【课堂新坐标，同步备课参考】2013-2014学年高中物理（沪科版）选修1－1教师用书

HK 物 理 选修1－1
1．1从闪电谈起
课标导思 1.理解摩擦起电的本质和特点．2．知道感应起电现象．3．理解电荷守恒定律，能用定律解释起电现象．4．知道闪电的本质.
一、静电现象的发现
1．对摩擦玻璃起电的理解：电不能因摩擦而创生，而只是从摩擦物转移到玻璃管，摩擦物失去的电与玻璃管获得的电严格相同．
2．感应起电：用带电体靠近绝缘导体，使绝缘导体带电的现象叫做静电感应．
二、电荷守恒规律
1．起电的实质：物体的原子是由带负电的电子和带正电的原子核组成．两个物体相互摩擦时，一个物体中的电子会转移到另一个物体上去，该物体呈现正电，另一物体呈现负电．所以，带电是由于电子的转移产生的．
2．电荷守恒定律：电荷既不能创生，也不能消失，它只能从一个物体转移到另一个物体上，或从物体的一部分转移到另一部分，电荷的总量保持不变．
三、推动电学研究的科技发明
1．摩擦起电机
大约在1650年，德国的盖里克发明了第一台能产生大量电荷的摩擦起电机．
2．莱顿瓶
在1745年至1746年，物理学家克莱斯特和荷兰莱顿大学的穆欣布罗克同时发明了一种贮存电的装置——莱顿瓶．
摩擦起电机和莱顿瓶的发明，解决了如何获得大量电荷和有效地贮存电荷的难题，为进一步研究电现象提供了强有力的实验手段．
四、尖端放电
1．电荷在导体表面的分布一般是不均匀的，越是尖突的部分，电荷密度越大，也越容易放电，这称为尖端放电．
五、富兰克林统一天电与地电
1752年美国科学家富兰克林做了一次风筝实验，证明摩擦起电所获电的性质和天空中的闪电是同样的.
一、使物体带电的三种方式
1．摩擦起电
(1)用摩擦的方法使物体带电：两个不同种的物体相互摩擦，其中一个物体失去电子而带正电，另一个物体获得电子而带等量的负电．
(2)摩擦起电的原因：不同物质组成的物体，由于原子核对核外电子的束缚能力不同，在摩擦过程中由于摩擦力做功，对核外电子的束缚能力弱的原子失去电子而带正电，对核外电子的束缚能力强的原子获得电子而带负电，且两个物体带等量的正、负电荷．
(3)摩擦起电的本质：一个物体失去电子带正电，另一个物体得到这些电子而带负电．即摩擦起电是物体间电荷的转移引起的．
2．感应起电
(1)用带电的物体靠近没有带电的物体，也能使没有带电的物体带电．例如，将一个带电的物体靠近一个原来没有带电的金属导体，金属内部的自由电子就会发生移动，从而在导体表面出现“感应电荷”．
(2)感应起电时，原来不带电的导体的两端同时感应出等量的异种电荷，且靠近带电体一端感应出的电荷与带电体带的电荷是异种电荷，远离带电体一端感应出的电荷与带电体带的电荷是同种电荷．
(3)感应起电的本质：感应起电不是创造了电荷，而是使物体中的正、负电荷分开，使电荷从物体的一部分转移到另一部分，即物体中发生电荷的转移．
【特别提醒】　1.感应起电和摩擦起电的不同是前者没有接触而只是靠近，后者必须直接接触．
2．感应起电过程只是导体内部的电荷重新分布使导体两端显出不同电性，而实质上导体仍不带电，导体上正负电荷的数目仍然相等．
3．接触起电
(1)用一个不带电的物体去接触另一个带电的物体，带电物体的净电荷的一部分就会转移到原来不带电的物体上，使原来不带电的物体带电．
(2)两个完全相同的导体球发生接触时，同种电荷总电荷量平均分配，异种电荷先中和后再平分；两个导体球分离后，各带等量的同种电荷(恰好中和时，两导体球都不带电)．
(3)接触带电的本质：两个物体之间发生电荷的转移．
【深化探究】　感应起电能使物体带电，你认为对使用的物体应有怎样的要求？这种方式能使绝缘体带电吗？
提示：感应起电中要使物体带电，物体内的电荷必须能自由移动，在带电体的作用下，电荷向两端集聚，因此，物体应是导体．而绝缘体内部没有可以自由移动的电荷，所以不能用感应的方法起电，一般可以用接触或摩擦的方式使其带电．
二、电荷守恒定律的理解
“起电”并不是创造电荷，只是电荷在不同物体或物体不同部分间的转移．当一个物体得到电荷时，其他物体失去电荷；它所得到的电荷就是其它物体失去的电荷．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的总的电荷是不改变的．这就是电荷守恒定律．
一、认识静电现象
　
图1－1－1
(2011·赤峰检测)绝缘细线上端固定，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1－1－1所示．现使a、b分别带不等量的正负电荷，则
A．b将吸引a，吸引后不放开
B．b先吸引a，接触后a、b迅速分开
C．a、b之间不发生相互作用
D．b立即把a排斥开
【导析】　同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引．
【解析】　因a、b带异种电荷．异种电荷相互吸引，轻质小球a将向b靠拢并与b接触；当小球a与b接触后，将对两球所带的电荷进行重新分配，结果两球带同种电荷(正电或负电)，因此两球将会被排斥开．故选B.
【答案】　B
带电体与轻小物体间的吸引作用是相互的，带电体间的相互作用遵循同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引的规律.
1.
图1－1－2
一绝缘球A带正电，用绝缘丝线悬挂的一轻小物体B被A吸引，如图1－1－2所示，试分析B的带电情况．
【解析】　A、B相互吸引，有两种情况：一是A、B带异种电荷；二是其中一个带电，另外一个不带电．因为带电体有吸引轻小物体的性质．所以B可能不带电，也可能带负电．
【答案】　见解析
二、静电的产生
　(2011·保亭测试)如图1－1－3所示，将带电棒移近两个不带电的导体球，两个导体球开始时互相接触且对地绝缘，下述几种方法中能使两球都带电的是
图1－1－3
A．先把两球分开，再移走棒
B．先移走棒，再把两球分开
C．先将棒接触一下其中的一球，再把两球分开
D．棒的带电量不变，两导体球不能带电
【导析】　理解感应起电的实质是不带电的导体在带电体电荷的作用下，电荷从物体的一部分转移到另一部分，从而使导体两端带上等量的异种电荷．
【解析】　带电棒靠近两导体球时，会在甲球感应出异种电荷，乙球聚集同种电荷．此时若先分开甲、乙，再拿走棒，甲带与带电棒电性相反的电荷，乙带与之相同的电荷；若先移走带电棒，甲、乙两球将呈电中性，再分开甲、乙两球，两球都不带电，故选项A对，选项B错．将带电棒与两球接触，带电棒上的电荷将转移到两球上，分开后两球带与带电棒同种性质的电荷，故选项C对．
【答案】　AC
分析此类问题时，一定注意将导体分开和移走带电体的先后顺序，二者是不同的.
图1－1－4
2．如图1－1－4所示，将不带电的导体A、B接触后去靠近带正电的带电体C，由于静电感应，导体A、B两端出现等量异种电荷，这时先把A、B分开，然后移去C.则A、B两导体分别带上了________、________电荷．
【解析】　在带电体C的正电荷作用下，导体AB上的电子做定向移动，使得A端得到电子带负电，B端失去电子而带正电，若先把A、B分开，再移去C，A端的电子无法再转移回B端，使A导体带上负电，B导体带上正电．
【答案】　负　正
1．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】　因为A和B、C和A是相互吸引的，如果A带正电，说明B、C不可能带正电，但是B和C也是互相吸引的，因此B、C不能带同号电荷且必有一个带电，由此可见C项正确．
【答案】　C
2．(2011·延安测试)关于摩擦起电和感应起电的实质，下列说法正确的是(　　)
A．摩擦起电现象说明了机械能可以转化为电能，也说明通过做功可以创造电荷
B．摩擦起电说明电荷可以从一个物体转移到另一个物体
C．感应起电说明电荷可以从物体的一个部分转移到物体的另一个部分
D．感应起电说明电荷从带电的物体转移到原来不带电的物体上去了
【解析】　摩擦起电的实质：两物体互相摩擦时，束缚不紧的电子从一个物体转移到另一个物体上．感应起电的实质：带电体靠近导体时，由于电荷之间的相互吸引或排斥，导体中的自由电荷趋向或远离带电体，使靠近导体一端带异种电荷，远离的另一端带同种电荷，即电荷在物体不同部分之间的转移．根据电荷守恒定律，电荷不能被创生．选项B、C正确．
【答案】　BC
3．某研究性学习小组在做静电感应实验时，使带电的金属球靠近不带电的验电器，发现验电器的箔片张开．请你判断图中表示验电器上感应电荷的分布情况，正确的是(　　)
【解析】　由于验电器原来不带电，所以当带电金属球靠近时，近端感应出异种电荷，而箔片处出现等量与带电金属球上电性相同的电荷，只有B项正确．
【答案】　B
4．如图1－1－5所示，原来不带电的金属导体MN，在其两端下面都悬挂着金属验电箔；若使带负电的金属球A靠近导体的M端，可能看到的现象是(　　)
图1－1－5
A．只有M端验电箔张开，且M端带正电
B．只有N端验电箔张开，且N端带负电
C．两端的验电箔都张开，且左端带负电，右端带正电
D．两端的验电箔都张开，且两端都带正电或负电
【解析】　由于静电感应，导体MN两端分别感应出等量的异种电荷，靠近带电体的M端带上正电，远离带电体的N端带上负电，两端的金属验电箔都会张开．
【答案】　C
5．我们生活的世界是由大量物质组成的，常见的物体通常表现电中性，也就是说物体并没有带电，物体不带电的原因是因为(　　)
A．组成物体的物质中根本就没有电荷
B．物体中包含有大量的电荷，但是没有净电荷
C．组成物体的物质中正、负电荷一样多
D．以上说法均不正确
【解析】　构成物质的原子是由带负电荷的电子和带正电荷的原子核组成的，原子核的正电荷量与周围电子的负电荷量一样多，所以整个原子对外表现为电中性，则A错；当包含物质的正电荷总量同负电荷总量不相等时，其电荷中和后多余的部分叫净电荷，若物体没带电，则正、负电荷在数量上相等，没有净电荷，则B、C正确．
【答案】　BC
1．下列现象中不属于摩擦起电的是(　　)
A．将被绸子摩擦过的玻璃棒靠近纸屑，纸屑被吸起
B．在干燥的冬季脱毛绒衣时，会听到轻微的噼啪声
C．擦黑板时粉笔灰纷纷飞扬，四处飘落
D．穿着化纤类织物的裤子走路时，裤腿上常容易吸附灰尘
【解析】　摩擦起电后物体带静电，能吸引轻小物体，也能产生火花放电，故A、B、D均属摩擦起电，只有C不是．
【答案】　C
2．下列关于物质的电结构的说法正确的是(　　)
A．物质是由原子组成的，原子是由带正电的原子核和绕核旋转的带负电的电子组成的
B．原子核是由质子和中子组成的
C．质子带正电，电子带负电，中子不带电
D．电中性的物体若内部的原子失去电子，则该物体带了负电
【解析】　电中性的物体若内部的原子失去电子，则该物体带了正电．故D错误．
【答案】　ABC
3．把一个带正电的金属球A跟不带电的同样的金属球B相碰，两球都带等量的正电荷，这是因为(　　)
A．A球的正电荷移到B球上
B．B球的负电荷移到A球上
C．A球的负电荷移到B球上
D．B球的正电荷移到A球上
【解析】　A、B两球相碰时，B球上的电子(负电荷)在A球上电荷的吸引力作用下，移到A球上，B球失去电子带正电，A球得到电子，中和部分电荷后，仍带正电．
【答案】　B
4．(2011·浙江学业水平测试)两个带电小球相互接触后分开，然后又靠近，这时两小球(　　)
A．一定互相吸引
B．一定互相排斥
C．一定无互相作用
D．可能相互排斥，也可能无相互作用
【解析】　若两球带同种电荷，相互接触后再分开，一定相互排斥．若两球带异种电荷，相互接触后，可能不带电荷无相互作用，也可能带上同种电荷相互排斥，所以选项D正确．
【答案】　D
5．把两个相同的金属小球接触一下再分开一小段距离，发现两球之间相互排斥，则这两个金属小球原来的带电情况可能是(　　)
A．两球原来带有等量异种电荷
B．两球原来带有等量同种电荷
C．两球原来带有不等量异种电荷
D．两球中原来只有一个带电
【解析】　同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引，当两小球相互接触时，利用电荷守恒定律可知，电荷会重新分布，可以使原来不带电的物体带电，也可以使原来带电的物体的带电荷量发生变化，所以接触以后会使物体的带电情况发生多种变化．
【答案】　BCD
6．下列说法中正确的是(　　)
A．静电感应不是创造电荷，只是电荷从物体的一部分转移到另一部分
B．不带电物体摩擦起电时，一个物体失去一些电子带正电，另一个物体得到这些电子带负电
C．两个带电体接触一定等分电荷量
D．一个带电体接触另一个不带电体，两个物体可能带上异种电荷
【解析】　静电感应使物体带电，不是创造了电荷，而是物体内电荷的转移，A正确；不带电的两物体相互摩擦可使两者分别带上等量异种电荷，B正确；两个带电体接触后电荷量均分是有条件的，要求两带电体完全相同，C错误；两物体接触后可能带同种电荷，也可能不带电，不可能带异种电荷，当一个带电体接触另一个不带电体时，两者一定带同种电荷，D错误．
【答案】　AB
7．半径相同的两个金属小球A、B带有相等的电荷量，相隔一定的距离，今让第三个半径相同的不带电的金属小球先后与A、B两球接触后移开．
(1)若A、B两球带有同种电荷时，则接触后两球所带电荷量之比为________．
(2)若A、B两球带有异种电荷时，则接触后两球所带电荷量之比为_________．
【解析】　设A、B原先所带电荷量均为q，带同种电荷时，不带电小球先接触A后，电荷量平分，原不带电小球带电荷量为，A带电荷量为，原不带电小球再与B接触，总电荷量平分，＝q，原不带电小球与B均带电荷量为q，所以电荷量之比为∶q＝2∶3.带异种电荷时，A带电荷量为，B带电荷量为＝，即原不带电小球与B带异种电荷，先中和后再平分，所以电荷量之比为2∶1.
【答案】　(1)2∶3　(2)2∶1
8．(2010·珠海检测)下列说法正确的是(　　)
A．感应起电不是创造了电荷，而是电子从物体的一部分转移到另一部分引起的
B．一个带电物体接触另一个不带电物体，两个物体有可能带上异种电荷
C．摩擦起电，是因为通过克服摩擦做功而使物体产生了电荷
D．以上说法都不对
【解析】　由电荷守恒定律可知A正确，C错；一个带电物体接触另一个不带电物体，电荷将重新分配，最终两个物体带上同种电荷，故B错．
【答案】　A
9．三个导体，其中一个带正电，两个不带电．思考下列问题：
(1)能不能使后两者都带上正电荷？
(2)能不能使后两者都带上负电荷？
(3)能不能使后两者分别带上等量的异种电荷？
【解析】　(1)用接触带电的方式．
(2)让不带电的两导体互相接触，将带电导体接近它们，使它们分别感应出正、负电荷；然后将带正、负电荷的导体分离，用手接触带正电荷的导体，将正电荷导走；最后让不带电的导体与带负电的导体接触，使两者都带上负电荷．
(3)让不带电的两导体互相接触，将带正电导体移近它们，然后把它们分开，移走带正电导体．
【答案】　见解析
会跳舞的纸人
在干燥的桌面上放置一些“小纸人”，将一块玻璃两边用书支起平放在“小纸人”的正上方．当用硬泡沫塑料在玻璃上表面来回摩擦时，会发现“小纸人”能翩翩起舞，如果实验前用一根火柴将“跳舞区”烤烤，实验效果会更好．如果向“跳舞区”哈一口气，“小纸人”就跳得不活跃或不能跳舞了．
为什么“小纸人”会在被摩擦的玻璃下翩翩起舞呢？为什么实验前用一根火柴将“跳舞区”烤烤或者哈气会影响实验效果呢？
在用硬泡沫塑料在玻璃上表面来回摩擦时，可以使玻璃带上电荷，玻璃对下面的“小纸人”产生吸引作用．当吸引力大于“小纸人”的重力时，“小纸人”会飞起来；当吸引力小于其重力时，“小纸人”又落下来，由于硬泡沫塑料在玻璃上来回摩擦，使得电荷在玻璃上的分布也随着变化，对不同位置的“小纸人”的吸引力也不断变化，因此我们看到了“小纸人”时起时落、翩翩起舞的现象．
用一根火柴将“跳舞区”烤烤，空气湿度小，此时空气是不良导体，物体上的电荷不容易被导走，物体带电荷量增多，实验效果明显；如果向“跳舞区”哈一口气会使“跳舞区”空气变得潮湿，空气很容易将电荷导走一部分，物体上电荷量减少，实验效果不明显．
1．2电学中的第一个定律——库仑定律
1．(3分)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】　摩擦起电是电荷的转移，感应起电是电荷的重新分布，这两种起电方式中电荷都守恒．
【答案】　D
2．(3分)一带负电绝缘金属小球放在潮湿的空气中，经过一段时间后，发现小球上净电荷几乎不存在．这说明(　　)
A．小球原有的负电荷逐渐消失了
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．该现象是由电子的转移引起的，不遵循电荷守恒定律
【解析】　绝缘小球上电荷减少是由于电子通过空气导电转移到外界，只是小球上的电荷量减少，这些电子并没有消失．就小球和整个外界组成的系统而言，其电荷的总量保持不变，遵守电荷守恒定律．
【答案】　C
3．(4分)如图1－2－1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两个完全相同的枕形导体不带电．试问：
图1－2－1
(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)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分开后再用手摸一下B，则B所带的负电荷就被导走，再把A与B接触一下，A和B就带等量正电荷．
(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，则A所带的正电荷就被导走，而B端的负电荷不变，移走C以后再把A与B分开，则A和B就带等量负电荷．
(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，再移走C，则A带负电B带等量的正电．
【答案】　见解析
课标导思 1.了解电荷间相互作用与哪些因素有关．2．理解库仑定律．知道静电力常量并能利用库仑定律进行计算．3．知道点电荷的概念.
一、电荷间的相互作用
1．两种电荷：自然界中只存在两种电荷，用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷为正电荷；用毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷为负电荷．同种电荷相斥，异种电荷相吸．
2．影响电荷相互作用的因素：如图(1－2－2)导体小球A与泡沫塑料小球B带同种电荷，两者因相斥悬线偏高一定角度．
图1－2－2
(1)增加两球的电荷，由悬线偏角变化确定相互作用力与电荷量的关系．
(2)保持两球电荷量不变，改变它们间的距离，由悬线偏角变化确定相互作用力与距离的关系．
二、库仑定律
1．库仑定律的内容：真空中两个点电荷之间相互作用的电力，跟它们电荷量的乘积成正比，跟它们距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上．电荷间的这种相互作用力称为静电力或库仑力．
2．公式：F＝k.
3．静电力常量：k＝9.0×109 N·m2/C2.
4．点电荷：带电体的尺寸与它们相互间的距离相比甚小时，可以不考虑带电体的形状和大小，把带电体看作点电荷．
微观带电粒子之间即有库仑力又有万有引力且它们都与距离的二次方成反比，但我们为什么往往不计万有引力？
提示：如氮原子中电子和原子核之间，分别求其万有引力和库仑力，结果库仑力是万有引力的1039倍，万有引力远小于库仑力，所以可以忽略不计.
一、对“点电荷”的理解
1．点电荷
点电荷是没有大小和形状，且具有电荷量的理想化模型．实际并不存在，它只是为了研究问题方便而人为抽象出来的．
2．带电体视为点电荷的条件：带电体间的距离比它们自身尺度的大小大得多，以至带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计，这样的带电体就可以视为点电荷．忽略形状、大小等次要因素，只保留对问题起关键作用的电荷量，这样的处理会使问题大为简化，对结果又没有太大的影响，因此物理学上经常用到此方法．
一个带电体能否看成点电荷，是相对于具体问题而言的，不能单凭其大小和形状确定．
【特别提醒】　1.点电荷自身不一定很小，带电荷量不一定很少．
2．带电体很小，不一定可视为点电荷；带电体很大，也不一定不能视为点电荷．
二、库仑定律的理解与应用
1．注意库仑定律的适用条件：库仑定律仅适用于真空中的两个点电荷间的相互作用，在空气中可认为近似适用．
2．在理解库仑定律时，有人根据公式F＝kQ1Q2/r2，设想当r→0时可得出F→∞的结论．从数学角度分析是正确的，但从物理角度分析，这一结论是错误的．错误的原因是：当r→0时两电荷已失去了作为点电荷的前提条件，何况实际电荷都有一定大小，根本不会出现r→0的情况．也就是r→0时，不能再利用库仑定律计算两电荷间的相互作用力．
【深化探究】　库仑定律和万有引力定律相比较有什么异同？
提示：共性：两者都是与距离的平方成反比，适用条件分别是点电荷和质点．
不同点：(1)库仑定律可以是斥力也可以是引力，而万有引力只能是引力．
(2)静电力常量k远大于万有引力常量G.
3．在应用库仑定律解决问题时注意：首先，在计算库仑力的大小时，不必将表示电性的符号代入公式计算，只将电荷量的绝对值代入即可；其次，再根据同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引的规律判断力的方向；最后，计算过程中注意统一单位，各量必须都采用国际单位制．
一、可看成“点电荷”的条件
　关于点电荷的下列说法中正确的是
A．点电荷就是体积足够小的电荷
B．点电荷是电荷量和体积都很小的带电体
C．体积大的带电体一定不能看成点电荷
D．当两个带电体的形状对它们之间相互作用力的影响可忽略时，这两个带电体可看成点电荷
【导析】　一个带电体能否看成点电荷，要依具体情况而定，不是由自身大小和带电量多少决定的．
【解析】　带电体能否看成点电荷，不能以体积大小，带电荷量多少而论．只要在测量精度要求的范围内，带电体的形状、大小等因素的影响可以忽略，即可视为点电荷．故D正确．
【答案】　D
抓住主要矛盾，突出主要因素，忽略次要因素，建立理想化的物理模型，来简化研究的问题，是物理学中常用的研究方法.
1．关于点电荷的说法，正确的是(　　)
A．研究两颗带电星体间的相互作用力时一定不能将其视为点电荷
B．点电荷一定是电荷量小的带电体
C．点电荷一定是电荷量大的物体
D．带电体很大，不一定不能视为电荷
【解析】　尽管天体体积很大，但若其间距远大于半径时，其体积的影响可忽略，可以视为点电荷，故选项A不对，选项D正确．带电体能否被视为点电荷与所带电荷量的多少无关，故选项B、C不对．
【答案】　D
二、库仑定律的应用
　(2011·安康检测)两个相同的金属球，分别带有＋4Q和－6Q的电荷量，两球相隔一定距离时，相互作用力的大小为F，若把它接触后再放回原处，两球相互作用力的大小变为
A．F/24　　　　　　　 B．F/16
C．F/8 D．F/4
【导析】　①应用库仑定律，求出两球未接触前的相互作用力的大小；②电荷接触后电荷量重新分配；③再次应用库仑定律进行求解．
【解析】　根据库仑定律，两球未接触前的相互作用力的大小为F＝24kQ2/r2，两个带电金属球相互接触，由于正负电荷中和，总电荷量为4Q－6Q＝－2Q，每个金属球带电－Q，金属球放回原处，相互作用力的大小变为F′＝k，即F′＝F/24.
【答案】　A
此类题利用库仑定律求解时，要注意如果Q1和Q2的符号相反，它们之间的相互作用力是吸引力，如果Q1和Q2的符号相同，它们之间的相互作用力是排斥力，故两个带电体之间的作用力可能存在着两种不同的可能性．同时，若两带电体的电性相同，在相互接触时，直接平均分配；若两带电体的电性不相同，在相互接触时，要先中和后平均分配.
2．半径相同的金属球A、B带有等量电荷，相距一定距离时，两球间的相互作用的库仑力为F.今让第三个与A、B相同的不带电的金属球C先后与A、B接触后再移开，此时A、B的相互作用力大小可能是(　　)
A. B.
C. D.
【解析】　金属球A、B之间存在着相互作用力即库仑力，利用库仑定律F＝k可知，若当两小球的距离不变时，两球之间的相互作用力的大小与它们之间的带电荷量的乘积成正比．因两个小球的带电性不明确，所以两个小球可能带同种电荷也可能带异种电荷，故两个小球之间的作用力可能是相互吸引力，也可能是相互排斥力．
若两个小球带同种电荷时，C分别与A、B相接触后，电荷量直接平均分配，最后A、B的带电荷量剩下原来的和.故此时两个金属球之间的相互作用力变为原来的，即.
若两个小球带异种电荷时，C分别与A、B相接触后，电荷量先中和后，再平均分配，最后A、B的带电荷量剩下原来的和，故此时两个金属球之间的相互作用力变为原来的，即F.
【答案】　AB
1．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点电荷
B．体积很大的带电体一定不能看成点电荷
C．当两个带电体的大小及形状对它们之间相互作用力的影响可忽略时，两个带电体可看成点电荷
D．一切带电体都可以看成点电荷
【解析】　带电体能否被看做点电荷，决定于带电体的大小、形状、电荷量分布等对所研究问题的影响是否可以忽略不计．并不是体积小的就可以视为点电荷，而体积大的就不能视为点电荷，在研究的问题里面，只要形状、体积等因素的影响可以忽略就可以视为点电荷．故选项C正确．
【答案】　C
2．对于库仑定律，下列说法正确的是(　　)
A．凡计算两个点电荷间的作用力，就可以使用公式F＝k
B．两个带电小球即使距离非常近，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．由公式F＝k知r→0时，F→∞
【解析】　库仑定律只适用于真空中的点电荷，A错误；B、D中距离太近，不能看做点电荷，故B、D都错误；两点电荷间的库仑力遵守牛顿第三定律，故C正确．
【答案】　C
3．两个相同的金属小球(可视为点电荷)所带电荷量之比为1∶5(异种电荷)，在真空中相距为r，把它们接触后再放回原处，则它们间的静电力可能为原来的(　　)
A.　　　 B.　　　
C.　　　 D.
【解析】　设两个小球的电荷量分别为q，－5q，由库仑定律知库仑力F电＝＝.
两球接触后，电荷量先中和再平分，电荷量变为
q′＝＝－2q，
此时库仑力F电′＝＝＝F电．
【答案】　A
4．三个相同金属球，原来有A、B两个小球带等量同种电荷，相互间的斥力为F，用第三个不带电的小球C，依次接触两个带电小球后再移走，A、B距离变为原来的两倍，则原来两个带电小球A、B之间的相互斥力变为(　　)
A. B.
C. D.
【解析】　设q1＝q2＝q，则由库仑定律可知F电＝k
第三个小球接触第一个小球，q1′＝，第三个小球电荷量为，再与第二个小球接触，电荷量平分，变为q2′＝＝q
库仑力F电′＝k＝k＝＝F.
【答案】　D
5．(2011·汉中检测)下列关于点电荷的说法，正确的是
(　　)
A．点电荷是客观存在的带有电荷的几何点
B．带电体如果本身大小和形状对它们间的相互作用影响可忽略，那么，可视为点电荷
C．真空中两个静止点电荷间的相互作用力，跟它们之间的距离成反比
D．真空中两个静止点电荷间的相互作用力，跟它们所带的电荷量的乘积成反比
【解析】　点电荷是理想化的物理模型，客观不存在，故A错；由库仑定律可知，真空中两个静止点电荷间的相互作用力，跟它们之间的距离的平方成反比，跟它们所带的电荷量的乘积成正比，故C错，D错．
【答案】　B
1．库仑定律的适用范围是(　　)
A．真空中两个带电球体间的相互作用
B．真空中任意带电体间的相互作用
C．真空中两个点电荷间的相互作用
D．真空中两个带电体的大小远小于它们之间的距离，则可应用库仑定律
【解析】　两个带电体的大小远小于它们之间的距离时，这两个带电体均可视为点电荷，而且在真空中，则可应用库仑定律，故C、D正确．
【答案】　CD
2．关于点电荷，下列说法中正确的是(　　)
A．点电荷是一个带有电荷的几何点，它是实际带电体的抽象，是一种理想化的模型
B．点电荷自身不一定很小，所带电荷量不一定很少
C．体积小于1 mm3的带电体就是点电荷
D．体积大的带电体，只要满足一定的条件也可以看成点电荷
【解析】　点电荷是实际的带电体在一定条件下抽象出的一种理想化模型，这个条件是带电体大小和形状在研究问题中对相互作用力的影响可以忽略不计．
【答案】　ABD
3．两个大小相同的金属球，所带电荷量分别为3Q和－Q，相距r时(r远大于金属球半径)，它们之间的相互作用力大小为F.现将两球接触后分开，并使它们相距2r，则它们之间的相互作用力大小将变为(　　)
A.　　　B.　　　C.　　　D.
【解析】　两球接触前的相互作用力F＝k＝.两球接触后，电荷先中和再平分，两球分开后的带电量均为＝Q，所以两球间作用力变为F′＝＝.
由以上可知F′＝.
【答案】　C
4．在真空中有两个点电荷，其中一个电荷的电荷量是另一个电荷的4倍，当它们相距0.05 m时，相互斥力为1.6 N；当它们相距0.1 m时，相互斥力为________N．那么，这两个点电荷的电荷量分别为________C和________C.
【解析】　设其中一个的电荷量为q，则另一个的电荷量为4q，
由库仑定律：F1＝k，F2＝k，
将F1＝1.6 N，r1＝0.05 m，r2＝0.1 m代入可解得
F2＝0.4 N，q＝×10－6 C,4q＝×10－6 C.
【答案】　0.4　×10－6　×10－6
5．真空中有两个点电荷，相隔距离为r时的相互作用力为F，则
(1)保持两者间距不变，使一个点电荷的电荷量变为原来的4倍，则其相互作用力为________．
(2)保持两个点电荷的电荷量不变，当相互作用力为4F时，其间距应为________．
(3)保持一个点电荷的电荷量不变，另一个点电荷的电荷量变为原来的2倍，间距变为原来的2倍，则其相互作用力为________．
(4)使一个点电荷的电荷量变为原来的4倍，两者间距变为原来的，当发现相互作用力变为16F时，则另一个点电荷的电荷量为原来的________．
【解析】　(1)F＝，F′＝＝4F.
(2)F＝，4F＝，r′＝.
(3)F＝，F′＝＝.
(4)F＝，16F＝，Q2′＝.
【答案】　(1)4F　(2)　(3)　(4)
6．A、B两个点电荷之间的距离恒定，当其他点电荷移到A、B附近时，A、B之间的库仑力将(　　)
A．可能变大 B．可能变小
C．一定不变 D．不能确定
【解析】　根据库仑定律，两个点电荷间的库仑力只由两个电荷的电量和它们间的距离来确定，因此它们间的库仑力不会受到外界的影响．选项C正确．
【答案】　C
7．把一电荷Q分为电荷量为q和(Q－q)的两部分，使它们相距一定距离，若要使它们之间有最大的斥力，则q和Q的关系是________．
【解析】　根据库仑定律，有F＝，其中q(Q－q)＝－q2＋qQ＝－(q2－qQ)＝－(q2－qQ＋Q2/4)＋Q2/4＝－(q－Q/2)2＋Q2/4，当q＝Q/2时，静电力F有最大值．
【答案】　q＝Q/2
8．(2011·杨陵检测)如图1－2－3所示，在一条直线上的A、B、C三点上分别放置QA＝＋3×10－9 C、QB＝＋4×10－9 C，QC＝＋3×10－9 C的点电荷，试求作用在A电荷上的作用力．
图1－2－3
【解析】　
以点电荷A为研究对象，分析A受到B、C电荷的库仑力，如图所示，根据库仑定律：
FBA＝
＝ N＝1.08×10－3 N
FCA＝
＝ N＝9.0×10－5 N
B和C对A的作用力都是斥力，方向相同．
则A点电荷受到的合力大小为：FA＝FBA＋FCA＝1.08×10－3 N＋9.0×10－5 N＝1.17×10－3 N
即点电荷A受到的合力方向为由C指向A，大小为1.17×10－3 N.
【答案】　1.17×10－3 N　方向由C指向A
9.
图1－2－4
距地面为300 m的高处，固定有一个带电荷量为q1＝1 C的物体，如图1－2－4所示，问它能吸起多重的在地面上的带电荷量为q2＝－1 C的物体？
【解析】　以在地面上的物体为研究对象，可知要使地面上物体被吸起，必须满足两物体之间的库仑力大于或等于地面上物体的重力，我们取两力相等即可．所以：k＝mg
代入数据可得：m＝104 kg.
【答案】　m＝104 kg
伏打
1786年，意大利科学家伽伐尼在一次偶然的机会中发现，放在两块不同金属之间的蛙腿会发生痉挛现象，他认为这是一种生物电现象．
1791年伏打得知这一发现，引起了极大的兴趣，做了一系列实验．伏打还在自己身上做实验，证明电不仅能使人体产生颤动，而且还会影响视觉和味觉神经．他用两种金属接成一根弯杆，一端放在嘴里，另一端和眼睛接触，在接触的瞬间就有光亮的感觉产生．他用舌头舔着一枚金币和一枚银币，然后用导线把硬币连接起来，就在连接的瞬间，舌头有发麻的感觉．
后来，伏打通过进一步的实验研究，终于发现两片不同金属不用动物体也可以有电产生．
1．3物质的又一种形态
1．(3分)在绝缘光滑水平面上，相隔一定距离有两个带同种电荷的小球，同时由静止释放，则两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
【解析】　根据库仑定律知，同种电荷的小球由静止释放后，由于互相排斥，两球间的距离增大，排斥力减小，根据牛顿第二定律知加速度减小，但两球运动方向与排斥力同向，应做加速运动，故选项C正确，A、B、D错误．
【答案】　C
2．(3分)如图1－3－1所示，A、B两点分别固定着电荷量为＋Q和－Q的点电荷，A、B、C、D四点在同一直线上，且AC＝CD＝DB.现将一带正电的电荷从C点沿直线移到D点，则库仑力对试探电荷(　　)
图1－3－1
A．一直做正功　　　　 B．一直做负功
C．先做正功再做负功 D．先做负功再做正功
【解析】　由于A带正电，B带负电，电荷从C运动到D的过程中受力始终向右，所以库仑力一直对电荷做正功，故A正确．
【答案】　A
3．(4分)(2011·宝鸡测试)两个半径为R的带电球所带电荷量分别为Q1、Q2，当两球心相距3R时，相互作用的静电力大小一定为(　　)
A．F＝k B．F＞k
C．F＜k D．无法确定
【解析】　因为两球心距离不比球的半径大很多，所以两球不能看作点电荷，必须考虑在球上电荷的实际分布(如图所示．)
当Q1、Q2是同种电荷时，由于电荷之间的相互排斥力的作用，使分布在两球中的电荷距离增大，电荷分布在两球最远的一端，分布在每个球上电荷中心的距离大于3R，则两球间的库仑力F＜k；若两球所带的电荷为异种电荷时，则由于分布在两球之间电荷的相互吸引作用，使电荷分布在两球的最近端，分布在每个球上电荷中心的距离小于3R，则两球间的库仑力F＞k，由于本题没有告诉两球所带电荷是同种还是异种电荷，所以D正确．
【答案】　D
课标导思 1.认识电荷间的相互作用是通过电场发生的，电场具有力的性质．2．理解电场强度的概念，会用电场强度描述电场的强弱和方向，并会利用E＝F/q进行有关计算．3．认识电场线，会用电场线来定性描述电场的强弱和方向．4．理解匀强电场.
一、什么是电场
1．电场的产生：电荷周围存在着一种物质，叫做电场．电荷之间是通过电场发生相互作用的．
2．性质：电场的基本性质是对放入场中的电荷有力的作用．
3．电场力：电场对电荷的作用力叫做电场力．
4．物质性：电场和磁场一样，都是物质的一种形态．
二、电场的形象化描述
1．电场线：在电场中画出一条条曲线，并规定电场线从正电荷出发，终止于负电荷；电场线上某点的切线方向表示正电荷在该点的受力方向；电场线的疏密程度表示电场的强弱．
2．意义：为了形象地描述电场而人为引入的．
三、电场的定量表示
1．电场强度
(1)定义：放入电场中某点的电荷所受电场力F跟它的电荷量q的比值叫做该点的电场强度，简称场强．
(2)定义式：E＝.
(3)单位：在国际单位制中其单位是N/C，也可写成V/m.
(4)方向：电场强度是矢量，人们规定电场强度的方向跟放在该点的正电荷所受电场力方向相同．
2．匀强电场
(1)定义：如果空间某个区域内电场强度的大小和方向处处相同，这个区域内的电场叫做匀强电场．
(2)电场线特点：匀强电场的电场线可以用一组等间距的平行直线来表示．
根据电场强度的定义及库仑定律推导点电荷周围电场强度的计算公式．
提示：设距点电荷Q为r外，场强为E，在r处放一电荷q，q受到Q的电场给它的力，且F＝，所以E＝＝，即距点电荷Q为r处，电场强度E＝.
一、对电场强度的理解
电场强度是描述电场的力的性质的物理量．
1．E＝是电场强度的定义式，适用于任何情况．虽然E＝，但E与F和q都无关，电场强度是由电场本身决定的量．电场中某点的场强是确定的，其大小、方向只与建立电场的本身(或场源电荷)有关，而与放入的试探电荷无关．
2．E＝k是点电荷所形成的电场的决定式．E由场源电荷Q和试探电荷到场源电荷的距离决定，与是否放入试探电荷无关．
【特别提醒】　电场强度是矢量，当空间的电场是由几个电荷共同产生时，某点的场强应是每个点电荷单独存在时在该点场强的矢量和．
二、对电场线的理解
1．电场线是为了形象地描述电场而假想的，实际并不存在，因此电场线是一种理想化的模型．
2．电场线始于正电荷，止于负电荷．在正电荷形成的电场中，电场线起于正电荷，延伸到无穷远处；在负电荷形成的电场中，电场线起于无穷远处，止于负电荷．
3．电场线分布的疏密反映了电场的强弱．表示场强的大小．相对而言，电场线越密的区域，电场强度就越大．
4．电场线上任意一点的切线方向与该点场强方向一致．
5．电场线在电场中不相交，不中断．
【深化探究】　电场线是电荷的运动轨迹吗？
提示：电场线是为了形象地描述电场而引入的假想线，规定电场线上每点的场强方向沿该点的切线方向，也就是正电荷在该点受电场力产生的加速度的方向(负电荷受力方向相反)．运动轨迹是带电粒子在电场中实际通过的轨迹，径迹上每点的切线方向为带电粒子在该点的速度方向．结合力学知识我们知道，物体的速度方向不一定与加速度的方向一致，因此电场线不是带电粒子的运动轨迹．只有当电场线是直线，而带电粒子又只受电场力作用由静止开始或初速度沿电场线方向运动时轨迹才有可能与电场线重合．
6．几种常见电场的电场线分布及特点．
电场 电场线图样 简要描述 电场特点
正点电荷 发散状直线 离点电荷近处电场强度大，方向背离正点电荷
负点电荷 会聚状直线 离点电荷近处电场强度大，方向指向负点电荷
等量同种电荷 相斥状曲线 两点电荷连线上：中点场强最小(为零)，靠近电荷变大；两点电荷连线的中垂线：中点场强最小(为零)，向外移动先变大后变小
等量异种电荷 相吸状曲线 两点电荷连线上：中点场强最小，靠近电荷变大两点电荷连线的中垂线：中点场强最大，向外移动逐渐变小
匀强电场 (二平行板正对，中间部分为匀强电场)平行的、等间距的、同向的直线 大小相等，方向相同
点电荷与带电极板 上部为发散状曲线下部为相吸状曲线 离点电荷越远场强越小
【特别提醒】　没有画出电场线的地方不一定没有电场．
一、电场强度的测量
　
图1－3－2
在真空中O点放一个点电荷Q＝＋1.0×10－9 C，直线MN通过O点，OM的距离r＝30 cm，M点放一个试探点电荷q＝－1.0×10－10 C，如图1－3－2所示，求：
(1)q在M点受到的作用力．
(2)M点的场强．
(3)拿走q后M点的场强．
(4)M、N两点的场强哪点大？
(5)如果把Q换成－1.0×10－9 C的点电荷，情况又如何？
【导析】　电场中某点的场强由电场本身决定，与该点所放电荷无关，但是可以利用E＝来量度电场中某点的场强．
【解析】　(1)q在M点受到的电场力由库仑定律可得
F＝k＝9.0×109× N
＝1.0×10－8 N
(2)M点的场强
E＝＝ N/C＝100 N/C，
方向由M指向N.
(3)拿走q后M点的场强不变，场强与试探电荷q无关．
(4)由E＝k可知，离场源电荷Q越远，E越小，由于rOMEN，
(5)若把Q换成－1.0×10－9 C的点电荷，各处的场强大小不变，但方向与原来相反．
【答案】　见解析
此题重点考查了对电场强度概念的理解，试探电荷q只是用来量度电场中某点场强大小的，电场中某点的场强由电场本身性质决定，与试探电荷无关.
1．如图1－3－3所示，A为带正电Q的金属板，沿金属板的垂直平分线，在距板r处放一质量为m、电荷量为q的小球，小球受水平向右的电场力偏转θ角而静止，小球用绝缘细线悬挂于O点，试求小球所在处的电场强度．
图1－3－3
【解析】　要求小球所在处的电场强度，可以采用电场强度的定义式，需要求出小球所受到的电场力，可以通过平衡条件求得电场力．分析小球受力如图所示，由平衡条件得：
F电＝mgtan θ，所以小球所在处的电场强度E＝＝，小球带正电荷，因此电场强度方向水平向右．
【答案】　电场强度大小为，电场强度方向为水平向右．
二、电场线的应用
　某电场区域的电场线如图1－3－4所示，a、b是其中一条电场线上的两点，下列说法中正确的是
图1－3－4
A．a点的场强方向一定沿着过a点的电场线向右
B．a点的场强一定大于b点的场强
C．正电荷在a点受到的电场力一定大于它在b点受到的电场力
D．负电荷在a点受到的电场力一定小于它在b点受到的电场力
【导析】　①电场线分布的疏密表示场强的大小，电场线分布越密的地方，场强越大．
②根据F＝qE判断电场力的大小．
【解析】　过a点的电场线是一条水平向右的直线，故选项A对．a点处电场线密集，电场较强，故Ea>Eb，选项B对．无论电荷正负，根据F＝q·E，Ea>Eb，所以Fa>Fb，只是正负电荷所受的静电力的方向相反，故选项C对，选项D错．
【答案】　ABC
分析这类题目时，要理解电场线的特点，并能应用其特点根据实际情况分析判断.
2．法拉第首先提出用电场线形象生动地描绘电场，图1－3－5为点电荷a、b所形成电场的电场线分布图，以下几种说法正确的是(　　)
图1－3－5
A．a、b为异种电荷，a带电荷量大于b带电荷量
B．a、b为异种电荷，a带电荷量小于b带电荷量
C．a、b为同种电荷，a带电荷量大于b带电荷量
D．a、b为同种电荷，a带电荷量小于b带电荷量
【解析】　由电场线的特点可知，a、b为异种电荷，但无法判定a、b的电性；由电场线疏密程度不同，b周围电场线比a周围电场线密，说明b带电荷量大于a带电荷量．
【答案】　B
1．(2011·安定检测)电场中有一点P，下列哪种说法是正确的(　　)
A．若放在P点电荷的电荷量减半，则P点的场强减半
B．若P点没有试探电荷，则P点场强为零
C．P点场强越大，则同一电荷在P点所受电场力越大
D．P点场强方向为试探电荷在该点受力方向
【解析】　为了知道电场中某点的强度，可以把一个试探电荷放入该点，其受到的电场力F与自身的电荷量q的比值可反映该点场强的大小，但该点的场强由电场本身决定，与试探电荷的电荷量多少、电性无关，所以选项A、B错．由E＝得F＝Eq，当q一定时，E越大，F越大，所以选项C正确．电场中某点的场强方向规定为正电荷在该点时受到的电场力方向，与负电荷受力的方向相反，选项D错．
【答案】　C
2．如图1－3－6所示，为静电场的一部分电场线分布情况，下列说法中正确的是(　　)
图1－3－6
A．这个电场可能是负点电荷的电场
B．这个电场可能是匀强电场
C．点电荷q在A点时受到的电场力比在B点时受到的电场力大
D．负电荷在B点受到的电场力的方向为沿B点的切线方向
【解析】　点电荷电场线为会聚状射线，这个电场既不是匀强电场也不是负点电荷的电场，A、B错误．A点比B点电场线密，场强大，点电荷q在A点受到的电场力比在B点大，C正确．正电荷在B点受到的电场力的方向与B点切线方向相同，D错误．
【答案】　C
3．A、B为带电荷量分别为＋Q和－Q的两个等量异种点电荷，c、d为A、B连线上的两点，且Ac＝Bd，如图1－3－7所示，关于c、d两点间电场强度的情况是(　　)
图1－3－7
A．由c到d电场强度由大变小
B．由c到d电场强度由小变大
C．由c到d电场强度不变
D．由c到d电场强度先变小后变大
【解析】　c、d两点处于A、B两异种点电荷所形成的叠加场，各点场强可由EA＋EB表示，但计算起来较为繁杂，可借助电场线来描绘．如图所示，从电场线分布看，从c→d过程中电场线密→疏→密，因此电场强度先变小后变大．
【答案】　D
4．(2011·中卫月考)下列说法正确的是(　　)
A．场强的定义式E＝中，F是放入电场中的电荷所受的力，q是放入电场中的电荷的电荷量
B．场强的定义式E＝中，F是放入电场中的电荷所受的力，q是产生电场的电荷的电荷量
C．在库仑定律的表达式F＝中，是电荷Q2产生的电场在点电荷Q1处的场强大小，此场对Q1作用的电场力F＝；同样是电荷Q1产生的电场在点电荷Q2处的场强的大小，此场对Q2作用的电场力F＝
D．无论定义式E＝中的q值(不为零)如何变化，在电场中的同一点，F与q的比值始终不变
【解析】　场强的定义式中F为放入电场中的电荷所受的力，q是其电荷量，所以选项A对，选项B错．场强决定于电场本身，与放入的电荷无关，故电场中同一点的值始终不变，选项D对．库仑定律表达式中的k可视为Q2产生的电场在Q1处场强的大小，F＝Q1·E2＝Q1·；也可视为Q1在Q2处产生的场强为k，Q2所受电场力F＝Q2×，故选项C对．
【答案】　ACD
5．为了确定电场中P点场强大小，用细丝线悬挂一个带负电的小球去探测，当球在P点静止后，测出悬线与竖直方向夹角为37°，如图1－3－8所示，已知P点场强方向是水平方向，小球重力为4.0×10－3 N，带电荷量为0.01 C，则P点场强大小是多少？
图1－3－8
【解析】　对小球受力分析如图所示，根据平衡条件可知：
F电＝mg·tan 37°＝4.0×10－3× N＝3.0×10－3 N
E＝＝＝0.3 N/C.
【答案】　0.3 N/C
1．下面的说法中不正确的是(　　)
A．电荷的周围存在电场
B．电场是一种物质，它与其他物质一样，是不依赖我们的感觉而存在的
C．电荷甲对电荷乙的电场力是电荷甲的电场对电荷乙的作用力
D．电场力是不相接触的物体之间的作用力，这种相互作用不经其他物质便可直接进行
【解析】　电场是电荷周围存在的一种特殊物质，电荷间的相互作用力是通过电场进行的，故ABC均正确，D不正确．
【答案】　D
2．(2011·宁夏学业水平测试)由电场强度的定义式E＝F/q可知，在电场中的同一点(　　)
A．电场强度E跟F成正比，跟q成反比
B．无论放入的点电荷所带的电荷量如何变化，F/q始终不变
C．电场中某点的场强为零，放在该点的电荷受到的电场力不一定为零
D．一个小球在P点受到的电场力为零，则P点的场强一定为零
【解析】　电场强度由电场本身决定，与q、F无关，选项A错误，B正确．若某点E＝0，由F＝Eq可知F＝0，故C选项错误．若小球不带电，放在电场中受电场力为零，故D选项错误．
【答案】　B
3．在电场中某一点，当放入正电荷时受到的电场力方向向右．当放入负电荷时受到的电场力方向向左，下列说法正确的是(　　)
A．当放入正电荷时，该点的场强方向向右；当放入负电荷时，该点的场强方向向左
B．只有在该点放入电荷时，该点才有场强
C．该点的场强方向一定向右
D．关于该点的场强，以上说法均不正确
【解析】　电场是一种客观存在的物质，一旦电场确定，则电场中任何一点的电场强度的大小和方向就被确定，与放入电场中电荷所带的电性、电荷量的多少和是否在该点放入电荷无关．电场中任何一点电场强度的方向规定为正电荷在该点受力的方向，与负电荷受力的方向相反．综上所述，正确选项为C.
【答案】　C
4．关于电场线的叙述，正确的是(　　)
A．沿着电场线的方向电场强度越来越小
B．在没有电荷的地方，任何两条电场线都不会相交
C．电场线是人们假想的，用以形象表示电场的强弱和方向，客观上并不存在
D．电场线是非闭合曲线，始于正电荷或无穷远，终止于无穷远或负电荷
【解析】　电场线的疏密反映电场强度的大小，电场线越密的区域，电场强度就越大．在不同电场中沿着电场线的方向电场强度可能变大(如负点电荷的电场)、变小(如正点电荷的电场)、不变(如匀强电场)，或更复杂，故A错误．如果两条电场线相交，根据电场线的物理意义，则该点有两个电场方向．而实际上电场中某点的场强方向是惟一确定的，所以电场中任意两条电场线不会在无电荷处相交，故B正确．电场线是一种物理模型，是为了形象描述电场而引入的，不是实际存在的线，故C正确．静电场中电场线始于正电荷或无穷远，终止于无穷远或负电荷，电场线不是闭合曲线，故D正确．
【答案】　BCD
5．电荷量为Q1＝3.0×10－10 C的负电荷，在电场中某点受到的电场力F＝6.3×10－7 N，方向竖直向上，则该点的场强大小为________N/C，场强方向为________；如果将负电荷Q1改换为Q2＝6.0×10－10 C的正电荷，那么正电荷受到的电场力大小为________N；如果该点不放电荷，该点场强大小为________N/C.
【解析】　根据电场强度公式，E＝＝＝2.1×103 N/C，方向竖直向下，该点场强的大小和方向不随该点电荷的改变而变化．电荷Q2在该点所受电场力为F＝Q2E＝6.0×10－10 C×2.1×103 N/C＝1.26×10－6 N.
【答案】　2.1×103　竖直向下
1．26×10－6　2.1×103
6．关于电场，下列说法中正确的是(　　)
A．E＝中，若q减半，则该处电场强度为原来的2倍
B．E＝k中，E与Q成正比，而与r2成反比
C．在以一个点电荷为球心、r为半径的球面上，各处的场强均相同
D．电场中某点场强的方向就是该点所放电荷受到静电力的方向
【解析】　E＝中q为试探电荷的电荷量，E与F、q无关，故A错．E＝k是点电荷电场的决定式，E与场源电荷电荷量Q成正比，与r2成反比，B正确．在以点电荷为球心，r为半径的球面上，各处的场强大小相等、方向各不相同，C错．电场中某点场强方向就是该点所放正电荷受到的静电力的方向，D错．
【答案】　B
7．下列关于电场线的论述，正确的是(　　)
A．电场线方向就是正试探电荷的运动方向
B．电场线是直线的地方是匀强电场
C．只要初速度为零，正电荷必将在电场中沿电场线方向运动
D．画有电场线的地方有电场，未画电场线的地方不一定无电场
【解析】　电场线上某点的切线方向表示该点场强方向，也就是正试探电荷在该点受到的电场力方向，而电荷的运动方向决定于电荷的初速度和受力情况，故选项A错误．
电场线是直线的地方，表明该直线所在处各点的场强方向相同，与电场线疏密情况无必然关系，如点电荷电场中电场线为直线，但电场中各点电场线疏密情况不同，故选项B错误．
当电荷初速度为零且只受电场力作用时，若电场线为一直线，则电荷将沿电场线做直线运动．若电场线为一曲线，则电荷将做曲线运动且电荷的运动轨迹一定与电场线不同．因为若电荷运动轨迹与电场线重合，则电荷在每一点的速度方向与所受电场力方向必在一直线上，此时电荷不满足曲线运动的条件．故选项C错误．
在用电场线表示电场的分布情况时，不可能在每点都画上电场线，否则在整个平面上将布满电场线而不能看清电场线的具体情况了，因此常用几条电场线来表示某一区域的电场分布，在没有画电场线的地方，则由周边的情况来判断电场分布．选项D正确．
【答案】　D
8．(2011·济南检测)在如图1－3－9各电场中，A、B两点电场强度相同的是(　　)
图1－3－9
【解析】　电场强度是矢量，电场强度相同是指大小相等，方向相同．A中a、b两点场强大小相等，方向却不相同；B中a、b两点场强方向相同，大小却不相等；D中a、b两点场强大小、方向都不同；只有C中电场为匀强电场，a、b两点场强相同．
【答案】　C
9．在一个点电荷的电场中，离该点电荷距离为r0的地方放电荷量为q的检验电荷，所受电场力为F，则离该点电荷距离为r处的场强的大小为(　　)
A.　　　　　　　　　　B.
C. D.
【解析】　由E＝k及E＝，可得Q＝，故点电荷电场中另一点的场强E′＝k＝·＝.所以选项B正确．
【答案】　B
接地放电
地球是良好的导体，由于它特别大，所以能够接受大量电荷而不明显地改变地球的电势，这就如同从海洋中抽水或向海洋中放水，并不能明显改变海平面的高度一样．如果用导线将带电导体与地球相连，电荷将从带电体流向地球，直到导体带电特别少，可以认为它不再带电．生产中和生活实际中往往要避免电荷的积累，这时接地是一项有效措施．
1.4静电与生活
1．(2分)一个试探电荷q，在电场中某点的电场力为F，该点的场强为E，图1－4－1中能正确反映q、E、F三者关系的是(　　)
图1－4－1
【解析】　电场强度E由电场本身性质决定，与试探电荷无关，即E不与F成正比，也不与q成反比，A、B错误．由F＝qE可知，在场强不变时，F与q成正比，C正确．
【答案】　C
2．(2分)在如图1－4－2所示的电场中的P点放置一正电荷，使其从静止开始运动，其中加速度逐渐增大的是图中的(　　)
图1－4－2
【解析】　由于正电荷由静止释放，它将在电场力作用下运动，在本题四个图中电荷均向右运动，A图中，电场线越来越稀疏，所以加速度越来越小，A错．C图表示匀强电场，加速度不变，C错．D图中，正电荷的加速度先增大后减小，D错．所以只有B正确．故选B.
【答案】　B
3．(2分)下列说法正确的是(　　)
A．在静电场中释放的点电荷，在电场力作用下一定沿电场线运动
B．电场线的切线方向一定与通过此处的正电荷的运动方向相同
C．电场线就是电荷运动的轨迹
D．电场线的疏密表示电场强度的大小
【解析】　只有在电场线为直线，且带电粒子初速度方向与电场线共线时，粒子的轨迹才会与电场线重合，A、C均错误．电场线的切线方向与正电荷在该点受力方向一致，与运动方向无关，B错误．电场线疏密表示电场强度大小，D正确．
【答案】　D
4．(4分)(2011·渭南检测)在场强为E、方向竖直向下的匀强电场中，有两个质量均为m的带电小球，电荷量分别为＋2q和－q.两小球用长为l的绝缘细线系住，带正电的小球悬挂于O点而处于平衡状态，如图1－4－3所示，重力加速度为g，则细线对悬点O的作用力等于________．
图1－4－3
【解析】　依平衡条件对上面小球受力分析有：T1－－T2－2qE－mg＝0；对下面小球受力分析有：T2＋＋qE－mg＝0.将以上两式相加，解得T1＝2mg＋qE，由于细线两端的拉力相等，细线对悬点O的作用力大小为T1′＝2mg＋qE.
【答案】　2mg＋qE
课标导思 1.知道静电对日常生活、生产有利也有弊．2．通过实例，了解在生产和生活中静电的应用与防止.
一、从闪电的功过说起
1．闪电时，云层间(或云层与地面间)的电压可达108_V，放电电流可达105 A，闪电功率可达1010 kW，闪电放出的能量极为巨大．
2．闪电的过：如果闪电发生在云层和地面的某个物体间，遭遇雷击的地面物体瞬间受到这么大能量的轰击，会导致森林起火，房屋倒塌，人畜伤亡等造成巨大损失．
3．闪电的功：闪电可以产生一氧化氮，随雨水形成硝酸盐，这是一种很好的氮肥．人类最先获得的火种可能来自闪电．吃熟食促使了人类智力的发展，加快了进化的步伐．
二、静电的利用
1．静电利用的原理：静电能停留在物体的某一部分并能吸引轻小物体．
2．在生产生活中静电有许多应用，如静电复印机、静电喷漆、静电植绒、静电除尘等．
三、静电的防止
1．静电产生危害的原因
(1)静电的显著特点是电压高在干燥的空气里极易产生电火花，使一些易燃物品自燃甚至引起爆炸．
(2)静电的同性相斥、异性相吸的性质，有时也会给人们的生活和工作带来烦恼
2．防止静电最基本的方法：尽快把静电导走，避免过多的积累.
一、造成静电危害的原因及如何防止
1．静电危害起因于静电力和静电火花，静电危害中最严重的静电放电引起可燃物的起火和爆炸．
2．防止静电危害的常见措施
(1)使用良导体把易产生静电的部分接地，及时把电荷放出，这是一种安全又可靠的办法．如印染厂车间里保持一定的湿度，就是为了及时让电荷放出．再如油罐车和输油管道要保持良好接地，也是为了把电荷导入大地．
(2)静电屏蔽可以避免外界静电场对电或非电设备的影响，同时也可避免设备产生的静电场对外界的影响．如有线电视电缆等通信用电缆，为保证通信质量，要在一般电缆外加一层金属丝织网套；计算机以及许多无线电元器件要装在金属壳里；有的精密电子仪器要安装在金属房里．
(3)用抗静电剂和放射性消毒电器等设备有效地消除静电的聚积．
二、静电复印机的工作原理(如图1－4－4所示)
复印机内有一重要部件——硒鼓，它是金属制成的圆筒，其上布满一层硒．预先充电，使硒鼓带正电，当光照射到硒鼓时，静电层才导电．把准备复印的文件放在复印机玻璃板上，文件的影像会聚焦在硒鼓上．硒鼓上的正电荷因光的照射而被导走，没有光照射的地方则保留正电荷，在硒鼓上形成原文件影像的静电图样．然后将带负电的黑色着色粉喷在硒鼓上，色粉只吸附在带电区．当纸张压过带电圆筒时，色粉可粘在纸上，加热后纸上便留下永久的影像，最后被送出来．
图1－4－4
三、避雷针
1．尖端放电：尖端放电跟电荷在导体表面的分布规律有关．导体突出的位置，电荷比较密集；平坦的位置，电荷比较稀疏．导体尖锐部位的电荷特别密集，尖端附近的电场就特别强，会产生尖端放电．
2．雷电：云层之间或云层与地面之间发生强烈放电时，能产生耀眼的闪光和巨响，这就是闪电和雷鸣．
3．避雷针：根据尖端放电的原理设计制作的，如图1－4－5所示．
图1－4－5
带电云层靠近建筑物时，同种电荷受到排斥，流入大地，建筑物上留下了异种电荷．当电荷积累到一定程度时，会发生强烈放电现象，可能产生雷击．
如果建筑安装了避雷针，在避雷针上产生的感应电荷会通过针尖放出，逐渐中和云中的电荷，保护建筑物，使其免遭雷击．
【深化探究】　我国古代有建宝塔保护一方免遭雷击的事例，如江苏高淳县的保圣宝塔，是否是寺中供奉的神灵保护了一方安宁？
探究：宝塔尖顶的塔刹其实就是一个避雷针．塔刹是用铜、铁金属制成的葫芦，四周用铁链连着通到塔底，或把它与涂了金属粉末的塔心柱连接起来，柱的下端又设置了贮藏金属的龙窟，组成了一套十分巧妙的避雷装置．
一、静电的利用
　
图1－4－6
如图1－4－6所示是静电除尘的原理示意图，在A、B间加上高电压，空气分子被电离，其中负离子吸附在粉尘上，从而飞向正极而使排出的烟尘清洁．关于静电除尘的原理，下列说法正确的是
A．金属管A接高压源的正极，金属丝B接负极
B．B附近的空气分子被强电场电离为电子和正离子
C．正离子向A运动过程中被烟气中的煤粉俘获，使煤粉带正电，吸附到A上，排出的烟就清洁了
D．电子向A极运动过程中，遇到烟气中的煤粉，使煤粉带负电，吸附到A上，排出的烟就清洁了
【导析】　①A接电源的正极，B接电源的负极，所接电压越高，A、B间形成的电场就越强．
②B附近空气中的空气分子被强电场电离，成为电子和正离子，正离子被吸到B上，得到电子又成为分子．
③电子向正极A运动的过程中遇到烟气中的微小尘粒，使之带负电，吸附到正极A上，最后在重力的作用下落入下面的漏斗中．
【解析】　金属丝B和金属管A接上高电压后在空间产生强电场，强电场使空气分子电离，电离出的电子很容易被煤粉俘获，煤粉带负电．应该让煤粉吸附在筒壁上，因为筒壁的面积大，能吸附较多的煤粉，所以金属管应接高压的正极．
【答案】　ABD
静电除尘的原理是静电吸引轻小物体.
1．上面的例1中正、负极可以换过来吗？
【解析】　不能，因为电子质量小，易附着在灰尘上，使灰尘带负电，若把正、负极对换，尽管灰尘也向金属丝B聚集，但金属丝表面积太小，效果不如A接正极B接负极．
【答案】　见解析
二、静电的防止
　盛放在油罐车内的石油产品，振荡时可产生静电，容易引起火灾，所以油罐车尾部有一条拖地的铁链，这是利用了铁具有________的性质．
【导析】　防止静电的方法就是将产生的电荷导走．
【解析】　铁条具有良好的导电性，能把由于振荡产生的静电导入大地．从而防止火灾等危险情况的发生．
【答案】　良好的导电
静电是由于两物体在相互接触的过程中，相互的摩擦作用使得正、负电荷发生了重新的分布，使原来不带电的物体都带了电，在我们的现实生活中有利也有害，我们要掌握防止静电的方法.
2．下列措施中，属防止静电危害的是(　　)
A．油罐车后有一条拖在地面上的铁链条
B．小汽车上有一根露在外面的小天线
C．在印染厂中保持适当的湿度
D．在地毯中夹杂0.05 mm～0.07 mm的不锈钢丝导电纤维
【解析】　 注意静电所能产生的危害及静电的特点，根据静电的特点采取相关措施，以达到防止静电的危害．油罐车后装一条拖在地面上的铁链条，可以及时导走油罐车上(由于摩擦等原因)产生的静电荷，避免电荷越积越多，从而产生高压放电，使油罐车起火爆炸，所以A项正确．在地毯中夹杂导电纤维，同样是为了导走由于摩擦产生的静电荷，而印染厂中保持适当的湿度，是为了使静电荷及时散失，避免干扰印染的质量，所以C、D项正确．
而在小汽车外露出一根小天线，是为了接收电磁波，如果小天线不露在汽车外，车内处于被金属包围的环境中，良好地被静电屏蔽了，无法收到无线电信号，因此，B项错．所以A、C、D项正确．
【答案】　ACD
1．下列说法正确的是(　　)
A．静电除尘的原理是让灰尘带上电荷，然后在电场力的作用下奔向并吸附到异性电极上
B．静电复印的原理是让油墨带上电荷，然后在电场力的作用下奔向并吸附到带异种电荷的白纸上
C．静电喷漆的原理是让油漆带上电荷，然后在电场力的作用下奔向并吸附到吸引油漆的工件上
D．静电复印中的硒鼓上字迹的像实际是曝光的地方
【解析】　静电除尘的原理：灰尘很容易吸附电子，这些带电灰尘在电场力作用下易被吸附到带正电的圆筒上．静电复印和静电喷墨是分别使油墨和油漆带电，在电场力作用下吸附到带异种电荷的预期部位；静电复印曝光时，在光学系统作用下，将原稿图像投射到感光板上，并使其形成静电潜像的过程，曝光时，感光板亮区光导体导通，表面电荷迅速消失(亮衰)，暗区光导体绝缘表面电荷基本保持(暗衰)．故正确答案为ABC.
【答案】　ABC
2．静电在各种产业和日常生活中有着重要的应用，如静电除尘、静电复印等，所依据的基本原理几乎都是让带电的物质微粒在电场作用下奔向并吸附到电极上．现有三个粒子a、b、c从P点向下射入由正、负电荷产生的电场中，它们的运动轨迹如图1－4－7所示，则(　　)
图1－4－7
A．a带负电荷，b带正电荷，c不带电荷
B．a带正电荷，b不带电荷，c带负电荷
C．a带负电荷，b不带电荷，c带正电荷
D．a带正电荷，b带负电荷，c不带电荷
【解析】　根据库仑定律和“同种电荷相排斥，异种电荷相吸引”判断．正确选项应为B.
【答案】　B
3．关于避雷针，以下说法正确的是(　　)
A．避雷针避雷是中和云层中的异种电荷
B．避雷针避雷是将云层中积聚的电荷导入大地
C．为了美观，通常把避雷针顶端设计成球形
D．避雷针安装在高大建筑物顶部，而不必接地
【解析】　避雷针起的作用一是导走云层中的静电荷；二是通过尖端放电中和云层中的电荷，故选项A、B对．避雷针是应用尖端放电的原理，因此，一般做成尖的，并需要接地良好，故选项C、D错．
【答案】　AB
4．下列哪些是利用了静电(　　)
A．精密仪器外包有一层金属外壳
B．家用电器如洗衣机接有地线
C．手机(移动电话)一般都装有一根天线
D．以上都不是
【解析】　精密仪器外包一层金属外壳，是应用了静电屏蔽的原理，以避免外界静电场对仪器的影响，同时也避免仪器产生的静电场对外界的影响，它属于防止静电的实例，A错误；家用电器接有地线，是为了防止漏电对人体造成危害，不属于静电现象，B错误．手机装有天线，是为了接收电磁波，C也不属于静电现象，C错误，应选D项．
【答案】　D
5．在干燥的天气里，脱毛衣时会听到噼里啪啦的响声，还会伴有点点火花，在铺有地毯的房间内，手摸门的金属把手时常常被电击，你能用所学过的知识来解释这一现象吗？
【解析】　由于在脱毛衣时，物体与物体之间发生摩擦，使物体带了电，即摩擦起电，所以电荷在发生中和时就发出了噼里啪啦的声音．由于人在地毯上行走人带了静电，在用手开门与金属接触时发生了放电的现象，所以有被电击的情况．
【答案】　在脱毛衣时，物体与物体之间发生摩擦，使物体带了电，用手和金属接触时发生了放电的现象，所以有被电击的情况.
1．身穿化纤衣服的人在晚上脱衣服时，会看到电火花，并伴有“叭叭”的响声，其原因是(　　)
A．由于化纤衣物间的摩擦产生了静电
B．人体本身带电
C．空气带电，在衣服上产生放电现象
D．以上说法都不正确
【解析】　正常情况下，物体(包括气体物质)都是电中性的，人体、空气本身不可能带电，故B、C错误．晚上脱衣服时，衣物间的摩擦产生静电，积聚的大量电荷导致火花放电，故A正确．
【答案】　A
2．在编织某种地毯时，常在编织过程中夹杂一些不锈钢丝，这是因为(　　)
A．使地毯更好看
B．使地毯更耐用
C．使地毯更善于传热
D．释放静电，使地毯不易沾上灰尘
【解析】　在地毯中夹杂一些良导体不锈钢丝是为了及时将地毯上积累的静电导走，以防有静电吸附灰尘等不利现象产生．
【答案】　D
3．为了防止静电的危害，应尽快把产生的静电导走，下面措施中不是防止静电危害的是(　　)
A．油罐车后面装一条拖地的铁链
B．电工钳柄上套有绝缘胶套
C．飞机轮上装搭地线
D．印刷车间中保持适当的湿度
【解析】　防止静电危害是不让其产生火花、高压，而钳柄上的绝缘胶套是防止操作时漏电的，而不是防止静电的．
【答案】　B
4．人造纤维比棉纤维容易沾上灰尘，其原因是(　　)
A．人造纤维的导电性好，容易吸引灰尘
B．人造纤维的导电性好，容易导走静电，留下灰尘
C．人造纤维的绝缘性好，不易除掉灰尘
D．人造纤维的绝缘性好，容易积累静电，吸引灰尘
【解析】　人在工作和生活中，由于衣服的摩擦等原因要产生静电，带电物体能够吸引轻小物体，灰尘容易吸附到衣物上．人造纤维比棉纤维的绝缘性能强，更容易积累静电荷，因此更容易吸引灰尘．
【答案】　D
5．下列有关生活中的静电，哪些是有利的________，哪些是有害的________．
①静电除尘　②静电喷涂　③静电复印　④雷雨天在高大树木下避雨　⑤飞机轮胎用导电橡胶制成　⑥电视荧屏上常有一层灰尘
【解析】　静电有利的是①②③⑤，静电危害的是④⑥.
【答案】　①②③⑤　④⑥
6.
图1－4－8
滚筒式静电分选器由料斗A、导板B、导体滚筒C、刮板D、料槽E、F和放电针G等部件组成．C与G分别接于直流高压电源的正、负极，并令C接地．如图1－4－8所示，电源电压很高，足以使放电针G附近的空气发生电离而产生大量离子．现有导电性能不同的两种物质粉粒a、b的混合物从料斗A下落，沿导板B到达转动的滚筒C上，粉粒a具有良好的导电性，粉粒b具有良好的绝缘性．下列说法正确的是(　　)
A．粉粒a落入料槽F，粉粒b落入料槽E
B．粉粒b落入料槽F，粉粒a落入料槽E
C．若滚筒C不接地而放电针G接地，从工作原理上看，这是允许的
D．若滚筒C不接地而放电针G接地，从工业实用角度看，这也是允许的
【解析】　因为C和G分别接在高压电源的正、负极上，放电针G附近形成很强的电场，使放电针G附近的空气电离而产生大量离子，其中的负离子在奔向正极C的过程中被吸附到粉粒a、b上，a、b因吸附负离子而带负电，被吸引到带正电的滚筒C上，因a具有良好的导电性，a所带电荷被C上的正电荷中和并最终带上和C相同的电荷而被C排斥，落入料槽F；粉粒b因具有良好的绝缘性所带负电荷不会被中和，和C相互吸引被吸引到滚筒C上，直到D处被刮板刮落而落入料槽E中，故A正确，B错．若滚筒C不接地而放电针G接地，同样能使放电针附近空气电离，从工作原理上看，这是允许的，但滚筒C不接地具有高压，不安全，从工业实用角度看，这是不允许的，故C正确，D错．
【答案】　AC
7．在干燥的环境里，复印机工作时常因出现复印纸粘在一起影响复印质量．可用什么方法防止纸粘在一起？试说明理由．
【解析】　复印纸粘在一起，是因为互相摩擦而产生了静电荷，由于正负电荷互相吸引，使复印纸不易分开．增大空气的湿度，可防止纸粘在一起．因为空气湿度大时，不易产生摩擦起电现象；产生的一些静电荷也容易泄漏而消失，所以复印纸就容易分开了．
【答案】　见解析
8．(2011·陵水检测)雷雨天气，应谨防雷电，下面哪些做法是正确的？(　　)
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，不可以在户外打手机
D．以上说法都不对
【解析】　在雷雨天气，树、手机都是好的导体，树木和手机类似于避雷针，能将雷电引入大地，人在其附近易发生危险．
【答案】　BC
9．如图1－4－9所示，在桌上放两摞书，把一块洁净的玻璃垫起来，使玻璃离开桌面20～30 cm.在宽0.5 cm的纸条上画出各种舞姿的人形，用剪刀把它们剪下来，放在玻璃下面，然后用一块硬泡沫塑料在玻璃上擦，就可以看到小纸人翩翩起舞了．
图1－4－9
(1)为什么小纸人会翩翩起舞？
(2)如果实验前用一根火柴把“跳舞区”烤一烤，实验效果会更好，此现象说明了什么？
(3)如果向“跳舞区”哈一口气，小纸人跳得就不活跃了，此现象说明了什么？
(4)通过以上实验现象，找出一种防止静电的方法．
【解析】　(1)玻璃板被摩擦后产生电荷．使硬泡沫塑料与纸人相互吸引，小纸人就翩翩起舞了．
(2)说明在干燥环境中容易起电，其中就是干燥的空气不会把被摩擦后的玻璃板上产生的电荷导走．
(3)说明在潮湿的条件下不易摩擦起电，因为潮湿的空气具有导电能力，把被摩擦后的玻璃板上产生的电荷导走了．
(4)增加空气的湿度，可防止静电．
【答案】　见解析
尚未握手已出“火花”
许多人都有过以上经历，握手时，指尖接触时或者手接触到金属物体时，有“触电”的刺痛感；早晨梳头时越梳越乱，甚至“怒发冲冠”；晚上脱衣服时，会伴着蓝色闪光和“啪啪”响声等等，这些都是静电现象．当感觉到电击时，人身上的静电电压已超过2 000 V；当看到放电火花时，身上的静电电压已经超过3 000 V，这时手指会有针刺般的痛感；当听到放电的“啪啪”声音时，身上的静电电压已高达7 000～8 000 V．医学专家说，持久的静电会使人体血液的碱性升高，血钙减少，尿中钙排泄量增加，对于血钙水平低的患者十分不利．尤其对有心血管系统疾病的老年人来说，静电更易使其病情加重或诱发早搏．从中医角度来说，人体静电太强，是体内隐藏某种病症的先兆，不能不防．
静电与静电场)
一、对电荷守恒定律和库仑定律的理解与应用
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：F＝k，其中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．
　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带电荷量．再分别利用库仑定律求解在不同时刻时的库仑力即可．
C与A、B反复接触，最后A、B、C三者电荷量均分，即qA′＝qB′＝qC′＝＝2Q
A、B间的作用力为
F′＝k＝
原来A、B间作用力F＝k＝，所以＝.即为原来的.
【答案】　
二、电场、电场强度与电场线
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．电场强度就是应用电场的这一性质而定义的．通过电荷受的力与电荷量的比值，给出了定义式E＝.接着又结合库仑定律给出了真空中点电荷电场的决定式E＝k.应用时要注意它们的区别．
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
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E＝F/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E＝kQ/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F，那么E＝F/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．E＝F/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
综合检测(一)
(分值：100分　时间：60分钟)
一、选择题(本题共10个小题，每小题4分，共40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4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)
1．(2011·济南检测)如图1所示，当带正电的球C移近不带电的枕形金属导体时，枕形导体上的电荷移动情况是(　　)
图1
A．枕形金属导体上的正电荷向B端移动，负电荷不移动
B．枕形金属导体上的带负电的电子向A端移动，正电荷不移动
C．枕形金属导体上的正、负电荷同时分别向B端和A端移动
D．枕形金属导体上的正、负电荷同时分别向A端和B端移动
【解析】　这是感应起电，移动的只能是电子，正电荷不能移动，故B正确．
【答案】　B
2．(2011·琼海检测)对于库仑定律，下列说法中正确的是(　　)
A．凡计算两个点电荷间的作用力，都可以使用公式F＝
B．相互作用的两个点电荷，不论它们的电荷是否相等，它们之间的库仑力大小一定相等
C．两个带电小球距离非常近时，不能使用库仑定律
D．两个点电荷的电荷量各减为原来的一半，它们之间的距离保持不变，则它们之间的库仑力减为原来的四分之一
【解析】　库仑定律的适用条件是真空中两个静止的点电荷，故A错；根据牛顿第三定律，可知两个点电荷间的库仑力大小一定相等，故B正确；当两个带电小球距离非常近时，此两小球不能视为点电荷，库仑定律不适用，故C正确；由F＝k可知q1′＝q1，q2′＝q2，r不变时，它们之间的库仑力F′＝k＝F，故D正确．
【答案】　BCD
3．下列哪些现象利用了静电(　　)
A．常用的复印机复印文稿等
B．常用的家用照相机成像在底片上
C．针式打印机打印文字图像
D．数码照相机照相
【解析】　静电利用的原理是同种电荷相排斥，异种电荷相吸引，只有复印机复印文稿时利用了静电，故选A.
【答案】　A
图2
4．如图2所示是某静电场的一条电场线，下列说法正确的是(　　)
A．EA一定大于EB
B．因电场线是直线，所以是匀强电场，则EA＝EB
C．A点的电场方向一定由A指向B
D．试探电荷在A点受到电场力的方向一定由A指向B
【解析】　仅有一条电场线，无法判断各处的电场线分布，所以无法判断各点的场强大小，也无法判断是点电荷的电场还是匀强电场．由图可知A点的电场方向由A指向B.但要确定试探电荷所受电场力的方向，必须知道试探电荷的电性．由此知C正确．
【答案】　C
5．下列说法错误的是(　　)
A．只要有电荷存在，电荷周围就一定存在电场
B．电场是一种物质，它与其它物质一样，是不依赖我们的感觉而客观存在的东西
C．电荷间的相互作用是通过电场而产生的，电场最基本的性质是对处在它当中的电荷有力的作用
D．电荷间只有通过接触才能产生力的作用
【解析】　由于电荷间是通过电场这种物质发生相互作用的，因此电荷不通过接触也能产生力的作用．故D错．
【答案】　D
6．某电场的电场线如图3所示，则点A和点B电场强度的大小关系是(　　)
图3
A．EA>EB
B．EAC．EA＝EB
D．电荷正负不明无法判断
【解析】　电场线的疏密反映场强的大小，故A正确．
【答案】　A
7．(2011·延安检测)关于电场强度，下列说法中正确的是(　　)
A．由E＝知，检验电荷在某点所受电场力越大，该点的场强越强
B．由E＝知，检验电荷所带电量越少，检验电荷所在位置的场强越强
C．电场中某点的场强与检验电荷的电量和所受的电场力无关
D．电场中某点场强的方向就是检验电荷在该点所受电场力的方向
【解析】　电场强度E与F、q均无关，取决于源电荷本身，电场中某点场强的方向就是正电荷在该点所受电场力的方向，故只有C正确．
【答案】　C
8．对电场线的认识，下列说法错误的是(　　)
A．电场线总是从正电荷出发，终止于无穷远处或负电荷
B．电场线上某点的切线方向与放在该点的正电荷的受力方向相同
C．电场线的疏密可以反映电场的强弱
D．电场线有些情况下会相交
【解析】　电场线在任何情况都不会相交，否则电场中的同一点将有2个场强方向，故D错．
【答案】　D
9．如图4所示是电场中某区域的电场线分布图，A是电场中的一点，下列判断中正确的是(　　)
图4
A．A点的电场强度方向向左
B．A点的电场强度方向向右
C．负点电荷在A点受力向右
D．正点电荷在A点受力向左
【解析】　正电荷在电场中受力方向与场强方向相同，故B正确．
【答案】　B
10．两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.　　　　　　　　B.
C. D.
【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q1＝q，q2＝7q.若两小球原来带同种电荷，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，接触后则q1″＝3q，q2″＝3q，则由库仑定律可知，C正确．
【答案】　CD
二、填空题(本题共2个小题，共16分)
11．(8分)(2011·琼海检测)真空中的两个点电荷A、B相距20 cm，A带正电QA＝4.0×10－10 C．已知A对B的吸引力F＝5.4×10－8 N，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】　由牛顿第三定律知，A受到的电场力为5.4×10－8N，则EA＝F/QA＝135 N/C，而EB＝＝90 N/C.
【答案】　135　A指向B　90　A指向B
12．(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，F＝k，4F＝k，所以L＝2L′＝2(L－0.1 m)，L＝0.2 m＝20 cm.
【答案】　20
三、计算题(本题共4个小题，共44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)
13．(10分)真空中有甲、乙两个点电荷，相距为r，它们间的静电力为F.若甲的电荷量变为原来的2倍，乙的电荷量变为原来的，距离变为2r，则它们之间的静电力变为多少？
【解析】　根据题目给出的条件，真空中、点电荷符合库仑定律条件．
F＝k
当Q甲′＝2Q甲，Q乙′＝Q乙，r′＝2r时
F′＝k＝k＝F.
【答案】　F
14．(10分)两个很小的带同种电荷的小球A和B，用绝缘细线连在一起，如图5所示，A球质量mA＝1.0×10－3 kg，电荷量为qA＝2.0×10－8 C，B球质量mB＝2.0×10－3 kg，电荷量为qB＝3.0×10－8 C，两球心相距r＝3.0×10－2 m，求两条细线上的拉力分别为多少？(取g＝10 m/s2)
图5
【解析】　把AB看作一个整体，则上端细线拉力F＝(mA＋mB)g＝3.0×10－2 N
再以B为研究对象，则对B有：mBg＋k＝F′
可得F′＝2.6×10－2 N.
【答案】　上端细线：3.0×10－2 N　下端细线：F′＝2.6×10－2 N
15．(12分)已经证实，质子、中子都是由称为上夸克和下夸克的两种夸克组成的，上夸克带电为e，下夸克带电为－e，e为电子所带电荷量的大小即e＝1.6×10－19 C．如果质子是由三个夸克(2个上夸克和1个下夸克)组成的，且各个夸克之间的距离都为l，三个夸克位于等边三角形的三个顶点处，l＝1.5×10－15 m．试计算质子内相邻两个夸克之间的静电力(库仑力)．
【解析】　上夸克与上夸克之间的静电力为
F1＝k＝k，
代入数据得F1≈46 N，是斥力．
上夸克与下夸克之间的静电力为
F2＝k＝k，
代入数据得F2≈23 N，是引力．
【答案】　见解析
16.
图6
(12分)把一个电荷量q＝－10－6 C的电荷，依次放在带正电的点电荷Q周围的A、B两点如图6，受到的静电力大小分别是FA＝5×10－3 N，FB＝3×10－3 N.
(1)画出电荷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两点分别放上另一个电荷量为q′＝10－5 C的电荷，受到的静电力是多大？
【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，如图所示．
(2)A、B两点的场强大小分别为
EA＝＝ N/C＝5×103 N/C
EB＝＝ N/C
＝3×103 N/C
电场强度的方向决定于正电荷的受力方向，因此沿着A、B两点与点电荷Q的连线向外．
(3)当在A、B两点放上电荷q′时，受到的静电力分别为
FA′＝EAq′＝5×103×10－5 N＝5×10－2 N
FB′＝EBq′＝3×103×10－5 N＝3×10－2 N
其方向与场强方向相同．
【答案】　(1)见解析
(2)EA＝5×103 N/C　EB＝3×103 N/C
(3)FA′＝5×10－2 N　FB′＝3×10－2 N
选修1－1 　　　　　　 第2章　打开电磁联系的大门
2．1揭示电磁联系的第一个实验
1．(3分)如图2－1－1所示，为某一电场中的一条电场线，a、b为线上的两点，则下列判断正确的是(　　)
图2－1－1
A．这是一个匀强电场
B．a点场强一定比b点场强大
C．a点场强一定比b点场强小
D．负电荷在两点所受电场力的方向一定相同
【解析】　电场线的疏密反映了场强大小，仅根据一条电场线无法确定其场强大小，更无法确定是否是匀强电场，所以A、B、C均错，由于电场线是直线，在a、b两点，负电荷所受电场力方向均与场强方向相反．
【答案】　D
2．(3分)下列说法中错误的是(　　)
A．磁场是一种看不见、摸不着的物质
B．磁极间的相互作用是通过磁场进行的
C．磁铁吸引铁钉、铁屑的作用是通过磁场进行的
D．磁场只存在于磁铁内部
【解析】　磁场是磁体周围存在的一种物质．磁极间相互作用就是通过磁场进行的，A、B、C均正确，磁场在磁铁内外部都存在．D错误．故选D.
【答案】　D
3．(4分)在地球表面某处存在一竖直方向的电场，一带电荷量为－q、质量为m的粒子在此电场中恰好能悬浮于空中，电场强度的方向是________，由此可知该处地球表面带________电荷(填“正”或“负”)．
【解析】　带负电的粒子受重力和电场力平衡，所以电场力应向上，场强向下，地球表面带负电．
【答案】　向下　负
课标导思 1.了解前人对磁的探究过程，了解奥斯特实验，知道几种典型磁场的特点．2．知道安培定则，能用安培定则判定电流周围磁场的磁感线分布.
一、吉尔伯特的断言
1．吉尔伯特于1600年出版的巨著《论磁》是物理学史上第一部系统阐述磁现象的科学著作．
2．吉尔伯特的认识误区：他认为电与磁是两种截然无关的现象，并得到库仑的认可．早期电磁学领域中两位杰出的先驱者的观点深深影响着科学家的思想，以至在很长一段时间内，人们都将电和磁作为孤立的问题加以研究．
二、奥斯特的探索