物理选修3-1学案
高中物理选修3-1学案：2.11 简单的逻辑电路
第11节简单的逻辑电路一、门电路1.数字信号变化的两个状态“有”或者“没有”。
2.数字电路和逻辑电路(1)数字电路：处理数字信号的电路。
(2)逻辑电路：具有逻辑功能的数字电路。
3.“门”就是一种开关，在一定条件下它允许信号通过；如果条件不满足，信号就被阻挡在“门”外。
二、“与”门1.“与”逻辑关系：一个事件的几个条件都满足后，该事件才能发生。
2.符号：只有A与B两个输入端都是1时，输出端才是__1__。
3.真值表：“有”用“1”表示，“没有”用“0”表示三、“或”门1.“或”逻辑关系：某事件发生有几个条件，但只要有一个条件满足，事件就能发生。
2.符号：“≥1”象征当1个或多于1个输入端为1时，输出端就是__1__。
3.真值表四、“非”门1.“非”逻辑关系：输出状态和输入状态相反的逻辑关系。
2.符号：矩形右侧小圆表示数字“0”，它与数字“1”象征着输入端为1时，输出端是__0__。
3.真值表思考判断1.“与”门和“或”门电路只能有两个输入端。
(×)2.真值表中的“1”和“0”与算术中的“1”和“0”有本质区别。
(√)3.如果一个事件的几个条件都满足后，该事件才能发生，这种关系叫“或”逻辑关系。
(×)4.具有“或”逻辑关系的电路叫做“或”门。
(√)三种门电路的类比理解[要点归纳]门电路种类类比电路图逻辑关系“与”门两个开关都闭合是灯亮的充分必要条件，逻辑关系可示意为“或”门两个开关都闭合是灯亮的充分但不必要条件，逻辑关系可示意为“非”门逻辑关系表示为A⇒－C，C表示结果成立，－C表示结果不成立[精典示例][例1] 监控系统控制电路如图1所示，开关S闭合时，系统白天和晚上都工作，开关S断开时，系统仅晚上工作。
在电路中虚框处分别接入光敏电阻(受光照时阻值减小)和定值电阻，则电路中()图1A.C是“与”门，A是光敏电阻B.C是“与”门，B是光敏电阻C.C是“或”门，A是光敏电阻D.C是“或”门，B是光敏电阻[解析]开关S闭合后，C门的一个输入端是1，系统不管白天和晚上都工作，说明与另一端的逻辑值无关，这说明C门是“或”门。
物理选修3-1全书全套(学案)
第一章静电场§1.1电荷及其守恒定律、库仑定律、电场强度【学习目标】1、了解元电荷的含义，理解电荷守恒定律的不同表述。
2、掌握库仑定律，能够解决有关的问题。
3、理解电场强度及其矢量性，掌握电场强度的叠加，并进行有关的计算。
4、知道用电场线描述电场的方法。
理解引入电场线的意义。
【自主学习】一、电荷及电荷守恒1、自然界中存在电荷，正电荷和负电荷，同种电荷相互，异种电荷相互。
电荷的多少叫做，单位是库仑，符号是C。
所有带电体的带电量都是电荷量e= 的整数倍，电荷量e称为。
2、（1）点电荷是一种模型，当带电体本身和对研究的问题影响不大时，可以将带电体视为点电荷。
真正的点电荷是不存在的，这个特点类似于力学中质点的概念。
3、使物体带电有方法：摩擦起电、感应起电、接触起电，其实质都是电子的转移。
4、电荷既不能，也不能，只能从一个物体到另一个物体，或从物体的转移到，在转移的过程中，电荷的总量，这就是电荷守恒定律。
二、库仑定律1、真空中两个之间的相互作用力F的大小，跟它们的电荷量Q1、Q2的乘积成，跟它们的距离r的成反比，作用力的方向沿着它们的。
公式F= 其中静电力常量k适用范围：真空中的。
2、电场强度的几个公式 （1）FE q=是电场强度的定义式，适用于 的静电场。
（2）2QE kr=是点电荷在真空中形成的电场中某点场强的计算式，只适用于 在真空中形成的电场。
（3）UE d=是匀强电场中场强的计算式，只适用于 ，其中，d 必须是沿 的距离。
3、电场的叠加电场需按矢量的运算法则，即按平行四边形定则进行运算。
四、电场线（1）电场线：在电场中画出一些曲线，使曲线上每一点的 方向都跟该点的 方向一致，这样的曲线就叫做电场线。
电场线是人们为了描述 而人为地画出来的，电场中并非真正存在着这样一些曲线。
它可以形象直观地反映电场的 和 。
（2）电场线的性质：电场线起始于 （或无穷远处）；终止于 （或无穷远处）。
其上每一点的切线方向和该点的 方向一致。
高二物理选修3-1学案 1.1静电现象及其微观解释
§1.1 静电现象及其微观解释学习目标：1、掌握两种电荷，了解摩擦起电和感应起电，定性了解自然界仅有的两种电荷间的作用特点2、了解静电现象及其在生产和生活中的运用3、了解电荷守恒规律。
能用原子结构和电荷守恒规律解释静电现象学习重点：感应起电的方法和原理/电荷守恒定律一、静电的产生1.用橡胶棒与毛皮摩擦后，放于碎纸片附近会发现橡胶棒吸引碎纸片情况。
问题一：为什么橡胶棒会吸引碎纸片？2.若将橡胶棒摩擦过的毛皮靠近碎纸片，会出现什么现象？问题二：注意观察带电橡胶棒吸引碎纸片情况，会发现被橡胶棒吸起的纸片中，较大的纸片先落下来，这是为什么？问题三：这种摩擦起电是怎么形成的呢？问题四：电荷守恒定律的内容是什么？知识小结：1、自然界只存在两种电荷，叫做__________与__________。
电荷的相互作用：同种电荷________，异种电荷________。
2、电荷守恒：电荷不能创造，不能消灭，只能从一个物体转移到另一个物体，或从物体的一部分转移到另一部分。
练习1：有甲、乙、丙三个小球，将它们两两靠近，它们都相互吸引，如图所示．那么，下面的说法正确的是()A．三个小球都带电B．只有一个小球带电C．有两个小球带同种电荷D．有两个小球带异种电荷二、接触起电问题：除了吸引轻小物体外，还可以用什么方法来检验物体是否带电？练习2：两个完全一样的绝缘金属球，A带电量Q，B带电量-2Q，将AB相触后分开，A、B分别带多少电量？知识小结：接触起电的电荷分配原则两个完全相同的金属球接触后电荷会重新进行分配，如图所示．电荷分配的原则是：两个完全相同的金属球带同种电荷接触后平分原来所带电荷量的总和；带异种电荷接触后先中和再平分．练习:3：有三个完全一样的绝缘金属球，A 带电量Q ，B 、C 均不带电，怎样能使B 带上3Q/8的电量？三、研究静电感应现象和感应起电问题：不用接触，能否用一个带电体A 使另一个原本不带电的物体B 带上电荷呢？ 1.静电感应概念：导体由于受附近带电体的影响而出现带电的现象叫做静电感应。
高中物理人教版选修3-1全册学案：第一章静电场第11讲带电粒子在电场中的运动
第11讲 带电粒子在电场中的运动[目标定位] 1.会从力和能量角度分析计算带电粒子在电场中加速和偏转的有关问题.2.知道示波管的主要构造和工作原理．一、带电粒子的加速如图1所示，初速度为零、质量为m 、带电荷量为q 的带正电粒子，由静止开始从正极板通过电势差为U 的电场到达负极板，求其速度时可根据qU ＝12mv 2，得v ＝2qUm.图1深度思考(1)若上述粒子从两极板的中点由静止开始运动到负极板，则粒子到达负极板的速度是多少？(2)若上述粒子以速度v 0从正极板运动到负极板，其速度又是多少？ 答案 (1) qU m .两极板的中点与负极板的电势差为U 2.由动能定理q U 2＝12mv 2， 得v ＝qU m (2)v 20＋2qU M ，由动能定理qU ＝12mv 2－12mv 20，得v ＝v 20＋2qUm例1 如图2所示，M 和N 是匀强电场中的两个等势面，相距为d ，电势差为U ，一质量为m (不计重力)、电荷量为－q 的粒子，以速度v 0通过等势面M 射入两等势面之间，则该粒子穿过等势面N 的速度应是( )图2A.2qU mB ．v 0＋2qUmC.v 20＋2qUmD.v 20－2qUm解析 qU ＝12mv 2－12mv 20，v ＝v 20＋2qUm，选C.答案 C1．两类带电体(1)基本粒子：如电子、质子、α粒子、离子等，除特殊说明外，一般忽略粒子的重力(但并不忽略质量)．(2)带电微粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除特殊说明外，一般不忽略重力． 2．处理加速问题的分析方法(1)根据带电粒子所受的力，用牛顿第二定律求出加速度，结合运动学公式确定带电粒子的速度、位移等．(2)一般应用动能定理来处理问题，若带电粒子只受电场力作用： ①若带电粒子的初速度为零，则它的末动能12mv 2＝qU ，末速度v ＝2qUm.②若粒子的初速度为v 0，则12mv 2－12mv 20＝qU ，末速度v ＝v 20＋2qUm.针对训练1 如图3所示，两平行的带电金属板水平放置．若在两板中间a 点从静止释放一带电微粒，微粒恰好保持静止状态，现将两板绕过a 点的轴(垂直于纸面)逆时针旋转45°，再由a 点从静止释放一同样的微粒，该微粒将( )图3A ．保持静止状态B ．向左上方做匀加速运动C ．向正下方做匀加速运动D ．向左下方做匀加速运动 答案 D解析 两平行金属板水平放置时，带电微粒静止有mg ＝qE ，现将两板绕过a 点的轴(垂直于纸面)逆时针旋转45°后，两板间电场强度方向逆时针旋转45°，电场力方向也逆时针旋转45°，但大小不变，此时电场力和重力的合力大小恒定，方向指向左下方，故该微粒将向左下方做匀加速运动，选项D 正确．二、带电粒子的偏转如图4甲所示，质量为m 、电荷量为q 的粒子，以初速度v 0垂直于电场方向进入两平行板间场强为E 的匀强电场，极板间距离为d ，两极板间电势差为U ，板长为l .图41．运动性质(1)沿初速度方向：做速度为v 0的匀速直线运动． (2)沿电场力方向：做初速度为零，加速度为a ＝qE m ＝qUmd的匀加速直线运动． 2．运动规律(1)偏转距离：由t ＝l v 0，a ＝qU md ，所以y ＝12at 2＝qU 2md (l v 0)2. (2)偏转角度：因为v y ＝at ＝qUl mdv 0，所以tan θ＝v y v 0＝qUlmdv 20. 3．结论 由y tan θ＝l 2，可知x ＝l2. 如图乙所示，粒子射出电场时速度方向的反向延长线过水平位移的中点，即粒子就像是从极板间l2处射出的一样．深度思考质子11H 和α粒子42He 由静止经同一电场加速后再垂直进入同一偏转电场，它们离开偏转电场时偏移量相同吗？为什么？答案 相同．若加速电场的电压为U 0，有qU 0＝12mv 20①偏移量y ＝12at 2＝12qU md (l v 0)2②①②联立，得y ＝Ul 24U 0d.即偏移量与m 、q 均无关．例2 一束电子流在经U ＝5000V 的加速电压加速后，在距两极板等距离处垂直进入平行板间的匀强电场，如图5所示．若两板间距离d ＝1.0cm ，板长l ＝5.0cm ，那么，要使电子能从平行板间飞出，两个极板上最大能加多大电压？图5解析 加速过程中，由动能定理有：eU ＝12mv 20进入偏转电场，电子在平行于板面的方向上做匀速直线运动l ＝v 0t在垂直于板面的方向电子做匀加速直线运动， 加速度a ＝F m ＝eU ′dm偏移的距离y ＝12at 2电子能飞出的条件y ≤d2联立解得U ′≤2Ud 2l 2＝2×5000×1.0×10－4(5.0×10－2)2V ＝4.0×102V 即要使电子能飞出，两极板上所加电压最大为400V. 答案 400V针对训练2 装置如例2.如果质子经同一加速电压加速(U ＝5000V ，但加速电场方向与例2相反，如图6)，从同一位置垂直进入同一匀强电场(d ＝1.0cm ，l ＝5.0cm)，偏转电压U ′＝400V ．质子能飞出电场吗？如果能，偏移量是多大？图6答案 能 0.5cm解析 在加速电场：qU ＝12mv 20①在偏转电场：l ＝v 0t ②a ＝F m ＝qU ′md③ 偏移量y ＝12at 2④由①②③④得：y ＝U ′l 24Ud上式说明y 与q 、m 无关，解得y ＝0.5cm ＝d2即质子恰好从板的右边缘飞出无论粒子的质量m 、电荷量q 如何，只要经过同一电场U 1加速，再垂直进入同一偏转电场U 2，它们飞出的偏移量y 相同y ＝U 2l 24U 1d ，偏转角θtan θ＝U 2l2U 1d自己证明也相同.所以同性粒子运动轨迹完全重合.三、示波管的原理1．构造示波管是示波器的核心部件，外部是一个抽成真空的玻璃壳，内部主要由电子枪(由发射电子的灯丝、加速电极组成)、偏转电极(由一对X 偏转电极板和一对Y 偏转电极板组成)和荧光屏组成，如图7所示．图72．原理(1)扫描电压：XX ′偏转电极接入的是由仪器自身产生的锯齿形电压．(2)灯丝被电源加热后，发射热电子，发射出来的电子经加速电场加速后，以很大的速度进入偏转电场，如在Y 偏转电极板上加一个信号电压，在X 偏转电极板上加一周期相同的扫描电压，在荧光屏上就会出现按Y 偏转电压规律变化的可视图象． 深度思考示波管荧光屏上的亮线是怎样产生的？所加的扫描电压和信号电压的周期要满足什么条件才能得到待测信号在一个周期内的稳定图象？答案 电子打在荧光屏上将出现一个亮点，若电子打在荧光屏上的位置快速移动，由于视觉暂留效应，能在荧光屏上看到一条亮线．所加的扫描电压和信号电压的周期相等才能得到待测信号在一个周期内的稳定图象．例3 示波管的内部结构如图8甲所示．如果在偏转电极XX′、YY′之间都没有加电压，电子束将打在荧光屏中心．如果在偏转电极XX′之间和YY′之间加上图丙所示的几种电压，荧光屏上可能会出现图乙中(a)、(b)所示的两种波形．则( )图8A．若XX′和YY′分别加电压(3)和(1)，荧光屏上可以出现图乙中(a)所示波形B．若XX′和YY′分别加电压(4)和(1)，荧光屏上可以出现图乙中(a)所示波形C．若XX′和YY′分别加电压(3)和(2)，荧光屏上可以出现图乙中(b)所示波形D．若XX′和YY′分别加电压(4)和(2)，荧光屏上可以出现图乙中(b)所示波形解析若XX′和YY′分别加电压(3)和(1)，则横轴自左向右移动，纵轴则按正弦规律变化，荧光屏上可以出现如图(a)所示波形，A对．若XX′和YY′分别加电压(4)和(1)则横轴不变，即波形只在纵轴上，不管纵轴上面波形如何变化始终只能在横轴出现一条线，(a)、(b)都不可能出现，B错．若XX′和YY′分别加电压(4)和(2)，同理，D错．若XX′和YY′分别加电压(3)和(2)则横轴自原点先向正方向运动后返回向负方向运动，到负方向一定位置后又返回，纵轴则先为负的定值后为正的定值，荧光屏上可以出现如图(b)所示波形，C对．答案AC1．(带电粒子的直线运动)(多选)如图9所示，电子由静止开始从A板向B板运动，当到达B极板时速度为v，保持两板间电压不变，则( )图9A ．当增大两板间距离时，v 增大B ．当减小两板间距离时，v 增大C ．当改变两板间距离时，v 不变D ．当增大两板间距离时，电子在两板间运动的时间也增大 答案 CD解析 根据动能定理研究电子由静止开始从A 板向B 板运动列出等式：eU ＝12mv 2，得v ＝2eUm所以当改变两板间距离时，v 不变，故A 、B 错误，C 正确；由于两极板之间的电压不变，所以极板之间的场强为E ＝U d， 电子的加速度为a ＝eE m ＝eUmd，电子在电场中一直做匀加速直线运动， 由d ＝12at 2＝eU 2md t 2得电子加速的时间为t ＝d2meU由此可见，当增大两板间距离时，电子在两板间的运动时间增大，故D 正确．故选C 、D. 2．(带电粒子的偏转)如图10所示，有一带电粒子贴着A 板沿水平方向射入匀强电场，当偏转电压为U 1时，带电粒子沿①轨迹从两板正中间飞出；当偏转电压为U 2时，带电粒子沿②轨迹落到B 板中间；设粒子两次射入电场的水平速度相同，则两次偏转电压之比为( )图10A ．U 1∶U 2＝1∶8B ．U 1∶U 2＝1∶4C ．U 1∶U 2＝1∶2D ．U 1∶U 2＝1∶1答案 A解析 由y ＝12at 2＝12·Uq md ·l 2v 20，得U ＝2mv 20dy ql 2，所以U ∝yl2，可知A 项正确．3．(对示波管原理的认识)如图11是示波管的原理图．它由电子枪、偏转电极(XX ′和YY ′)、荧光屏组成，管内抽成真空．给电子枪通电后，如果在偏转电极XX ′和YY ′上都没有加电压，电子束将打在荧光屏的中心O 点．图11(1)带电粒子在________区域是加速的，在________区域是偏转的． (2)如果在荧光屏上P 点出现亮斑，那么示波管中的( ) A ．极板X 应带正电B ．极板X ′应带正电 C ．极板Y 应带正电D ．极板Y ′应带正电 答案 (1)Ⅰ Ⅱ (2)AC4．(带电粒子的偏转)如图12为一真空示波管的示意图，电子从灯丝K 发出(初速度可忽略不计)，经灯丝与A 板间的电压U 1加速，从A 板中心孔沿中心线KO 射出，然后进入两块平行金属板M 、N 形成的偏转电场中(偏转电场可视为匀强电场)，电子进入M 、N 间电场时的速度与电场方向垂直，电子经过电场后打在荧光屏上的P 点．已知M 、N 两板间的电压为U 2，两板间的距离为d ，板长为L ，电子的质量为m ，电荷量为e ，不计电子受到的重力及它们之间的相互作用力．图12(1)求电子穿过A 板时速度的大小； (2)求电子从偏转电场中射出时的偏移量；(3)若要电子打在荧光屏上P 点的上方，可采取哪些措施？ 答案 (1)2eU 1m (2)U 2L 24U 1d(3)见解析 解析 (1)设电子经电压U 1加速后的速度为v 0，由动能定理有eU 1＝12mv 2解得v 0＝2eU 1m.(2)电子沿极板方向做匀速直线运动，沿电场方向做初速度为零的匀加速直线运动．设偏转电场的电场强度为E ，电子在偏转电场中运动的时间为t ，加速度为a ，电子离开偏转电场时的偏移量为y .由牛顿第二定律和运动学公式有t ＝L v 0a ＝eU 2mdy ＝12at 2 解得y ＝U 2L 24U 1d(3)减小加速电压U 1或增大偏转电压U 2.题组一 带电粒子的加速1．如图1所示，在点电荷＋Q 激发的电场中有A 、B 两点，将质子和α粒子分别从A 点由静止释放到达B 点时，它们的速度大小之比为( )图1A ．1∶2B ．2∶1 C.2∶1 D ．1∶ 2答案 C解析 质子和α粒子都带正电，从A 点释放将受静电力作用加速运动到B 点，设A 、B 两点间的电势差为U ，由动能定理可知，对质子：12m H v 2H ＝q H U ，对α粒子：12m αv 2α＝q αU .所以v Hv α＝q H m αq αm H ＝1×42×1＝2∶1. 2．(多选)图2为示波管中电子枪的原理示意图，示波管内被抽成真空．A 为发射电子的阴极，K 为接在高电势点的加速阳极，A 、K 间电压为U ，电子离开阴极时的速度可以忽略，电子经加速后从K 的小孔中射出时的速度大小为v .下面的说法中正确的是( )图2A ．如果A 、K 间距离减半而电压仍为U ，则电子离开K 时的速度仍为vB ．如果A 、K 间距离减半而电压仍为U ，则电子离开K 时的速度变为v2C ．如果A 、K 间距离不变而电压减半，则电子离开K 时的速度变为22vD ．如果A 、K 间距离不变而电压减半，则电子离开K 时的速度变为v2答案 AC解析 电子在两个电极间的加速电场中进行加速，由动能定理eU ＝12mv 2－0得v ＝2eUm，当电压不变，A 、K 间距离变化时，不影响电子的速度，故A 正确；电压减半，则电子离开K 时的速度为22v ，C 正确． 3.如图3，一充电后的平行板电容器的两极板相距l .在正极板附近有一质量为M 、电荷量为q (q ＞0)的粒子；在负极板附近有另一质量为m 、电荷量为－q 的粒子．在电场力的作用下，两粒子同时从静止开始运动．已知两粒子同时经过一平行于正极板且与其相距25l 的平面．若两粒子间相互作用力可忽略．不计重力，则M ∶m 为( )图3A ．3∶2B ．2∶1C ．5∶2D ．3∶1答案 A解析 因两粒子同时经过一平行于正极板且与其相距25l 的平面，电荷量为q 的粒子通过的位移为25l ，电荷量为－q 的粒子通过的位移为35l ，由牛顿第二定律知它们的加速度分别为a 1＝qE M 、a 2＝qE m ，由运动学公式有25l ＝12a 1t 2＝qE 2M t 2①，35l ＝12a 2t 2＝qE 2m t 2②，由①②得M m ＝32.B 、C 、D 错误，A 对．题组二 带电粒子的偏转4．(多选)有一种电荷控制式喷墨打印机的打印头的结构简图如图4所示．其中墨盒可以喷出极小的墨汁微粒，此微粒经过带电室后以一定的初速度垂直射入偏转电场，再经偏转电场后打到纸上，显示出字符．不必考虑墨汁的重力，为了使打在纸上的字迹缩小，下列措施可行的是( )图4A ．减小墨汁微粒的质量B ．减小墨汁微粒所带的电荷量C ．增大偏转电场的电压D ．增大墨汁微粒的喷出速度 答案 BD解析 墨汁微粒在电场中做类平抛运动，水平方向做匀速直线运动，则L ＝v 0t ；竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动，则偏移距离y ＝12at 2；且qE ＝ma ，E ＝U d ，联立，解得y ＝12qUmd (Lv 0)2.为了使打在纸上的字迹缩小，可减小墨汁微粒所带的电荷量、减小偏转电压、增大墨汁微粒的质量和增大墨汁微粒的喷出速度，故选项B 、D 正确．5．如图5所示，a 、b 两个带正电的粒子，以相同的速度先后垂直于电场线从同一点进入平行板间的匀强电场后，a 粒子打在B 板的a ′点，b 粒子打在B 板的b ′点，若不计重力，则( )图5A ．a 的电荷量一定大于b 的电荷量B ．b 的质量一定大于a 的质量C ．a 的比荷一定大于b 的比荷D ．b 的比荷一定大于a 的比荷 答案 C解析 粒子在电场中做类平抛运动，h ＝12·qE m (xv 0)2得：x ＝v 02mhqE.由v 02hm aEq a＜v 02hm bEq b得q a m a ＞q bm b.6．(多选)三个α粒子在同一地点沿同一方向垂直飞入偏转电场，出现了如图6所示的运动轨迹，由此可判断( )图6A ．在B 飞离电场的同时，A 刚好打在负极板上 B ．B 和C 同时飞离电场C ．进入电场时，C 的速度最大，A 的速度最小D ．动能的增加量C 最小，A 和B 一样大 答案 ACD解析 由题意知，三个α粒子在电场中的加速度相同，A 和B 有相同的偏转位移y ，由公式y ＝12at 2得，A 和B 在电场中运动的时间相同，由公式v 0＝xt 得v B >v A ，同理，v C >v B ，故三个粒子进入电场时的初速度大小关系为v C >v B >v A ，故A 、C 正确，B 错误；由题图知，三个粒子的偏转位移大小关系为y A ＝y B >y C ，由动能定理可知，三个粒子的动能的增加量C 为最小，A 和B 一样大，D 正确．题组三 综合应用7．如图7所示的示波管，当两偏转电极XX ′、YY ′电压为零时，电子枪发射的电子经加速电场加速后会打在荧光屏上的正中间(图示坐标系的O 点，其中x 轴与XX ′电场的场强方向重合，x 轴正方向垂直于纸面向里，y 轴与YY ′电场的场强方向重合，y 轴正方向竖直向上)．若要电子打在图示坐标系的第Ⅲ象限，则( )图7A ．X 、Y 极接电源的正极，X ′、Y ′接电源的负极B ．X 、Y ′极接电源的正极，X ′、Y 接电源的负极C ．X ′、Y 极接电源的正极，X 、Y ′接电源的负极D ．X ′、Y ′极接电源的正极，X 、Y 接电源的负极 答案 D解析 若要使电子打在题图所示坐标系的第Ⅲ象限，电子在x 轴上向负方向偏转，则应使X ′接正极，X 接负极；电子在y 轴上也向负方向偏转，则应使Y ′接正极，Y 接负极，所以选项D 正确．8．如图8所示，平行板电容器两极板的间距为d ，极板与水平面成45°角，上极板带正电．一电荷量为q (q >0)的粒子在电容器中靠近下极板处．以初动能E k0竖直向上射出．不计重力，极板尺寸足够大．若粒子能打到上极板，则两极板间电场强度的最大值为( )图8A.E k04qdB.E k02qd C.2E k02qdD.2E k0qd答案 B解析 根据电荷受力可以知道，粒子在电场中做曲线运动，如图所示．当电场足够大时，粒子到达上极板时速度恰好与上极板平行，如图，将粒子初速度v 0分解为垂直极板的v y 和平行极板的v x ，根据运动的合成与分解，当分速度v y ＝0时，则粒子的速度正好平行上极板，则根据运动学公式：－v 2y ＝－2Eq m d ，由于v y ＝v 0cos 45°，E k0＝12mv 20，联立整理得到E ＝E k02qd，故选项B 正确．9．一束正离子以相同的速率从同一位置，沿垂直于电场方向飞入匀强电场中，所有离子的运动轨迹都是一样的，这说明所有粒子( ) A ．都具有相同的质量 B ．都具有相同的电荷量 C ．具有相同的比荷 D ．都是同一元素的同位素答案 C解析 由偏移距离y ＝12·qE m (l v 0)2＝qEl22mv 20可知，若运动轨迹相同，则水平位移相同，偏移距离y 也应相同，已知E 、l 、v 0是相同的，所以应有qm相同．10．(多选)如图9所示，水平放置的平行板电容器，上极板带负电，下极板带正电，带电小球以速度v 0水平射入电场，且沿下极板边缘飞出．若下极板不动，将上极板上移一小段距离，小球仍以相同的速度v 0从原处飞入，则带电小球( )图9A ．将打在下极板中央B ．仍沿原轨迹由下极板边缘飞出C ．不发生偏转，沿直线运动D ．若上极板不动，将下极板上移一段距离，小球可能打在下极板的中央答案 BD解析 将电容器上极板或下极板移动一小段距离，电容器带电荷量不变，由公式E ＝U d ＝Q Cd＝4k πQεr S可知，电容器产生的场强不变，以相同速度入射的小球仍将沿原轨迹运动．当上极板不动，下极板向上移动时，小球可能打在下极板的中央．11．如图10所示，质量为m 、电荷量为q 的带电粒子，以初速度v 0垂直射入场强大小为E 、方向竖直向下的匀强电场中，射出电场的瞬时速度的方向与初速度方向成30°角．在这一过程中，不计粒子重力．求：图10(1)该粒子在电场中经历的时间； (2)粒子在这一过程中电势能的增量． 答案 (1)3mv 03Eq (2)－16mv 20 解析 (1)分解末速度v y ＝v 0tan30°，在竖直方向v y ＝at ，a ＝qEm，联立三式可得t ＝3mv 03Eq. (2)射出电场时的速度v ＝v 0cos30°＝233v 0，由动能定理得电场力做功为W ＝12mv 2－12mv 20＝16mv 20，根据W ＝E p1－E p2得 ΔE p ＝－W ＝－16mv 20.12．两个半径均为R 的圆形平板电极，平行正对放置，相距为d ，极板间的电势差为U ，板间电场可以认为是匀强电场．一个α粒子从正极板边缘以某一初速度垂直于电场方向射入两极板之间，到达负极板时恰好落在极板中心．已知质子电荷量为e ，质子和中子的质量均视为m ，忽略重力和空气阻力的影响，求： (1)极板间的电场强度E ；(2)α粒子在极板间运动的加速度a ； (3)α粒子的初速度v 0.答案 (1)U d (2)eU 2md (3)R2d eUm解析 (1)极板间场强E ＝U d(2)α粒子电荷量为2e ，质量为4m ，所受电场力F ＝2eE ＝2eUd，α粒子在极板间运动的加速度a ＝F 4m ＝eU2dm(3)由d ＝12at 2，得t ＝2da＝2dm eU ，v 0＝R t ＝R 2d eUm13．一束电子从静止开始经加速电压U 1加速后，以水平速度射入水平放置的两平行金属板中间，如图11所示，金属板长为l ，两板距离为d ，竖直放置的荧光屏距金属板右端为L .若在两金属板间加直流电压U 2时，光点偏离中线打在荧光屏上的P 点，求OP .图11答案U 2l 2U 1d (l2＋L ) 解析 电子经U 1的电场加速后，由动能定理可得eU 1＝mv 202①电子以v 0的速度进入U 2的电场并偏转t ＝l v 0② E ＝U 2d ③a ＝eE m ④v ⊥＝at ⑤由①②③④⑤得射出极板的偏转角θ的正切值tan θ＝v ⊥v 0＝U 2l 2U 1d. 所以OP ＝(l 2＋L )tan θ＝U 2l 2U 1d (l2＋L )．。
精选人教版高中物理选修3-1学案：第二章 第3节 欧姆定律含答案
第3节欧姆定律1.电阻反映了导体对电流阻碍作用的大小，其定义式为R ＝U I，电阻的大小取决于导体本身，与U 和I 无关。
2．欧姆定律的表达式为I ＝U R，此式仅适用于纯电阻电路。
3．在温度不变时，线性元件的伏安特性曲线是一条过原点的倾斜直线。
4．所有金属的电阻率均随温度的升高而变大。
一、欧姆定律 1．电阻(1)定义：导体两端的电压与通过导体的电流大小之比，用R 表示。
(2)定义式：R ＝U I。
(3)单位：欧姆(Ω)，常用的单位还有k Ω、M Ω，且1 Ω＝10－3k Ω＝10－6M Ω。
(4)物理意义：反映导体对电流阻碍作用的大小。
2．欧姆定律(1)内容：导体中的电流跟导体两端的电压U 成正比，跟导体的电阻R 成反比。
(2)表达式：I ＝U R。
(3)适用范围：适用于金属导电、电解液导电的纯电阻电路(不含电动机、电解槽等的电路)，而对气体导电、半导体导电不适用。
二、导体的伏安特性曲线 1．定义建立平面直角坐标系，用纵轴表示电流I ，用横轴表示电压U ，画出导体的I -U 图线。
2．线性元件导体的伏安特性曲线为过原点的直线，即电流与电压成正比的线性关系的元件，如金属导体、电解液等。
3．非线性元件伏安特性曲线不是直线的，即电流与电压不成正比的电学元件，如气态导体、半导体等。
1．自主思考——判一判(1)定值电阻满足R ＝U I，U 和I 变化时，二者变化的倍数相同。
(√) (2)电阻越大，表示导体对电流的阻碍作用越大，导体的导电能力越强。
(×) (3)对于金属导体，电压变化时，可能导致电阻发生变化。
(√) (4)无论是线性元件还是非线性元件，其伏安特性曲线均过原点。
(√) (5)U -I 图线和I -U 图线中，图线上的点与原点连线的斜率的含义不同。
(√) 2．合作探究——议一议(1)一台电动机接入电路中，正常工作时能用欧姆定律求电流吗？ 提示：不能。
(2)某同学用正确的方法描绘出了某种半导体元件的伏安特性曲线如图所示，这种元件是线性元件吗？该元件的电阻随U 的增大是如何变化的？提示：该元件是非线性元件，该元件的电阻随U 的增大而减小。
人教版高中物理选修3-1学案：第一章 第8节 电容器的电容含答案
第8节电容器的电容1.电容反映了电容器容纳电荷本领的大小，定义式为C＝QU，电容的大小决定于电容器本身，与Q和U无关。
2．平行板电容器的电容决定式为C＝εr S4πkd，即C由εr、S、d共同来决定。
3．平行板电容器保持电荷量不变的情况下，若只改变板间距离，则电场强度不变。
一、电容器和电容1．电容器的组成两个彼此绝缘的导体，当靠得很近且之间存有电介质时，就组成一电容器。
2．电容器的充放电过程充电过程放电过程定义使电容器带电的过程中和掉电容器所带电荷的过程方法将电容器的两极板与电源两极相连用导线将电容器的两极板接通场强变化极板间的场强增强极板间的场强减小能量转化其他能转化为电能电能转化为其他能3．电容(1)定义：电容器所带的电荷量Q与电容器两极板间的电势差U的比值，公式为C＝Q U 。
(2)物理意义：表示电容器容纳电荷本领的物理量。
(3)单位：1 F＝106μF＝1012 pF。
二、平行板电容器及常见电容器1．平行板电容器(1)构成：由两个彼此绝缘的平行金属板。
(2)电容的决定因素：两板间距离d ，两板的正对面积S ，两板间电介质的相对介电常数εr 。
(3)关系式：C ＝εr S4πkd。
2．常见电容器分类⎩⎪⎨⎪⎧按电介质分：聚苯乙烯电容器、陶瓷电容器、 电解电容器等按电容是否可变分：固定电容器、可变电容器3．电容器的额定电压和击穿电压(1)额定电压：电容器能够长期正常工作时的电压。
(2)击穿电压：电介质被击穿时在电容器两极板上的极限电压，若电压超过这一限度，则电容器就会损坏。
1．自主思考——判一判(1)电容大的电容器带电量一定多。
(×)(2)电容为C 的电容器所带电荷量为Q ，若电荷量增大为2Q ，则电容变为2C 。
(×) (3)电容器所带的电荷量Q 是指电容器的一个极板上所带电荷量的绝对值。
(√) (4)电容器外壳上标的是额定电压。
(√)(5)电解电容器使用时，正、负极不能接反。
学人教版高中物理选修3-1学案2-1电源和电流2
第二章恒定电流1 电源和电流学习目标1.了解电源的形成过程.2.掌握恒定电场和恒定电流的形成过程.自主探究1.电源是能把电路中的从正极搬到负极的装置.2.导线中的电场是由、等电路元件所积累的电荷在导线内共同形成的,导线内的电场保持和平行.3.由分布的电荷所产生的稳定的电场,称为恒定电场.4.把、都不随时间变化的电流称为恒定电流.5.电流的程度用电流这个物理量表示;规定定向移动的方向为电流的方向;电流的单位是,符号是;公式为.合作探究【提出问题】问题1:电流形成的条件是什么?问题2:导体中产生电流的条件是什么?问题3:如何使电路中有持续电流?【要点提炼】一、电源1.要使电路中保持持续的电流,电路两端之间要有一定的.2.电源的作用:维持电路两端始终有一定的,使电路中保持.二、恒定电场问题:在有电源的电路中,导线内部的电场强度有什么特点呢?【要点提炼】1.由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场,称为.2.在恒定电场中,任何位置的电场强度都不随时间变化,所以它的基本性质与相同.在静电场中所讲的电势、电势差及其与电场强度的关系,在恒定电场中.【合作探究】问题:在恒定电场中自由电荷会受到电场力的作用,而发生定向运动,从而形成电流,恒定电场中的电流有什么特点呢?三、恒定电流问题:1.什么样的电流被称为恒定电流?2.我们用什么物理量来描述电流的强弱程度?【巩固练习1】1.关于电流的方向,下列叙述中正确的是()A.金属导体中电流的方向就是自由电子定向移动的方向B.在电解质溶液中有自由的正离子和负离子,电流方向不能确定C.不论何种导体,电流的方向规定为正电荷定向移动的方向D.电流的方向有时与正电荷定向移动的方向相同,有时与负电荷定向移动的方向相同2.电流方向与正电荷定向移动的方向,与负电荷定向移动的方向.3.在金属导体中,若10 s内通过横截面的电荷量为10 C,则导体中的电流为.结论:电流等于通过导体横截面的与通过这些所用的比值.4.某电解槽横截面积为0.5 m2,若10 s内沿相反方向通过横截面的正负离子的电荷量均为1 C,则电解液中的电流为.在电解液中,电荷量是通过截面的正、负离子电荷量绝对值的.【例题】有一条横截面积S=1 mm2的铜导线,通过的电流I=1 A.已知铜的密度ρ=8.9×103 kg/m3,铜的摩尔质量M=6.4×10-2 kg/mol,阿伏加德罗常数N A=6.02×1023 mol-1,电子的电荷量e=-1.6×10-19 C.求铜导线中自由电子定向移动的速率.【合作探究】问题:你认为计算出的电子定向运动速率与我们的生活经验是否相符?怎样解释?【巩固练习2】1.下列叙述中正确的有()A.导体中电荷运动就形成电流B.电流的单位是安C.电流是一个标量,其方向是没有意义的D.对于导体,如果两端电势差不为零,则电流一定不为零2.关于电流,下列说法正确的是()A.根据I=qt可知I与q成正比B.如果在任何相等的时间内通过导体横截面的电荷量相等,则导体中的电流是恒定电流C.电流有方向,是标量D.电流的单位“安培”不是国际单位制单位3.某电解质溶液,如果在1 s内共有5.0×1018个二价正离子和1.0×1019个一价负离子通过某横截面,那么通过电解质溶液的电流是多大?课堂检测一、选择题1.关于电源的作用,下列说法正确的是()A.电源的作用是能为电路持续地提供自由电荷B.电源的作用是能直接释放出电能C.电源的作用就是能保持导体两端的电压,使电路中有持续的电流D.电源的作用就是使自由电荷运动起来2.金属导体中有电流时,自由电子定向移动的速率为v1,电子热运动速率为v2,电流的传导速率为v3,则()A.v1最大B.v2最大C.v3最大D.无法确定3.在示波管中,电子枪2 s内发射了6×1013个电子,则示波管中电流的大小为().8×10-6×10-13.6×10-6×10-6 A4.有甲、乙两个由同种金属材料制成的导体,甲的横截面积是乙的两倍,而单位时间内通过导体横截面的电荷量乙是甲的两倍,以下说法中正确的是()A.通过甲、乙两导体的电流相同B.通过乙导体的电流是通过甲导体电流的两倍C.乙导体中自由电荷定向移动的速率是甲导体中的两倍D.甲、乙两导体中自由电荷定向移动的速率大小相等5.某正负电子对撞机的储存环是长为240 m的近似圆形轨道,当环中的电流为10 mA时,若电子的速率为十分之一光速,则在整个环中运行的电子数目为().0×1011.0×1019.0×1013.0×1036.如图所示,一根横截面积为S的均匀长直橡胶棒上均匀带有负电荷,每米电荷量为q,当此棒沿轴线方向做速率为v的匀速直线运动时,由于棒运动而形成的等效电流大小为()A.vqB.C.qvSD.7.如图所示,电解池内有一价的电解液,t时间内通过溶液内截面S的正离子数是n1,负离子数是n2,设元电荷为e,以下解释中正确的是()A.正离子定向移动形成电流方向从A→B,负离子定向移动形成电流方向从B→AB.溶液内正负离子向相反方向移动,电流抵消C.溶液内电流方向从A→B,电流I=D.溶液内电流方向A→B,电流I=8.来自质子源的质子(初速度为零),经一直线加速器加速,形成电流为I的细柱形质子流.已知质子源与靶间的距离为d,质子电荷量为e,假定分布在质子源到靶之间的加速电场是匀强电场,质子到达靶时的速度为v,则质子源与靶间的质子数为()A. B. C. D.9.铜的原子量为m,密度为ρ,每摩尔铜原子有n个自由电子,现有一根横截面为S的铜导线,当通过的电流为I时,电子定向移动的平均速率为()A.光速cB.C.D.二、计算题10.在金属导体中,若10 s内通过横截面的电荷量为10 C,则导体中的电流为多少?11.导线中的电流是1 A,导线的横截面积为1 mm2.(1)在1 s内,有多少个电子通过导线的横截面(电子电荷量e=1.6×10-19 C)?(2)自由电子的平均移动速率是多大(设导体每立方米内有8.5×1028个自由电子)?(3)自由电子沿导线移动1 m,平均要多少时间?12.已知电子的电荷量为e,质量为m,氢原子的电子在原子核的静电力吸引下做半径为r 的匀速圆周运动,则电子运动形成的等效电流大小为多少?。
2022-2021学年高二物理鲁科版选修3-1学案：第1章 第1讲 静电现象及其微观解释
第1讲静电现象及其微观解释[目标定位] 1.了解电荷及静电现象的产生.2.了解静电的应用及防护.3.把握电荷守恒定律并能解答相应问题.一、静电的产生1.使物体带电的三种方式：摩擦起电、接触起电、感应起电.2.静电感应：导体因受四周带电体的影响而带电的现象叫做静电感应.利用静电感应使物体带电的方式叫感应起电.3.电荷：物理学规定：用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电.同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引.二、原子结构与电荷守恒1.原子结构：物质是由原子、分子、离子等微粒组成；原子是由原子核和电子组成；原子核是由中子和质子组成.质子带正电，电子带负电，物体不显电性.2.电荷守恒定律：电荷既不能创生，也不能毁灭，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.在转移的过程中，电荷的总量不变.这个规律叫做电荷守恒定律.3.物体带电的本质：电子的转移.想一想摩擦起电的物体所带的电荷是哪里来的？答案摩擦起电的电荷是相互摩擦的物体间电子的转移造成的.三、静电的应用与防护1.静电的应用：激光打印机、静电喷雾、静电除尘、静电杀菌等.2.防止静电危害的方法之一是：尽快把静电导走.想一想油罐车车尾为什么拖着一条长长的铁链？答案由于运输过程中油和油罐摩擦产生了静电，通过一条铁链可以将电荷导走，避开引起爆炸事故.一、三种起电方式1.摩擦起电：当两个物体相互摩擦时，一些束缚不紧的电子会从一个物体转移到另一个物体，于是原来呈电中性的物体由于得到电子而带负电，失去电子的物体则带正电.2.感应起电：当一个带电体靠近导体时，由于电荷之间相互吸引或排斥，导体中的自由电荷便会趋向或远离带电体，使导体靠近带电体的一端带异号电荷，远离带电体的一端带同号电荷.3.接触起电：当导体与带电导体接触时，电子从一个物体转移到另一个物体上，使导体带上与带电体相同性质的电荷.4.三种起电方式的实质都是自由电子的转移.例1绝缘细线上端固定，下端挂一轻质小球a，a的表面镀有铝膜；在a的旁边有一绝缘金属球b，开头时a、b都不带电，如图1所示，现使b带电，则()图1A.b将吸引a，吸住后不放开B.b先吸引a，接触后又把a排斥开C.a、b之间不发生相互作用D.b 马上把a排斥开答案 B解析b球带电后，使a产生静电感应，感应的结果是a靠近b的一侧消灭与b异种的感应电荷，远离b的一侧消灭与b同种的感应电荷.虽然a上的感应电荷等量异号，但由于异种电荷离b更近，所以b对a的电场力为引力.当b吸引a使两者接触后，由于接触带电，b、a又带上同种电荷，有斥力作用，因而又把a排斥开，所以B项正确.借题发挥(1)带电体具有吸引轻小物体的性质，所以两物体吸引不肯定是由于带有异种电荷.也可能是由于其中一个是轻小物体.(2) 在处理带电物体间发生相互作用时，需特殊留意带电物体具有吸引不带电的轻小物体的特性，所以当两物体相互吸引时，其可能状况是一个带电，另一个不带电，也可能是两物体带异种电荷.针对训练如图2所示，A、B为相互接触的用绝缘支柱支持的金属导体，起初它们不带电，在它们的下部贴有金属箔片，C是带正电的小球，下列说法正确的是()图2A.把C移近导体A时，A、B上的金属箔片都张开B.把C移近导体A，先把A、B分开，然后移去C，A、B上的金属箔片仍张开C.先把C移走，再把A、B分开，A、B上的金属箔片仍张开D.先把A、B分开，再把C移走，然后重新让A、B接触，A上的金属箔片张开，而B上的金属箔片闭合答案AB解析虽然A、B起初都不带电，但带正电的导体C对A、B内的电荷有力的作用，使A、B中的自由电子向左移动，使得A端积累了负电荷，B端带正电荷，其下部贴有的金属箔片分别带上了与A、B同种的电荷，所以金属箔片都张开，A正确.C只要始终在A、B四周，先把A、B分开，A、B上的电荷因受C的作用力不行能中和，因而A、B仍带等量异种的感应电荷，此时再移走C，A、B所带电荷量不变，金属箔片仍张开，B正确.但假如先移走C，A、B上的感应电荷会马上中和，不再带电，所以箔片都不会张开，C错.先把A、B 分开，再移走C，A、B仍旧带电，但重新让A、B接触后，A、B上的感应电荷会完全中和，箔片都不会张开，D错.故选A、B.二、电荷守恒定律的理解和应用1.三种起电方式的本质都是电子的转移，在转移的过程中电荷的总量不变留意(1)电中性的物体内部也有电荷的存在，只是电荷量的代数和为零，对外不显电性；(2)电荷的中和是指带等量异号电荷的两物体接触时，经过电子的转移，最终达到电中性的过程.2.接触带电时电荷量的安排与导体的外形、大小有关，当两个完全相同的金属球接触后，电荷将平均安排，即最终两个球肯定带等量的同种电荷.若两个球原先带同号电荷，电荷量相加后均分；若两个球原先带异号电荷，则电荷先中和再均分.例2一带负电绝缘金属小球放在潮湿的空气中，经过一段时间后，发觉该小球上的电荷几乎不存在了，这说明()A.小球上原有的负电荷渐渐消逝了B.在此现象中，电荷不守恒C.小球上负电荷削减的主要缘由是潮湿的空气将电子导走了D.该现象是由于电子的转移引起的，仍旧遵循电荷守恒定律答案CD解析绝缘金属小球上的电荷量削减是由于电子通过空气导电转移到外界，使小球上的电荷量削减，但这些电子并没有消逝，就小球和整个外界组成的系统而言，其电荷总量保持不变，因此C、D选项正确.例3半径相同的两金属小球A、B带有相同的电荷量，相隔肯定的距离，今让第三个半径相同的不带电金属小球C，先后与A、B接触后移开.(1)若A、B两球带同种电荷，接触后两球的电荷量大小之比为多大；(2)若A、B两球带异种电荷，接触后两球的电荷量大小之比为多大.答案(1)2∶3(2)2∶1解析(1)设A、B带同种电荷且电荷量均为q，则A、C接触后，A、C所带电荷量为q A＝q C＝12q.C与B球接触后，B、C所带电荷量为：q B＝q C′＝q＋12q2＝34q.故A、B所带电荷量大小之比为q Aq B＝12q34q＝23.(2)设q A＝＋q，q B＝－q.则C与A接触后，A、C所带电荷量为q A′＝q C＝＋12q.C与B接触后，B、C所带电荷量为q B′＝q C′＝12q－q2＝－14q，故A、B所带电荷量大小之比为q A′q B′＝12q14q＝21.借题发挥(1)相同的金属球带同种电荷时，接触时总电荷量平分.(2)相同的金属球带异种电荷时，接触时电荷中和后将剩余电荷平分.三、静电的应用与防护1.静电的危害：雷鸣闪电造成人畜伤亡，静电火花引发的爆炸和火灾，静电放电导致电子设备的故障，以及工业中的一些静电危害等.2.防止静电危害的措施有：①尽快导走多余电荷，避开静电积累；②调整空气的湿度；③易燃易爆环境中保持良好的通风、消退静电火花的引爆条件.例4下列措施利用了静电的是()A.油罐车的油罐有条铁链搭到地上B.农药喷洒飞机喷洒的农药雾滴带正电C.家用电器如洗衣机接有地线D.手机一般都装有天线答案 B解析 油罐车的油罐有条铁链搭到地上，目的是把油罐车产生的静电导到地下，保证油罐车的平安，家用电器也一样，A 、C 错误.农药喷洒飞机喷洒的农药雾滴带正电，而叶子上都带有负电，农药不会被风吹走，B 正确.手机接有天线目的是为了更好的接收信号，D 错误.对物体带电本质的理解1.如图3所示，用起电机使金属球A 带上正电荷，并靠近验电器B ，则( )图3A.验电器金箔不张开，由于球A 没有和验电器B 接触B.验电器金箔张开，由于整个验电器都感应出了正电荷C.验电器金箔张开，由于整个验电器都感应出了负电荷D.验电器金箔张开，由于验电器的下部箔片感应出了正电荷 答案 D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，依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. 电荷守恒定律的理解和应用2.有两个完全相同的带电绝缘金属小球A 、B ，分别带有电荷量为Q A ＝6.4×10－9C 、Q B ＝－3.2×10－9C ，让两个绝缘金属小球接触，在接触过程中，电子如何转移并转移了多少个电子？ 答案 电子由B 球转移到了A 球，转移了3.0×1010个电子解析 当两小球接触时，带电荷量少的负电荷先被中和，剩余的正电荷再重新安排.由于两小球相同，剩余正电荷必均分，即接触后两小球带电荷量Q A ′＝Q B ′＝Q A ＋Q B 2＝6.4×10－9－3.2×10－92C ＝1.6×10－9C.在接触过程中，电子由B 球转移到A 球，不仅将自身电荷中和，且连续转移，使B 球带Q B ′的正电，这样，共转移的电子电荷量为ΔQ B ＝Q B ′－Q B ＝[1.6×10－9－(－3.2×10－9)]C ＝4.8×10－9C.转移的电子数n ＝ΔQ B e ＝4.8×10－9C1.6×10－19C＝3.0×1010(个). 静电的应用与防护3.特地用来运输柴油、汽油的油罐车，在它的尾部都装有一条拖在地上的铁链，对它的作用下列说法正确的是 ( )A.让铁链与路面摩擦产生静电，使油罐车积累肯定的静电荷B.让铁链发出声音，以引起其他车辆的留意C.由于罐体与油摩擦产生了静电，罐体上的静电被铁链导入大地，从而避开了火花放电D.由于罐体与油摩擦产生了静电，铁链将油的静电导入大地，从而避开了火花放电 答案 C解析 在运输柴油、汽油时，由于上下左右颠簸摇摆，造成油和油罐摩擦而产生静电，所以在油罐车尾部装一条拖在地上的铁链能将静电导入大地从而避开静电的积累.题组一 对起电的三种方式的理解1.关于摩擦起电现象，下列说法正确的是( )A.摩擦起电现象使原来没有电子和质子的物体中产生电子和质子B.两种不同材料的绝缘体相互摩擦后，同时带上等量异种电荷C.摩擦起电，可能是由于摩擦导致质子从一个物体转移到了另一个物体而形成的D.丝绸摩擦玻璃棒时，电子从玻璃棒上转移到丝绸上，玻璃棒因质子数多于电子数而显正电 答案 BD解析 摩擦起电实质是由于两个物体的原子核对核外电子的约束力量不同，因而电子可以在物体间转移，若一个物体失去电子，其质子数就会比电子数多，我们说它带正电.若一个物体得到电子，其质子数就会比电子数少，我们说它带负电.使物体带电并不是制造出电荷.2.如图1所示，将带电棒移近两个不带电的导体球，甲、乙两个导体球开头时相互接触且对地绝缘.下述几种方法中能使两球都带电的是( )图1A.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.棒的电荷量不变，两导体球不能带电答案AC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.故正确选项为A、C.3.A和B都是不带电的物体，它们相互摩擦后A带负电荷1.6×10－10C，下列推断中正确的是()A.在摩擦前A和B的内部电荷量为零B.摩擦的过程中电子从A转移到了BC.A在摩擦过程中肯定得到了1×109个电子D.A在摩擦过程中肯定失去了1.6×10－19C电子答案AC解析依据电荷守恒定律及电子带负电可知，选项A、C正确.4.悬挂在绝缘细线下的两个轻质小球，表面镀有金属薄膜，由于电荷的相互作用而靠近或远离，分别如图2甲、乙所示，则()图2A.甲图中两球肯定带异种电荷B.乙图中两球肯定带同种电荷C.甲图中两球至少有一个带电D.乙图中两球只有一个带电答案BC解析题目中的小球都是镀有金属薄膜的轻质小球，带电物体具有吸引轻小物体的性质，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，所以可以推断出题图甲的现象可以是两个带异种电荷的小球，也可以是一个小球带电而另一个小球不带电；两个小球由于相互排斥而消灭题图乙中的现象，则必需都带电且是同种电荷.5.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，将笔套自上向下渐渐靠近圆环，当距离约为0.5cm时圆环被吸引到笔套上，如图3所示.对上述现象的推断与分析，下列说法正确的是() 图3A.由于笔套绝缘，所以摩擦不能使笔套带电B.笔套靠近圆环时，圆环上、下部感应出异号电荷C.圆环被吸引到笔套的过程中，圆环所受静电力的合力大于圆环的重力D.笔套遇到圆环后，笔套所带的电荷马上被全部中和答案BC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错误；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；笔套遇到圆环后，笔套上的部分电荷转移到圆环上，使圆环带上性质相同的电荷，选项D错误.6.如图4所示，是一个带正电的验电器，当一个金属球A靠近验电器上的金属小球B时，验电器中金属箔片的张角减小，则()图4A.金属球A可能不带电B.金属球A肯定带正电C.金属球A可能带负电D.金属球A肯定带负电答案AC解析验电器上的金属箔片和金属球都带有正电荷，金属箔片之所以张开，是由于箔片上的正电荷相互排斥造成的.当验电器金属箔片的张角减小时，说明箔片上的正电荷肯定比原来削减了，由于金属球A只是靠近验电器而没有与验电器上的金属球B发生接触，要考虑感应起电的影响.当金属球A靠近时，验电器的金属球B、金属杆包括金属箔片整体相当于一个导体，金属球A离金属球B较近，而离金属箔片较远.假如金属球A带正电，验电器上的正电荷肯定向远处移动，则金属箔片上的电荷量不会削减，所以选项B是错误的.假如金属球A带负电，验电器上的正电荷会由于引力作用向近端移动，造成金属箔片上的电荷量削减，所以选项C是正确的.假如金属球A不带电，由于受到金属球B上正电荷的影响，金属球A上靠近B的部分也会由于静电力的作用消灭负电荷，而这些负电荷反过来会使得验电器上的正电荷向金属球B移动，效果与金属球A带负电荷一样.所以选项A也是正确的，选项D是错误的.题组二对电荷守恒定律的理解7.把两个完全相同的小球接触后分开，两球相互排斥，则两球原来的电荷状况不行能是()A.一个小球原来带电，另一个小球原来不带电B.两个小球原来分别带等量异种电荷C.两个小球原来分别带同种电荷D.两个小球原来分别带不等量异种电荷答案 B解析两个完全相同的小球接触后相互排斥，说明原来两球所带电荷量的代数和不等于零.若原来两小球分别带有等量的异种电荷，则接触后将发生中和，两球均不带电，不会发生排斥作用，故选项B正确.8.如图5导体A带5q的正电荷，另一完全相同的导体B带q的负电荷，将两导体接触一会儿后再分开，则B 导体的电荷量为()图5A.－qB.qC.2qD.4q答案 C解析相同带电体接触后，电荷量先中和，后平分.9.如图6所示，通过调整把握电子枪产生的电子束，使其每秒有104个电子到达收集电子的金属瓶，经过一段时间，金属瓶上带有－8×10－12C的电荷量，求：图6(1)金属瓶上收集到多少个电子；(2)试验的时间为多长.答案(1)5×107个(2)5000s 解析(1)金属瓶上收集的电子数目为：N＝Qe＝－8×10－12C－1.6×10－19C＝5×107(个).(2)试验的时间：t＝5×1071×104s＝5000s.10.多少个电子的电荷量等于－32.0μC？干燥的天气中，一个人脱了鞋在地毯上行走，身上聚集了－48.0μC的净电荷.此人身上有多少个净剩余电子？(电子电荷量e＝－1.6×10－19C,1μC＝10－6C)答案 2.0×1014个 3.0×1014个解析n1＝Q1e＝－32.0×10－6C－1.6×10－19C＝2.0×1014(个).人身上聚集的电子个数n2＝Q2e＝－48.0×10－6C－1.6×10－19C＝3.0×1014(个).题组三静电的应用与防护11.电视机的玻璃荧光屏表面经常有很多灰尘，这主要是由于()A.灰尘的自然积累B.玻璃有极强的吸附灰尘的力量C.电视机工作时，屏表面温度较高而吸附灰尘D.电视机工作时，屏表面有静电而吸附灰尘答案 D解析应明确该现象是一种静电现象，即电视机工作时，屏表面由于有静电而吸附灰尘，即D正确.12.在下列措施中，哪些能将产生的静电尽快导走()A.飞机轮子上搭地线B.印染车间保持湿度C.复印图片D.电工钳柄装有绝缘套答案AB解析飞机在飞行中与空气摩擦时，飞机外表面聚集了大量静电荷，降落时会对地面人员带来危害及火灾隐患.因此飞机降落时要准时导走机身聚集的静电，实行的措施是在轮胎上安装地线或用导电橡胶制造轮胎；在印染工作车间也同样简洁产生静电，静电给车间带来火灾隐患，为防止火灾发生，其中平安措施之一就是车间保持湿度，从而通过潮湿的空气准时导走静电；在复印图片环节中，则需要应用静电；电工钳柄装有绝缘套是防止导电，保持电工的平安.。
高中物理选修3-1第二章游标卡尺与螺旋测微器读数学案
游标卡尺与螺旋测微器学案一、游标卡尺1、构造游标卡尺是工业上常用的测量长度的仪器，它由尺身及能在尺身上滑动的游标尺组成，如图所示。
游标上部有一紧固螺钉，可将游标固定在尺身上的任意位置。
尺身和游标都有量爪，利用内测量爪可以测量槽的宽度和管的内径，利用外测量爪可以测量零件的厚度和管的外径。
深度尺与游标尺连在一起，可以测槽和筒的深度。
2、原理（游标卡尺有10分度、20分度、50分度三种。
以10分度为例）被测的物体长度是多少，游标尺就向右移动多远。
主尺与普通的毫米刻度尺相同，最小分度是1mm。
游标尺上有10个小的等分刻度，且只有第10条刻度线与主尺的刻度线（9mm处）重合,则游标尺上每小格代表0.9mm，与主尺一小格相差0.1mm。
当游标尺与主尺的0刻度线对齐时，游标尺的第一条刻度线与主尺1mm刻度线相差0.1mm；当游标尺的第一条刻度线和主尺的1mm刻度重合时，游标的零刻度线和主尺的零刻度线相差0.1mm（如右图）。
依此类推，游标的第几条刻度线与主尺的刻度线重合，就是零点几毫米。
当测量大于1毫米的长度时，整的毫米数要从游标“0”线与尺身相对的刻度线读出。
10分度游标卡尺精确度为1mm/10 = 0.1mm20分度游标卡尺精确度为1mm/20 = 0.05mm50分度游标卡尺精确度为1mm/50 = 0.02mm3、读数主尺刻度 + 精确度╳对齐刻线数（不估读）【例】主尺：54mm分度：10 每一格代表：0.1mm第5格对齐读数= 54mm + 0.1 mm ╳5=54.5mm =5.45cm读数：读数：读数：【注意】1、一般先以mm为单位读数计算，之后再根据题目要求换算；2、注意分清游标尺的边缘与0刻度线。
二、螺旋测微器（千分尺）1、构造：尺架、套筒、制动旋钮、微调旋钮等2、原理：精密螺纹的螺距为0.5mm，即D每旋转一周， F前进或后退0.5mm。
可动刻度 E上的刻度为50等份，每一小格表示0.01mm。
人教版高中物理选修3-1学案：第一章 第2节 库仑定律含答案
第2节库仑定律1.点电荷是理想模型，当带电体的大小和形状在研究的问题中的 影响可以忽略时，带电体可被看成点电荷。
2．库仑定律表达式为F ＝kq 1q 2r 2，此式仅适用于真空中的点电荷。
静电力常量k ＝9.0×109 N ·m 2/C 2。
一、探究影响电荷间相互作用力的因素1．实验原理：如图所示，小球受Q 的斥力，丝线偏转。
F ＝mg tan_θ，θ变大，F 变大。
2．实验现象(1)小球带电荷量不变时，距离带电物体越远，丝线偏离竖直方向的角度越小。
(2)小球处于同一位置时，小球所带的电荷量越大，丝线偏离竖直方向的角度越大。
3．实验结论：电荷之间的作用力随着电荷量的增大而增大，随着距离的增大而减小。
二、库仑定律1．库仑力：电荷间的相互作用力，也叫做静电力。
2．点电荷：带电体间的距离比自身的大小大得多，以致带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可忽略时，可将带电体看做带电的点，即为点电荷。
3．库仑定律(1)内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。
(2)表达式：F ＝kq 1q 2r2，k ＝9.0×109_N ·m 2/C 2，叫做静电力常量。
(3)适用条件：真空中的点电荷。
三、库仑的实验1．实验装置：库仑做实验用的装置叫做库仑扭秤。
如图所示，细银丝的下端悬挂一根绝缘棒，棒的一端是一个带电的金属小球A ，另一端有一个不带电的球B ，B 与A 所受的重力平衡。
当把另一个带电的金属球C 插入容器并使它靠近A 时，A 和C 之间的作用力使悬丝扭转，通过悬丝扭转的角度可以比较力的大小。
2．实验步骤(1)改变A 和C 之间的距离，记录每次悬丝扭转的角度，便可找出力F 与距离r _的关系。
(2)改变A 和C 的带电荷量，记录每次悬丝扭转的角度，便可找出力F 与带电荷量q _之间的关系。
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第1章静电场第1节静电现象及其微观解释1．自然界中只存在两种电荷：______电荷和________电荷．电荷间的作用规律是：同种电荷相互______，异种电荷相互________．2．用毛皮摩擦橡胶棒时，橡胶棒带____________电荷，毛皮带__________电荷．用丝绸摩擦玻璃棒，玻璃棒带______电荷，丝绸带______电荷．3．原子核的正电荷数量与电子的负电荷数量一样多，所以整个原子对外界表现为________．金属中距离原子核最远的电子往往会脱离原子核的束缚而在金属中自由活动，这种电子叫做________________．失去这种电子的原子便成为带____电的离子．离子都在自己的平衡位置上振动而不移动，只有自由电子穿梭其中．所以金属导电时只有________在移动．4．把带电体移近不带电的导体，可以使导体靠近带电体的一端带________，远离的一端带________这种现象叫静电感应．利用静电感应使物体带电叫________起电．常见的起电方式还有________和________等．5．电荷既不能创生，也不能消灭，只能从一个物体______到另一物体，或者从物体的一部分____________到另一部分．6．物体所带电荷的多少叫________________．在国际单位制中，它的单位是________，用________表示．7．最小的电荷量叫________，用e表示，e＝________.所有带电体的电荷量都等于e的____________．电子的电荷量与电子的质量之比叫做电子的________．一、电荷[问题情境]在干燥的冬天，当你伸手接触金属门把的一刹那，突然听到“啪”的一声，手麻了一下，弄得你虚惊一场，是谁在恶作剧？原来是电荷在作怪．1．这些电荷是哪里来的？物质的微观结构是怎样的？摩擦起电的原因是什么？2．什么是自由电子，金属成为导体的原因是什么？3．除了摩擦起电，还有其它方法可以使物体带电吗？[要点提炼]1．摩擦起电的原因：在两个物体相互摩擦时，一些束缚不紧的电子会从一个物体转移到另一个物体，于是原来呈电中性的物体由于得到电子而带____电，失去电子的物体则带____电．2．感应起电的原因：当一个带电体靠近导体时，由于电荷间的相互吸引和排斥，导体中的自由电子便会趋向或远离带电体，使导体靠近带电体的一端带____电荷，远离的一端带____电荷．3．常见的起电方式有摩擦起电、感应起电和接触起电．三种起电方式的实质都是________ 的转移．[问题延伸]感应起电现象中实验物体必须是导体吗？二、电荷守恒定律[问题情境]现代生活中电无处不在，济南市一天的耗电量可达千万度，那么，电荷会不会像煤和石油一样总有一天会被用完呢？1．电荷是摩擦的过程中创造出来的吗？2．在电荷转移的过程中其总量是否守恒？[要点提炼]1．电荷守恒定律的内容：电荷既不能创生，也不能消灭，只能从一个物体转移到另一物体，或者从物体的一部分转移到另一部分．2．“电荷的中和”是指电荷的种类和数量达到等量、异号，这时正、负电荷的代数和为________，而不是正、负电荷一起消失了．[问题延伸]怎样理解电荷守恒定律中“电荷的总量”？例1如图所示，不带电的枕形导体的A、B两端各贴有一对金箔．当枕形导体的A端靠近一带电导体C时()A．A端金箔张开，B端金箔闭合B．用手触摸枕形导体后，A端金箔仍张开，B端金箔闭合C．用手触摸枕形导体后，将手和C都移走，两对金箔均张开D．选项A中两对金箔分别带异种电荷，选项C中两对金箔带同种电荷变式训练1如图所示，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：(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？例2有两个完全相同的带电绝缘金属小球A、B，分别带有电荷量6.4×10－9 C和－3.2×10－9 C，让两绝缘金属小球接触，在接触过程中，电子如何转移并转移了多少？变式训练2有三个相同的金属小球A、B、C，其中小球A带有2.0×10－5C的正电荷，小球B、C不带电，现在让小球C先与球A接触后取走，再让小球B与球A接触后分开，最后让小球B与小球C接触后分开，最终三球的带电荷量分别为q A＝________ C，q B＝________ C，q C＝________ C.【即学即练】1．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．元电荷是表示跟电子所带电荷量数值相等的电荷量D．元电荷就是自由电荷的简称2．关于摩擦起电和感应起电的实质，下列说法中正确的是()A．摩擦起电说明电荷可以被创造B．摩擦起电是由于电荷从一个物体转移到另一个物体上C．感应起电是由于电荷从带电物体转移到另一个物体上D．感应起电是电荷在同一物体上的转移3．如图所示，将带正电的球C移近不带电的枕形金属导体时，枕形导体上电荷的移动情况是() A．枕形导体中的正电荷向B端移动，负电荷不移动B．枕形导体中电子向A端移动，正电荷不移动C．枕形导体中的正、负电荷同时分别向B端和A端移动D．枕形导体中的正、负电荷同时分别向A端和B端移动4．带电微粒所带电荷量不可能是下列值中的()A．2.4×10－19 C B．－6.4×10－19 CC．－1.6×10－18 C D．4.0×10－17 C1．下列关于电现象的叙述中正确的是()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现象，相互摩擦的两个物体总是同时带等量的异种电荷C．带电现象的本质是电子的转移，物体得到电子一定显负电性，失去电子显正电性D．当一种电荷出现时，必然有等量的异种电荷出现；当一种电荷消失时，必然有等量的异种电荷消失2．以下说法正确的是()A．摩擦起电是自由电子的转移现象B．摩擦起电是通过摩擦产生的正电荷和电子C．感应起电是自由电子的转移现象D．金属导电是由于导体内有可以移动的正电荷3．将两个完全相同的金属球A和B接触一下，再分开一小段距离，发现两小球之间相互排斥，则A、B两球原来带电情况可能是()A．A和B原来带有等量异种电荷B．A和B原来带有同种电荷C．A和B原来带有不等量异种电荷D．A和B原来只有一个带电4．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，如图所示，下列几种方法能使两球都带电的是()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一球，再把两球分开D．棒带的电荷量如果不变，不能使两导体球带电5．如图所示，有一带正电的验电器，当一金属球A靠近验电器的小球B(不接触)时，验电器的金箔张角减小，则()A．金属球A可能不带电B．金属球A可能带负电C．金属球A可能带正电D．金属球A一定带正电6. 绝缘细线上端固定，下端挂一轻质小球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，如图所示，现使b带正电，则()A．b将吸引a，吸住后不放开B．b先吸引a，接触后又把a排斥开C．a、b之间不发生相互作用D．b立即把a排斥开7．M和N是原来都不带电的物体，它们互相摩擦后M带正电荷1.6×10－10 C，下列判断中正确的是()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MC．N在摩擦后一定带负电荷1.6×10－10 CD．M在摩擦过程中失去了1.6×10－10个电子8．某人做静电感应实验，有下列步骤及结论：①把不带电的绝缘导体球甲移近带负电的绝缘导体球乙，但甲、乙两球不接触．②用手指摸甲球．③手指移开．④移开乙球．⑤甲球带正电．⑥甲球不带电．下列操作过程和所得结论正确的有()A.○1→②→③→④→⑥B．①→②→④→③→⑥C.○1→②→③→④→⑤D．①→②→④→③→⑤9．两个完全相同的金属球，一个带＋6×10－8C的电荷量，另一个带－2×10－8C的电荷量．把两球接触后再分开，两球分别带电多少？10．如图所示，通过调节控制电子枪产生的电子束，使其每秒钟有104个电子到达收集电子的金属瓶，经过一段时间，金属瓶上带有－8×10－12C的电荷量，求：(1)电子瓶上收集到多少个电子；(2)实验的时间为多长．第1章静电场第2节静电力库仑定律1．探究电荷间作用力的大小跟距离的关系：保持电荷的电荷量不变，距离增大时，作用力________；距离减小时，作用力________．2．探究电荷间作用力的大小跟电荷量的关系：保持两个电荷之间的距离不变，电荷量增大时，作用力________；电荷量减小时，作用力________．3．静电力：________间的相互作用力，也叫________．它的大小与带电体的________及________有关．4．点电荷：自身的________________比相互之间的距离______________的带电体．5．库仑定律：真空中的两个点电荷之间的相互作用力的大小，与它们电荷量的乘积成____________，与它们距离的二次方成________，作用力的方向在它们的________．6．库仑定律的公式F＝________，式中k叫做静电力常量，k的数值是________．一、点电荷[问题情境]1．点电荷是不是指带电荷量很小的带电体？是不是体积很小的带电体都可看做点电荷？2．点电荷与元点荷一样吗？[要点提炼]1．点电荷是只有电荷量，没有________和________的理想化模型．2．带电体看成点电荷的条件：当带电体间的________比它们自身的大小大得多，以至带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间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．二、库仑定律[问题情境]1．什么是库仑力？其大小如何确定？方向又如何确定？2．库仑定律及表达式与哪个定律相似？[要点提炼]库仑定律的适用条件是：(1)__________________；(2)____________________．[问题延伸]有人根据F＝kq1q2r2推出当r→0时，F→∞，正确吗？三、库仑的实验[问题情境]库仑扭秤是如何把力的作用效果放大的，如何确定力F的大小？此实验是如何把带电金属球所带的电荷量均匀改变的？例1 两个半径为R 的带电球所带电荷量分别为q 1和q 2，当两球心相距3R 时，相互作用的静电力大小为( )A ．F ＝k q 1q 2(3R )2B ．F ＞k q 1q 2(3R )2C ．F ＜k q 1q 2(3R )2D ．无法确定 变式训练1 下列关于点电荷的说法正确的是( )A ．点电荷可以是带电荷量很多的带电体B ．带电体体积很大时不能看成点电荷C ．点电荷的带电荷量可能是2.56×10－20 CD ．一个带电体能否看做点电荷应以具体情况而定例2 有三个完全一样的球A 、B 、C ，A 球带电荷量为7Q ，B 球带电荷量为－Q ，C 球不带电，将A 、B 两球固定，然后让C 球先跟A 球接触，再跟B 球接触，最后移去C 球，则A 、B 两球间的作用力变为原来的多少？变式训练2 两个分别带有电荷量－Q 和＋3Q 的相同金属小球(均可视为点电荷)，固定在相距为r的两处，它们间库仑力的大小为F ，两小球相互接触后将其固定距离变为r 2，则两球间库仑力的大小为( )A.112FB.34FC.43F D ．12F 例3 两个正电荷q 1和q 2的电荷量都是3 C ，静止于真空中的A 、B 两点，相距r ＝2 m .(1)在它们的连线AB 的中点O 放入正电荷Q ，求Q 受的静电力．(2)在它们连线上A 点左侧P 点，AP ＝1 m ，放置负电荷q 3，q 3＝－1 C ，求q 3所受的静电力．变式训练3 如图所示，两个点电荷，电荷量分别为q 1＝4×10－9 C 和q 2＝－9×10－9 C ，两者固定于相距20 cm 的a 、b 两点上，有一个点电荷q 放在a 、b 所在直线上且静止不动，该点电荷所处的位置是( )A ．距a 点外侧40 cm 处B ．距a 点内侧8 cm 处C ．距b 点外侧20 cm 处D ．无法确定【即学即练】1．下列关于点电荷的说法中，正确的是( )A ．体积大的带电体一定不是点电荷B ．当两个带电体的形状对它们间相互作用力的影响可忽略时，这两个带电体可看做点电荷C ．点电荷就是体积足够小的电荷D ．点电荷是电荷量和体积都很小的带电体2．关于库仑定律，以下说法中正确的是( )A ．库仑定律适用于点电荷，点电荷其实就是体积很小的带电体B ．库仑定律是实验定律C ．库仑定律仅适用于静止电荷间的相互作用D ．根据库仑定律，当两个点电荷间的距离趋近于零时，则库仑力趋近于无穷大3．相隔一段距离的两个点电荷，它们之间的静电力为F ，现使其中一个点电荷的电荷量变为原来的2倍，同时将它们间的距离也变为原来的2倍，则它们之间的静电力变为( )A ．F 2B ．4FC ．2F D.F 44．如图所示，三个点电荷q 1、q 2、q 3固定在一直线上，q 2与q 3间距离为q 1与q 2间距离的2倍，每个电荷所受静电力的合力均为零，由此可以判定，三个电荷的电荷量之比为( )A ．(－9)∶4∶(－36)B ．9∶4∶36C ．(－3)∶2∶(－6)D ．3∶2∶61．对于库仑定律，下列说法正确的是()A．只要是计算真空中两个点电荷间的相互作用力，就可使用公式F＝k Q1Q2 r2B．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，它们受到的库仑力大小一定相等D．库仑定律中的静电力常量k只是一个比例常数，只有数值，没有单位2．A、B两个点电荷之间的距离恒定，当其他电荷移到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3．两个完全相同的小金属球，它们的带电荷量之比为5∶1(皆可视为点电荷)，它们在相距一定距离时相互作用力为F1，如果让它们接触后再放回各自原来的位置上，此时相互作用力变为F2，则F1∶F2可能为()A．5∶2 B．5∶4 C．5∶6 D．5∶94．两个带有同种电荷的小球A、B，放在光滑绝缘水平面上，其中小球A固定，小球B只在库仑力作用下由静止开始沿水平面运动，在运动过程中，小球B的加速度a和速度v的变化是() A．a一直在增大B．a一直在减小C．v一直在增大D．v一直在减小5．如图所示，两根细线挂着两个质量相同的小球A、B，上、下两根细线的拉力分别为F A、F B，现使两球带同种电荷，此时上、下细线受力分别为F A′，F B′，则()A．F A＝F A′，F B＞F B′B．F A＝F A′，F B＜F B′C．F A＜F A′，F B＞F B′D．F A＜F A′，F B＜F B′6．如图所示，两个带电小球A、B的质量分别为m1、m2，电荷量分别为q1、q2.静止时两悬线与竖直方向的夹角分别为θ1、θ2，且恰好处于同一水平面上．下列说法正确的是()A．若q1＝q2，则θ1＝θ2B．若q1＜q2，则θ1＞θ2C．若m1＝m2，则θ1＝θ2D．若m1＜m2，则θ1＞θ27．如图所示，把质量为2.0×10－3kg的带电小球B用细线悬挂起来．若将带电荷量为4.0×10－8C的小球A靠近B，则平衡时细线与竖直方向成45°角．已知A、B在同一水平面上且相距0.3 m，B球所带的电荷量为__________C．(取g＝10 m/s2)8．真空中光滑绝缘平面上，分别放置两个电荷量为－Q、＋9Q的点电荷A、B，如图所示，且A、B间的距离为60 cm.然后在另一位置放置点电荷C，这时三个点电荷都处于平衡状态，求C的电荷量以及相对A的位置．9．两个完全相同的小球A和B，只有A带有一定的电荷量，A、B接触后分开，相距1 m时测得相互作用力等于1 N，求接触前A的电荷量是元电荷的多少倍？10．行星绕恒星运动由万有引力提供向心力，电子绕原子核运动由库仑力提供向心力，已知电子的质量为m，原子核与电子的带电荷量都为e，电子绕原子核做圆周运动的半径为r，静电力常量为k，求：(1)电子转动的线速度；(2)电子做圆周运动的周期．第1章静电场第3节电场及其描述1．电场：电荷的周围存在着由它产生的一种特殊________．它的特征之一是对放入其中的________有力的作用．甲电荷对乙电荷的作用力，就是甲电荷的________对乙电荷的作用力．2．静电场是指________的电荷产生的电场．3．试探电荷是用来检验电场__________及其________分布情况的电荷，是研究电场的工具．激发或产生我们正在研究的电场的电荷是电场的________．4．放入电场中某点的试探电荷所受的________跟它的________的比值，叫做该点的电场强度．简称场强．其定义式为E＝________，单位是________，符号是________．电场强度是______量，有大小也有方向，其方向与________在该点所受电场力的方向相同．5．真空中点电荷的场强：E＝________.Q为正电荷时，在电场中的P点场强E的方向________；Q为负电荷时，E的方向__________．6．匀强电场：电场中各点场强的____________都相同的电场．7．电场线是画在电场中的一条条________________，曲线上每点的________表示该点的电场强度方向．电场线的特点有：(1)起始于无限远或______，终止于______或______．(2)任意两条电场线________．(3)电场线的疏密表示场强的______．一、电场[问题情境]天体之间没有直接接触，就有引力作用如图所示，这种作用是通过引力场传递的，电荷与电荷之间的相互作用是通过电场来实现的1．你知道哪里有电场吗？2.电场具有怎样的特征呢？[要点提炼]电场是存在于电荷周围的一种特殊物质，并非由分子、原子组成，但客观存在．电荷间的相互作用是通过电场发生的．二、电场强度[问题情境]1．检验电荷的作用是什么？2．同一检验电荷，放在电场中的不同位置受力不同，表明不同位置电场的强弱不同．如何准确描述这种性质？[要点提炼]电场强度是描述电场的强弱和方向的物理量，是______量，其大小由E ＝F q来计算，其方向与______电荷的受力方向相同[问题延伸]根据公式E ＝F q可以得出E 与F 成正比或E 与q 成反比的结论吗？三、点电荷的电场[问题情境]1．在点电荷形成的电场中，某点的场强大小由哪些因素决定？2．公式E ＝F q 与E ＝kQ r2有何区别？[要点提炼]公式E ＝F q 与E ＝kQ r2的对比理解 项目意义 适用条件 Q 或q 的意义 公式中各量的关系 E ＝F q电场强度 的定义式 任何电场 q 是试探电荷 E 用F 与q 的比值来表示，但E 大小与F 、q 大小无关 E ＝k Q r2 点电荷的 场强公式 点电荷 在真空中 Q 是场源电荷 E 不仅由Q 、r 决定且E ∝Q ，E ∝1r2四、电场线[问题情境]1．电场线是如何表示电场方向的？2．电场线能不能相交？3．电场线是如何表示电场强弱的？[要点提炼]1．电场线是为了描述电场而引入的一种假想曲线，曲线的______方向表示场强方向，曲线的________表示场强的相对大小．2．电场线从_____电荷或无穷远出发，终止于无穷远或______电荷，电场线不相交．3．几种常见电场的电场线画法五、匀强电场[问题情境]1．匀强电场有什么显著特点？电场线有什么特点？2.匀强电场通常存在于什么地方？[要点提炼]1．匀强电场是电场强度的大小______，方向________的电场．2．匀强电场的电场线是________相等的________线．例1如图所示，在一带负电的导体A附近有一点B，如在B处放置一个q1＝－2.0×10－8C的电荷，测出其受到的静电力F1大小为4.0×10－6N，方向如图，则B处场强是多大？如果换用一个q2＝4.0×10－7C的电荷放在B点，其受力多大？此时B处场强多大？变式训练1如图所示是点电荷Q周围的电场线，图中A到Q的距离小于B到Q的距离．以下判断正确的是() A．Q是正电荷，A点的电场强度大于B点的电场强度B．Q是正电荷，A点的电场强度小于B点的电场强度C．Q是负电荷，A点的电场强度大于B点的电场强度D．Q是负电荷，A点的电场强度小于B点的电场强度例2在真空中O点放一个电荷Q＝＋1.0×10－9C，直线MN通过O点，OM的距离r＝30 cm，M点放一个点电荷q＝－1.0×10－10C，如图所示，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)若MN＝30 cm，则N点的场强多大？【即学即练】1．电场强度的定义式为E＝F/q()A．该定义式只适用于点电荷产生的电场B．F是检验电荷所受到的力，q是产生电场的电荷的电荷量C．场强的方向与F的方向相同D．由该定义式可知，场中某点电荷所受的电场力大小与该点场强的大小成正比2．A为已知电场中的一固定点，在A点放一电荷量为q的电荷，所受电场力为F，A点的场强为E，则()A．若在A点换上－q，A点场强方向发生变化B．若在A点换上电荷量为2q的电荷，A点的场强将变为2EC．若在A点移去电荷q，A点的场强变为零D．A点场强的大小、方向与q的大小、正负、有无均无关3．关于电场线的说法，正确的是()A．电场线的方向，就是电荷受力的方向B．正电荷只在电场力作用下一定沿电场线运动C．电场线越密的地方，同一电荷所受电场力越大D．静电场的电场线不可能是闭合的4. 如图所示，带箭头的直线是某一电场中的一条电场线，在这条线上有A、B两点，用E A、E B表示A、B两处的场强，则()A．A、B两处的场强方向相同B．因为A、B在一条电场线上，且电场线是直线，所以E A＝E BC．电场线从A指向B，所以E A＞E BD．不知A、B附近电场线的分布情况，E A、E B的大小不能确定1．下列说法正确的是()A．靠近正点电荷，电场线越密，电场强度越大；靠近负点电荷，电场线越密，电场强度越小B．沿电场方向电场强度越来越小C．在电场中没画电场线的地方场强为零D．电场线虽然是假想的一簇曲线或直线，但可以用实验方法模拟出来2．关于电场强度，下列说法正确的是()A．以点电荷为球心、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．若放入正电荷时，电场中某点场强向右，则当放入负电荷时，该点的场强仍向右D．电荷所受到的电场力很大，即该点的电场强度很大3．如图所示，空间有一电场，电场中有两个点a和b.下列表述正确的是()A．该电场是匀强电场B．a点的电场强度比b点的大C．b点的电场强度比a点的大D．正电荷在a、b两点受力方向相同4．一个检验电荷在电场中某点受到的电场力为F，这点的电场强度为E，在图中能正确反映q、E、F三者关系的是()5. 如图所示，表示一个电场中a、b、c、b四点分别引入检验电荷时，测得检验电荷所受电场力与电荷量间的函数关系图象，那么下列说法中正确的是()A．该电场是匀强电场B．这四点场强的大小关系是E d＞E a＞E b＞E cC．这四点场强的大小关系是E a＞E b＞E c＞E dD．无法比较这四点场强的大小关系6. 如图所示，A为带正电荷Q的金属板，沿金属板的垂直平分线在距离板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作用而偏转θ角后静止．设小球是用绝缘丝线悬挂于O点，求小球所在处的电场强度．第1章静电场第4节电场中的导体一、场强叠加原理电场强度的叠加：如果场源电荷不只是一个点电荷，则电场中某点的电场强度为_________________在该点产生的电场强度的__________．二、静电平衡状态下导体的电场1．静电平衡状态：导体中(包括表面)_______不再发生移动，我们就认为导体达到了静电平衡状态．2．静电平衡状态下导体的特点：(1)处于静电平衡状态的导体，内部____________处处为零．(2)表面处的场强不为零，表面处的场强方向跟导体表面________．三、导体上电荷的分布处于静电平衡状态的导体，内部没有电荷，电荷只分布在________．四、静电屏蔽导体处于静电平衡时，内部场强处处为零，表现为电中性，若导体是空腔的，空腔部分的____________也处处为零，无论导体外部的电场是什么样的，电场都不会____________导体内部，金属壳的这种作用叫做静电屏蔽．一、场强叠加原理1．什么是电场强度的叠加？它遵循什么原则？二、静电平衡状态下导体的电场[问题情境]当一个带电体靠近不带电导体时，由于导体内的自由电子受到库仑力的作用，将向着与电场相反的方向定向移动，从而使导体两端出现等量异种电荷，这就是前面学习的静电感应现象．这种定向移动是无休止的吗？电荷的移动对导体内部的电场有何影响？1．自由电子定向移动的原因是什么？2．此处涉及到几个电场？它们分别是来自哪里？3．什么是静电平衡状态？[要点提炼]处于静电平衡状态的导体，内部的场强处处为______．二、导体上电荷的分布[问题情境]在课本23页图1-41中，a、b两图有何不同？得出怎样的结论？[要点提炼]处于静电平衡状态的导体内部没有电荷，电荷只能分布在导体的________上．三、静电屏蔽[问题情境]1．处于静电平衡状态的导体，其内部场强处处为零，若导体是空心的，则空心部分的场强怎样？2．静电屏蔽是怎样起到屏蔽作用的？例1如图所示，真空中，带电荷量分别为＋Q和－Q的点电荷A、B相距r，则：(1)两点电荷连线的中点O的场强为多大？(2)在两点电荷连线的中垂线上，距A、B两点都为r的O′点的场强如何？变式训练1如图所示，在正六边形的a、c两个顶点上各放一带正电的点电荷，电荷量的大小都是q1，在b、d两个顶点上各放一带负电的点电荷，电荷量的大小都是q2，q1＞q2.已知六边形中心O点处的场强可用图中的四条有向线段中的一条来表示，它是哪一条()A．E1B．E2C．E3D．E4例2长为L的导体棒原来不带电，现将一电荷量为＋q的点电荷放在距棒左端R处，如图所示．当棒达到静电平衡后，棒上感应电荷在棒内中点处产生的场强大小等于________，方向为________．变式训练2如图所示，在孤立点电荷＋Q形成的电场中，金属圆盘A处于静电平衡状态．若金属圆盘平面与点电荷在同一平面内，试在圆盘A内作出由盘上感应电荷形成的附加电场的三条电场线(用实线表示，要求严格作图)．。