人教版必修第三册2020_2021学年高中物理课时分层作业1电荷含解析

人教版必修第三册2020_2021学年高中物理课时分层作业1电荷含解析

1 课时分层作业 (一) 电荷 ( 时间： 40 分钟 分值： 100 分 ) [ 合格基础练 ] 一、选择题 ( 本题共 6 小题，每小题 6 分，共 36 分) 1．( 多选 ) 下列说法正确的是 ( ) A．电子和质子都是元电荷 B．一个带电体的带电荷量为元电荷的 205.5 倍 C．元电荷是最小的带电单位 D．元电荷没有正、负之分 CD [ 元电荷是最小的带电单位，带电体的带电荷量均为元电荷的整数倍；元电荷不是 带电粒子，没有电性之说，故 C、D正确。 ] 2．A、B、C为三个塑料小球， A和 B、B 和 C、C和 A之间都是相互吸引的，如果 A 带正 电，则 ( ) A．B、C都带负电 B．B球带负电， C球带正电 C．B、C两球中必有一个带负电，另一个不带电 D．B、C两球均不带电 C [ 根据已知条件 A 带正电， A与 B、 A与 C都是相互吸引，则 B、C都不可能带正电； 若均带负电，则 B、C排斥，与已知条件 B和 C吸引不符，若均不带电， B、C之间无相互作 用，所以只能一个带负电，一个不带电， C正确。 ] 3．对于一个已经带电的物体，下列说法正确的是 ( ) A．物体上一定有多余的电子 B．物体上一定缺少电子 C．物体的带电量一定是 e＝1.6 ×10 －19 C 的整数倍 D．物体的带电量可以是任意的一个值 C [ 带电物体若带正电则物体上缺少电子，若带负电则物体上有多余的电子， A、B 项 错误；物体的带电荷量一定等于元电荷的整数倍， C项正确， D项错误。 ] 4．如图所示，导体 A 带正电，当带负电的导体 B 靠近 A 时， A带的 ( ) A．正电荷增加 B．负电荷增加 C．正、负电荷均增加 2 D．电荷量不变 D [ 当带负电的导体 B 靠近导体 A 时，两导体之间无接触，由电荷守恒定律可知， A 带 的电荷量不变，只是电荷重新在导体表面上发生了分布 ( 电荷重新分布是由电荷之间相互作 用力产生的 ) 。] 5．有甲、乙、丙三个小球，将它们两两相互靠近，它们都相互吸引，如图所示。那么， 下面的说法正确的是 ( ) A．三个小球都带电 B．只有一个小球带电 C．有两个小球带同种电荷 D．有两个小球带异种电荷 D [ 由于甲和乙、甲和丙、乙和丙两两相互吸引， 不可能有两个小球带有同种电荷，也 不可能三个小球都带电， A、C错。若只有一个小球带电，也不可能两两相互吸引， B 错。若 有两个小球带异种电荷，另外一个小球不带电，可以产生两两吸引的现象， D对。 ] 6．( 多选 ) 关于摩擦起电现象，下列说法正确的是 ( ) A．摩擦起电现象使本来没有电子和质子的物体中产生电子和质子 B．两种不同材料的绝缘体互相摩擦后，同时带上等量异种电荷 C．摩擦起电，可能是因为摩擦导致质子从一个物体转移到了另一个物体而形成的 D．丝绸摩擦玻璃棒时，电子从玻璃棒上转移到丝绸上，玻璃棒因质子数多于电子数而 显正电 BD [ 摩擦起电实质是由于两个物体的原子核对核外电子的约束能力不相同，因而电子 可以在物体间转移。 若一个物体失去电子，其质子数就会比电子数多， 我们说它带正电。若 一个物体得到电子， 其质子数就会比电子数少， 我们说它带负电。 使物体带电并不是创造出 电荷。 ] 二、非选择题 (14 分 ) 7．多少个电子的电荷量等于－ 32.0 μC？干燥的天气一个人脱了鞋在地毯上走，身上 聚集了－ 48.0 μC 的净电荷。此人身上有多少个净剩余电子？他的质量增加了多少？ ( 电子质量 me＝9.1 ×10 －31 kg ，电子电荷量 e＝－1.6 ×10 －19 C,1 μC＝ 10－6 C) [ 解析 ] n1＝ Q1 e＝ －32.0 ×10 －6 －1.6 ×10 － 19 个＝2.0 ×10 14 个。 人身上聚集的电子个数 n2＝ Q2 e＝－48.0 ×10 －6 －1.6 ×10 －19 个＝3.0 ×10 14 个。 3 由于人身上多了 n2 个电子， 他的质量增加 m＝ n2me＝3.0 ×10 14 ×9.1 ×10 －31 kg＝2.73 ×10 －16 kg 。 [ 答案 ] 2.0 ×10 14 个 3.0 ×10 14 个 2.73 ×10 －16 kg [ 等级过关练 ] 一、选择题 ( 本题共 5 小题，每小题 7 分，共 35 分) 1.( 多选 ) 用金属箔做成一个不带电的圆环， 放在干燥的绝缘桌面上。 小明同学用绝缘材 料做的笔套与头发摩擦后，将笔套自上向下慢慢靠近圆环，当距离约为 0.5 cm 时圆环被吸 引到笔套上，如图所示。对上述现象的判断与分析，下列说法正确的是 ( ) A．摩擦使笔套带电 B．笔套靠近圆环时，圆环上、下部分感应出异号电荷 C．圆环被吸引到笔套的过程中，圆环所受静电力的合力大于圆环的重力 D．笔套碰到圆环后，笔套所带的电荷立刻被全部中和 ABC [ 笔套与头发摩擦后，能够吸引圆环，说明笔套上带了电荷，即摩擦使笔套带电， 选项 A 正确；笔套靠近圆环时，由于静电感应，会使圆环上、下部分感应出异号电荷，选项 B正确；圆环被吸引到笔套的过程中，是由于圆环所受静电力的合力大于圆环所受的重力， 选项 C正确；笔套碰到圆环后，笔套所带的电荷没有被中和，还带电，选项 D错误。 ] 2．( 多选 ) 小明同学用自制的验电器进行了一些探究实验。如图所示，小明使验电器带 了负电荷， 经过一段时间后， 他发现该验电器的金属箔片 ( 用包装巧克力的锡箔纸制作 ) 几乎 闭合了。关于此问题，他跟学习小组讨论后形成了下列观点，你认为正确的是 ( ) 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子导走了 D．该现象是由于电子的转移引起的，仍然遵循电荷守恒定律 CD [ 带负电的验电器在潮湿的空气中，经过一段时间后，小球上的负电荷 ( 电子 ) 被潮 湿的空气导走了，但电荷在转移的过程中仍然守恒，故 C、D正确。 ] 3．( 多选 ) 用棉布分别与丙烯塑料板和乙烯塑料板摩擦实验的结果如图所示，由此对摩 擦起电说法正确的是 ( ) 4 A．两个物体摩擦时，表面粗糙的易失去电子 B．两个物体摩擦起电时，一定同时带上种类及数量都不同的电荷 C．两个物体摩擦起电时，带上电荷的种类不同但数量相等 D．同一物体与不同种类物体摩擦，该物体的带电种类可能不同 CD [ 两物体摩擦时，得失电子取决于原子核对电子的束缚能力的大小，选项 A 错误； 摩擦起电的实质是电子的得失，所以两物体带电的种类一定不同，数量相等，选项 B 错误， C正确；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，选项 D正 确。 ] 4．( 多选 ) 如图所示， a、b、c、d 为四个带电小球，两球之间的作用分别为 a 吸 d，b 斥 c，c 斥 a，d 吸 b，则 ( ) A．仅有两个小球带同种电荷 B．仅有三个小球带同种电荷 C．c、d 小球带同种电荷 D．c、d 小球带异种电荷 BD [ 由 d 吸 a，d 吸 b 可知 a 与 b 带同种电荷，且与 d 带异种电荷；由 c 斥 a，c 斥 b 可知 c、 a、b 带同种电荷， c 与 d 带异种电荷，所以 A、C错， B、D对。 ] 5. 如图所示，绝缘细线上端固定，下端悬挂一个轻质小球 a，a 的表面镀有铝膜；在 a 的近旁有一绝缘金属球 b，开始时， a、b 都不带电，现使 a、b 分别带正、负电，则 ( ) A．b 将吸引 a，吸引后不放开 B．b 先吸引 a，接触后又与 a 分开 C．a、b 之间不发生相互作用 D．b 立即把 a 排斥开 B [ 因 a 带正电， b 带负电，异种电荷相互吸引，轻质小球 a 将向 b 靠拢并与 b 接触。 5 若 a、b 原来所带电荷量不相等，则当 a 与 b 接触后，两球先中和一部分原来的电荷，然后 将剩余的电荷重新分配， 这样两球就会带上同种电荷 ( 正电或负电 ) ，由于同种电荷相互排斥， a 球将会被排斥开。若 a、b 原来所带电荷量相等，则 a、b 接触后完全中和而都不带电， a、 b 自由分开。 ] 二、非选择题 (15 分 ) 6．如图所示，通过调节控制电子枪产生的电子束，使其每秒有 104 个电子到达收集电 子的金属瓶，经过一段时间，金属瓶上带有－ 8×10 －12 C 的电荷量，求： (1) 金属瓶上收集到多少个电子？ (2) 实验的时间为多长？ [ 解析 ] (1) 金属瓶上收集的电子数目为 N＝ Q e＝ －8×10 －12 C －1.6 ×10 －19 C ＝5×10 7( 个 )。 (2) 实验的时间： t ＝ 5×10 7 1×10 4 s － 1＝5 000 s 。 [ 答案 ] (1)5 ×10 7 个 (2)5 000 s 赠送：高中地理 第五章 4 抛体运动的规律 A 组：合格性水平训练 6 1． ( 平抛运动的理解 ) 关于平抛运动，下列说法正确的是 ( ) A．平抛运动是非匀变速运动 B．平抛运动是匀速运动 C．平抛运动是匀变速曲线运动 D．平抛运动的物体落地时的速度可能是竖直向下的 答案 C 解析 做平抛运动的物体只受重力作用，产生恒定的加速度，是匀变速运动，其初速 度与合外力不共线，是曲线运动，故平抛运动是匀变速曲线运动， A、B 错误， C正确；平抛 运动可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动， 故落地时的速度是水 平方向的分速度和竖直方向的分速度的合速度，其方向一定与竖直方向 ( 或水平方向 ) 有夹 角， D错误。 2． ( 平抛运动的理解 ) 从离地面 h 高处投出 A、B、C 三个小球， A 球自由下落， B 球以 速度 v 水平抛出， C球以速度 2v 水平抛出，则它们落地时间 t A、t B、t C的关系是 (不计空气 阻力 )( ) A． t A＜ t B＜t C B ．t A＞t B＞t C C． t A＜ t B＝t C D ．t A＝t B＝t C 答案 D 解析 平抛运动物体的飞行时间仅与高度有关，与水平方向的初速度大小无关，故 t B ＝t C，而平抛运动的竖直分运动为自由落体运动，所以 t A＝t B＝t C，D正确。 3.( 平抛运动规律的应用 )( 多选 ) 两个物体做平抛运动的轨迹如图所示，设它们抛出的 初速度分别为 va、 vb，从抛出至碰到台上的时间分别为 t a、t b，则 ( ) A． va＞ vb B．va＜vb C． t a＞ t b D．t a＜t b 答案 AD 解析 由题图知， hb＞ha，因为 h＝ 1 2gt 2 ，所以 t a＜t b，又因为 x＝v0t ，且 xa＞xb，所以 va＞vb，A、D正确。 4.( 平抛运动规律的应用 ) 如图所示，在同一竖直面内，小球 a、b 从高度不同的两点， 分别以初速度 va 和 vb 沿水平方向抛出，经过时间 t a 和 t b 后落到与两抛出点水平距离相等的 P点。若不计空气阻力，下列关系式正确的是 ( ) 7 A． t a＞ t b，va＜vb B ．t a＞t b，va＞vb C． t a＜ t b，va＜vb D ．t a＜t b，va＞vb 答案 A 解析 由于小球 b 距地面的高度小，由 h＝ 1 2gt 2 可知 t b＜t a，而小球 a、b 运动的水平 距离相等，由 x＝v0t 可知， va＜vb。由此可知 A 正确。 5．( 平抛运动规律的应用 )( 多选 ) 物体以初速度 v0 水平抛出， 若不计空气阻力， 重力加 速度为 g，则当其竖直分位移与水平分位移相等时，以下说法中正确的是 ( ) A．竖直分速度等于水平分速度 B．瞬时速度大小为 5v0 C．运动的时间为 2v0 g D．运动的位移大小为 2 2v2 0 g 答案 BCD 解析 由位移相等可知 v0t ＝1 2gt 2 ，解得 t ＝2v0 g ，又由于 vy＝gt ＝2v0，所以 v＝ v2 x＋v2 y ＝ 5v0，s＝ x2 ＋ y2 ＝ 2v0t ＝ 2 2v2 0 g ，故 A 错误， B、C、D正确。 6.( 平抛运动规律的应用 ) 斜面上有 P、R、S、 T四个点，如图所示， PR＝RS＝ST，从 P 点正上方的 Q点以速度 v 水平抛出一个物体，物体落于 R点，若从 Q点以速度 2v 水平抛出 一个物体，不计空气阻力，则物体落在斜面上的 ( ) A． R与 S间的某一点 B．S 点 C． S与 T间某一点 D．T 点 答案 A 解析 平抛运动的时间由下落的高度决定，下落的高度越高，运动时间越长。如果没 有斜面，从 Q点以速度 2v 平抛，物体下落至与 R等高时，其位置恰位于 S 点的正下方的一 点，但实际当中斜面阻碍了物体的下落，物体会落在 R与 S 点之间斜面上的某个位置， A 项 正确。 7.( 与斜面结合的平抛运动问题 ) 两个相同高度的斜面倾角分别为 30°、60°，两小球 8 分别由斜面顶端以相同水平速度 v 水平抛出， 如图所示， 不计空气阻力， 假设两球都能落在 斜面上，则分别向左、右两侧抛出的小球下落高度之比为 ( ) A．1∶2 B ．3∶1 C．1∶9 D ．9∶1 答案 C 解析 根据平抛运动的规律以及落在斜面上的特点可知， x＝vt ， y＝1 2gt 2 ， tan θ＝ y x， 分别将 θ 为 30°、60°代入可得两球平抛所经历的时间之比为 1∶3，两球下落高度之比为 1∶9，C正确。 8.( 与斜面结合的平抛运动问题 ) 跳台滑雪是勇敢者的运动，运动员在专用滑雪板上， 不带雪杖在助滑路上获得高速后水平飞出， 在空中飞行一段距离后着陆， 这项运动极为壮观。 设一位运动员由 a 点沿水平方向跃起，到山坡 b 点着陆，如图所示。测得 a、b 间距离 L＝ 40 m，山坡倾角 θ＝30°，山坡可以看成一个斜面。试计算 ( 不计空气阻力， g 取 10 m/s 2) ： (1) 运动员起跳后在空中从 a 到 b 飞行的时间； (2) 运动员在 a 点的起跳速度大小。 答案 (1)2 s (2)10 3 m/s 解析 (1) 运动员做平抛运动，其位移为 L，将位移分解，其竖直方向上的位移 Lsin θ ＝1 2gt 2 解得 t ＝ 2Lsin θ g ＝ 2×40×sin30 ° 10 s ＝2 s 。 (2) 水平方向上的位移 Lcosθ＝v0t 解得运动员在 a 点的起跳速度 v0＝10 3 m/s 。 B 组：等级性水平训练 9．( 综合 ) 如图所示，从一根内壁光滑的空心竖直钢管 A 的上端边缘，沿直径方向向管 内水平抛入一钢球， 球与管壁多次相碰后落地 ( 球与管壁相碰时间不计 ) 。若换一根等高但较 粗的内壁光滑的空心竖直钢管 B，用同样的方法抛入此钢球，则运动时间 ( ) 9 A．在 A 管中的球运动时间长 B．在 B 管中的球运动时间长 C．在两管中的球运动时间一样长 D．无法确定 答案 C 解析 小球被抛出后，做平抛运动，与管壁发生碰撞，水平方向速度反向，竖直方向 速度不变，竖直方向仍然只受重力，做自由落体运动，小球的落地时间只取决于竖直高度， 所以从同一高度水平抛出，小球在空中的运动时间不会改变。故选 C。 10.( 与斜面结合的平抛运动问题 ) 如图所示，从倾角为 θ 的斜面上的 A 点，以水平速 度 v0 抛出一个小球，不计空气阻力，它落在斜面上 B 点所用的时间为 ( ) A.2v0sin θ g B. 2v0tan θ g C. v0sin θ g D. v0tan θ g 答案 B 解析 设小球落在 B点时竖直速度为 vy，速度与水平方向的夹角为 β，由推论知 tan β ＝2tan θ，而且 tan β＝ vy v0 ，所以 vy＝2v0tan θ，故 t ＝ vy g＝ 2v0tan θ g ，B 正确。 11.( 与斜面结合的平抛运动问题 ) 一水平抛出的小球落到一倾角为 β 的斜面上时，其 速度方向与斜面垂直， 运动轨迹如图中虚线所示。 则小球在竖直方向下落的距离与水平方向 通过的距离之比为 ( ) A． tan β B ．2tan β C. 1 tan β D. 1 2tan β 答案 D 解析 设小球在竖直方向下落的距离 y 与水平方向通过的距离 x 之比等于 tan α，即y x＝ 10 tan α，如图所示。又 tan θ＝ 1 tan β，tan θ＝2tan α，所以 y x＝tan α＝ 1 2tan β，故 D正确。 12.( 一般抛体运动问题 )( 多选 )如图所示，水平地面上不同位置的三个小球斜上抛，沿 三条不同的路径运动最终落在同一点， 三条路径的最高点是等高的， 若忽略空气阻力的影响， 下列说法正确的是 ( ) A．沿路径 1 抛出的小球落地的速率最大 B．沿路径 3 抛出的小球在空中运动的时间最长 C．三个小球抛出的初速度竖直分量相等 D．三个小球抛出的初速度水平分量相等 答案 AC 解析 根据运动的合成与分解，将初速度分解为竖直方向和水平方向的分速度，三个 小球上升高度相同，根据 h＝ v2 y 2g可知三个小球抛出的初速度竖直分量相等，故 C正确；由 t ＝ vy g及对称性可知，三个小球在空中运动的时间相等，所以 B 错误；由于沿路径 1 抛出的小 球水平位移最大， 而运动时间相等， 可知沿路径 1 抛出的小球水平分速度最大， 根据平行四 边形定则可知沿路径 1 抛出的小球落地的速率最大，故 A 正确， D错误。 13.( 平抛运动规律的应用 ) 如图所示，一小球从平台上水平抛出， 恰好落在平台前一倾 角为 α＝53°的斜面顶端并刚好沿斜面下滑，已知平台到斜面顶端的高度为 h＝ 0.8 m ，不 计空气阻力，取 g＝10 m/s 2 。(sin53 °＝ 0.8 ，cos53°＝ 0.6) 求： (1) 小球水平抛出的初速度 v0 的大小； (2) 斜面顶端与平台边缘的水平距离 x。 答案 (1)3 m/s (2)1.2 m 11 解析 (1) 设小球到达斜面顶端时竖直方向分速度为 vy， 则 2gh＝v2 y， 又 tan α＝ vy v0 ，代入数据解得 v0＝ 3 m/s 。 (2) 设从平台运动到斜面顶端的时间为 t ， 则 h＝ 1 2gt 2 ， 又 x＝v0t ，代入数据解得 x＝ 1.2 m 。 14.( 平抛运动规律的应用 ) 如图所示，水平地面上有一个坑，其竖直截面为半圆， ab 为沿水平方向的直径。若在 a 点以初速度 v0 沿 ab 方向抛出一小球，小球会击中坑壁上的 c 点。已知 c 点与水平地面的距离为圆半径的一半，求圆的半径。 答案 4v2 0 7＋4 3 g 解析 如图所示， h＝ R 2， 则 Od＝ 3 2 R， 小球做平抛运动的水平位移 x＝R＋ 3 2 R， 竖直位移 y＝ h＝ R 2， 根据 y＝ 1 2gt 2 ，x＝v0t ， 联立以上各式解得 R＝ 4v2 0 7＋4 3 g 。 12