物理·选修3－1(人教版)
电荷及其守恒定律
?基础巩固
1．M和N是两个原来都不带电的物体，它们互相摩擦后，M带正电荷．下列判断正确的是( )
A．在摩擦前M和N的内部没有任何电荷
B．摩擦的过程中电子从M转移到N
C．M在摩擦过程中创造了正电荷
D．N在摩擦过程中失去电子
解析：物体内部既有正电荷又有负电荷，正负电荷数量相等，物体对外不显电，故A错．M、N摩擦时电子从M转移到N，故M带正电．在转移过程中，电荷的总量不变．正确选项为B.
答案：B
2．关于摩擦起电、接触起电、感应起电，下列说法错误的是( )
A．这是起电的三种不同方式
B．这三种方式都产生了电荷
C．这三种起电方式的实质是一样的，都是电子在转移
D．这三种方式都符合电荷守恒定律
解析：任何起电方式都不能创造电荷，也不能消灭电荷，只能从物体的一部分转移到另一部分，或者从一个物体转移到另一个物体，在转移的过程中电荷的总量保持不变．故C、D正确，B错误．在摩擦起电中，是两个原来不带电的物体通过相互摩擦，克服阻力做功而使电子从一个物体转移到另一个物体；在接触起电中，是一个带电的物体与一个不带电的物体接触后电子从带负电的物体转移到不带电的物体或从不带电的物体转移到带正电的物体；在感应起电中，是一个带电的物体接近一个不带电的物体时，使不带电的物体中的电子从物体的一部分转移到另一部分．故A正确.
答案：B
3．(双选)对物体带电现象的叙述，下列说法正确的是 ( )
A．一个不带电的物体内一定没有电荷
B．物体带电一定具有多余的电子
C．物体带电的过程就是电荷移动的过程
D．带电体发生中和的现象是等量异种电荷完全相互抵消的结果
解析：一个物体不带电并不是内部没有电荷，而是由于正、负电荷一样多，从而对外显示电中性．当正电荷多于负电荷时对外显示带正电；当负电荷多于正电荷时外显示带负电故A、B错误．物体带电实质就是得失电子，即电荷移动，故C正确．带等量异种电荷的物体相接触时，带负电的物体中的多余电子全部移动到带正电的物体上与正电荷相互抵消，从而使两物体都呈电中性．故D正确．正确答案C、D.
答案：CD
4．(双选)如图所示，挂在绝缘细线下的轻质带电小球，由于电荷的相互作用而靠近或远离，所以( )
A．甲图中两球一定带异种电荷
B．乙图中两球一定带同种电荷
C．甲图中两球至少有一个带电
D．乙图中两球至少有一个带电
解析：两球相互吸引的可能有两个：一是带异种电荷；二是一个带电，另一个被感应带电后吸引，因此A错误、C正确；两球相斥一定是带同种电荷，故B正确、D错误．
答案：BC
5．地毯中加入少量金属丝的目的是( )
A．增大地毯的强度和韧性
B．避免人走时产生静电
C．将人走动时产生的静电导走
D．以上说法都不对
解析：人走路时与地毯摩擦产生静电，放入金属丝目的是将静电导走．
答案：C
6．使带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器的箔片张开．下图中表示验电器上感应电荷的分布情况，正确的是( )
解析：由于验电器原来不带电，因此，验电器的金属球和箔片带异号电荷，A、C两项错误，验电器靠近带电金属球的一端感应出与带电金属球异号的电荷，D项错误．
答案：B
?能力提升
7．(双选)已知π＋介子、π－介子都是由一个夸克(夸克u或夸克d)和一个反夸克(反夸克或反夸克)组成的，它们带的电荷量如下表所示，表中e为元电荷.
π＋
π－
u
d
带电
荷量
＋e
－e
＋e
－e
－e
＋e
下列说法正确的是( )
A．π＋由u和 组成 B．π＋由d和 组成
C．π－由u和 组成 D．π－由d和 组成
解析：π＋带电荷量为＋e，u带电荷量为＋e，带电荷量为＋e，故π＋由u和 组成，A对、B错．π－带电荷量为－e，d 带电荷量为－e, 带电荷量为－e，故π－由d和 组成，D对、C错．
答案：AD
8.
如图所示，将带有负电的绝缘棒移近两个不带电的导体球，两个导体球开始时互相接触且对地绝缘，下列方法中不能使两球都带电的是( )
A．先把两球分开，再移走棒
B．先移走棒，再把两球分开
C．使棒与甲球瞬时接触，再移走棒
D．先使乙球瞬时接地，再移走棒
解析：由于静电感应，甲球感应出正电荷，乙球感应出负电荷，把两球分开后，它们带上了等量异种电荷，所以A正确；若先将棒移走，则两球不会有静电感应现象产生，所以不会带上电荷，B错误；使棒与甲球接触，则两球会因接触起电而都带上负电荷，所以C正确；若使乙球瞬时接地，则乙球上感应出的负电荷因受斥力而被导走，再将棒移走，由于甲、乙是接触的，所以甲球上的正电荷会重新分布在甲、乙两球上，结果是两球都带上了正电荷，所以D正确．
答案：B
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Q1＝6.4×10－9 C，Q2＝－3.2×10－9 C，让两绝缘金属小球接触，在接触过程中，电子如何转移，转移了多少？
解析：当两小球接触时，带电荷量少的负电荷先被中和，剩余的正电荷再重新分配．由于两小球相同，剩余正电荷必均分，即接触后两小球带电荷量
Q′A＝Q′B＝＝ C
＝1.6×10－9 C.
在接触过程中，电子由B球转移到A球，不仅将自身电荷中和，且继续转移，使B球带Q′B的正电荷量，这样，共转移的电子电荷量为
ΔQ＝－QB＋Q′B＝(3.2×10－9＋1.6×10－9) C
＝4.8×10－9 C.
转移的电子数n＝＝＝3.0×1010(个)．
答案：电子由B球转移到A球，转移了3.0×1010个电子．
10．如图所示，将两个气球充气后挂起来，让它们碰在一起，用毛织品分别摩擦两个气球相互接触的地方，放开气球后，你可能观察到什么现象？你能解释这个现象吗？
答案：发现两个气球分开，这是因为两个气球带同种电荷，同种电荷相互排斥，所以会分开．
课件35张PPT。第一章 静电场 第1节 电荷及其守恒定律 栏目链接静电植绒 栏目链接 利用静电在布底以及其他材料的面上栽植短纤维，或在布底上栽植花纹，叫做静电植绒．右图是静电植绒的工作示意图.1是一块接高压直流电源(40～50 kV)正极的金属平板，2是一个接高压直流电源负极的金属网框，上面放着绒毛．用黏合剂涂成花纹的纺织品紧贴着金属板．当接通高压电源以后，金属网和金属板之间就形成很强的电场．开动马达使卷轴3和4转动，纺织品就匀速地经过强电场．绒毛在电场中被极化，接近下面金属板的一端带负电，远离金属板的一端带正电，从而下端受到金属板的吸引，上端受到金属网的吸引而直立起来．由于绒毛上端与金属网接触，正电荷被中和，失去了金属网对它的吸引力，便在它下方金属板引力的作用下急速落到纺织品上． 栏目链接落到纺织品上涂有黏合剂的地方的绒毛被粘住，落到纺织品上其他地方的绒毛，所带的负电荷被纺织品中和后带上了正电荷，并在电场力的作用下又回到金属网，金属网再中和它所带的正电荷．这样反复下去，我们就可以看到纺织品上涂有黏合剂的地方植上了很多绒毛，并随着纺织品的运动构成了精致的图案．
栏目链接 栏目链接1．摩擦过的物体具有________轻小物体的性质，说明物体带了电，这种带电方式叫________．
2．用丝绸摩擦过的玻璃棒带__________，丝绸则带有等量的__________，这是因为__________上的部分电子转移到__________上；用毛皮摩擦过的橡胶棒带__________，毛皮带__________，这是因为__________上的电子转移到__________上．
3．金属中离原子核最远的电子往往会脱离原子核的束缚而在金属中自由活动，成为________．
吸引摩擦起电正电负电荷玻璃棒丝绸负电正电毛皮橡胶棒自由电子 栏目链接4．电荷和电荷守恒．
(1)自然界中只存在两种电荷：______电荷和______电荷．电荷间的作用规律是：同种电荷相互________，异种电荷相互________．电荷的多少叫________．
(2)静电感应：把电荷移近不带电的导体，可以使靠近带电体的一端带________，远离带电体的一端带________，这种现象叫做静电感应．利用静电感应使物体带电叫________起电．
(3)电荷既不能创造，也不能消灭，只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分________到另一部分．在转移过程中，电荷的________保持不变．
正负排斥吸引电荷量异号电荷同号电荷感应转移总量 栏目链接(4)带电实质：物体带电的实质是________．
5．元电荷：e＝_____________C，所有带电体的电荷量等于________或者_______________．
电子的电荷量与质量的比叫做电子的________，电子的比荷为＝_____________.
得失电子1.60×10－19ee的整数倍比荷1.76×1011 C/kg 栏目链接 栏目链接 栏目链接一、电荷
1．两种电荷．
(1)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．
(2)两种电荷：自然界中只存在两种电荷．
①正电荷：用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷叫做正电荷．
②负电荷：用毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷叫做负电荷．
栏目链接(3)自由电子和离子：金属中离原子核最远的电子往往会脱离原子核的束缚而在金属中自由活动，这种电子叫做自由电子．失去这种电子的原子便成为带正电的离子，简称正离子；得到电子的原子便成为带负电的离子，称为负离子．
(4)电荷间的相互作用规律：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引．
栏目链接2．起电的三种方式．
(1)摩擦起电．
当两个物体互相摩擦时，一些束缚得不紧的电子往往从一个物体转移到另一个物体，于是原来呈电中性的物体由于得到电子而带负电，失去电子的物体则带正电．如毛皮摩擦橡胶棒，橡胶棒得到电子带负电；丝绸摩擦玻璃棒，玻璃棒失去电子带正电．其本质都是发生了电子的转移．
栏目链接(2)感应起电．
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．
栏目链接 如上图所示，将带正电荷的球C移近导体A时，A、B上的金属箔片将张开．
(3)接触起电．
①一个物体带电时，电荷之间会相互排斥，如果接触另一个导体，电荷会转移到这个导体上，使这个导体也带电，这种方式称为接触起电．
验电器和带电体接触时，正是因为接触起电，带电体的一部分电荷转移到验电器上，使验电器的指针张开．
栏目链接 ②电荷量分配：接触起电时，两个物体最终的电荷量分配很复杂，大多靠实验才能确定，但有一种情况能确定电荷量分配，即两个完全相同的导体球相互接触后把剩余电荷量平分．
栏目链接 例1 绝缘细线上端固定，下端悬挂一轻质小球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，如图所示．现使b带电，则( )
栏目链接A．ab之间不发生相互作用
B．b将吸引a，吸住后不放开
C．b立即把a排斥开
D．b先吸引a，接触后又把a排斥开
栏目链接解析：带电体有吸引轻小物体的本领，接触后a、b带同种电荷而相互排斥．选D.
答案：D
点评：由于a的表面镀有铝膜，当a、b接触后发生了接触起电，a、b带同种电荷相互排斥而分开．
栏目链接变 式
迁 移1．电视机的玻璃荧光屏表面经常有许多灰尘，这主要是因为( )
A．这是灰尘的自然堆积
B．玻璃有极强的吸附灰尘的能力
C．电视机工作时，屏表面温度较高而吸附灰尘
D．电视机工作时，屏表面有静电而吸附灰尘
栏目链接变 式
迁 移解析：带电体具有吸引轻小物体的性质．
答案：D
栏目链接二、电荷守恒定律
1．内容．
电荷既不能创造，也不能消灭，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部分，在转移过程中，电荷的总量保持不变．这个结论叫做电荷守恒定律．
2．电荷守恒定律的另一种表述．
一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和总是保持不变的．
栏目链接3．定律的含义．
(1)电荷守恒定律是自然界中最基本的守恒定律之一．
(2)两个物体之间或物体的两部分之间能转移的是自由电子．
(3)起电过程实质上是物体中正、负电荷的分离和转移的过程．
(4)电荷的中和现象实质上是正、负电荷的结合过程，但在分离、转移、结合等过程中电荷的总量保持不变．
栏目链接例2 导体球A带5Q的正电荷，另一完全相同的导体球B带Q的负电荷，将两导体接触一会儿后再分开，则B导体球的带电荷量为( )
A．－Q B．Q C．2Q D．4Q 栏目链接 栏目链接变 式
迁 移2．完全相同的两个金属小球A、B带有相等的电荷量，相隔一定的距离，现让第三个完全相同的不带电的金属小球先后与A、B接触后再移开．
(1)若A、B两球带同种电荷，接触后A、B两球的带电荷量之比为________．
(2)若A、B两球带异种电荷，接触后A、B两球的带电荷量之比为________．
栏目链接 栏目链接变 式
迁 移变 式
迁 移 栏目链接三、元电荷
栏目链接 栏目链接例3科学家在研究原子、原子核及基本粒子时，为了方便，常常用元电荷作为电荷量的单位，关于元电荷，下列论述正确的是( )
A．把质子或电子叫元电荷
B．1.6×10－19 C的电荷量叫元电荷
C．电子带有最小的负电荷，其电荷量的绝对值叫元电荷
D．质子带有最小的正电荷，其电荷量的值叫元电荷 栏目链接解析：元电荷不是电荷，它是指电荷所带的电荷量，电荷量1.6×10－19 C称为元电荷，质子和电子都不是元电荷，它们所带电荷量的绝对值是元电荷．
答案：BCD
栏目链接变 式
迁 移3．小华有一次不小心购买了盗版的物理参考书，做练习时，他发现有一个关键数字看不清，拿来问老师，如果你是老师，你认为可能是下列几个数字中的哪一个( )
A．6.2×10－19 C B．6.4×10－19 C
C．6.6×10－19 C D．6.8×10－19 C
栏目链接 栏目链接
