学案·物理·选修3-1·15版(答案)

书书书!#$%&’第!节电荷及其守恒定律!!!#$!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束缚能力不相同因而电子在物体间发生了转移!质子不可以转移%项错!失去电子的物体其质子数比电子数多带正电荷#同时得到电子的物体其质子数比电子数少带等量负电荷!#项正确!使物体带电并不是创造出电荷&项错!’!$!解析相同小球接触后电荷先中和再平分!(!&$!解析带电荷量必须是元电荷的整数倍!)!&!#$!解析!*带电荷量为*+带电荷量为*’(#带电荷量为*!(故!*由+和,组成&对!错-!.带电荷量为.,带电荷量为.!(+带电荷量为.’(故!.由,和+组成#对!%错-/!!%!#$!解析元电荷不是电荷它是指电荷的电荷量电荷量!!01!2.!3%称为元电荷!质子和电子都不是元电荷它们所带电荷量的绝对值是元电荷!0!$!解析由于丝绸摩擦过的玻璃棒带正电而水分子又是极性分子故当玻璃棒靠近水流时先使水分子显负电的一端靠近玻璃棒$同性相斥异性相吸%带正电的一端远离玻璃棒!而水分子两极的电荷量相等这就使带正电的玻璃棒对水分子显负电的一端的引力大于对水分子显正电的一端的斥力因此水分子所受的合力指向玻璃棒故水流向靠近玻璃棒方向偏转!由于用毛皮摩擦过的塑料棒带负电同理水流仍向靠近塑料棒的方向偏转!4!’5($’5!6!见解析$!解析$!%接触起电&三球带上同种电荷只需让$球!%球分别与&球接触即可#$’%感应起电&若让$球与%球带上与&球相反电性的电荷只能静电感应!让$球!%球分别与&接近并分别把$!%接地或用手接触一下$!%这样$!%就会带上同种电荷且电性与&球相异#$(%把$!%接触然后移近&球让$!%与&发生静电感应且让$!%中的一个处在近端另一个处在远端然后先分开$!%再移走&球则$!%将带上等量的异种电荷!!!%$!解析摩擦前’!(都不带电是因为它们均为电’中性(而并非它们内部没有电荷&错!摩擦后’带有!!021!2.!3%的正电说明’失去!(得到一个电子故!#错!根据电荷守恒定律(带有!!021!2.!3%的负电%正确!’!&!%!#$!解析由于导体内有大量可以自由移动的电子当带负电的球)慢慢靠近它时由于同种电荷相互排斥导体上靠近)的一端的电子被排斥到远端从而显出正电荷远离)的一端带上了等量的负电荷!导体离)球距离越近电子被排斥得越多感应电荷越多!(!%!#$!解析两物体摩擦时得失电子取决于原子对电子的束缚能力大小&错!由于摩擦起电的实质是电子的得失所以两物体带电种类一定不同数量相等错%对-由题中例子不难看出同一物体与不同种类物体摩擦带电种类可能不同#对!)!!%!#$!解析解答此题的关键是应明确人是导体触摸时&!$!人体和地球组成一个导体&为近端物体带负电荷地球则为远端带正电荷!/!$!解析对质子!!7&带电荷量为’1’(*.!(()8故由’个+夸克和!个,夸克组成#对中子!29&带电荷量为!1’(*’1.!(()82!故由!个+夸克和’个,夸克组成-故选项正确-0!&$!解析由于静电感应和电荷守恒定律)!*出现等量异种电荷无论)!*哪一端接地导体$与大地成为一个大导体导体发生变化导体上的电荷会立即重新分布*端的正电荷会在这个大导体的更远端即大地显示出来而)端的负电荷由于&的吸引继续留在)端当取走&后)端的负电荷就留在$上所以$带负电!故选&!4!#$!解析因球&带正电靠近验电器$根据同种电荷相斥!异种电荷相吸的原理验电器金属箔中的电子就会被金属球&中正电荷吸引到验电器的上端小球上所以下端的验电箔片就会带上了正电!因为同种电荷相互排斥故箔片张开所以答案#正确!6!#$!解析静电感应使得&带正电$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$部分移动使$部分带了多余的电子而带负电#&部分少了电子因而带正电&部分移去的电子数目和$部分多余电子的数目是相同的因此无论从哪一条虚线切开两部分的电荷量总是相等的但由于电荷之间的作用力与距离有关自由电子在不同位置所受%的作用力的强弱是不同的这样导致电子在导体上的分布不均匀越靠近右端负电荷密度越大越靠近左端正电荷密度越大所以从不同位置切开时*&!*$的值是不同的故只有#正确!!!!3!负$负!2!先用手接触一下&球使&球所带电传入大地再将&!$接触一下分开&!$再用手接触一下&球再将&!$接触一下再分开这时&!$所带电荷量都是.+)!!!!*+*.+$!解析由于两个球的大小不等所以在接触过程中两球的电荷量分布比例不是!5!但电荷量与体积成正比两者电量之比应该是一个确定的值!根据第一次接触达到稳定状态时两者的电荷关系可知此比例为$*.+%5+8,&5,$!$,&!,$未知%经过多次接触后从大球上迁移到小球上的电荷量越来越少最终将为零设最终$球带电荷量为+-*+-8,&,$所以*.++8*+-+-8*+*.+!故正确答案为*+*.+!第#节库仑定律!!$!解析带电体能否看成点电荷不能以体积大小!电荷量多少而论!一个带电体能否看成点电荷要依具体情况而定只要在测量精度要求的范围内带电体的形状!大小等因素的影响可以忽略即可视为点电荷故正确!’!&!%$!解析两个相同的小球接触将等分其共有电荷量不等量的同种电荷接触等分变成等量作用力一定变大因为和一定相等时积最大!如果两球带不等量的异种电荷+!!+’则接触前后有.+!+’/’8.)$+!.+’%0’*’/’当+!’*+’’80+!+’时181-!所以&!%对!(!#$!解析设!!’距离为2根据库仑定律球(未与球!!’接触前球!!’间的库仑力18.3+’2’三个金属小球相同接触后电荷量均分球(与球’接触后球(与球’带的电荷量均为3+’球(再与球!接触后球!带电荷量为$3*’%+)此时球!!’间的作用力18.3$3*’%+’62’由上面两式得380故#正确!)!$!解析设粉尘距球心为/粉尘质量为4星球质量为’粉尘电荷量为+星球电荷量为*则有.*+/’85’4/’!由等式可看出/变化等式仍成立故选!/!%$!解析本题是物体平衡的动态问题分析正确使用库仑定律!物体平衡条件和灵活运用三角形的相似知识是求解问题的关键!对$受力分析$受重力46!绳的拉力17!库仑斥力1$处于平衡状态所以$受的三个力合力为零能组成一个矢量三角形!由于重力竖直向下与)&平行拉力17沿细线方向库仑力沿&$方向所以三个力组成的三角形与!)&$相似!根据对应边成比例有46)&817)$所以17大小不变!答案应选%!0!#$!解析由题知处于静止状态时球8!球9之间是库仑引力球9受到球8的库仑作用力大于球9的重力设箱子的质量为’球8!球9的质量分别为48!49此时用整体法知1:8’6*486*496!当球9的绳子被剪断的瞬间箱子受到的作用力少了一个连接球9细绳向上的拉力大小为1此时地面的支持力增大为1:*1!球8受绳的拉力17;8486*1引1引随着球8!球9之间距离的减小而增大!球9做加速度逐渐增大的加速运动方向竖直向上!所以在球9上升过程中地面受到的压力将大于1:*1#选项正确!4!).*+/’$从指向:$!解析将顶点处的.(*等效为**和.)*五个**对圆心:处的.+的作用力为零!从而所求的静电力等效于在处的.)*与.+之间的库仑力由库仑定律的公式得&18).*+/’又由同种电荷相斥可知方向沿从指向:的方向!6!$!%46;’.*$$’%(46$!解析$!%球静止在&处经受力分析知受三个力作用&重力46!静电力1和细线拉力1拉由受力平衡和库仑定律列式&1拉81*4618.*+;’1拉8’46!三式联立解得&+846;’.*!$’%球摆回的过程只有重力做功所以机械能守恒规定最低点重力势能为零则46;$!.=02%8!’4=’1-拉.46.184=’;由$!%知静电力1846解上述三个方程得&1-拉8(46!!!%$!解析根据同种电荷相斥每个小球在库仑斥力的作用下运动由于力的方向与运动方向相同均做加速直线运动速度变大#再由库仑定律18.+!+’/’知随着距离的增大库仑斥力减小加速度减小所以只有选项%正确!’!&!%$!解析&!$带异种电荷$对&有竖直向上的库仑力1如果185&则斜面对&没有作用力&只受’个力#如果1?5&则斜面对&有垂直斜面向上的支持力&要想平衡还必须受到沿斜面向上的摩擦力&受到)个力!(!#$!解析以4!为研究对象进行受力分析结合库仑定律由平衡条件得&.+!+’/’84!6@;9!再以4’为研究对象同理得&.+!+’/’84’6@;9因!?则4!A4’!)!&$!解析对8&198*188488!对&19*1884+8#因为188.18所以*#得&198*198.$189*19%84$88*8%!又189*198489所以4898.4$88*8%!!所以898.$88*8%8.$.!.(%BC’8)BC’-即9球的初始加速度大小为)BC’方向向右!第/题图/!$!解析取小球为研究对象受到8的斥力1斥方向沿8连线如图所示受到9的吸引力1引由于1引A1斥则球受静电力的合力应为1’!0!#$!解析由于点电荷+和圆盘间距离为2而圆盘的半径也为2因而圆盘的大小和形状不能忽略即不能看成点电荷所以+和圆盘间的库仑力也就不能使用库仑定律计算故答案为#!4!!%!#$!解析由整体法可知地面对$的支持力不变%正确#对&进行受力分析可知库仑力与竖直方向夹角减小墙对球&的弹力减小&!$之间的库仑力减小所以!#正确!6!#$!解析因为原来弹簧处于压缩状态&!$两球带的肯定是等量异种电荷!将不带电的与&!$完全相同的金属球%先与&接触后&的电荷量将分一半给%当%再与$接触时%!$的异种电荷先中和然后$!%再平分这样$带的电荷量将为原来的!)!此时如果仅根据库仑定律18.+&+$/’得出库仑力变为原来的!6弹簧弹力也要减小为原来的!6才能平衡因而弹簧压缩量将变为原来的!6将错选为实际上当弹簧压缩量减小后长度变大库仑力还将减小综合考虑这些因素弹簧弹力应小于原来的!6才能平衡因而正确选项为#!第3题图3!46@;9#$’2D9#46@;9#槡.!解析如图所示1846@;9#!因为18.*’$’2D9#%’所以*8’2D9#46@;9#槡.!!2!$!%负电$’+$$’%槡((.+’?’方向垂直&$连线指向右下第!2题图方$!解析如图所示三个小球保持相对静止应具有共同的加速运动!先分析&!$两球的加速度&它们相互间的库仑力为斥力因此%对它们只能是引力且两个库仑力的合力应沿垂直于&$连线的方向!这样就把&!$受的库仑力和合力的平行四边形确定了!以&为研究对象其受合力1&槡8(1$&槡8(.+’?’%对&引力1%8’1$&8.’+’?’于是可得*%8.’+!以整体为研究对象外力1为合外力则18(1&8槡((.+’?’!第$节电场强度!!&’!$!解析本题以图象的方式考查了对电场强度及其定义式的理解图中给出了8!9!!#四个位置上电荷量和所受静电力大小的变化关系由电场强度的定义式@81+可知1.+图象的斜率代表电场强度!斜率大的场强大!斜率小的场强小故选项正确-&!%!#错误-(!!#$!解析电场强度的定义式@81+中+为检验电荷的电荷量由此可判定正确再将库仑定律18.*+/’代入上式或直接应用点电荷的场强公式即可得知#选项正确!故本题的正确选项为!#!第)题图)!#$!解析电荷的运动轨迹和电场线是完全不同的两个概念在分析有关问题时既要明确二者的本质区别还要搞清二者重合的条件!电场线方向表示电场强度方向它决定电荷所受电场力方向从而决定加速度方向正电荷加速度方向与电场线的切线方向相同负电荷则相反故&错!带电粒子的运动轨迹由粒子在电场中运动的初速度和受力情况来决定带电粒子只受电场力作用由静止开始运动若电场线为直线其轨迹一定与电场线重合!若电场线为曲线如图所示在&点的正电荷其加速度沿电场力的方向即电场线的切线方向它只要运动就会离开它所在的电场线所以它不会沿电场线运动!故!%不正确#正确-/!&$!解析把&$分成很多个小段$A每一小段$A上的电荷都可