人教版高中物理必修第三册 第九章 静电场及其应用 1 电荷 课件(共50张PPT)

(共50张PPT)
第九章　静电场及其应用
1.电　荷
核心素养 素养目标
物理观念 1.知道自然界中存在两种电荷和电荷间相互作用的规律，理解电荷守恒定律.
2.理解电荷量、元电荷、比荷的概念，知道电荷量是不连续的.
科学思维 理解摩擦起电、感应起电和接触起电的区别，知道起电不是制造电荷.
科学探究 通过观察起电现象，学会分析物体起电的原因.
一、电荷　摩擦起电
教材认知
引入　刚梳过头发的塑料梳子可以吸引轻小的纸屑，在毛衣上摩擦过的气球能使细小的水流发生弯曲，为什么会出现上述现象？
提示：塑料梳子与头发摩擦、气球与毛衣摩擦均可带电，且带电体可以吸引轻小的物体.
正　
负　
排斥　
吸引　
库仑　
正　
负　
摩擦　
负电　
正电　
√
×
A. 接触前，A、B一定带异种电荷
B. 接触前，A、B可能带异种电荷
C. 接触前，A球一定不带任何电荷
D. 接触后，A球一定带有电荷
BD
解析：毛皮摩擦过的橡胶棒带负电荷，如果小球带电，根据异种电荷相互吸引可知，小球带正电；由于小球的质量较小，根据带电体能吸引轻小物体的性质可知，小球可能不带电；接触后又相互排斥，故接触后橡胶棒B和小球A一定带同种电荷，故B、D正确.
二、静电感应　验电器
教材认知
引入　如图所示，取一对用绝缘柱支持的导体A和B，使它们彼此接触.起初它们不带电，贴在下部的两片金属箔是闭合的.
①手握绝缘棒把带正电荷的带电体C移近导体A，金属箔有什么变化？
②这时手持绝缘棒把导体A和B分开，然后移开C，金属箔又有什么变化？
③再让导体A和B接触，又会看到什么现象？
提示：①两侧金属箔都张开.
②金属箔仍张开，但张角变小.
③金属箔都闭合.
排斥　
异种　
同种　
静电感应　
3. 枕形导体感应起电的步骤
第一步：靠近
第二步：分开
第三步：移走
是否带电　
排斥　
√　
×　
×　
典题讲练
A. A、B上的金属箔片都张开
B. 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
AB
解析：虽然A、B起初都不带电，但带正电的小球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端带正电荷，其下部贴的金属箔片分别带上了与A、B同种的电荷，所以金属箔片都张开，A正确.C移到A附近，A、B上的电荷因受C的作用力不会中和，因而A、B带等量异种的感应电荷，先把A、B分开再移走C，A、B所带电荷无法中和，金属箔片仍张开，B正确.但如果先移走C，A、B上的感应电荷会马上中和，A、B不再带电，所以箔片都不会张开，C错误.先把A、B分开，再移走C，A、B仍然带电，但重新让A、B接触后，A、B上的感应电荷会完全中和，箔片都不会张开，D错误.
名师点评
感应起电的两点说明
（1）只有导体中的电子才能自由移动，绝缘体中的电子不能自由移动，所以导体能够发生感应起电，而绝缘体不能发生感应起电.
（2）凡是遇到接地的感应起电问题时，该导体与地球可视为一个大导体，而且该导体可视为近端，与带电体带异种电荷，地球就成为远端，与带电体带同种电荷，如图所示.
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端带负电
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N端带正电，M端带负电
C
解析：使带负电的金属球A靠近导体M端，电子被排斥到N端，N端得到电子带负电，M端失去电子带正电，两端都带电，两端验电箔都张开，C正确.
D
A. 沿虚线d切开，A带负电，B带正电，且QA＞QB
B. 只有沿虚线b切开，才有A带正电，B带负电，且QA＝QB
C. 沿虚线a切开，A带正电，B带负电，且QA＜QB
D. 沿任意一条虚线切开，都有A带正电，B带负电，且QA＝QB
解析：导体原来不带电，由于静电感应，导体中的自由电子向B部分移动，使B部分带负电，A部分带正电.根据电荷守恒定律可知，A部分减少的电子数目和B部分增加的电子数目相同，所以沿任意一条虚线切开时，都有A带正电，B带负电，且QA＝QB，故D正确.
课堂强研习 合作学习 精研重难
三、元电荷　电荷守恒定律
教材认知
引入　验电器结构简单，同学们可以用自制的验电器进行一些探究实验.如图所示，首先使验电器带了负电荷，验电器的金属箔片张开，但是经过一段时间后可以发现该验电器的金属箔片几乎闭合了.为什么会出现这种现象？是验电器的电荷消失了吗？
提示：验电器上所带负电荷减少的主要原因是潮湿的空气可以导电，电子被导走了；该现象是由电子的转移引起的，仍然遵循电荷守恒定律.
创生　
消灭　
转移　
转移　
总
量　
代数
和　
电荷量　
电子　
整数倍　
1.60×10－19 C　
密立根　
电荷量　
质量　
×　
×　
×
A. 元电荷就是电子或者质子
B. 物体所带的电荷量只能是元电荷的整数倍
C. 元电荷的大小是1库仑
D. 只有电子和质子的带电荷量等于元电荷
B
题型2　电荷守恒定律的应用
[典例4]　半径相同的两金属小球A、B带有相同的电荷量，相隔一定的距离，今让第三个半径相同的不带电金属小球C先后与A、B接触后移开.
（1）若A、B两球带同种电荷，接触后两球的电荷量之比为多大？
答案：（1）2∶3
（2）若A、B两球带异种电荷，接触后两球的电荷量之比为多大？
答案：（2）2∶1
名师点评
接触起电的电荷量分配原则
（1）导体接触起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一般不能平均分配.无论哪种情况，接触前后电荷总量不变.
　　（2）完全相同的金属球接触起电时电荷量的分配情况
A. 球B向球A转移了2.5×109个电子
B. 球B向球A转移了5×109个电子
C. 球A向球B转移了2.5×109个电子
D. 球A向球B转移了5×109个电子
B
随堂检测
A. 6.2×10－19 C B. 6.4×10－19 C
C. 6.6×10－19 C D. 6.8×10－19 C
解析：电子电荷量的大小是最小的，人们把最小的电荷量叫元电荷，其数值为e＝1.60×10－19 C，物体的带电量都为e的整数倍，将四个选项中的电荷量除以e得数为整数的为正确的数字，只有6.4×10－19 C满足条件.故选B.
B
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A. 小球上原有的负电荷逐渐消失了
B. 在此现象中，电荷不守恒
C. 小球上负电荷减少的主要原因是潮湿的空气将电子导走了
D. 该现象是由于正电荷的转移引起的，仍然遵循电荷守恒定律
解析：根据电荷守恒定律，电荷不能消灭，也不能创生，只会发生转移.该现象是潮湿的空气将电子导走了，是由于电子的转移引起的，仍遵守电荷守恒定律，故C正确，A、B、D错误.
C
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A. 乙物体一定带有负电荷8×10－10 C
B. 乙物体可能带有负电荷2.4×10－15 C
C. 丙物体一定带有正电荷8×10－10 C
D. 丙物体一定带有负电荷8×10－16 C
解析：由题意可知，甲、乙两物体相互摩擦后，甲物体带正电1.6×10－9 C，则乙带负电1.6×10－9 C，若乙物体再与丙物体接触，则乙、丙两物体均带负电，由于丙物体带电荷量的大小为8×10－10 C，则乙也一定带负电，大小为8×10－10 C，故A正确.
A
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A. 不带电 B. 带负电 C. 带正电 D. 不能确定
解析：当闭合开关S时，由于静电感应，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，再断开S，移走A，则导体B带负电.故选B.
B
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A. 摩擦的过程中电子从N转移到M
B. N在摩擦后一定带负电荷且所带电荷量为1.6×10－10 C
C. M在摩擦过程中失去1.6×10－10个电子
D. 元电荷就是电子，元电荷数值是由美国物理学家密立根测得的
B
解析：M和N摩擦后M带正电荷，说明M失去电子，电子从M转移到N，故A错误；根据电荷守恒定律，M和N这个与外界没有电荷交换的系统原来电荷量的代数和为0，摩擦后电荷量的代数和应仍为0，所以N在摩擦后一定带负电荷且所带电荷量为1.6×10－10 C，故B正确；元电荷的值为1.60×10－19 C，摩擦后M带正电荷且所带电荷量为1.6×10－10 C，所以M在摩擦过程中失去109个电子，故C错误；元电荷是电子所带的电荷量，元电荷数值是由美国物理学家密立根测得的，故D错误.
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课时作业（一）
[基础训练]
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
A
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解析：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，A正确；自然界只有两种电荷，正电荷和负电荷，B错误；物体通常呈现电中性，是因为物体内正、负电荷数量相等，C错误；摩擦起电、接触起电、感应起电的带电实质是电子发生转移，电荷不会创生或消灭，D错误.
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A. 塑料丝和PVC管都带正电
B. 塑料丝和PVC管都带负电
C. 塑料丝和PVC管带同种电荷
D. 塑料丝和PVC管带异种电荷
解析：塑料丝“躲开”PVC管，根据同种电荷相互排斥可知，塑料丝和PVC管带同种电荷；由于不知道塑料丝与哪一种物体摩擦而带电，所以不能判断塑料丝是带正电还是带负电，故C正确，A、B、D错误.
C
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A. 正电荷
B. 负电荷
C. 可以是正电荷，也可以是负电荷
D. 带电棒上先带正电荷，后带负电荷
解析：金属箔片开始时带正电，带电棒靠近并接触验电器时，金箔先闭合，后张开，说明金属箔片所带正电荷先被中和，而带电棒电荷量较大，中和后的剩余电荷再分配，使金箔又带上电荷，由此判断，带电棒带负电荷，选项B正确.
B
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A. 摩擦过的琥珀不带电
B. 碎纸屑原来带正电
C. 纸屑飞起来是万有引力的结果
D. 纸屑与琥珀接触后又快速地离开是因为纸屑带上了琥珀同种电荷
解析：摩擦过的琥珀带了电荷，从而会吸引轻小物体，当纸屑被吸到琥珀上时，电荷会发生转移，从而使原来不带电的纸屑也带上了同种电荷，由于同种电荷互相排斥而快速地离开.故选D.
D
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A. 感应起电说明电荷可以从带电的物体转移到原来不带电的物体
B. 摩擦起电时，失去电子的物体带正电，得到电子的物体带负电
C. 摩擦起电和感应起电都是因为电子的转移，只不过前者是电子从一个物体转移到另一个物体上，而后者则是电子从物体的一部分转移到另一部分
D. 一个带电体接触一个不带电的导体，两个物体可能带上异种电荷
AD
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解析：感应起电的实质是电荷从物体的一部分转移到另一部分，故A错误；摩擦起电的实质是电子从一个物体转移到另一个物体，物体原来呈现电中性，所以失去电子的物体带正电，得到电子的物体带负电，故B正确；摩擦起电和感应起电都是因为电子的转移，只不过前者是电子从一个物体转移到另一个物体上，而后者则是电子从物体的一部分转移到另一部分，故C正确；一个带电体接触一个不带电的导体，属于接触起电，接触起电的两个物体只能带上同种电荷，故D错误.故选A、D.
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A. 验电器的金属箔片张开，因为整个验电器都带上了正电荷
B. 验电器的金属箔片张开，因为整个验电器都带上了负电荷
C. 验电器的金属箔片张开，因为验电器的两金属箔片都带上了正电荷
D. 验电器的金属箔片不张开，因为带电体A没有和验电器的金属球接触
解析：带正电的带电体A靠近不带电的验电器的金属球，因为异种电荷相互吸引，电子受到吸引移动到金属球上，所以金属球带负电荷，金属箔片失去电子带正电荷，由于同种电荷相互排斥，金属箔片张开，故C正确，A、B、D错误.
C
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7. 有两个完全相同的带电绝缘金属球A、B，分别带有电荷量QA1＝6.4×10－9 C和QB1＝－3.2×10－9 C，让两个绝缘金属小球接触后再分开，则：
（1）分开后小球A、B的带电荷量QA2和QB2分别为多少？
答案：（1）1.6×10－9 C　1.6×10－9 C
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（2）在接触的过程中，电子如何转移且转移了多少个（元电荷e＝1.6×10－19 C）？
答案：（2）电子由B球向A球转移，共转移了3.0×1010个
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[能力提升]
A. 摩擦使笔套带电
B. 笔套靠近圆环时，圆环上、下感应出的电荷是异种的
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
D
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解析：笔套与头发摩擦后，摩擦使笔套带电，故A正确，不符合题意；带电的笔套靠近圆环，圆环上下感应出异种电荷，圆环上部电荷与笔套电荷相反，由于圆环整体电荷守恒，则下部为与上部相反的电荷，故B正确，不符合题意；当距离约为0.5 cm时圆环被吸引到笔套上，则圆环所受静电力的合力大于圆环的重力，使其产生向上的加速度，故C正确，不符合题意；圆环中的总电荷量为零，不能中和笔套所带电荷，笔套碰到圆环后，笔套和圆环将带同种电荷，故D错误，符合题意.故选D.
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A. 失去了1.9×108个质子 B. 失去了1.9×108个电子
C. 得到了1.9×108个电子 D. 得到了1.9×108个质子
B
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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
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，由于乙、丙两物体完全相同，乙、丙两物体接触后再分开，乙、丙两物体分别带等量负电荷，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.
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11. 干燥的天气一个人脱了鞋在地毯上走，身上聚集了－4.8×10－5 C的电荷.若电子质量me＝9.1×10－31 kg，电子电荷量e＝－1.6×10－19 C. 则：
（1）多少个电子的电荷量等于－3.2×10－5 C？
答案：（1）2×1014个
（2）此人身上有多少个剩余电子？
答案：（2）3×1014个
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（3）他的质量增加了多少？
答案：（3）2.73×10－16 kg
解析：（3）电子质量me＝9.1×10－31 kg，
所以他的质量增加m＝3×1014×9.1×10－31 kg＝2.73×10－16 kg.
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