第一章 静电场
1 电荷 电荷守恒定律
基础过关练
题组一 摩擦起电 两种电荷
1.用验电羽、感应起电机等可以完成一个模拟电场形状的实验。如图是某次实验中验电羽的一种形状,则两个验电羽( )
A.一定带正电
B.一定带负电
C.一定带异种电荷
D.可能只带正电
2.古希腊贵族妇女外出时都喜欢穿柔软的丝绸衣服,戴琥珀首饰。人们发现,不管将琥珀首饰擦得多干净,它很快就会吸上一层灰尘,这主要是因为( )
A.琥珀是一种树脂化石,树脂具有粘性,容易吸附灰尘
B.室外的灰尘比较多,在琥珀上积聚的速度比较快
C.经丝绸摩擦后的琥珀带电,能吸引灰尘
D.琥珀本身带电,能吸引灰尘
3.(经典题)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都是元电荷的整数倍
C.元电荷的值通常取作e=1.60×10-19 C
D.元电荷e的数值最早是由美国物理学家密立根通过实验测得的
4.如图所示,将塑料梳快速梳头发丝多次,观察到头发散开了,产生这种现象的主要原因是( )
A.塑料梳与头发丝之间相互感应起电
B.头发丝所受重力小,自然松散
C.头发丝受到空气浮力作用而散开
D.由于摩擦起电,头发丝带同种电荷而相互排斥
题组二 电荷守恒定律
5.(多选题)关于摩擦起电和感应起电,下列说法中正确的是( )
A.摩擦起电现象说明机械能可以转化为电能,也说明通过做功可以创造出电荷
B.摩擦起电说明电荷可以从一个物体转移到另一个物体
C.感应起电说明电荷可以从物体的一部分转移到另一部分
D.感应起电说明人类可以创造出电荷
6.如图所示,A、B是两个完全相同的带绝缘柄的金属小球,A球所带电荷量为-3.2×10-9 C,B球不带电。现将A、B接触后再分开,则(e=1.6×10-19 C)( )
A.B球将得到1×1010个电子
B.B球将失去1×1010个电子
C.B球将得到2×1020个电子
D.B球将失去2×1010个电子
7.a和b都是不带电的小球,它们互相摩擦后,a带-1.6×10-10 C的电荷,下列判断中正确的是( )
A.摩擦的过程中电子从b转移到了a
B.在摩擦后b一定带-1.6×10-10 C的电荷
C.在摩擦前a的内部没有任何电荷
D.摩擦的过程中正电荷从b转移到了a
8.为了研究起电方式,某实验小组的同学取了三个不带电的物体A、B、C,按顺序进行了下列操作:①使A、B相互摩擦后分开;②使B、C相互接触后分开;③最终测出A物体的电荷量为+3.2×10-17 C,C物体的电荷量为8.0×10-18 C(电性未知)。则下列说法正确的是( )
A.操作①时,从B物体向A物体转移了3.2×10-17 C的正电荷
B.操作②时,从B物体向C物体转移了8.0×10-18 C的正电荷
C.最终C物体带8.0×10-18 C的负电荷
D.最终B物体带2.4×10-17 C的正电荷
题组三 静电感应
9.如图所示,充气后的气球在头发上摩擦,再靠近不带电的空易拉罐,在气球未接触易拉罐的情况下,可观察到易拉罐会朝气球方向滚动,关于这一现象,下列说法正确的是( )
A.易拉罐距离气球较近一侧的带电性质和气球相反
B.易拉罐距离气球较远一侧的带电性质和气球相反
C.气球对易拉罐远、近两侧的作用力均为引力
D.气球对易拉罐远、近两侧的作用力大小相等
10.如图所示,用绝缘柱支撑的导体A和B彼此接触,起初它们不带电,贴在两端下部的金属箔片是闭合的,把带正电的物体C移近A端但不接触,然后把A和B分开较远的距离,再移去C,则( )
A.C移近A端时,A端的金属箔片张开,B端的金属箔片闭合
B.C移近A端时,A端的金属箔片闭合,B端的金属箔片张开
C.A和B分开,移去C后,A端的金属箔片会立即闭合
D.A和B分开,移去C后,A端的金属箔片仍会张开
11.如图,一对带支柱的导体M、N彼此接触,且均不带电。把带正电的物体P移近导体M,下列说法正确的是( )
A.若先把M、N分开,再移去P,则M带正电,N带负电
B.若先用手接触M,不移去P,则M不带电
C.若先用手接触M,移去手不移去P,则M带负电
D.若先用手接触M,依次移去手和P,则M和N都不带电
12.如图所示,不带电导体B在靠近带正电荷的导体A后,P端及Q端分别感应出负电荷和正电荷,则以下说法正确的是( )
A.若用导线将Q接地,然后断开,再取走A,则导体B将带负电
B.若用导线将Q接地,然后断开,再取走A,则导体B将带正电
C.若用导线将Q接地,然后断开,再取走A,则导体B将不带电
D.若用导线将P接地,然后断开,再取走A,则导体B将带正电
答案与分层梯度式解析
第一章 静电场
1 电荷 电荷守恒定律
基础过关练
1.C 2.C 3.A 4.D 5.BC 6.A
7.A 8.C 9.A 10.D 11.C 12.A
1.C 由于同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引,从验电羽的形状可知,两个验电羽相互吸引,一定带异种电荷,C正确。
2.C 琥珀是一种树脂化石,不具粘性,本身不带电,琥珀首饰经丝绸摩擦后带电,因为带电体能够吸引轻小物体,所以带电的琥珀会将轻小的灰尘吸附在它上面,故C正确,A、B、D错误。
3.A 实验得出,所有带电体的电荷量都是e的整数倍,电荷量是不能连续变化的,元电荷是电荷的最小单元,电子和质子所带电荷量的绝对值等于e,A错误,B正确;元电荷e的数值最早是由美国物理学家密立根通过实验测得的,常取e=1.60×10-19 C,C、D正确。
4.D 塑料梳与头发丝摩擦起电,头发丝上带的是同种电荷,同种电荷相互排斥,所以头发丝会向四周散开,选D。
5.BC 根据电荷守恒定律可知,无论是哪种起电方式,都不能创造电荷,只能是电荷从一个物体转移到另一个物体或者是从物体的一部分转移到另一部分,则选项A、D错误;摩擦起电说明电荷可以从一个物体转移到另一个物体,选项B正确;感应起电说明电荷可以从物体的一部分转移到另一部分,选项C正确。
导师点睛
起电实质是物体中正负电荷的分离或转移,在分离、转移过程中电荷的总量保持不变,只是物体所带电荷量重新分配。起电的动力学原理是同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。
6.A 将A、B接触后再分开,A、B所带电荷量均为q= C=-1.6×10-9 C=-1×1010 e,电荷在分配过程中是电子发生了移动而不是质子发生了移动,所以A球失去了1×1010个电子,B球得到了1×1010个电子,选A。
归纳总结
电子转移规律
(1)带正电荷的物体与带负电荷的物体接触,电子由带负电荷的物体转移到带正电荷的物体上。
(2)带正电荷的物体与不带电的中性物体接触,电子由中性物体转移到带正电荷的物体上。
(3)带负电荷的物体与不带电的中性物体接触,电子由带负电荷的物体转移到中性物体上。
7.A 摩擦起电的本质是电子的转移,两不带电的小球a、b互相摩擦后,a带-1.6×10-10 C的电荷,电子从b转移到a,此种情况下正电荷不发生转移,A正确,D错误;a原来呈电中性,摩擦后带上-1.6×10-10 C的电荷,根据电荷守恒定律可知,在摩擦后b带+1.6×10-10 C的电荷,B错误;电荷既不能被创造,也不能被消灭,只能从一个物体转移到另一个物体,或从物体的一部分转移到另一部分,故在摩擦前a内部有电荷,C错误。
8.C 进行操作①后,A,B带等量异种电荷,A物体向B物体转移了3.2×10-17 C的负电荷,A物体带正电,A错误;进行操作②时,B物体带负电,C不带电,当B、C相互接触最终C物体的电荷量为8.0×10-18 C,根据电荷守恒可知从B物体向C物体转移了8.0×10-18 C的负电荷,最终C物体带8.0×10-18 C的负电荷,B物体带2.4×10-17 C的负电荷,C正确,B、D错误。
9.A 根据静电感应可知,易拉罐距离气球较近一侧与气球带异种电荷,易拉罐距离气球较远一侧与气球带同种电荷,故A正确,B错误;气球对易拉罐较远一侧的力为斥力,较近一侧的力为吸引力,并且吸引力大于斥力,故C、D错误。
10.D C移近A端时,由于感应起电,故A、B两端带等量异种电荷,A、B端的金属箔片都张开,故A、B错误;A和B分开,两端电荷无法中和,移去C后,两端仍然带电,金属箔片仍会张开,故C错误,D正确。
方法技巧
分析感应起电的两个技巧
(1)“近异远同”,用带电体靠近不带电的导体时,会在靠近带电体的一端感应出与带电体电性相反的电荷,远离端感应出与带电体电性相同的电荷。
(2)“等量异性”,用带电体靠近不带电的导体(或两不带电的相互接触的导体)时,会在原不带电的导体两端(或两不带电的相互接触的导体上)感应出等量异种电荷。
11.C 把带电的物体P移近彼此接触且均不带电的导体M、N,由于电荷间的相互作用,导体中的自由电子被P吸引,使导体M带负电,导体N带正电,因此若先把M、N分开,再移去P,则M仍带负电,N带正电,A错误。若先用手接触M,则人体与导体M、N组成一个导体,不移去P,M仍带负电,B错误。若先用手接触M,此时手带正电,移去手不移去P,则M仍带负电,C正确。若先用手接触M,此时手带正电,依次移去手和P,则M和N都带负电,D错误,故选C。
12.A 当B靠近A后,靠近A的P端感应出负电荷,而Q端感应出等量的正电荷,此时无论哪一端接地,导体B与大地成为一个新的导体,这时大地变成了这个新导体的远端,而P端仍是近端,故负电荷仍留在P端,而Q端原来感应出的正电荷被从大地转移来的负电荷中和;当断开导线再取走A后,P端的负电荷就留在导体B上,故A正确,B、C、D错误。
方法技巧
不论接地的部位在哪,近端不变,远端始终为大地,因此接地的位置不影响近端和远端,故电荷分布只会出现一种形式。
8(共11张PPT)
1 电荷 电荷守恒定律
知识 清单破
1.摩擦起电及其原因
(1)摩擦起电:由于摩擦而使物体带电的方式。用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电,用丝绸摩擦过
的玻璃棒带正电。
(2)原因:两个不带电的物体相互摩擦时,一个物体的原子中有一些外层电子挣脱原子核的束
缚并转移到另一个物体上去,失去电子的物体带正电,得到电子的物体带负电。
(3)规律:相互摩擦后两个物体所带的电荷必然等量异号。
知识点 1 摩擦起电 两种电荷
2.两种电荷
(1)分类:自然界只存在两种电荷,正电荷和负电荷。
(2)相互作用:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。
3.电荷量
(1)定义:电荷的多少叫作电荷量,常简称为电荷。
(2)单位:在国际单位制中,电荷量的单位是库仑,简称库,用字母C表示。
(3)标矢性:电荷量是标量。通常正电荷的电荷量用正数表示,负电荷的电荷量用负数表示。
4.元电荷
(1)概念:一个电子所带电荷量的绝对值为1.6×1 C,它是电荷的最小单元,称为元电荷,记作
e = 1.6×1 C。
(2)规律:实验发现,任何带电体所带电荷量都是元电荷的整数倍。
5.自由电子:金属导体原子的外层电子脱离原子核的束缚,而在导体内部自由运动的电子。
1.内容:电荷既不能被创造,也不能被消灭,它们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。也就是说,在任何自然过程中,电荷的代数和是守恒的。
2.意义:电荷守恒定律是自然界的基本规律之一。
知识点 2 电荷守恒定律
1.静电感应:当一个带电体靠近不带电导体时,由于电荷间相互吸引或排斥,导体中的自由电
荷将会重新分布,使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的现
象。
2.感应起电:利用静电感应使金属导体带电的过程。
知识点3 静电感应
1.有同学认为“当物体不带电时,物体内部就没有电荷”,“用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电,
因此玻璃棒没有负电荷”。这两种说法对吗
2.一带负电的金属小球放在潮湿的空气中,经过一段时间后,发现该金属小球上的电荷几乎不
存在了,这能说明电荷不守恒吗
3.小华从参考书看到这样一段描述“发现甲物体带了7.2×10-19 C的正电荷”,这个数据有不
妥之处吗
知识辨析
一语破的
1.都不对。当物体不带电时,物体内部也存在电荷,只不过正电荷数量与负电荷数量相等,物
体不显电性;在丝绸和玻璃棒摩擦的过程中,玻璃棒中的一部分负电荷转移到了丝绸上,从而
使得玻璃棒上的正电荷多于负电荷,因而表现为玻璃棒带正电。
2.不能。金属小球上的负电荷减少,是潮湿的空气将电子转移到了外界,电荷并没有消失,电
荷是守恒的。
3.有不妥之处。任何带电体的电荷量都是元电荷的整数倍,而7.2×10-19 C不是1.6×10-19 C的整
数倍。
关键能力 定点破
定点1 三种起电方式的比较
摩擦起电 感应起电 接触起电
产生条件 不同种类的两不带电物体相互摩擦 带电体靠近不带电导体 不带电导体与带电体接触
现象 两物体带上等量异种电荷 导体两端出现等量异种电荷 导体带上与带电体电性相同的电荷
原因 不同物质的原子核对电子的束缚能力不同。束缚能力强的得电子,带负电;束缚能力弱的失电子,带正电 电子在电荷间相互作用下发生转移,近端带异种电荷,远端带同种电荷 在电荷间相互作用下,电子从一个物体转移到另一个物体上
实质 电荷在物体之间或物体内部的转移
说明 无论哪种起电方式,发生转移的都是电子,正电荷不会发生转移
1.感应起电的实质
导体内部的自由电子在带电体的作用下,在导体内部发生了转移。
2.两种感应起电的操作步骤
(1)第一种操作步骤
①靠近:使带电体C(假设带正电)靠近相互接触的两导体A、B,A为离C较近的一端,如图甲所
示。
②先分开:保持C不动,用绝缘工具将A、B分开,如图乙所示。
③再移走:移走C,则A带负电,B带正电,如图丙所示。(近异远同,等量异种)
定点2 感应起电的理解
易错警示 必须是先分开,后移走,顺序不能颠倒。
(2)第二种操作步骤
①如图所示,将一个带电体A靠近导体球B;
②先用手接触一下导体球B,再将手拿开(或将导体球B接地,再与地断开);
③然后移去带电体A,则这时导体球B带上了和带电体A相反的电荷。
易错警示 必须是先将手拿开,后移去带电体,顺序不能颠倒。不论带电体A带何种电荷,最
终导体球B一定带与之相反的电荷。
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【1】,原先A、B都不带电,
先让开关K1、K2均断开【2】,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C,最后将A、B分开,A带负电
C.K1、K2均闭合时,A、B均不带电
D.K1、K2均闭合时,A左端带负电,B左端不带电
典例
D
信息提取 【1】A、B构成一个大的导体,自由电子可以在A、B之间移动。
【2】结合题图可知,开关K1、K2只要有一处接通,都使导体和大地成为一个整体,自由电子可
以在导体和大地之间移动。
思路点拨 导体A、B接触,把带正电的小球C靠近导体A,K1、K2均断开时,A的左端为近端(会
感应出负电荷),B的右端为远端(会感应出正电荷)【3】;只闭合K1、只闭合K2或K1、K2均闭合
时,导体A、B和大地构成一个更大的导体,A的左侧为大导体的近端(会感应出负电荷),大地
变为大导体的远端,B中没有感应电荷【4】,此时若将带电小球C移开,A端的负电荷会流向大地
【5】。
解析 只闭合开关K1时,导体右端带的正电荷(由【1】得到)会被从大地上来的负电荷中和
(由【2】【4】得到),所以导体右端不再带有电荷,左端带负电,即A左端带负电,B中任何一部
分均不带电,A错误;同理可知C错误,D正确;只闭合开关K2时,导体右端不再带有电荷,导体左
端带负电,接着移走带电小球,A左端的负电荷会被中和而不带电(由【5】得到),最后将A、B
分开,则A、B均不带电,B错误。
