物理選修31滬科版全程導(dǎo)學(xué)筆記第1章電荷的相互作用1.1

1．1靜電現(xiàn)象與電荷守恒[目標(biāo)定位]1.知道自然界中的兩種電荷及其相互作用.2.知道使物體帶電的三種方式.3.掌握電荷守恒定律及元電荷的概念．一、物體起電的原因1．用絲綢摩擦玻璃棒，玻璃棒帶何種電荷？用毛皮摩擦橡膠棒，橡膠棒帶何種電荷？使玻璃棒和橡膠棒帶電的原因是什么？答案玻璃棒帶正電，橡膠棒帶負(fù)電．絲綢摩擦玻璃棒時(shí)，玻璃棒上的電子向絲綢轉(zhuǎn)移，玻璃棒失去電子帶正電，絲綢得到電子帶負(fù)電；毛皮摩擦橡膠棒時(shí)，毛皮上的電子向橡膠棒轉(zhuǎn)移，橡膠棒得到電子帶負(fù)電，毛皮失去電子帶正電．2．如圖1所示，取一對(duì)用絕緣柱支撐的導(dǎo)體A和B，使它們彼此接觸．起初它們不帶電，貼在下部的金屬箔片是閉合的．圖1(1)把帶正電荷的物體C移近導(dǎo)體A，金屬箔片有什么變化？(2)這時(shí)把A和B分開(kāi)，然后移去C，金屬箔片又有什么變化？(3)再讓A和B接觸，又會(huì)看到什么現(xiàn)象？答案(1)C移近導(dǎo)體A，兩側(cè)金屬箔片都張開(kāi)；(2)金屬箔片仍張開(kāi)，但張角變??；(3)A、B接觸，金屬箔片都閉合．

3．帶正電的物體A與不帶電的物體B接觸，使物體B帶上了什么電荷？在這個(gè)過(guò)程中電荷是如何轉(zhuǎn)移的？答案正電荷．在這個(gè)過(guò)程中，有電子從物體B轉(zhuǎn)移到物體A，物體B中電子數(shù)量減少，因此帶正電．[要點(diǎn)總結(jié)]1．摩擦起電的原因：當(dāng)兩個(gè)不同物體相互摩擦?xí)r，一些束縛不緊的電子會(huì)從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，于是原來(lái)呈電中性的物體由于得到電子而帶負(fù)電，失去電子的物體則帶正電．2．感應(yīng)起電的原因：當(dāng)一個(gè)帶電體靠近導(dǎo)體時(shí)，由于電荷之間相互吸引或排斥，導(dǎo)體中的自由電子便會(huì)趨向或遠(yuǎn)離帶電體，使導(dǎo)體靠近帶電體的一端帶異種電荷，遠(yuǎn)離帶電體的一端帶同種電荷．3．接觸起電的原因：電荷從帶電體轉(zhuǎn)移到不帶電的物體上．4．三種起電方式的實(shí)質(zhì)都是電子的轉(zhuǎn)移．例1(多選)關(guān)于摩擦起電現(xiàn)象，下列說(shuō)法正確的是()A．摩擦起電現(xiàn)象使本來(lái)沒(méi)有電子和質(zhì)子的物體中產(chǎn)生了電子和質(zhì)子B．兩種不同材料的絕緣體相互摩擦后，同時(shí)帶上等量異號(hào)電荷C．摩擦起電，可能是因?yàn)槟Σ翆?dǎo)致質(zhì)子從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到了另一個(gè)物體而造成的D．答案BD解析摩擦起電的實(shí)質(zhì)是由于兩個(gè)物體的原子核對(duì)核外電子的束縛能力不相同，因而電子可以在物體間轉(zhuǎn)移．若一個(gè)物體失去電子，其質(zhì)子數(shù)就會(huì)比電子數(shù)多，我們說(shuō)它帶正電；若一個(gè)物體得到電子，其質(zhì)子數(shù)就會(huì)比電子數(shù)少，我們說(shuō)它帶負(fù)電．例2如圖2所示，放在絕緣支架上帶正電的導(dǎo)體球A，靠近放在絕緣支架上不帶電的導(dǎo)體B，導(dǎo)體B用導(dǎo)線經(jīng)開(kāi)關(guān)接地，現(xiàn)把S先合上再斷開(kāi)，再移走A，則導(dǎo)體B()圖2A．不帶電 B．帶正電C．帶負(fù)電 D．不能確定答案C解析根據(jù)靜電感應(yīng)現(xiàn)象和電荷間的相互作用，可判斷導(dǎo)體B帶負(fù)電，故選C.

感應(yīng)起電的判斷方法1．當(dāng)帶電體靠近導(dǎo)體時(shí)，導(dǎo)體靠近帶電體的一端帶異種電荷，遠(yuǎn)離帶電體的一端帶同種電荷，如圖3甲所示．2．導(dǎo)體接地時(shí)，該導(dǎo)體與地球可視為一個(gè)導(dǎo)體，而且該導(dǎo)體可視為近端導(dǎo)體，帶異種電荷，地球就成為遠(yuǎn)端導(dǎo)體，帶同種電荷，如圖乙、丙所示．圖3二、電荷守恒定律前面學(xué)習(xí)了三種不同的起電方式，其本質(zhì)都是電子在物體之間或物體內(nèi)部轉(zhuǎn)移．那么，在一個(gè)封閉的系統(tǒng)中電荷的總量能增多或減少嗎？答案在一個(gè)封閉的系統(tǒng)中，電荷的總量保持不變．[要點(diǎn)總結(jié)]電荷守恒定律：電荷既不能被創(chuàng)造，也不能被消滅，只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，或者從物體的一個(gè)部分轉(zhuǎn)移到另一個(gè)部分，在轉(zhuǎn)移過(guò)程中，電荷的總量不變．特別提醒：(1)電荷守恒定律的關(guān)鍵詞是“轉(zhuǎn)移”和“總量不變”．(2)導(dǎo)體接觸帶電時(shí)電荷量的分配與導(dǎo)體的形狀、大小有關(guān)．若兩個(gè)完全相同的金屬小球接觸后再分開(kāi)，將平分電荷，兩小球帶電荷量都為Q＝eq\f(Q1＋Q2,2)(式中電荷量Q1和Q2均包含它們的正、負(fù)號(hào))．(3)電荷的中和：帶等量異號(hào)電荷的兩導(dǎo)體接觸，電子由帶負(fù)電的導(dǎo)體轉(zhuǎn)移到帶正電的導(dǎo)體上，使彼此都達(dá)到電中性的過(guò)程．例3(多選)原來(lái)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，得知甲物體帶正電荷1.6×10－15C，則對(duì)于最后乙、丙兩物體的帶電情況，下列說(shuō)法中正確的是()A．乙物體一定帶有負(fù)電荷8×10－16CB．乙物體可能帶有負(fù)電荷2.4×10－15CC．丙物體一定帶有正電荷8×10－16CD．丙物體一定帶有負(fù)電荷8×10－16C答案AD解析由于甲、乙、丙原來(lái)都不帶電，甲、乙相互摩擦導(dǎo)致甲失去電子而帶1.6×10－15C的正電荷，乙物體得到電子而帶1.6×10－15C的負(fù)電荷；乙物體與不帶電的丙物體相接觸，從而使一部分負(fù)電荷轉(zhuǎn)移到丙物體上，故可知乙、丙兩物體都帶負(fù)電荷，由電荷守恒可知乙最終所帶負(fù)電荷為1.6×10－15C－8×10－16C＝8×10－16C，故A、D正確．三、元電荷1．物體的帶電荷量可以是任意的嗎？帶電荷量可以是4×10－19C嗎？答案物體的帶電荷量不是任意的，它只能是1.6×10－19C的整數(shù)倍．由于4×10－19C是1.6×10－19C的2.5倍，所以帶電荷量不能是4×10－19C.2．電子和質(zhì)子就是元電荷嗎？答案元電荷是電荷量的單位，不是物質(zhì)；電子和質(zhì)子是實(shí)實(shí)在在的粒子．[要點(diǎn)總結(jié)]1．電荷量：物體所帶電荷的多少叫做電荷量．國(guó)際單位是庫(kù)侖，簡(jiǎn)稱(chēng)庫(kù)，用C表示．2．元電荷：最小的電荷量叫做元電荷，用e表示．電荷量e的數(shù)值最早是由美國(guó)物理學(xué)家密立根通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的．3．電子的比荷：電子的電荷量e跟電子的質(zhì)量me之比，叫做電子的比荷．特別提醒：(1)所有帶電體的帶電荷量或者等于e，或者是e的整數(shù)倍．(2)質(zhì)子和電子所帶電荷量與元電荷相等，但不能說(shuō)電子和質(zhì)子是元電荷．例4(多選)下列關(guān)于元電荷的說(shuō)法中正確的是()A．元電荷實(shí)質(zhì)上是指電子和質(zhì)子本身B．一個(gè)帶電體的帶電荷量可以為205.5倍的元電荷C．元電荷沒(méi)有正負(fù)之分D．元電荷e的值最早是由美國(guó)物理學(xué)家密立根通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定的答案CD解析元電荷是指電子或質(zhì)子所帶電荷量的大小，但元電荷不是帶電粒子，也沒(méi)有電性之說(shuō)，A項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確；元電荷是最小的帶電單位，所有帶電體的帶電荷量一定等于元電荷的整數(shù)倍，B項(xiàng)錯(cuò)誤；元電荷e的值最早是由美國(guó)物理學(xué)家密立根通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定的，D項(xiàng)正確．四、驗(yàn)電器的原理和使用驗(yàn)電器的兩種應(yīng)用方式及原理(1)帶電體接觸驗(yàn)電器：當(dāng)帶電的物體與驗(yàn)電器上面的金屬球接觸時(shí)，有一部分電荷轉(zhuǎn)移到驗(yàn)電器上，與金屬球相連的兩個(gè)金屬箔片帶上同種電荷，因相互排斥而張開(kāi)．物體所帶電荷量越多，電荷轉(zhuǎn)移的越多，斥力越大，金屬箔片張開(kāi)的角度也越大，如圖4甲．(2)帶電體靠近驗(yàn)電器：當(dāng)帶電體靠近驗(yàn)電器的金屬球時(shí)，帶電體會(huì)使驗(yàn)電器的金屬球感應(yīng)出異種電荷，而金屬箔片上會(huì)感應(yīng)出同種電荷(感應(yīng)起電)，兩箔片在斥力作用下張開(kāi)，如圖乙．圖4例5使帶電的金屬球靠近不帶電的驗(yàn)電器，驗(yàn)電器的金屬箔片張開(kāi)，如圖表示驗(yàn)電器上感應(yīng)電荷的分布情況，正確的是()答案B解析把帶電金屬球移近不帶電的驗(yàn)電器，會(huì)改變驗(yàn)電器上的電荷分布；由于電荷間同性相斥、異性相吸，使得驗(yàn)電器上靠近帶電金屬球的一端和其電性相反，而遠(yuǎn)離帶電金屬球的一端和其電性相同，故選項(xiàng)B正確.1．(對(duì)摩擦起電的理解)毛皮與橡膠棒摩擦后，毛皮帶正電，橡膠棒帶負(fù)電．這是因?yàn)?)A．空氣中的正電荷轉(zhuǎn)移到了毛皮上B．空氣中的負(fù)電荷轉(zhuǎn)移到了橡膠棒上C．毛皮上的電子轉(zhuǎn)移到了橡膠棒上D．橡膠棒上的電子轉(zhuǎn)移到了毛皮上答案C解析摩擦起電的實(shí)質(zhì)是電子從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，電中性的物體若失去了電子就帶正電，得到了電子就帶負(fù)電．由于毛皮的原子核束縛電子的能力比橡膠棒弱，在摩擦的過(guò)程中毛皮上的一些電子轉(zhuǎn)移到了橡膠棒上，失去了電子的毛皮帶正電，所以C正確．

2.(對(duì)感應(yīng)起電的理解)(多選)用金屬箔做成一個(gè)不帶電的圓環(huán)，放在干燥的絕緣桌面上．小明同學(xué)用絕緣材料做的筆套與頭發(fā)摩擦后，將筆套自上而下慢慢靠近圓環(huán)，當(dāng)距離約為0.5cm時(shí)圓環(huán)被吸引到筆套上，如圖5所示．對(duì)上述現(xiàn)象的判斷與分析，下列說(shuō)法正確的是()圖5A．摩擦使筆套帶電B．筆套靠近圓環(huán)時(shí)，圓環(huán)上、下部感應(yīng)出異號(hào)電荷C．圓環(huán)被吸引到筆套上的過(guò)程中，圓環(huán)所受靜電力的合力大于圓環(huán)的重力D．筆套碰到圓環(huán)后，筆套所帶的電荷立刻被全部中和答案ABC解析筆套與頭發(fā)摩擦后，能夠吸引圓環(huán)，說(shuō)明筆套上帶了電荷，即摩擦使筆套帶電，選項(xiàng)A正確；筆套靠近圓環(huán)時(shí)，由于靜電感應(yīng)，會(huì)使圓環(huán)上、下部感應(yīng)出異號(hào)電荷，選項(xiàng)B正確；圓環(huán)被吸引到筆套上的過(guò)程中，是由于圓環(huán)所受靜電力的合力大于圓環(huán)所受的重力，故選項(xiàng)C正確；筆套接觸到圓環(huán)后，筆套上的部分電荷轉(zhuǎn)移到圓環(huán)上，使圓環(huán)帶上相同性質(zhì)的電荷，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．3．(對(duì)元電荷的理解)保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)，抵制盜版是我們每個(gè)公民的責(zé)任與義務(wù)．盜版書(shū)籍不但影響我們的學(xué)習(xí)效率，甚至?xí)o我們的學(xué)習(xí)帶來(lái)隱患．某同學(xué)有一次購(gòu)買(mǎi)了盜版的物理參考書(shū)，做練習(xí)時(shí)，發(fā)現(xiàn)有一個(gè)帶電質(zhì)點(diǎn)的電荷量數(shù)據(jù)看不清，只能看清是9.________×10－18C，拿去問(wèn)老師．如果你是老師，你認(rèn)為該帶電質(zhì)點(diǎn)的電荷量可能是下列數(shù)據(jù)中的哪一個(gè)()A．9.2×10－18C B．9.4×10－18CC．9.6×10－18C D．9.8×10－18C答案C4．(驗(yàn)電器的原理)如圖6所示，用絲綢摩擦過(guò)的玻璃棒和驗(yàn)電器的金屬球接觸，使驗(yàn)電器的金屬箔片張開(kāi)，關(guān)于這一現(xiàn)象，下列說(shuō)法正確的是()圖6A．兩片金屬箔片上帶異種電荷B．兩片金屬箔片上均帶負(fù)電荷C．金屬箔片上有電子轉(zhuǎn)移到玻璃棒上D．將玻璃棒移走，則金屬箔片立即合在一起答案C解析用絲綢摩擦過(guò)的玻璃棒帶正電，若將其接觸驗(yàn)電器的金屬球，此時(shí)兩個(gè)箔片上均帶正電荷；在此過(guò)程中，一部分電子會(huì)從驗(yàn)電器向玻璃棒轉(zhuǎn)移；移走玻璃棒后，箔片仍帶電，不會(huì)立即合在一起，選項(xiàng)C正確．5．(對(duì)電荷守恒定律的理解)有兩個(gè)完全相同的帶電金屬小球A、B，帶電荷量分別為QA＝6.4×10－9C、QB＝－3.2×10－9C，讓兩個(gè)金屬小球接觸，在接觸過(guò)程中，電子如何轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)移了多少個(gè)電子？答案電子由球B轉(zhuǎn)移到球A3.0×1010個(gè)解析在接觸過(guò)程中，由于B球帶負(fù)電，其上多余的電子轉(zhuǎn)移到A球，中和A球上的一部分正電荷直至B球?yàn)橹行圆粠щ姡瑫r(shí)，由于A球上有凈正電荷，B球上的電子會(huì)繼續(xù)轉(zhuǎn)移到A球，直至兩球帶上等量的正電荷．在接觸過(guò)程中，電子由球B轉(zhuǎn)移到球A.接觸后兩小球各自的帶電荷量QA′＝QB′＝eq\f(QA＋QB,2)＝eq\f(6.4×10－9－3.2×10－9,2)C＝1.6×10－9C共轉(zhuǎn)移的電子電荷量為ΔQ＝－QB＋QB′＝3.2×10－9C＋1.6×10－9C＝4.8×10－9C轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為n＝eq\f(ΔQ,e)＝eq\f(4.8×10－9C,1.6×10－19C)＝3.0×1010個(gè)．一、選擇題考點(diǎn)一電荷量與元電荷1．關(guān)于對(duì)元電荷的理解，下列說(shuō)法正確的是()A．元電荷就是電子B．元電荷就是質(zhì)子C．元電荷是表示跟電子所帶電荷量數(shù)值相等的電荷量D．元電荷是帶電荷量最小的帶電粒子答案C2．(多選)關(guān)于電荷量，以下說(shuō)法正確的是()A．物體所帶的電荷量可以為任意值B．物體所帶的電荷量只能為某些值C．物體帶電荷量的最小值為1.6×10－9CD．若物體帶正電荷，電荷量為1.6×10－9C，這是因?yàn)槲矬w失去了1.0×1010個(gè)電子答案BD解析物體所帶的電荷量不能為任意值，只能為元電荷的整數(shù)倍，故A錯(cuò)誤，B正確．物體帶電荷量的最小值與電子的電荷量數(shù)值相等，為1.6×10－19C，故C錯(cuò)誤．物體帶電荷量為1.6×10－9C，說(shuō)明物體失去了eq\f(1.6×10－9,1.6×10－19)＝1.0×1010個(gè)電子，故D正確．考點(diǎn)二三種起電方式3．感應(yīng)起電和摩擦起電都能使物體帶電，關(guān)于這兩種帶電過(guò)程，下列說(shuō)法正確的是()A．感應(yīng)起電和摩擦起電都是電荷從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分B．感應(yīng)起電是電荷從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體C．感應(yīng)起電和摩擦起電都是電荷從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體D．摩擦起電是電荷從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體答案D解析感應(yīng)起電的實(shí)質(zhì)是電荷從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分，摩擦起電的實(shí)質(zhì)是電子從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，故A、B、C錯(cuò)誤，D正確．4．如圖1所示，在感應(yīng)起電中，帶負(fù)電小球P靠近帶絕緣底座的導(dǎo)體MN時(shí)，M處將()圖1A．帶負(fù)電 B．帶正電C．不帶電 D．以上答案均有可能答案A解析這是感應(yīng)起電，當(dāng)帶負(fù)電小球靠近帶絕緣底座的導(dǎo)體時(shí)，同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引，左端的負(fù)電荷受到排斥力運(yùn)動(dòng)到右側(cè)，所以N處帶正電，M處帶負(fù)電，故A正確．5.如圖2所示，Q帶負(fù)電荷，導(dǎo)體P在a處接地，下列說(shuō)法中正確的是()圖2A．導(dǎo)體P的a端不帶電荷，b端帶負(fù)電荷B．導(dǎo)體P的a端帶正電荷，b端不帶電C．導(dǎo)體P的a端帶正電荷，b端帶負(fù)電荷，且正、負(fù)電荷的電荷量相等D．導(dǎo)體P的a端帶正電荷，b端帶負(fù)電荷，正電荷的電荷量大于負(fù)電荷的電荷量答案B解析導(dǎo)體P接地時(shí)與大地可視為一個(gè)新的導(dǎo)體，a為靠近Q的一端，而大地為遠(yuǎn)離Q的一端，由于靜電感應(yīng)，靠近Q的一端會(huì)帶上電性與Q相反的電荷，即帶上正電荷，大地端則帶上電性與Q相同的電荷，b端不帶電，故B正確．考點(diǎn)三驗(yàn)電器及其原理6.用一根跟毛皮摩擦過(guò)的硬橡膠棒，靠近不帶電驗(yàn)電器的金屬小球a(如圖3)，然后用手指瞬間接觸一下金屬桿c后拿開(kāi)橡膠棒，這時(shí)驗(yàn)電器小球a和金箔b的帶電情況是()圖3A．a(chǎn)帶正電，b帶負(fù)電B．a(chǎn)、b均帶負(fù)電C．a(chǎn)、b均帶正電D．a(chǎn)帶負(fù)電，b帶正電答案C考點(diǎn)四電荷守恒定律的應(yīng)用7．(多選)A和B都是不帶電的物體，它們互相摩擦后A帶負(fù)電荷1.6×10－10C，下列判斷中正確的是()A．在摩擦前A和B的內(nèi)部電荷量為零B．摩擦的過(guò)程中電子從A轉(zhuǎn)移到了BC．A在摩擦過(guò)程中一定得到了1×109個(gè)電子D．A在摩擦過(guò)程中一定失去了1.6×10－19C電子答案AC8．如圖4所示，左邊是一個(gè)原先不帶電的導(dǎo)體，右邊C是后來(lái)靠近的帶正電的導(dǎo)體球，若用絕緣工具沿圖示某條虛線將導(dǎo)體切開(kāi)，導(dǎo)體分為A、B兩部分，這兩部分所帶電荷量的數(shù)值分別為QA、QB，則下列結(jié)論正確的是()圖4A．沿虛線d切開(kāi)，A帶負(fù)電，B帶正