内容正文:
【第十五章电流和电路】第1节两种电荷
一、单选题
1.如图示意,用一张毛皮先后摩擦两只相同的气球后,就可以让一只气球在另一只气球上方“跳舞”。对该现象解释正确的是( )
A.摩擦后,两气球带了异种电荷
B.摩擦后,两气球带了同种电荷
C.摩擦创造了电荷,使两气球带电
D.两只气球所带的电子数小于毛皮所带正电荷数
2.用与丝绸摩擦过的玻璃棒去靠近轻质小物体a,a被吸引过来,则a是( )
A.一定带正电 B.一定带负电
C.可能带正电 D.可能不带电、
3.下列各组中都是绝缘体的是( )
A.塑料、人体、醋 B.干木头、大地、铁
C.陶瓷、玻璃、油 D.铅笔芯、玻璃、金属
4.小明同学用塑料梳子在头发上摩擦几下后,塑料梳子能够吸引碎纸片。实验证明塑料梳子所带的电荷和用毛皮摩擦过的橡胶棒所带电荷相同,下列说法正确的是( )
A.摩擦后,头发带负电,塑料梳子带正电
B.摩擦后的头发因得到了正电荷而带正电
C.梳子经摩擦后带电表明摩擦创造了电荷
D.摩擦时,头发上的电子向塑料梳子转移
5.下列关于导体和绝缘体的说法中正确的是( )
A.用铜丝做导线是因为铜内部有大量自由电子
B.导体容易导电是因为导体内部有大量自由电子
C.绝缘体不容易导电是因为绝缘体内部几乎没有电荷
D.绝缘体不容易导电是因为绝缘体内部几乎没有自由电子
6.下列推理正确的是( )
A.燃烧需要同时满足三个条件,则灭火也要同时控制三个条件
B.单质是由同种元素组成的,则只含一种元素的纯净物一定是单质
C.带异种电荷的两个物体相互吸引,则相互吸引的两个物体一定带异种电荷
D.大小相等方向相反是平衡力的特点,则大小相等、方向相反的力一定是平衡力
7.如图所示,用一段细铁丝做一个支架,作为转动轴,把一根中间戳有小孔(没有戳穿)的饮料吸管放在转动轴上,吸管能在水平面内自由转动.用餐巾纸摩擦吸管使其带电,则( )
A.把某个物体放在带电吸管一端的附近,发现吸管向该物体靠近,说明该物体带电
B.把用毛皮摩擦过的橡胶棒放在带电吸管一端的附近,如果吸管与橡胶棒相排斥,那么吸管带正电
C.吸管和餐巾纸摩擦起电时,分别带上了异种电荷
D.吸管和餐巾纸摩擦起电的过程中创造了电荷
8.用丝绸摩擦过的玻璃棒A接触不带电的验电器的金属球B时,验电器的金属箔张开,如图甲所示;用玻璃棒A靠近(不接触)不带电的验电的金属球B时,验电器的金属箔也张开,如图乙所示。下列说法中正确的是( )
A.丝绸与玻璃棒相比,玻璃棒的原子核对电子的束缚能力要强
B.图甲中,金属箔张开是因为异种电荷相互排斥
C.图甲中,玻璃棒A上的一部分电子转移到金属箔上
D.图乙中,金属箔上的一部分电子转移到金属球B上
二、多选题
9.如图所示,一带负电橡胶棒靠近用细线挂住的轻细吸管A端时,吸管发生了转动,对吸管A端带电性质判断正确的是( )
A.若相互吸引,可能带正电 B.若相互吸引,可能不带电
C.若相互排斥,一定带正电 D.若相互排斥,一定带负电
10.如图所示,下列关于验电器的说法中正确的是( )
A.验电器可以检验物体是否带电
B.验电器的金属箔片张开是由于同种电荷相互排斥的结果
C.验电器的金属箔片张角变大说明所带电荷减少
D.验电器的金属箔片未张开时,说明两箔片带有异种电荷
11.如图所示,用导线把灯泡电池和四种物品分别相连,灯泡一定不发光的是( )
A. B.
C. D.
12.甲、乙两个轻质泡沫小球用绝缘细线悬挂起来,它们之间的相互作用情况如图所示。下列有关两球带电情况说法正确的是( )
A.两球都带正电 B.两球都带负电
C.若甲带正电,乙可能带负电 D.若甲带负电,乙可能不带电
13.如图所示,甲、乙是两个相同的验电器,带有等量电荷,甲带正电,乙带负电,金属箔片都处于张开状态.下列说法正确的是________(填写选项前序号)
A.若用橡胶棒连接甲、乙两验电器的金属球,则金属箔片的夹角不变
B.若用玻璃棒连接甲、乙两验电器的金属球,则金属箔片的夹角不变
C.若用金属棒连接甲、乙两验电器的金属球,则金属箔片的夹角不变
D.若用金属棒连接甲、乙两验电器的金属球,则金属箔片全都闭合
14.物理兴趣小组用吸管做了下列小实验,关于这些实验说法正确的是( )
A.图甲:A管中水面上升说明在流体中流速越快的位置压强越大
B.图乙:吹响吸管时上下推拉吸管内的活塞,音调不变
C.图丙:与带负电的吸管一端相排斥的物体一定带负电
D.图丁:用吸管吸取饮料,利用了大气压强
15.四个悬挂着的轻质小球相互作用时的情况如图所示,若已知乙球所带电荷与用丝绸摩擦过的玻璃棒所带电荷相同,则下列说法正确的是( )
A.甲球一定带负电 B.乙球一定带正电
C.丙球一定带正电 D.丁球可能不带电
16.下列图示所蕴含的物理知识的说法中,错误的是( )
A.甲图,带正电物体接触验电器金属球,两金属箔片因得到正电荷互相排斥张开
B.乙图,给沸腾的水加热,它的温度保持不变,内能不变
C.丙图,是四冲程汽油机的做功冲程,该冲程发生的能量转化是内能转化为机械能
D.丁图,深秋夜,桔子喷水结冰防冻是利用水的比热容大这一特性为人类服务的
三、填空题
17.如图所示,将与餐巾纸摩擦过的吸管放在铁支架上,再用与毛皮摩擦过的橡胶棒靠近吸管,发现它们相互排斥,说明吸管带 (选填“正”或“负”)电,吸管与餐巾纸摩擦的过程中,吸管 (选填“失去”或“得到”)电子。
18.如图将a、b、c三个轻质小球悬挂起来,已知a所带电荷与用丝绸摩擦过的玻璃棒所带电荷相同,则a带 (选填“正”或“负”)电,因为摩擦过程中玻璃棒 电子(选填“得到”或“失去”).图中c的带电情况是 (选填“带正电”“带负电”“带正电或不带电”或“带负电或不带电”).
19.甲、乙两个带电的气球,悬挂在天花板上的同一个点上,静止时呈现如图所示情形。这两个气球带的是 (选填“同”或“异”)种电荷,其中甲球对乙球力为F1,乙球对甲球的力为F2,F1、F2的大小关系是 。
20.将一根塑料绳一端扎紧,把绳尽可能撕成细丝,用手从上向下捋几下,观察到细丝张开了,这是因为 ,这种使塑料丝带电的方法称为 。
21.如图-1所示,将两个气球吹气后用棉线扎紧,分别在干燥的头发上摩擦几下,提起棉线后看到气球彼此分开,这是由于两只气球带 电荷;如图-2所示,将连通吸管的气球粘在小车上,松开手发现气球向后喷气的同时小车向前运动,这是因为 ;如图-3所示,向悬挂的气球的一侧吹气,观察到气球靠近吹气的这一侧,这是因为吹气这一侧的空气流速大, 。
22.“粘”字常用来表述一些物理现象,例如:使用胶水可以将两张纸粘在一起,这是因为分子间有 ;穿在身上的化纤衣服易“粘”毛绒是因为衣服带了 的缘故。
23.目前,口罩是抗击新冠疫情的重要防护用品已成为国际共识,自疫情暴发以来,我国已向世界各国捐赠和出口口罩一百多亿只,彰显了中国的大国情怀和国际担当。
普通医用口罩由内、中、外三层构成,口罩外层具有防水作用,可阻断部分病毒通过飞沫传播。
(1)口罩中间层——熔喷布始终带有静电,则熔喷布属于 (填“导体”或“绝缘体”)。当不带电的病毒靠近熔喷布外表面时,会被熔喷布 (填“吸附”或“排斥”),使病毒不能通过熔喷布,从而阻断病毒的传播 ,此现象说明:带电体具有 的特性。
24.如图所示,手握装有生活用水的杯子静止:
(1)生活用水是 (选填“导体”或“绝缘体”);
(2)若喝掉杯中一部分水后仍按如图方式保持静出,则杯子所受摩擦力 。(填“变大”“变小”或“不变”)。此时杯子受到 (选填“平衡力”或“非平衡力”)的作用;
(3)透过水杯看到的是手指放大的 (选填“虚像”或“实像”)。
四、综合题
25.如表是几位科学家研究摩擦起电得出的物体带电次序,表格中任何两种物体相互摩擦时,次序在前的带正电,次序在后的带负电。
来自西尔
斯资料
石棉
玻璃
云母
羊毛
毛皮
铅
绢
纸
木棉
蜡
来自蒙科
马利资料
羊毛
尼龙
粘胶丝
木棉
酸碱
盐
炳烯
树脂
聚乙
烯醇
——
——
——
(1)物理学中把与丝绸摩擦过的 带的电荷叫正电荷,把与毛皮摩擦过的 带的电荷叫负电荷;
(2)由表中可知玻璃与石棉摩擦后,玻璃带 电;
(3)羊毛对电子的束缚能力要比纸 ;(选填“强”或“弱”)
(4)由表中 判断毛皮和尼龙摩擦后两者带电情况;(选填“能”或“不能”)
(5)A、B、C、D是四个带电小球,将它们用细线吊起来后静止时的情况如图所示,已知B球带负电,则A球带 电,D球带 电。
五、计算题
26.物理中把大小和方向都不随时间变化的电流,叫做恒定电流,其定义式为,其中表示电流,单位为安培(A),表示在时间(单位是s)内通过导体横截面积的电荷量,单位是库仑(C)。请解答下列问题:
(1)已知在1s内通过某段铜导线横截面积的电子数是6.25×1018个,则铜导线中电流为多少A?(电子电荷量为1.6×10-19C)
(2)如图所示,AB表示粗细均匀的一段长为的导体,两端加一定的电压,导体中的自由电荷导体定向移动的速度大小为,设导体横截面积为S,导体单位体积的自由电荷数为,每个自由电荷的电荷量为q。请用题中已知字符表示用导体中的电流I。要求写出具体过程。
27.1785年,法国科学家库仑提出库仑定律:若两带电小球所带电荷量分别为q1、q2,当它们之间的距离为r时,它们之间的引力或斥力,其中常量k=9×109N•m2/C2。如图(a),将带正电荷的甲球和带负电荷的乙球放在光滑的绝缘水平面上,此时由于受到吸引力,两球不能保持静止。为了使这两个小球在原来的位置静止,沿着甲、乙两球球心的连线方向,在乙球的右边某位置放上一个电荷量为q3的小球丙,此时恰好使得三球均保持静止,如图(b)。则此时q1、q2、q3满足怎样的关系式?(请简要的写出关键步骤)
六、作图题
28.一根绳子系着一个泡沫小球,悬挂在一个带电体A右边,小球静止时与带电体A等高且不接触,请画出小球受力示意图。
29.如图所示,下方底座固定一带正电的球2,现将一质量为m的正电小球1从O点自由释放,运动过程中因两球距离较远,两球间作用力忽略不计。经过A点后开始考虑两球间电荷相互作用力,则以O为计时起点,请画出小球1下落至最低点B的过程中,速度随时间变化的大致图像(提示:电荷间作用力随距离的减小而增大,且忽略小球1所受空气阻力)。
七、实验探究题
30.验电器可以用来检验物体是否带电,其结构如图所示,当用丝绸摩擦过的玻璃棒去接触验电器的金属小球时,金属箔片会张开。请用金属小球所学物理知识对这一现象进行解释:
(1)用丝绸摩擦玻璃棒时,玻璃棒 (得到/失去)电子而金属片带上正电荷。
(2)金属箔片张开是因为箔片帯上了 (正/负)电荷,因 而张开。
(3)本实验还可说明金属具有良好的 (填物理属性)。
31.学习了电荷间的相互作用之后,爱思考的小华同学提出了新的问题,电荷间相互作用力的大小与哪些因素有关呢?于是提出了以下两个猜想:
猜想一:可能与两电荷之间的距离有关;
猜想二:可能与带电体所带的电荷量多少有关。
为了探究猜想一,他设计了如图所示的实验,M是一个带正电的物体,把系在细线上的同一个轻质小球先后挂在A、B、C三处,比较小球在不同位置时所受作用力大小。
(1)通过观察图的实验现象,可得出的结论是: ;
(2)为了探究猜想二,小华同学要进行的下一步实验操作是 。
答案解析部分
1.【答案】B
2.【答案】D
【解答】与丝绸摩擦过的玻璃棒带正电,如果去靠近轻质小物体a时,产生了相互吸引的现象,那么小物体a有两种可能:
根据带电物体可以吸引轻质小物体的性质,小物体a可以不带电;
根据异种电荷相互吸引的性质,丝绸摩擦过的玻璃棒带正电,所以小物体a可以带负电;
由此判断选项中D符合题意。
故答案为:D
【分析】与丝绸摩擦过的玻璃棒带正电,带电物体可以吸引轻质小物体,异种电荷相互吸引。
3.【答案】C
【解答】A.塑料、人体、醋中,塑料属于绝缘体,人体和醋属于导体,A不符合题意;
B.干木头、大地、铁中,干木头属于绝缘体,大地和铁属于导体,B不符合题意;
C.陶瓷、玻璃、油均属于绝缘体,C符合题意;
D.铅笔芯、玻璃、金属中,铅笔芯和金属属于导体,玻璃属于绝缘体,D不符合题意。
故答案为:C。
【分析】导体:容易导电的物体叫导体。如:金属,人体,大地,酸、碱、盐的水溶液等。绝缘体:不容易导电的物体叫绝缘体。如:橡胶,玻璃,陶瓷,塑料,油,纯水等。
4.【答案】D
【解答】摩擦起电的实质是电荷(电子)的转移,由于毛皮摩擦过的橡胶棒带负电,而塑料梳子所带的电荷和同毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷相同,所以,梳子带负电,是由于梳子与头发摩擦时,头发上的电子(带负电)转移到梳子上,且头发带正电,ABC不符合题意,D符合题意。
故答案为:D。
【分析】摩擦起电的实质是电荷(电子)的转移。
5.【答案】A
【解答】A.用铜丝做导线是因为铜内部有大量自由电子,故A正确;
B.导体容易导电是因为导体内部有大量自由电荷,故B错误;
CD.绝缘体不容易导电是因为绝缘体内部几乎没有自由移动的电荷,故C、D错误。
故选A。
【分析】根据导体导电和绝缘体不容易导电的原因分析判断。
6.【答案】B
7.【答案】C
【解答】A.带电体除了吸引带有异种电荷的物体外,还可以吸引不带电的轻小物体,所以不能判定物体是否带电,A不符合题意;
B.毛皮摩擦过的橡胶棒带负电,橡胶棒放在带电吸管一端的附近,发现吸管与橡胶棒相排斥,那么吸管带负电,B不符合题意;
CD.吸管和餐巾纸摩擦起电时,一个物体因为失去电子带上了正电,另一个物体因为得到电子带了负电,故它们带上了异种电荷,C符合题意,D不符合题意.
故答案为:C
【分析】不同物体摩擦起电时,一个物体因为失去电子带上了正电,另一个物体因为得到电子带了负电。
8.【答案】D
9.【答案】A,B,D
10.【答案】A,B
【解答】A. 验电器是检查物体是否带电的仪器,A符合题意;
B. 验电器的原理利用了同种电荷相互排斥,B符合题意;
C. 验电器的金属箔片张角越大,表明所带电荷越多,C不符合题意;
D. 验电器的金属箔片未张开 ,两箔片可能是带有同种电荷,或者不带电,D不符合题意;
故答案为:AB.
【分析】验电器可以利用同种电荷相斥检验物体是否带电,所带电荷越多,张开角度越大.
11.【答案】B,D
【解答】AC.银汤匙、铜钥匙是导体,接入电路中后,电流能够通过,可以形成闭合回路,因此小灯泡发光。AC不符合题意;
BD.玻璃棒、塑料笔外壳是绝缘体,接入电路中后,电流不能够通过,不可以形成闭合回路,因此小灯泡不发光。BD符合题意。
故答案为:BD。
【分析】塑料是绝缘体,不容易导电。
12.【答案】C,D
【解答】AB.由题图可知,甲、乙两个轻质小球靠近时相互吸引,由于同种电荷相互排斥,因此两球带同种电荷时,小球因为相互排斥而张开,而不是吸引。AB不符合题意;
CD.甲、乙两个轻质小球靠近时相互吸引,因为带电体能吸引轻小物体,且同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引,所以若甲带正电,则乙带负电或不带电;若甲带负电,则乙带正电或不带电,CD符合题意。
故答案为:CD。
【分析】同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引;带电体能吸引轻小物体。
13.【答案】A,B,D
14.【答案】C,D
【解答】A.图甲:A管中水面上升说明在流体中流速越快的位置压强越小,A不符合题意;
B.图乙:吹响吸管时上下推拉吸管内的活塞,改变发声体的长度,音调改变,B不符合题意;
C.图丙:与带负电的吸管一端相排斥的物体一定带负电,C符合题意;
D.图丁:用吸管吸取饮料,利用了大气压强,D符合题意。
故答案为:CD.
【分析】流体在流速大的地方压强小;改变发声体的长度,音调改变;同种电荷相互排斥;吸管喝饮料利用了大气压的作用。
15.【答案】B,C
16.【答案】A,B,D
17.【答案】负;得到
【解答】毛皮摩擦过的橡胶棒带负电,靠近吸管相互排斥,吸管带负电,是吸管与餐巾纸摩擦的过程中,吸管得到电子。
【分析】不同物体间相互摩擦,得到电子带负电。
18.【答案】带正电;失去;带负电或不带电
【解答】丝绸摩擦过的玻璃棒失去电子,带正电,a所带电荷与玻璃棒带电相同,则a带正电;
图中,ab相互排斥,根据同种电荷相互排斥,则ab带正电,bc相互吸引,由于异种电荷相互吸引,c可能带负电,由于带电体可以吸引不带电的轻小物体,c可能不带电,则c可能带负电或不带电。
【分析】丝绸摩擦的玻璃棒带正电;不同物质摩擦时,失去电子带正电;同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引;带电体可以吸引轻小物体。
19.【答案】同;相等
【解答】由图可知,两个气球相互排斥,根据电荷间的相互作用规律,两个气球带的是同种电荷。
甲球对乙球力为F1,乙球对甲球的力为F2,这两个力是一对相互作用力,大小相等,方向相反。
【分析】电荷间同种电荷相互排斥;物体间力的作用是相互的,相互作用的力大小相等。
20.【答案】细丝由于带有同种电荷而互相排斥;摩擦起电
21.【答案】同种;力的作用是相互的;压强小
22.【答案】引力;电荷
【解答】分子之间存在相互作用的引力和斥力,两块表面平滑的铅块紧压后会粘在一起,这是因为分子间存在着引力作用的结果。
穿着的化纤衣服“粘”毛绒是因为衣服摩擦起电后带电荷,会吸引轻小物体。
【分析】分子间存在着引力作用;衣服摩擦起电后带电荷,会吸引轻小物体。
23.【答案】(1)绝缘体;吸附;吸引轻小物体
【解答】(1)熔喷布属于绝缘体,熔喷布吸附病毒,带电体具有吸引轻小物体的性质。
【分析】(1)喷绒布是绝缘体,当它带电之后,能够吸引轻小物体,带电体具有吸轻小物体的性质。
24.【答案】(1)导体
(2)变小;平衡力
(3)虚
25.【答案】玻璃棒;橡胶棒;负;弱;不能;负;正
【解答】(1)与丝绸摩擦过的玻璃棒,玻璃棒失去电荷带正电荷;与毛皮摩擦过的橡胶棒,橡胶棒的电荷带负电荷。
(2)表格中任意两种物质相互摩擦时,次序在前的带正电,次序在后的带负电,石棉在玻璃摩擦前,所以石棉带正电,玻璃带负电。
(3)羊毛与纸摩擦后,羊毛带正电,所以羊毛失去电子,所以对电子的束缚能力要弱。
(4)由西尔斯资料可知,羊毛对电子的束缚能量比毛皮弱,由蒙科马利资料可知,羊毛对电子的束缚能量比尼龙弱,所以不能判断毛皮和尼龙摩擦后两者带电情况。
(5)A排斥B,所以B与A带同种电荷,B带负电荷,所以A带负电;C排斥D,同理可知CD带同种电荷,B吸引C,说明B与C带异种电荷,所以C带正电,D带正电。
综上 第1空、玻璃棒; 第2空、橡胶棒; 第3空、负; 第4空、弱; 第5空、不能; 第6空、负; 第7空、正。
【分析】1、两种电荷:丝绸摩擦玻璃棒,玻璃棒带正电;橡胶棒摩擦毛皮,橡胶棒带负电,摩擦起电的实质为电子的转移,物体失去电子带正电,物体得到电子带负电,如两种电荷:丝绸摩擦玻璃棒,玻璃棒带正电(失去电子);橡胶棒摩擦毛皮,橡胶棒带负电(得到电子)。
2、电荷间的作用规律为:同性电荷相互排斥、异性电荷相互吸引,吸引细小物质。
26.【答案】(1)解:根据题意知道,1s内通过某段铜导线横截面积的电量
由电流的定义知道,铜导线中电流
答:铜导线中电流为1A;
(2)解:在导线上任取一截面,则在时间t内,该截面之前的所有电荷均经过该截面,即单位时间内流过某一截面的电荷量Q=nqvSt
则电流
答:导体中的电流是nqvS。
【解析】【分析】(1)根据电荷量和时间的比值,计算电流的大小;
(2)利用定滑轮和时间的比值, 计算电流。
27.【答案】
28.【答案】解:如图所示:
【解答】解:由题意可知小球静止,处于平衡状态,它受到三个力,分别是:带电体A对它的吸引力、自身的重力、绳子对它的拉力;
带电体对它的引力水平向左,重力的方向竖直向下,拉力的方向沿绳子向上,作用点可都画在小球的球心上,如图所示:
【分析】结合小球的状态进行受力分析,利用力的示意图画法画出各力即可.
29.【答案】
30.【答案】(1)失去
(2)正;同种电荷互相排斥
(3)导电性
【解答】(1)通常物体对外不显电性,电子带负电,用丝绸摩擦玻璃棒时,玻璃棒由于失去电子而带上正电荷。
(2)当带正电的玻璃棒与金属球接触时,正电荷就会通过金属球、金属杆转移到两片金属箔上。两片金属箔因为带上了同种电荷,相互排斥而张开。
(3)电荷可以通过金属球、金属杆转移,说明金属具有良好的导电性。
【分析】(1)材料对电荷的束缚能力越强,越容易得到电子带负电,材料对电荷的束缚能力越弱,越容易失去电子带正电。
(2)自然界中存在两种电荷,一种是正电荷,一种是负电荷,同种电荷相互排斥,异种电荷吸引;
(3)导电性良好的物体称为导体,金属、石墨、大地是导体;导电性很差的物体为绝缘体,橡胶、玻璃、塑料是常见的绝缘体。
31.【答案】(1)在电荷量相同时,电荷间的距离越小,电荷间的作用力越大
(2)保持电荷间距离不变,多次换用电荷量不同的电荷重新实验
【解答】(1)根据图像可知,三个小球从左至右倾斜的程度越来越小,因此在电荷量相同时,电荷之间的距离越大其作用力越小;
(2)为了探究带电荷之间相互作用力与带电体所带电荷的多少的关系,根据控制变量法可知,此时应当保持电荷之间的距离不变,用不同电荷量的电荷进行重复实验。
【分析】(1)同种电荷之间相互排斥异种电荷之间相互吸引,根据题干中的描述结合控制变量法的思想,可判断电荷之间的作用力与其距离有关;
(2)根据控制变量法,结合题干中的描述,探究带电体的所带电荷量多少时,应该控制距离相等。
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