人教版物理选修3-1 同步练习：第1章 第1节 电荷及其守恒定律

第一章　静电场
第1节　电荷及其守恒定律
对三种起电方式的理解
1.由不同材料构成的物体A和B,原本都不显电性,现将A和B互相摩擦之后,结果A带上了正电,则(　A　)
A.电子由A转移到了B
B.电子由B转移到了A
C.A所带的电荷量大于B所带的电荷量
D.A所带的电荷量小于B所带的电荷量
解析:A,B互相摩擦后,A带正电,说明A失去了电子,即电子由A转移到了B上,选项A正确,B错误;根据电荷守恒定律,A,B所带电荷量相等,选项C,D错误.
2.(多选)用金属箔做成一个不带电的圆环,放在干燥的绝缘桌面上.小明同学用绝缘材料做的笔套与头发摩擦后,将笔套自上而下慢慢靠近圆环,当距离约为0.5
cm时圆环被吸引到笔套上,如图所示.对上述现象的判断与分析,下列说法正确的是(　ABC　)
A.摩擦使笔套带电
B.笔套靠近圆环时,圆环上、下部感应出异号电荷
C.圆环被吸引到笔套上的过程中,圆环所受静电力的合力大于圆环的重力
D.笔套碰到圆环后,笔套所带的电荷立刻被全部中和
解析:笔套与头发摩擦后,能够吸引圆环,说明笔套上带了电荷,即摩擦使笔套带电,选项A正确;笔套靠近圆环时,由于静电感应,会使圆环上、下部感应出异号电荷,选项B正确;圆环被吸引到笔套上的过程中,是由于圆环所受静电力的合力大于圆环所受的重力,故选项C正确;由于笔套为绝缘体,笔套接触到圆环后,笔套所带的电荷不能被全部中和,选项D错误.
3.如图是伏打起电盘示意图,其起电原理是(　B　)
A.摩擦起电
B.感应起电
C.接触起电
D.以上三种方式都不是
解析:导电平板靠近带电绝缘板并接地,导电平板与大地组成“大导体”,发生静电感应,使导电平板带上负电荷,选项B正确.
对电荷守恒定律的理解
4.M和N都是不带电的物体,它们互相摩擦后M带正电荷1.6×10-10C,下列判断中正确的是(　C　)
A.在摩擦前M和N的内部没有任何电荷
B.摩擦的过程中电子从N转移到了M
C.N在摩擦后一定带负电荷1.6×10-10C
D.M在摩擦过程中失去了1.6×10-10个电子
解析:在摩擦前M和N的内部有电荷,但电荷总量为零,故选项A错误.摩擦的过程中电子从M转移到了N,M带上了正电荷,故选项B错误.由电荷守恒定律可知,N在摩擦后一定带负电荷1.6×10-10C,故选项C正确.M在摩擦过程中失去了个=1×109个电子,故选项D错误.
5.如图所示,左边是一个原先不带电的导体,右边C是后来靠近的带正电的导体球.若用绝缘工具沿图示某条虚线将导体切开,导体分为A,B两部分,这两部分所带电荷量的数值分别为QA,QB,则下列结论正确的有(　D　)
A.沿虚线d切开,A带负电,B带正电,且QA>QB
B.只有沿虚线b切开,才有A带正电,B带负电,且QA=QB
C.沿虚线a切开,A带正电,B带负电,且QAD.沿任意一条虚线切开,都有A带正电,B带负电,而QA,QB的值与所切的位置有关
解析:静电感应使得A带正电,B带负电.导体原来不带电,只是在带正电的导体球C的静电感应下,导体中的自由电子向B部分转移,使B部分带了多余的电子而带负电,A部分少了电子而带正电.根据电荷守恒定律,A部分移走的电子数目和B部分多余的电子数目是相同的,因此无论沿哪一条虚线切开,两部分的电荷量总是相等的,电子在导体上的分布不均匀,越靠近右端负电荷密度越大,越靠近左端正电荷密度越大,所以从不同位置切开时左右两部分所带电荷量的值QA,QB是不同的,故只有D正确.
6.目前普遍认为,质子和中子都是由被称为u夸克和d夸克的两类夸克组成.u夸克带电荷量为+e,d夸克带电荷量为-e,e为元电荷.下列论断可能正确的是(　B　)
A.质子由1个u夸克和1个d夸克组成,中子由1个u夸克和2个d夸克组成
B.质子由2个u夸克和1个d夸克组成,中子由1个u夸克和2个d夸克组成
C.质子由1个u夸克和2个d夸克组成,中子由2个u夸克和1个d夸克组成
D.质子由2个u夸克和1个d夸克组成,中子由1个u夸克和1个d夸克组成
解析:对质子H:带电荷量为2×(+e)+(-e)=e,故由2个u夸克和1个d夸克组成;对中子n:带电荷量为1×(+e)+2×(-e)=0,故由1个u夸克和2个d夸克组成.故选项B正确.
7.多少个电子的电荷量等于-3.2×10-5C 干燥的天气一个人脱了鞋在地毯上走,身上聚集了-4.8×10-5C的电荷.此人身上有多少个剩余电子 他的质量增加了多少 (电子质量me=9.1×10-31kg,电子电荷量e=1.6×10-19C)
解析:-3.2×10-5C电荷量含有的电子数为
n===2.0×1014(个)
-4.8×10-5C的电荷含有的电子数为
n′===3.0×1014(个),
增加的质量为
M=n′me=3.0×1014×9.1×10-31kg=2.73×10-16kg.
答案:2.0×1014个　3.0×1014个　2.73×10-16kg
对元电荷的理解
8.下列关于元电荷的说法正确的是(　B　)
A.元电荷就是电子或质子
B.元电荷是最小电荷量
C.法国物理学家库仑最早用油滴实验精确地测出了e的数值
D.油滴所带的电荷量可能是8.8×10-19C
解析:元电荷是指最小的电荷量,不是电荷,不是指质子或者是电子,故选项A错误、B正确;密立根最早用油滴实验精确地测出了e的数值,故选项C错误;任何带电体所带电荷量都等于元电荷的整数倍.油滴所带的电荷量不可能是8.8×10-19C,故选项D错误.
9.保护知识产权,抵制盗版是我们每个公民的责任与义务.盗版书籍影响我们的学习效率甚至给我们的学习带来隐患.小华有一次不小心购买了盗版的物理参考书,做练习时,他发现有一个关键数字看不清,拿来问老师,如果你是老师,你认为可能是下列几个数字中的(　B　)
A.6.2×10-19
C
B.6.4×10-19
C
C.6.6×10-19
C
D.6.8×10-19
C
解析:电荷量必须是元电荷e=1.60×10-19
C的整数倍,6.4×10-19
C是e的4倍,故看不清的关键数字是B项.
10.如图所示,把一个不带电的枕形导体靠近带正电的小球,由于静电感应,在a,b两端分别出现负、正电荷,则以下说法正确的是(　C　)
A.闭合开关S1,有电子从枕形导体流向大地
B.闭合开关S2,有电子从枕形导体流向大地
C.闭合开关S1,有电子从大地流向枕形导体
D.闭合开关S2,没有电子通过开关S2
解析:在S1,S2都闭合前,对枕形导体,它的电荷是守恒的,a,b出现等量负、正电荷.当闭合开关S1,S2中的任何一个以后,便把大地与导体连通,使大地也参与了电荷转移,因此,导体本身的电荷不再守恒,而是导体与大地构成的系统中电荷守恒,由于静电感应,a端仍为负电荷,大地远处应感应出正电荷,因此无论闭合开关S1还是开关S2,都应有电子从大地流向导体,故C选项正确.
11.(多选)如图所示,有一带正电的静电计,当一金属球A靠近验电器的小球B时,验电器金箔张角减小,则(　AB　)
A.金属球可能不带电
B.金属球可能带负电
C.金属球可能带正电
D.金属球一定带负电
解析:验电器的金箔张开,是因为它们都带有正电荷,而同种电荷相排斥,张开角度的大小决定于两金箔带电荷量的多少.若A球带负电,靠近B球时,异种电荷相互吸引,使金箔上的正电荷逐渐“上移”(实质是金属导体内的自由电子下移与金箔上的正电荷中和,使金箔带的正电荷减少),从而使两金箔张角减小,选项B正确,C错误;若A不带电,在靠近B时,发生静电感应使A球电荷重新分布,靠近B的一端出现负的感应电荷,而背向B的一端出现正的感应电荷.A球上的感应电荷与验电器上的正电荷发生相互作用,从而使张角减小,选项A正确,D
错误.
(教师备用)
【补偿题组】
1.(针对第2题)(多选)如图用棉布分别与丙烯塑料板和乙烯塑料板摩擦,实验结果如图所示,由此对摩擦起电说法正确的是(　CD　)
A.两个物体摩擦时,表面粗糙的易失去电子
B.两个物体摩擦起电时,一定同时带上种类及数量不同的电荷
C.两个物体摩擦起电时,带上电荷的种类不同但数量相等
D.同一物体与不同种类的物体摩擦,该物体所带电荷种类可能不同
解析:两物体摩擦时是否得失电子取决于原子对电子的束缚力大小,A错误;由于摩擦起电的实质是电子的得失,所以两物体带电种类一定不同,数量相等,B错误,C正确;由题中例子不难看出,同一物体与不同种类的物体摩擦,带电种类可能不同,D正确.
2.(针对第3题)(多选)如图所示,将带电棒移近两个不带电的导体球,甲、乙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(　AC　)
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.移走棒,两导体球不分开
解析:感应起电应遵从以下几个步骤:(1)两导体彼此接触;(2)带电体移近两导体;(3)先分开两导体,再移走带电体.由此可知,A项可以使两球都带电;带电体与非带电体接触,电荷发生转移,使物体带电,C项可以使两球都带电,故选项A,C正确.
3.(针对第11题)如图所示,用起电机使金属球A带上正电荷,并靠近验电器B,则(　D　)
A.验电器金箔不张开,因为球A没有和验电器B接触
B.验电器金箔张开,因为整个验电器都感应出了正电荷
C.验电器金箔张开,因为整个验电器都感应出了负电荷
D.验电器金箔张开,因为验电器的下部箔片感应出了正电荷
解析:相对于金属球来讲,金属箔片是距离带电体A较远的一端,根据静电感应规律可知,验电器的两金属箔片都带上了正电荷,而同种电荷相斥,所以金属箔片张开,即D正确.