2021年湖南省普通高中学业水平测试物理同步复习 选修1-1.1　电场　电流word版含答案

选修1-1第一章电场电流
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考点1 电荷库仑定律
考点2 电场
考点3 生活中的静电现象
考点4 电容器
考点5 电流和电源
考点6 电流的热效应
一、电荷、库仑定律
1.电荷:
(1)用丝绸摩擦过的玻璃棒带_________,用毛皮摩擦过的橡胶棒带_________。
(2)同种电荷互相_________,异种电荷互相吸引。
(3)电荷的多少叫作电荷量,其单位是库仑,简称库,符号为_________。
(4)把电荷移近不带电的导体,可以使导体带电的现象,叫作感应起电。
2.电荷守恒定律:
(1)电荷既不能创造,也不能消灭,它们只能从一个物体_________到另一个物体,或者从物体的一部分_________到另一部分。在转移的过程中,电荷的_________不变。
(2)元电荷:质子或_________所带的电荷量,用符号e表示。e=_________C,任何带电体的电荷量都是e的_________。
3.库仑定律:
(1)内容:真空中两个静止_________之间的作用力,跟它们电荷量的_________成正比,跟它们距离的_________成反比;作用力的方向在它们的连线上。
(2)公式: _________。
(3)静电力常量:k=9.0×109N·m2/C2。
(4)适用条件:真空中静止的_________。
二、电场
1.电场:
(1)定义:电荷周围存在的一种特殊物质。
电荷间的相互作用是通过电场发生的。
(2)基本性质:对放入其中的电荷有力的作用。
2.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_________的比值。
(2)公式: _________;
单位:牛/库,符号: _________。
(3)方向:电场中某点电场强度的方向跟正电荷在该点所受电场力的方向_________,跟负电荷在该点所受电场力的方向_________。
3.电场线:
(1)定义:电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线,曲线上每点的_________表示该点的电场强度方向。
(2)特点:
①电场线的_________表示场强方向。
②电场线的_________表示场强大小。
③电场线不是闭合曲线,它起于_________或无穷远处,止于无穷远处或负电荷。
④任意两条电场线都不相交。
(3)匀强电场:
电场大小和方向处处都_________的电场为匀强电场,其电场线为间隔相等的_________。
三、生活中的静电现象
1.常见放电方式:火花放电、接地放电、_________。
2.避雷针的作用:建筑物安装了避雷针,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。
3.应用:静电在工业和生活中有许多应用,如_________;防止静电危害,如尽快导走多余电荷,调节空气湿度等。
四、电容器
1.电容器:
(1)电容器是储存_________的装置。
(2)常见的电容器有:平行板电容器、纸介质电容器、可变电容器等。
2.电容:
(1)电容是反映电容器容纳_________的物理量。
(2)影响电容的因素: _________、板间距离、极板间电介质。
(3)单位:国际单位制中是_________,符号F。
单位换算1F=_________μF=1012pF。
五、电流和电源
1.电流:电荷的定向移动形成电流。
(1)形成电流的条件:要有自由移动的电荷,导体两端要有电压,即导体内部存在电场。
(2)电流的大小:通过导体横截面积的电量q与所用时间t的比值。其表达式:I=______。
(3)电流的方向:规定_________定向移动的方向为电流的方向,但电流是标量。
2.电源和电动势:
(1)电源的电动势等于电源_________接入电路时两极间的电压,不同电源的电动势一般不同。
(2)从能量的角度看,电源就是把其他形式的能转化为_________的装置,电动势反映了电源把其他形式的能转化为电能的本领。
六、电流的热效应
1.焦耳定律:电流通过导体产生的热量,跟电流的二次方、导体的电阻、通电时间成正比。其表达式:Q=______。
2.热功率:在物理学中,把电热器在单位时间内消耗的电能叫作热功率。其表达式:P=______;对于纯电阻电路,还可表示为P=______=______。
(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)元电荷就是一个电子或一个质子。( )
(2)如果把放入电场中某点的试探电荷取走,则那点的电场强度变为0。( )
(3)电场中两条电场线之间未画电场线的地方电场强度不为0。( )
(4)雷雨天可以在大树下避雨。( )
(5)任意两个彼此绝缘且又相互靠近的导体都可组成电容器。( )
(6)电源电动势的大小等于电源两端的电压大小。( )
(7)金属导体中电子定向移动的方向与电流方向相反。( )
(8)电热器的电阻越大,热功率一定越大。( )
1.计算电场强度的方法:
(1)用电场强度的定义式E=求解。
(2)用E=求解,但只适用于真空中的点电荷。
2.焦耳定律的理解:焦耳定律是一个实验定律,对于一切电路都适用。对于非纯电阻用电器,计算电热时只能用Q=I2Rt,但对于纯电阻用电器,计算电热时还可以用Q=UIt=t。
热点一 电荷及相互作用
【例1】(2018·湖南学业水平考试真题)如图所示,在真空中有两个固定的点电荷A、B。A带正电,B带负电,在图中①、②、③、④四个方向中,能正确表示B受到A的库仑力方向的是( )
A.方向① B.方向②
C.方向③ D.方向④
热点二库仑定律及应用
【例2】(2016·湖南学业水平考试真题)如图,真空中有两个固定的点电荷A、B相距r=2.0m,电荷量分别为qA=+2.0×10-5C,qB=-2.0×10-5C,静电力常量k=9.0×109N·m2/C2。
(1)判断A、B之间的库仑力是引力还是斥力。
(2)求A、B之间的库仑力大小。
(3)若A、B的距离不变,电荷量均变为原来的2倍,则库仑力变为原来的几倍?
使用库仑定律计算时,电荷量用绝对值代入,只计算库仑力的大小,库仑力的方向根据“同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引”的规律判定。
热点三 电场线及特点
【例3】(2019·湖南学业水平考试真题)在水平向右的匀强电场中,两个点电荷A、B在电场中所受的电场力的方向如图所示,则A带_________(选填“正”或“负”)电,B带_________(选填“正”或“负”)电。
判断点电荷电场强度的方法
(1)由电场线的疏密来判断,电场线越密,电场强度越强。
(2)由E=来判断。r越小,E越大,即离点电荷越近,电场强度越强。
热点四电流的热效应
【例4】(2019·湖南学业水平考试真题)在如图所示的电路中,电阻R1=50Ω,R为滑动变阻器。闭合开关K,问:
(1)流过电阻R1的电流方向是从a到b还是从b到a?
(2)将滑动变阻器滑片P向右移动少许,电阻R1在相同时间内产生的热量是增大还是减小?
(3)如果电路中的电流I=0.1A,电阻R1的热功率是多大?
焦耳定律及热功率的计算公式,不论是何种用电器都成立,并不是只有纯电阻用电器才适用。
一、选择题
1.下列图片显示的技术中,属于防范静电危害的是( )
2.(2020·衡阳学业水平模拟)关于电荷间的相互作用,下列说法正确的是( )
A.同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引
B.不论是同种电荷还是异种电荷都相互排斥
C.同种电荷相互吸引,异种电荷相互排斥
D.不论是同种电荷还是异种电荷都相互吸引
3.如图所示是通有恒定电流的某段导体,在5s内有10C的负电荷向右通过横截面A,则导体内电流的大小和方向分别是( )
A.2A、向右 B.2A、向左
C.50A、向右 D.50A、向左
4.(2020·衡阳学业水平模拟)如图所示的电场中,关于M、N两点电场强度的关系判断正确的是( )
A.M点电场强度大于N点电场强度
B.M点电场强度小于N点电场强度
C.M、N两点电场强度大小相同
D.M、N两点电场强度方向相反
5.如图所示,点电荷+Q固定,点电荷+q沿直线从A运动到B,此过程中,关于两电荷间的库仑力,正确的说法是( )
A.吸引力,先变小后变大
B.吸引力,先变大后变小
C.排斥力,先变小后变大
D.排斥力,先变大后变小
6.(2017·湖南学业水平考试真题)在如图所示的电场中,A、B两点分别放置一个试探电荷,FA、FB分别为两个试探电荷所受的电场力。下列说法正确的是( )
A.放在A点的试探电荷带正电
B.放在B点的试探电荷带负电
C.A点的电场强度大于B点的电场强度
D.A点的电场强度小于B点的电场强度
7.(2018·湖南学业水平考试真题)下列器件,利用电流的热效应工作的是( )
A.变压器 B.验钞机
C.电容器 D.电热水壶
8.(2020·长沙学业水平模拟)通过电阻R的电流为I时,在t时间内产生的热量为Q,若电阻为2R,电流为,则在时间t内产生的热量为( )
A.4Q B.2Q C. D.
9.下列器材中,属于电源的是( )
A.验电器 B.电动机 C.干电池 D.变压器
10.真空中三个固定的点电荷甲、乙、丙,电性如图所示,则下面四幅图中表示点电荷丙所受静电力的合力方向可能正确的是( )
二、非选择题
11.(2017·湖南学业水平考试真题)真空中两个静止的点电荷,如果它们的电荷量不变,两电荷之间的距离越大,则它们之间的库仑力越_________;如果它们的距离不变,两电荷的电荷量的乘积越大,则它们之间的库仑力越_________。
12.(2020·郴州学业水平模拟)如图所示为家庭常用的电热水壶(一种在倒水时导线脱离,用电加热的方便热水壶)。若小明家的电热水壶规格为“220V1.1kW”,则电热水壶正常工作时的电流是_________A;电热水壶正常工作时的电阻是_________Ω。
13.(2020·衡阳学业水平模拟)场源电荷Q=2×10-4C,是正点电荷,检验电荷q=-2×10-6C,是负点电荷,它们相距r=1m,且都在真空中,如图所示(k=9.0×109N·m2/C2)求:
(1)q受的静电力。
(2)q所在的B点的电场强度EB。
14.一根镍铬合金丝的两端加6V的电压时,通过它的电流是2A,问:
(1)它的电阻是多少?
(2)若通电时间为20s,那么有多少库仑的电荷量通过它?
(3)如果在它两端加8V的电压,则这根合金丝的电阻是多少?
15.某同学自制了一个电炉,已知该电炉工作时的电阻是55Ω,工作时通过电炉的电流是4A,问:
(1)加在该电炉两端的电压是多少?
(2)该电炉工作时,10s内发的热是多少?
16.如图所示为一水平向右的匀强电场,电场强度E=1.0×104N/C,将电荷量q=+1.0×10-8C的点电荷放在电场中的A点。
(1)求该点电荷在A点所受电场力的大小F。
(2)在图中画出该点电荷在A点所受电场力的方向;若该点电荷只在电场力作用下,从A点由静止释放,请描述该点电荷将如何运动。
如表为某热水壶铭牌上的一部分内容,电热水壶正常工作时,根据表中的信息,求:
型号 SP-986 额定功率 1100W
额定电压 220V 额定容量 1.6L
(1)通过电热水壶的电流。
(2)电热水壶工作200s产生的热量。
核心速填·必考点夯基
一、1.(1)正电　负电　(2)排斥　(3)C
2.(1)转移　转移　代数和
　(2)电子　1.6×10-19　整数倍
3.(1)点电荷　乘积　二次方
　(2)F=k　(4)点电荷
二、2.(1)电荷量q
(2)E=　N/C
　(3)相同　相反
3.(1)切线方向　(2)①切线方向
　②疏密程度　③正电荷
　(3)相同　平行线
三、1.尖端放电　3.静电除尘
四、1.(1)电荷
2.(1)电荷本领大小　(2)正对面积
(3)法拉　106
五、1.(2)　(3)正电荷
2.(1)没有　(2)电能
六、1.I2Rt　2.I2R　UI　
【秒判正误】
(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)√
(6)×　(7)√　(8)×
典例突破·热考点精练
【例1】B　由电荷之间的相互作用规律知:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引,B受到A的引力,沿方向②,故B正确,A、C、D错误。
【例2】【解析】(1)因异种电荷相吸,故A、B间的库仑力为引力。
(2)由库仑定律有:
F=|k|=0.9 N。
(3)由库仑定律可知:=4。
答案:(1)引力　(2)0.9 N　(3)4倍
【例3】【解析】在匀强电场中,正电荷受到的电场力沿着电场线方向,负电荷受到的电场力逆着电场线方向。A的电场力与电场线方向相同,故A带正电;B的电场力与电场线方向相反,故B带负电。
答案:正　负
【例4】【解析】(1)在外电路,电流方向由电源正极流向电源负极,故流过电阻R1的电流方向是从a到b;
(2)将滑动变阻器滑片P向右移动少许,电路中的电阻增大,电流减小,根据焦耳定律可知,电阻R1在相同时间内产生的热量将减小。
(3)根据P热=I2R1,得P热=0.12×50 W=0.5 W。
答案:(1)从a到b　(2)减小
(3)0.5 W
达标训练·合格考通关
1.B　　2.A　
3.B　根据电流强度的定义式得I== A=2 A;规定正电荷的定向移动方向为电流方向,则负电荷的定向移动方向与电流方向相反,该电流的方向向左,故选项B正确,A、C、D错误。
4.A　由题图看出M处电场线密集,N处电场线稀疏,则M点电场强度大于N点电场强度,A正确,B、C错误;根据电场强度方向与该点电场线的切线方向相同可知,M、N两点的电场强度方向不同,但不是相反,D错误。
5.D　根据同种电荷相互排斥可知两电荷间的库仑力是排斥力;点电荷+q沿直线从A运动到B,此过程中,两点电荷间的距离先减小后增大,根据库仑定律F=k可知,两点电荷间的库仑力先变大后变小,A、B、C错误,D正确。
6.C　电场线在某点的切线方向为该点电场强度的方向,并且正电荷在电场中所受电场力的方向与该点电场强度的方向相同,负电荷在电场中所受电场力的方向与该点电场强度的方向相反,所以放在A点的试探电荷带负电,放在B点的试探电荷带正电,A、B均错误;电场线的疏密程度表示电场强度的大小,电场线越密,电场强度越大,A点的电场线比B点的电场线密集,所以A点的电场强度大于B点的电场强度,C正确,D错误。故选C。
7.D　变压器是利用互感现象工作的装置,故A错误;验钞机是利用紫外线照射钞票表面发出荧光来辨别真伪的仪器,故B错误;电容器是用来储存电荷的装置,故C错误;电热水壶是利用电流热效应工作的用电器,故D正确。
8.C　根据焦耳定律Q=I2Rt可知,若电阻为2R,电流为,则在时间t内产生的热量Q'=×2R×t=I2Rt=,A、B、D错误,C正确。
9.C　验电器是检验物体是否带电的仪器,不属于电源,A错误;电动机是利用电流做功,把电能转化为机械能的装置,不属于电源,B错误;干电池是把化学能转化为电能向外电路提供电能的装置,所以属于电源,C正确;变压器是利用互感现象改变输电电压和电流的装置,不属于电源,D错误。故选C。
10.C　由图可知,点电荷甲、乙为正电荷,点电荷丙为负电荷,所以点电荷丙受到点电荷甲、乙库仑引力的作用,根据力的合成的平行四边形定则可知,点电荷丙所受库仑力的合力方向应指向点电荷甲、乙之间,A、B、D错误,C正确。
11.【解析】根据库仑定律F=k可知,如果两个电荷的电荷量不变,两电荷之间的距离越大,则它们之间的库仑力越小;如果它们的距离不变,两电荷的电荷量的乘积越大,则它们之间的库仑力越大。
答案:小　大
12.【解析】根据P=UI可知电热水壶正常工作时的电流
I== A=5 A;
根据欧姆定律可知电热水壶正常工作时的电阻
R== Ω=44 Ω。
答案:5　44
13.【解析】(1) 根据库仑定律得
F=|k|=9×109×
N=3.6 N;
方向沿BA指向A。
(2)EB== N/C=1.8×106 N/C;
方向沿AB指向B。
答案:(1)3.6 N,方向沿BA指向A
(2)1.8×106 N/C,方向沿AB指向B
14.【解析】(1)根据欧姆定律得,合金丝的电阻R==3 Ω
(2)通过合金丝的电荷量
Q=It=2×20 C=40 C
(3)导体的电阻与其两端的电压及通过它的电流无关,所以电阻仍为R=3 Ω。
答案:(1)3 Ω　(2)40 C　(3)3 Ω
15.【解析】(1)加在该电炉两端的电压为:U=IR=55×4 V=220 V
(2)该电炉工作时,10 s内发的热为:
Q=I2Rt=16×55×10 J=8 800 J
答案:(1)220 V　(2)8 800 J
16.【解析】(1)点电荷在A点所受电场力的大小F=qE=1.0×10-4 N。
(2)点电荷在A点所受电场力的方向,如图所示
从A点由静止释放后,点电荷沿水平方向向右做匀加速直线运动。
答案:(1)1.0×10-4 N　(2)见解析图　沿水平方向向右做匀加速直线运动
【新思维·新考向】
【解析】由表格数据可明确电功率和电压;由P=UI可求得额定电流;由W=Pt可求得产生的热量。
(1)由P=UI可知,
电流I== A=5 A
(2)200 s产生的热量
Q=Pt=1 100×200 J=2.2×105 J
答案:(1)5 A　(2)2.2×105 J