第一节有趣的静电现象
课 标 解 读
重 点 难 点
1.能识别静电现象，通过实验认识摩擦起电现象，知道带电体具有吸引轻小物体的性质，知道带电体的相互作用规律．
2.知道使物体带电有三种方法：摩擦起电、感应起电和传导起电．能用物质的微观结构解释摩擦起电现象．
3.知道电荷守恒定律，能用电荷守恒定律解释摩擦起电现象.
1.物体摩擦起电、感应起电和传导起电的方法．(重难点)
2.电荷守恒定律．(重点)
3.用物质的微观结构解释摩擦起电现象．(难点)
静电的产生
1.基本知识
(1)物体带电的三种方式
摩擦起电、传导起电、感应起电．
(2)静电产生的过程
图1－1－1
①如图1－1－1所示，把一个空铝罐平放在光滑平面上．拿一个气球在头发上来回摩擦几下，然后移到距离铝罐3～4 cm处．缓慢地将气球移近铝罐，可以发现摩擦过的气球能够吸引铝罐，说明气球带了电．
②如图1－1－2所示，让带有绝缘柄的金属小球A先与带电体接触，然后与验电器接触．可以发现金属箔片张开，说明金属小球A带了电．
图1－1－2
③如图1－1－3所示，让绝缘支柱支持的不带电的金属导体A和B彼此接触，靠近带正电的小球C，可以发现挂在A和B下面的两片金属箔都张开，说明A、B都带了电．
图1－1－3
2．思考判断
(1)用丝绸摩擦过的玻璃棒带负电．(×)
(2)感应起电的实质是带电体的电荷飞到了导体上．(×)
3．探究交流
如图1－1－4所示的现象为感应现象，为什么发生感应起电的是导体而不是绝缘体？
图1－1－4
【提示】 感应起电的实质是在带电体电荷的作用下，物体上的正、负电荷发生分离，只有导体上的电子(或正、负离子)才能自由移动，而绝缘体上的电子不能自由地移动，所以导体能发生感应起电，而绝缘体不能.
静电现象的解释
1.基本知识
(1)物质的结构
物质是由原子组成的，原子则由带有电荷的原子核和电子组成，原子核带正电荷，电子带负电荷．原子所含的正电荷与负电荷相等，因此物质不显电性．
(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，在转移的过程中，电荷的总量不变．
2．思考判断
(1)物体带电的实质是电荷的转移．(√)
(2)三种起电方式中，感应起电违背了电荷守恒定律．(×)
3．探究交流
如果天气干燥，晚上脱毛衣时会听到“噼啪”声，这是什么原因呢？
【提示】 这是因为衣服和衣服之间、衣服和皮肤之间的摩擦产生了电.
使物体带电的三种方式
【问题导思】
1．摩擦起电的实质是什么？
2．传导起电的实质是什么？
3．感应起电的实质是什么？
1．摩擦起电
(1)用摩擦的方法使物体带电：两个不同的物体相互摩擦，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．即摩擦起电是由物体间电荷的转移引起的．
2．传导起电
(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)传导带电的本质：两个物体之间发生电荷的转移．
3．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．
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．
关于电现象，下列叙述正确的是( )
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，相互摩擦的任意两个物体总是同时带等量异种电荷
C．带电现象的本质是电子的转移，呈电中性的物体得到电子就一定显负电性，失去电子就一定显正电性
D．摩擦起电是通过摩擦创造了等量的异种电荷的过程
【审题指导】 摩擦起电的过程是一个物体失去电子、另一个物体得到电子的过程．玻璃棒并不是跟任何物体摩擦都带正电．两种物质比较，看哪一种更容易失去电子，才能决定摩擦起电的结果．
【解析】 使物体带电的实质就是电荷重新分布，使原来不带电的物体带了电．电荷既不能创造，也不能消灭，只能从物体的一部分转移到另一部分，或者从一个物体转移到另一个物体，在任何转移的过程中，电荷的总量不变．
【答案】 C
使物体带电的三种方式都是使电荷重新分布，但电荷的总量是保持不变的.
1．(2013·扬州质检)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1－1－5所示，试分析B的带电情况．
图1－1－5
【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
对电荷守恒定律的理解
【问题导思】
1．“起电”是不是创造了电荷？
2．电荷守恒定律的实质是什么？
“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他物体失去的电荷，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．
任何孤立系统的电荷总数保持不变．这里所谓“孤立”系统，就是指与外界没有进行电荷交换的系统，但在系统内可能存在多个物体，在这些物体间电荷是可以转移的．
(多选)如图1－1－6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1－1－6
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
【审题指导】 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.
2．如图1－1－7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．
图1－1－7
【解析】 在带电体C的正电荷作用下，导体A、B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
【备课资源】(教师用书独具)
“雷鸣一声，氮肥万吨”
大家知道，氮肥是农作物必需的肥料，在空气中虽然有80%的氮气，但却无法直接被农作物利用．然而，在雷电发生时，可以电离空气中的氮气和氧气，并化合为一氧化氮和二氧化氮，经高空水滴溶解，成为亚硝酸和硝酸落到地面，这就等于给土壤施了一次氮肥．据测算，每年因雷雨落到地面的氮肥约有4亿吨，真可谓“雷鸣一声，氮肥万吨”啊！
1．用轻小物体甲、乙靠近带负电的轻小物体丙，结果丙被甲吸引，乙被推开，由此可确定( )
A．甲带正电 B．甲带负电
C．乙带正电 D．乙带负电
【解析】 同性电荷之间相互排斥，异性电荷之间相互吸引，但不要忽略了带电体可以吸引不带电的轻小物体这一性质．可知，乙一定带负电，而甲可能带正电也可能不带电．只有D正确．
【答案】 D
2．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
3．(多选)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，电荷不能被创造，故选项B、C正确．
【答案】 BC
图1－1－8
4．如图1－1－8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( )
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．故选项C正确．
【答案】 C
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，故选项C正确．
【答案】 C
2．(多选)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．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
图1－1－9
4．(2013·江门检测)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1－1－9所示，则( )
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“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
5．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
6．两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
7．下列叙述正确的是( )
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．玻璃棒无论与什么物体摩擦都会带正电
D．带等量异号电荷的两个导体接触后，电荷会消失，这种现象叫电荷的湮没
【解析】 由电荷守恒定律，电荷既不能被创造，也不能被消灭，只能从物体的一部分转移到另一部分，或者从一个物体转移到另一个物体．在任何转移的过程中，电荷的总量不变．
【答案】 B
8．(多选)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
9．(多选)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
10.
图1－1－10
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的近旁有一与地绝缘的金属球b，开始时，a、b都不带电，如图1－1－10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
【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；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．若a、b原带电荷量相等，则a、b接触后中和而都不带电，a、b自由分开．故选B.
【答案】 B
11．博物馆里有些古书已经非常陈旧，在翻的时候无论怎样小心，书页都可能破损，而在博物馆的实际工作中又经常有翻阅它们的必要，这些书页应该怎样去翻呢？
【解析】 利用同种电荷相斥、异种电荷相吸的性质，可以使书页分开．
【答案】 给书卷充电．书中相邻各页得到同种性质的电荷之后就会相互排斥，因而可以毫发无伤地一页页分开来．
12．油罐车后要连一条拖地的铁链，飞机要用导电橡胶做轮胎，地毯中要夹一些细小的金属丝，印刷厂要保持适当的湿度，以上这些措施的目的是什么？
【解析】 车上的静电可以通过铁链导入大地，防止燃料与油罐摩擦而产生的静电积累到一定程度产生电火花，引起爆炸．
印刷厂里，纸页之间由于摩擦产生的静电会使纸页粘在一起，难以分开，给印刷带来困难，潮湿的空气可以使电荷散失，因而印刷厂内空气要保持一定的湿度．
【答案】 见解析
第二节点电荷间的相互作用
课 标 解 读
重 点 难 点
1.知道点电荷，知道点电荷是一种理想化模型．
2.知道验电器的构造和工作原理．
3.了解电荷间的相互作用规律，知道库仑定律，能利用库仑定律计算真空中静止的两点电荷间的相互作用力.
1.点电荷的概念．(难点) 2.库仑定律及其有关计算．(重难点)
点电荷
1.基本知识
当一个带电体的大小比所研究问题中涉及的距离小得多时，带电体的形状和电荷的分布都无关紧要了，这时，带电体可以被看做一个带电荷的点，叫做点电荷．与力学中把物体看成质点的情况相似，点电荷也是一种理想化的物理模型．
2．思考判断
(1)体积很小的带电体都能看做点电荷．(×)
(2)点电荷是一种理想模型．(√)
3．探究交流
带电体在什么情况下可以看做点电荷？
【提示】 研究电荷之间的相互作用力时，当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可以忽略时，这样的带电体就可以看做点电荷.
点电荷间相互作用的规律
1.基本知识
(1)库仑定律的内容：真空中两个静止点电荷间的相互作用力跟它们所带电荷量的乘积成正比，跟它们之间距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上．这种电荷间的相互作用力称为静电力．
(2)适用条件：库仑定律适用于真空中的两静止点电荷．对可以视为点电荷的两个带电体间也可用库仑定律．
(3)公式：F＝k.
(4)静电力常量：k＝9.0×109_N·m2/C2.
(5)注意事项：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，则它们之间的相互作用力是排斥力．
2．思考判断
(1)两个带电小球即使相距非常近，也能用库仑定律计算库仑力的大小．(×)
(2)相互作用的两个点电荷，不论它们的电荷量是否相等，它们之间的库仑力大小一定相等．(√)
3．探究交流
有人认为，由F＝k知，当r→0时，F→∞.你认为这一结论正确吗？为什么？
【提示】 这一结论不正确．单从数学角度看，确实如此，但从物理角度分析，该结论是错误的．因为当r→0时，带电体不能视为点电荷，库仑定律已不再适用，当然也就不能用该公式来计算库仑力的大小了.
对“点电荷”的理解
【问题导思】
1．“点电荷”是实际存在的吗？
2．把带电体看成“点电荷”的条件是什么？
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．
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．
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
【审题指导】 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
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．两带电小球，当它们的距离远大于半径时，带电体可视为点电荷
【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
库仑定律的理解与应用
【问题导思】
1．库仑定律的适用条件是什么？
2．应用库仑定律解决问题时应注意什么问题？
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，何况实际电荷一定都有大小，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．
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．
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
【审题指导】 (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，若两相同带电体的电性相同，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带有等量异种电荷，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．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】 A
【备课资源】(教师用书独具)
静电的危害与防止
静电(静电场)总是对电荷的运动产生影响，如果一台电子仪器处于静电场中，那么仪器中的电子等电荷就会在电场力的作用下移动，从而出现不需要的电流(或静电感应)，干扰仪器的正常工作．而静电产生的放电火花，可以使易燃的气体等被点燃，发生火灾．
防止静电危害的基本方法是：尽快把静电导走，避免越积越多(一旦电荷积累到相当多时，可产生上千伏以上的电压)．如油罐车后装一条拖在地上的铁链，工厂里保持一定的湿度等，都是为了及时导走静电荷，消除静电的危害．
(1)尖端放电：带电导体尖锐部位的电荷特别密集，该部位附近的电场特别强，容易产生尖端放电．
高压电气设备的金属元件，表面制作的很光滑，是为了避免尖端放电而造成事故和损失．避雷针则是利用尖端放电的原理来保护高大建筑物等设施的，为便于放电，避雷针必须制作成针状(或尖头)的．
(2)避雷原理：带电云层靠近高大建筑物时，由于受云层产生的电场的作用，与带电云层所带电荷电性相同的电荷被排斥而流入大地，建筑物上留下了与带电云层所带电荷电性相反的电荷．当电荷累积到足够多时，会发生强烈的放电即雷击现象．
当建筑物安装了避雷针时，在避雷针上产生的感应电荷不能够大量累积，它会通过针尖逐渐放出，比较缓慢的中和云层所带电荷，有效避免了强烈的放电即雷击现象，保护了建筑物.
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＝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
4．两个点电荷相距为d，相互作用力大小为F.保持两点电荷电荷量不变，改变它们之间的距离，使之相互作用力大小变为4F，则两点电荷之间的距离应变为( )
A．4d B．2d C．d/2 D．d/4
【解析】 由库仑定律可知F＝k 4F＝k
解得r＝，故答案为C.
【答案】 C
1．(多选)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．(多选)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
4．一个半径为R的金属球所带电荷量分别为Q1和Q2，当两球心相距为r时，相互作用的库仑力大小为( )
A．F＝k B．F＞k
C．F＜k D．无法确定
【解析】 库仑定律的适用条件是真空中的点电荷，本题中两球的球心间距r与球自身半径R的关系不明确，所以两球间的相互作用力无法确定，即选项D正确．
【答案】 D
5．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
6．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
7．A、B两个点电荷之间的距离恒定，当其它电荷移到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荷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
8．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
9．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
10．两个质量相等的小球，带电荷量分别为q1和q2，用长为L的两根细线悬挂在同一点，静止时两悬线与竖直方向的夹角均为30°，则小球的质量为________．
【解析】 对其中一小球受力分析
如图，由平衡条件得
mgtan 30°＝k
解得m＝.
【答案】
11.
图1－2－1
距地面为300 m的高处，有一个带电荷量为q1＝1 C的物体，如图1－2－1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
12．两个带电小球，质量都是1 kg，带电荷量都为2.0×10－5 C，相隔较远，以至于两球可看做点电荷，试求它们之间的静电力与万有引力之比．
【解析】 因为两球都可以看做点电荷，所以可以直接应用库仑定律和万有引力定律计算静电力和万有引力．
＝＝＝＝5.4×1010.
【答案】 5.4×1010
第三节认识磁场
课 标 解 读
重 点 难 点
1.知道磁体间的作用力是通过磁场产生的．
2.知道磁感线，会用磁感线描述磁场．
3.知道磁感应强度的定义及方向，会用磁感应强度描述磁场．
4.知道匀强磁场的特点．
5.理解磁通量及其定义，掌握公式Φ＝BS.
1.磁感线．(重难点)
2.磁感应强度．(重点)
3.匀强磁场的特点．(重点)
4.磁通量及公式Φ＝BS.(难点)
磁场的描述
1.基本知识
(1)为了形象地描述磁体和电流周围的磁场，英国物理学家法拉第提出用磁感线来形象地描述磁场．如图1－3－1所示是永磁体的外部磁场磁感线的分布图．
图1－3－1
(2)磁感线
①在磁场中可以利用小磁针静止时北极所指的方向来描述各点的磁场方向．
②磁感线是在磁场中画出的一些有方向的假想曲线，在这些曲线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向相同．磁场有强弱之分，越靠近磁极的地方磁感线越密．
(3)磁感应强度
①磁感应强度是矢量，既有大小，又有方向．磁场中某点的磁感应强度的方向就是该点的磁场的方向，它在通过该点的磁感线的切线方向上，还与该点小磁针静止时北极所指的方向一致．
②单位：特斯拉，简称特，符号是T.
③物理意义：描述磁场强弱的物理量．
2．思考判断
(1)磁感线是闭合的曲线．(√)
(2)磁场看不见摸不着，实际不存在．(×)
3．探究交流
图1－3－2
如图1－3－2所示，指南针是我国古代四大发明之一，它对促进人类航海事业的发展产生了巨大的影响，但在古代指南针指南曾是一个不解之谜．现在你知道指南针为什么指南吗？
【提示】 地球磁场方向由南指向北，水平放置的小磁针在地磁场作用下静止时，北极(N极)总是指向北，南极(S极)总是指向南.
匀强磁场
1.基本知识
(1)匀强磁场
①定义：如果在磁场的某一区域内，磁感应强度的大小和方向处处相同，这个区域的磁场称为匀强磁场．
②磁感线特点：匀强磁场中的磁感线是一组方向一致的等间距平行线．
(2)磁通量
①定义：物理学上把磁场的磁感应强度B与磁场垂直的某一面积S的乘积定义为穿过该面积的磁通量．
②公式：Φ＝BS，注意：此公式只适用于B与S垂直的情况．
③单位：韦伯，简称韦，符号是Wb.
2．思考判断
(1)匀强磁场中磁感线是互相平行且间距相等的直线．(√)
(2)磁通量不仅有大小而且有方向，是矢量．(×)
3．探究交流
信鸽千里归巢是一件再普通不过的事情，可为信鸽导航的“地图”在哪儿？为什么在没有阳光的暴风雨天气或者在出现日食的日子，鸽子不会迷路？
【提示】 科学家研究发现，让信鸽认路的原因是看不见又摸不着的地球磁场，信鸽可以根据地磁场的方向和强弱变化来判断飞行方向.
对磁感线的理解
【问题导思】
1．磁感线是实际存在的吗？
2．磁感线有哪些特点？
磁感线是为了形象描述磁体周围空间磁场的分布情况而引入的．在磁场中画一些有方向的曲线，任何一点的切线方向都跟放在该点的小磁针北极所指的方向一致，这样的曲线叫磁感线．
磁感线的特点：
1．假想的曲线
磁场是客观存在的，而磁感线是为研究磁场而引入的一系列假想曲线，实际上并不存在．曲线的切线方向都跟放在该点的小磁针北极所指方向一致，也就是与该点的磁场方向一致．
2．疏密性
磁感线密集的地方磁场强，稀疏的地方磁场弱，没有画磁感线的地方，并不表示那里没有磁场存在．匀强磁场的磁感线等间距、互相平行．
3．不相交
由于磁感线上任一点的切线方向即为该点的磁场方向，又因磁场中任一点的磁场方向是唯一的，所以磁感线在磁体周围空间不能相交．
4．空间性
磁体周围空间处处存在磁场，通常画出的磁感线是平面的，磁体周围的磁感线应分布在一个三维空间内．
5．闭合的曲线
在磁体外部的磁感线都是从磁体的N极发出，回到磁体的S极．在磁体内部，磁感线是由S极指向N极，所以磁感线是闭合的曲线．
(多选)关于磁场和磁感线的描述，下列说法中正确的是( )
A．磁感线可以形象地描述各点磁场的强弱和方向，它每一点的切线方向都和小磁针放在该点静止时北极所指的方向一致
B．磁极之间的相互作用是通过磁场发生的，磁场和电场一样，也是一种客观存在的特殊物质
C．磁感线总是从磁铁的北极出发，到南极终止
D．磁感线就是细铁屑连成的曲线
【审题指导】 根据磁感线的特点逐一分析判断．
【解析】 磁场是一种客观存在的物质，磁极间的相互作用是通过磁场发生的．磁感线从N极出从S极入形成闭合曲线．磁感线可以用细铁屑模拟，但不能说是由细铁屑连成的．故选项B正确，选项C、D错误．根据磁场方向的规定知选项A正确．
【答案】 AB
磁感线是人为画出的一些假想的曲线，其目的是为了形象地描述磁场的强弱及方向，掌握磁感线的基本规律能很好地处理此类问题.
1．(多选)如图1－3－3所示是几种常见磁场的磁感线分布示意图，下列说法正确的是( )
图1－3－3
A．(a)图中a端是磁铁的S极，b端是磁铁的N极
B．(a)图中a端是磁铁的N极，b端是磁铁的S极
C．(b)图是两异名磁极的磁感线分布示意图，c端是N极，d端是S极
D．(b)图是两异名磁极的磁感线分布示意图，c端是S极，d端是N极
【解析】 题图(a)是条形磁铁外部磁感线分布示意图，外部磁场的磁感线是从磁铁的N极出来，进入磁铁的S极，故A正确，B错．题图(b)是两异名磁极间的磁感线分布示意图，磁感线仍然是从N极出来，进入磁铁的S极，故C错，D正确．
【答案】 AD
对磁通量的理解
【问题导思】
1．若磁感线与平面不垂直时，怎样计算穿过平面的磁通量？
2．磁通量是矢量吗？
1．在匀强磁场中，穿过与磁场方向垂直、面积为S的平面的磁通量Φ＝BS，若磁感线与平面不垂直时，如图1－3－4所示，我们采用投影的方法，将平面向垂直于磁场的方向上投影，就可得到磁通量的一般计算公式Φ＝BS′＝BS·cos θ.
图1－3－4
图中的S′是面积为S的平面α在垂直于磁感线方向上的投影面积．θ为平面α与该平面沿垂直磁场方向的投影面之间的夹角．
2．磁通量是标量，只有大小，没有方向，但有正负．其正负仅表示磁感线的贯穿方向，一般来说，如果规定磁感线从线圈的正面穿过时，磁通量为正，那么磁感线从线圈反面穿过时磁通量就为负．磁感线从不同方向穿过同一面积时，磁通量是它们的代数和．
1．公式Φ＝BS中的B应是匀强磁场的磁感应强度，S是与磁场方向垂直的面积，因此可以理解为Φ＝BS⊥.
2．磁通量为标量，算“纯收入”．
面积为2.0×10－2 m2的矩形线圈放在磁感应强度为5.0×10－4 T的匀强磁场中，当线圈平面与磁场方向垂直时，求穿过线圈的磁通量．
【审题指导】 应用磁通量的计算公式Φ＝BS来求解．
【解析】 由磁通量的定义知：Φ＝BS＝5.0×10－4×2.0×10－2 Wb＝1.0×10－5 Wb.
【答案】 1.0×10－5 Wb
2．匀强磁场中有一个与磁场垂直放置的矩形线圈面积为S，磁场磁感应强度为B，在它绕轴线中心从图1－3－5所示位置转过180°的过程中，求该线圈磁通量的变化．
图1－3－5
【解析】 起始状态的磁通量Φ1＝BS.末态的磁通量大小Φ2＝BS，但初态是从正面穿入，末态则从反面穿出．若初态Φ1为负，则Φ2为正．所以ΔΦ＝Φ2－(－Φ1)＝BS－(－BS)＝2BS，而不是零．
【答案】 2BS
【备课资源】(教师用书独具)
地球磁场与极光
地球的极光现象是发生在地球北极和南极区域及其附近高空的美丽发光现象，其色彩鲜艳，形状多种多样，人类在几千年前就观察和记载了这一发光现象．极光的形成主要是由太阳的带电微粒发射到地球磁场的势力范围，受到地球磁场的影响，从高纬度进入地球的高空大气，激发了高层空气分子而造成的发光现象．从太阳射来的带电微粒流，要受到地磁场的影响，而且使带电微粒流聚集在磁极附近．所以极光大多在南、北两极附近的上空出现.
1．关于磁场和磁感线，下列说法正确的是( )
A．两磁感线空隙处不存在磁场
B．磁感线可以形象地描述各磁场的强弱和方向，它每一点的切线方向都和小磁针放在该点静止时北极所指的方向一致
C．磁感线总是从磁铁的N极出发，到S极终止的
D．磁感线可以用细铁屑来显示，因而是真实存在的
【解析】 磁感线是为了形象描述磁场而假设的一组有方向的闭合的曲线，实际上并不存在，所以选项C、D不正确．磁感线上每一点切线方向表示磁场方向，磁感线疏密表示磁场的强弱，小磁针静止时北极受力方向、北极指向均为磁场方向，所以选项B正确．磁感线的疏密程度表示磁场的强弱，故两磁感线间的空隙处也存在磁场，A项错误．
【答案】 B
2．(多选)图中，实线表示磁场的磁感线．依图分析，磁场中a点的磁感应强度比b点的磁感应强度大的是( )
【解析】 磁感线分布的疏密，反映磁场的强弱，表示磁感应强度的大小，由此可判定答案为A、C.
【答案】 AC
图1－3－6
3．磁场的磁感线如图1－3－6所示，图中的M点和P点相比，磁场的强弱和方向相同吗？
【解析】 磁场的强弱可以由磁感线的疏密程度来判断，磁场的方向可以由磁感线在M点和P点的切线方向来判断．
【答案】 M点的磁场较强，M点和P点的磁场方向为该点的磁感线的切线方向．
图1－3－7
4．如图1－3－7所示，平面S＝0.6 m2，它与匀强磁场方向的夹角α＝30°，若该磁场磁感应强度B＝0.4 T，求通过S的磁通量Φ.
【解析】 Φ＝BScos(90°－α)＝0.4×0.6×cos 60°Wb＝0.12 Wb.
【答案】 0.12 Wb
1．关于磁通量的概念，以下说法正确的是( )
A．磁感应强度越大，穿过闭合回路的磁通量也越大
B．磁感应强度越大，线圈面积越大，穿过闭合回路的磁通量也越大
C．穿过线圈的磁通量为零时，磁感应强度不一定为零
D．磁通量发生变化时，磁通密度也一定发生变化
【解析】 由磁通量的定义知Φ＝BS·sin θ(θ为B、S间夹角)，即Φ与B、S、θ三个因素有关．磁感应强度越大，穿过闭合回路的磁通量不一定大．当B、S间夹角为0°时，则Φ＝0，而此处磁感应强度不一定等于零．
【答案】 C
图1－3－8
2．在匀强磁场中有一个闭合金属线框如图1－3－8所示，它可以绕轴转动，开始时金属线框与磁感线平行，则( )
A．当金属线框平面与磁感线平行时，穿过线框的磁通量最大
B．当线框平面与磁感线垂直时，穿过线框的磁通量最大
C．当线框平面与磁感线垂直时，穿过线框的磁通量为零
D．当线框平面与磁感线成任意角度时，穿过线框的磁通量变为零
【解析】 根据Φ＝BSsin θ可知，当B、S一定时，θ＝90°，即B、S垂直时，sin θ最大，Φ最大为Φm＝BS.
【答案】 B
3．对于磁感线的认识，下列说法中错误的是( )
A．磁场是由磁感线组成的
B．画出磁感线的地方一定存在着磁场
C．磁感线上任一点的切线方向就是该点的磁场方向
D．在有磁场的空间内，任何一点只能画出一条磁感线
【解析】 磁感线是一种形象描述磁场强弱和方向分布的假想的线，故A错．磁感线上各点的切线方向即该点的磁感应强度的方向，故C正确．磁感线的疏密反映磁感应强度的大小，任意两条磁感线不能相交，D正确．
【答案】 A
图1－3－9
4．如图1－3－9所示，通电直导线右边有一个矩形线框，线框平面与直导线共面，若使线框逐渐远离(平动)通电导线，则穿过线框的磁通量将( )
A．逐渐增大 B．逐渐减小
C．保持不变 D．不能确定
【解析】 通电直导线产生的磁场的特点是：离导线越远，磁场越弱．当线圈向右运动时，由于磁场减弱，穿过线圈的磁通量将减少，所以只有B正确．
【答案】 B
5．(多选)下列关于磁通量的说法，正确的是( )
A．磁通量是反映磁场强弱和方向的物理量
B．某一面积上的磁通量是表示穿过此面积的磁感线的总条数
C．在磁场中所取的面积越大，该面上磁通量越大
D．穿过任何封闭曲面的磁通量一定为零
【解析】 磁通量Φ是磁感应强度B与垂直于磁场方向的面积S的乘积，即Φ＝BS，亦表示穿过磁场中某面积S的磁感线的总条数，Φ只有大小，没有方向，是标量．由此可知选项A错误，B正确．磁通量Φ的大小由B、S共同决定，所以面积大，Φ不一定大，由此可知选项C错误．由于磁感线是闭合曲线，所以只要有磁感线穿入封闭曲面，如一个球面，则该磁感线必然从该曲面穿出，由此可知选项D正确．
【答案】 BD
6.
图1－3－10
磁感线如图1－3－10分布，下列关于A、B、C三点场强的说法正确的是( )
A．A处磁场最强
B．B处磁场最强
C．C处无磁场
D．以上说法都不对
【解析】 磁感线密处磁场强，无磁感线处不是无磁场．
【答案】 A
7.
图1－3－11
如图1－3－11所示为某磁场的一条磁感线，其上有A、B两点，则下列说法正确的是( )
A．A点的磁感应强度一定大
B. B点的磁感应强度一定大
C. 因为磁感线是直线，所以A、B两点的磁感应强度一样大
D. 条件不足，无法确定A、B两点的磁感应强度的大小
【解析】 图中只有一条磁感线，不知道磁感线的分布情况，所以无法确定A、B两点磁感应强度的大小关系．
【答案】 D
8.
图1－3－12
如图1－3－12所示，矩形线框abcd放置在水平面内，磁场方向与水平方向成α角，已知sin α＝，回路面积为S，磁感应强度为B，则通过线框的磁通量为( )
A．BS B.BS C.BS D.BS
【解析】 Φ＝BSsin α＝BS，选B.
【答案】 B
9.
图1－3－13
如图1－3－13所示，条形磁铁的外面有一圆环，在条形磁铁从上到下运动穿过圆环的过程中，磁铁外面的圆环的磁通量的变化情况是( )
A．不变
B．先变大再变小
C．先变小再变大
D．无法判断
【解析】 磁铁靠近圆环的过程中穿过圆环的磁感线条数增多，远离圆环时，穿过圆环的磁感线条数减少，所以磁通量先增大后减小．
【答案】 B
10．关于磁场，下列说法正确的是( )
A．电流周围存在磁场
B．在磁场中无磁感线区域不存在磁场
C．任何物体周围都存在磁场
D．磁体的内部没有磁场
【解析】 由奥斯特实验可知A正确；磁场分布于磁体和电流周围的整个空间，所以B错误；只有磁体和电流的周围都才存在磁场，因此C是错误的．磁体的外部、内部同样都存在磁场，所以D错误．故选A.
【答案】 A
图1－3－14
11．在一个半径为R的线圈内，一个半径为r的区域内有一匀强磁场．磁感应强度为B，如图1－3－14，则穿过这个线圈的磁通量为________．
【解析】 式子Φ＝BS中的S为线圈所包围的磁场的面积．
【答案】 πBr2
12．面积为0.5 m2的闭合导线环垂直于匀强磁场放置时，穿过环的磁通量为0.25 Wb，该磁场的磁感应强度为________T．当环面转至与磁场平行时，穿过环的磁通量为________Wb，磁场的磁感应强度为________________________________________________________________________T.
【解析】 由Φ＝BS得B＝＝ T＝0.5 T.
当环面转至与磁场平行时，Φ＝0；磁感应强度仍为0.5 T，与线圈位置无关．
【答案】 0.5 0 0.5
第四节认识电场
课 标 解 读
重 点 难 点
1.了解电荷周围存在的电场．
2.知道电场线，会用电场线描述电场．
3.知道电场强度的定义和方向．
4.知道匀强电场的特点.
1.电场线．(重难点)
2.电场强度．(重难点)
3.匀强电场．(重点)
电场的描述
1.基本知识
(1)电场线
①定义：在电场中画出的一系列的从正电荷(无限远)出发到无限远(负电荷)终止的曲线，用这些曲线可以形象地描述电场．
②电场线的特点：曲线上每一点的切线方向都跟该点的电场强度的方向一致，曲线的疏密程度描述电场的强弱，越密的地方，电场越强．
(2)电场强度
①物理意义：描述电场强弱和方向的物理量．
②方向：电场强度的方向就是电场中某点电场的方向．
③矢量：电场强度既有大小，又有方向，是矢量．
④单位：牛顿/库仑或伏特/米，符号N/C或V/m.
2．思考判断
(1)电场线不是实际存在的线，而是为了形象地描述电场而假想的线．(√)
(2)电场看不见摸不着，因此电场不是物质．(×)
3．探究交流
如图1－4－1所示，F1和F2为电荷q1和q2间的相互作用
图1－4－1
的库仑力，那么F1和F2各是怎样产生的？
【提示】 带电体1在其周围产生电场，放在此电场中的带电体2受到带电体1的电
场施加的力为F2，同样带电体2在其周围也产生电场，放在此电场中的带电体1也受到带电体2的电场施加的力为F1.
匀强电场
1.基本知识
(1)定义：在电场中的某个区域，如果电场强度的大小和方向处处相同，这个区域的电场叫做匀强电场．
(2)电场线特点：匀强电场的电场线是一组方向相同的等间距平行线．
2．思考判断
(1)匀强电场就是强度大小不变的电场．(×)
(2)任何带电体在匀强电场中所受电场力都相等．(×)
3．探究交流
在现实生活中，如果我们接触到高压电的话，常常会发生危险，而高压线路的检修人员在进行高压带电作业时，要戴上用金属丝制成的手套、帽子，穿上衣裤、鞋袜一体的屏蔽服．穿上屏蔽服以后，为什么就不怕高压电了呢？
【提示】 当检修人员穿上屏蔽服后，相当于把人体用金属网罩起来，外部电场就不会影响到人体，大部分感应电流从屏蔽服上通过，从而避免了感应电流对人体的危害．即使在手接触电线的瞬间，放电也只是在手套与电线之间发生，手套与电线之间发生火花放电以后，人体与电线之间没有电压，检修人员就可以在不停电的情况下，安全地在几十万伏的高压输电线上工作.
电场线
【问题导思】
1．电场线有何特点？
2．常见电场线的分布如何？
1．电场线的概念
在电场中画出的一系列从正电荷出发到负电荷终止的曲线，曲线上任意一点的切线方向都跟该点的场强方向一致．电场线密的地方电场强，疏的地方电场弱．电场线不相交，不中断．
2．电场线的特点
(1)电场线是抽象化、理想化的模型，实际并不存在．
(2)电场线起于正电荷，止于负电荷．
(3)电场线的疏密表示电场强弱．
(4)电场线的每一点的切线方向都跟该点电场方向一致．
(5)电场线不能相交，因为在电场中的任一点处正电荷只有一个受力方向．
3．常见电场线的分布
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，方向指向负电荷
等量同种电荷
相斥状曲线
连线上：中点电场强度最小(为零)，靠近电荷变大．
中垂线：中点电场强度最小(为零)，向外移动先变大后变小．
等量异种电荷
相吸状曲线
连线上：中点电场强度最小，靠近电荷变大．
中垂线：中点电场强度最大，向外移动逐渐变小．
匀强电场
(两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.
图1－4－2
(多选)某电场区域的电场线如图1－4－2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( )
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
【审题指导】 (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
1．如图，A、B两点电场强度相同的是( )
【解析】 电场线可以形象地描述电场，其疏密反映了场强的大小，场强方向沿电场线方向的切线方向．分析可知只有C图中，A、B两处电场线疏密相同且方向相同，C正确．
【答案】 C
电场强度
【问题导思】
1．电场强度的决定因素是什么？
2．电场强度的方向如何？
3．电场力与电场强度有何区别？
1．电场强度的意义
电场强度是描述电场强弱的物理量，反映电场的力的性质．电场中某点的电荷受到的电场力大小不仅与该点的电场强度有关，还与电荷的电荷量有关．
2．对电场强度的理解
在电场中某点，电场强度由该点在电场中的位置所决定，跟电荷所带电荷量无关，是反映电场性质的物理量．
注意电场强度的唯一性和固定性，电场中某一点处的电场强度E是唯一的，它的大小和方向与放入该点的电荷无关，由产生电场的电荷及空间位置决定．电场中每一点对应着的电场强度与该点是否放置电荷、放置电荷的电荷量及电性无关．即使该处不放入电荷，该处的电场强度大小、方向仍不变．
3．电场强度的方向
电场强度是矢量，电场中某点电场强度的方向是不变的，可用电荷受力的方法确定：与正电荷的受力方向相同，与负电荷的受力方向相反．
4．电场力与电场强度的区别
物理量
电场力
电场强度E
物理意义
电荷在电场中受到的力
描述电场力的性质，电场的属性
决定因素
由电场和电荷共同决定
只由电场本身决定
方向
正电荷受力与E同向；负电荷受力与E反向.
规定E的方向为正电荷在该点的受力方向
单位
N
N/C
已知电场中某点P的电场强度大小为E，在P点放入电荷量为Q的正电荷A时，A电荷受到的电场力方向向右，在P点放入等电荷量的负电荷B时，B电荷受到的电场力方向向左．下列说法正确的是 ( )
A．P点放入正电荷时，P点的电场强度方向向右，放入负电荷时，该点的电场强度方向向左
B．P点放入电荷量为Q/2的正电荷时，电场强度大小减小为E/2
C．只有P点放入电荷时，P点才有电场强度
D．P点的电场强度方向向右
【审题指导】 电场强度是反映电场性质的物理量，在电场中某点电场强度由该点在电场中的位置及产生电场的电荷所决定，跟放在该点的带电体所带的电荷量无关．
【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，与该点是否放置电荷、放置电荷的电荷量及电性无关，即电场中任何一点的电场强度由产生电场的电荷及该点的空间位置决定．电场中某点电场强度的方向是不变的，规定正电荷的受力方向为电场强度的方向，与负电荷的受力方向相反．由以上分析看出，只有选项D正确．
【答案】 D
2．下列说法中正确的是( )
A．电场强度反映了电场的力的性质，因此场中某点的电荷在该点所受的电场力越大，则说明该点的电场强度越大
B．电场中某点的电场强度E与该点的电荷的受力大小及带电荷量无关
C．电场中某点的电场强度方向就是电荷在该点的受力方向
D．以上说法都不正确
【解析】 电场强度是描述电场强弱的物理量，它表示的是电场力的性质．对电场中的某点．不同电荷在电场中该点受到的电场力不同，但电场强度的大小不随该点放置的电荷的电荷量以及电荷受到的电场力的改变而改变，故A错B正确；电场中某点的电场强度方向是不变的，规定正电荷的受力方向为电场强度的方向，与负电荷的受力方向相反，C错．
【答案】 B
【备课资源】(教师用书独具)
人是被电“吸”住了吗
人手触电时，由于电流的刺激，手会由痉挛到麻痹．即使发出抽回手的指令，手也已无法执行这一指令了．
调查表明，绝大多数触电死亡者，都是手的掌心或手指与掌心的同侧部位触电．刚触电时，手会产生弯曲，而弯曲的方向恰使手不自觉地握住了导线．这时即使想到应松开手指抽回手臂，也已不可能，形似被“吸住”了．
如果用手的背面触电，对一般的民用电，则不容易导致死亡，有经验的电工为了判断用电器是否漏电而手边又无电笔，有时就用食指指甲一面去轻触用电器外壳．若漏电，则食指将会产生弯曲，弯曲的方向又恰是脱离用电器的方向．当然，电压很高，这样做也会发生危险.
1．关于电场下列说法中错误的是( )
A．只要有电荷存在，电荷周围就一定存在着电场
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里面的电荷有力的作用
D．电场是一种假设的物理模型，实际是不存在的
【解析】 电场是带电体产生的一种客观存在的物质，场和实物是物质存在的两种不同形式，电荷之间的相互作用就是通过电场产生的，电场是传递作用的媒介．电场的基本性质是对放入其中的电荷有力的作用．
【答案】 D
2．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1－4－3所示，关于c、d两点间电场强度的情况正确的是( )
图1－4－3
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
图1－4－4
3．如图1－4－4所示是静电场的一部分电场线分布，下列说法中正确的是( )
A．这个电场可能是正点电荷的电场
B．点电荷q在A点受到的电场力比在B点受到的电场力大
C．点电荷q在A点的加速度比在B点的加速度小(不计重力)
D．负电荷在B点受到的静电力的方向沿B点场强的方向
【解析】 正电荷的电场线是自正电荷从不同方向指向四周无穷远处的直线，故A错；电场线越密的地方场强越大，由图知EA＞EB，又因F＝qE，得FA＞FB，故B
正确；由a＝F/m可得aA＞aB，故C错；B点E的方向即为正电荷在B点的受力方向，而负电荷所受电场力方向与其相反，故D错．
【答案】 B
4．把质量为M的正点电荷放在电场中无初速度释放，不计重力，则以下说法正确的是 ( )
A．点电荷的轨迹一定和电场线重合
B．点电荷的速度方向总是与所处的电场线方向一致
C．点电荷的加速度方向总是与它所在处的电场线的切线方向重合
D．点电荷将沿垂直电场线方向抛出，做抛物线运动
【解析】 逐项分析如下：
选项
诊断
结论
A
只有当电场线为直线、电荷的初速度为零或者初速度方向和场强方向在一条直线上，且只受电场力时，电荷的运动轨迹才和电场线重合.
×
B
点电荷的速度方向不一定与所处的电场线方向一致，如电场线为曲线.
×
C
电场力的方向与电场线的切线方向重合．由牛顿第二定律可知，加速度方向总是与合力即电场力的方向相同，即加速度方向与电场线的切线方向重合.
√
D
点电荷受电场力作用，由于电场不一定是匀强电场，其合力不一定为恒力，故不一定做抛物线运动.
×
【答案】 C
1．下面关于电场的叙述不正确的是( )
A．两个未接触的电荷发生了相互作用，一定是电场引起的
B．只有电荷发生相互作用时才产生电场
C．只要有电荷存在，其周围就存在电场
D．A电荷受到B电荷的作用，是B电荷的电场对A电荷的作用
【解析】 两个电荷之间的作用，实际是一个电荷周围存在着由它产生的电场，另外一个电荷受到这个电荷的作用力就是通过这个电场给予的，因此，电场的存在是电荷间产生静电力的条件，故AD正确；电荷周围总存在电场．C正确，B错．
【答案】 B
2．在电场中某一点，当放入正电荷时受到的电场力向右，当放入负电荷时受到的电场力向左，下列说法正确的是 ( )
A．当放入正电荷时，该点的场强向右；当放入负电荷时，该点的场强向左
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．以上说法均不正确
【解析】 电场中某点的场强方向与正电荷在该点受力方向一致，场强描述电场本身的性质，与电荷是否存在无关．正电荷在该点受的电场力方向向右，故场强的方向向右，故A、B、D错C正确．
【答案】 C
3．如图所示，属于匀强电场的有( )
A．①② B．②③
C．③④ D．①④
【解析】 匀强电场的电场线是间隔相等的平行直线，故②③正确．
【答案】 B
4．关于点电荷Q产生电场的电场强度，以下说法正确的有( )
①在以点电荷Q为圆心的同一圆弧上两点场强一定相同
②在点电荷Q周围同一电场线上两点场强一定相同
③凡是与电荷Q距离相等的位置处场强大小一定相等
④若同一电荷在某点的电场力大，则该点处的场强一定大
A．①② B．②③ C．③④ D．①④
【解析】 电场强度是描述电场力性质的物理量，它是矢量．在以点电荷为圆心的同一圆弧上各点场强大小相等但方向不同，故不能说场强相同，在同一电场线上两点场强方向相同但大小不等，故场强也不相同．故③④正确．
【答案】 C
图1－4－5
5．如图1－4－5中画出了某一个电场的一些电场线，将一个正点电荷q置于该电场中，下列说法正确的是 ( )
A．电场线所表示的电场方向是自左向右的
B．电场线所表示的电场方向是自右向左的
C．负电荷q受电场力方向是自左向右的
D．正电荷q受电场力方向是自右向左的
【解析】 电场线是一组平行线，其切线方向即为直线本身，电场方向自左向右，A选项正确，B错误；正电荷在电场中受电场力的方向与电场方向相同，也应是自左向右，负电荷则相反，C、D选项错误．
【答案】 A
图1－4－6
6．如图1－4－6所示，带箭头的直线是某一电场中的一条电场线，在这条直线上有a、b两点，用Ea、Eb分别表示a、b两处的场强大小，有( )
A．a、b两点电场方向不同
B．电场线从a点指向b点，所以Ea>Eb
C．电场线是直线，所以Ea＝Eb
D．不知a、b附近的电场线分布，所以Ea、Eb的大小不能确定
【解析】 电场强度是矢量，a、b两点在同一直线上，a、b两点场强方向相同，A错；a、b附近电场线的疏密情况不能确定，B、C错，D正确．
【答案】 D
图1－4－7
7．法拉第首先提出用电场线形象生动地描绘电场，如图1－4－7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( )
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，但无法判断a、b的电性；由电场线的疏密程度不同知，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
8．关于电场线的论述，下列说法正确的是( )
A．电场线的方向就是带正电的试探电荷运动的方向
B．电场线是直线的地方一定是匀强电场(电场强度大小、方向处处相同的电场)
C．带正电的点电荷只受电场力作用时，加速度的方向总是与它所在处的电场线的切线方向重合
D．画有电场线的地方有电场，没画电场线的地方就不存在电场
【解析】 电场线方向是正电荷的受力方向，但不一定是运动方向，A错；点电荷周围的电场线是直线，但点电荷周围不是匀强电场，B错；不画电场线的地方也存在电场，D错．
【答案】 C
9．(多选)用细线将一质量为m，电荷量为q的小球悬挂在天花板的下面，设空气中存在有沿水平方向的匀强电场，当小球静止时把细线烧断，小球将做( )
A．自由落体运动
B．初速度为零的匀加速直线运动
C．沿悬线的延长线方向的匀加速运动
D．变加速直线运动
【解析】 烧断细线前，小球受竖直向下的重力G、水平方向的电场力F和悬线的拉力T，并处于平衡状态．现烧断细线，拉力T消失，而重力G和电场力F都没有变化，G和F的合力为恒力，方向沿悬线的延长线方向，所以小球做初速度为零的匀加速直线运动．带电粒子在匀强电场中所受的电场力在运动过程中保持不变，初速度为零的物体开始运动的方向必沿合外力方向．
【答案】 BC
10．静止正电荷q在电场力作用下由P向Q做加速运动，而且加速度越来越大．那么可以断定，它所在的电场是图中的( )
【解析】 由正电荷由P向Q做加速运动知，由P到Q顺着电场线方向，由加速度越来越大知，由P到Q电场线越来越密，故D正确．
【答案】 D
图1－4－8
11．某电场中的几条电场线以及带负电的点电荷q在A点受到的电场力方向如图1－4－8所示．
(1)试在图中画出电场线的方向；
(2)比较电场中A、B两点的场强EA、EB的大小；
(3)在A、B两点分别放上等量异种电荷，试比较它们受到的力FA、FB的大小．
【解析】 (1)负电荷的受力方向与该点的场强方向相反，电场线方向如图所示．
(2)电场线的疏密反映了场强的大小，故EA>EB.
(3)因A、B两点放的是等量电荷，所以FA>FB.
【答案】 见解析
12．地球表面附近通常存在着一个竖直方向的微弱电场．一个带负电的微粒在这个电场中受到向上的力，这个电场的方向是竖直向上，还是竖直向下？
【解析】 负电荷在电场中受力方向与电场方向相反，由于电场力向上，可以判断电场的方向是竖直向下的．
【答案】 这个电场的方向是竖直向下的．
第五节奥斯特实验的启示
课 标 解 读
重 点 难 点
1.了解奥斯特发现电流磁效应的历程．
2.会判断安培力的方向．
3.知道影响安培力大小的因素.
1.安培力的方向．(重难点)
2.影响安培力大小的因素．(难点)
奥斯特实验与安培力
1.基本知识
(1)奥斯特的发现
丹麦科学家奥斯特通过实验发现了电流的磁效应，说明电流能够产生磁场．它使人们第一次认识到电和磁之间确实存在某种联系．
(2)安培与安培力
①安培力的定义：磁场对通电导体的作用力称为安培力．
②安培力的方向：用左手来判断，伸开左手，使拇指与四指在同一平面内并跟四指垂直，让磁感线垂直穿入手心，使四指指向电流的方向，这时拇指所指的就是通电导体所受安培力的方向．
③安培力的大小
实验表明，如图1－5－1所示，通电导体所受的安培力的大小与磁感应强度、电流大小以及磁场中垂直磁场方向的导体长度有关．磁场越强，导体中电流强度越大，通电导体在磁场中的长度越长，通电导体所受的安培力就越大．
图1－5－1
2．思考判断
(1)安培力的大小只跟磁感应强度、电流大小和导体长度有关．(×)
(2)当电流与磁场平行时，电流不受安培力．(√)
3．探究交流
在现实生活中，在废旧钢铁收购场，我们经常看见磁性起吊机能吊起成吨的钢铁，磁性起吊机是用永久性磁铁做成的吗？若不是，那是什么做成的呢？
【提示】 磁性起吊机用电磁铁来吊起重物，在通电导体的周围存在着磁场，当我们接通电源，它便提起钢铁碎片；当起重机把碎片搬到适当的位置，再切断电源，碎片就从电磁铁上掉下来．若用永久性磁铁，则钢铁始终被吸住，无法达到搬运的目的．
安培力的方向判定
【问题导思】
1．怎样判定安培力的方向？
2．F、B、I三者的关系如何？
安培力的方向既跟磁感应强度的方向垂直，又跟电流方向垂直．三个方向之间的关系可以用左手定则来判定：伸开左手，使拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在同一个平面内，让磁感线穿入手心，并使四指指向电流的方向，那么，拇指所指的方向就是通电导线所受安培力的方向．
1．由左手定则可判定F⊥I，F⊥B，但B与I不一定垂直，即安培力的方向总是垂直于磁场方向和电流方向所决定的平面．在判断时，首先确定磁场与电流所决定的平面，从而判断出安培力的方向．
2．若已知B、I方向，安培力的方向唯一确定；但若已知B(或I)与安培力的方向，I(或B)的方向不唯一．
3．注意区别安培力的方向和电场力的方向与场的方向的关系．安培力的方向总是与磁场的方向垂直，而电场力的方向与电场的方向平行．
如图所示，其中A、B图已知电流和其所受磁场力的方向，试判断图中的磁场方向．C、D图已知磁场和它对电流作用力的方向，试判断图中的电流方向．(我们用“×”表示方向垂直纸面向里)
【审题指导】 根据左手定则判断．
【解析】 根据左手定则，导线在磁场中受力的方向既要与磁感线垂直，还要与导线中的电流方向垂直，即垂直于磁感线与电流所决定的平面．
【答案】 A图磁场方向垂直纸面向外；B图磁场方向在纸面内垂直F向下；C、D图电流方向均垂直于纸面向里．
1．如图所示，表示磁场对直线电流的作用，其中不正确的是(我们用“·”表示方向垂直纸面向外)( )
【解析】 安培力的方向既与电流方向垂直，又与磁感线方向垂直，由左手定则可知A、B、D图正确，C图中安培力F的方向应向下，故C错．
【答案】 C
影响安培力大小的因素
【问题导思】
1．怎样探究安培力大小和B、L、I的关系？
2．安培力的大小和B、L、I的关系如何？
安培力的决定因素有两个：一个是放入磁场中的一段导体的IL的乘积，另一个是磁场本身，即磁场的磁感应强度B.因而安培力的改变：
1．通过改变磁感应强度B的大小来改变；
2．通过改变通电导线的长短L来改变；
3．通过改变通电导线电流I的大小来改变；
4．通过改变通电导线在磁场中的放置位置来改变．
关于磁感应强度的下列说法中，正确的是( )
A．放在磁场中的通电导线，电流越大，受到的磁场力也越大，表示该处的磁感应强度越大
B．磁感线的指向就是磁感应强度的方向
C．垂直磁场放置的通电导线的受力方向就是磁感应强度方向
D．磁感应强度的大小、方向与放入磁场的通电导线的电流大小、导线长度、导线取向等均无关
【审题指导】 磁感应强度是反映磁场特性的物理量，由磁场决定，与其他外部因素无关．
【解析】 磁场中各点的磁感应强度的大小和方向，是由磁场本身决定的，与放入磁场中的通电导线的电流大小、导线长度、取向、受力大小等均无关，A错，D正确．
磁感应强度的方向应是磁感线的切线方向，而不是磁感线的指向，B错．
根据左手定则，磁感应强度的方向与导线中电流方向、导线的受力方向所组成的平面垂直，受力方向不是磁感应强度的方向，C错．
【答案】 D
2．下列关于磁感应强度大小的说法中正确的是( )
A．通电导线受安培力大的地方磁感应强度一定大
B．磁感线的指向就是磁感应强度减小的方向
C．放在匀强磁场中各处的通电导线，受力大小和方向处处相同
D．磁感应强度的大小和方向跟放在磁场中的通电导线受力的大小和方向无关
【解析】 磁场中某点的磁感应强度方向和大小由磁场本身决定，磁感应强度的大小可由磁感线的疏密来反映，安培力的大小不仅与B、I、l有关，还与导体的放法有关．
【答案】 D
【备课资源】(教师用书独具)
特斯拉简介
特斯拉是美国的发明家，1856年7月10日生于前南斯拉夫克罗地亚的斯米良．他的父亲是教堂牧师，母亲热衷于心理学研究.1880年，特斯拉毕业于布拉格大学.1884年，他在纽约定居，并于1889年成为美国公民．特斯拉一生发明很多，但晚年在经济上常处于困境，1943年1月7日，孤独地在一家旅馆去世．
他死后在贝尔格莱德修建了“特斯拉纪念馆”，在他百年纪念时(1956年)，国际电气技术协会将M.K.S制系统中的磁通量密度命名为“特斯拉”.
1．发现电流周围存在磁场的物理学家是( )
A．奥斯特 B．焦耳 C．张衡 D．安培
【答案】 A
2．某同学做奥斯特实验时，把小磁针放在水平的通电直导线的下方，当通电后发现小磁针不动，稍微用手拨动一下小磁针，小磁针转动180°后静止不动．由此可知，通电直导线产生的磁场方向是( )
A．自东向西 B．自南向北
C．自西向东 D．自北向南
【解析】 通电前小磁针指南北，通电后小磁针不动，说明通电直导线产生的磁场还在南北方向，稍微用手拨动一下小磁针，小磁针转动180°后静止不动，说明通电直导线产生的磁场与地磁场方向相反，故D正确.
【答案】 D
3．在做“奥斯特实验”时，下列操作中现象最明显的是( )
A．沿电流方向放置磁针，使磁针在导线的延长线上
B．沿电流方向放置磁针，使磁针在导线的正下方
C．电流沿南北方向放置在磁针的正上方
D．电流沿东西方向放置在磁针的正上方
【解析】 导线南北放置时，其正下方的磁场恰好沿东西方向，磁针偏转比较明显．
【答案】 C
图1－5－2
4．(多选)一根通有电流I的直铜棒用软导线挂在如图1－5－2所示匀强磁场中，此时悬线中的张力大于零而小于铜棒的重力．欲使悬线中张力为零，可采用的方法有( )
A．适当增大电流，方向不变
B．适当减小电流，并使它反向
C．电流大小、方向不变，适当增强磁场
D．使原电流反向，并适当减弱磁场
【解析】 由左手定则可知铜棒受到的安培力向上，欲使悬线中张力为零，可增大电流或增强磁场．
【答案】 AC
1．关于通电直导线所受安培力F，磁感应强度B和电流I三者方向之间的关系．下列说法正确的是 ( )
A．F、B、I三者必定均保持垂直
B．F必定垂直于B、I，但B不一定垂直于I
C．B必定垂直于F、I，但F不一定垂直于I
D．I必定垂直于F、B，但F不一定垂直于B
【解析】 由安培力的特点知B正确．
【答案】 B
2．一根通电直导线在某个空间没有受到安培力的作用，那么( )
A．这个空间一定没有磁场
B．这个空间可能有方向与电流方向平行的磁场
C．这个空间可能有方向与电流方向垂直的磁场
D．以上三种说法都不对
【解析】 安培力的大小不仅与磁感应强度、导线中电流的大小、通电导线的长度有关，还与磁场方向与电流方向的夹角有关，当I∥B时，通电导线不受安培力作用．
【答案】 B
3．摩擦产生静电，会给人们生活带来许多麻烦，甚至对人的生命构成危害．一些高大的建筑物都装有避雷针就是为了防止雷电的危害．假设在赤道上某处有一竖直的避雷针，当带有正电的乌云经过避雷针的上方时，避雷针开始放电，则地磁场对避雷针的作用力方向为 ( )
A．正南 B．正东
C．正西 D．正北
【解析】 当带有正电的乌云经过避雷针的上方时，在避雷针上端产生的感应电荷是负电荷，它会通过针尖逐渐放出，比较缓慢地中和云层所带的正电荷，即避雷针中电流向下．赤道上空的磁感线由南向北，据左手定则可判断地磁场对避雷针的作用力方向指向正东．
【答案】 B
图1－5－3
4．如图1－5－3所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根长直导线，导线与磁铁垂直，给导线通以垂直纸面向里的电流，则( )
A．磁铁对桌面压力减小，不受桌面的摩擦力作用
B．磁铁对桌面压力减小，受到桌面的摩擦力作用
C．磁铁对桌面压力增加，不受桌面的摩擦力作用
D．磁铁对桌面压力增加，受到桌面的摩擦力作用
【解析】 直导线受到磁铁的安培力竖直向上，由牛顿第三定律可知，磁铁受通电导线的作用力竖直向下，所以磁铁不受桌面的摩擦力作用，它对桌面的压力增加．
【答案】 C
图1－5－4
5．(多选)质量为M的金属闭合矩形线框abcd，用细软的绝缘丝线悬挂起来，矩形线框abcd的下半部分处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中，线框中通有方向为abcda的电流，如图1－5－4所示．此时悬线上有拉力．为了使拉力等于零，可 ( )
A．适当增大磁感应强度
B．使磁场反向
C．适当增大电流强度
D．使电流反向
【解析】 由左手定则知，导线bc受向上的安培力F，对线框受力分析知，悬线拉力T＝Mg－F，要使拉力T等于零，应增大导线bc受到的安培力F.因安培力的大小随磁感应强度的大小、电流的大小与导体长度的增大而增大，故AC正确，若使磁场反向或使电流反向，则bc受的磁场力向下，拉力不可能为零，故B、D均错．
【答案】 AC
图1－5－5
6．如图1－5－5所示，放在蹄形磁铁两极之间的导体棒ab，当通有自b到a的电流时受到向右的安培力作用，则磁铁的上端是________极．若磁铁上端是S极，导体棒中的电流方向自a到b，则导体棒受到的安培力方向向________．
【解析】 当ab棒中通有自b到a的电流时，受到的安培力向右，据左手定则可知磁场方向向下，所以磁铁上端为N极．若上端为S极，电流由a→b，据左手定则可判定安培力方向向右．
【答案】 N 右
7．某班的一物理实验小组为探究电与磁的关系进行了一次实验探究，他们选用的器材有干电池组、导线、小灯泡、电流表、开关等，他们将上述器材串联，并利用支架把电路中的一根导线竖直放置，在竖直导线四周的水平平台上放置了许多很小的小磁针．然后闭合开关，观察到小灯泡发光，小磁针发生了偏转．
请回答下列问题：
(1)在电路中连接小灯泡的主要目的是__________________________________________
(选填“知道电路是否接通”或“避免电路发生短路”)．
(2)通电竖直导线周围的小磁针环绕导线形成一个______________________________．
(3)改变导线的电流方向，则小磁针的偏转方向________________________________．
小磁针环绕导线形成图形仍是一个________．
(4)通电竖直导线的小磁针发生偏转，表明电流能够产生________．
(5)如果竖直导线中的电流方向由下向上时，它周围的小磁针北极的环绕方向是逆时针方向．那么，竖直导线中的电流方向由上向下看时，导线周围的小磁针北极的环绕方向是________．
(6)该实验探究设计实际上是丹麦科学家________发现电流磁效应的实验过程．
【解析】 (1)因导线、电流表电阻太小，应在电路中串联一个限流电阻，避免电路发生短路．本电路中小灯泡就是替代限流电阻的．
(2)通电导线周围的磁感线是以导线上各点为圆心的同心圆，所以小磁针环绕导线形成一个圆圈．
(3)改变导线中的电流方向，则小磁针周围的圆形磁感线的方向随之改变，因此小磁针偏转方向改变，但仍然是一个圆圈．
(4)通电导线附近的小磁针发生偏转，说明电流能够产生磁场．
(5)通电直导线周围的磁场的磁感线的方向与电流方向有关，电流方向改变时其磁感线方向也改变．电流方向由上向下看时，导线周围的小磁针北极的环绕方向变为顺时针方向．
(6)该实验探究设计实际上是奥斯特发现电流磁效应的实验过程．
【答案】 (1)避免电路发生短路 (2)圆圈
(3)发生改变 圆圈 (4)磁场 (5)顺时针方向
(6)奥斯特
图1－5－6
8．如图1－5－6所示，把一根轻弹簧竖直地悬挂起来，使它的下端刚刚跟导电液体接触，给弹簧通入电流时会发生的现象是________________________________________，
原因是______________________________________________________．
【解析】 弹簧中通入电流时，弹簧各线圈中电流方向相同，线圈之间相互吸引，使弹簧收缩，则下端和导电液体脱离，电路断开，因电流消失，线圈之间相互作用消失，因而弹簧恢复原来形状，电路又被接通，这个过程反复出现，使得弹簧上下振动．
【答案】 见解析
9．在磁场方向(用B表示)、电流方向(I)、安培力方向(F)三者中已知其中的两个，试根据图1－5－7中各情况确定第三者的方向．
图1－5－7
【解析】 (a)电流垂直纸面向里
(b)磁场方向垂直力F斜向下
(c)力F水平向右
(d)F＝0
【答案】 见解析
图1－5－8
10．如图1－5－8所示，在水平向右的匀强磁场中，放入矩形线框abcd，线框可绕其中心轴线自由转动，若线框中通入图中所示电流．试判断此时线框的转动方向．(从上向下看)
【解析】 据左手定则，让磁感线穿入手心，四指指向电流方向．则大拇指所指的方向即通电导线所受安培力方向．由此可判断此时：ab边受安培力方向垂直纸面向里，dc边受安培力方向垂直纸面向外，而ad边和bc边平行磁场方向，所以此时不受安培力作用，因此线框ab边向里转，cd边向外转，即从上向下看线框顺时针转动．
【答案】 从上向下看顺时针转动．
第六节洛伦兹力初探
课 标 解 读
重 点 难 点
1.了解什么是洛伦兹力．
2.知道洛伦兹力的应用．
3.会判断洛伦兹力的方向.
1.洛伦兹力．(重点)
2.判断洛伦兹力的方向．(重难点)
磁场对运动电荷的作用
1.基本知识
(1)洛伦兹力的定义：磁场对运动电荷的作用力．
(2)洛伦兹力的方向：洛伦兹力的方向与磁场方向垂直，与运动电荷的运动方向垂直．电视机的显像管正是利用洛伦兹力来工作的．
2．思考判断
(1)洛伦兹力的方向与磁场方向平行．(×)
(2)洛伦兹力将使粒子的速度变大．(×)
3．探究交流
应用左手定则如何判定负电荷所受洛伦兹力方向
【提示】 应用左手定则判定负电荷所受洛伦兹力方向时，四指应指向负电荷运动的反方向，大拇指指向为洛伦兹力方向.
磁偏转与显像管
1.基本知识
(1)磁偏转：借助垂直于电子束运动方向的磁场使电子束改变方向或者发生偏转的方法称为磁偏转．
(2)显像管的结构：主要由电子枪、线圈、荧光屏和玻璃屏幕四部分组成．
2．思考判断
(1)在显像管中，电子受洛伦磁力的作用，径迹发生偏转．(√)
(2)回旋加速器的加速电压越大，带电粒子获得的最大动能越大．(×)
3．探究交流
磁场对电流有力的作用，电流是由电荷的定向移动形成的．那么，这个力是否是作用在运动电荷上的呢？
【提示】 这个力作用在运动电荷上，磁场对电流的作用力是磁场对运动电荷作用力的宏观表现.
对洛伦兹力的理解
【问题导思】
1．电荷的运动方向和所受洛伦兹力有何关系？
2．洛伦兹力对运动电荷是否做功？
1．洛伦兹力方向与安培力方向的确定是一样的，都是由左手定则判定．判断洛伦兹力的方向时一定要注意F垂直于v与B所决定的平面．
2．当运动电荷的速度v的方向与磁感应强度的方向平行时，运动电荷不受洛伦兹力作用，仍以初速度v做匀速直线运动．而磁场中静止的电荷也不受洛伦兹力的作用．导体平行磁场方向放置时，定向运动的电荷不受洛伦兹力，所以导体也不受安培力．
3．洛伦兹力对运动电荷永不做功，而安培力对运动导体却可以做功．由于洛伦兹力F始终垂直于电荷的运动速度v的方向，不论电荷做什么性质的运动，也不论电荷是什么样的运动轨迹，F只改变v的方向，并不改变v的大小，所以洛伦兹力对运动电荷不做功．
如图所示，表示磁场B、电荷运动方向v和磁场对电荷的作用力F的相互关系中正确的是( )
【审题指导】 依据左手定则判断洛伦兹力的方向．
【解析】 首先弄清各图中三个方向的方位，图A、B中磁场方向垂直纸面向外，图C中电荷运动方向垂直纸面向里．图D中洛伦兹力方向垂直纸面向外．然后依据左手定则判断，选项D正确．
【答案】 D
图1－6－1
1．初速度为v0的正电子，沿平行于通电长直导线的方向射出，直导线中电流方向与正电子的初始运动方向如图1－6－1所示，则( )
A．正电子将向右偏转，速率不变
B．正电子将向左偏转，速率改变
C．正电子将向左偏转，速率不变
D．正电子将向右偏转，速率改变
【解析】 由安培定则可判定长直导线右侧的磁场方向垂直纸面向里，由左手定则可判断正电子所受洛伦兹力方向向左，所以正电子向左偏转，但洛伦兹力的方向始终与速度方向垂直，洛伦兹力对正电子始终不做功，正电子的动能保持不变，速率不变，C正确．
【答案】 C
磁偏转的应用
【问题导思】
1．电视机中有磁偏转吗？
2．回旋加速器的原理是什么？
1．电视机显像管原理
图1－6－2
显像管由电子枪(应用热电子发射和电场加速的原理，发出高速电子束)、线圈(利用电流的磁效应产生磁场)、荧光屏(荧光物质在高速电子的轰击下发光)和玻璃屏幕(保护作用)四部分组成(如图1－6－2)．
电子枪产生的高能电子束，穿过磁偏转线圈产生的磁场时，受洛伦兹力的作用，运动径迹发生偏转，打在荧光物质上，产生亮点．通过受视频信号控制的偏转线圈中的电流的变化改变磁场，屏上的亮点的位置随之改变．
彩色显像管中三支电子枪同时工作或一支电子枪同时发出三束电子．
2．回旋加速器
图1－6－3
美国物理学家劳伦斯于1932年发明．其结构如图1－6－3所示，核心部件为两个D形盒(加匀强磁场)和其间的夹缝(加交变电场)．
磁场的作用：带电粒子以某一速度从D形盒中心附近垂直磁场方向进入匀强磁场后，在洛伦课件16张PPT。电场、电场强度与电场线 通电导线或线圈在安培力作用下的运动
方向的判断 课件43张PPT。静电的产生 摩擦 传导 感应 吸引 气球带了电 金属小球A带了电 张开 张开 A、B都带了电 静电现象的解释 正 负 正电荷 负电荷 总量 使物体带电的三种方式 对电荷守恒定律的理解 课时作业（一） 课件35张PPT。点电荷 小得多 带电荷的点 理想化 点电荷间相互作用的规律 电荷量的乘积 距离 静电力 真空 k＝9.0×109N·m2/C2 吸引力 排斥力 对“点电荷”的理解 库仑定律的理解与应用 课时作业（二） 课件35张PPT。磁场的描述 法拉第 北极 磁场 越密 大小 方向 磁场 切线 北 特斯拉 特 匀强磁场 大小 方向 一致 等间距 乘积 BS 韦伯 对磁感线的理解 对磁通量的理解 课时作业（三） 课件37张PPT。电场的描述 切线方向 疏密程度 越强 强弱 方向 电场 大小 方向 N/C V/m 匀强电场 大小 方向 相同的等间距 电场线 电场强度 课时作业（四） 课件29张PPT。奥斯特实验与安培力 奥斯特 磁效应 电 磁 磁场 通电导体 左手 左手 电流 安培力 磁感应强度 电流大小 导体长度 大 安培力的方向判定 影响安培力大小的因素 课时作业（五） 课件31张PPT。磁场对运动电荷的作用 运动电荷 垂直 垂直 磁偏转与显像管 垂直 方向 偏转 电子枪 线圈 荧光屏 玻璃屏幕 对洛伦兹力的理解 磁偏转的应用 课时作业（六） 综合检测(一)
第一章 电与磁
(分值：100分 时间：60分钟)
一、选择题(本大题共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，选对但不全的得2分，有选错的或不答的得0分)
1．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．(多选)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象
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
4．关于电荷量、电场强度、磁感应强度、磁通量的单位，下列说法错误的是( )
A．牛顿/库仑是电荷量的单位
B．特斯拉是磁感应强度的单位
C．磁通量的单位是韦伯
D．牛顿/库仑是电场强度的单位
【解析】 电荷量的单位是库仑，故A错．
【答案】 A
5．下列说法正确的是( )
A．只要有电流，周围就存在磁场
B．最早发现电流周围存在磁场的科学家是安培
C．如果在直导线下放置一自由小磁针，通电后小磁针必定发生偏转
D．奥斯特发现电流的磁效应是偶然的，实际上电与磁没有什么联系
【解析】 电流的周围必定存在磁场，故A正确．最早发现电流周围存在磁场的是奥斯特，B错误．当通电直导线在下方产生的磁场与小磁针平行时，小磁针不偏转，故C错误．客观证实电与磁有着密切的联系，故D错误．故选A.
【答案】 A
6．(多选)在图2中磁体外围的小磁针N、S极分布标的正确的是( )
图2
A．a B．b
C．c D．d
【解析】 根据同名磁极相互排斥可判断a、c错误；再由异名磁极相互吸引知b、d正确．
【答案】 BD
7．关于垂直于磁场方向的通电直导线所受磁场作用力的方向，正确的说法是( )
A．跟磁场方向垂直，跟电流方向平行
B．跟电流方向垂直，跟磁场方向平行
C．既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直
D．既不跟磁场方向垂直，又不跟电流方向垂直
【解析】 通电直导线在磁场中受到的作用力——安培力，其方向必垂直磁场和电流方向，即垂直磁场和电流所决定的平面．
【答案】 C
图3
8．(多选)如图3所示，一束带电粒子沿水平方向飞过磁针上方时，磁针的S极向纸内偏转，这带电粒子束可能是( )
A．向右飞行的正离子束
B．向左飞行的正离子束
C．向右飞行的负离子束
D．向左飞行的负离子束
【解析】 小磁针N极指向是磁针所在处磁场的方向，再用安培定则判断带电粒子形成的电流方向向左，可以是正离子向左飞行，也可以是负离子向右飞行．
【答案】 BC
9.
图4
如图4所示，带正电的粒子q(不计重力)，水平向左进入匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外，该粒子将( )
A．向下偏转
B．向上偏转
C．垂直纸面向里偏转
D．垂直纸面向外偏转
【解析】 应用左手定则判断带电粒子在磁场中所受洛伦兹力的方向，进而判断出其偏转方向．
【答案】 B
10．(多选)在回旋加速器中( )
A．高频电源产生的电场用来加速带电粒子
B．D形盒内有匀强磁场，两D形盒之间的窄缝有高频电源产生的电场
C．两D形盒之间的窄缝处有恒定的电场
D．带电粒子在D形盒中运动时，磁场力使带电粒子速度增大
【解析】 在D形盒内，洛伦兹力改变带电粒子的速度方向，不改变速度大小，在两个D形盒间缝隙内存在高频电源，使带电粒子速度、动能增大．
【答案】 AB
二、非选择题(本题共6个小题，共60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)
11．(8分)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】 EA＝F/QA＝135 N/C，EB＝＝90 N/C.
【答案】 135 A指向B 90 A指向B
图5
12．(8分)通电直导线A与圆形通电导线环B固定放置在同一水平面上，通有如图5所示的电流时，通电直导线A受到水平向________的安培力作用．当A、B中电流大小保持不变，但同时改变方向时，通电直导线A所受到的安培力方向水平向________．
【解析】 由图可知，直导线A位于导线环B产生的垂直向里的磁场中，根据左手定则，可判断导线A受到的安培力方向向右．当A、B中的电流方向改变时，A导线处于导线B产生的垂直向外的磁场中，同时导线A的电流方向改变，依据左手定则可以判定，A受安培力仍水平向右．
【答案】 右 右
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．
由F＝k可知
当Q甲′＝2Q甲，Q乙′＝Q乙，r′＝2r时
F′＝k＝k＝F.
【答案】 见解析
14.
图6
(12分)如图6所示，有一很长的金属框架竖直放置，下方处于水平方向匀强磁场中，有一金属棒ab与框架接触良好，现从最上方开始无摩擦下滑，试分析a、b下落过程中的速度变化．
【解析】 a、b先在重力作用下做自由落体运动，进入磁场后，受到向上的安培力．
(1)如果安培力大小等于重力，则棒以后匀速下落．
(2)如果安培力小于重力，棒继续加速下落，随速度的增大，安培力增大，当安培力等于重力时，匀速下落．
(3)如果安培力大于重力，棒将减速，直到安培力等于重力时，匀速下落．
【答案】 见解析
15．(10分)日常生活中，磁的应用给我们带来了方便，请你关注自身的生活，看看哪些地方如果应用磁性可以带来方便，写出你的创意．
【解析】 如果有铁质的物体(如小刀等)落入了深水中无法取回，则可以用一根足够长的细绳拴一磁体，放入水中将物体吸住，然后拉上来；如果有许多大头针(小铁屑等)撒落在地上，可以用一块磁铁将它们迅速拾起来．
【答案】 见解析
16．(12分)如图7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7
(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，其原因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
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，故选项C正确．
【答案】 C
2．(多选)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．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
图1－1－9
4．(2013·江门检测)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1－1－9所示，则( )
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“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
5．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
6．两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
7．下列叙述正确的是( )
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．玻璃棒无论与什么物体摩擦都会带正电
D．带等量异号电荷的两个导体接触后，电荷会消失，这种现象叫电荷的湮没
【解析】 由电荷守恒定律，电荷既不能被创造，也不能被消灭，只能从物体的一部分转移到另一部分，或者从一个物体转移到另一个物体．在任何转移的过程中，电荷的总量不变．
【答案】 B
8．(多选)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
9．(多选)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
10.
图1－1－10
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的近旁有一与地绝缘的金属球b，开始时，a、b都不带电，如图1－1－10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
【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；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．若a、b原带电荷量相等，则a、b接触后中和而都不带电，a、b自由分开．故选B.
【答案】 B
11．博物馆里有些古书已经非常陈旧，在翻的时候无论怎样小心，书页都可能破损，而在博物馆的实际工作中又经常有翻阅它们的必要，这些书页应该怎样去翻呢？
【解析】 利用同种电荷相斥、异种电荷相吸的性质，可以使书页分开．
【答案】 给书卷充电．书中相邻各页得到同种性质的电荷之后就会相互排斥，因而可以毫发无伤地一页页分开来．
12．油罐车后要连一条拖地的铁链，飞机要用导电橡胶做轮胎，地毯中要夹一些细小的金属丝，印刷厂要保持适当的湿度，以上这些措施的目的是什么？
【解析】 车上的静电可以通过铁链导入大地，防止燃料与油罐摩擦而产生的静电积累到一定程度产生电火花，引起爆炸．
印刷厂里，纸页之间由于摩擦产生的静电会使纸页粘在一起，难以分开，给印刷带来困难，潮湿的空气可以使电荷散失，因而印刷厂内空气要保持一定的湿度．
【答案】 见解析
1．(多选)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．(多选)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
4．一个半径为R的金属球所带电荷量分别为Q1和Q2，当两球心相距为r时，相互作用的库仑力大小为( )
A．F＝k B．F＞k
C．F＜k D．无法确定
【解析】 库仑定律的适用条件是真空中的点电荷，本题中两球的球心间距r与球自身半径R的关系不明确，所以两球间的相互作用力无法确定，即选项D正确．
【答案】 D
5．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
6．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
7．A、B两个点电荷之间的距离恒定，当其它电荷移到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荷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
8．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
9．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
10．两个质量相等的小球，带电荷量分别为q1和q2，用长为L的两根细线悬挂在同一点，静止时两悬线与竖直方向的夹角均为30°，则小球的质量为________．
【解析】 对其中一小球受力分析
如图，由平衡条件得
mgtan 30°＝k
解得m＝.
【答案】
11.
图1－2－1
距地面为300 m的高处，有一个带电荷量为q1＝1 C的物体，如图1－2－1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
12．两个带电小球，质量都是1 kg，带电荷量都为2.0×10－5 C，相隔较远，以至于两球可看做点电荷，试求它们之间的静电力与万有引力之比．
【解析】 因为两球都可以看做点电荷，所以可以直接应用库仑定律和万有引力定律计算静电力和万有引力．
＝＝＝＝5.4×1010.
【答案】 5.4×1010
1．关于磁通量的概念，以下说法正确的是( )
A．磁感应强度越大，穿过闭合回路的磁通量也越大
B．磁感应强度越大，线圈面积越大，穿过闭合回路的磁通量也越大
C．穿过线圈的磁通量为零时，磁感应强度不一定为零
D．磁通量发生变化时，磁通密度也一定发生变化
【解析】 由磁通量的定义知Φ＝BS·sin θ(θ为B、S间夹角)，即Φ与B、S、θ三个因素有关．磁感应强度越大，穿过闭合回路的磁通量不一定大．当B、S间夹角为0°时，则Φ＝0，而此处磁感应强度不一定等于零．
【答案】 C
图1－3－8
2．在匀强磁场中有一个闭合金属线框如图1－3－8所示，它可以绕轴转动，开始时金属线框与磁感线平行，则( )
A．当金属线框平面与磁感线平行时，穿过线框的磁通量最大
B．当线框平面与磁感线垂直时，穿过线框的磁通量最大
C．当线框平面与磁感线垂直时，穿过线框的磁通量为零
D．当线框平面与磁感线成任意角度时，穿过线框的磁通量变为零
【解析】 根据Φ＝BSsin θ可知，当B、S一定时，θ＝90°，即B、S垂直时，sin θ最大，Φ最大为Φm＝BS.
【答案】 B
3．对于磁感线的认识，下列说法中错误的是( )
A．磁场是由磁感线组成的
B．画出磁感线的地方一定存在着磁场
C．磁感线上任一点的切线方向就是该点的磁场方向
D．在有磁场的空间内，任何一点只能画出一条磁感线
【解析】 磁感线是一种形象描述磁场强弱和方向分布的假想的线，故A错．磁感线上各点的切线方向即该点的磁感应强度的方向，故C正确．磁感线的疏密反映磁感应强度的大小，任意两条磁感线不能相交，D正确．
【答案】 A
图1－3－9
4．如图1－3－9所示，通电直导线右边有一个矩形线框，线框平面与直导线共面，若使线框逐渐远离(平动)通电导线，则穿过线框的磁通量将( )
A．逐渐增大 B．逐渐减小
C．保持不变 D．不能确定
【解析】 通电直导线产生的磁场的特点是：离导线越远，磁场越弱．当线圈向右运动时，由于磁场减弱，穿过线圈的磁通量将减少，所以只有B正确．
【答案】 B
5．(多选)下列关于磁通量的说法，正确的是( )
A．磁通量是反映磁场强弱和方向的物理量
B．某一面积上的磁通量是表示穿过此面积的磁感线的总条数
C．在磁场中所取的面积越大，该面上磁通量越大
D．穿过任何封闭曲面的磁通量一定为零
【解析】 磁通量Φ是磁感应强度B与垂直于磁场方向的面积S的乘积，即Φ＝BS，亦表示穿过磁场中某面积S的磁感线的总条数，Φ只有大小，没有方向，是标量．由此可知选项A错误，B正确．磁通量Φ的大小由B、S共同决定，所以面积大，Φ不一定大，由此可知选项C错误．由于磁感线是闭合曲线，所以只要有磁感线穿入封闭曲面，如一个球面，则该磁感线必然从该曲面穿出，由此可知选项D正确．
【答案】 BD
6.
图1－3－10
磁感线如图1－3－10分布，下列关于A、B、C三点场强的说法正确的是( )
A．A处磁场最强
B．B处磁场最强
C．C处无磁场
D．以上说法都不对
【解析】 磁感线密处磁场强，无磁感线处不是无磁场．
【答案】 A
7.
图1－3－11
如图1－3－11所示为某磁场的一条磁感线，其上有A、B两点，则下列说法正确的是( )
A．A点的磁感应强度一定大
B. B点的磁感应强度一定大
C. 因为磁感线是直线，所以A、B两点的磁感应强度一样大
D. 条件不足，无法确定A、B两点的磁感应强度的大小
【解析】 图中只有一条磁感线，不知道磁感线的分布情况，所以无法确定A、B两点磁感应强度的大小关系．
【答案】 D
8.
图1－3－12
如图1－3－12所示，矩形线框abcd放置在水平面内，磁场方向与水平方向成α角，已知sin α＝，回路面积为S，磁感应强度为B，则通过线框的磁通量为( )
A．BS B.BS C.BS D.BS
【解析】 Φ＝BSsin α＝BS，选B.
【答案】 B
9.
图1－3－13
如图1－3－13所示，条形磁铁的外面有一圆环，在条形磁铁从上到下运动穿过圆环的过程中，磁铁外面的圆环的磁通量的变化情况是( )
A．不变
B．先变大再变小
C．先变小再变大
D．无法判断
【解析】 磁铁靠近圆环的过程中穿过圆环的磁感线条数增多，远离圆环时，穿过圆环的磁感线条数减少，所以磁通量先增大后减小．
【答案】 B
10．关于磁场，下列说法正确的是( )
A．电流周围存在磁场
B．在磁场中无磁感线区域不存在磁场
C．任何物体周围都存在磁场
D．磁体的内部没有磁场
【解析】 由奥斯特实验可知A正确；磁场分布于磁体和电流周围的整个空间，所以B错误；只有磁体和电流的周围都才存在磁场，因此C是错误的．磁体的外部、内部同样都存在磁场，所以D错误．故选A.
【答案】 A
图1－3－14
11．在一个半径为R的线圈内，一个半径为r的区域内有一匀强磁场．磁感应强度为B，如图1－3－14，则穿过这个线圈的磁通量为________．
【解析】 式子Φ＝BS中的S为线圈所包围的磁场的面积．
【答案】 πBr2
12．面积为0.5 m2的闭合导线环垂直于匀强磁场放置时，穿过环的磁通量为0.25 Wb，该磁场的磁感应强度为________T．当环面转至与磁场平行时，穿过环的磁通量为________Wb，磁场的磁感应强度为__________________________T.
【解析】 由Φ＝BS得B＝＝ T＝0.5 T.
当环面转至与磁场平行时，Φ＝0；磁感应强度仍为0.5 T，与线圈位置无关．
【答案】 0.5 0 0.5
1．下面关于电场的叙述不正确的是( )
A．两个未接触的电荷发生了相互作用，一定是电场引起的
B．只有电荷发生相互作用时才产生电场
C．只要有电荷存在，其周围就存在电场
D．A电荷受到B电荷的作用，是B电荷的电场对A电荷的作用
【解析】 两个电荷之间的作用，实际是一个电荷周围存在着由它产生的电场，另外一个电荷受到这个电荷的作用力就是通过这个电场给予的，因此，电场的存在是电荷间产生静电力的条件，故AD正确；电荷周围总存在电场．C正确，B错．
【答案】 B
2．在电场中某一点，当放入正电荷时受到的电场力向右，当放入负电荷时受到的电场力向左，下列说法正确的是 ( )
A．当放入正电荷时，该点的场强向右；当放入负电荷时，该点的场强向左
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．以上说法均不正确
【解析】 电场中某点的场强方向与正电荷在该点受力方向一致，场强描述电场本身的性质，与电荷是否存在无关．正电荷在该点受的电场力方向向右，故场强的方向向右，故A、B、D错C正确．
【答案】 C
3．如图所示，属于匀强电场的有( )
A．①② B．②③
C．③④ D．①④
【解析】 匀强电场的电场线是间隔相等的平行直线，故②③正确．
【答案】 B
4．关于点电荷Q产生电场的电场强度，以下说法正确的有( )
①在以点电荷Q为圆心的同一圆弧上两点场强一定相同
②在点电荷Q周围同一电场线上两点场强一定相同
③凡是与电荷Q距离相等的位置处场强大小一定相等
④若同一电荷在某点的电场力大，则该点处的场强一定大
A．①② B．②③ C．③④ D．①④
【解析】 电场强度是描述电场力性质的物理量，它是矢量．在以点电荷为圆心的同一圆弧上各点场强大小相等但方向不同，故不能说场强相同，在同一电场线上两点场强方向相同但大小不等，故场强也不相同．故③④正确．
【答案】 C
图1－4－5
5．如图1－4－5中画出了某一个电场的一些电场线，将一个正点电荷q置于该电场中，下列说法正确的是 ( )
A．电场线所表示的电场方向是自左向右的
B．电场线所表示的电场方向是自右向左的
C．负电荷q受电场力方向是自左向右的
D．正电荷q受电场力方向是自右向左的
【解析】 电场线是一组平行线，其切线方向即为直线本身，电场方向自左向右，A选项正确，B错误；正电荷在电场中受电场力的方向与电场方向相同，也应是自左向右，负电荷则相反，C、D选项错误．
【答案】 A
图1－4－6
6．如图1－4－6所示，带箭头的直线是某一电场中的一条电场线，在这条直线上有a、b两点，用Ea、Eb分别表示a、b两处的场强大小，有( )
A．a、b两点电场方向不同
B．电场线从a点指向b点，所以Ea>Eb
C．电场线是直线，所以Ea＝Eb
D．不知a、b附近的电场线分布，所以Ea、Eb的大小不能确定
【解析】 电场强度是矢量，a、b两点在同一直线上，a、b两点场强方向相同，A错；a、b附近电场线的疏密情况不能确定，B、C错，D正确．
【答案】 D
图1－4－7
7．法拉第首先提出用电场线形象生动地描绘电场，如图1－4－7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( )
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，但无法判断a、b的电性；由电场线的疏密程度不同知，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
8．关于电场线的论述，下列说法正确的是( )
A．电场线的方向就是带正电的试探电荷运动的方向
B．电场线是直线的地方一定是匀强电场(电场强度大小、方向处处相同的电场)
C．带正电的点电荷只受电场力作用时，加速度的方向总是与它所在处的电场线的切线方向重合
D．画有电场线的地方有电场，没画电场线的地方就不存在电场
【解析】 电场线方向是正电荷的受力方向，但不一定是运动方向，A错；点电荷周围的电场线是直线，但点电荷周围不是匀强电场，B错；不画电场线的地方也存在电场，D错．
【答案】 C
9．(多选)用细线将一质量为m，电荷量为q的小球悬挂在天花板的下面，设空气中存在有沿水平方向的匀强电场，当小球静止时把细线烧断，小球将做( )
A．自由落体运动
B．初速度为零的匀加速直线运动
C．沿悬线的延长线方向的匀加速运动
D．变加速直线运动
【解析】 烧断细线前，小球受竖直向下的重力G、水平方向的电场力F和悬线的拉力T，并处于平衡状态．现烧断细线，拉力T消失，而重力G和电场力F都没有变化，G和F的合力为恒力，方向沿悬线的延长线方向，所以小球做初速度为零的匀加速直线运动．带电粒子在匀强电场中所受的电场力在运动过程中保持不变，初速度为零的物体开始运动的方向必沿合外力方向．
【答案】 BC
10．静止正电荷q在电场力作用下由P向Q做加速运动，而且加速度越来越大．那么可以断定，它所在的电场是图中的( )
【解析】 由正电荷由P向Q做加速运动知，由P到Q顺着电场线方向，由加速度越来越大知，由P到Q电场线越来越密，故D正确．
【答案】 D
图1－4－8
11．某电场中的几条电场线以及带负电的点电荷q在A点受到的电场力方向如图1－4－8所示．
(1)试在图中画出电场线的方向；
(2)比较电场中A、B两点的场强EA、EB的大小；
(3)在A、B两点分别放上等量异种电荷，试比较它们受到的力FA、FB的大小．
【解析】 (1)负电荷的受力方向与该点的场强方向相反，电场线方向如图所示．
(2)电场线的疏密反映了场强的大小，故EA>EB.
(3)因A、B两点放的是等量电荷，所以FA>FB.
【答案】 见解析
12．地球表面附近通常存在着一个竖直方向的微弱电场．一个带负电的微粒在这个电场中受到向上的力，这个电场的方向是竖直向上，还是竖直向下？
【解析】 负电荷在电场中受力方向与电场方向相反，由于电场力向上，可以判断电场的方向是竖直向下的．
【答案】 这个电场的方向是竖直向下的．
1．关于通电直导线所受安培力F，磁感应强度B和电流I三者方向之间的关系．下列说法正确的是 ( )
A．F、B、I三者必定均保持垂直
B．F必定垂直于B、I，但B不一定垂直于I
C．B必定垂直于F、I，但F不一定垂直于I
D．I必定垂直于F、B，但F不一定垂直于B
【解析】 由安培力的特点知B正确．
【答案】 B
2．一根通电直导线在某个空间没有受到安培力的作用，那么( )
A．这个空间一定没有磁场
B．这个空间可能有方向与电流方向平行的磁场
C．这个空间可能有方向与电流方向垂直的磁场
D．以上三种说法都不对
【解析】 安培力的大小不仅与磁感应强度、导线中电流的大小、通电导线的长度有关，还与磁场方向与电流方向的夹角有关，当I∥B时，通电导线不受安培力作用．
【答案】 B
3．摩擦产生静电，会给人们生活带来许多麻烦，甚至对人的生命构成危害．一些高大的建筑物都装有避雷针就是为了防止雷电的危害．假设在赤道上某处有一竖直的避雷针，当带有正电的乌云经过避雷针的上方时，避雷针开始放电，则地磁场对避雷针的作用力方向为 ( )
A．正南 B．正东
C．正西 D．正北
【解析】 当带有正电的乌云经过避雷针的上方时，在避雷针上端产生的感应电荷是负电荷，它会通过针尖逐渐放出，比较缓慢地中和云层所带的正电荷，即避雷针中电流向下．赤道上空的磁感线由南向北，据左手定则可判断地磁场对避雷针的作用力方向指向正东．
【答案】 B
图1－5－3
4．如图1－5－3所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根长直导线，导线与磁铁垂直，给导线通以垂直纸面向里的电流，则( )
A．磁铁对桌面压力减小，不受桌面的摩擦力作用
B．磁铁对桌面压力减小，受到桌面的摩擦力作用
C．磁铁对桌面压力增加，不受桌面的摩擦力作用
D．磁铁对桌面压力增加，受到桌面的摩擦力作用
【解析】 直导线受到磁铁的安培力竖直向上，由牛顿第三定律可知，磁铁受通电导线的作用力竖直向下，所以磁铁不受桌面的摩擦力作用，它对桌面的压力增加．
【答案】 C
图1－5－4
5．(多选)质量为M的金属闭合矩形线框abcd，用细软的绝缘丝线悬挂起来，矩形线框abcd的下半部分处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中，线框中通有方向为abcda的电流，如图1－5－4所示．此时悬线上有拉力．为了使拉力等于零，可 ( )
A．适当增大磁感应强度
B．使磁场反向
C．适当增大电流强度
D．使电流反向
【解析】 由左手定则知，导线bc受向上的安培力F，对线框受力分析知，悬线拉力T＝Mg－F，要使拉力T等于零，应增大导线bc受到的安培力F.因安培力的大小随磁感应强度的大小、电流的大小与导体长度的增大而增大，故AC正确，若使磁场反向或使电流反向，则bc受的磁场力向下，拉力不可能为零，故B、D均错．
【答案】 AC
图1－5－5
6．如图1－5－5所示，放在蹄形磁铁两极之间的导体棒ab，当通有自b到a的电流时受到向右的安培力作用，则磁铁的上端是________极．若磁铁上端是S极，导体棒中的电流方向自a到b，则导体棒受到的安培力方向向________．
【解析】 当ab棒中通有自b到a的电流时，受到的安培力向右，据左手定则可知磁场方向向下，所以磁铁上端为N极．若上端为S极，电流由a→b，据左手定则可判定安培力方向向右．
【答案】 N 右
7．某班的一物理实验小组为探究电与磁的关系进行了一次实验探究，他们选用的器材有干电池组、导线、小灯泡、电流表、开关等，他们将上述器材串联，并利用支架把电路中的一根导线竖直放置，在竖直导线四周的水平平台上放置了许多很小的小磁针．然后闭合开关，观察到小灯泡发光，小磁针发生了偏转．
请回答下列问题：
(1)在电路中连接小灯泡的主要目的是______________________________
(选填“知道电路是否接通”或“避免电路发生短路”)．
(2)通电竖直导线周围的小磁针环绕导线形成一个____________________．
(3)改变导线的电流方向，则小磁针的偏转方向______________________．
小磁针环绕导线形成图形仍是一个________．
(4)通电竖直导线的小磁针发生偏转，表明电流能够产生________．
(5)如果竖直导线中的电流方向由下向上时，它周围的小磁针北极的环绕方向是逆时针方向．那么，竖直导线中的电流方向由上向下看时，导线周围的小磁针北极的环绕方向是________．
(6)该实验探究设计实际上是丹麦科学家________发现电流磁效应的实验过程．
【解析】 (1)因导线、电流表电阻太小，应在电路中串联一个限流电阻，避免电路发生短路．本电路中小灯泡就是替代限流电阻的．
(2)通电导线周围的磁感线是以导线上各点为圆心的同心圆，所以小磁针环绕导线形成一个圆圈．
(3)改变导线中的电流方向，则小磁针周围的圆形磁感线的方向随之改变，因此小磁针偏转方向改变，但仍然是一个圆圈．
(4)通电导线附近的小磁针发生偏转，说明电流能够产生磁场．
(5)通电直导线周围的磁场的磁感线的方向与电流方向有关，电流方向改变时其磁感线方向也改变．电流方向由上向下看时，导线周围的小磁针北极的环绕方向变为顺时针方向．
(6)该实验探究设计实际上是奥斯特发现电流磁效应的实验过程．
【答案】 (1)避免电路发生短路 (2)圆圈
(3)发生改变 圆圈 (4)磁场 (5)顺时针方向
(6)奥斯特
图1－5－6
8．如图1－5－6所示，把一根轻弹簧竖直地悬挂起来，使它的下端刚刚跟导电液体接触，给弹簧通入电流时会发生的现象是_______________________，
原因是______________________________________________________．
【解析】 弹簧中通入电流时，弹簧各线圈中电流方向相同，线圈之间相互吸引，使弹簧收缩，则下端和导电液体脱离，电路断开，因电流消失，线圈之间相互作用消失，因而弹簧恢复原来形状，电路又被接通，这个过程反复出现，使得弹簧上下振动．
【答案】 见解析
9．在磁场方向(用B表示)、电流方向(I)、安培力方向(F)三者中已知其中的两个，试根据图1－5－7中各情况确定第三者的方向．
图1－5－7
【解析】 (a)电流垂直纸面向里
(b)磁场方向垂直力F斜向下
(c)力F水平向右
(d)F＝0
【答案】 见解析
图1－5－8
10．如图1－5－8所示，在水平向右的匀强磁场中，放入矩形线框abcd，线框可绕其中心轴线自由转动，若线框中通入图中所示电流．试判断此时线框的转动方向．(从上向下看)
【解析】 据左手定则，让磁感线穿入手心，四指指向电流方向．则大拇指所指的方向即通电导线所受安培力方向．由此可判断此时：ab边受安培力方向垂直纸面向里，dc边受安培力方向垂直纸面向外，而ad边和bc边平行磁场方向，所以此时不受安培力作用，因此线框ab边向里转，cd边向外转，即从上向下看线框顺时针转动．
【答案】 从上向下看顺时针转动．
1．下列说法正确的是( )
A．指南针S极可指正南方向
B．指南针N极可指正南方向
C．指南针最早是我国发明的
D．指南针是哥伦布发明的
【解析】 指南针的S极可以指南，但并不能指正南，与正南方向有一定的磁偏角，所以选项A、B错．指南针最早是由我国古代人民发明的，它的出现为哥伦布“发现新大陆”创造了必要条件，所以选项C对，选项D错．
【答案】 C
2．关于电荷在磁场中的受力，下列说法中正确的是( )
①静止电荷一定不受洛伦兹力作用，运动电荷也不一定受洛伦兹力作用
②洛伦兹力的方向不可能与磁场方向平行
③洛伦兹力的方向与带电粒子运动的速度方向有可能平行
④粒子运动的方向与磁场不垂直时，一定不受洛伦兹力作用
A．①② B．②③
C．③④ D．①④
【解析】 静止电荷不受洛伦兹力，而运动电荷只有当其运动方向与磁场方向不平行时才受洛伦兹力，并且洛伦兹力方向一定与速度方向垂直，故A正确．
【答案】 A
3．对阴极射线管的认识，下列说法错误的是( )
A．阴极射线管是用来观察电子束运动轨迹的装置
B．阴极射线管内部抽成真空
C．借助阴极射线管我们可以看到每个电子的运动轨迹
D．阴极射线管工作时，它的阴极和阳极之间存在强电场
【解析】 运动的电子是用肉眼看不到的，在阴极射线管中我们是借助大量电子轰击荧光物质发光来观察电子束运动径迹的，但不是一个电子的轨迹．
【答案】 C
4．回旋加速器中( )
A．电场和磁场同时用来加速带电粒子
B．只有电场用来加速带电粒子
C．电场和磁场用来防止外界粒子进入回旋加速器
D．一带电粒子不断被加速的过程中，交变电源的电压也要不断增大
【解析】 回旋加速器中电场是用来加速带电粒子的，且交变电源的电压不需要改变；而磁场是用来让粒子做匀速圆周运动的，以便周期性地进入电场被加速．
【答案】 B
图1－6－7
5．如图1－6－7一束带电粒子沿着通有电流的螺线管的轴线射入管内，则粒子在管内的运动状态是( )
A．匀速直线运动
B．匀加速直线运动
C．匀减速直线运动
D．因不知电流方向，无法判断
【解析】 螺线管内部为匀强磁场，方向与轴线平行．带电粒子沿轴线射入，速度与磁场平行不受洛伦兹力，做匀速直线运动．
【答案】 A
6．关于带电粒子在匀强电场和匀强磁场中的运动，下列说法正确的是( )
A．带电粒子沿电场线射入电场，电场力对带电粒子一定做正功，粒子动能增加
B．带电粒子垂直于电场线方向射入电场，电场力对带电粒子不做功，粒子动能不变
C．带电粒子沿磁感线方向射入磁场，洛伦兹力对带电粒子一定做正功，粒子动能增加
D．不管带电粒子怎样射入磁场，洛伦兹力对带电粒子都不做功，粒子动能都不变
【解析】 带电粒子沿电场线射入电场，因粒子电性未知，故电场力可能做正功，也可能做负功，粒子动能变化也不确定；粒子垂直电场线射入电场，粒子在电场力作用下做类平抛运动，电场力做正功，粒子动能增加；带电粒子射入磁场，由于洛伦兹力始终与速度垂直不做功，粒子动能不变．所以D正确．
【答案】 D
7．(多选)来自宇宙的质子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些质子在进入地球周围的空间时，将 ( )
A．竖直向下沿直线射向地面
B．相对于预定点向东偏转
C．做曲线运动
D．相对于预定点，稍向北偏转
【解析】 地球表面地磁场方向由南向北，质子带正电，由左手定则可判定，质子自赤道上空竖直下落过程中所受洛伦兹力方向向东，将偏东做曲线运动．
【答案】 BC
图1－6－8
8．如图1－6－8所示，一个带正电的粒子以速度v1在xOy平面内运动时，它所受匀强磁场B的洛伦兹力F洛1的方向指向z轴负方向，如果此粒子以速度v2沿z轴正向运动，则粒子所受洛伦兹力F洛2的方向指向x轴正向，由此可知B的方向________．
【答案】 指向y轴负方向
图1－6－9
9．如图1－6－9所示，在阴极射线管中电子流方向由左向右，其上方有一根通电直导线，导线与阴极射线管平行，现发现阴极射线向下偏转，则导线中的电流方向为 ________.
【解析】 阴极射线向下偏转，说明直导线在阴极射线处产生的磁场方向向里，由安培定则知，导线中的电流方向由左向右．
【答案】 由左向右
图1－6－10
10．放射性物质的原子核衰变时，会从原子核内发射出三种射线：一种是α射线(带正电)，一种是β射线(高速电子流)，还有一种是γ射线(不带电的光子流)．利用磁场可以把它们分离开来，如图1－6－10所示．试确定图中磁场的方向．
【答案】 垂直纸面向里
11．如图1－6－11所示为磁流体发电机示意图，若飞入的等离子体均为一价离子，则打在下极板的是什么性质的离子？
图1－6－11
【解析】 由左手定则可以判断正电荷向下偏转，负电荷向上偏转，所以打在下极板的是带正电离子．
【答案】 正电荷
12．如图1－6－12为电视机显像管原理示意图，没有磁场时打在荧光屏正中的O点．为使电子束偏转，在管颈区域加有偏转磁场(由偏转线圈产生)．请回答下列问题：
图1－6－12
(1)电子束在竖直方向偏离中心，打在荧光屏上的A点，偏转磁场应沿什么方向？
(2)电子束打在图中的B点，偏转磁场应沿什么方向？
(3)如果要使电子束打在荧光屏上的位置由中心O逐渐向A点移动，偏转磁场的强弱应该怎样变化？
【解析】 (1)由左手定则可判断出偏转磁场垂直纸面向外．
(2)由左手定则可判断出偏转磁场垂直纸面向里．
(3)如果要使电子束打在荧光屏上的位置由中心O逐渐向A点移动，应逐渐增大电子受到的洛伦兹力．因带电粒子通过磁场的区域越强，其偏转程度越大，所以磁感应强度应逐渐增大．
【答案】 见解析
