内容正文:
第九章 静电场及其应用
一 电荷
(40分钟 80分)
(选择题1~11题,每小题6分,共66分)
【基础全面练】
1.(2025·保定高二检测)关于起电,以下说法正确的是( )
A.不论是摩擦起电还是感应起电,都是因为电子的转移
B.摩擦起电是因为电荷的转移,感应起电是因为电荷的创生
C.接触起电是因为电荷的转移,摩擦起电是因为创生了电荷
D.利用摩擦起电可使物体带电,质子和电子所带电荷量相等,比荷也相等
【解析】选A。不论是摩擦起电还是感应起电,都是因为电子的转移,故A正确,B、C错误;利用摩擦起电可使非绝缘物体带电,质子和电子所带电荷量相等,但它们的质量不相等,比荷不相等,故D错误。
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2.(2025·安康高二检测)在塑料吸管的前端连接上带电的铝箔纸,经过铝箔纸吹出的气泡会悬浮在带电的静电棒上面,并随静电棒轻轻地上下起舞,如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.气泡能随着静电棒上下起舞是空气浮力的作用
B.静电棒挤压空气使气泡随着静电棒上下起舞
C.静电棒带电而气泡不带电,所以吸引气泡随着静电棒上下起舞
D.静电棒和气泡带上同种电荷,由于相互排斥而能随着静电棒上下起舞
【解析】选D。经过铝箔纸吹出的气泡会悬浮在带电的静电棒上面,并随静电棒上下起舞,原因是静电棒和气泡带上同种电荷,由于相互排斥而能随着静电棒上下起舞。故选D。
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3.(2025·长沙高二检测)已知一个电子所带电量e=1.6×10-19 C,现有位同学发现某本资料书上有个带电体的电荷量数值很模糊,根据你所学知识,推断该数值不可能是 ( )
A.30 C B.1.6×10-18 C
C.4.8 C D.5.0×10-19 C
【解析】选D。所有带电体所带电量都是e的整数倍,A、B、C选项中的数值都可以是e的整数倍,D选项中的5.0×10-19 C不能是e的整数倍。故选D。
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4.(2025·福州高二检测)教学或生活中会有以下情景:图1,用毛巾反复摩擦PVC管和塑料细带,将塑料带往上抛,PVC管放在塑料带下方,可观察到塑料带化身为“章鱼”在空中飘浮;图2,干燥的冬天,带负电的手靠近金属门锁时会被电击。下列说法正确的是 ( )
A.图1中,PVC管与塑料带带异种电荷
B.图1中,塑料带会张开是因为受到了PVC管对它的吸引力
C.图2中,在靠近门锁但还未被电击过程中,门锁近手端感应出正电荷
D.图2中,电击过程,门锁上的部分电子转移到手上
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【解析】选C。图1中,PVC管与塑料带都带同种电荷,由于同种电荷相斥而使塑料带飘浮在空中,故A错误;图1中,塑料带会张开是因为带上了同种电荷,相互排斥,向四周散开,故B错误;图2中,因手带负电,则在靠近门锁但还未被电击过程中,门锁近手端感应出正电荷,故C正确;图2中,电击过程,因手带负电,则手上的部分电子转移到门锁上,故D错误。
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5.当用毛皮摩擦过的橡胶棒去接触验电器的金属球时,金属箔片张开。对上述实验分析正确的是 ( )
A.金属箔片所带的电荷为正电荷
B.金属箔片的起电方式是感应起电
C.金属箔片张开的原因是同种电荷相互排斥
D.金属箔片与金属球带异种电荷
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【解析】选C。毛皮摩擦过的橡胶棒带负电,用带负电的橡胶棒和不带电的验电器接触的起电方式叫接触起电,且验电器整体即金属球、金属杆、金属箔片都带负电,故A、B、D错误;电荷间的相互作用是同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引,橡胶棒和验电器金属球接触后,两个金属箔片均带负电,相互排斥,故金属箔片张开,故C正确。
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6.(2025·南京高二检测)一个带正电的小球用绝缘细线悬挂于O点,在其右侧放
置一个不带电的枕形导体时,小球将在细线与竖直方向成θ角处保持静止,如图
所示。若将导体的A端接地,当重新平衡时,细线与竖直方向的夹角将( )
A.不变
B.变大
C.变为零
D.变小但不为零
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【解析】选B。根据平衡可知tanθ=,将导体的A端接地,负电荷会从大地运动到枕形导体上,A端带负电电量变大,则与球之间的吸引力F变大,细线与竖直方向的夹角变大,故选B。
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7.(多选)M和N是两个都不带电的物体。它们互相摩擦后,M带2.72×10-9 C的正电荷,下列判断正确的有 ( )
A.在摩擦前M和N的内部没有任何电荷
B.N在摩擦后一定带2.72×10-9 C的负电荷
C.摩擦过程中电子从M转移到N
D.M在摩擦过程中失去1.7×1010个电子
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【解析】选B、C、D。原本不带电的物体处于电中性,不是不带电荷,而是物体中正负电荷所带电荷总量相等,故A错误;根据电荷守恒定律可知,N在摩擦后一定带2.72×10-9 C的负电荷,故B正确;根据摩擦起电可知,M带正电荷,失去电子,摩擦过程中电子从M转移到N,故C正确;M在摩擦过程中失去的电子个数n===1.7×1010(个),故D正确。
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【综合应用练】
8.(多选)某同学将一根橡胶棒用毛皮摩擦后,先后进行了如下操作:
①将橡胶棒靠近(不接触)验电器的金属球(如图1);
②保持橡胶棒的位置不动,用手接触验电器的金属球(如图2);
③接着先把手移开,再把橡胶棒移开(如图3)。关于验电器的
金属箔张开的情况及分析,以下正确的是( )
A.操作①中,验电器金属箔不张开,是因为棒与金属球没有接触
B.操作①中,随着棒靠近验电器金属球的过程,金属箔张开的角度越来越大,是因为产生
的感应电荷越来越多,金属箔上聚集的负电荷也越来越多
C.操作②中,手接触验电器,金属箔闭合,金属球上的电荷通过手导入到大地中
D.操作③中,金属箔从闭合到又张开一定的角度,是因为金属球上的电荷重新分布
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【解析】选B、D。操作①中,用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电,靠近验电器的金属球时,由于静电感应,验电器的金属小球带正电,则金属箔带负电,从而张开;随着棒靠近验电器金属球的过程,金属箔张开的角度越来越大,是因为产生的感应电荷越来越多,金属箔上聚集的负电荷也越来越多,选项A错误,B正确;操作②中,手接触验电器,大地的电子(负电荷)流入验电器,使得金属箔闭合,选项C错误;操作③中,若先把手移开,再把玻璃棒移开,指针与金属球因带多余正电荷,导致指针又张开,选项D正确。
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9.如图所示,橡胶板置于绝缘水平桌面上,某同学戴着绝缘手套先用毛皮摩
擦橡胶板,然后手握绝缘手柄将撒有细纸屑的铝板(初始不带电)靠近橡胶板
但始终未接触橡胶板,可以看到部分细纸屑从铝板上飞溅出来。下列说法
正确的是 ( )
A.铝板靠近橡胶板的过程中,铝板下表面带负电
B.铝板靠近橡胶板的过程中,部分细纸屑相互排斥
从而飞溅出来
C.铝板和细纸屑构成的系统在该过程中带正电
D.若在铝板靠近橡胶板时用另一只手触摸一下铝板后撤离,铝板将带负电
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【解析】选B。用毛皮摩擦橡胶板后,橡胶板带负电,铝板靠近橡胶板的过程中,离橡胶板较近的下表面带正电,故A错误;铝板靠近橡胶板的过程中,细纸屑相互排斥从而飞溅出来,故B正确;铝板和细纸屑构成的系统在该过程中虽然感应起电,但电荷量的代数和仍然为0,故C错误;若在铝板靠近橡胶板时另一只手触摸一下铝板,此时铝板上表面带的负电荷转移到人体,撤离该手后铝板整体带正电,故D错误。
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10.如图所示,左边是一个不带电的导体,右边C是带正电荷的导体球。若用绝缘工具沿图示某条虚线将导体切开,将导体分为A、B两部分,这两部分所带电荷量的数值分别为QA、QB,则下列结论正确的是 ( )
A.沿虚线d切开,A带负电,B带正电,且QA>QB
B.只有沿虚线b切开,才有A带正电,B带负电,且QA=QB
C.沿虚线a切开,A带正电,B带负电,且QA<QB
D.不管沿a、b、d哪一条虚线切开,都有A带正电,B带负电,且QA=QB
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【解析】选D。导体原来不带电,在带正电荷的导体球C静电感应的作用下,导体中的自由电子向B部分转移,使B部分有了多余的电子而带负电,A部分少了电子而带正电。根据电荷守恒定律,A部分移走的电子数目和B部分多余的电子数目是相同的,因此不管沿a、b、d哪一条虚线切开,都有A带正电,B带负电,且QA=QB,故D正确。
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11.(多选)有A、B、C三个完全相同的金属球且三个球均对地绝缘,A带8.0×10-5 C的正电荷,B、C不带电。现每次将两个球相互接触后分开,使它们都带电,则A、B、C所带的电荷量可能是下面哪组数据 ( )
A.5.0×10-5 C,2.0×10-5 C,1.0×10-5 C
B.4.0×10-5 C,2.0×10-5 C,2.0×10-5 C
C.3.0×10-5 C,2.5×10-5 C,2.5×10-5 C
D.6.0×10-5 C,1.0×10-5 C,1.0×10-5 C
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【解析】选B、C。由于两个完全相同的金属球接触后两个小球上的总电荷量均分,假设A与B先接触,接触后电荷量都是 C=4.0×10-5 C,然后B与C接触,接触后的电荷量为 C=2.0×10-5 C,不可能比2.0×10-5 C小,C再与A接触后分开的电荷量为 C=3.0×10-5 C,C与B再次接触,接触后的电荷量为 C=2.5×10-5 C,故A、D错误,B、C正确。
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【拓展创新练】
12.(14分)如图所示,大导体球A原来的电荷量为Q,小导体球B原来不带电,现在让B球与A球接触,经过一段时间,B球获得的电荷量为q;现给A球补充电荷,使其电荷量为Q,再次让B球接触A球,每次都给A球补充到电荷量为Q,则经过反复接触后,B球所带的电荷量约为多少?
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【解析】由于两个球的大小不相等,所以在接触过程中,两球的电荷量分配比例不是1∶1,但应该是一个确定的值,根据第一次接触达到静电平衡时两者的电荷量关系可知,此比例为(Q-q)∶q。经过多次接触后,每次从A球上转移到B球上的电荷量越来越少,最终趋近于0,设最终B球带电荷量为q',则有=,解得q'=。
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