高中物理第一章静电场电荷及其守恒定律学案设计新人教选修.docx
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高中物理第一章静电场电荷及其守恒定律学案设计新人教选修.docx
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高中物理第一章静电场电荷及其守恒定律学案设计新人教选修
1 电荷及其守恒定律
学习目标
1.知道两种电荷及其相互作用,知道电荷量的概念.
2.知道摩擦起电和接触带电的实质.
3.知道静电感应现象及其本质.
4.知道电荷守恒定律及元电荷,了解比荷的概念.
自主探究
1.自然界中只存在两种电荷:
和 .
(1)丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷是 .
(2)毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷是 .
2.同号电荷相互 ,异号电荷相互 .
合作探究
一、起电的三种方式
【提出问题】
1.摩擦起电:
当两个物体互相摩擦时,一些束缚的不紧的 从一个物体转移到 ,使得原来呈电中性的物体由于得到 而带负电,失去 的物体带正电.
【例题1】毛皮与硬橡胶棒摩擦后,毛皮带正电,这是因为( )
A.毛皮上的一些电子转移到橡胶棒上了
B.毛皮上的一些正电荷转移到了硬橡胶棒上了
C.硬橡胶棒上的一些电子转移到了毛皮上了
D.硬橡胶棒上的一些正电荷转移到毛皮上了
【归纳总结】
(1)相互摩擦的物体一定是同时带上了 量的 号电荷.
(2)摩擦起电的本质是 .
2.接触带电:
指一个 的金属导体跟另一个 的金属导体 后分开,而使不带电的导体带上电荷的方式.
【例题2】两个完全一样的金属小球A、B,其中A带电为Q,B不带电,将A与B接触后再分开,则A、B的带电情况怎样?
【归纳总结】
(1)接触带电的本质:
.
(2)电荷量分配:
两个完全相同的导体球相互接触后,总电荷量 .
3.感应起电
(1)当一个带电体 导体时,由于电荷间相互吸引或排斥,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 ,远离带电体的一端带 .这种现象叫静电感应.
(2)感应起电:
利用 而使金属导体带电的过程.
(3)感应起电的本质:
.
二、电荷守恒定律
1.表述一:
电荷既不会 ,也不会 ,它只能从一个物体转移到 ,或者从物体的一部分转移到 .在转移过程中,电荷的总量 .
2.表述二:
一个与外界没有电荷交换的系统,电荷的代数和 .
三、元电荷
1.电荷量:
电荷的多少.其国际制单位是 ,简称 ,用 表示.
2.元电荷:
最小的 ,即 所带的电荷量,用 表示,等于 C,最早由美国物理学家 测得.
3.电子的比荷:
电子的 与电子的 之比.
【例题3】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.元电荷是表示跟电子所带电量数值相等的电荷量
C.元电荷就是质子
D.物体所带的电荷量只能是元电荷的整数倍
课堂检测
一、选择题
1.如图所示,挂在绝缘细线下的轻质带电小球,由于电荷的相互作用而靠近或远离,所以( )
A.甲图中两球一定带异号电荷
B.乙图中两球一定带同号电荷
C.甲图中两球至少有一个带电
D.乙图中两球至少有一个带电
2.如图所示,用起电机使金属球A带正电,靠近验电器B,则( )
A.验电器金属箔不张开,因为球A没有和B接触
B.验电器金属箔张开,因为整个验电器都带上了正电
C.验电器金属箔张开,因为整个验电器都带上了负电
D.验电器金属箔张开,因为验电器下部箔片都带上了正电
3.一带负电绝缘金属小球被放在潮湿的空气中,经过一段时间后,发现该小球上净电荷几乎不存在,这说明( )
A.小球上原有的负电荷逐渐消失了
B.在此现象中,电荷不守恒
C.小球上负电荷减少的主要原因是潮湿的空气将电荷导走了
D.该现象是由于电子的转移引起,仍然遵循电荷守恒定律
4.下列说法正确的是( )
A.电子和质子都是元电荷B.一个带电体的电荷量为元电荷的205.5倍
C.元电荷是最小的电荷量单位D.元电荷没有正、负之分
5.关于摩擦起电现象,下列说法中正确的是( )
A.摩擦起电是用摩擦的方法将其他物质变成了电荷
B.摩擦起电是通过摩擦将一个物体中的电子转移到另一个物体
C.通过摩擦起电的两个原来不带电的物体,一定带有等量异号电荷
D.通过摩擦起电的两个原来不带电的物体,可能带有同号电荷
6.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
二、非选择题
7.在如图所示的实验中,最终A带上了-10-8C的电荷.实验过程中,是电子由A转移到B还是由B转移到A?
A、B得到或失去的电子数各是多少?
8.A为带正电的小球,B为原来不带电的导体.把B放在A附近,A、B之间存在吸引力还是排斥力?
高考理综物理模拟试卷
注意事项:
1.答题前,考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚,将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。
2.选择题必须使用2B铅笔填涂;非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写,字体工整、笔迹清楚。
3.请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答,超出答题区域书写的答案无效;在草稿纸、试题卷上答题无效。
4.保持卡面清洁,不要折叠,不要弄破、弄皱,不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。
一、单项选择题
1.《道路交通安全法》第四十七条规定:
“机动车行经人行横道,应减速行驶;遇行人正在通过人行横道时,应停车让行。
”一辆汽车以36km/h的速度匀速行驶,驾驶员发现前方50m处的斑马线上有行人,驾驶员立即刹车使车做匀减速直线运动,若已知行人还需12s才能通过斑马线,则刹车后汽车的加速度大小至少为
A.1m/s2
B.0.97m/s2
C.0.83m/s2
D.0.69m/s2
2.如图所示为学校的应急供电系统,由交流发电机和副线圈匝数可调的理想降压变压器组成。
发电机中矩形线圈所围成的面积为S,匝数为N,电阻不计,它可绕水平轴
在磁感应强度的水平匀强磁场中以加速度
匀速转动,矩形线圈通过滑环连接降压变压器,滑动触头P上下移动时可改变输出电压,
表示输电线的电阻。
以线圈平面与磁场垂直时为计时起点,下列判断不正确的是
A.发电机线圈感应电动势的瞬时值表达式为
B.当滑动触头P向下移动时,变压器原线圈两端的电压将升高
C.当用户增加时,为使用户电压保持不变,滑动触头P应向上滑动
D.若发电机线圈某时刻处于图示位置,变压器原线圈两端的电压瞬时值最大
3.如图所示,在竖直放置的光滑半圆弧绝缘细管的圆心O处固定一点电荷,将质量为m,带电量为+q的小球从圆弧管的水平直径端点A由静止释放,小球沿细管滑到最低点B时,对管壁恰好无压力,则固定于圆心处的点电荷在AB弧中点处的电场强度大小为()
A.3mg/qB.mg/q
C.2mg/qD.4mg/q
4.如图所示,劲度系数为k的轻弹簧竖直放置,下端固定在水平地面上。
一质量为m的小球,从离弹簧上端高h处自由下落,接触弹簧后继续向下运动。
小球从开始下落到小球第一次运动到最低点的过程中,下列关于小球的速度ν、加速度a随时间t变化的图象中符合实际情况的是
A.
B.
C.
D.
5.静止在地面上的物体在竖直向上的恒力作用下上升,在某一高度撤去恒力。
不计空气阻力,在整个上升过程中,物体机械能随时间变化关系是()
A.
B.
C.
D.
6.如图所示,固定在水平面上的光滑斜面倾角为
,质量分别为
、
的两个物体A、B通过细绳及轻弹簧连接于光滑轻滑轮两侧,斜面底端有一与斜面垂直的挡板.开始时用手按住物体A,此时A与挡板的距离为
,B静止于地面,滑轮两边的细绳恰好伸直,且弹簧处于原长状态.已知
,空气阻力不计.松开手后,关于二者的运动下列说法中正确的是()
A.A和B组成的系统机械能守恒
B.当A的速度最大时,B与地面间的作用力为零
C.若A恰好能到达挡板处,则此时B的速度为零
D.若A恰好能到达挡板处,则此过程中重力对A做的功等于弹簧弹性势能的增加量
二、多项选择题
7.如图所示,在正方形区域abcd内充满方向垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场.入口处有比荷相等的甲、乙两种粒子,甲粒子以速度v1沿ab方向垂直射入磁场,经时间t1从d点射出磁场;乙粒子以速度v2沿与ab成45°的方向垂直射入磁场,经时间t2垂直于cd射出磁场。
不计粒子重力和粒子之间的相互作用力,则
A.
B.
C.
D.
8.倾角为θ的斜面固定在水平面上,在斜面上放置一长木板,木板与斜面之间的动摩擦因数为μ。
平行于斜面的力传感器上端连接木板,下端连接一光滑小球,如图所示。
当木板固定时,传感器的示数为F1。
现由静止释放木板,木板沿斜面下滑的过程中,传感器的示数为F2。
则下列说法正确的是
A.若μ=0,则F1=F2
B.若μ=0,则F2=0
C.若μ≠0,则μ=tanθ
D.若μ≠0,则
9.如图,一光滑大圆环固定在桌面上,环面位于竖直平面内,在大圆环上套着一个小环.小环由大圆环的最高点从静止开始下滑,在小环下滑的过程中,大圆环对它的作用力()
A.一直不做功
B.一直做正功
C.一定指向大圆环圆心
D.可能背离大圆环圆心
10.如图,竖直环A半径为r,固定在木板B上,木板B放在水平地面上,B的左右两侧各有一档板固定在地上,B不能左右运动,在环的最低点静放有一小球C,A.B.C的质量均为m。
给小球一水平向右的瞬时速度V,小球会在环内侧做圆周运动,为保证小球能通过环的最高点,且不会使环在竖直方向上跳起,(不计小球与环的摩擦阻力),瞬时速度必须满足
A.最小值
B.最大值
C.最小值
D.最大值
三、实验题
11.如图所示,区域Ⅰ内有电场强度为E=2×104N/C、方向竖直向上的匀强电场;区域Ⅱ中有一光滑绝缘圆弧轨道,轨道半径为R=2m,轨道在A点的切线与水平方向成60°角,在B点的切线与竖直线CD垂直;在区域Ⅲ有一宽为d=3m的有界匀强电场,电场强度大小未知,方向水平向右.一质量为
=0.4kg、带电荷量为q=-2×10-4C的小球(质点)从左边界O点正上方的M点以速度
=2m/s水平射入区域Ⅰ,恰好从A点沿圆弧轨道切线进人轨道且恰好不能从区域Ⅲ中电场的右边界穿出,(g取10m/s2)求:
(1)OM的长L;
(2)区域Ⅲ中电场的电场强度大小
;
(3)
等高,小球到达区域Ⅲ中的电场边界上的点与
间的距离.
12.电热毯、电饭锅等是人们常用的电热式家用电器,它们一般具有加热和保温功能,其工作原理大致相同,图C3-16为某种电热式电器的简化电路图,主要组件有电阻丝
、
和自动开关S.
(1)当自动开关S闭合或断开时,用电器分别处于什么状态?
(2)用电器由照明电路供电(U=220V),设加热时用电器的电功率为400W,保温时用电器的电功率为40W,则
和
的阻值分别为多大?
四、解答题
13.图示为用透明介质做成的一块棱镜的截面图,其中
是矩形,
是半径为
的四分之一圆,圆心为
。
一条光线从
面上的E点垂直于
入射,它进入棱镜后恰好在
面上的
点(图中未画出)发生全反射后经过
点,已知棱镜对该光的折射率为
,光在真空中的传播速度为
求:
(结果可用根号表示)
(i)
的正切值;
(ii)光线从
点传播到
点所需的时间。
14.如图,在xOy平面的第一,四象限内存在着方向垂直纸面向外,磁感应强度为B的匀强磁场,第四象限内存在方向沿-y方向,电场强度为E的匀强电场。
从y轴上坐标为a的一点向磁场区发射速度大小不等的带正电同种粒子,速度方向范围是与+y方向成30°~150°,且在xOy平面内。
结果所有粒子经过磁场偏转后都垂直打到x轴上,然后进入第四象限的匀强电场区。
已知带电粒子电量为q,质量为m,粒子的重力及粒子间相互作用不计。
求:
(1)垂直y轴方向射入磁场粒子运动的速度大小v1;
(2)求粒子在第Ⅰ象限的磁场中运动的最长时间与最短时间差。
;
(3)从x轴上x=(
-1)a点射人第四象限的粒子穿过电磁场后经过y轴上y=-b的点,求该粒子经过y=-b点的速度大小。
【参考答案】
一、单项选择题
题号
1
2
3
4
5
6
答案
A
B
A
A
C
B
二、多项选择题
7.AC
8.BD
9.AD
10.CD
三、实验题
11.
(1)0.3m
(2)
(3)21m
12.
(1)S闭合,处于加热状态;S断开,处于保温状态
(2)R1=121ΩR2=1089Ω
四、解答题
13.
(1)
+1;
(2)
14.
(1)
(2)
(3)
高考理综物理模拟试卷
注意事项:
1.答题前,考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚,将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。
2.选择题必须使用2B铅笔填涂;非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写,字体工整、笔迹清楚。
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一、单项选择题
1.图甲是小型交流发电机的示意图,两磁极
、
间的磁场可视为水平方向的匀强磁场,
为交流电流表,线圈绕垂直于磁场的水平轴
沿逆时针方向匀速转动,从图示位置开始计时,产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示,以下判断正确的是
A.交流电的频率是
B.电流表的示数为
C.
时穿过线圈的磁通量最大D.
时线圈平面与磁场方向平行
2.中国的面食文化博大精深,种类繁多,其中“山西刀削面”堪称天下一绝,传统的操作手法是一手托面,一手拿刀,直接将面削到开水锅里.如图所示,小面圈刚被削离时距开水锅的高度为h,与锅沿的水平距离为L,锅的半径也为L,将削出的小面圈的运动视为平抛运动,且小面圈都落入锅中,重力加速度为g,则下列关于所有小面圈在空中运动的描述错误的是()
A.运动的时间都相同
B.速度的变化量都相同
C.落入锅中时,最大速度是最小速度的3倍
D.若初速度为v0,则
3.如图甲所示,木块A和B用一个轻质弹簧连接,竖直放置在水平地面上,最初系统静止。
现用力缓慢拉木块A直到木块B刚好离开地面,测得木块B对地面的压力N相对应两木块之间的距离L,作出N-L图象如图乙,下列说法正确的是()
A.图象中
的数值等于木块B的重力
B.图象中
表示弹簧的自然长度
C.图线斜率的绝对值表示弹簧的劲度系数
D.图线与横轴间围成的三角形面积的数值等于地面对系统做的功
4.甲、乙两车某时刻由同一地点沿同一方向开始做直线运动,若以该时刻作为计时起点,得到两车的x﹣t图象如图所示,则下列说法正确的是()
A.t1时刻两车的速度刚好相等
B.t1时刻两车相距最远
C.t1时刻乙车从后面追上甲车
D.0到t1时间内,乙车的平均速度大于甲车的平均速度
5.如图所示,光滑的墙面MN左侧有一个质量为m的圆球,绳子的一端A固定在球上,某人通过拽动绳的另一端P可以使圆球在竖直方向上上下移动,绳子和滑轮之间无摩擦,圆球可看作质点。
若人拽动绳子使圆球缓慢竖直向上移动,下列说法中正确的是()
A.墙面对圆球的弹力减小
B.圆球处于超重状态
C.绳子的拉力先减小后增大
D.若绳子被拉断,则圆球的加速度等于重力加速度
6.中国在2013年6月初发射神舟十号飞船。
航天员在太空飞行15天,与天宫一号目标飞行器进行无人和载人交会对接,进入天宫实验舱进行科学实验,并开展科普讲课等天地互动项目.如图所示,神舟十号飞船在低轨道上飞行,它可以采用喷气的方法改变速度,从而改变轨道实现与在高轨道飞行的天宫一号对接,则下列说法正确的是()
A.它应沿运行速度方向喷气,与天宫一号对接后周期变小
B.它应沿运行速度的反方向喷气,与天宫一号对接后周期变大
C.飞船对接后因能量增大,绕行速度变大
D.飞船对接后向心加速度变大
二、多项选择题
7.下列说法正确的是_____
A.花粉颗粒在水中做布朗运动,反应了花粉分子在不停的做无规则运动
B.外界对气体做正功,气体的内能不一定增加
C.影响蒸发快慢以及影响人们对干爽与潮湿感受的因素是空气中水蒸气的压强与同一温度下水的饱和气压的差距
D.第二类永动机不能制成是因为它违反了能量守恒定律
E.晶体熔化过程中,分子的平均动能保持不变,分子势能增大
8.某车的发动机是单缸、四冲程的柴油机,气缸的直径为100mm,活塞冲程为120mm,做功冲程中气体作用在活塞上的平均压强是200N/cm2,飞轮的转数为1200r/min,则这台发动机在做功冲程中燃气对活塞的平均推力为_______N,这台发动机的功率约为_______kW(计算时取π=3)。
9.(多选)如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为1∶10,接线柱a、b接在电压为u=22
sin(100πt)V的正弦交流电源上,R1为定值电阻,其阻值为100Ω,R2为用半导体热敏材料制成的传感器.下列说法中正确的是()
A.t=
s时,a、b两点间电压的瞬时值为11V
B.t=
s时,电压表的读数为220V
C.当R2的温度升高时,电压表示数不变,电流表示数变大
D.在1分钟内电阻R1上产生的热量为55000J
10.质量为m的带电小球,在充满匀强电场的空间中水平拋出,小球运动时的加速度方向竖直向下,大小为
.当小球下降高度为h时,不计空气阻力,重力加速度为g,下列说法正确的是()
A.小球的动能增加了
B.小球的动能减少了
C.小球的电势能减少了
D.小球的电势能增加了
三、实验题
11.如图所示,水平放置的两平行金属导轨间距d=0.5m,所接电源的电动势E=2.0V,内阻r=0.2Ω,定值电阻R1=1.6Ω,金属棒的电阻R2=0.2Ω,与平行导轨垂直,其余电阻不计,金属棒处于磁感应强度B=2.0T、方向与水平方向成530角的匀强磁场中。
在接通电路后金属棒保持静止,求:
①金属棒受到的安培力的大小,
②若棒的质量m=90g,此时导轨对它的摩擦力和支持力分别是多大(sin530=0.8,cos530=0.6)
12.如图甲所示是某同学探究做圆周运动的物体所受向心力大小与质量、轨道半径及线速度关系的实验装置。
圆柱体放置在水平光滑圆盘上做匀速圆周运动。
力传感器测量向心力F,速度传感器测量圆柱体的线速度v,该同学通过保持圆柱体质量和运动半径不变,来探究向心力F与线速度v的关系:
(1)该同学采用的实验方法为____.
A.等效替代法
B.控制变量法
C.理想化模型法
D.微小量放大法
(2)改变线速度v,多次测量,该同学测出了五组F、v数据,如下表所示:
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
1.0
2.25
4.0
6.25
9.0
0.88
2.00
3.50
5.50
7.90
①请在图乙中作出F–v2图线____;
②若圆柱体运动半径r=0.3m,由作出的F–v2的图线可得圆柱体的质量m=____kg.(结果保留两位有效数字)
四、解答题
13.如图为某种质谱议结构的截面示意图。
该种质谱仪由加速电场、静电分析仪、磁分析器及收集器组成。
静电分析仪中存在着径向的电场,其中圆弧A上每个点的电势都相等,磁分析器中存在一个边长为d的正方形区域的匀强磁场,磁感应强度大小为B.离子源不断地发出初速度不计的离子,离子经电压为U的电场加速后,从狭缝S1沿垂直于MS1(S1、M、N在同一直线上)的方向进入静电分析器,沿半径为r=
的圆弧A运动并从狭缝S2射出静电分析器,而后垂直于MS2的方向进入磁场中,最后从MN边上C点离开磁场,进入收集器,已知MC=
,忽略离子的重力、离子之间的相互作用力、离子对场的影响和场的边缘效应,求:
(1)静电分析器中等势线A上各点的电场强度E的大小;
(2)该粒子的比荷。
14.如图所示为一种测量粉末状物质实际体积的装置,其中A容器的容积为VA=300cm3,k是连通大气的阀门,C为一水银槽,通过橡皮管与容器B相通,连通A、B的管道很细,其容积可忽略。
下面是测量某种粉末体积的操作过程:
①打开K,移动C,使B中水银面降低到与标记M相平;②关闭K,缓慢提升C,使B中水银面升到与标记N相平,量出C的水银面比标记N高h1=25cm;③打开K,装入待测粉末,移动C,使B内水银面降到M标记处;④关闭K,提升C,使B内水银面升到与N标记相平,量出C中水银面比标记N高h2=75cm;⑤从气压计上读得当时大气压为p0=75cmHg.试根据以上数据求:
(i)标记M、N之间B容器体积;
(ii)A中待测粉末的实际体积(设整个过程中温度不变)。
【参考答案】
一、单项选择题
题号
1
2
3
4
5
6
答案
D
C
C
C
D
B
二、多项选择题
7.BCE
8.18
9.BC
10.AD
三、实验题
11.
(1)
,安培力方向左偏上370;
(2)Ff=0.8NFN=0.3N
12.B
0.27(或0.26)
四、解答题
13.
(1)
(2)
14.(i)VB=100cm3(ii)V=200cm3
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