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9.1 电荷
一、考点梳理
考点一、电荷及相互作用
1.两种电荷
(1)自然界只存在两种电荷,用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电,用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电。
(2)同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引
2.电荷量
(1)定义:电荷的多少叫做电荷量,用Q或q表示
(2)单位:库伦,简称库,符号是C。
正电荷的电荷是正直,负电荷的电荷量为负值
3.相互作用:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。
4.物质的微观结构
(1)原子组成:原子由带正电的原子核和带负电的电子组成,电子绕原子核高速旋转。原子核正电荷的数量跟核外电子负电荷的数量相等,所以整个原子对外界较远位置表现为电中性。
(2)原子电性:原子核的正电荷的数量与核外电子负电荷的数量相等,整个原子对外界较远的位置表现为电中性。
(3)金属原子中离原子核较远的电子,往往会脱离原子核的束缚而在金属中自由活动,这种能自由活动的电子叫做自由电子,失去电子的原子便成了带正电的离子。
5.物体带电:物体有了吸引轻小物体的性质,我们就说它带了电,或有了电荷。
当物体内的正电荷数量多于负电荷数量时,物体带正电,反之,带负电。正电荷数量与负电荷数量相等时,物体不带电。
【典例1】博物馆在整理古籍书本时,为防止书页破损,通常先给古书充电,使书页间自动分开,这种方法是应用了的原理是( )
A.同种电荷相互吸引 B.异种电荷相互排斥
C.同种电荷相互排斥 D.异种电荷相互吸引
【答案】C
【解析】
博物馆在整理古籍书本时,为防止书页破损,通常先给古书充电,使书页间自动分开,这种方法是应用了的原理是同种电荷相互排斥,C正确,ABD错误。
【典例2】将一束塑料包扎带一端打结,另一端撕成细条后,用手迅速捋细条,观察到细条散开了,如图所示。下列关于细条散开现象的分析中,正确的是( )
A.撕成细条后,由于所受重力减小,细条自然松散
B.撕成细条后,由于空气浮力作用,使细条散开
C.用手迅速捋细条时,由于感应起电,细条带同种电荷,相互排斥散开
D.用手迅速捋细条时,由于摩擦起电,细条带同种电荷,相互排斥散开
【答案】D
【解析】
用手迅速捋塑料细条,手与塑料细条摩擦起电,细条带同种电荷,互相排斥,所以细条散开,故ABC错误,D正确。
练习1、绝缘细线上端固定,下端挂一轻质小球a,a的表面镀有铝膜;在a旁有一绝缘金属球b,开始时,a、b都不带电,如图所示,现使b带电,则
A.b将吸引a,吸住后不放开 B.b先吸引a,接触后又把a排斥开
C.a、b之间不发生相互作用 D.b立即把a排斥开
【答案】B
【解析】b球带电后,使a产生静电感应,感应的结果是a靠近b的一侧出现与b异种的感应电荷,远离b的一侧出现与b同种的感应电荷。虽然a上的感应电荷等量异号,但因为异种电荷离b更近,所以b对a的静电力表现为引力。当b吸引a使两者接触后,由于接触带电,b、a便带同种电荷,有斥力作用,因而又把a排斥开,所以B正确。
考点二、三种起电方式
摩擦起电 感应起电 接触起电
定义 两个物体互相摩擦时,电子从一个物体转移到另一个物体,原来呈电中性的物体由于得到电子带负电,失去电子的物体则带正电 当一个带电体靠近导体时,由于电荷间相互吸引或排斥,导体中的自由电荷便会趋向或远离带电体,使导体靠近带电体的一端带异号电荷,远离带电体的一端带同号电荷。这种现象叫做静电感应。利用静电感应使金属导体带电的过程叫做感应起电。 当一个带电体接触导体时,电荷会发生转移,是这个导体也带电
产生条件 两个不同材料制成的物体摩擦 带电体靠近导体 带电体与导体接触
现象 两个物体带上等量的异种电荷 导体的两端出现等量异种电荷,且电性与带电体“近异远同” 导体带上与带电体相同电性的电荷
原因 不同物体的原子核对核外电子的束缚能力不同而发生电子得失 导体中的自由电子受带正(负)电物体吸引(排斥)而靠近(远离) 同种电荷之间相互排斥
实质 电荷的转移
规律及注意事项 原子核不能自由移动,相互摩擦的两个物体间转移的不可能是正电荷,只能是电子,即带正电的物体一定失去了电子,带负电的物体一定得到了电子 导体靠近带电体的一端带异种电荷,远离带电体的一端带同种电荷 无论是带电体与电中性物体接触还是两个带电体接触,转移的一定时电子
【典例1】人类对电的认识是在长期实践活动中,不断发展、逐步深化的,经历了一条漫长而曲折的道路。人们对电现象的初步认识,可追溯到公元前6世纪。希腊哲学家泰勒斯那时已发现并记载了摩擦过的琥珀能吸引轻小物体。我国东汉时期,王充在《论衡》一书中所提到的“顿牟掇芥”等问题,也是说摩擦琥珀能吸引轻小物体。关于物体带电,下列说法正确的是( )
A.电荷在转移的过程中,电荷的总量是不变的
B自然界只有两种电荷,点电荷和元电荷
C.物体通常呈现电中性,是因为物体内不存在电荷
D.摩擦起电、接触起电、感应起电的带电实质是创造电荷,或电荷消失
【答案】A
【解析】
A.根据电荷守恒定律,电荷在转移的过程中,电荷的总量是不变的,故A正确;
B.自然界只有两种电荷,正电荷和负电荷,故B错误;
C.物体通常呈现电中性,是因为物体内正负电荷数量相等,故C错误;
D.摩擦起电、接触起电、感应起电的带电实质是电子发生的转移,电荷不会创造或消失。
【典例2】(多选)如图所示,A、B为相互接触的用绝缘支架支持的金属导体,起初它们不带电,在它们的下部贴有金属箔片,C是带正电的小球,下列说法正确的是
A.把C移近导体A时,A、B上的金属箔片都张开
B.把C移近导体A,先把A、B分开,然后移去C,A、B上的金属箔片仍张开
C.先把C移走,再把A、B分开,A、B上的金属箔片仍张开
D.先把A、B分开,再把C移走,然后重新让A、B接触,A上的金属箔片张开,而B上的金属箔片闭合
【答案】AB
【解析】(1)C移近A时,带正电的小球C对A、B内的电荷有力的作用,使A、B中的自由电子向左移动,使得A端积累了负电荷,B端积累了正电荷,其下部的金属箔片也分别带上了与A、B同种性质的电荷。由于同种电荷间的斥力,所以金属箔片都张开,A正确。
(2)C靠近后保持不动,把A、B分开,A、B上的电荷因受C的作用力不可能中和,因而A、B仍带等量的异种感应电荷,此时即使再移走C,因A、B已经绝缘,所带电荷量也不会变,金属箔片仍张开,B正确。
(3)先移走C,再把A、B分开,A、B上的感应电荷会马上在其相互之间的引力作用下吸引中和,不再带电,所以箔片都不会张开,C错。
(4)先把A、B分开,移走C,然后重新让A、B接触,A、B所带的异种电荷马上中和,箔片都不会张开,D错。
【典例3】如图所示,放在绝缘支架上带正电的导体球A,靠近放在绝缘支架上不带电的导体B,导体B用导线经开关S接地,现把S先合上再断开,再移走A,则导体B
A.不带电 B.带正电 C.带负电 D.不能确定
【答案】C
【解析】易错分析:对于绝缘柱支持的导体B,由于静电感应,其左端带负电,右端带正电。左端接地,左端电荷被导走,导体B带正电,故选B。
在感应起电的过程中,远端带同种电荷,近端带异种电荷。将B的左端接地后,B和地球组成了一个大导体,地球是导体的远端,故B成了近端,带负电。
练习1、如图所示,原来不带电的金属导体MN,在其两端下面都悬挂着金属验电箔;若使带负电的金属球A靠近导体的M端,可能看到的现象是( )
A.只有M端验电箔张开,且M端带正电
B.只有N端验电箔张开,且N端带正电
C.两端的验电箔都张开,且N端带负电,M端带正电
D.两端的验电箔都张开,且两端都带正电
【答案】C
【解析】
金属导体处在负电荷的电场中,由于静电感应现象,导体中的自由电子被排斥到左端,故右端要感应出正电荷,在导体的左端会出现负电荷,所以导体两端的验电箔都张开,且左端N带负电,右端M带正电。
练习2、如图所示,A、B为相互接触的用绝缘支柱支持的金属导体,起初它们不带电,在它们的下部贴有金属箔片,C是带正电的小球。下列说法正确的是( )
A.把C移近导体A时,A上的金属箔片张开,B上的金属箔片不张开
B.把C移近导体A,先把A、B分开,然后移去C,A、B上的金属箔片仍张开
C.先把C移走,再把A、B分开,A、B上的金属箔片仍张开
D.先把A、B分开,再把C移走,然后重新让A、B接触,A上的金属箔片张开,而B上的金属箔片闭合
【答案】B
【解析】
A.感应带电,这是使物体带电的一种方法,根据异种电荷互相吸引的原理可知,靠近的一端会带异种电荷,金属导体处在正电荷的电场中,由于静电感应现象,导体B的右端要感应出正电荷,在导体A的左端会出现负电荷,所以导体两端的验电箔都张开,且左端带负电,右端带正电,A错误;
B.把带正电荷的物体C移近导体A后,把A和B分开,A带负电,B带正电,金属箔还是张开,B正确;
C.先把C移走,A、B电荷恢复原状,A、B两端都不带电,若再把A、B分开,A、B上的金属箔片不会张开,C错误;
D.先把A、B分开,再把C移走,然后重新让A、B接触,A与B上的电荷重新中和,A上的金属箔片闭合,B上的金属箔片也闭合,D错误;
练习3、(多选)用棉布分别与丙烯塑料板和乙烯塑料板摩擦实验结果如图所示,由此对摩擦起电说法正确的是
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,该物体的带电荷种类可能不同
【答案】CD
【解析】两物体摩擦时得失电子取决于原子对电子的束缚力大小,A错。由于摩擦起电的实质是电子的得失,所以两物体带电种类一定不同,数量相等,B错C对。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,D对。
考点三、电荷守恒定律
1.电荷守恒定律:
(1)内容:电荷既不会创生,也不会消灭,它只能从一个物体转移到另一个物体,或者从物体的一部分转移到另一个部分;在转移过程中,电荷的总量保持不变.
(2)电荷守恒定律和能量守恒定律一样,也是自然界中最基本的规律之一。
(3)是物体带电的实质不是创造了电荷,而是电荷发生了转移,也就是物体间或物体内部的电荷重新分布。
(4)电荷的中和是指带等量异号电荷的两物体接触时,经过电荷的转移,物体达到电中性的过程。
(5)导体接触带电体时,电荷量的分配与导体的材料、形状、大小有关。两个完全相同的带电金属球接触后,电荷将平均分配,即最后两个金属球一定带等量的同种电荷。
2.“中性”与“中和”的理解
(1)中性:物体内有电荷存在,但正、负电荷的绝对值相等,对外不显电性。
(2)中和:两个带有等量异种电荷的带电体相遇达到电中性的过程。
3.接触起电现象中电荷量的分配
(1)导体接触带电时电荷量的分配与导体的形状、大小有关。完全相同的金属球接触时,电荷量平均分配;形状、大小不同的导体接触时电荷量不能平均分配。无论哪种情况,接触前后电荷总量不变。
(2)完全相同的带电金属球接触时电荷量的分配情况:若两个完全相同的金属小球的带电量分别为Q1、Q2,则它们接触后再分开都带有的电量,式中电量Q1、Q2均包含它们的正负号。
【典例1】(多选)原来甲、乙、丙三个完全相同的物体都不带电,今使甲、乙两个物体相互摩擦后,乙物体再与丙物体接触,最后,得知甲物体所带电荷量为+1.6×10-15 C,则对于最后乙、丙两个物体的带电情况,下列说法中正确的是( )
A.乙物体一定带有电荷量为8×10-16 C的负电荷
B.乙物体可能带有电荷量为2.4×10-15 C的负电荷
C.丙物体一定带有电荷量为8×10-16 C的正电荷
D.丙物体一定带有电荷量为8×10-16 C的负电荷
【答案】AD
【解析】甲、乙、丙三个物体原来都不带电,甲、乙两个物体相互摩擦导致甲物体失去电子而带1.6×10-15 C的正电荷,乙物体得到电子而带1.6×10-15 C的负电荷;乙物体与不带电的丙物体相接触,从而使一部分负电荷转移到丙物体上,由于乙、丙两物体完全相同,故可知乙、丙两物体带等量负电荷,由电荷守恒定律可知乙、丙两物体最终所带电荷量均为8×10-16 C,A、D正确.
【典例2】关于电荷守恒定律,下列叙述不正确的是 ( )
A.一个物体所带的电荷量总是守恒的
B.在与外界没有电荷交换的情况下,一个系统所带的电荷量总是守恒的
C.在一定的条件下,一个系统内的等量的正、负电荷即使同时消失,也并不违背电荷守恒定律
D.电荷守恒定律并不意味着带电系统一定和外界没有电荷交换
【答案】A
【解析】根据电荷守恒定律,单个物体所带电荷量是可以改变的,在与外界没有电荷交换的情况下,一个系统所带的电荷量总是守恒的,若一个系统内的等量的正、负电荷同时消失,并不违背电荷守恒定律,电荷守恒定律并不意味着带电系统一定和外界没有电荷交换,故A错误,B、C、D正确。A符合题意。
练习1、有三个相同的绝缘金属小球A、B、C,其中小球A带有3×10﹣3C的正电荷,小球B带有﹣2×10﹣3C的负电荷,小球C不带电.先将小球C与小球A接触后分开,再将小球B与小球C接触然后分开,试求这时三球的带电荷量分别为多少?
【答案】 解:当小球C和A接触后,A、C球带电为:Q1= = C=1.5×10﹣3C,
再让小球B与小球C接触,此时C、B带电为:Q2= =﹣0.25×10﹣3C,
所以最终ABC三小球的带电量分别是:1.5×10﹣3C,﹣0.25×10﹣3C,﹣0.25×10﹣3C.
答:最终ABC三小球的带电量分别是:1.5×10﹣3C,﹣0.25×10﹣3C,﹣0.25×10﹣3C
【解析】两带电物体接触,电荷的变化规律是先中和再平分,根据此规律逐步求解即可。
考点四、元电荷
1.元电荷
(1)电荷量:电荷的多少叫做电荷量,在国际单位制中,它的单位是库伦,简称库,用C表示。
(2)最小的电荷量叫做元电荷,用e表示,计算中,可取e=1.60×10-19C
(3)比荷:电荷量与质量之比叫做比荷,电子的比荷为
2.点电荷
1.定义:当带电体间的距离比它们自身的大小大得多,以致带电体的形状、大小及电荷的分布状况对它们之间的作用力的影响可以忽略时,这样的带电体就可以看做带电的点,叫做点电荷。
2.理想化的物理模型
点电荷是只有电荷量,没有大小、形状的理想化模型,实际上并不存在。
3.点电荷与元电荷的区别
①元电荷是最小的电荷量
②点电荷是带电体,只是不考虑带电体的大小和形状,其带的电荷量可以很大也可以很小,但一定是元电荷的整数倍。
【典例1】下列关于点电荷的描述,正确的是( )
A.点电荷是球形的带电体
B.点电荷是质量很小的带电体
C.点电荷是理想模型
D.点电荷是带电量很小的带电体
【答案】C
【解析】
当带电体的大小、形状对所研究的问题没有影响或影响可以忽略时可看成点电荷,点电荷具有带电体的全部质量及电荷量,是一种理想化模型,故点电荷没有大小、形状,其质量、电荷量不一定很小。
练习1、(多选)关于元电荷,下列说法正确的是( )
A.元电荷实质上是指电子或质子本身
B.所有带电体的电荷量一定等于元电荷的整数倍
C.元电荷的数值通常取作e=1.6×10-19 C
D.元电荷e的数值最早是由美国科学家密立根用实验测得的
【解析】BCD 元电荷实际上是指电荷量,数值为1.6×10-19 C,不是指某个具体的带电粒子,如电子、质子,故A错误,C正确;元电荷是电荷量的数值,没有正、负电性的区别,宏观上所有带电体的电荷量一定是元电荷的整数倍,故B正确;元电荷的具体数值最早是由密立根用油滴实验测得的,测量精度相当高,故D正确。
练习2、关于元电荷,下列说法中不正确的是( )
A.元电荷实质上是指电子和质子本身
B.所有带电体的电荷量一定等于元电荷的整数倍
C.元电荷的值通常取e=1.60×10-19C
D.电荷量e的数值最早是由美国物理学家密立根用实验测得的
【答案】A
【解析】
A.元电荷是最小的电量单位,不是指电子和质子本身,选项A错误,符合题意;
B.所有带电体的电荷量一定等于元电荷的整数倍,选项B正确,不符合题意;
C.元电荷的值通常取e=1.60×10-19C,选项C正确,不符合题意;
D.电荷量e的数值最早是由美国物理学家密立根用实验测得的,选项D正确,不符合题意;
考点五、验电器与静电计的区别与联系
1.验电器
(1)结构:玻璃瓶内有两片金属箔片,用金属丝挂在一根导体棒的下端,棒的上端通过瓶塞从瓶口伸出。
(2)原理:当带电的物体与验电器的金属球接触时,有一部分电荷转移到验电器上,与金属球相连的两个金属箔片带上同种电荷,因相互排斥而张开。物体带电越多,电荷转移的越多,两金属箔片的斥力越大,张开的角度也越大。
当带电体靠近但不接触验电器的金属球时,金属箔片也可张开。因为带电体会使近端金属球上感应出异种电荷,而远端箔片上会感应出同种电荷(感应起电),在斥力作用下箔片张开。
(3)作用:判断物体是否带电以及所带电荷的种类和多少。
2.静电计
(1)结构:验电器中的金属箔片换成指针,并用金属作外壳。
(2)原理:同号电荷相互排斥,导体间电势差(电压)越大、排斥力越大,指针偏角越大。
(3)作用:粗略测量两导体间电势差(电压)大小。
3.联系:静电计是验电器通过改造得来的,两者原理相同。
【典例1】使带电的金属球靠近不带电的验电器,验电器的金属箔片张开,如图表示验电器上感应电荷的分布情况,正确的是( )
【答案】B
【解析】把带电金属球移近不带电的验电器,会改变验电器上的电荷分布;由于电荷间同性相斥、异性相吸,使得验电器上靠近带电金属球的一端与其电性相反,而远离带电金属球的一端与其电性相同,故选项B正确.
【典例2】如图所示,金属棒A带正电,让其靠近验电器B的金属球,则( )
A.验电器金属箔片不张开,因为棒A没有和B接触
B.验电器金属箔片张开,因为验电器下部箔片都带了正电
C.验电器金属箔片张开,因为整个验电器都带了负电
D.验电器金属箔片张开,因为整个验电器都带了正电
【答案】B
【解析】
因棒A带正电,将其靠近验电器B,根据同种电荷相斥、异种电荷相吸可知,验电器金属箔中的电子就会被棒A中的正电荷吸引到验电器上端的小球上,所以下端的箔片就会带上正电,两箔片带上同种电荷,相互排斥,故箔片张开。
练习1、如图所示,用绝缘支柱固定的两不带电金属导体P和Q彼此接触,将一带正电的小球O移近导体P后,先把P、Q分开,再移走O,关于P、Q电性的说法正确的是( )
A.P带正电,Q带负电 B.P带正电,Q带正电
C.P带负电,Q带正电 D.P带负电,Q带负电
【答案】C
【解析】
将一带正电的小球O移近导体P后,由于静电感应,P的左端带负电,Q的右端带正电;然后把P、Q分开,则P带负电,Q带正电,再移走O,P、Q上的电荷不发生变化,仍然是P带负电,Q带正电。
练习2、如图所示,两个不带电的导体A和B,用一对绝缘柱支撑使它们彼此接触。把一带负电荷的物体C置于附近,贴在A、B下部的金属箔都张开( )
A.此时A带负电,B带正电
B.此时A带正电,B带正电
C.移去C,贴在A、B下部的金属箔仍都张开
D.先把A和B分开,然后移去C,贴在A、B下部的金属箔都张开
【答案】D
【解析】
AB.把一带负电荷的物体C置于附近,由于静电感应,此时A带正电,B带负电,AB错误;
C.移去C后,由于电荷间的相互作用,重新中和,达电中性状态,两金属箔均闭合,C错误;
D.先把AB分开,则A带正电,B带负电,移去C后,电荷不能再进行中和,两金属箔仍然张开,D正确;
二、夯实小练
1、下列关于电荷、电荷量的说法正确的是( )
A.自然界存在三种电荷:正电荷、负电荷和元电荷
B.物体所带的电荷量可以是任意值
C.物体的带电量可以是2×10﹣19C
D.物体所带的电荷量只能是某些特定的值,为元电荷的整数倍
【答案】 D
【解析】A.自然界存在两种电荷:正电荷、负电荷,A不符合题意;
BCD.物体所带的电荷量只能是某些特定的值,为元电荷1.6×10﹣19C的整数倍,即物体的带电量不可以是2×10﹣19C,BC不符合题意,D符合题意;
2、关于电荷量,以下说法中正确的是( )
A.某带电油滴的带电量为
B.电子或质子可称为元电荷
C.物体带正电荷 ,这是因为失去了 个电子
D.点电荷是客观存在的带有电荷的几何点
【答案】 C
【解析】A.任何带电体的电量只能是元电荷 的整数倍,即某带电油滴的带电量不可能为 ,A不符合题意;
B.元电荷是基本的电量单位,电子或质子不是元电荷,B不符合题意;
C.物体带正电荷 ,这是因为失去了 个电子,C符合题意;
D.点电荷是理想的物理模型,实际不是客观存在的,D不符合题意。
故答案为:C。
3、关于物体的带电现象,下列叙述正确的是( )
A.物体所带电荷量不可能小于元电荷 B.电荷相互中和是电荷完全消失的现象
C.电流都是由于电子的定向移动形成的 D.某物体的带电荷量有可能为3.6×10-19C
【答案】 A
【解析】A.物体的带电荷量是元电荷的整数倍,且不可能小于元电荷,A符合题意;
B.电荷不可能凭空产生或消失,电荷相互中和是正电荷总数与负电荷总数相等,对外不显电性,B不符合题意;
C.电荷的定向移动形成电流,定向移动的可以是正电荷、负电荷或正电荷与负电荷同时移动,C不符合题意;
D.电子的带电荷量最小,质子的带电荷量与电子相等,电性相反,人们通常将最小的电荷量叫做元电荷,元电荷e=1.60×10 19C,物体的带电荷量是元电荷的整数倍,3.6×10 19C不是1.60×10 19C的整数倍,D不符合题意。
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
D.电荷量不变
【答案】D
【解析】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),D正确。
5、(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
【答案】ABC
【解析】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。
6、关于摩擦起电,下列说法正确的是 ( )
A.丝绸摩擦过的玻璃棒带正电,丝绸得到了电子
B.毛皮摩擦过的橡胶棒带负电,毛皮得到了电子
C.毛皮摩擦过的橡胶棒带负电,是因为橡胶棒产生了负电荷
D.丝绸摩擦过的玻璃棒带负电,毛皮摩擦过的橡胶棒带正电
【答案】A
【解析】用丝绸摩擦玻璃棒后,丝绸得到电子带负电,玻璃棒失去电子带正电;用毛皮摩擦橡胶棒后,毛皮失去电子带正电,橡胶棒得到电子带负电,而不是产生了负电荷。故A正确,B、C、D错误。
7、两个完全相同的金属小球M、N,先让它们各自带电+5q和+7q,接触后再分开,则最终M、N的带电荷量分别是 ( )
A.+6q,+6q B.+7q,+5q
C.+12q,+12q D.+q,+q
【答案】A
【解析】两个完全相同的金属小球接触,带同种电荷时总电荷均分,故:QM'=QN'===6q,选项A正确。
8、某同学有一次不小心购买了盗版的物理参考书,做练习题时,他发现有一个关键数据(电荷量)看不清,便拿来问老师,如果你是老师,你认为可能是下列数据中的 ( )
A.6.2×10-19 C B.6.3×10-19 C
C.6.4×10-19 C D.6.5×10-19 C
【答案】C
【解析】由于任何带电体所带电荷量都是元电荷的整数倍,所以该电荷量应为e=1.6×10-19 C的整数倍,6.2×10-19 C、6.3×10-19 C、6.5×10-19 C均不是1.6×10-19 C的整数倍,选项A、B、D错误;6.4×10-19 C是1.6×10-19 C的4倍,选项C正确。
9、有两个完全相同的带电绝缘金属小球A、B,分别带有电荷量QA=6.4×10-9 C,QB=-3.2×10-9 C,让两绝缘金属小球接触后再分开。
(1)求接触后两小球分别带的电荷量QA'和QB'。
(2)在接触过程中,电子如何转移 转移了多少个 (元电荷e=1.6×10-19 C)深度解析
【答案】(1)1.6×10-9 C 1.6×10-9 C (2)由B球向A球转移 3.0×1010个
【解析】(1)两球接触后所带电荷量相等:QA'=QB'===1.6×10-9 C。
(2)在接触过程中,电子由B球转移到A球,B球的负电荷被全部中和,且电子继续转移,直至B球带QB'的正电,因此共转移电子的电荷量ΔQ=3.2×10-9 C+1.6×10-9 C=4.8×10-9 C
转移的电子数n===3.0×1010(个)
即电子由B球向A球转移,共转移了3.0×1010个。
三、培优练习
1、如图所示验电器A带负电,验电器B不带电,用导体棒连接A、B的瞬间,下列叙述中错误的是( )
A.有瞬时电流形成,方向由A到B
B.A、B两端的电势不相等
C.导体棒内的电场强度不等于零
D.导体棒内的自由电荷受电场力作用做定向移动
【答案】A
【解析】A.A物体带电,由同种电荷相互排斥用导体棒连接A、B的瞬间电荷将向B转移,因为导体棒中的自由电荷为电子,电子带负电由A向B移动,电流方向为由B到A;A错误,符合题意;
B.由于A带负电,周围存在指向A的电场故B端电势高于A端电势,B正确,不符合题意;
CD.导体棒中的自由电荷是在电场力作用下发生定向移动的,所以导体棒内的电场强度不等于零,CD正确,不符合题意。
2、如图所示在绝缘支架上的导体A和导体B按图中方式接触放置,原先AB都不带电,先让开关K1,K2均断开,现在将一个带正电小球C放置在A左侧,以下判断正确的是( )
A.只闭合K1,则A左端不带电,B右端带负电
B.只闭合K2,接着移走带电小球,最后将AB分开,A带负电
C.K1、K2均闭合时,A 、B两端均不带电
D.K1、K2均闭合时,A左端带负电,B左端不带电
【答案】D
【解析】
A.只闭合开关时K1,由于静电感应的作用,金属导体右端带的正电荷会被从大地上来的负电荷中和,所以导体右端不再带有电荷,左端带负电,故A错误.
B.当闭合开关时K2,由于静电感应的作用,金属导体B右端带的正电荷会被从大地上来的负电荷中和,所以导体B右端不再带有电荷,左端带负电,接着移走带电小球,A端的负电会被中和而都不带电,最后将AB分开,则A端和B端均不带电带负电;故B错误.
CD. K1、K2均闭合时,导体AB的近端还是A端会感应异种电荷带负电,远端通过接地线变成了无穷远,故B端不带电;故C项错误,D项正确.
3、如图所示,原来不带电的金属导体MN,在其两端下面都悬挂着金属验电箔;若使带负电的金属球A靠近导体的M端,可能看到的现象是
A.只有M端验电箔张开,且M端带正电
B.只有N端验电箔张开,且N端带正电
C.两端的验电箔都张开,且左端带负电,右端带正电
D.两端的验电箔都张开,且两端都带正电或负电
【答案】C
【解析】
由于电荷间的相互作用,所以M端带正电,N端带负电,MN两端的金箔都会张开,是感应起电现象.故C项正确,ABD三项错误.
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
【答案】BD
【解析】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
【答案】B
【解析】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。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。故B正确。
6、静电在各个行业和日常生活中有着重要的应用,如静电除尘、静电复印等,所依据的基本原理几乎都是带电的物质微粒在电荷间作用力的作用下奔向并吸附到电极上。现有三个粒子A,B,c从P点向下运动,它们的运动轨迹如图所示,则( )
A.a带负电,b带正电,c不带电 B.a带正电,b不带电,c带负电
C.a带负电,b不带电,c带正电 D.a带正电,b带负电,c不带电
【答案】B
【解析】
根据题图可知,a向左偏转,与负电极吸引,与正电极排斥,所以a带正电;c向右偏转,与负电极排斥,与正电极吸引,所以c带负电;b不偏转,应该不带电。
7、有三个完全相同的绝缘金属小球A、B、C,其中A小球带有3×10-3 C的正电荷,B小球带有2×10-3 C的负电荷,小球C不带电.先让小球C与小球A接触后分开,再让小球B与小球A接触后分开,最后让小球B与小球C接触后分开,试求这时三个小球所带电荷量分别为多少?
【答案】qA=-2.5×10-4 C qB=6.25×10-4 C
qC=6.25×10-4 C
【解析】C、A接触后分开,A、C所带电荷量均为 C=1.5×10-3 C,再让小球B与小球A接触后分开,A、B所带电荷量均为 C=-2.5×10-4 C,最后让小球B与小球C接触后分开,B、C所带电荷量均为 C=6.25×10-4 C,故最终三小球所带电荷量分别为qA=-2.5×10-4 C,qB=6.25×10-4 C,qC=6.25×10-4 C
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