9.1 静电场及其应用同步练习 人教版（2019） 必修 第三册（含解析）

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人教版必修三 9.1 电荷
一、单项选择题
1.东汉王充在论衡雷虚篇中记载：“顿牟掇芥”注：“顿牟”指琥珀，“掇芥”意为吸引轻小物体。下列对这一现象的科学解释正确的是
A. 琥珀摩擦后产生了新的电荷，因此能吸引芥籽
B. 摩擦使琥珀与其他物体间发生电荷转移，琥珀带电后吸引轻小物体
C. 芥籽本身带有电荷，与琥珀相互吸引
D. 琥珀具有磁性，可对芥籽等轻小物体产生引力
2.关于摩擦起电，下列说法正确的是( )
A. 丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，丝绸得到了电子
B. 毛皮摩擦过的橡胶棒带负电，毛皮得到了电子
C. 毛皮摩擦过的橡胶棒带负电，是因为橡胶棒产生了负电荷
D. 丝绸摩擦过的玻璃棒带负电，毛皮摩擦过的橡胶棒带正电
3.下列说法正确的是( )
A. 电荷量很小的电荷就是元电荷 B. 物体所带的电荷量可以是任意的
C. 静电感应过程电荷的总量保持不变 D. 摩擦起电的过程实质上是创造电荷的过程
4.下列三幅图反映了三种起电的方式，下列说法正确的是( )
A. 图甲中橡胶棒与毛皮摩擦后，把正电荷传给了毛皮，使橡胶棒带上了负电
B. 图乙中无论小球带正电还是负电，与接触时都把电荷传给、，使箔片张开
C. 图丙中带电小球靠近原来不带电的导体、，先移走小球，再分开、，则、带上了等量异种电荷
D. 三种起电方式的实质都是电子的转移
5.如图，充气后的气球在头发上摩擦，再靠近不带电的空易拉罐，在气球未接触易拉罐的情况下，可观察到易拉罐会朝气球方向滚动，已知下列说法正确的是( )
A. 易拉罐靠近气球一侧的带电性质和气球相同
B. 易拉罐远离气球一侧的带电性质和气球相同
C. 气球所带电荷量可能是
D. 气球对易拉罐远、近两侧的作用力大小相等
6.如图、为相互接触的用绝缘支柱支持的金属导体，起始它们不带电，在它们的下端贴有金属箔片，是带正电的小球，并移近导体，则( )
A. 带正电，带负电
B. 先移走，再分开、，上的金属箔片仍张开
C. 先分开、，然后移去，上的金属箔片闭合
D. 先分开、，再移走，最后再让、接触，上的金属箔片闭合
7.如图所示，不带电的金属导体通过绝缘支架固定在桌面上，将带正电的小球移近金属导体，下列说法正确的是( )
A. 导体端带正电，端带正电 B. 导体端带负电，端带负电
C. 导体端带正电，端带负电 D. 导体端带负电，端带正电
8.如图所示，将带正电荷的导体球靠近不带电的导体。若沿虚线将导体分成、两部分，这两部分所带电荷量大小分别为、。对于上述实验，电荷量关系正确的是( )
A. ，为正电荷 B. ，为负电荷
C. ，为负电荷 D. ，为正电荷
9.如图，将充气后的气球在头发上摩擦，然后将其靠近绝缘桌面上不带电的空易拉罐，在气球未接触易拉罐的情况下，发现易拉罐朝气球方向滚动起来，关于这一现象，下列说法正确的是
A. 易拉罐仍不带电，只是电荷重新分布
B. 易拉罐靠近气球一侧的带电性质和气球相同
C. 气球在头发上摩擦的过程创造了电荷，从而使气球带电
D. 气球对易拉罐远、近两侧的作用力大小相同
10.物理课上，老师将一不带电的金属球壳用绝缘支架固定。球壳横截面如图所示，球心为，是球内位于球心左侧一点。当老师把跟丝绸摩擦过的玻璃棒缓慢靠近金属球壳但未接触的过程中，可判定( )
A. 整个球壳将带上正电
B. 整个球壳将带上负电
C. 沿过的虚线将球壳分为左、右两部分，则左侧球壳的带电量等于右侧球壳的带电量
D. 沿过的虚线将球壳分为左、右两部分，则左侧球壳的带电量小于右侧球壳的带电量
11.我国学者王充在他的论衡一书中写下“顿牟掇芥”一语。此语意为摩擦过的琥珀能吸引像草芥一类的轻小物体。下列说法正确的是( )
A. 摩擦过的琥珀带的电荷量不一定是元电荷的整数倍
B. 琥珀带电的原因是摩擦过程中电荷发生了转移
C. 琥珀靠近轻小物体的过程中，轻小物体上凭空产生了电荷
D. 琥珀吸引轻小物体时，轻小物体对琥珀没有作用力
12.用带正电的小球靠近不带电验电器的金属球，结果验电器的金属箔片张开，如图甲所示用带正电的小球接触不带电验电器的金属球，结果验电器的金属箔片张开，如图乙所示。关于甲、乙两验电器金属箔片带电情况，下列说法正确的是( )
A. 都带负电 B. 甲带负电、乙带正电
C. 都带正电 D. 甲带正电、乙带负电
二、多项选择题
13.关于元电荷的理解，下列说法正确的是( )
A. 元电荷就是电子
B. 元电荷就是质子
C. 元电荷是表示跟一个电子所带电荷量数值相等的电荷量
D. 物体所带电量只能是元电荷的整数倍
14.下列说法正确的是( )
A. 元电荷是最小的带电粒子，它带正电
B. 元电荷的数值最早是由美国物理学家密立根测出的
C. 只要是球形带电体，无论球多大，都能看作点电荷
D. 当两个带电体的形状和大小对它们之间相互作用力的影响可忽略时，这两个带电体都能看作点电荷
15.关于摩擦起电现象，下列说法中正确的是( )
A. 摩擦起电是用摩擦的方法将其他物质变成了电荷
B. 摩擦起电是通过摩擦将一个物体中的电子转移到另一个物体上
C. 通过摩擦起电，两个原来不带电的物体一定带有等量异种电荷
D. 通过摩擦起电，两个原来不带电的物体可能带有同种电荷
16.将带正电荷的导体球靠近不带电的导体。若沿虚线将导体分成、两部分，这两部分所带电荷量分别为、若沿虚线将导体分成两部分，这两部分所带电荷量分别为和。下列判断正确的是( )
A. 沿虚线切割时，带正电，带负电，
B. 沿虚线切割时，带正电，带负电，
C. 沿虚线切割时，带正电，带负电，
D. 沿虚线切割时，带负电，带正电，
17.已知一个电子所带电量，现乌海市第一中学有位同学发现某本资料书上有个数值很模糊，根据你所学知识，推断该数值可能是( )
A. B. C. D.
18.如图所示，、、、为四个带电小球，两球之间的作用分别为吸引，排斥，排斥，吸引，则 ( )
A. 有两个小球带同种电荷 B. 有三个小球带同种电荷
C. 、小球带同种电荷 D. 、小球带异种电荷
19.物理老师在空气干燥的教室里进行一个小实验，将两气球用细线悬挂在绳子上，用毛巾来回摩擦气球，松手后如图甲所示。而后将一不带电的厚纸板放在两气球中间，气球会相互靠近纸板，如图乙所示。下列说法正确的是
A. 气球的带电方式属于感应起电
B. 图甲中，两气球带上同种电荷相互排斥而向两边分开
C. 在两气球中间放上纸板后，气球虽然相互靠近但是它们仍带有同种电荷
D. 在两气球中间放上纸板后，气球会相互靠近是因为它们带上了异种电荷
20.如图是某同学绘出的情景图，图是一个正电荷靠近验电器时的感应电荷分布，图是一个负电荷靠近一根导体棒，且导体棒左端接地时的感应电荷分布，图与不同之处在于它是导体棒中部接地，图是电池两极分别连在平行板电容两极，且电池负极接地，等量异种电荷分布在电容器两板内侧，请指出正确的图是哪个图( )
A. B. C. D.
三、简答题
21.有三个完全相同的金属球，球带的电荷量为，球和球均不带电。现要使球带的电荷量为，应该怎么操作？
22.教材中给出了电荷守恒定律的内容，请回答以下问题：
电中性物体中有无电荷存在？
“电荷的中和”是不是正、负电荷一起消失了？
对于“电荷的总量保持不变”中的“电荷的总量”怎么理解？
23.绝缘细线上端固定，下端悬挂一轻质小球，的表面镀有铝膜。在的近旁有一绝缘金属球，开始时、都不带电，如图所示。现使带正电，发现先吸引，接触后又把排斥开。请解释此现象产生的原因。
24.某同学设计了一个验证电荷守恒定律的实验，实验装置如图所示。实验步骤如下：
用一根金属杆连接两只相同的验电器，让带电的有机玻璃棒靠近金属杆的一端，两只验电器的箔片均张开，为什么？
在两只验电器的箔片均张开的情况下，先移走金属杆，再移走带电的有机玻璃棒，这时验电器的箔片是否保持张开状态？为什么？
再用金属杆连接两只验电器，将会出现什么现象？这个现象说明了什么？这个实验能验证电荷守恒定律吗？为什么？
答案和解析
1.【答案】
【解析】A.摩擦起电的本质是电子在物体间的转移，而非产生新电荷，A错误
B.琥珀与其他物体摩擦时，因电子转移而带电，带电体具有吸引轻小物体的性质， B正确
C.文献中未提及芥将本身带电，吸引现象是由于琥珀带电后对中性轻小物体的极化作用，C错误
D.琥珀为非金属，不具有磁性，D错误。故选B。
2.【答案】
【解析】用丝绸摩擦玻璃棒后，丝绸得到电子带负电，玻璃棒失去电子带正电；用毛皮摩擦橡胶棒后，毛皮失去电子带正电，橡胶棒得到电子带负电，而不是产生了负电荷。故A正确，、、D错误。
3.【答案】
【解析】A.元电荷是一个质子或一个电子所带电荷量的大小，不能够认为电荷量很小的电荷就是元电荷，故A错误；
B.物体所带的电荷量均为元电荷的整数倍，故B错误；
C.根据电荷守恒定律可知，静电感应过程电荷的总量保持不变，故C正确；
D.摩擦起电的本质是电荷发生了转移，该过程中并没有创造电荷，故D错误。故选C。
4.【答案】
【解析】A.橡胶棒与毛皮摩擦后，橡胶棒带负电，是因为电子从毛皮转移到橡胶棒，A错误；
B.小球带正电时，电子从与箔片转移到小球，使箔片带正电。小球带负电时，电子从小球转移到箔片带负电。两种情况均使箔片带同种电荷相斥，使箔片张开，B错误；
C.小球感应、，发生静电感应现象，、带上等量异种电荷。移开小球后，静电感应消失，分开后、均不带电，C错误；
D.三种起电方式的本质都是电子的转移。不带电的物体因失去电子显正电性，得到电子显负电性，电子在转移的过程中，电荷的总量保持不变，D正确。故选D。
5.【答案】
【解析】气球带电后，由于感应起电，易拉罐靠近气球的一侧带上了与气球异种的电荷，远离气球的一侧带上了与气球同种的电荷，故 正确，错误；
带电体的电荷量是元电荷的整数倍，而 不是 的整数倍，故气球所带电荷量不可能是 ，故 错误；
易拉罐靠近气球的一侧带上了与气球异种的电荷，故气球对易拉罐靠近气球一侧的作用力为吸引力，对另一侧为排斥力，由于左右两侧到气球距离不同，因此气球对易拉罐两侧作用力大小不同，故 错误。
故选B。
6.【答案】
【解析】感应带电，这是使物体带电的一种方法，根据异种电荷互相吸引的原理可知，靠近的一端会带异种电荷；金属导体处在正电荷的电场中，由于静电感应现象，导体的右端要感应出正电荷，在导体的左端会出现负电荷，所以导体两端的验电箔都张开，且左端带负电，右端带正电，故A错误；
B.先把移走，、电荷恢复原状，、两端都不带电；若再把、分开，、上的金属箔片不会张开，故B错误；
C.先分开、，然后移去，带负电，带正电，上的金属箔片带同种电荷排斥，上的金属箔片仍张开，故C错误；
D.先把、分开，再把移走，然后重新让、接触，与上的电荷重新中和，上的金属箔片闭合，上的金属箔片也闭合，故D正确。
7.【答案】
【解析】根据异种电荷互相吸引的原理可知，靠近的一端会带异种电荷。金属导体处在正电荷的电场中，由于静电感应现象，带负电，带正电。故选D。
8.【答案】
【解析】解：根据静电感应现象可知，导体近端感应负电荷，远端感应正电荷，即带正电，带负电；导体原来不带电，只是在的电荷的作用下，导体中的自由电子向部分移动，使部分多带了电子而带负电；部分少了电子而带正电。根据电荷守恒可知，部分转移的电子数目和部分多余的电子数目是相同的，因此无论从哪一条虚线切开，两部分的电荷量总是相等的，即 故ABC错误，D正确；故选：。
9.【答案】
【解析】将充气后的气球在头发上摩擦后，气球带上电荷并形成电场，此时易拉罐在该电场作用下发生静电感应现象，靠近气球一侧的带电性质和气球带电性质相反，远离气球一侧的带电性质和气球带电性质相同，易拉罐整体仍不显电性，故A正确，B错误；
C.气球在头发上摩擦的过程，是电荷在气球和头发之间发生了转移，并不是创造了电荷，故C错误；
D.根据库仑定律可知，气球上的电荷对易拉罐靠近气球一侧的电荷引力大于远离气球一侧电荷的斥力，从而使易拉罐朝气球方向滚动起来，故D错误。
10.【答案】
【解析】丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，靠近点，则球壳左边带负电右边带正电，整体仍显示电中性，不带电，故错误；
因为整体显示电中性，正电荷与负电荷数量相等，无论怎样将球壳分开，两部分的带电量始终相同，故C正确，D错误；故选C。
11.【答案】
【解析】A、所有物体的带电量一定是元电荷的整数倍，故A错误；
B、琥珀带电的原因是摩擦过程中电荷发生了转移，故B正确；
C、电荷是守恒的，不可能凭空产生，故C错误；
D、力的作用是相互的，琥珀吸引轻小物体时，轻小物体对琥珀有作用力，故D错误。故选B。
12.【答案】
【解析】甲图中，验电器本来不带电，由于异种电荷相互吸引，带正电的小球靠近验电器的金属球时，使得金属球带负电荷，从而导致金属箔带上正电荷；乙图中，用带正电的小球接触不带电验电器的金属球，这时验电器无论是金属球还是金属箔都带上了正电荷，故ABD错误，C正确。
13.【答案】
【解析】元电荷元电荷指的是自然界中可单独存在的最小电荷量，并不是指一个带电粒子，等于电子、质子所带的电荷量，而不是质子、电子本身，、B错误；
元电荷又称“基本电量”，在各种带电微粒中，电子电荷量的大小是最小的，人们把最小电荷量叫做元电荷，常用符号表示，任何带电体所带电荷都是的整数倍，CD正确。
14.【答案】
【解析】选项：元电荷是最小的电荷量，不是带电粒子，它的值等于电子或质子所带电荷量的绝对值，所以 A错误。
选项：元电荷的数值最早是由美国物理学家密立根通过油滴实验测出的， B正确。
选项：当球形带电体的大小和形状对所研究的问题有影响时，不能看作点电荷， C错误。
选项：当两个带电体的形状和大小对它们之间相互作用力的影响可忽略时，这两个带电体都能看作点电荷， D正确。
15.【答案】
【解析】由电荷守恒定律知，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；摩擦起电是通过摩擦将一个物体中的电子转移到另一个物体上，通过摩擦起电，两个原来不带电的物体一定带有等量异种电荷，故B、C正确。
16.【答案】
【解析】将带正电荷的导体球靠近不带电的导体时，由于静电感应，导体内部的电子将向端移动、聚集，使导体端因电子的聚集而带上负电，同时导体端因失去电子而带上正电，但由于导体起初不带电，则可知导体内部正负电荷相等，因此，在因静电感应电荷重新分布后，无论沿着虚线切割还是沿着虚线切割时，、两部分导体所带正负电荷量绝对值必然相等。故AC正确，BD错误。
17.【答案】
【解析】所有带电体所带电量都是的整数倍，所以均有可能，不可能。故选ABC。
18.【答案】
【解析】设带正电，吸引，异种电荷相吸，所以带负电；排斥，同种电荷相斥，所以带正电；吸引，所以带正电。即、、、，选项B、D正确。
19.【答案】
【解析】气球的带电方式属于摩擦起电，项错误
两气球由于带上同种电荷相互排斥而向两边分开，项正确
在两气球中间放上纸板后，由于气球较轻，带上电后被纸板吸引，两气球依旧带同种电荷，项正确、项错误。
20.【答案】
【解析】根据静电感应原理，靠近带正电小球的验电器金属球带负电，较远的金属箔带正电，故A正确；
导体棒左端或者中间接地，大地是远端，根据静电感应原理，选项中导体棒应该带正电左端不能带正电，选项中导体棒带正电左端不能带负电，故BC错误；
D.电池负极接地，但充电后平行板电容器中的电荷分布不受影响，故D正确。
故选：。
21.【解析】根据库仑的发现，两个相同的带电金属球接触后所带的电荷量相等。
所以，先把球与球接触后分开，此时球带电；
再把球与球接触后分开，则球、分别带电；
最后，球再次与球接触后分开，球带电。
22.【解析】电中性物体中是有正、负电荷存在的，只是正、负电荷的代数和为。
“电荷的中和”是指电荷的电性相反，电荷量的数值相等，这时正、负电荷的代数和为。
“电荷的总量”是指正、负电荷的代数和。
23.【解析】由于带电体具有吸引轻小物体的性质，所以首先将其近旁的轻质小球吸引并与之接触，、接触后带上同种电荷，由于同种电荷互相排斥，故最终又把排斥开。
24.【解析】用一根金属杆连接两只相同的验电器，让带电的有机玻璃棒靠近金属杆的一端，金属杆发生静电感应现象，近端感应异种电荷，远端感应同种电荷，即近端的验电器上的金属箔片感应出与玻璃棒异种的电荷而张开，远端的验电器上的金属箔片感应出与玻璃棒同种的电荷而张开，则两只验电器的箔片均张开。
在两只验电器的箔片均张开的情况下，先移走金属杆，再移走带电的有机玻璃棒，这时两个验电器没有通路，感应的电荷无法中和，箔片保持张开状态。
再用金属杆连接两只验电器，两个验电器连接，感应的电荷中和，金属箔片闭合，这个现象说明了两个验电器感应出等量的异种电荷，这个实验验证了电荷守恒定律，因为静电感应出的异种电荷在存在通路的情况下，又中和了。
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