電荷-電荷守恒定律全面版

1、第一章 電場情景引入閃電是一種自然現(xiàn)象，通常是暴風云（積雨云）產生電荷，底層為陰電，頂層為陽電，而且還在地面產生陽電荷，如影隨形地跟著云移動。正電荷和負電荷彼此相吸，但空氣卻不是良好的傳導體。正電荷奔向樹木、山丘、高大建筑物的頂端甚至人體之上，企圖和帶有負電的云層相遇；負電荷枝狀的觸角則向下伸展，越向下伸越接近地面。最后正負電荷終于克服空氣的阻障而連接上。巨大的電流沿著一條傳導氣道從地面直向云涌去，產生出一道明亮奪目的閃光。 閃電中的正負電荷是怎么產生的呢？現(xiàn)在我們將開始討論這個問題。第1節(jié) 電荷 電荷守恒定律學習目標1知道兩種電荷及其相互作用知道電量的概念2知道摩擦起電，知道摩擦起電不是創(chuàng)造

2、了電荷，而是使物體中的正負電荷分開3知道靜電感應現(xiàn)象，知道靜電感應起電不是創(chuàng)造了電荷，而是使物體中的電荷分開4知道電荷守恒定律，知道什么是元電荷自主探究問題1：有哪些使物體帶電的方式？問題2：為什么摩擦能夠使物體帶電呢？實質是什么呢？問題3：什么是靜電感應和感應起電？感應起電的實質什么呢？重難點探究探究一：靜電的產生1三種起電方式的比較方式內容 摩擦起電感應起電接觸起電產生及條件兩不同絕緣體摩擦時導體靠近帶電體時導體與帶電導體接觸時現(xiàn)象兩物體帶上等量異種電荷導體兩端出現(xiàn)等量異種電荷，且電性與原帶電體“近異遠同”導體上帶上與帶電體相同電性的電荷原因不同物質的原子核對核外電子的束縛力不同而發(fā)生電子

3、得失導體中的自由電子受帶正(負)電物體吸引(排斥)而靠近(遠離)電荷之間的相互排斥實質均為電荷在物體之間或物體內部的轉移2驗證物體是否帶電的兩種方法(1)將質量很輕的物體(例如紙片、頭發(fā))放在它周圍，如果被吸引則帶電，不被吸引則不帶電。(2)將待檢驗物體靠近或接觸驗電器的金屬球，根據(jù)金箔是否張開可判斷該物體是否帶電。探究二：原子結構與電荷守恒1原子結構物質由分子、原子、離子等微粒組成，原子由原子核和繞核旋轉的電子組成，原子核由中子和質子組成。中子呈電中性，質子帶正電，電子帶負電。原子的電子數(shù)與質子數(shù)相等，呈電中性。因此，物體不顯電性。2電荷守恒定律電荷既不能創(chuàng)造，也不能消滅，只能從物體的一部分

4、轉移到另一部分，或者從一個物體轉移到另一個物體。在任何轉移的過程中，電荷的總量不變。3物體帶電的實質物體帶電的實質是電子的轉移。典例啟迪【題型一】靜電的產生例1如圖所示，A、B為相互接觸的用絕緣支架支持的金屬導體，起初它們不帶電，在它們的下部貼有金屬箔片，C是帶正電的小球，下列說法正確的是()A把C移近導體A時，A、B上的金屬箔片都不張開B把C移近導體A，先把A、B分開，然后移去C，A、B上的金屬箔片仍張開C先把C移走，再把A、B分開，A、B上的金屬箔片仍張開D先把A、B分開，再把C移走，然后重新讓A、B接觸，A上的金屬箔片張開，而B上的金屬箔片閉合思路點撥：解答本題時應把握以下三點：(1)明

5、確導體A、B接觸與C球靠近時感應電荷的分布。(2)明確先分開導體A、B再移走C球時A、B的帶電情況。(3)明確先移走C球再分開導體A、B時A、B的帶電情況。 解析(1)C移近A時，帶正電的小球C對A、B內的電荷有力的作用，使A、B中的自由電子向左移動，使得A端積累了負電荷，B端積累了正電荷，其下部貼有的金屬箔片，也分別帶上了與A、B同種性質的電荷。由于同種電荷間的斥力，所以金屬箔片都張開，A錯誤。(2)C靠近后保持不動，把A、B分開，A、B上的電荷因受C的作用力不可能中和，因而A、B仍帶等量的異種感應電荷，此時即使再移走C，因A、B已經絕緣，所帶電荷量也不會變，金屬箔片仍張開，B正確。(3)先

6、移走C，再把A、B分開，A、B上的感應電荷會馬上在其相互之間的引力作用下吸引中和，不再帶電，所以箔片都不會張開，C錯。(4)先把A、B分開，再移走C，A、B仍然帶電，但重新讓A、B接觸后，A、B上的感應電荷完全中和，箔片都不會張開，D錯。答案B思維總結：感應起電是利用靜電感應使金屬導體帶電的過程，其實質是電荷間的相互作用，同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引，使電荷在導體中轉移。變式訓練1-1： M和N是兩個都不帶電的物體。它們互相摩擦后，M帶正電荷1.601019 C，下列判斷正確的有()A在摩擦前M和N的內部沒有任何電荷B摩擦過程中電子從N轉移到MCN在摩擦后一定帶負電荷1.601019 C

7、DN在摩擦過程中失去1.601019 C個電子解析：M和N相互摩擦，M帶正電是因為M對核外電子的束縛能力小而失去核外電子的結果；由于電荷守恒，故N一定帶等量負電荷，選項C正確。答案：C【題型二】電荷守恒定律的應用例2】有三個完全相同的絕緣金屬球，A球帶電荷量為q，B、C球均不帶電，現(xiàn)要使B球帶電荷量為q，應該怎么辦？思路點撥：解題依據(jù)為接觸起電的原理和實質。首先應考慮將金屬球兩兩接觸，再分析其電荷分配情況。解析：三個完全相同的金屬球，則每兩個接觸都會平分電荷量，故可以先讓A球和B球接觸，則此時A、B球各帶電荷量q，然后B、C球接觸，于是B、C球各帶電荷量q，再使A球與B球接觸，則A、B球各帶電

8、荷量q。答案見解析思維總結：兩個完全相同的導體相互接觸后平分電荷量。若為異種電荷，則先中和一部分電荷，然后把剩余電荷平分；若為同種電荷，則電荷量先相加再平分。變式訓練2-12有兩個完全相同的帶電絕緣金屬小球A、B，分別帶有電量QA6.4109 C，QB3.2109 C，讓兩個絕緣金屬小球接觸，在接觸過程中，共轉移的電量為多少？解析：當兩小球接觸時，帶電量少的負電荷先被中和，剩余的正電荷再重新分配，由于兩小球相同，剩余正電荷必均分，即接觸后兩小球帶電量QAQB C1.6109 C在接觸過程中，電子由B球轉移到A球，將自身電荷中和后，繼續(xù)轉移，使B球帶QB的正電，這樣，共轉移的電量為Q|QB|QB

9、3.2109 C1.6109 C4.8109 C答案：4.8109 C啟迪訓練【夯實基礎】一、選擇題(本大題共8個小題，每小題4分，共計32分。每小題至少有一個選項正確，把正確選項前的字母填在題后的括號內)1.掛在絕緣細線下的兩個輕質小球，表面鍍有金屬薄膜。由于電荷的相互作用而靠近或遠離，分別如圖1甲、乙所示，則()A甲圖中兩球一定帶異種電荷B乙圖中兩球一定帶同種電荷圖 1C甲圖中至少有一個帶電D乙圖中兩球至多有一個帶電解析：兩球相互吸引的可能有兩個：一是帶異種電荷；二是一個帶電，另一個被感應帶電后吸引，因此A錯誤，C正確；兩球相斥一定是帶同種電荷，故B正確，D錯誤。答案：BC2下列說法中正確

10、的是()A摩擦起電是創(chuàng)造電荷的過程B接觸起電是電荷轉移的過程C玻璃棒無論和什么物體摩擦都會帶正電D帶等量異種電荷的兩個導體接觸后，電荷會消失，這種現(xiàn)象叫電荷的湮滅解析：摩擦起電的實質是電荷發(fā)生轉移，而不是創(chuàng)造電荷，A錯誤；接觸起電就是通過物體接觸而轉移電荷，B正確；兩種物體摩擦，對核外電子束縛能力弱的物體在摩擦中易失去電子而帶正電，是否容易失去電子由兩物體的材料決定，因此玻璃棒不一定帶正電，C錯；等量異種電荷可以中和但不會消失，只是宏觀上顯中性，D錯。答案：B3使帶電的金屬球靠近不帶電的驗電器，驗電器的箔片張開。圖2中表示驗電器上感應電荷的分布情況，正確的是()圖 2解析：把帶電金屬球移近不帶

11、電的驗電器，若金屬球帶正電，則將導體上的自由電子吸引上來，這樣驗電器的上部將帶負電，箔片帶正電；若金屬球帶負電，則將導體上的自由電子排斥到最遠端，這樣驗電器的上部將帶正電，箔片帶負電，所以B正確。答案：B4.如圖3所示，不帶電的枕形導體的A、B兩端各貼有一對金箔。當枕形導體的A端靠近一帶電導體C時()圖 3AA端金箔張開，B端金箔閉合B用手觸摸枕形導體后，A端金箔仍張開，B端金箔閉合C用手觸摸枕形導體后，將手和C都移走，兩對金箔均張開D選項A中兩對金箔分別帶異種電荷，選項C中兩對金箔帶同種電荷解析：根據(jù)靜電感應現(xiàn)象，帶正電的導體C放在枕形導體附近，在A端出現(xiàn)了負電，在B端出現(xiàn)了正電，金箔上各帶

12、同種電荷相斥而張開，選項A錯誤；用手摸枕形導體后，B端不是最遠端了，人是導體，人的腳部甚至地球是最遠端，這樣B端不再有電荷，金箔閉合，選項B正確；用手觸摸導體時，只有A端帶負電，將手和C移走后，不再有靜電感應，A端所帶負電便分布在枕形導體上，A、B端均帶有負電，兩對金箔均張開，選項C正確；由以上分析看出，選項D正確。答案：BCD5毛皮與橡膠棒摩擦后，毛皮帶正電，這是因為()A毛皮上的一些電子轉移到橡膠棒上B毛皮上的一些正電荷轉移到橡膠棒上C橡膠棒上的一些電子轉移到毛皮上D橡膠棒上的一些正電荷轉移到毛皮上解析：摩擦起電的實質是電子從一個物體轉移到另一個物體上。中性的物體若缺少了電子帶正電，多余了

13、電子就帶負電。由于毛皮的原子核束縛電子的本領比橡膠棒弱，在摩擦的過程中毛皮上的一些電子轉移到橡膠棒上，缺少了電子的毛皮帶正電。而正電荷是原子核內的質子，不能自由移動，所以A正確。答案：A6.絕緣細線上端固定，下端掛一輕質小球a，a的表面鍍有鋁膜；在a近旁有一絕緣金屬球b，開始a、b都不帶電，如圖114所示，現(xiàn)使b帶電，則()Ab將吸引a，吸住后不放開Bb先吸引a，接觸后又把a排斥開圖114Ca、b之間不發(fā)生相互作用Db立即把a排斥開解析：b球帶電后，使a產生靜電感應，感應的結果是a靠近b的一側出現(xiàn)與b異種的感應電荷，遠離b的一側出現(xiàn)與b同種的感應電荷。雖然a上的感應電荷等量異號，但因為異種電荷

14、離b更近，所以b對a有吸引力，當b吸引a使兩者接觸后，由于接觸帶電，b、a又帶上同種電荷，有斥力作用，因而又把a排斥開，所以B正確。答案：B7導體A帶5Q的正電荷，另一完全相同的導體B帶Q的負電荷，將兩導體接觸一會兒后再分開，則B導體的帶電荷量為()AQBQC2QD4Q解析：兩導體上的電荷先完全中和后再平分，所以每個導體上帶電荷量的大小為2Q。答案：C8下列說法正確的是()A元電荷實質就是電子(或質子)本身B元電荷是表示跟電子所帶電荷量數(shù)值相等的電荷量C元電荷是最小的電荷量單位D元電荷沒有正、負之分解析：元電荷表示電子所帶電荷量的數(shù)值，而不是電子本身，故A錯，B對。元電荷只是電荷量的單位，不是

15、帶電粒子，沒有正、負之分，故C、D正確。答案：BCD9有A、B、C三個塑料小球，A和B，B和C，C和A間都是相互吸引的，如果A帶正電，則()AB、C球均帶負電BB球帶負電，C球帶正電CB、C球中必有一個帶負電，而另一個不帶電DB、C球都不帶電解析：A帶正電，A吸引C，則C可能帶負電或不帶電；A吸引B，則B可能帶負電或不帶電；若B帶負電，B又吸引C，則C此時不帶電；同理，若C帶負電，則B不帶電。答案：C10毛皮與橡膠棒摩擦后，毛皮帶正電，這是因為()A毛皮上的一些電子轉移到橡膠棒上B毛皮上的一些正電荷轉移到橡膠棒上C橡膠棒上的一些電子轉移到毛皮上D橡膠棒上的一些正電荷轉移到毛皮上解析：摩擦起電的

16、實質是電子從一個物體轉移到另一個物體上。中性的物體若缺少了電子帶正電，多余了電子就帶負電。由于毛皮的原子核束縛電子的本領比橡膠棒弱，在摩擦的過程中毛皮上的一些電子轉移到橡膠棒上，缺少了電子的毛皮帶正電。而正電荷是原子核內的質子，不能自由移動，所以A正確。答案：A11.絕緣細線上端固定，下端掛一輕質小球a，a的表面鍍有鋁膜；在a近旁有一絕緣金屬球b，開始a、b都不帶電，如圖114所示，現(xiàn)使b帶電，則()Ab將吸引a，吸住后不放開Bb先吸引a，接觸后又把a排斥開圖114Ca、b之間不發(fā)生相互作用Db立即把a排斥開解析：b球帶電后，使a產生靜電感應，感應的結果是a靠近b的一側出現(xiàn)與b異種的感應電荷，

17、遠離b的一側出現(xiàn)與b同種的感應電荷。雖然a上的感應電荷等量異號，但因為異種電荷離b更近，所以b對a有吸引力，當b吸引a使兩者接觸后，由于接觸帶電，b、a又帶上同種電荷，有斥力作用，因而又把a排斥開，所以B正確。答案：B12原來甲、乙、丙三物體都不帶電，今使甲、乙兩物體相互摩擦后，乙物體再與丙物體接觸，最后，得知甲物體帶正電1.61015 C，丙物體帶電81016 C。求最后乙物體帶電的電性和電荷量。解析：由于甲、乙、丙原來都不帶電，即都沒有凈電荷，甲、乙摩擦導致甲失去電子電荷量為1.61015 C而帶正電，乙物體得到電子而帶電荷量1.61015 C的負電荷；乙物體與不帶電的丙物體相接觸，從而使

18、一部分負電荷轉移到丙物體上，故可知乙、丙兩物體都帶負電荷，由電荷守恒可知乙最終所帶負電荷電荷量為1.61015 C81016 C81016 C。答案：最后乙?guī)ж撾?1016 C【思維拓展】13目前普遍認為，質子和中子都是由被稱為u夸克和d夸克的兩類夸克組成。u夸克帶電荷量為e，d夸克帶電荷量為e，質子的帶電荷量為e，中子不帶電。下列說法正確的是()A質子是由一個u夸克和一個d夸克組成，中子是由一個u夸克和兩個d夸克組成B質子是由兩個u夸克和一個d夸克組成，中子是由一個u夸克和兩個d夸克組成C質子是由一個u夸克和一個d夸克組成，中子是由兩個u夸克和兩個d夸克組成D質子是由兩個u夸克和一個d夸克組成，中子是由兩個u夸克和兩個d夸克組成解析：根據(jù)質子的帶電荷量為e。所以質子是由兩個u夸克和一個d夸克組成，2eee；中子不顯電性，所以中子是由一個u夸克和兩個d夸克組成。e2e0。故選項B正確。答案：B【遷移學習】14保護知識產權，抵制盜版是我們每個公民的責任與義務。盜版書籍影響我們學習效率甚至給我們的學習帶來隱患。小華有一次不小心購買了盜版的物理參考書，做練習時，他發(fā)現(xiàn)有一個關鍵數(shù)字看不清，拿來問老師，如果你是老師，你認為可能是下列幾個數(shù)字中的()A6