，由于同种电荷相互排斥，导体上靠近P的一真个电子被排斥到远端，从而显出正电荷，远离P的一端带上了等量的负电荷．导体离P球距离越近，电子被排斥得越多，感应电荷越多．3．下列说法正确的是()A．摩擦起电是创作创造电荷的过程B．接触起电是电荷转移的过程C．玻璃棒无论和什么物体摩擦城市带正电D．带等量异种电荷的两个导体接触后，电荷会消失，这种现象叫做电荷的湮灭谜底B解析在D选项中，电荷并没有消失或者湮灭，只是正负电荷数目相等，表示为中性．4．为了测定水分子是极性分子还是非极性分子(极性分子就是该分子是不显电中性的，它通过电场会产生偏转，非极性分子不偏转)，可做如下实验：在酸式滴定管中注入适量蒸馏水，掀开活塞，让水慢慢如线状流下，将用丝绸摩擦过的玻璃棒接近水流，发明水流向靠近玻璃棒的标的目的偏转，这证明()A．水分子是非极性分子B．水分子是极性分子C．水分子是极性分子且带正电D．水分子是极性分子且带负电谜底BD解析根据偏转，可判断出水分子是极性分子；根据向玻璃棒偏转，可以判断出其带负电．5．在上题中，如果将用毛皮摩擦过的橡胶棒接近水流．则()A．水流将向远离橡胶棒的标的目的偏离B．水流将向靠近橡胶棒的标的目的偏离C．水流先靠近再远离橡胶棒D．水流不偏转谜底A解析用毛皮摩擦过的橡胶棒和用丝绸摩擦过的玻璃棒的带电性质相反．6．有甲、乙、丙三个小球，将它们两两靠近，它们都相互吸引，如图3所示．那么，下面的说法正确的是()图3A．三个小球都带电B．只有一个小球带电C．有两个小球携同种电荷D．有两个小球带异种电荷谜底D7．如图4所示，图4a、b、c、d为四个带电小球，两球之间的作用辨别为a吸引d，b排斥c，c排斥a，d吸引b，则关于它们的带电情况()A．仅有两个小球携同种电荷B．仅有三个小球携同种电荷C．c、d两小球携同种电荷D．c、d两小球带异种电荷谜底BD解析根据它们之间的相互吸引和排斥的关系可知a、b、c携同种电荷，d和其它三个小球带电性质不合．在解决该题时可以先假设其中一个带电小球的带电性质．二、计算论述题8．如图5所示，图5将两个气球充气后挂起来，让它们碰在一起，用毛织品辨别摩擦两个气球相互接触的处所．铺开气球后，你可能观察到什么现象？你能解释这个现象吗？谜底 发明两个气球分隔，这是因为两个气球携同种电荷，同种电荷相互排斥，所以会分隔．9．有三个完全一样的绝缘金属球，A 球所带电荷量为Q ，B 、C 不带电．现要使B 球带有38Q 的电荷量，应该怎么办？谜底 见解析解析 由于两个完全相同的金属球接触时，剩余电荷量平均分派，因此，可由以下四种办法：①A 与C 接触分隔，再让B 与C 接触分隔，然后A 与B 接触分隔；②A 与C 接触分隔，再让A 与B 接触分隔，然后B 与C 接触分隔；③A 与B 接触分隔，再让B 与C 接触分隔，然后A 与B 接触分隔；④A 与B 接触分隔，再让A 与C 接触分隔，然后B 与C 接触分隔．10．两块不带电的金属导体A 、B 均配有绝缘支架，现有一个带正电的小球C.(1)要使两块金属导体带上等量异种电荷，则应如何操纵？哪一块带正电？(2)要使两块金属导体都带上正电荷，则应如何操纵？(3)要使两块金属导体都带上负电荷，则应如何操纵？谜底 (1)先将两块导体A 、B 紧靠在一起，然后将带电体C 从一端靠近导体，再将两导体分隔，最后移走带电体C.远离带电体C 的一块带正电．(2)先将两块导体A 、B 紧靠在一起，然后将带电体C 接触导体A(或B)，再将导体C 移走，再将两导体A 、B 分隔，则A 、B 都带上了正电．(3)先将两块导体A 、B 紧靠在一起，然后将带电体C 从一端靠近导体，用手接触一下A(或B)，再将两导体A 、B 分隔，最后移走带电体C ，则A 、B 都带上了负电．第2节 库仑定律 .要点一 点电荷点电荷：当带电体间的距离比它们自身的年夜小年夜很多，以至带电体的形状、年夜小及电荷散布状况对它们之间相互作用力的影响可以忽略不计时，这样的带电体就可以看作带电的点，叫做点电荷．(1)点电荷是只有电荷量，没有年夜小、形状的理想化模型，类似于力学中的质点，实际中其实不存在．(2)一个带电体能否看作点电荷，是相对具体问题而言的，不克不及单凭其年夜小和形状确定，例如，一个半径为10 cm 的带电圆盘，如果考虑它和相距10 m 处某个电子的作用力，就完全可以把它看作点电荷，而如果这个电子离带电圆盘只有1 mm ，那么这一带电圆盘又相当于一个无限年夜的带电平面．要点二库仑定律的理解1．适用条件：适用于真空中的点电荷．真空中的电荷若不是点电荷，如图1－2－2所示．同种电荷时，实际距离会增年夜，如图(a)所示；异种电荷时，实际距离会减小，如图(b)所示．图1－2－22.对公式122q q F k r =的理解:有人根据公式122q q F k r =,设想当r→0时,得出F→∞的结论．从数学角度这是必定的结论，但从物理的角度阐发，这一结论是毛病的，其原因是，当r→0时，两电荷已失去了点电荷的前提条件，何况实际的电荷都有一定的年夜小和形状，根本不会呈现r ＝0的情况，也就是说，在r→0时不克不及再用库仑定律计算两电荷间的相互作用力．3．计算库仑力的年夜小与判断库仑力的标的目的辨别进行．即用公式计算库仑力的年夜小时，不势必电荷q1、q2的正、负号代入公式中，而只将电荷量的绝对值代入公式中计算出力的年夜小，力的标的目的根据同种电荷相斥、异种电荷相吸加以判断即可．4．式中各量的单位要统一用国际单位，与k ＝9.0×109 N·m2/C2统一．5．如果一个点电荷同时受到另外的两个或更多的点电荷的作用力，可由静电力叠加的原理求出合力．6．两个点电荷间的库仑力为相互作用力，同样满足牛顿第三定律.通过比较我们发明，年夜自然尽管是多种多样的，但也有规律可循，具有统一的一面．规律的表达那么简捷，却揭示了自然界中深奥的事理，这就是自然界和谐多样的美．特别提醒(1)库仑力和万有引力是不合性质的力．(2)万有引力定律适用时，库仑定律不一定适用．2．三个点电荷如何在一条直线上平衡？当三个共线的点电荷在库仑力作用下均处于平衡状态时．(1)三个电荷的位置关系是“同性在两边，异性在中间”．如果三个电荷只在库仑力的作用下且在同一直线上能够处于平衡状态，则这三个电荷一定有两个是同性电荷，一个是异性电荷，且两个同性电荷分家在异性电荷的两边．(2)三个电荷中，中间电荷的电荷量最小，两边同性电荷谁的电荷量小，中间异性电荷就距离谁近一些.一、库仑定律的理解【例1】对库仑定律，下面说法正确的是()A．库仑定律适用于真空中两个点电荷之间的相互作用力B．两个带电小球即使相距很是近，也能用库仑定律C．相互作用的两个点电荷，不管它们的电荷量是否相同，它们之间的库仑力年夜小一定相等D．当两个半径为r的带电金属球中心相距为4r时，对它们之间的静电力年夜小，只取决于它们各自所带的电荷量谜底AC解析由库仑定律的适用条件知，选项A正确；两个小球若距离很是近则不克不及看作点电荷，库仑定律不成立，B项毛病；点电荷之间的库仑力属作用力和反作用力，合适牛顿第三定律，故年夜小一定相等，C项正确；D项中两金属球不克不及看作点电荷，它们之间的静电力年夜小不但与电荷量年夜小有关，并且与电性有关，若携同种电荷，则在斥力作用下，电荷散布如图(a)所示；若带异种电荷，则在引力作用下电荷散布如图(b)所示，显然带异种电荷时相互作用力年夜，故D 项毛病．综上知，选项A 、C 正确．二、点电荷的理解【例2】 下列关于点电荷的说法中，正确的是( )A ．只有体积很小的带电体才干看成是点电荷B ．体积很年夜的带电体一定不克不及看成是点电荷C ．当两个带电体的年夜小远小于它们之间的距离时，可将这两个带电体看成点电荷D ．一切带电体都可以看成是点电荷谜底 C解析 本题考查点电荷这一理想模型．能否把一个带电体看成点电荷，关键在于我们阐发时是否考虑它的体积年夜小和形状．能否把一个带电体看作点电荷，不克不及以它的体积年夜小而论，应该根据具体情况而定．若它的体积和形状可不予考虑时，就可以将其看成点电荷．故选C.1.下列关于点电荷的说法正确的是( )A ．点电荷可以是带电荷量很年夜的带电体B ．带电体体积很年夜时不克不及看成点电荷C ．点电荷的所带电荷量可能是2.56×10－20 CD ．年夜小和形状对作用力影响可以忽略的带电体可以看作点电荷谜底 AD2．如图1－2－3所示，图1－2－3两个半径均为r 的金属球放在绝缘支架上，两球面最近距离为r ，带等量异种电荷，电荷量绝对值均为Q ，两球之间的静电力为( )A ．即是k Q29r2B ．年夜于k Q29r2C ．小于k Q29r2D ．即是k Q2r2谜底 B3．(1)通过对氢核和核外电子之间的库仑力和万有引力年夜小的比较，你能获得什么结论？(2)你怎样确定两个或两个以上的点电荷对某一点电荷的作用力？谜底 (1)微观粒子间的万有引力远小于库仑力，因此在研究微观带电粒子的相互作用力时，可忽略万有引力．(2)两个点电荷之间的作用力不因第三个点电荷的存在而有所修改．因此，两个或两个以上的点电荷对某一个点电荷的作用力即是各点电荷单独对这个电荷的作用力的矢量和．4．关于库仑扭秤图1－2－4问题1：1785年，库仑用自己精心设计的扭秤(如图1－2－4所示)研究了两个点电荷之间的排斥力与它们间距离的关系．通过学习库仑巧妙的探究办法，回答下面的问题．(1)库仑力F 与距离r 的关系．(2)库仑力F 与电荷量的关系．问题2：写出库仑定律的数学表达式，并说明静电力常量k 的数值及物理意义．谜底 问题1：(1)F ∝1r2 (2)F ∝q1q2问题2：F ＝k q1q2r2，k ＝9×109 N·m2/C2.物理意义：两个电荷量为1 C 的点电荷，在真空中相距1 m 时，它们之间的库仑力为1 N.题型一库仑定律的应用如图1所示，两个正电荷q1、q2的电荷量都是3 C ，静止于真空中，相距r ＝2 m.图1(1)在它们的连线AB 的中点O 放入正电荷Q ，求Q 受的静电力．(2)在O 点放入负电荷Q ，求Q 受的静电力．(3)在连线上A 点左侧的C 点放上负点电荷q3，q3＝1 C 且AC ＝1 m ，求q3所受的静电力．思维步步高库仑定律的表达式是什么？在这个表达式中各个物理量的物理意义是什么？在直线上的各个点如果放入电荷q ，它将受到几个库仑力的作用？这几个力的标的目的如何？如何将受到的力进行合成？解析 在A 、B 连线的中点上，放入正电荷受到两个电荷库仑力的作用，这两个力年夜小相等，标的目的相反，所以合力为零．如果在O 点放入负电荷，仍然受到两个年夜小相等，标的目的相反的力，合力仍然为零．在连线上A 的左侧放入负电荷，则受到q1和q2向右的吸引力，年夜小辨别为F1＝kq3q1x2和F2＝kq3q2(r ＋x)2，其中x 为AC 之间的距离．C 点受力为二力之和，代入数据为3×1010 N ，标的目的向右．谜底 (1)0 (2)0 (3)3×1010 N ，标的目的向右拓展探究在第三问中如果把q3放在B 点右侧距离B 为1 m 处，其他条件不变，求该电荷受到的静电力？谜底 3×1010 N 标的目的向左解析 求解的办法和第三问相同，只不过电荷在该点受到两个电荷的库仑力的标的目的都向左，所以合力标的目的向左，年夜小仍然是3×1010 N.在教学过程中，强调不管在O 点放什么性质的电荷，该电荷受到的静电力都为零，为下一节电场强度的叠加做好准备．另外还可以把电荷q3放在AB 连线的中垂线上进行研究.题型二 库仑定律和电荷守恒定律的结合甲、乙两导体球，甲球带有4.8×10－16 C 的正电荷，乙球带有3.2×10－16 C 的负电荷，放在真空中相距为10 cm 的处所，甲、乙两球的半径远小于10 cm.(1)试求两球之间的静电力，并说明是引力还是斥力？(2)将两个导体球相互接触一会儿，再放回原处，其作用力能求出吗？是斥力还是引力？思维步步高为什么题目中明确两球的直径远小于10 cm ？在应用库仑定律时带电体所带电荷的正负号怎样进行处理的？当接触后电荷量是否中和？是否平分？解析 (1)因为两球的半径都远小于10 cm ，因此可以作为两个点电荷考虑．由库仑定律可求：F ＝k q1q2r2＝9.0×109×4.8×10－16×3.2×10－160.12N ＝1.38×10－19 N 两球带异种电荷，它们之间的作用力是引力．(2)将两个导体球相互接触，首先正负电荷相互中和，还剩余(4.8－3.2)×10－16 C 的正电荷，这些正电荷将重新在两导体球间分派，由于题中并没有说明两个导体球是否完全一样，因此我们无法求出力的年夜小，但可以肯定两球放回原处后，它们之间的作用力变成斥力．谜底 (1)1.38×10－19 N 引力 (2)不克不及 斥力拓展探究如果两个导体球完全相同，接触后放回原处，两球之间的作用力如何？谜底 5.76×10－21 N 斥力解析 如果两个导体球完全相同，则电荷中和后平分，每个小球的带电荷量为0.8×10－16 C ，代入数据得两个电荷之间的斥力为F ＝5.76×10－21 N.两个导体相互接触后，电荷如何分派，跟球的形状有关，只有完全相同的两金属球，电荷才平均分派.一、选择题1．下列说法正确的是( )A ．点电荷就是体积很小的带电体B ．点电荷就是体积和所带电荷量很小的带电体C 根据F=k q1q2r2可知,当r→0时,有F→∞D ．静电力常量的数值是由实验得出的谜底 D解析 当r→0时,电荷不克不及再被看成点电荷,库仑定律不成立.2．两个半径相同的金属小球，带电荷量之比为1∶7，相距r ，两者相互接触后，再放回原来的位置，则相互作用力可能是原来的( )A.47B.37C.97D.167谜底 CD解析 由库仑定律可知，库仑力与电荷量的乘积成正比，设原来两小球辨别带电荷量为q1＝q 、q2＝7q.若两小球原来携同种电荷，接触后等分电荷量，则q1′＝4q ，q2′＝4q ，则D 正确．若两小球原来带异种电荷，接触后到q1″＝3q ，q2″＝3q ，则由库仑定律可知，C 正确．3．如图2所示，图2在绝缘的光滑水平面上，相隔一定距离有两个携同种电荷的小球，从静止同时释放，则两个小球的加速度和速度年夜小随时间变更的情况是( )A ．速度变年夜，加速度变年夜B ．速度变小，加速度变小C ．速度变年夜，加速度变小D ．速度变小，加速度变年夜谜底 C解析 根据同种电荷相斥，每个小球在库仑斥力的作用下运动，由于力的标的目的与运动标的目的相同，均做加速直线运动，速度变年夜；再由库仑定律F ＝k q1q2r2知随着距离的增年夜，库仑斥力减小，加速度减小，所以只有选项C 正确．4．如图3所示，图3两个带电金属小球中心距离为r ，所带电荷量相等为Q ，则关于它们之间电荷的相互作用力年夜小F 的说法正确的是( )A ．若是同种电荷，F<k Q2r2B ．若是异种电荷，F>k Q2r2C ．若是同种电荷，F>k Q2r2D ．不管是何种电荷，F ＝k Q2r2谜底 AB解析净电荷只能散布在金属球的外概略，若是同种电荷则互相排斥，电荷间的距离年夜于r ，如图所示，根据库仑定律F=k q1q2r2，它们之间的相互作用力小于k Q2r2.若是异种电荷则相互吸引，电荷间的距离小于r ，则相互作用力年夜于k Q2r2.故选项A 、B 正确．5．如图4所示，图4悬挂在O 点的一根不成伸长的绝缘细线下端有一个带电荷量不变的小球 A.在两次实验中，均缓慢移动另一携同种电荷的小球B ，当B 达到悬点O 的正下方并与A 在同一水平线上，A 处于受力平衡时，悬线偏离竖直标的目的的角度为θ.若两次实验中B 的电荷量辨别为q1和q2，θ辨别为30°和45°，则q2/q1为( )A ．2B ．3C ．23D ．33谜底 C解析 A 处于平衡状态，则库仑力F ＝mgtan θ.当θ1＝30°时，有kq1q r21＝mgtan 30°，r1＝lsin 30°；当θ2＝45°时，有k q2q r22＝mgtan45°，r2＝lsin 45°，联立得q2q1＝2 3.6．如图5所示，图5把一个带电小球A 固定在光滑的水平绝缘桌面上，在桌面的另一处放置带电小球B.现给B 一个沿垂直AB 标的目的的水平速度。
物理选修3_1全书(全套)教学案
高一物理选修3-1全套教案目录第一章静电场 (2)1.1电荷及其守恒定律 (2)1.2库仑定律 (5)1.3.1电场强度 (7)1.3.2专题：静电平衡 (11)1.4电势能电势 (14)1.5电势差 (16)1.6电势差与电势强度的关系 (18)1.7电容器与电容 (20)1.8带电粒子在电场中的运动 (22)第二章、恒定电流 (25)2.1、导体中的电场和电流（1课时） (25)2.2、电动势（1课时） (27)2.3、欧姆定律（2课时） (29)2.4、串联电路和并联电路（2课时） (31)2.5、焦耳定律（1课时） (33)第三章磁场教案 (35)3.1 磁现象和磁场（1课时） (35)3.2 、磁感应强度（1课时） (37)3.3 、几种常见的磁场（1.5课时） (39)3.4 、磁场对通电导线的作用力（1.5课时） (42)3.5、磁场对运动电荷的作用（1课时） (45)3.6、带电粒子在匀强磁场中的运动（2课时+1练习） (48)第一章静电场1.1电荷及其守恒定律教学三维目标（一）知识与技能1．知道两种电荷及其相互作用．知道电量的概念．2．知道摩擦起电，知道摩擦起电不是创造了电荷，而是使物体中的正负电荷分开．3．知道静电感应现象，知道静电感应起电不是创造了电荷，而是使物体中的电荷分开．4．知道电荷守恒定律．5．知道什么是元电荷．（二）过程与方法1、通过对初中知识的复习使学生进一步认识自然界中的两种电荷2、通过对原子核式结构的学习使学生明确摩擦起电和感应起电不是创造了电荷，而是使物体中的电荷分开．但对一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和不变。
（三）情感态度与价值观通过对本节的学习培养学生从微观的角度认识物体带电的本质重点：电荷守恒定律难点：利用电荷守恒定律分析解决相关问题摩擦起电和感应起电的相关问题。
教学过程：（一）引入新课：新的知识内容，新的学习起点．本章将学习静电学．将从物质的微观的角度认识物体带电的本质，电荷相互作用的基本规律，以及与静止电荷相联系的静电场的基本性质。
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1.1电荷及其守恒定律..................................................................................................................................................... 错误!未定义书签。
1.2库仑定律 (2)1.3.1电场强度 (4)1.3.2专题：静电平衡 (8)1.4电势能电势 (10)1.5电势差 (11)1.6电势差与电势强度的关系 (13)1.7电容器与电容 (15)1.8带电粒子在电场中的运动 (16)第二章、恒定电流 (18)2.1、导体中的电场和电流（1课时） (18)2.2、电动势（1课时） (19)2.3、欧姆定律（2课时） (21)2.4、串联电路和并联电路（2课时） (22)2.5、焦耳定律（1课时） (23)第三章磁场教案 (25)3.1 磁现象和磁场（1课时） (25)3.2 、磁感应强度（1课时） (26)3.3 、几种常见的磁场（1.5课时） (28)3.4 、磁场对通电导线的作用力（1.5课时） (30)3.5、磁场对运动电荷的作用（1课时） (32)3.6、带电粒子在匀强磁场中的运动（2课时+1练习） (34)认识静电教学目标1．知道两种电荷及其相互作用．知道电量的概念．2．知道摩擦起电，知道摩擦起电不是创造了电荷，而是使物体中的正负电荷分开．3．知道静电感应现象，知道静电感应起电不是创造了电荷，而是使物体中的电荷分开．4．知道电荷守恒定律．5．知道什么是元电荷．重点：电荷守恒定律难点：利用电荷守恒定律分析解决相关问题摩擦起电和感应起电的相关问题。
物理选修3-1全书【全套】教案
高一物理选修3-1全套教案目录第一章静电场1.1电荷及其守恒定律教学三维目标（一）知识与技能1．知道两种电荷及其相互作用．知道电量的概念．2．知道摩擦起电，知道摩擦起电不是创造了电荷，而是使物体中的正负电荷分开．3．知道静电感应现象，知道静电感应起电不是创造了电荷，而是使物体中的电荷分开．4．知道电荷守恒定律．5．知道什么是元电荷．（二）过程与方法1、通过对初中知识的复习使学生进一步认识自然界中的两种电荷2、通过对原子核式结构的学习使学生明确摩擦起电和感应起电不是创造了电荷，而是使物体中的电荷分开．但对一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和不变。
（三）情感态度与价值观通过对本节的学习培养学生从微观的角度认识物体带电的本质重点：电荷守恒定律难点：利用电荷守恒定律分析解决相关问题摩擦起电和感应起电的相关问题。
教学过程：（一）引入新课：新的知识内容，新的学习起点．本章将学习静电学．将从物质的微观的角度认识物体带电的本质，电荷相互作用的基本规律，以及与静止电荷相联系的静电场的基本性质。
【板书】第一章静电场复习初中知识：【演示】摩擦过的物体具有了吸引轻小物体的性质，这种现象叫摩擦起电，这样的物体就带了电．【演示】用丝绸摩擦过的玻璃棒之间相互排斥，用毛皮摩擦过的硬橡胶棒之间也相互排斥，而玻璃棒和硬橡胶棒之间却相互吸引，所以自然界存在两种电荷．同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引．【板书】自然界中的两种电荷正电荷和负电荷：把用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷称为正电荷，用正数表示．把用毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷称为负电荷，用负数表示．电荷及其相互作用：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引．（二）进行新课：第1节、电荷及其守恒定律【板书】电荷（1）原子的核式结构及摩擦起电的微观解释原子：包括原子核（质子和中子）和核外电子。
（2）摩擦起电的原因：不同物质的原子核束缚电子的能力不同．实质：电子的转移．结果：两个相互摩擦的物体带上了等量异种电荷．（3）金属导体模型也是一个物理模型P3用静电感应的方法也可以使物体带电．【演示】：把带正电荷的球C移近彼此接触的异体A，B(参见课本图1.1－1)．可以看到A，B 上的金属箔都张开了，表示A，B都带上了电荷．如果先把C移走，A和B上的金属箔就会闭合．如果先把A和B分开，然后移开C，可以看到A和B仍带有电荷；如果再让A和B接触，他们就不再带电．这说明A和B分开后所带的是异种等量的电荷，重新接触后等量异种电荷发生中和．【板书】（4）、静电感应：把电荷移近不带电的异体，可以使导体带电的现象。
高中物理选修3-1同步学案(全套) 通用(新教案)
第一章静电场§电荷及其守恒定律、库仑定律、电场强度【学习目标】、了解元电荷的含义，理解电荷守恒定律的不同表述。
、掌握库仑定律，能够解决有关的问题。
、理解电场强度及其矢量性，掌握电场强度的叠加，并进行有关的计算。
、知道用电场线描述电场的方法。
理解引入电场线的意义。
【自主学习】一、电荷及电荷守恒、自然界中存在电荷，正电荷和负电荷，同种电荷相互，异种电荷相互。
电荷的多少叫做，单位是库仑，符号是。
所有带电体的带电量都是电荷量的整数倍，电荷量称为。
、（）点电荷是一种模型，当带电体本身和对研究的问题影响不大时，可以将带电体视为点电荷。
真正的点电荷是不存在的，这个特点类似于力学中质点的概念。
、使物体带电有方法：摩擦起电、感应起电、接触起电，其实质都是电子的转移。
、电荷既不能，也不能，只能从一个物体到另一个物体，或从物体的转移到，在转移的过程中，电荷的总量，这就是电荷守恒定律。
二、库仑定律、真空中两个之间的相互作用力的大小，跟它们的电荷量、的乘积成，跟它们的距离的成反比，作用力的方向沿着它们的。
公式其中静电力常量适用范围：真空中的。
、电场和电场强度、电场强度的几个公式（）FEq是电场强度的定义式，适用于的静电场。
（）2QE k r =是点电荷在真空中形成的电场中某点场强的计算式，只适用于在真空中形成的电场。
（）UE d=是匀强电场中场强的计算式，只适用于，其中，必须是沿的距离。
、电场的叠加电场需按矢量的运算法则，即按平行四边形定则进行运算。
四、电场线 （）电场线：在电场中画出一些曲线，使曲线上每一点的方向都跟该点的方向一致，这样的曲线就叫做电场线。
电场线是人们为了描述而人为地画出来的，电场中并非真正存在着这样一些曲线。
它可以形象直观地反映电场的和。
（）电场线的性质：电场线起始于（或无穷远处）；终止于（或无穷远处）。
其上每一点的切线方向和该点的方向一致。
疏密程度反映了电场的，电场线密集的地方场强；电场线稀疏的地方场强。
高中物理教科版选修3-1：第一章静电场学案1
学案1 电荷电荷守恒定律[学习目标定位] 1.知道自然界中的两种电荷及其彼此作用的性质.2.知道使物体带电的三种方式.3.掌握电荷守恒定律.4.掌握电荷量的概念及其单位；掌握元电荷的概念．一、摩擦起电两种电荷1．电荷：(1)自然界只存在两种电荷，别离是正电荷和负电荷．用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷，用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电荷．(2)电荷间的彼此作用规律：同种电荷彼此排斥，异种电荷彼此吸引．2．电荷量：电荷的多少．其国际单位是库仑，用字母C表示．常常利用的电荷量单位还有微库(μC)和纳库(nC).1 μC＝10－6 C,1 nC＝10－9 C.3．元电荷：最小的电荷量叫做元电荷，用e表示．所有带电体的电荷量或等于e，或是e 的整数倍．二、摩擦起电的解释材料不同的两个物体彼此摩擦以后会带电，是因为两个物体彼此摩擦时，一个物体失去电子，另一个物体取得电子．失去电子的物体内部正电荷量的总和将大于负电荷量的总和，因此显示出带正电．一样的道理，取得电子的物体就显示出负电，而且二者的电荷量必然等值异号．三、电荷守恒定律电荷既不能被创造，也不能被消灭，它们只能从一个物体转移到另一个物体，或从物体的一部份转移到另一部份；在转移进程中，电荷的总量维持不变．四、静电感应与感应起电把电荷靠近不带电的导体，可使导体带电的现象叫静电感应．咱们称这种起电为感应起电.一、摩擦起电 两种电荷 [问题设计]在干燥的实验室里，用丝绸摩擦玻璃棒，发现玻璃棒能够吸引轻小的物体，这说明了什么？ 答案 说明玻璃棒带上了电荷． [要点提炼]1．摩擦起电：当两个物体彼此摩擦时，一些束缚不紧的电子会从一个物体转移到另一个物体，于是原来呈电中性的物体由于取得电子而带负电，失去电子的物体则带正电． 2．电荷转移的实质是电子的转移，起电的进程是物体中正、负电荷的分离和电子的转移的进程，电荷的中和是正、负电荷结合的进程，此进程电荷并无消失． 二、元电荷 [问题设计]物体的带电荷量可以是任意的吗？带电荷量可以是4×10－19C 吗？答案 物体的带电荷量不是任意的，它只能是×10－19C 的整数倍．由于4×10－19C 是×10－19C 的倍，所以带电荷量不能是4×10－19C.[要点提炼]1．所有带电体的带电荷量或等于e ，或是e 的整数倍．2．质子和电子所带电荷量与元电荷相等，但不能说电子和质子是元电荷． 三、电荷守恒定律 [问题设计]前面学习了三种不同的起电方式，其本质都是电子的得失．那么，在一个封锁的系统中电荷的总量能增多或减少吗？答案 在一个封锁的系统中，电荷的总量维持不变． [要点提炼]1．电荷守恒定律的关键词是“转移”和“总量维持不变”．2．导体接触带电时电荷量的分派与导体的形状、大小有关．若两个完全相同的金属小球的带电量别离为Q 1和Q 2，两小球接触后再分开，将平分电荷，两小球带电量都为Q ＝Q 1＋Q 22(式中电量Q 1和Q 2均包括它们的正负号)． [延伸思考]“电荷的中和”，是电荷消失了吗？“中和”进程中电荷守恒定律还成立吗？答案 不是．“电荷的中和”是指两个带等量异种电荷的物体，其带电量等量、异号，这时正、负电荷的代数和为零，这样两物体彼此接触时，由于正、负电荷间的吸引作用，电荷发生转移，最后都达到电中性状态的一个进程，在此进程中电荷仍然守恒．四、探讨感应起电接触起电[问题设计]如图1所示，取一对用绝缘柱支持的导体A和B，使它们彼此接触．起初它们不带电，贴在下部的金属箔片是闭合的．图1(1)把带正电荷的物体C移近导体A，金属箔片有什么转变？(2)这时把A和B分开，然后移去C，金属箔片又有什么转变？(3)再让A和B接触，又会看到什么现象？(4)再把带正电物体C和A接触，金属箔片又有什么转变？答案(1)C移近导体A，双侧金属箔片都张开；(2)金属箔片仍张开，但张角变小；(3)A、B接触，金属箔片都闭合；(4)双侧金属箔片都张开．[要点提炼]1．感应起电：当一个带电体靠近导体时，由于电荷之间彼此吸引或排斥，导体中的自由电荷便会趋向或远离带电体，使导体靠近带电体的一端带异种电荷，远离带电体的一端带同种电荷．2．接触起电：带电体与原来不带电的物体接触时，电荷从带电体转移到不带电的物体上．3．感应起电和接触起电的实质都是自由电子的转移．一、对三种带电方式的理解例1关于摩擦起电现象，下列说法正确的是()A．摩擦起电现象使本来没有电子和质子的物体中产生了电子和质子B．两种不同材料的绝缘体彼此摩擦后，同时带上等量异号电荷C．摩擦起电，可能是因为摩擦致使质子从一个物体转移到了另一个物体而造成的D．丝绸摩擦玻璃棒时，电子从玻璃棒上转移到丝绸上，玻璃棒因质子数多于电子数而显正电解析摩擦起电的实质是由于两个物体的原子查对核外电子的束缚能力不相同，因此电子可以在物体间转移．若一个物体失去电子，其质子数就会比电子数多，咱们说它带正电；若一个物体取得电子，其质子数就会比电子数少，咱们说它带负电．答案BD例2如图2所示，不带电的枕形导体的A、B两头各贴有一对金箔．当枕形导体的A端靠近一带电导体C时()图2A．A端金箔张开，B端金箔闭合B．用手触摸枕形导体后，A端金箔仍张开，B端金箔闭合C．用手触摸枕形导体后，将手和C都移走，两对金箔均张开D．选项A中两对金箔别离带异号电荷，选项C中两对金箔带同号电荷解析按照静电感应现象，带正电的导体C放在枕形导体周围，在A端出现了负电荷，在B 端出现了正电荷，这样的带电并非是导体中有新的电荷，只是电荷的从头散布．金箔上带电相斥而张开．选项A错误．用手触摸枕形导体后，B端再也不是最远端，人是导体，人脚下的地球是最远端，这样B端再也不有电荷，金箔闭合．选项B正确．用手触摸枕形导体后，只有A端带负电，将手和C都移走，再也不有静电感应，A端所带负电便会散布在整个枕形导体上，A、B端均带有负电，两对金箔张开．选项C正确．从以上分析看出，选项D正确．答案BCD二、对电荷守恒定律的理解例3原来甲、乙、丙三物体都不带电，今使甲、乙两物体彼此摩擦后，乙物体再与丙物体接触，最后，得知甲物体带正电荷×10－15 C，丙物体带电荷量的大小为8×10－16 C．则对于最后乙、丙两物体的带电情况，下列说法中正确的是()A．乙物体必然带有负电荷8×10－16 CB．乙物体可能带有负电荷×10－15 CC．丙物体必然带有正电荷8×10－16 CD．丙物体必然带有负电荷8×10－16 C解析由于甲、乙、丙原来都不带电，甲、乙彼此摩擦致使甲失去电子而带×10－15C的正电荷，乙物体取得电子而带×10－15C的负电荷；乙物体与不带电的丙物体相接触，从而使一部份负电荷转移到丙物体上，故可知乙、丙两物体都带负电荷，由电荷守恒可知乙最终带负电荷×10－15 C－8×10－16 C＝8×10－16 C，故A、D正确．答案AD三、对元电荷的理解例4下列关于元电荷的说法中正确的是()A．元电荷实质上是指电子和质子本身B．一个带电体的带电荷量可以为倍的元电荷C．元电荷没有正负之分D．元电荷e的值最先是由美国物理学家密立根通过实验测定的解析元电荷是指电子或质子所带电荷量的大小，但元电荷不是带电粒子，也没有电性之说，A项错误，C项正确；元电荷是最小的带电单位，所有带电体的带电荷量必然等于元电荷的整数倍，B项错误；元电荷的电荷量e的值最先是由美国物理学家密立根通过实验测定的，D项正确．答案CD1．(对三种起电方式的理解)当用丝绸摩擦过的玻璃棒去接触验电器的金属球后，金属箔片张开．此时，金属箔片所带电荷的电性和起电方式是()A．正电荷B．负电荷C．接触起电D．感应起电答案AC2．(对元电荷的理解)维持知识产权，抵制盗版是咱们每一个公民的责任与义务．盗版书籍不但影响咱们的学习效率，乃至会给咱们的学习带来隐患．某同窗有一次购买了盗版的物理参考书，做练习时，发现有一个带电质点的电荷量数据看不清，只能看清是×10－18C，拿去问老师．若是你是老师，你以为该带电质点的电荷量可能是下列数据中的哪个()A．×10－18C B．×10－18CC．×10－18C D．×10－18C答案 C3．(对电荷守恒定律的理解)有两个完全相同的带电金属小球A 、B ，别离带有电荷量为Q A ＝×10－9 C 、Q B ＝－ ×10－9 C ，让两个带电金属小球接触，在接触进程中，电子如何转移，转移了多少个电子？答案 电子由球B 转移到球A ×1010个解析 在接触进程中，由于B 球带负电，其上多余的电子转移到A 球，中和A 球上的一部份正电荷直至B 球为中性不带电，同时，由于A 球上有净正电荷，B 球上的电子会继续转移到A 球，直至两球带上等量的正电荷． 在接触进程中，电子由球B 转移到球A .接触后两小球各自的带电荷量Q A ′＝Q B ′＝Q A ＋Q B 2＝错误! C ＝×10－9 C共转移的电子电荷量为ΔQ ＝－Q B ＋Q B ′＝×10－9 C ＋×10－9 C ＝×10－9 C 转移的电子数为n ＝ΔQe ＝错误!＝×1010个题组一对三种起电方式的理解1．下列关于电现象的叙述中正确的是()A．玻璃棒无论与什么物体摩擦都带正电，橡胶棒无论与什么物体摩擦都带负电B．摩擦可以起电是普遍存在的现象，彼此摩擦的两个物体总同时带等量的异号电荷C．摩擦起电现象的本质是电子的转移，呈电中性的物体取得电子就必然显负电性，失去电子的物体就必然显正电性D．摩擦起电的进程，是通过摩擦创造等量异号电荷的进程答案BC解析物体间通过摩擦做功，使电子取得能量摆脱原子核的束缚而发生转移，哪个物体会失去电子决定于其原子查对电子束缚能力的大小．因此，对同一物体与不同的物体摩擦，该物体可能带正电，也可能带负电，故A错误；但两物体摩擦时，一个物体取得多少电子，另一物体一定失去多少电子，故B正确；呈电中性的物体取得电子一定带负电，反之带正电，故C正确；摩擦起电并非是创造了电荷，而是电荷的转移，故D错误．2.如图1所示，将带正电的球C移近不带电的枕形金属导体时，枕形导体上电荷的移动情况是()图1A．枕形导体中的正电荷向B端移动，负电荷不移动B．枕形导体中电子向A端移动，正电荷不移动C．枕形导体中的正、负电荷同时别离向B端和A端移动D．枕形导体中的正、负电荷同时别离向A端和B端移动答案 B解析导体中自由电子可以自由移动，带正电荷的是原子核，不能移动．3．若是天气干燥，晚上脱毛衣时，会听到”噼啪”的响声，还会看到电火花，产生这种现象的原因是()A．人身体上产生电流B．接触起电C．摩擦起电D．感应起电答案 C题组二对电荷守恒定律的理解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，将两导体接触一会后再分开，则导体B的带电荷量是()A．－q B．q C．2q D．4q答案 C5．M和N都是不带电的物体，它们彼此摩擦后M带正电荷×10－10C，下列判断中正确的是()A．在摩擦前M和N的内部没有任何电荷B．摩擦的进程中电子从N转移到了MC．N在摩擦后必然带负电荷×10－10 CD．M在摩擦进程中失去了×10－10个电子答案 C6.如图2所示，左侧是一个原先不带电的导体，右边C是后来靠近的带正电的导体球．若用绝缘工具沿图示某条虚线将导体切开，分导体为A、B两部份，这两部份所带电荷量的数值别离为Q A、Q B，则下列结论正确的有()图2A．沿虚线d切开，A带负电，B带正电，且Q A>Q BB．只有沿虚线b切开，才有A带正电，B带负电，且Q A＝Q BC．沿虚线a切开，A带正电，B带负电，且Q A＜Q BD．沿任意一条虚线切开，都有A带正电，B带负电，而Q A、Q B的值与所切的位置有关答案 D解析静电感应使得A带正电，B带负电．导体原来不带电，只是在带正电的导体球C静电感应的作用下，导体中的自由电子向B部份转移，使B部份带了多余的电子而带负电，A 部份少了电子而带正电．按照电荷守恒定律，A部份移走的电子数量和B部份多余的电子数量是相同的，因此无论从哪一条虚线切开，两部份的电荷量老是相等的，电子在导体上的散布不均匀，越靠近右端负电荷密度越大，越靠近左端正电荷密度越大，所以从不同位置切开时左、右两部份所带电荷量的值Q A、Q B是不同的，故只有D正确．7．有三个相同的金属小球A、B、C，其中小球A带有×10－5 C的正电荷，小球B、C不带电，此刻让小球C先与球A接触后取走，再让小球B与球A接触后分开，最后让小球B与小球C接触后分开，最终三球的带电荷量别离为q A＝________ C，q B＝________ C，q C＝________ C.答案5×10－6×10－6×10－6题组三对元电荷的理解8．下列说法中正确的是()A ．元电荷是电子所带的电荷量B ．所有带电体的电荷量必然等于元电荷的整数倍C ．物体所带电荷量可以是任意值D ．元电荷的值通常取e ＝×10－19C答案 BD解析 所有带电体的电荷量或等于e ，或是e 的整数倍，这就是说，电荷量是不能持续转变的物理量．由以上分析可知正确选项为B 、D. 9．带电微粒所带的电荷量不可能．．．是下列值中的( ) A ．×10－19C B ．－×10－19CC ．－×10－18 CD ．×10－17C答案 A解析 任何带电体所带的电荷量都只能是元电荷的整数倍，元电荷为e ＝×10－19C ，选项A中电荷量为32e ，B 中电荷量为－4e ，C 中电荷量为－10e ，D 中电荷量为、C 、D 选项中的电荷量数值均是元电荷的整数倍，所以只有选项A 是不可能的． 题组四 验电器及电荷间的彼此作用10．使带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器的箔片张开．下列四个图表示验电器上感应电荷的散布情况，其中正确的是( )答案 B解析 由于验电器原来不带电，因此，验电器的金属球和箔片带等量异号电荷，A 、C 两项错误．验电器靠近带电金属球的一端感应出与带电金属球异号的电荷，D 项错误．11.绝缘细线上端固定，下端悬挂一轻质小球a ，a 的表面镀有铝膜，在a 的近旁有一绝缘柱支持的金属球b ，开始时a 、b 不带电，如图3所示，现使b 球带电，则( )图3A ．a 、b 之间不发生彼此作用B ．b 将吸引a ，吸在一路不分开C．b当即把a排斥开D．b先吸引a，接触后又把a排斥开答案 D解析b球带电就可以吸引轻质小球a，接触后电荷量从头分派，那么a、b球带同种电荷，然后彼此排斥．题中“近旁”表示能吸引并能接触．D对．12．挂在绝缘细线下的两个轻质小球，表面镀有金属薄膜，由于电荷的彼此作用而靠近或远离，别离如图4甲、乙所示，则()图4A．甲图中两球必然带异种电荷B．乙图中两球必然带同种电荷C．甲图中两球至少有一个带电D．乙图中两球只有一个带电答案BC解析题目中的小球都是镀有金属薄膜的轻质小球，带电物体具有吸引轻小物体的性质，同种电荷彼此排斥，异种电荷彼此吸引，所以可以判断出题图甲的现象可能是两个带异种电荷的小球，也可能是一个小球带电而另一个小球不带电；两个小球由于彼此排斥而出现题图乙中的现象，则必需都带电且是同种电荷．。
2021-2022学年高二物理教科版选修3-1学案：第一章 5 电势能 电势与电势差
学案5电势能电势与电势差[目标定位] 1.理解电场力做功的特点，电场力做功与电势能变化的关系.2.理解电势能、电势的概念.3.把握求两点间电势差的公式.4.知道什么是等势面，并能理解等势面的特点．一、电场力做功的特点[问题设计]图1(a)、(b)、(c)分别表示匀强电场(场强为E)中的＋q0电荷沿不同路径从A到B.图1(1)计算(a)、(b)、(c)三种状况下电场力做的功分别是多少？(2)通过计算你发觉了什么？答案(1)(a)中电场力做的功W＝Eq0d.(b)中在线段AC上电场力做的功W1＝q0E|AC|cos θ＝q0Ed.在线段BC上做的功W2＝0，总功W＝W1＋W2＝q0Ed.(c)中在垂直于电场方向的各线段上电场力不做功，在沿着电场方向的各线段上电场力做功之和为W＝q0Ed.(2)通过计算发觉，在匀强电场中沿不同路径由A运动到B，电场力做功相同，说明电场力做功与路径无关，只与移动电荷的电荷量以及起点和终点的位置有关．[要点提炼]1．电场力做功的特点：电场力对某电荷所做的功，与该电荷的电荷量有关，与电荷经过的路径无关，与电场是否是匀强电场无关．(均选填“有关”或“无关”)2．电场力做功与重力做功相像，只要初、末位置确定了，移动电荷q做的功就是确定值．二、电势能[问题设计]类比重力做功与重力势能变化的关系，电场力做正功，电势能如何变化？电场力做负功，电势能如何变化？电场力做功与电势能变化有怎样的数量关系？答案电场力做正功，电势能削减；电场力做负功，电势能增加．电场力做功的值等于电势能的变化量，即：W AB＝E p A－E p B.[要点提炼]1．电势能：电荷在电场中具有的势能，叫做电势能，用E p表示．2．电场力做功是电势能变化的量度，关系：W AB＝E p A－E p B，即电场力做正功，电荷的电势能削减，电场力做负功，电荷的电势能增加．3．电荷在某点的电势能，等于把它从这点移动到零电势能位置时电场力做的功．4．电势能具有相对性，通常把电荷在离场源电荷无穷远处的电势能规定为零，或把电荷在地球表面上的电势能规定为零．[延长思考]当正电荷顺着电场线运动时，电场力做什么功？电势能是增加还是削减？当负电荷顺着电场线运动时，电场力做什么功？电势能是增加还是削减？答案正电荷顺着电场线运动时，电场力做正功，电势能削减．负电荷顺着电场线运动时，电场力做负功，电势能增加．三、电势与电势差[问题设计](1)在图1中将电荷量分别为q、2q的电荷分别从A点移到B点，两电荷电势能的变化是否相同？电势能的变化与电荷量的比值是否相同？这个比值与电荷量有关吗？(2)若取B点电势为0，两电荷在A点的电势能分别为多大？电势能与电荷量的比值分别为多大？答案(1)电势能的变化E p A－E p B＝W AB＝EqL cos θ与电荷量q成正比，故两电荷电势能的变化不同，但电势能的变化与电荷量的比值E p A－E p Bq＝EL cos θ相同，即E p Aq－E p Bq＝定值，与电荷量q无关，只与A、B两点位置有关．(2)两电荷在A点的电势能E p A分别为qEL cos θ、2qEL cos θ.虽然电势能不同，但与电荷量的比值相同，都为EL cos θ.[要点提炼]1．电势(1)定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值．(2)表达式：φ＝E pq，单位为伏特，符号为V.电场中某点的电势与检验电荷q 无关，取决于电场本身．(3)电势是标量，只有大小，没有方向，但有正负之分，电势为正表示比零电势高，电势为负表示比零电势低． (4)零电势点选取原则：一般选大地或无穷远处为零电势点，只有选取了零电势点才能确定某点的电势大小． (5)沿电场线方向，电势渐渐降低． 2．电势差：电场中两点电势的差值．(1)电势差的计算公式：U AB ＝φA －φB ，U BA ＝φB －φA ，U AB ＝－U BA . (2)电场力做功与电势差的关系：W AB ＝qU AB 或U AB ＝W AB q .(3)电势差有正负，电势差的正负表示电势的凹凸．[延长思考] 电势的大小与零电势点的选取有关，电势差的大小与零电势点的选取有关吗？ 答案 无关 四、等势面 [要点提炼]1．电场中电势相同的点构成的面叫等势面． 2．等势面的特点：(1)在等势面上移动电荷时，电场力不做功．(2)电场线跟等势面垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面，由等势面可画出电场线．(3)等势面密的地方，电场强度较强；等势面疏的地方，电场强度较弱，由等差等势面的疏密可推断场强的大小．(4)任意两个等势面不相交．[延长思考] 请大致画出点电荷、等量异号点电荷、等量同号点电荷和匀强电场的等势面．简述它们的特点？ 答案(1)点电荷的等势面：点电荷的等势面是以点电荷为球心的一簇球面．(2)等量异号点电荷的等势面：等量异号点电荷的连线上，从正电荷到负电荷电势越来越低，中垂线是一等势线．(3)等量同号点电荷的等势面：等量正点电荷连线的中点电势最低，中垂线上该点的电势最高，从中点沿中垂线向两侧，电势越来越低．连线上和中垂线上关于中点的对称点等势．等量负点电荷连线的中点电势最高，中垂线上该点的电势最低．从中点沿中垂线向两侧，电势越来越高，连线上和中垂线上关于中点的对称点等势．(4)匀强电场的等势面：匀强电场的等势面是垂直于电场线的一簇平行等间距的平面． 说明：等势面密集处电场线也密集．任意两个等势面不会相交．一、电场力做功与电势能变化的关系例1 在电场中把一个电荷量为6×10－6 C 的负电荷从A 点移到B 点，克服电场力做功3×10－5 J ，则电荷从A 点到B 点的过程中，电势能变化了多少？是增加还是削减？若规定电荷在B 点的电势能为零，则电荷在A 点的电势能为多大？解析 电荷克服电场力做功，即电场力做负功，有W AB ＝－3×10－5 J ．由W AB ＝E p A －E p B 知，电势能变化了3×10－5 J ；由于电场力做负功，则电势能增加．若E p B ＝0，则由W AB ＝E p A －E p B 得E p A ＝－3×10－5 J. 答案 3×10－5 J 增加 －3×10－5 J 二、电势、电势差的理解与计算例2 假如把电荷量q ＝＋1.0×10－8 C 的电荷从无限远处移到电场中的A 点，需要克服静电力做功W ＝1.2×10－4 J ，那么：(1)电荷在A 点的电势能和A 点的电势各是多少？ (2)电荷未移入电场前，A 点的电势是多少？解析 (1)静电力做负功，电势能增加，无限远处的电势为零，电荷在无限远处的电势能也为零，即φ∞＝0，E p ∞＝0.由W ∞A ＝E p ∞－E p A 得E p A ＝E p ∞－W ∞A ＝0－(－1.2×10－4 J)＝1.2×10－4 J 再由φA ＝E p Aq得φA ＝1.2×104 V(2)A 点的电势是由电场本身打算的，跟A 点是否有电荷存在无关，所以q 未移入电场前，A 点的电势仍为1.2×104 V.答案 (1)1.2×10－4 J 1.2×104 V(2)1.2×104 V例3 有一个带电荷量q ＝－3×10－6 C 的点电荷，从某电场中的A 点移到B 点，电荷克服电场力做6×10－4 J 的功，从B 点移到C 点，电场力对电荷做9×10－4 J 的功，问：(1)AB 、BC 、CA 间电势差各为多少？(2)如以B 点电势为零，则A 、C 两点的电势各为多少？电荷在A 、C 两点的电势能各为多少？ 解析 (1)解法一：先求电势差的确定值，再推断正、负．|U AB |＝|W AB ||q |＝6×10－43×10－6V ＝200 V ，因负电荷从A 点移到B 点克服电场力做功，必是从高电势点移到低电势点，即φA ＞φB ，U AB ＝200 V.|U BC |＝|W BC ||q |＝9×10－43×10－6V ＝300 V ，因负电荷从B 点移到C 点电场力做正功，必是从低电势点移到高电势点，即φB ＜φC ，U BC ＝－300 V . U CA ＝U CB ＋U BA ＝－U BC ＋(－U AB )＝300 V －200 V ＝100 V. 解法二：直接代入数据求．电荷由A 点移向B 点克服电场力做功即电场力做负功， W AB ＝－6×10－4 J ，U AB ＝W AB q ＝－6×10－4－3×10－6V ＝200 V.U BC ＝W BCq ＝9×10－4－3×10－6V ＝－300 V.U CA ＝U CB ＋U BA ＝－U BC ＋(－U AB )＝300 V －200 V ＝100 V. (2)若φB ＝0，由U AB ＝φA －φB ，得φA ＝U AB ＝200 V. 由U BC ＝φB －φC ，得φC ＝φB －U BC ＝0－(－300) V ＝300 V. 电荷在A 点的电势能E p A ＝qφA ＝－3×10－6×200 J ＝－6×10－4 J. 电荷在C 点的电势能 E p C ＝qφC＝－3×10－6×300 J ＝－9×10－4 J.答案 见解析三、等势面的特点和应用例4 关于等势面的说法，正确的是( )A ．电荷在等势面上移动时，由于不受电场力作用，所以说电场力不做功B ．在同一个等势面上各点的场强大小相等C ．两个不等电势的等势面可能相交D ．若相邻两等势面的电势差相等，则等势面的疏密程度能反映场强的大小解析 等势面由电势相等的点组成，等势面处的电场线跟等势面垂直，因此电荷在等势面上移动时，电场力不做功，但并不是不受电场力的作用，A 错．等势面上各点场强大小不愿定相等，等势面不行能相交，B 、C 错．等差等势面的疏密反映场强的大小，D 对． 答案 D1．(静电力做功与电势能变化的关系)在电场中，把电荷量为4×10－9 C 的正点电荷从A 点移到B 点，克服静电力做功6×10－8 J ，以下说法中正确的是( ) A ．电荷在B 点具有的电势能是6×10－8 J B ．B 点电势是15 VC ．电荷的电势能增加了6×10－8 J D ．电荷的电势能削减了6×10－8 J 答案 C解析 电荷在电场中某点的电势能具有相对性，只有确定了零电势点、零电势能点，B 点的电势、电荷在B 点的电势能才是确定的数值，故选项A 、B 错误；由于电荷在从A 点移到B 点的过程中是克服静电力做功6×10－8 J ，故电荷电势能应当是增加了6×10－8 J ，选项C 正确，选项D 错误．2．(对电势的理解)关于电势，下列说法正确的是( )A ．电场中某点的电势，在数值上等于单位正电荷从该点移动到零电势点时，电场力所做的功B ．电场中某点的电势与零电势点的选取有关C ．由于电势是相对的，所以无法比较电场中两点的电势凹凸D ．电势是描述电场能的性质的物理量答案ABD解析由电势的定义可知A正确．由于电势是相对量，电势的大小与零电势点的选取有关，故B正确．虽然电势是相对的，但电势的凹凸是确定的，因此C错误．电势与电势能相联系，它是描述电场能的性质的物理量，故D正确．3．(电场线和等势面)如图2所示，实线表示一簇关于x轴对称的等势面，在轴上有A、B两点，则()图2A．A点场强小于B点场强B．A点场强方向指向x轴负方向C．A点场强大于B点场强D．A点电势高于B点电势答案AD解析由于电场线与等势面总是垂直，所以B点电场线比A点密，B点场强大于A点场强，故A正确，C错误．电场线由电势高的等势面指向电势低的等势面，故B错误．由题图数据可知D正确．4．(公式U AB＝W ABq的应用)带电荷量为q＝＋5.0×10－8 C的点电荷从A点移到B点时，克服静电力做功3.0×10－6 J．已知B点的电势为φB＝20 V．则：(1)A、B间的电势差为__________；(2)A点的电势为__________；(3)q从A点到B点的电势能________(填“增加”或“削减”)了____________．答案(1)－60 V(2)－40 V(3)增加 3.0×10－6 J解析(1)从A点到B点静电力做的功为：W AB＝－3.0×10－6 JA、B两点间的电势差U AB＝W ABq＝－3.0×10－65.0×10－8V＝－60 V，B点电势高于A点电势．(2)依据U AB＝φA－φB得A点的电势为：φA＝U AB＋φB＝(－60 V)＋20 V＝－40 V.(3)q从A点到B点克服静电力做功，电势能确定增加ΔE p＝|W AB|＝3.0×10－6 J.题组一对电势和电势差的理解1．关于电势差U AB和电势φA、φB的理解，正确的是()A．U AB表示B点与A点之间的电势差，即U AB＝φB－φAB．U AB和U BA是不同的，它们有关系：U AB＝－U BAC．φA、φB都有正负，所以电势是矢量D．零电势点的规定虽然是任意的，但人们经常规定大地和无穷远处为零电势点答案BD2．下列关于电场的描述，正确的是()A．电场中某点电势的大小、正负与零电势点的选取有关B．电场中某两点间的电势差与零电势点的选取有关C．同一点电荷处于电场中的不同位置时，具有的电势能越大，说明那一点的电势越高D．同一点电荷在电场中任意两点间移动时，只要静电力做的功相同，那么两点间的电势差确定相同答案AD解析电场中某两点间的电势差与零电势点的选取无关；对负电荷而言，它在电场中具有的电势能越大，说明该点电势越低，故B、C错，A、D对．3.如图1所示，a、b、c是氢原子的核外电子绕核运动的三个可能轨道，取无穷远电子的电势能为零，电子在a、b、c三个轨道时对应的电势能分别为－13.6 eV，－3.4 eV，－1.51 eV，由于某种因素(如加热或光照)的影响，电子会沿椭圆轨道跃迁到离核更远的轨道上运动，则：图1(1)φa＝________，φb＝________，φc＝________.(2)U ab＝________，U bc＝________.答案(1)13.6 V 3.4 V 1.51 V(2)10.2 V 1.89 V解析(1)电子的带电荷量q＝－e，据电势的定义φ＝E pq得，φa＝E p aq＝－13.6 eV－e＝13.6 V，同理φb＝3.4 V，φc＝1.51 V.(2)U ab＝φa－φb＝(13.6－3.4) V＝10.2 VU bc ＝φb －φc ＝1.89 V.题组二 电势、电势能、等势面4．将一正电荷从无穷远处移至电场中M 点，电场力做功为6.0×10－9 J ，若将一个等量的负电荷从电场中N 点移向无穷远处，电场力做功为7.0×10－9J ，则M 、N 两点的电势φM 、φN 有如下关系( ) A ．φM ＜φN ＜0 B ．φN ＞φM ＞0 C ．φN ＜φM ＜0 D ．φM ＞φN ＞0答案 C解析 取无穷远处电势φ∞＝0. 对正电荷：W ∞M ＝0－E p M ＝－qφM ， φM ＝－W ∞M q ＝－6×10－9q ；对负电荷：W N ∞＝E p N －0＝－qφN ，φN ＝W N ∞－q＝－7×10－9q ；所以φN ＜φM ＜0，选项C 正确．5．位于A 、B 处的两个带有不等量负电荷的点电荷在平面内的等势线分布如图2所示，图中实线表示等势线，则( )图2A ．a 点和b 点的电场强度相同B ．正电荷从c 点移到d 点，静电力做正功C ．负电荷从a 点移到c 点，静电力做正功D ．正电荷从e 点沿图中虚线移到f 点，电势能先减小后增大 答案 CD解析 等差等势面越密的地方，电场线越密，电场线的疏密表示电场的强弱；正电荷从c 点移到d 点，静电力做负功；负电荷从a 点移到c 点，静电力做正功；正电荷从e 点沿图中虚线移到f 点，静电力先做正功，后做负功，故电势能先减小后增大．6．如图3所示，实线是一个电场中的电场线，虚线是一个负检验电荷在这个电场中的轨迹，若电荷是从a 处运动到b 处，以下推断正确的是( )图3A ．电荷从a 到b 加速度减小B ．b 处电势能大C ．b 处电势高D ．电荷在b 处速度小 答案 BD解析 由题图可知b 处的电场线比a 处的电场线密，说明b 处的场强大于a 处的场强．依据牛顿其次定律，检验电荷在b 处的加速度大于在a 处的加速度，A 选项不正确．由题图可知，电荷做曲线运动，必受到不等于零的合外力，即F 合≠0，且F 合的方向应指向运动轨迹的凹侧．由于检验电荷带负电，所以电场线指向是从疏到密．再利用“电场线方向为电势降低最快的方向”推断a 、b 处电势凹凸关系是φa >φb ，C 选项不正确．依据检验电荷的位移与所受电场力的夹角大于90°，可知电场力对检验电荷做负功．功是能量变化的量度，可推断由a →b 电势能增加，B 选项正确．又因电场力做功与路径无关，系统的能量守恒，电势能增加则动能减小，即速度减小，D 选项正确．题组三 对电场力做功与电势能关系的理解 7．下列说法正确的是( )A ．电荷从电场中的A 点运动到B 点，路径不同，电场力做功的大小就可能不同B ．电荷从电场中的某点动身，运动一段时间后，又回到了该点，则说明电场力做功为零C ．正电荷沿着电场线运动，电场力对正电荷做正功，负电荷逆着电场线运动，电场力对负电荷做正功D ．电荷在电场中运动，由于电场力可能对电荷做功，所以能量守恒定律在电场中并不成立 答案 BC解析 电场力做功和电荷运动路径无关，所以选项A 错误；电场力做功只和电荷的电荷量、电荷的初、末位置有关，所以电荷从某点动身又回到了该点，电场力做功为零，B 正确；正电荷沿电场线的方向运动，则正电荷受到的电场力和电荷的位移方向相同，故电场力对正电荷做正功，同理，负电荷逆着电场线的方向运动，电场力对负电荷做正功，C 正确；电荷在电场中运动虽然有电场力做功，但是电荷的电势能和其他形式的能之间的转化满足能量守恒定律，D 错．8．对于电场中A 、B 两点，下列说法正确的是( )A ．电势差的定义式U AB ＝W ABq，说明两点间的电势差U AB 与静电力做的功W AB 成正比，与移动电荷的电荷量q 成反比B ．A 、B 两点间的电势差等于将电荷从A 点移到B 点静电力所做的功C ．将1 C 电荷从A 点移到B 点，静电力做1 J 的功，这两点间的电势差为1 VD ．电荷由A 点移到B 点的过程中，除受静电力外，若还受其他力的作用，电荷电势能的变化就不再等于静电力所做的功 答案 C解析 依据电势差的定义，电场中两点间的电势差在数值上等于将单位正电荷从一点移到另一点静电力所做的功，仅由电场及两点位置打算，与移动电荷的电荷量及做功的多少无关，即U AB ＝W ABq 是比值定义式，所以A 、B 错，C 对．电势能的变化唯一打算于静电力做的功，与其他力是否做功、做多少功无关，D 错． 9．在静电场中，一个电子由a 点移到b 点时静电力做功为5 eV(1 eV ＝1.6×10－19J)，则以下说法中正确的是( )A ．电场强度的方向确定由b 沿直线指向aB ．a 、b 两点间电势差U ab ＝5 VC ．电子的电势能削减5 eVD ．电子的电势能削减5 J 答案 C解析 电场强度的方向与运动路径无关，A 错；U ab ＝W ab q ＝5 eV －e＝－5 V ，B 错；静电力做5 eV 的正功，电势能削减5 eV ，C 对，D 错．10．假如在某电场中将5.0×10－8 C 的电荷由A 点移到B 点，电场力做功为6.0×10－3 J ，那么( ) A ．A 、B 两点间的电势差是1.2×105 VB ．A 、B 两点间的电势差是3.0×10－10VC ．若在A 、B 两点间移动2.5×10－8 C 的电荷，电场力将做3.0×10－3 J 的功 D ．若在A 、B 两点间移动1.0×10－7 C 的电荷，电场力将做3.0×10－17J 的功答案 AC解析 A 、B 两点间的电势差U AB ＝W AB q ＝6×10－35×10－8 V ＝1.2×105 V ．故A 正确，B 错误． 在A 、B 两点间移动2.5×10－8 C的电荷时，A 、B 间的电势差不变．则电场力做功为W AB ′＝q ′U AB ＝2.5×10－8×1.2×105 J ＝3.0×10－3 J故C 正确．同理，D 错误．11.如图4所示，虚线a 、b 和c 是某静电场中的三个等势面，它们的电势分别为φa 、φb 和φc ，且φa ＞φb ＞φc .一带电粒子射入电场中，其运动轨迹照实线KLMN 所示，由图可知( )图4A ．粒子从K 到L 的过程中，电场力做负功B ．粒子从L 到M 的过程中，电场力做负功C ．粒子从K 到L 的过程中，电势能增大D ．粒子从L 到M 的过程中，动能减小 答案 AC12.如图5所示，固定在Q 点的正点电荷的电场中有M 、N 两点，已知MQ ＜NQ .下列叙述正确的是( )图5A ．若把一正的点电荷从M 点沿直线移到N 点，则静电力对该电荷做正功，电势能减小B ．若把一正的点电荷从M 点沿直线移到N 点，则该电荷克服静电力做功，电势能增大C ．若把一负的点电荷从M 点沿直线移到N 点，则静电力对该电荷做正功，电势能减小D ．若把一负的点电荷从M 点沿直线移到N 点，再从N 点沿不同路径移回到M 点，则该电荷克服静电力做的功等于静电力对该电荷所做的功，电势能不变 答案 AD解析 由正点电荷产生的电场的特点可知，M 点的电势高，N 点的电势低，所以正点电荷从M 点到N 点，静电力做正功，电势能减小，故A 对，B 错；负点电荷由M 点到N 点，克服静电力做功，电势能增加，故C 错；静电力做功与路径无关，负点电荷又回到M 点，则整个过程中静电力不做功，电势能不变，故D 对．题组四 综合应用13. 一个带正电的点电荷，电荷量q ＝2.0×10－9 C ，在静电场中由a 点移到b 点，在这一过程中，电场力做的功为2.0×10－5 J ，则a 、b 两点间的电势差为多少？假如若在a 、b 两点间移动－2.5×10－9 C 的电荷，那么电场力做的功是多少？答案 1×104 V －2.5×10－5 J解析 设此过程中，电场力对点电荷做的功为W ab ，则a 、b 两点间的电势差为U ab ＝W ab q ＝2.0×10－52.0×10－9V ＝1×104V若在a 、b 两点间移动－2.5×10－9 C 的电荷，电场力做的功为W ＝q ′U ab ＝2.5×10－5 J.14．已知将电荷量为2.0×10－7 C 的正点电荷从电场中的M 点移到N 点时，电场力做功为5.0×10－5 J ，将此点电荷从N 点移到无限远处时，电场力做功为1.5×10－5 J ，则M 点的电势为多大？N 点的电势为多大？ 答案 325 V 75 V解析 U MN ＝W MN q ＝5.0×10－52.0×10－7V ＝250 V ，φN ＝W q ＝1.5×10－52.0×10－7V ＝75 V ，由U MN ＝φM －φN ＝250 V 得φM ＝325 V.。
教科版高中物理选修3-1全册全套学案
教科版高中物理选修3-1全册学案第一章静电场第1节电荷及其守恒定律摩擦起电感应起电接触起电产生及条件两不同绝缘体摩擦时导体靠近带电体时带电导体和导体接触时现象两物体带上等量异种电荷导体两端出现等量异种电荷，且电性与原带电体“近异远同”导体上带上与带电体相同电性的电荷原因不同物质的原子核对核外电子的束缚力不同而发生电子转移导体中的自由电子受到带正(负)电物体吸引(排斥)而靠近(远离)电荷之间的相互排斥实质电荷在物体之间和物体内部的转移接触起电的电荷分配原则两个完全相同的金属球接触后电荷会重新进行分配，如图1－1－2所示．电荷分配的原则是：两个完全相同的金属球带同种电荷接触后平分原来所带电荷量的总和；带异种电荷接触后先中和再平分．图1－1－21.“中性”与“中和”之间有联系吗？“中性”和“中和”是两个完全不同的概念，“中性”是指原子或者物体所带的正电荷和负电荷在数量上相等，对外不显电性，表现为不带电的状态．可见，任何不带电的物体，实际上其中都带有等量的异种电荷；“中和”是指两个带等量异种电荷的物体，相互接触时，由于正负电荷间的吸引作用，电荷发生转移，最后都达到中性状态的一个过程．2．电荷守恒定律的两种表述方式的区别是什么？(1)两种表述：①电荷既不会创生，也不会消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分；在转移的过程中，电荷的总量保持不变．②一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和总是保持不变的．(2)区别：第一种表述是对物体带电现象规律的总结，一个原来不带电的物体通过某种方法可以带电，原来带电的物体也可以使它失去电性(电的中和)，但其实质是电荷的转移，电荷的数量并没有减少．第二种表述则更具有广泛性，涵盖了包括近代物理实验发现的微观粒子在变化中遵守的规律，近代物理实验发现，由一个高能光子可以产生一个正电子和一个负电子，一对正负电子可同时湮灭，转化为光子．在这种情况下，带电粒子总是成对产生或湮灭，电荷的代数和不变，即正负电子的产生和湮灭与电荷守恒定律并不矛盾.一、电荷基本性质的理解【例1】绝缘细线上端固定，图1－1－3下端悬挂一个轻质小球a，a的表面镀有铝膜；在a的近旁有一绝缘金属球b，开始时，a、b都不带电，如图1－1－3所示．现使a、b分别带正、负电，则()A．b将吸引a，吸引后不放开B．b先吸引a，接触后又与a分开C．a、b之间不发生相互作用D．b立即把a排斥开答案 B解析因a带正电，b带负电，异种电荷相互吸引，轻质小球a将向b靠拢并与b接触．若a、b原来所带电荷量不相等，则当a与b接触后，两球先中和一部分原来电荷，然后将净余的电荷重新分配，这样就会带上同种电荷(正电或负电)，由于同种电荷相互排斥，两球将会被排斥开．若a、b原来所带电荷量相等，则a、b接触后完全中和而都不带电，a、b自由分开．二、元电荷的理解【例2】关于元电荷的下列说法中正确的是()A．元电荷实质上是指电子和质子本身B．所有带电体的电荷量一定等于元电荷的整数倍C．元电荷的数值通常取作e＝1.6×10－19 CD．电荷量e的数值最早是由美国科学家密立根用实验测得的答案BCD解析元电荷实际上是指电荷量，数值为1.6×10－19 C，不要误以为元电荷是指某具体的带电物质，如电子．元电荷是电荷量值，没有正负电性的区别．宏观上所有带电体的电荷量一定是元电荷的整数倍．元电荷的具体数值最早是由密立根用油滴实验测得的，测量精度相当高.1.在图1－1－1中的同学的带电方式属于()A．接触起电B．感应起电C．摩擦起电D．以上说法都不对答案 A解析该演示中采用了接触的方法进行带电，属于接触起电．2．当把用丝绸摩擦过的玻璃棒去接触验电器的金属球后，金属箔片张开．此时，金属箔片所带的电荷的带电性质和起电方式是()A．正电荷B．负电荷C．接触起电D．感应起电答案AC解析金属箔片的带电性质和相接触的玻璃棒带电性质是相同的．金属箔片的起电方式为接触起电．3．当把用丝绸摩擦过的玻璃棒去靠近验电器的金属球后，金属箔片张开．此时，金属箔片所带的电荷的带电性质和起电方式是()A．正电荷B．负电荷C．感应起电D．摩擦起电答案AC解析注意该题目和上题的区别．在该题目中，玻璃棒没有接触到金属球，属于感应起电，和玻璃棒靠近的一端(金属球)带电性质和玻璃棒相反，带负电，和玻璃棒相距较远的一端(金属箔片)带电性质和玻璃棒相同，带正电荷．金属箔片的起电方式为感应起电．4．带电微粒所带的电荷量不可能是下列值中的()A．2.4×10－19 C B．－6.4×10－19 CC．－1.6×10－18 C D．4.0×10－17 C答案 A解析任何带电体的电荷量都只能是元电荷电荷量的整数倍，元电荷电荷量为e＝1.6×10－19 C．选项A中电荷量为3/2倍，B中电荷量为4倍，C中电荷量为10倍．D中电荷量为250倍．也就是说B、C、D选项中的电荷量数值均是元电荷的整数倍．所以只有选项A是不可能的.题型一常见的带电方式如图1所示，图1有一带正电的验电器，当一金属球A靠近验电器的小球B(不接触)时，验电器的金箔张角减小，则()A．金属球A可能不带电B．金属球A可能带负电C．金属球A可能带正电D．金属球A一定带负电思维步步高金属箔片的张角为什么减小？金属箔片上所带电荷的性质和金属球上带电性质有何异同？如果A带正电会怎样？不带电会怎样？带负电会怎样？解析验电器的金箔之所以张开，是因为它们都带有正电荷，而同种电荷相排斥．张开角度的大小决定于它们电荷量的多少．如果A球带负电，靠近验电器的B球时，异种电荷相互吸引，使金箔上的正电荷逐渐“上移”，从而使两金箔夹角减小．如果A球不带电，在靠近B球时，发生静电感应现象使A球电荷发生极性分布，靠近B球的端面出现负的感应电荷，而背向B球的端面出现正的感应电荷．A球上的感应电荷与验电器上的正电荷发生相互作用．因距离的不同而表现为吸引作用，从而使金箔张角减小．答案AB拓展探究如果该题中A带负电，和B接触后张角怎么变化？答案张角变小．题型二电荷守恒定律有两个完全相同的带电绝缘金属小球A、B，分别带有电荷量为Q A＝6.4×10－9 C，Q B＝－3.2×10－9 C，让两绝缘金属小球接触，在接触过程中，电子如何转移并转移了多少？思维步步高为什么要求两个小球完全相同？当带异种电荷的带电体接触后会产生什么现象？接触后各个小球的带电性质和带电荷量有何特点？转移的电子个数和电荷量有什么关系？解析在接触过程中，由于B球带负电，其上多余的电子转移到A球，这样中和A球上的一部分电荷直至B球为中性不带电，同时，由于A球上有净余正电荷，B球上的电子会继续转移到A球，直至两球带上等量的正电荷．在接触过程中，电子由球B转移到球A.接触后两小球各自的带电荷量：Q A′＝Q B′＝Q A＋Q B2＝6.4×10－9－3.2×10－92 C＝1.6×10－9 C共转移的电子电荷量为ΔQ＝－Q B＋Q B′＝3.2×10－9 C＋1.6×10－9 C ＝4.8×10－9 C转移的电子数n＝ΔQe＝4.8×10－9 C1.6×10－19 C＝3.0×1010个答案电子由球B转移到球A 3.0×1010个拓展探究如果该题中两个电荷的带电性质相同，都为正电荷，其他条件不变，其结论应该是什么？答案电子由球B转移到球A 1.0×1010个解析接触后带电荷量平分，每个小球的带电荷量为3.2×10－9 C＋6.4×10－9 C2＝4.8×10－9C，转移的电荷量为1.6×10－9 C，转移的电子数为1.0×1010个.一、选择题1．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可能带异种电荷C．接触前，A球一定不带任何电荷D．接触后，A球一定带电荷答案BD2．如图2所示，图2在真空中，把一个绝缘导体向带负电的球P慢慢靠近．关于绝缘导体两端的电荷，下列说法中正确的是()A．两端的感应电荷越来越多B．两端的感应电荷是同种电荷C．两端的感应电荷是异种电荷D．两端的感应电荷电荷量相等答案ACD解析由于导体内有大量可以自由移动的电子，当带负电的球P慢慢靠近它时，由于同种电荷相互排斥，导体上靠近P的一端的电子被排斥到远端，从而显出正电荷，远离P的一端带上了等量的负电荷．导体离P球距离越近，电子被排斥得越多，感应电荷越多．3．下列说法正确的是()A．摩擦起电是创造电荷的过程B．接触起电是电荷转移的过程C．玻璃棒无论和什么物体摩擦都会带正电D．带等量异种电荷的两个导体接触后，电荷会消失，这种现象叫做电荷的湮灭答案 B解析在D选项中，电荷并没有消失或者湮灭，只是正负电荷数目相等，表现为中性．4．为了测定水分子是极性分子还是非极性分子(极性分子就是该分子是不显电中性的，它通过电场会发生偏转，非极性分子不偏转)，可做如下实验：在酸式滴定管中注入适量蒸馏水，打开活塞，让水慢慢如线状流下，将用丝绸摩擦过的玻璃棒接近水流，发现水流向靠近玻璃棒的方向偏转，这证明()A．水分子是非极性分子B．水分子是极性分子C．水分子是极性分子且带正电D．水分子是极性分子且带负电答案BD解析根据偏转，可判断出水分子是极性分子；根据向玻璃棒偏转，可以判断出其带负电．5．在上题中，如果将用毛皮摩擦过的橡胶棒接近水流．则()A．水流将向远离橡胶棒的方向偏离B．水流将向靠近橡胶棒的方向偏离C．水流先靠近再远离橡胶棒D．水流不偏转答案 A解析用毛皮摩擦过的橡胶棒和用丝绸摩擦过的玻璃棒的带电性质相反．6．有甲、乙、丙三个小球，将它们两两靠近，它们都相互吸引，如图3所示．那么，下面的说法正确的是()图3A．三个小球都带电B．只有一个小球带电C．有两个小球带同种电荷D．有两个小球带异种电荷答案 D7．如图4所示，图4a、b、c、d为四个带电小球，两球之间的作用分别为a吸引d，b排斥c，c排斥a，d吸引b，则关于它们的带电情况()A．仅有两个小球带同种电荷B．仅有三个小球带同种电荷C．c、d两小球带同种电荷D．c、d两小球带异种电荷答案BD解析根据它们之间的相互吸引和排斥的关系可知a、b、c带同种电荷，d和其它三个小球带电性质不同．在解决该题时可以先假设其中一个带电小球的带电性质．二、计算论述题8．如图5所示，图5将两个气球充气后挂起来，让它们碰在一起，用毛织品分别摩擦两个气球相互接触的地方．放开气球后，你可能观察到什么现象？你能解释这个现象吗？答案发现两个气球分开，这是因为两个气球带同种电荷，同种电荷相互排斥，所以会分开．9．有三个完全一样的绝缘金属球，A球所带电荷量为Q，B、C不带电．现要使B球带有3 8Q的电荷量，应该怎么办？答案见解析解析 由于两个完全相同的金属球接触时，剩余电荷量平均分配，因此，可由以下四种方法： ①A 与C 接触分开，再让B 与C 接触分开，然后A 与B 接触分开； ②A 与C 接触分开，再让A 与B 接触分开，然后B 与C 接触分开； ③A 与B 接触分开，再让B 与C 接触分开，然后A 与B 接触分开； ④A 与B 接触分开，再让A 与C 接触分开，然后B 与C 接触分开．10．两块不带电的金属导体A 、B 均配有绝缘支架，现有一个带正电的小球C . (1)要使两块金属导体带上等量异种电荷，则应如何操作？哪一块带正电？ (2)要使两块金属导体都带上正电荷，则应如何操作？ (3)要使两块金属导体都带上负电荷，则应如何操作？答案 (1)先将两块导体A 、B 紧靠在一起，然后将带电体C 从一端靠近导体，再将两导体分开，最后移走带电体C .远离带电体C 的一块带正电．(2)先将两块导体A 、B 紧靠在一起，然后将带电体C 接触导体A (或B )，再将导体C 移走，再将两导体A 、B 分开，则A 、B 都带上了正电．(3)先将两块导体A 、B 紧靠在一起，然后将带电体C 从一端靠近导体，用手接触一下A (或B )，再将两导体A 、B 分开，最后移走带电体C ，则A 、B 都带上了负电．第2节 库仑定律.要点一 点电荷点电荷：当带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以至带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间相互作用力的影响可以忽略不计时，这样的带电体就可以看作带电的点，叫做点电荷．(1)点电荷是只有电荷量，没有大小、形状的理想化模型，类似于力学中的质点，实际中并不存在．(2)一个带电体能否看作点电荷，是相对于具体问题而言的，不能单凭其大小和形状确定，例如，一个半径为10 cm 的带电圆盘，如果考虑它和相距10 m 处某个电子的作用力，就完全可以把它看作点电荷，而如果这个电子离带电圆盘只有1 mm ，那么这一带电圆盘又相当于一个无限大的带电平面．要点二 库仑定律的理解1．适用条件：适用于真空中的点电荷．真空中的电荷若不是点电荷，如图1－2－2所示．同种电荷时，实际距离会增大，如图(a)所示；异种电荷时，实际距离会减小，如图(b)所示．图1－2－22.对公式122q q F kr =的理解:有人根据公式122q q F k r=,设想当r →0时,得出F →∞的结论．从数学角度这是必然的结论，但从物理的角度分析，这一结论是错误的，其原因是，当r →0时，两电荷已失去了点电荷的前提条件，何况实际的电荷都有一定的大小和形状，根本不会出现r ＝0的情况，也就是说，在r →0时不能再用库仑定律计算两电荷间的相互作用力．3．计算库仑力的大小与判断库仑力的方向分别进行．即用公式计算库仑力的大小时，不必将电荷q 1、q 2的正、负号代入公式中，而只将电荷量的绝对值代入公式中计算出力的大小，力的方向根据同种电荷相斥、异种电荷相吸加以判断即可．4．式中各量的单位要统一用国际单位，与k ＝9.0×109 N·m 2/C 2统一．5．如果一个点电荷同时受到另外的两个或更多的点电荷的作用力，可由静电力叠加的原理求出合力．6．两个点电荷间的库仑力为相互作用力，同样满足牛顿第三定律.万有引力定律库仑定律不同点只有引力既有引力又有斥力天体间表现明显微观带电粒子间表现明显都是场力万有引力场电场公式F＝G m1m2r2F＝kq1q2r2条件两质点之间两点电荷之间表达那么简捷，却揭示了自然界中深奥的道理，这就是自然界和谐多样的美．特别提醒(1)库仑力和万有引力是不同性质的力．(2)万有引力定律适用时，库仑定律不一定适用．2．三个点电荷如何在一条直线上平衡？当三个共线的点电荷在库仑力作用下均处于平衡状态时．(1)三个电荷的位置关系是“同性在两边，异性在中间”．如果三个电荷只在库仑力的作用下且在同一直线上能够处于平衡状态，则这三个电荷一定有两个是同性电荷，一个是异性电荷，且两个同性电荷分居在异性电荷的两边．(2)三个电荷中，中间电荷的电荷量最小，两边同性电荷谁的电荷量小，中间异性电荷就距离谁近一些.一、库仑定律的理解【例1】对于库仑定律，下面说法正确的是()A．库仑定律适用于真空中两个点电荷之间的相互作用力B．两个带电小球即使相距非常近，也能用库仑定律C．相互作用的两个点电荷，不论它们的电荷量是否相同，它们之间的库仑力大小一定相等D．当两个半径为r的带电金属球中心相距为4r时，对于它们之间的静电力大小，只取决于它们各自所带的电荷量答案AC解析由库仑定律的适用条件知，选项A正确；两个小球若距离非常近则不能看作点电荷，库仑定律不成立，B项错误；点电荷之间的库仑力属作用力和反作用力，符合牛顿第三定律，故大小一定相等，C项正确；D项中两金属球不能看作点电荷，它们之间的静电力大小不仅与电荷量大小有关，而且与电性有关，若带同种电荷，则在斥力作用下，电荷分布如图(a)所示；若带异种电荷，则在引力作用下电荷分布如图(b)所示，显然带异种电荷时相互作用力大，故D项错误．综上知，选项A、C正确．二、点电荷的理解【例2】下列关于点电荷的说法中，正确的是()A．只有体积很小的带电体才能看成是点电荷B．体积很大的带电体一定不能看成是点电荷C．当两个带电体的大小远小于它们之间的距离时，可将这两个带电体看成点电荷D．一切带电体都可以看成是点电荷答案 C解析本题考查点电荷这一理想模型．能否把一个带电体看成点电荷，关键在于我们分析时是否考虑它的体积大小和形状．能否把一个带电体看作点电荷，不能以它的体积大小而论，应该根据具体情况而定．若它的体积和形状可不予考虑时，就可以将其看成点电荷．故选C.1.下列关于点电荷的说法正确的是()A．点电荷可以是带电荷量很大的带电体B．带电体体积很大时不能看成点电荷C．点电荷的所带电荷量可能是2.56×10－20 CD．大小和形状对作用力影响可以忽略的带电体可以看作点电荷答案AD2．如图1－2－3所示，图1－2－3两个半径均为r的金属球放在绝缘支架上，两球面最近距离为r，带等量异种电荷，电荷量绝对值均为Q，两球之间的静电力为()A．等于k Q29r2B．大于kQ29r2C．小于k Q29r2D．等于kQ2r2答案 B3．(1)通过对氢核和核外电子之间的库仑力和万有引力大小的比较，你能得到什么结论？(2)你怎样确定两个或两个以上的点电荷对某一点电荷的作用力？答案(1)微观粒子间的万有引力远小于库仑力，因此在研究微观带电粒子的相互作用力时，可忽略万有引力．(2)两个点电荷之间的作用力不因第三个点电荷的存在而有所改变．因此，两个或两个以上的点电荷对某一个点电荷的作用力等于各点电荷单独对这个电荷的作用力的矢量和．4．关于库仑扭秤图1－2－4问题1：1785年，库仑用自己精心设计的扭秤(如图1－2－4所示)研究了两个点电荷之间的排斥力与它们间距离的关系．通过学习库仑巧妙的探究方法，回答下面的问题．(1)库仑力F与距离r的关系．(2)库仑力F与电荷量的关系．问题2：写出库仑定律的数学表达式，并说明静电力常量k的数值及物理意义．答案问题1：(1)F∝1r2(2)F∝q1q2问题2：F＝k q1q2r2，k＝9×109 N·m2/C2.物理意义：两个电荷量为1 C的点电荷，在真空中相距1 m时，它们之间的库仑力为1 N.题型一 库仑定律的应用如图1所示，两个正电荷q 1、q 2的电荷量都是3 C ，静止于真空中，相距r ＝2 m.图1(1)在它们的连线AB 的中点O 放入正电荷Q ，求Q 受的静电力． (2)在O 点放入负电荷Q ，求Q 受的静电力．(3)在连线上A 点左侧的C 点放上负点电荷q 3，q 3＝1 C 且AC ＝1 m ，求q 3所受的静电力． 思维步步高库仑定律的表达式是什么？在这个表达式中各个物理量的物理意义是什么？在直线上的各个点如果放入电荷q ，它将受到几个库仑力的作用？这几个力的方向如何？如何将受到的力进行合成？解析 在A 、B 连线的中点上，放入正电荷受到两个电荷库仑力的作用，这两个力大小相等，方向相反，所以合力为零．如果在O 点放入负电荷，仍然受到两个大小相等，方向相反的力，合力仍然为零．在连线上A 的左侧放入负电荷，则受到q 1和q 2向右的吸引力，大小分别为F 1＝kq 3q 1x 2和F 2＝kq 3q 2(r ＋x )2，其中x 为AC 之间的距离．C 点受力为二力之和，代入数据为3×1010 N ，方向向右．答案 (1)0 (2)0 (3)3×1010 N ，方向向右拓展探究在第三问中如果把q 3放在B 点右侧距离B 为1 m 处，其他条件不变，求该电荷受到的静电力？答案 3×1010 N 方向向左解析 求解的方法和第三问相同，只不过电荷在该点受到两个电荷的库仑力的方向都向左，所以合力方向向左，大小仍然是3×1010 N.在教学过程中，强调不管在O 点放什么性质的电荷，该电荷受到的静电力都为零，为下一节电场强度的叠加做好准备．另外还可以把电荷q 3放在AB 连线的中垂线上进行研究.题型二 库仑定律和电荷守恒定律的结合甲、乙两导体球，甲球带有4.8×10－16 C 的正电荷，乙球带有3.2×10－16 C 的负电荷，放在真空中相距为10 cm 的地方，甲、乙两球的半径远小于10 cm.(1)试求两球之间的静电力，并说明是引力还是斥力？(2)将两个导体球相互接触一会儿，再放回原处，其作用力能求出吗？是斥力还是引力？ 思维步步高为什么题目中明确两球的直径远小于10 cm ？在应用库仑定律时带电体所带电荷的正负号怎样进行处理的？当接触后电荷量是否中和？是否平分？解析 (1)因为两球的半径都远小于10 cm ，因此可以作为两个点电荷考虑．由库仑定律可求：F ＝k q 1q 2r 2＝9.0×109×4.8×10－16×3.2×10－160.12N ＝1.38×10－19 N 两球带异种电荷，它们之间的作用力是引力．(2)将两个导体球相互接触，首先正负电荷相互中和，还剩余(4.8－3.2)×10－16 C 的正电荷，这些正电荷将重新在两导体球间分配，由于题中并没有说明两个导体球是否完全一样，因此我们无法求出力的大小，但可以肯定两球放回原处后，它们之间的作用力变为斥力．答案 (1)1.38×10－19 N 引力 (2)不能 斥力拓展探究如果两个导体球完全相同，接触后放回原处，两球之间的作用力如何？答案 5.76×10－21 N 斥力解析 如果两个导体球完全相同，则电荷中和后平分，每个小球的带电荷量为0.8×10－16 C ，代入数据得两个电荷之间的斥力为F ＝5.76×10－21 N.两个导体相互接触后，电荷如何分配，跟球的形状有关，只有完全相同的两金属球，电荷才平均分配.一、选择题1．下列说法正确的是( )A ．点电荷就是体积很小的带电体B ．点电荷就是体积和所带电荷量很小的带电体C 根据F=k q 1q 2r2 可知,当r →0时,有F →∞D ．静电力常量的数值是由实验得出的 答案 D解析 当r →0时,电荷不能再被看成点电荷,库仑定律不成立.2．两个半径相同的金属小球，带电荷量之比为1∶7，相距r ，两者相互接触后，再放回原来的位置，则相互作用力可能是原来的( )A.47B.37C.97D.167 答案 CD解析 由库仑定律可知，库仑力与电荷量的乘积成正比，设原来两小球分别带电荷量为q 1＝q 、q 2＝7q .若两小球原来带同种电荷，接触后等分电荷量，则q 1′＝4q ，q 2′＝4q ，则D 正确．若两小球原来带异种电荷，接触后到q 1″＝3q ，q 2″＝3q ，则由库仑定律可知，C 正确．3．如图2所示，图2在绝缘的光滑水平面上，相隔一定距离有两个带同种电荷的小球，从静止同时释放，则两个小球的加速度和速度大小随时间变化的情况是( )A ．速度变大，加速度变大B ．速度变小，加速度变小C ．速度变大，加速度变小D ．速度变小，加速度变大 答案 C解析 根据同种电荷相斥，每个小球在库仑斥力的作用下运动，由于力的方向与运动方向相同，均做加速直线运动，速度变大；再由库仑定律F ＝k q 1q 2r2知随着距离的增大，库仑斥力减小，加速度减小，所以只有选项C 正确．4．如图3所示，图3两个带电金属小球中心距离为r ，所带电荷量相等为Q ，则关于它们之间电荷的相互作用力大小F 的说法正确的是( )A ．若是同种电荷，F <k Q 2r 2B ．若是异种电荷，F >k Q 2r 2C ．若是同种电荷，F >k Q 2r 2D ．不论是何种电荷，F ＝k Q 2r2。
物理教科版选修3-1学案：1.6.电容器和电容含解析
6。
电容器和电容学习目标重点难点 1.知道什么是电容器以及常见的电容器．2。
理解电容的概念及其定义C ＝错误!，并能进行有关运算．3.知道平行板电容器的电容与哪些因素有关，有什么关系．了解公式C ＝错误!。
重点:1。
电容的概念． 2。
影响平行板电容器电容大小的因素． 3.电容器的充、放电问题． 难点：1。
对电容的理解． 2.电容器充、放电问题的判断。
一、电容器 电容1．电容器：两个彼此____又互相____的导体就是一个电容器．它是储存____和____的元件．2．电容器充电、放电：使电容器____的过程称为充电，充电后两极板带________电荷．使充电后的电容器________称为放电．3．电容定义:电容器所带的______与电容器两极板间的______的比值叫电容．定义式C ＝______。
4．电容的物理意义：电容是描述电容器储存电荷本领大小的物理量．5．电容的单位：____。
符号F.1 F ＝106 μF ＝1012 pF 。
预习交流1想一想生活中常见的什么电器里有电容器．二、平行板电容器与常用电容器1．影响电容大小的因素:平行板电容器的两板之间的正对面积S ____，电容C 越大；板间距离d ____，电容C 越小，插入电介质后电容C ____.2．常用电容器(1）分类（2）电容器的额定电压和击穿电压：①额定电压：电容器能够____工作时的电压．②击穿电压：电介质被击穿时加在电容器两极板上的____电压,若电压超过这一限度，电容器就会被损坏． 预习交流2是否可以不断增加电容器的充电电压?答案:一、1.绝缘 靠近 电荷 电能2．带电 等量异种 失去电荷3．电荷量 电势差 错误!5．法拉预习交流1:提示:收音机、电视机等．二、1.越大 越大 增大2．(2）正常 极限预习交流2：提示：不可以．当电压超过一定限度时，电容器会被击穿,电容器损坏．在预习中还有哪些问题需要你在听课时加以关注？请在下列表格中做个备忘吧！我的学困点 我的学疑点一、电容器 电容1．试探究分析电容器有何作用？电容器两极板所带电荷量及电性有何关系？电容器两极板上电荷分布在哪里？何为电容器的电荷量？2．怎样从能量的角度理解电容器的充电和放电？3．电容的定义式为C ＝Q U，怎样理解这三个量之间的关系？同一电容器的错误!是否变化？为什么电容的定义式又可写作C ＝错误!？一个平行板电容器,使它每板电荷量从Q 1＝30×10－6 C 增加到Q 2＝36×10－6 C 时，两板间的电势差从U 1＝10 V增加到U 2＝12 V ，这个电容器的电容是多大？如要使两板电势差从10 V 降为U 2′＝6 V,则每板需减少多少电荷量？电容器电容的定义式为C ＝错误!,但电容与定义它的物理量Q 、U 无关,电容C 由电容器本身的构造因素决定．由C ＝错误!得Q ＝CU ，若电容器初始带电荷量为Q 1，电压为U 1,变化后的带电荷量为Q 2，电压为U 2，则 Q 1＝CU 1，Q 2＝CU 2ΔQ ＝Q 2－Q 1＝CU 2－CU 1＝C (U 2－U 1)＝C ΔU故有ΔQ ＝C ΔU ，即C ＝错误!此公式在计算中常常用到．二、平行板电容器与常用电容器1．静电计有什么用途?2．电容器的电容取决于哪些因素？3．平行板电容器充电后,继续保持电容器的两极板与电池的两极相连接，则电容器的Q 、U 中什么物理量不变？4．平行板电容器充电后，切断与电池的连接，则电容器的Q 、U 中什么物理量不变？如图所示，先接通S 使电容器充电，然后断开S ，当增大两极板间距离时,电容器所带电荷量Q 、电容C 、两板间电势差U 、电容器两极板间场强的变化情况是（ ）．A ．Q 变小，C 不变，U 不变，E 变小B ．Q 变小，C 变小，U 不变，E 不变C ．Q 不变，C 变小，U 变大，E 不变D ．Q 不变，C 变小，U 变小，E 变小1。
高中物理选修3-1全套教案_最新修正版
高中物理选修3-1全套教案目录第一章静电场............................................................................................................................................................................. 错误！未定义书签。
1.1电荷及其守恒定律................................................................................................................................................... 错误！未定义书签。
1.2库仑定律 (2)1.3.1电场强度 (4)1.3.2专题：静电平衡 (8)1.4电势能电势 (10)1.5电势差 (11)1.6电势差与电势强度的关系 (13)1.7电容器与电容 (14)1.8带电粒子在电场中的运动 (15)第二章、恒定电流 (18)2.1、导体中的电场和电流（1课时） (18)2.2、电动势（1课时） (19)2.3、欧姆定律（2课时） (20)2.4、串联电路和并联电路（2课时） (21)2.5、焦耳定律（1课时） (23)第三章磁场教案 (24)3.1 磁现象和磁场（1课时） (24)3.2 、磁感应强度（1课时） (26)3.3 、几种常见的磁场（1.5课时） (27)3.4 、磁场对通电导线的作用力（1.5课时） (29)3.5、磁场对运动电荷的作用（1课时） (31)3.6、带电粒子在匀强磁场中的运动（2课时+1练习） (33)认识静电教学目标1．知道两种电荷及其相互作用．知道电量的概念．2．知道摩擦起电，知道摩擦起电不是创造了电荷，而是使物体中的正负电荷分开．3．知道静电感应现象，知道静电感应起电不是创造了电荷，而是使物体中的电荷分开．4．知道电荷守恒定律．5．知道什么是元电荷．重点：电荷守恒定律难点：利用电荷守恒定律分析解决相关问题摩擦起电和感应起电的相关问题。
【教科版】物理高中选修3-1【全集】 学案 (共20套394页)(全书完整版)
[教科版]高中物理选修3-1（全册）学案汇总（共20套394页）第1节电荷__电荷守恒定律1．自然界中有两种电荷, 富兰克林把它们命名为正、负电荷: 同种电荷相互排斥, 异种电荷相互吸引.2．使物体带电的方式有三种: 摩擦起电、感应起电、接触起电, 这三种起电方式的实质都是电子在物体之间或物体内部的转移.3．电荷既不会创生, 也不会消灭, 在电荷的转移过程中,总量保持不变.4．元电荷e＝1.6×10－19 C, 所有带电体的电荷量都等于e的整数倍.5．密立根通过油滴实验确定了电荷量的不连续性, 并测定了元电荷的数值.一、摩擦起电 两种电荷 1．摩擦起电通过摩擦使物体带电的方法. 2．两种电荷及作用(1)两种电荷: 用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电, 用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电. (2)作用: 同种电荷相互排斥, 异种电荷相互吸引. 3．电荷量(1)定义: 电荷的多少, 简称电量. (2)单位: 国际单位制中是库仑, 符号: C. 常用单位及其换算关系: 1 C ＝106 μC ＝109 nC. 4．原子结构及电性(1)原子⎩⎨⎧电子：带负电原子核⎩⎪⎨⎪⎧质子：带正电中子：不带电(2)原子的电性⎩⎪⎨⎪⎧中性：核外电子数等于质子数正电：失去电子负电：得到电子5．对摩擦起电的微观解释不同物质的原子核对外层电子的束缚和吸引力不同, 两种不同的物质相互摩擦时, 由于摩擦力做功, 使得束缚能力弱的物体失去电子而带正电, 吸引能力强的物质得到电子而带负电.二、电荷守恒定律 1．元电荷一个电子所带电量的绝对值, 是电荷的最小单元, 记作: e ＝1.6×10－19_C. 任何带电体所带电荷量都是元电荷的整数倍.2．电荷守恒定律电荷既不能被创造, 也不能被消灭, 它们只能从一个物体转移到另一个物体, 或者从物体的一部分转移到另一部分. 也就是说, 在任何自然过程中, 电荷的代数和是守恒的.三、静电感应与感应起电 1．静电感应当带电体靠近不带电的导体时, 由于电荷的相互作用, 使不带电的导体两端出现等量异种电荷的现象.2．感应起电利用静电感应使导体带电的方法.3．感应起电的适用条件感应起电只适用于导体. 绝缘体的电子因不能自由移动而不能感应起电.1．自主思考——判一判(1)丝绸与任何物体摩擦后都带负电. (×)(2)两不带电的物体相互摩擦后, 若一个带正电, 另一个一定带等量的负电. (√)(3)摩擦起电现象使本没有电子和质子的物体中产生了电子和质子. (×)(4)元电荷实质上是指电子和质子本身. (×)(5)元电荷不是电荷, 而是一个表示电荷量的数值. (√)(6)在摩擦起电过程中两物体均带了电, 违背了电荷守恒定律. (×)2．合作探究——议一议(1)图1-1-1图1-1-1中笑容灿烂的女生为什么又“怒发冲冠”?提示: 图中的女生手扶静电起电机, 身体带上了静电, 头发因带了同种电荷而相互排斥, 所以头发呈辐射状.(2)如图1-1-2所示, 橡胶棒AB向右靠近带电小球时, A、B两端能否出现感应电荷? 为什么?图1-1-2提示: 不能. 因为橡胶棒为绝缘体, 其内部电子不能自由移动, 故其两端不会出现感应电荷.(3)带有等量异种电荷的两金属球接触后发生电荷的中和, 此时电荷消失了吗?提示: 电荷的中和是指等量异种电荷相遇时对外不显电性的现象, 电荷并没有消失.电荷间的相互作用[典例](多选)如图1-1-3所示, a、b、c、d为四个带电小球, 两球之间的作用分别为a 吸引d, c排斥a, b排斥c, d吸引b, 则()图1-1-3A．有两个小球带同种电荷B．有三个小球带同种电荷C．c、d小球带同种电荷D．c、d小球带异种电荷[解析]由d吸引a, d吸引b可知, a与b带同种电荷, 且与d带异种电荷; 由c排斥a, c排斥b可知, c与a、b带同种电荷, c与d带异种电荷, A、C错, B、D对.[答案]BD电荷间的相互作用规律为“同性相斥, 异性相吸”. 判断电荷间的相互作用, 有时也可以用假设法进行分析.1．有一质量较小的小球A, 用绝缘细线悬吊着, 当用毛皮摩擦过的硬橡胶棒B靠近它时, 看到它们先相互吸引, 接触后又互相排斥, 则以下判断中正确的是() A．接触前, A、B一定带异种电荷B．接触前, A、B可能带异种电荷C．接触前, A球一定不带任何净电荷D．接触后, A球一定带负电荷解析: 选B用毛皮摩擦过的硬橡胶棒B带负电靠近小球A时, 先相互吸引, 说明接触前A不带电或带正电, 故B对; 而接触后, 二者相互排斥, 说明二者又肯定带了同种电荷, 但是何种电荷无法判断. 故只能选B.2.绝缘细线上端固定, 下端悬挂一轻质小球a, a的表面镀有铝膜, 在a的附近, 有一个绝缘金属球b, 开始时a、b均不带电, 如图1-1-4所示, 现使b带电, 则()图1-1-4A．a、b之间不发生相互作用B．b将吸引a, 吸住后不分开C．b立即把a排斥开D．b先吸引a, 接触后又把a排斥开解析: 选D b球带电后, 吸引a球, 接触后两球带上同种电荷相互排斥又分开.3．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 A带正电, A吸引C, 则C可能带负电或不带电; A吸引B, 则B可能带负电或不带电; 若B带负电, B又吸引C, 则C此时不带电; 同理, 若C带负电, 则B不带电.三种起电方式的理解1．三种起电方式图1-1-52．三种起电方式对比摩擦起电感应起电接触起电产生及条件通常是两种不同绝缘体摩擦时导体靠近带电体时不带电与带电体接触时现象两物体带上等量异种电导体两端出现等量异种原来不带电的物体上带荷电荷, 且电性与原带电体“近异远同”上与带电体相同电性的电荷原因因不同物质的原子核对核外电子的束缚力不同而发生电子得失导体中的自由电子受带正(负)电物体吸引(排斥)而靠近(远离)电荷之间的相互排斥实质均为电荷在物体之间或物体内部的转移1．毛皮与橡胶棒摩擦后, 橡胶棒带负电, 这是因为()A．橡胶棒上的正电荷转移到毛皮上去了B．毛皮上的电子转移到橡胶棒上去了C．橡胶棒失去了电子D．毛皮得到了质子解析: 选B毛皮与橡胶棒摩擦后, 橡胶棒带负电, 这是因为毛皮上的电子转移到橡胶棒上去了, 橡胶棒得到电子带负电, 毛皮失去电子带正电, 故选B.2.如图1-1-6所示, 当将带正电的球C移近不带电的枕形绝缘金属导体AB时, 枕形导体上的电荷移动情况是()图1-1-6A．枕形金属导体上的正电荷向B端移动, 负电荷不移动B．枕形金属导体中的带负电的电子向A端移动, 正电荷不移动C．枕形金属导体中的正、负电荷同时分别向B端和A端移动D．枕形金属导体中的正、负电荷同时分别向A端和B端移动解析: 选B金属导体中能够自由移动的是自由电子, 正电荷几乎不能移动, 当带正电荷的球C移近不带电的枕形金属导体时, 发生了静电感应现象, 所以自由电子在外电场的作用下向A移动, 而正电荷不移动, 故选项B正确, A、C、D错误.3．(多选)下列关于验电器的说法中正确的是()A．将带负电的硬橡胶棒与验电器的小球接近时, 金属箔片上质子被吸引从而转移到小球上B．将带负电的硬橡胶棒与验电器的小球接近时, 小球上电子被排斥从而转移到金属箔片上C．将带负电的硬橡胶棒与原来不带电的验电器小球接触, 验电器的金属箔片因带负电而张开D．将带负电的硬橡胶棒与原来不带电的验电器小球接近, 验电器的金属箔片因带负电而张开解析: 选BCD同号电荷相互排斥, 异号电荷相互吸引. 当带负电的硬橡胶棒靠近验电器的小球时, 小球中电子受到排斥力而向金属箔片转移, 此时金属小球失去了电子带正电, 金属箔片得到电子带负电, 金属箔片带同号电荷互相排斥而张开. 金属箔片带电荷量越多, 排斥力越大, 其张角越大. 当带负电的硬橡胶棒接触验电器小球时, 在接触前的靠近过程中同样会引起金属小球中的电子向金属箔片转移, 只是接触后硬橡胶棒上的负电子向金属小球再发生转移. 在固体的起电现象中, 能转移的电荷只有电子, 质子不能自由移动.电荷守恒定律的理解及应用怎么理解电荷守恒定律?(1)电荷守恒定律和能量守恒定律一样, 也是自然界中最基本的守恒定律.(2)两种典型的摩擦起电现象: 一是用丝绸摩擦玻璃棒, 玻璃棒带正电; 二是用毛皮摩擦橡胶棒, 橡胶棒带负电. 玻璃棒和橡胶棒上带的电都不是凭空产生的, 而是通过摩擦使物体之间发生了电子得失的现象, 符合电荷守恒定律, 可以推断: 与玻璃棒摩擦过的丝绸要带负电, 与橡胶棒摩擦过的毛皮要带正电.(3)带等量异种电荷的两金属球相接触, 发生电荷中和, 两球都不再带电, 这个过程中两球所带电荷的总量并没有变(为零), 电荷也是守恒的.(4)电荷守恒定律的广泛性: 任何电现象都遵守电荷守恒定律, 涵盖了包括近代物理实验发现的微观粒子在变化中遵守的规律. 如: 由一个高能光子可以产生一个正电子和一个负电子, 一对正、负电子可同时湮没、转化为光子. 在这种情况下, 带电粒子总是成对产生或湮没, 电荷的代数和不变.[典例]半径相同的两金属小球A、B带有相同的电荷量, 相隔一定的距离, 今让第三个半径相同的不带电金属小球C先后与A、B接触后移开.(1)若A、B两球带同种电荷, 接触后两球的电荷量之比为多大?(2)若A、B两球带异种电荷, 接触后两球的电荷量之比为多大?[思路点拨][解析](1)若两球带同种电荷, 设q A＝q B＝Q,C先与A接触后: q A′＝q C＝Q 2C再与B接触后: q B′＝q C′＝Q＋Q22＝34Q则q A′q B′＝2∶3.(2)若两球带异种电荷, 设q A＝Q, q B＝－QC先与A接触后: q A′＝q C＝Q 2C再与B接触后: q B′＝q C′＝－Q＋Q22＝－Q4则: q A′|q B′|＝2∶1.[答案](1)2∶3(2)2∶1两个完全相同的导体球相互接触后的电荷分配规律(1)若只有一个导体球带电, 则接触后电荷平分;(2)若两个导体球带同种电荷, 则总电荷平分;(3)若两个导体球带异种电荷, 则先中和, 剩余电荷再平分.1．(多选)甲、乙、丙三个物体开始都不带电, 现在使甲、乙两个物体相互摩擦后, 乙物体再与丙物体接触, 最后得知甲物体带正电1.6×10－15C, 丙物体带电8.0×10－16 C. 则对于最后乙、丙两物体的带电情况, 下列说法中正确的是()A．乙物体一定带有负电荷8.0×10－16 CB．乙物体可能带有负电荷2.4×10－15 CC．丙物体一定带有正电荷8.0×10－16 CD．丙物体一定带有负电荷8.0×10－16 C解析: 选AD由于甲、乙、丙原来都不带电, 即电荷总量为0. 甲、乙相互摩擦, 导致甲失去的电子的电荷量为1.6×10－15C, 甲带1.6×10－15C的正电, 而乙物体得到电子而带1.6×10－15C的负电荷; 乙物体与不带电的丙物体接触, 从而使一部分负电荷转移到丙物体上, 故可知乙、丙两物体都带负电荷, 由电荷守恒可知, 乙的带电荷量为 1.6×10－15C－8.0×10－16 C＝8.0×10－16 C, 故A、D正确.2．有A 、B 、C 三个用绝缘柱支撑的相同导体球, A 带正电, 电荷量为q , B 和C 不带电. 讨论用什么办法能使:(1)B 、C 都带等量的正电; (2)B 、C 都带负电; (3)B 、C 带等量的异种电荷; (4)B 带38q 正电.解析: (1)B 与A 接触后, 再与C 接触;(2)使A 靠近B 、C , B 、C 用导线接地后, 断开导线; (3)用导线将B 、C 连接, 使A 靠近B , 断开导线;(4)B 与A 接触后, 再与C 接触, 此时A 带电q 2, B 带q 4, 让B 再次与A 接触分开后, B 带38q .答案: 见解析1．(多选)关于元电荷, 下列说法中正确的是( ) A ．元电荷实质上指电子和质子本身B ．所有带电体的电荷量一定等于元电荷的整数倍C ．元电荷的数值通常取作e ＝1.6×10－19CD ．元电荷e 的数值最早是由美国科学家密立根用实验测得的 解析: 选BCD 元电荷实际上是指电荷量, 数值是1.6×10－19C, 不要误认为元电荷是指具体的带电体, 元电荷是电荷量值, 没有正负电性的区别, 宏观上所有带电体的电荷量都是元电荷的整数倍, 元电荷的具体数值最早是由密立根用油滴实验测得的, 测量精度相当高.2．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, 他发现有一个关键数字看不清, 拿来问老师, 如果你是老师, 你认为可能是下列几个数字中的哪一个( )A ．6.2×10－19 CB ．6.4×10－19C C ．6.6×10－19CD ．6.8×10－19C解析: 选B 因任何带电体所带电量都是元电荷电量1.6×10－19C 的整数倍, 因6.4×10－19 C＝4×1.6×10－19 C, 故选项B正确.3．关于摩擦起电与感应起电, 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．摩擦起电是因为产生电荷, 感应起电是因为电荷的转移C．不论摩擦起电还是感应起电, 都是电荷的转移D．以上说法均不正确解析: 选C无论哪种起电方式, 其本质都是电子在物体内部或物体间发生转移, 其过程中不会有电荷产生或消失, 故C对, A、B、D错.4．(多选)如图1所示, A、B是被绝缘支架分别架起的两金属球, 并相隔一定距离, 其中A带正电, B不带电, 则以下说法中正确的是()图1A．导体B将带负电B．导体B左端出现负电荷, 右端出现正电荷, 并且电荷量大小相等C．若A不动, 将B沿图中虚线分开, 则两边的电荷量大小可能不等D．只要A与B不接触, B的总电荷量总是为零解析: 选BD由于静电感应, 导体B左端带负电, 右端带正电, 导体总电量为零, 故A 错误, D正确. B的左端感应出负电荷, 右端出现正电荷, 电荷量的大小相等, 故B正确. 若A 不动, 将B沿图中虚线分开, 则两边的电荷量大小相等, 与划分的位置无关, 故C错误.5．(多选)下列判断小球是否带电的说法中正确的是()A．用一个带电体靠近它, 如果能够吸引小球, 则小球一定带电B．用一个带电体靠近它, 如果能够排斥小球, 则小球一定带电C．用验电器的金属球接触它后, 如果验电器的金属箔片能改变角度, 则小球一定带电D．如果小球能吸引小纸屑, 则小球一定带电解析: 选BD用一个带电体靠近它, 如果能够吸引小球, 则小球可能带异号电荷, 也可能不带电; 如果能够排斥小球, 则小球一定带同号电荷. 用验电器的金属球接触它时, 还需要知道验电器金属球的带电情况才能予以判断. 能吸引轻小物体是带电体的性质.6. (多选)如图2所示, 不带电的枕形导体的A、B两端各贴有一对金箔. 当枕形导体的A 端靠近一带正电导体C时()图2A．A端金箔张开, B端金箔闭合B．用手触摸枕形导体后, A端金箔仍张开, B端金箔闭合C．用手触摸枕形导体后, 将手和C依次移开, 两对金箔均张开D．选项A中两对金箔带异种电荷, 选项C中两对金箔带同种电荷解析: 选BCD当带正电的导体C放在枕形导体附近, 在A端感应出负电荷, 在B端感应出正电荷, 这样两端的金箔上带电, 箔片相斥而张开, 选项A错误; 用手摸枕形导体后, A端仍为近端, 但B端不是远端了, 换为地球是远端, 这样B端不再有电荷, 金箔闭合, 选项B正确; 用手触摸导体后, 只有A端带负电, 将手和C依次移开, 不再有静电感应, A端所带负电荷便分布在整个枕形导体上, 两对金箔均张开, 选项C正确; 由以上分析可知, 选项D正确.7．使带电的金属球靠近不带电的验电器, 验电器的箔片张开. 下列各图表示验电器上感应电荷的分布情况, 正确的是()解析: 选B验电器原来不带电, 当带电金属球靠近它时, 由于静电感应, 在验电器的金属球、金属杆和金属箔片之间将发生电荷的转移, 使靠近带电金属球的部分积累异种电荷, 由电荷守恒定律知另一端将积累等量同种电荷. 根据以上分析, 对照图示的四种情况可判断选项B正确, 其余各项错误.8. (多选)如图3所示, 挂在绝缘细线下的小轻质通草球, 由于电荷的相互作用而靠近或远离, 所以()图3A．甲图中两球一定带异种电荷B．乙图中两球一定带同种电荷C．甲图中两球至少有一个带电D．乙图中两球至少有一个带电解析: 选BC甲图中两球相吸, 则有两种情况: 一种是两球带异种电荷, 根据异性相吸可如题图中所示; 另一种是有一球带电, 另一球不带电, 则由于静电感应, 两球相吸. 所以C对, A不一定. 乙图中两球相斥, 则二球一定带有同种电荷, B对.9.如图4所示的装置叫做“雅各布天梯”, 两个用金属丝弯成的电极A、B分别与起电机的正、负两级相连, 金属丝电极上能够聚焦大量的正、负电荷, 正、负电荷通过电极间的空气放电, 产生明亮的电弧, 电弧随着热空气上升, 就像以色列的祖先雅各布梦中见到的天梯, 在电极放电过程中, 下列说法正确的是()图4A．电极A得到的电荷数多于电极B失去的电荷数B．电极A得到的电荷数等于电极B失去的电荷数C．电极A得到的电荷数少于电极B失去的电荷数D．条件不足, 不能判定电极A、B得失电荷间的数量关系解析: 选B根据电荷守恒定律可知, 电荷既不能凭空产生, 也不会凭空消失, 电荷的总量保持不变, 所以在电极放电过程中, 电极A得到的电荷数等于电极B失去的电荷数. 故B正确, A、C、D错误.10．(多选)如图5所示, A、B为相互接触的用绝缘支架支持的金属导体, 起初它们不带电, 在它们的下部贴有金属箔片, C是带正电的小球, 下列说法正确的是()图5A．把C移近导体A时, A、B上的金属箔片都张开B．把C移近导体A, 先把A、B分开, 然后移去C, A、B上的金属箔片仍张开C．先把C移走, 再把A、B分开, A、B上的金属箔片仍张开D．先把A、B分开, 再把C移走, 然后重新让A、B接触, A上的金属箔片张开, 而B 上的金属箔片闭合解析: 选AB(1)C移近A时, 带正电的小球C对A、B内的电荷有力的作用, 使A、B 中的自由电子向左移动, 使得A端积累了负电荷, B端积累了正电荷, 其下部的金属箔片也分别带上了与A、B同种性质的电荷. 由于同种电荷间的斥力, 所以金属箔片都张开, A正确.(2)C靠近后保持不动, 把A、B分开, A、B上的电荷因受C的作用力不可能中和, 因而A、B仍带等量的异种感应电荷, 此时即使再移走C, 因A、B已经绝缘, 所带电荷量也不会变, 金属箔片仍张开, B正确.(3)若先移走C, 再把A、B分开, 则在移走C后, A、B上的感应电荷会马上在其相互之间的引力作用下吸引中和, 不再带电, 所以箔片都不会张开, C错.(4)先把A 、B 分开, 再移走C , A 、B 仍然带电, 但重新让A 、B 接触后, A 、B 上的感应电荷完全中和, 箔片都不会张开, D 错.11．有两个完全相同的带电金属小球A 、B , 分别带有电荷量Q A ＝6.4×10－9 C 、Q B ＝－3.2×10－9 C, 让两金属小球接触, 在接触过程中, 电子如何转移? 转移了多少电荷量?解析: 当两小球接触时, 电荷量少的负电荷先被中和, 剩余的正电荷再重新分配. 由于两小球完全相同, 剩余正电荷必均分, 即接触后两小球带电荷量Q A ′＝Q B ′＝Q A ＋Q B2＝6.4×10－9－3.2×10－92C ＝1.6×10－9 C在接触过程中, 电子由B 球转移到A 球. 转移电子的电荷量为ΔQ ＝Q A ′－Q A ＝(1.6×10－9－6.4×10－9)C ＝－4.8×10－9 C.答案: 电子由B 球转移到A 球, 转移了－4.8×10－9 C12．三个相同的金属球A 、B 、C , 先让A 球带上正电, 靠近相互接触的B 、C 球, 将B 、C 分开, 用手摸一下A 球, 将A 球上的电荷导入大地. 若此时B 球所带电荷量为＋q . 用A 球再去接触B , 然后再接触C , 最后A 所带的电荷量是多少?解析: 由静电感应现象和电荷守恒定律, 带正电的A 球靠近B 、C 球时, B 带电荷量为＋q , 则C 带电为－q . 不带电的A 球接触B , A 带电＋12q , 再接触C , 电荷先中和再平分, 故最后A 带的电荷量为－14q .答案: －14q第2节库_仑_定_律1．点电荷是理想模型, 当带电体的大小和形状对 所研究问题的影响可以忽略时, 带电体可被看成点电荷.2．库仑定律表达式为F ＝k Q 1Q 2r2, 此式仅适用于真空中的点电荷.3．静电力常量k＝9.0×109 N·m2/ C2.一、探究影响点电荷之间相互作用的因素1．点电荷(1)定义: 在研究带电体与其他带电体的相互作用时, 该带电体的形状、大小及电荷在其上的分布状况均无关紧要, 该带电体可以看做一个带电的点, 即为点电荷.(2)点电荷是一种理想化的物理模型.(3)带电体看成点电荷的条件如果带电体间的距离比它们自身的大小大得多, 以至于带电体的形状和大小对相互作用力的影响很小, 就可以忽略形状、大小等次要因素, 带电体就能看成点电荷.2．实验探究实验原理如图所示, F＝mg tan_θ, θ变大, F变大; θ变小, F变小实验方法(控制变量法)保持电荷量不变, 探究电荷间作用力与距离的关系保持两带电小球间的距离不变, 探究电荷间作用力与电荷量的关系实验操作改变悬点位置, 从而改变小球间距r, 观察夹角θ变化情况改变小球带电荷量q, 观察夹角θ变化情况实验现象r变大, θ变小r变小, θ变大q变大, θ变大q变小, θ变小实验结论电荷之间的相互作用力随电荷量的增大而增大, 随它们之间距离的增大而减小1．内容真空中两个静止点电荷之间的作用力(斥力或引力)与这两个电荷所带电荷量的乘积成正比, 与它们之间距离的平方成反比, 作用力的方向沿着这两个点电荷的连线.2．公式: F ＝k Q 1Q 2r2.3．静电力常量: k ＝9.0×109_N·m 2/C 2.4．适用条件: 真空中的点电荷, 对空气中的点电荷近似适用.1．自主思考——判一判(1)点电荷是一个带有电荷的几何点, 它是实际带电体的抽象, 是一种理想化模型. (√) (2)任何体积很小的带电体都可以看成点电荷. (×) (3)电荷间的相互作用力大小与电荷的正负无关. (√) (4)点电荷就是元电荷. (×)(5)两个带电小球间的库仑力一定能用库仑定律求解. (×) 2．合作探究——议一议 (1)点电荷与元电荷有什么区别?提示: ①元电荷是一个电子或一个质子所带电荷量的绝对值, 是电荷的最小单元. ②点电荷只是不考虑带电体的大小和形状, 其带电荷量可能很大也可能很小, 但一定是元电荷的整数倍.(2)库仑定律的适用条件是什么? 在空气中库仑定律成立吗? 提示: 库仑定律的适用条件是: ①真空; ②点电荷. 在空气中库仑定律也近似成立.(3)有人根据F ＝k Q 1Q 2r 2推出, 当r →0时F →∞, 这种分析是否正确? r →0时库仑定律还适用吗? 为什么?提示: ①不正确.②当r →0时库仑定律F ＝k Q 1Q 2r 2就不适用了.③因为当r →0时, 两带电体已不能看做点电荷.库仑定律的理解及应用1．库仑定律的理解 (1)库仑定律中的三个关键词 真空真空中, 库仑定律的表达式是F ＝kQ 1Q 2r 2, 在其他介质中不是没有库仑力, 而是库仑力不是kQ 1Q 2r2静止 两个电荷都静止或者一个运动一个静止, 库仑定律均可用, 但两个电荷都运动时, 可能会因为电荷运动形成电流, 产生磁场, 电荷受到其他力 点电荷非点电荷间也存在库仑力, 只是公式中的距离无法确定2．库仑力的理解(1)库仑力也叫静电力, 是“性质力”, 不是“效果力”, 它与重力、弹力、摩擦力一样具有自己的特性.(2)两点电荷之间的作用力是相互的, 其大小相等, 方向相反, 不要认为电荷量大的对电荷量小的电荷作用力大.(3)在实际应用时, 与其他力一样, 受力分析时不能漏掉, 在计算时可以先计算大小, 再根据电荷电性判断方向.3．库仑力的叠加原理对于两个以上的点电荷, 其中每一个点电荷所受的总的库仑力等于其他点电荷分别单独存在时对该电荷的作用力的矢量和.[典例] (多选)两个用相同材料制成的半径相等的带电金属小球, 其中一个球的带电量的绝对值是另一个的5倍, 它们间的库仑力大小是F , 现将两球接触后再放回原处, 它们间库仑力的大小可能是( )A ．5F /9B ．4F /5C ．5F /4D ．9F /5[思路点拨](1)先写出两小球接触前库仑力F 的表达式。
(共396页)教科版高中物理选修3-1〖全册〗教学案全集
（共19套396页）教科版高中物理选修3-1（全册）教学案全集第1节电荷__电荷守恒定律1．自然界中有两种电荷, 富兰克林把它们命名为正、负电荷：同种电荷相互排斥, 异种电荷相互吸引。
2．使物体带电的方式有三种：摩擦起电、感应起电、接触起电, 这三种起电方式的实质都是电子在物体之间或物体内部的转移。
3．电荷既不会创生, 也不会消灭, 在电荷的转移过程中, 总量保持不变。
4．元电荷e ＝1.6×10－19C, 所有带电体的电荷量都等于e 的整数倍。
5．密立根通过油滴实验确定了电荷量的不连续性, 并测定了元电荷的数值。
一、摩擦起电 两种电荷 1．摩擦起电通过摩擦使物体带电的方法。
2．两种电荷及作用(1)两种电荷：用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电, 用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电。
(2)作用：同种电荷相互排斥, 异种电荷相互吸引。
3．电荷量(1)定义：电荷的多少, 简称电量。
(2)单位：国际单位制中是库仑, 符号：C 。
常用单位及其换算关系：1 C ＝106 μC ＝109 nC 。
4．原子结构及电性(1)原子⎩⎨⎧电子：带负电原子核⎩⎪⎨⎪⎧质子：带正电中子：不带电(2)原子的电性⎩⎪⎨⎪⎧中性：核外电子数等于质子数正电：失去电子负电：得到电子5．对摩擦起电的微观解释不同物质的原子核对外层电子的束缚和吸引力不同, 两种不同的物质相互摩擦时, 由于摩擦力做功, 使得束缚能力弱的物体失去电子而带正电, 吸引能力强的物质得到电子而带负电。
二、电荷守恒定律 1．元电荷一个电子所带电量的绝对值, 是电荷的最小单元, 记作：e＝1.6×10－19_C。
任何带电体所带电荷量都是元电荷的整数倍。
2．电荷守恒定律电荷既不能被创造, 也不能被消灭, 它们只能从一个物体转移到另一个物体, 或者从物体的一部分转移到另一部分。
也就是说, 在任何自然过程中, 电荷的代数和是守恒的。
三、静电感应与感应起电1．静电感应当带电体靠近不带电的导体时, 由于电荷的相互作用, 使不带电的导体两端出现等量异种电荷的现象。
物理选修3-1全书全套(学案)
第一章静电场§1.1电荷及其守恒定律、库仑定律、电场强度【学习目标】1、了解元电荷的含义，理解电荷守恒定律的不同表述。
2、掌握库仑定律，能够解决有关的问题。
3、理解电场强度及其矢量性，掌握电场强度的叠加，并进行有关的计算。
4、知道用电场线描述电场的方法。
理解引入电场线的意义。
【自主学习】一、电荷及电荷守恒1、自然界中存在电荷，正电荷和负电荷，同种电荷相互，异种电荷相互。
电荷的多少叫做，单位是库仑，符号是C。
所有带电体的带电量都是电荷量e= 的整数倍，电荷量e称为。
2、（1）点电荷是一种模型，当带电体本身和对研究的问题影响不大时，可以将带电体视为点电荷。
真正的点电荷是不存在的，这个特点类似于力学中质点的概念。
3、使物体带电有方法：摩擦起电、感应起电、接触起电，其实质都是电子的转移。
4、电荷既不能，也不能，只能从一个物体到另一个物体，或从物体的转移到，在转移的过程中，电荷的总量，这就是电荷守恒定律。
二、库仑定律1、真空中两个之间的相互作用力F的大小，跟它们的电荷量Q1、Q2的乘积成，跟它们的距离r的成反比，作用力的方向沿着它们的。
公式F= 其中静电力常量k适用范围：真空中的。
2、电场强度的几个公式 （1）FE q=是电场强度的定义式，适用于 的静电场。
（2）2QE kr=是点电荷在真空中形成的电场中某点场强的计算式，只适用于 在真空中形成的电场。
（3）UE d=是匀强电场中场强的计算式，只适用于 ，其中，d 必须是沿 的距离。
3、电场的叠加电场需按矢量的运算法则，即按平行四边形定则进行运算。
四、电场线（1）电场线：在电场中画出一些曲线，使曲线上每一点的 方向都跟该点的 方向一致，这样的曲线就叫做电场线。
电场线是人们为了描述 而人为地画出来的，电场中并非真正存在着这样一些曲线。
它可以形象直观地反映电场的 和 。
（2）电场线的性质：电场线起始于 （或无穷远处）；终止于 （或无穷远处）。
其上每一点的切线方向和该点的 方向一致。
2.3.3 伏安法测电阻(率)(导)—教科版高中物理选修3-1学案
2.3.3 伏安法测电阻（率）【学习目标】1.了解电表对电路的影响 2.理解滑动变阻器对电路的两种作用 3.会用伏安法测电阻. 【重点难点】重点：伏安法测电阻难点：滑动变阻器对电路的两种作用【自主学习】1.电流表的内、外接法2.滑动变阻器的两种接法3.伏安法测电阻原理：，再利用公式可求电阻率。
【交流讨论】【成果展示】展示学生交流讨论成果【教师执导】教师引导、点拨、辨析、梳理，阐释内涵与外延等（略）【学以致用】类型一：伏安法测电阻例1、用伏安法测量某电阻R x的阻值，现有实验器材如下：A．待测电阻R x：范围在5～8 Ω，额定电流0.45 AB．电流表A1：量程0～0.6 A(内阻0.2 Ω)C．电流表A2：量程0～3 A(内阻0.05 Ω)D．电压表V1：量程0～3 V(内阻3 kΩ)E．电压表V2：量程0～15 V(内阻15 kΩ)F．滑动变阻器R：0～5 ΩG．蓄电池：电动势12 VH．导线，开关（1）为了较准确地测量，并保证器材安全，电流表应选________，电压表应选________。
（2）画出电路图。
（3）按正确的电路图测出的阻值比实际阻值要 。
举一反三【变式】 用图中的器材测量一待测电阻x R 的阻值（电阻大约为900Ω1000Ω～）： 电源E ，具有一定内阻，电动势约为9.0 V ； 电压表1V ，量程为01.5 V ～，内阻1750Ωr =；电压表2V ，量程为0 5 V ～，内阻22500Ωr =； 滑动变阻器R ，最大阻值为100Ω； 单刀单掷开关S ；导线若干。
（1）测量中要求电压表的读数不小于其量程的13，试画出测量电阻x R 的一种实验电路原理图（原理图中的元件要用题中相应的英文字母标注）。
（2）根据你所画的电路原理图在实物图上连线。
（3）若电压表1V 的读数为1U ，电压表2V 的读数为2U ，则由已知量和测得量表示x R 的公式为________x R =。
电路图参考答案【自主学习】3.电流表的内、外接法电流变分压电压表分流4.滑动变阻器的两种接法连接变阻器的导线分别接金连接变阻器的导线分别接金3.伏安法测电阻原理： I U R x = ，再利用公式 LRS =ρ 可求电阻率。
高中物理选修3-1全套教案
高中物理选修3-1全套教案目录认识静电教学目标1．知道两种电荷及其相互作用．知道电量的概念．2．知道摩擦起电，知道摩擦起电不是创造了电荷，而是使物体中的正负电荷分开．3．知道静电感应现象，知道静电感应起电不是创造了电荷，而是使物体中的电荷分开．4．知道电荷守恒定律．5．知道什么是元电荷．重点：电荷守恒定律难点：利用电荷守恒定律分析解决相关问题摩擦起电和感应起电的相关问题。
教学过程：一、复习初中知识：【演示】摩擦过的物体具有了吸引轻小物体的性质，这种现象叫摩擦起电，这样的物体就带了电．【演示】用丝绸摩擦过的玻璃棒之间相互排斥，用毛皮摩擦过的硬橡胶棒之间也相互排斥，而玻璃棒和硬橡胶棒之间却相互吸引，所以自然界存在两种电荷．同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引．正电荷和负电荷：把用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷称为正电荷，用正数表示．把用毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷称为负电荷，用负数表示．电荷及其相互作用：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引．二、进行新课：（1）原子：包括原子核（质子和中子）和核外电子。
（2）摩擦起电的原因：不同物质的原子核束缚电子的能力不同．实质：电子的转移．结果：两个相互摩擦的物体带上了等量异种电荷．【演示】：把带正电荷的球C移近彼此接触的异体A，B(参见课本图1.1－1)．可以看到A，B上的金属箔都张开了，表示A，B都带上了电荷．如果先把C移走，A和B上的金属箔就会闭合．如果先把A和B分开，然后移开C，可以看到A和B仍带有电荷；如果再让A和B接触，他们就不再带电．这说明A和B分开后所带的是异种等量的电荷，重新接触后等量异种电荷发生中和．（3）、静电感应：把电荷移近不带电的异体，可以使导体带电的现象。
利用静电感应使物体带电，叫做感应起电．提出问题：静电感应的原因？引导生分析物质的微观分子结构，分析起电的本质原因。
感应起电也不是创造了电荷，而是使物体中的正负电荷分开，是电荷从物体的一部分转移到另一部分。
高中物理选修3-1全一册学案(21套)教科版2(精美教案)(可编辑修改word版)
电场和电场强度．电场电场强度和电场线学习目标知识脉络.知道电场是电荷周围客观存在的一种特殊物质．．理解电场强度的定义及物理意义，知道它的矢量性．(重点)．掌握点电荷场强的计算式并能进行有关的计算．(重点)．知道电场强度的叠加原理，能应用该原理进行简单计算．(难点)．理解电场线的概念、特点，了解常见的电场线的分布，知道什么是匀强电场．(重点、难点)．电场的概念和基本性质()概念存在于电荷周围的一种特殊物质，由电荷产生，场和实物是物质存在的两种不同形式．()基本性质对放入其中的电荷有力的作用．电荷之间通过电场相互作用．图．电场强度()定义：放入电场中某一点的电荷所受的电场力跟电荷量的比值，叫做该点的电场强度，简称“场强”．()物理意义：描述电场强弱和方向的物理量． ()公式：＝.()单位：牛顿库仑，符号.()方向：电场中某一点场强方向就是位于该点的正电荷受力的方向．．点电荷的电场电场强度的叠加()真空中点电荷的场强①大小：＝(为场源电荷)②方向：为正电荷时，的方向沿与该点的连线向外；为负电荷时，的方向沿与该点的连线向内．()电场强度的叠加电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和．．电场强度的大小与电场力成正比，与电荷量成反比．(×)．电场强度的方向一定与电场力的方向相同．(×)．电场中某点放入不同的检验电荷时，电场强度不受影响．(√)．由公式＝可知，放入电场中某点检验电荷的电荷量越大，则该点的电场强度越大．(×)根据电场强度的定义式＝，是不是只有试探电荷存在时，电场才存在？【提示】不是，电场是由场源电荷产生的，与试探电荷的存在与否没有关系．把同一试探电荷放在电场中的不同位置，由图可知，该试探电荷在不同点所受的电场力的大小和方向不相同，这说明各点的电场的强弱和方向不相同．图探讨：用什么物理量表征电场的强弱？如何定义这个物理量？【提示】电场强度，可以通过试探电荷受力来定义．探讨：同一位置，放不同试探电荷，试探电荷受力越大，则该位置场强越强吗？【提示】与无关，与试探电荷无关．．对电场的认识电场是客观存在的一种特殊物质，并非由分子、原子组成．场和实物是物质存在的两种不同形式．．对电场强度的两点理解()矢量性：场强有大小和方向，是矢量．()叠加性：某空间中有多个电荷时，该空间某点的场强等于所有电荷在该点产生的电场强度的矢量和．．公式＝与＝的区别公式＝＝本质区别定义式决定式适用范围一切电场真空中点电荷的电场或意义表示引入电场的检验(或试探)电荷的电荷量表示产生电场的点电荷的电荷量关系理解用与的比值来表示，但的大小与、的大小无关不仅用、来表示，且∝，∝右．求：一检验电荷＝＋×－9，在电场中某点受到的电场力大小为＝×－，方向水平向【导学号：】()点的电场强度；()没有检验电荷时点的电场强度；()若将检验电荷换为′＝－×－6，再放于点，此检验电荷所受的电场力′.【解析】()根据电场强度的定义式＝，得点的电场强度大小为＝＝＝× .由于检验电荷电性为正，则点电场强度的方向与其所受电场力的方向相同，为水平向右．()电场强度是描述电场的物理量，跟有无检验电荷无关，所以没有检验电荷时，点的电场强度大小仍为× ，方向为水平向右．()由＝得＝故′＝′＝×－×× ＝×－负电荷所受电场力的方向与该点场强的方向相反，所以′方向为水平向左．【答案】()× ，方向水平向右()× ，方向水平向右()×－，方向水平向左在同一电场中的、三点分别引入检验电荷时，测得的检验电荷的电荷量和它所受静电力的函数图像如图所示，则此三点的场强大小、、的关系是( ) 【导学号：】图．＞＞．＞＞．＞＞．＞＞电场线【解析】根据＝可知，图线的斜率等于电场强度，由图线可知的斜率最大，的斜率最小，此三点的场强大小、、的关系是＞＞，故选项正确．【答案】如图所示，真空中带电荷量分别为＋和－的点电荷、相距.求：图()两点电荷连线的中点的场强的大小和方向；()在两电荷连线的中垂线上，距、两点都为的′点的场强大小和方向．【解析】 ()如图甲所示，、两点电荷在点产生的场强方向相同，由→、两点电荷在点产生的电场强度为＝＝＝，故点的合场强为＝＝，方向由→.甲乙()如图乙所示，′＝′＝，由矢量图所形成的等边三角形可知，′点的合场强′＝′＝′＝，方向与的中垂线垂直指向右方，即′与同向．【答案】() 方向由→() 方向与同向公式＝和＝的应用()区分电场强度的定义式(＝)和决定式(＝)，定义式适用于一切电场，而决定式只适用于点电荷的电场．()电场中某点的场强由电场本身决定，与试探电荷的有无、电荷量、电性均无关．．电场线的概念电场线是这样一种线：它每一点的切线方向都和该处的场强方向一致，某一区域电场线的疏密反映这一区域电场强度的大小．．几种常见电场的电场线()电场线是为了形象描述电场而假想的曲线，实际并不存在． ()任意两条电场线不相交．()电场线的疏密表示电场的强弱．()电场线总是起自正电荷(或无穷远)，止于负电荷(或无穷远)，即电场线不闭合，在无电荷处不中断．()电场线不表示电荷在电场中运动的轨迹．．电场线、电场都是真实存在的．(×)．根据点电荷电场线分布，可以确定以点电荷为圆心的圆上各点电场强度相同．(×)．沿电场线的方向电场强度越来越小．(×)如图为正点电荷周围的电场线，试问在相邻的两条电场线之间没有画出电场线的地方有电场吗？图【提示】有．如图所示为等量异种点电荷、等量同种点电荷的电场分布图，其中、关于点电荷连线对称．甲乙图探讨：甲图中、两点场强相同吗？ 【提示】 相同探讨：乙图中、两点场强相同吗？ 【提示】 不相同．等量异种点电荷与等量同种点电荷形成的电场场强分布特点的比较比较项目等量异种点电荷等量同种(正)点电荷电场线分布图连线上的 场强大小 点最小，从点沿连线向两边逐 渐变大点为零，从点沿连线向两边逐 渐变大中垂线上的 场强大小 点最大，从点沿中垂线向两边 逐渐变小点为零，从点沿中垂线向两边 先变大后变小关 于 点 对称的点 与′、与′的场强等大同向等大反向()根据带电粒子运动轨迹的弯曲方向，判断带电粒子所受电场力的方向． ()把电场线方向、电场力方向与电性相联系进行分析． ()把电场线的疏密和电场力大小、加速度大小相联系进行分析． ()把电场力做的功与能量的变化相联系进行分析．．电场线与带电粒子运动轨迹重合的条件()电场线是直线．()带电粒子只受电场力作用，或受其他力，但方向沿电场线所在直线． ()带电粒子初速度为零或初速度方向沿电场线所在的直线．如图所示，一电子沿等量异种电荷的中垂线由→→匀速飞过，电子的重力不计，则电子所受另一个力的大小和方向的变化情况是( )【导学号：】图．先变大后变小，方向水平向左．先变大后变小，方向水平向右．先变小后变大，方向水平向左．先变小后变大，方向水平向右【解析】等量异种电荷的电场线分布如图甲所示，由图中电场线的分布可以看出，从到，电场线由疏到密；从到，电场线由密到疏，所以从→→，电场强度先由小变大，再由大变小，而电场强度的方向沿电场线的切线方向，为水平向右，如图乙所示．由于电子处于平衡状态，所受的合外力必为零，故另一个力应与电子所受的电场力大小相等、方向相反．电子所受的电场力与场强方向相反，即水平向左，电子从→→过程中，电场力先由小变大，再由大变小，故另一个力方向应水平向右，其大小先变大后变小，所以选项正确．甲乙【答案】下列选项中，正确描绘两个等量正点电荷电场的电场线分布的是( ) 【导学号：】【解析】对于正点电荷周围的电场，电场线应从正电荷出发，故选项、错误；在电场中电场线不相交(因为在电场中任意一点的电场方向是唯一的)，故选项错误；因此选项正确．【答案】(多选)某静电场中的电场线如图所示，带电粒子在电场中仅受电场力作用，由运动到，其运动轨迹如图中虚线所示，以下说法正确的是( ) 【导学号：】图．粒子必定带正电荷．粒子在点的加速度大于它在点的加速度．粒子在点的加速度小于它在点的加速度．粒子在点的动能小于它在点的动能【解析】根据粒子运动轨迹弯曲的情况，可以确定粒子所受电场力的方向沿着电场线方向，故此粒子必定带正电荷，选项正确；由于电场线越密场强越大，带电粒子所受电场力越大，根据牛顿第二定律可知其加速度也越大，故此粒子在点的加速度较大，选项错误，正确；粒子从点到点，电场力的方向与运动方向之间的夹角是锐角，电场力做正功，根据动能定理知此粒子在点的动能较大，选项正确．【答案】分析带电粒子在电场中的运动轨迹问题时应注意的三点做曲线运动的带电粒子所受合外力方向指向曲线的凹侧.速度方向沿轨迹的切线方向.粒子轨迹一定夹在合外力方向与速度方向之间.学业分层测评(三)(建议用时：分钟)．关于电场，下列说法中正确的是( )【导学号：】．电场是电荷周围空间实际存在的物质．电场是为了便于研究电荷的运动而引入的理想模型．电荷周围分布的电场线就是电场．电荷间的相互作用不是通过电场作媒介产生的【解析】电场是电荷周围空间实际存在的物质，不是引入的理想模型，电场线是人们为了形象描述电场而假想的，并非客观存在的，电荷间的相互作用是通过电场产生的，选项正确，、、错误．【答案】．一个试探电荷在电场中某点受到的电场力为，这点的电场强度为，在图中能正确反映、、三者关系的是( )【解析】电场中某点的电场强度由电场本身的性质决定，与放入该点的试探电荷及其所受电场力无关，、错误；试探电荷在该点受到的电场力＝，正比于，错误，正确．【答案】．关于电场中某点的场强大小和方向的描述，下列说法正确的是( )【导学号：】．由＝知，若减半，则该处电场强度为原来的倍．由＝知，与成正比，与成反比．由＝知，在以为球心，为半径的球面上，各处场强均相同．电场中某点的场强方向就是该点所放电荷受到的电场力方向【解析】＝为场强的定义式，而电场中某点的场强只由电场本身决定，与是否引入试探电荷及的大小、正负无关，选项错误；＝是点电荷产生的电场中各点场强的决定式，故∝，选项正确；因场强为矢量，相同意味着大小、方向都相同，而在球面上各处场强方向不同，选项错误；因所放电荷电性不知道，若为正电荷，则与＋受力方向相同，否则相反，故选项错误．【答案】．如图所示，各电场中、两点电场强度相同的是( )【解析】电场强度是矢量，若两点的电场强度相同，必须是大小相等，方向相同．故只有正确．【答案】．一正电荷在电场中由到做加速运动且加速度越来越大，则如图所示的四个电场线正确的是( )【解析】加速度越大，则电荷受电场力越大，也就是场强越大，即电场线越密．【答案】．如图所示，电荷量为和的两个点电荷分别位于点和点．已知在、连线上某点处的电场强度为零，且＝.则( )【导学号：】图．＝．＝－．＝．＝－【解析】因为在、连线上某点处的电场强度为零，则两电荷为同种电荷，则由点电荷的场强公式可知＝，解得＝，故选项正确．【答案】．(多选)用电场线能很直观、很方便地比较电场中各点场强的强弱．如图甲是等量异种点电荷形成电场的电场线，图乙是场中的一些点，是电荷连线的中点，、是连线中垂线上相对对称的两点，、和、也相对对称．则( )甲乙图．、两点场强大小和方向都相同．、两点场强大小相等，方向相反．、、三点比较，点场强最强．、、三点比较，点场强最弱【解析】由等量异种点电荷的电场线分布可知选项、、正确，错误．【答案】．地球是一个带电体，且电荷均匀分布于地球表面．若已知地球表面附近有一电荷量为×－4 的正电荷受到×－的电场力，且方向竖直向下，则地球带何种电荷？所带总电量为多少？(已知地球半径＝×106，＝× ·) 【导学号：】【解析】地球所带电荷量可以认为集中于地球中心，设地球所带电荷量为，则地球表面附近的场强＝①据场强定义知＝②将＝× ·，＝×106，＝×－，＝×－4代入①②，求得＝×104因正电荷受到的电场力竖直向下，故地球表面附近的电场方向竖直向下，即指向地心，因此地球带负电．【答案】负电×104．(多选)如图所示，在沿水平方向的匀强电场中有、两点，已知、两点在同一竖直平面内，但不在同一电场线上，一个带电小球在重力和电场力作用下由点运动到点，在这一运动过程中，以下判断正确的是( )图．带电小球的动能可能保持不变．带电小球运动的轨迹一定是直线．带电小球做的一定是匀变速运动．带电小球在点的速度可能为零【解析】带电小球由点运动到点，重力和电场力不可能平衡，带电小球的动能不可能保持不变，错．若电场力和重力的合力沿连线，且点速度方向沿连线，则带电小球运动轨迹是直线，否则是曲线，错．由于电场力与重力的合力是恒力，所以小球所做运动为匀变速运动，正确．小球有可能从静止做匀加速直线运动到，故正确．【答案】．如图所示，在光滑绝缘水平面上，三个带电小球、和分别位于边长为的正三角形的三个顶点上；、带正电，带负电，电荷量均为，整个系统置于方向水平的匀强电场中．已知静电力常量为.若三个小球均处于静止状态，则匀强电场场强的大小为( ) 【导学号：】图【解析】对进行受力分析可知，根据库仑定律，受的吸引力大小为＝，受的吸引力大小为＝，则＝，、对的吸引力的合力等于＝，而受力平衡，因此受到匀强电场的静电力大小也为，因此匀强电场的场强大小为，正确，、、错误．【答案】．如图所示，真空中，带电荷量均为＋的点电荷、相距，则图()两点电荷连线的中点的场强多大？()在中垂线上，距、两点都为的′点场强如何？【解析】()两点电荷在点产生的电场强度＝＝＝，因等大反向，所以合场强为.()＝＝，由矢量合成得＝°＝方向：如图所示．【答案】() ()，竖直向上或竖直向下．竖直放置的两块足够长的平行金属板间有匀强电场，其电场强度为.在该匀强电场中，用丝线悬挂质量为的带电小球．丝线跟竖直方向成θ 角时小球恰好平衡，小球与右侧金属板相距为，如图所示．求：【导学号：】图()小球所带电荷量是多少？()若剪断丝线，小球碰到金属板需多长时间？【解析】()由于小球处于平衡状态，对小球进行受力分析如图所示．θ＝，θ＝，解得＝Error!.()因带电小球受力平衡，重力与电场力的合力与丝线的拉力大小相等，故剪断丝线后小球所受重力、电场力的合力等于Error!，小球的加速度＝Error!，小球由静止开始沿丝线拉力的反方向做匀加速直线运动，当碰到金属板时，它的位移为＝Error!，又有＝，所以＝＝Error!＝Error!.【答案】()Error! ()Error!。