2021学年高中物理专题十电澄件选修3

专题十电场（选修3-1）[备考导航]考点展示1．物质的微观结构、电荷守恒定律、静电现象(Ⅰ)2．点电荷间的相互作用规律(Ⅰ)3．电场、电场线和电场强度(Ⅰ)4．电势、电势能和电势差(Ⅰ)5．电容器(Ⅰ)知识网络考点1物质的微观模型、电荷守恒定律、静电现象、点电荷间的相互作用规律单项选择题1．(2019年6月·广东学考)静电现象在自然界中普遍存在，下列现象与静电现象无关的是()A．梳过头发的梳子吸起纸屑B．磁铁穿过金属线圈时，线圈中产生电流C．干燥天气，手碰到金属时感到被电了一下D．冬天脱毛衣时，毛衣发出噼噼啪啪的响声解析：梳过头发的梳子吸起纸屑(摩擦起电)属于静电现象，选项A错误；磁铁穿过金属线圈时，线圈中产生电流属于电磁感应，选项B正确；干燥天气，手碰到金属时感到被电了一下(静电放电)属于静电现象，C错误；冬天脱毛衣时，毛衣发出噼噼啪啪的响声(摩擦起电)属于静电现象，选项D错误．答案：B2．(2018年1月·广东学考)已知电荷量的单位是库，符号为C，电流单位是安，符号是A，时间单位是秒，符号为s，由电流的定义式I＝Qt可知，这三个单位之间的关系是()A．1C＝1A·sB．1C＝1A·s－1C．1C＝1A－1·sD．1C＝1A－1·s－1解析：由电流的定义式I＝Qt可知：Q＝It，可推导出单位1C＝1A·s正确．答案：A3．(2017年6月·广东学考)两个完全一样的金属小球M、N，先让它们各自带电＋5q和＋7q，接触后再分开，则最终M、N的带电量分别是()A．＋6q，＋6qB．＋7q，＋5qC．＋12q，＋12qD．＋q，＋q解析：两球接触后分开时，电量平分，均为＋6q.答案：A一、静电现象及其微观解释1．两种电荷．(1)自然界中只存在两种电荷：正电荷和负电荷，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．(2)同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引．(3)电荷量：电荷的多少叫电荷量，单位：库仑(C)．2．电荷守恒定律的内容：电荷既不能创造，也不能消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分，在任何转移的过程中，电荷的总量保持不变．3．三种起电方式及其本质．(1)三种起电方式：接触起电、摩擦起电和感应起电．(2)实质：无论哪一种起电方式，其本质都是正、负电荷分开，使电荷发生转移，并不是创造．4．静电的应用与防护．(1)应用实例：激光打印、静电喷涂、静电吸尘、避雷针等．(2)基本原理：异性电荷相吸引，使带电的物质微粒在电荷所产生的力的作用下，奔向并吸附到电极上．(3)防止静电危害的方法：①尽量减少静电的产生，常用的方法是增大空气的湿度．②尽快把静电导走，防止静电积累，常用的简单办法是接地．二、点电荷库仑定律1．点电荷．(1)有一定的电荷量，忽略形状和大小的一种理想化模型．(2)带电体本身的大小比它们之间的距离小得多．2．库仑定律．(1)公式：F＝kQ1Q2r2，其中静电力常量k＝9.0×109N·m2/C2.(2)适用条件：真空中静止的点电荷．(3)计算库仑力大小时只需将电荷量的绝对值代入，不带正负号，同种电荷为排斥力，异种电荷为吸引力．关于点电荷的说法，正确的是()A．只有体积很小的带电体才能看成点电荷B．体积很大的带电体一定不能看成点电荷C．当两个带电体的大小及形状对它们之间的相互作用力的影响可以忽略时，这两个带电体可看成点电荷D．一切带电体都可以看成点电荷解析：本题考查点电荷这一理想模型．能否把一个带电体看成点电荷，关键在于我们分析时是否考虑它的体积大小和形状．能否把一个带电体看作点电荷，不能以它的体积大小而论，应该根据具体情况而定．若它的体积和形状可不予考虑时，就可以将其看成点电荷．答案：C带电体的线度比相关的距离小多少时才能看成点电荷，还与问题所要求的精度有关．在测量精度要求的范围内，带电体的形状及大小对相互作用力的影响可以忽略不计时，带电体就可以看成点电荷．两个用相同材料制成的半径相等的带电金属小球(可看成点电荷)，其中一个球的带电量的绝对值是另一个的5倍，当它们静止于空间某两点时，静电力大小为F.现将两球接触后再放回原处，则它们间静电力的大小可能为()A.59FB.65FC.54FD.95F解析：若两电荷同性，设一个球带电量为Q，则另一个球带电量为5Q，此时F＝kQ·5Qr2，接触后再分开，带电量各为3Q，F′＝k3Q·3Qr2＝95F.若两电荷异性，接触后再分开，两球的电荷先中和再平分，各带电量2Q，F″＝k2Q·2Qr2＝45F.答案：DF＝kq1q2r2不必将表示电性的正、负号代入公式，库仑力的方向根据“同性相斥、异性相吸”的规律判断．单项选择题1.如图所示，用起电机使金属球A带负电，靠近验电器B的金属球，则()A．验电器的金属箔片不张开，因为球A没有和B接触B．验电器的金属箔片张开，因为整个验电器都带上了正电C．验电器的金属箔片张开，因为整个验电器都带上了负电D．验电器的金属箔片张开，因为验电器下部的两金属箔片都带上了负电解析：带负电的球A靠近验电器B的金属球，根据电荷“同性相斥，异性相吸”的特点知，验电器金属球上的电子会被球A上的负电荷排斥到验电器下端箔片上，则验电器下部的两金属箔片就会因带负电荷而相斥，箔片张开，故选D.答案：D2．在秋冬的干燥天气里，当你在黑暗中脱下含腈纶材料的衣服时，会看到“闪光”，同时听到“啪啪”的声音，对于这一现象的解释，下列说法中正确的是()A．感应起电现象B．接触起电现象C．摩擦起电现象D．电荷中和现象解析：在干燥的天气中脱衣时，外衣与里面的衣服摩擦，使它们带有异种电荷，属于摩擦起电，电荷放电，发出啪啪声．故选C.答案：C3．关于静电，下列说法中不正确的是()A．干燥天气里脱化纤衣物时常常会看到火花，听到劈啪声B．室内栽花种草可杜绝静电产生C．高压输电导线表面要很光滑，以避免因尖端放电而损失电能D．油罐车尾装一条拖地铁链，有利于消除静电解析：A项，干燥天气里化纤的衣服摩擦后带异种电荷而出现放电现象，从而会看到火花，听到劈啪声，故A不符合题意；B项，室内栽花种草可有效防止静电，而不能杜绝静电产生，故B符合题意；C项，表面光滑可以减小导线的表面积，这样可以大大减少感应放电，故C不符合题意；D项，油罐车在运动的过程中，由于里面的油在晃动，也会摩擦产生静电，后面拖一条的铁链就可以以及时地把产生的静电导走，有利于消除静电，故D不符合题意．答案：B4．如图所示，半径相同的两个金属球A、B带有相等的电荷量，相隔一定距离，两球之间相互吸引力的大小是F.今让第三个半径相同的不带电的金属小球先后与A、B两球接触后移开．这时，A、B两球之间的相互作用力的大小是()A.F8B.F4C.38FD.34F解析：A、B两球互相吸引，说明它们必带异种电荷，假设它们带的电荷量分别为＋q、－q.当第三个不带电的C球与A球接触后，A、C两球带电荷量平分，假设每个球带电荷量为q′＝＋q2；当再把C球与B球接触后，两球的电荷先中和，再平分，每个球带电荷量q″＝－q4.由库仑定律F＝kq1q2r2知，当移开C球后，由于r不变，所以A、B两球之间相互作用力的大小是F′＝F8.A项正确．答案：A非选择题5．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.解析：小球C先与球A接触后平分A的电荷，则qA＝qC＝q2＝1.0×10－5C，再让小球B与球A接触后分开，则q′A＝qB＝qA2＝5×10－6C；最后让小球B与小球C接触后分开，则q′B＝q′C＝qB＋qC2＝7.5×10－6C.答案：5×10－67.5×10－67.5×10－6考点2电场、电场线和电场强度单项选择题1．(2019年6月·广东学考)如图所示为某电场中的一条电场线的直线部分，M、N为这条电场线上的两点，则()A．该电场一定是匀强电场B．该电场一定是单个点电荷产生的电场C．M、N两点的电场强度方向一定相同D．M、N两点的电场强度大小一定相同解析：电场中的一条电场线不能确定电场的大小分布情况，选项A、D错误；电场线为直线也不能说明产生电场的一定是单个点电荷，选项D错误；M、N两点的电场强度方向一定相同，选项C正确．答案：C2.(2018年1月·广东学考)如图所示，绝缘细绳的一端固定在O点，另一端系一个质量为m带电量为＋q的小球，为了使小球能静止在图示位置，而且绳的拉力不为零，可以加一个与纸面平行的匀强电场，则所加电场的方向正确的是()A．水平向左B．水平向右C．竖直向下D．竖直向上解析：由受力分析可知：重力竖直向下，绳子的拉力，沿绳子收缩的方向，所以，要小球平衡，电场力的方向只能水平向右，B正确．答案：B3.(2018年1月·广东学考)由图所示，M、N是静电场中的两点，下列说法正确的是()A．该电场是匀强电场B．M点的电场强度比N点的强C．M点的电场强度比N点的弱D．带电量相同的电荷在M、N两点受到的静电力大小相等解析：该电场是非匀强电场，A错误；疏密表示强弱，所以M点的电场强度比N点的强，B正确，C错误；带电量相同的电荷在M、N两点受到的静电力大小不相等，D错误．答案：B1．电场．(1)电荷周围存在电场．(2)电场的基本性质是电场对于处在其中的电荷有力的作用．(3)电场是一种客观存在，是物质存在的一种形式．2．电场强度．(1)定义式：E＝Fq，单位：N/C，适用于一切电场．(2)方向：与正电荷在该点所受的电场力的方向相同，与负电荷在该点所受电场力的方向相反，也是该点电场线的切线方向．(3)电场力的大小：F＝F＝qE．(4)电场力的方向：正电荷的电场力方向与电场强度方向相同，负电荷的电场力方向与电场强度方向相反．3．电场线．(1)电场线是为了形象地描述电场而假想的、实际不存在的曲线．(2)电场线从正电荷或无穷远出发，终止于无穷远或负电荷．它是不闭合，不相交的曲线，也不在无电荷处中断．(3)电场线的疏密表示电场强度的大小．(4)电场线上每一点的切线方向就是该点的场强方向．(5)几种常见的电场线分布图．(6)匀强电场：电场中各点电场强度大小相等，方向相同．在真空中O点放一个点电荷Q＝＋1.0×10－9C，直线MN通过O点，OM的距离r＝30cm，M点放一个点电荷q＝－1.0×10－10C，如图所示．(1)求q在M点受到的作用力．(2)求M点的电场强度．(3)求拿走q后M点的电场强度．(4)M、N两点的电场强度哪点大？解析：(1)电场是一种物质，电荷q在电场中M点所受的作用力是电荷Q通过它的电场对q的作用力，根据库仑定律，得FM＝kQqr2＝1.0×10－8N．因为Q为正电荷，q为负电荷，库仑力是吸引力，所以力的方向沿MO指向Q.(2)M点的电场强度EM＝FMq＝100N/C，其方向沿OM连线背离Q，因为它的方向跟正电荷受电场力的方向相同．(3)在M点拿走试探电荷q，M点的电场强度仍为100N/C，方向沿QM连线背离Q.(4)M点电场强度大．答案：(1)大小为1.0×10－8N，方向沿MO指向Q(2)大小为100N/C，方向沿OM连线背离Q(3)大小为100N/C，方向沿OM连线背离Q(4)M点电场强度大计算电场强度的几种方法方法适用情况用定义式E＝Fq求解常用于涉及试探电荷或带电体的受力情况用E＝kQr2求解仅适用于真空中的点电荷产生的电场利用叠加原理求解常用于涉及空间的电场是由多个电荷共同产生的情景图中画了四个电场的电场线，其中图A和图C中小圆圈表示一个点电荷，图A中虚线是一个圆，图B中几条直线间距相等且互相平行，则在图A、B、C、D中M、N两处电场强度相同的是()解析：电场强度为矢量，M、N两处电场强度相同，则电场强度方向、大小都要相同．图A中，M、N两点的电场强度大小相同，方向不同．题图B中是匀强电场，M、N两点的电场强度大小、方向都相同．题图C中，M、N两点的电场强度方向相同，