第九章 静电场及其应用
1.电荷
课标准 素养目标
1.通过实验了解静电现象。 2.能用原子结构模型和电荷守恒的知识分析静电现象。 1.元电荷、两种电荷、电荷守恒定律。 (物理观念) 2.摩擦起电和感应起电的实验过、现象及本质。 (科学思维)
高端教学引领
【教学建议】
1.三种起电式:
任务 建议
起电式 通过对具体实例的分析,总结出三种起电式的本质
2.电荷守恒定律、电荷分配规律:
任务 建议
电荷守恒定律 结合三种起电式的本质,总结电荷守恒定律
电荷分配规律 通过对电荷守恒定律的理解,总结电荷分配原则
【情境导引】
如果天气干燥,晚上脱毛衣时会听见“噼啪”声,有时还会看到火花;用塑料梳子梳理头发时,梳几下
之后,梳子上便仿佛有了一种“神力”,即使梳子没有触碰到头发,头发也会随之摇摆;当你经过铺有地毯的走廊来到房间门口,在伸手接触金属门把手的瞬间,有时会突然听到“啪”的一声,手被电了一下。
上述现象产生的原因是什么 为何会发生这些奇特的现象呢 本节我们就来学习电荷的相关知识。
问题导引:
1.起电现象是不是创造了电荷
2.放电现象是不是电荷消失了
课前自主学习
一、三种起电式
1.电荷及相互作用:
(1)两种电荷:自然界中只有两种电荷: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:电荷的多少叫作电荷量,用Q或q表示。在国际单位制中,电荷量的单位是库仑,符号是C。
2.原子的组成:
(1)原子
(2)原子呈电中性:原子核内所带的正电荷量与核外电子的负电荷量相等。
3.三种起电式:
(1)
(2)
(3)
二、电荷守恒定律和元电荷
1.电荷守恒定律:
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部分;在转移过中,电荷的总量保持不变。
2.电荷守恒定律现在的表述:
一个与外界没有电荷交换的系统,电荷的代数和保持不变。
3.元电荷:
(1)元电荷:最小的电荷量叫作元电荷,所有带电体的电荷量都是元电荷的整数倍,电荷量是不能连续变的物理量。
(2)比荷:电子的电荷量e与电子的质量me之比。电子的比荷:=1.76×1011 C/kg。
【易错辨析】
(1)摩擦起电的过就是创造电荷的过。 ( )
(2)只有导体才能发生感应起电。 ( )
(3)发生静电感应现象时,导体靠近带正电的物体的一端带负电荷。 ( )
(4)电荷守恒定律是自然界中最基本的守恒定律之一。 ( )
(5)元电荷就是质子或电子。 ( )
提示:(1)×。摩擦起电是电子发生了转移,并不是创造了电荷。
(2)√ (3)√ (4)√
(5)×。元电荷不是实际的粒子,它表示最小的电荷量。
课堂合作探究
主题一 三种起电式
任务1 摩擦起电现象
【生活情境】
用丝绸摩擦玻璃棒,用毛皮摩擦橡胶棒,然后用摩擦过的玻璃棒和橡胶棒分别去接触碎纸屑。
【问题探究】
(1)在此情境中,能观察到什么现象 应怎样解释
提示:摩擦过的玻璃棒和橡胶棒都能吸引碎纸屑;原因是用丝绸摩擦过的玻璃棒和用毛皮摩擦过的橡胶棒都带了电,带电体能吸引轻小物体,故摩擦过的玻璃棒和橡胶棒都能吸引碎纸屑。
(2)你知道玻璃棒和橡胶棒带电的区别吗
提示:玻璃棒带正电,橡胶棒带负电。
任务2 感应起电现象
【实验情境】
如图所示,将带正电荷的物体C移近不带电的导体A、B(A、B相互接触)。
进行以下操作步骤,如图所示:
①使带电体C靠近相互接触的两导体A、B。
②保持C不动,用绝缘工具分开A、B。
③移走C。
【问题探究】
(1)在此情境中,把带正电的物体C移近导体A,金属箔有什么变
提示:电荷间的作用特点:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。当带正电的物体C移近A、B时,导体A、B中的自由电荷在电荷作用力的影响下运动并重新分布,导体A、B分别带负电和正电,金属箔由闭合变为张开。
(2)在此情境中,把A和B分开,然后移去C,金属箔又有什么变
提示:在带电体C的影响下,分开导体A、B,A仍带负电,B仍带正电。移去带电体C,负电荷在A内重新分布,正电荷在B内也重新分布,所以A、B两端的金属箔仍然张开,但张角稍微变小。
(3)在此情境中,再让A和B接触,又会看到什么现象
提示:A、B接触,A、B中等量异种电荷发生“中和”,A、B对外表现为“电中性”,因而A、B两端的金属箔都闭合。
【结论生成】
三种起电式的比较:
比较项目 摩擦起电 感应起电 接触起电
产生条件 两不同绝缘体摩擦时 导体靠近带电体时 导体与带电体接触时
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,且电性与原带电体“近异远同” 导体带上与带电体相同电性的电荷
原因 不同物质的原子核对核外电子的束缚力不同而发生电子得失 导体中的自由电子受带正(负)电荷的物体吸引(排斥)而靠近(远离) 自由电荷在带电体与导体之间发生转移
举例 摩擦后的毛皮与橡胶棒分别带正电荷和负电荷 放于带电体旁的导体两端带有等量异种电荷 验电器的工作原理
实质 均为电荷在物体之间或物体内部转移并未产生电荷
[特别提醒]
(1)同一物体分别与不同种类的物体摩擦,该物体所带电荷的种类取决于两种物质的原子核束缚电子的能力的大小。
(2)同一物体与不同种类的物体摩擦时,可能带上不同种类的电荷。
【典例示范】
(2025·济南高二检测)古人发现摩擦过的琥珀能吸引轻小物体,这种现象称之为摩擦起电。美国科学家富兰克林将丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电命名为正电荷,将毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电命名为负电荷,下面说法正确的是 ( )
A.玻璃棒经过与丝绸摩擦带正电,说明正电荷是在摩擦过中新生成的
B.摩擦过的琥珀能吸引轻小物体,说明轻小物体一定带异种电荷
C.毛皮摩擦过的硬橡胶棒带负电,因此跟它接触的毛皮也是带负电的
D.不管是摩擦的玻璃棒还是硬橡胶棒,带电原因都是电子在不同物体上转移
【解析】选D。玻璃棒经过与丝绸摩擦带正电,说明玻璃棒上的部分电子转移到了丝绸上,正电荷不是在摩擦过中新生成的,A错误;摩擦过的琥珀能吸引轻小物体,轻小物体可能不带电或带异种电荷,B错误;毛皮摩擦过的硬橡胶棒带负电,根据电荷守恒定律,跟它接触的毛皮带正电,C错误;不管是摩擦的玻璃棒还是硬橡胶棒,带电原因都是电子在不同物体上转移,D正确。
[规律法]验电器的验电技巧
(1)当带电的物体与不带电的验电器上面的金属球接触时,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,相互排斥而张开,物体所带电荷量越多,电荷转移得越多,斥力越大,张开的角度也越大。
(2)当带电体靠近验电器的金属球时,金属箔片也张开。因为带电体会使金属球感应出异种电荷,而金属箔片上会感应出同种电荷(感应起电),两箔片在斥力作用下张开。
【探究训练】
1.取一对用绝缘支柱支持的金属导体A、B,使它们彼此接触,如图所示。起初它们不带电,现将一带负电的球C移近导体A,发现A、B上的金属箔都张开了,则 ( )
A.此时A带正电,B带正电
B.此时A带负电,B带正电
C.此时若先移去C,再将A、B分开,则A带正电,B带负电
D.此时若先将A、B分开,再移去C,则A带正电,B带负电
【解析】选D。导体A、B接触,开始不带电,将一带负电的球C移近导体A,根据静电感应原理可知, A带正电,B带负电,A、B错误;此时若先移去C,导体A、B中的电荷又发生中和,再将A、B分开,则A、B均不带电,C错误;此时若先将A、B分开,再移去C,则A带正电,B带负电,D正确。
2.如图是伏打起电盘示意图,其起电原理是 ( )
A.摩擦起电 B.感应起电 C.接触起电 D.以上三种式都不是
【解析】选B。导电平板靠近带电绝缘板并接地时,发生静电感应,使导电平板带上负电荷,故选项B正确。
主题二 电荷守恒定律、电荷分配规律
任务1 电荷转移
【生活情境】
小明同学用自制的验电器进行了一些探究实验。如图所示,小明使验电器带了负电荷,经过一段时间后,他发现该验电器的金属箔片(用包装巧克力的锡箔纸制作)几乎闭合了。关于此现象,他跟学习小组讨论后提出了下列观点:
①小球上原有的负电荷逐渐消失了。
②在此现象中,电荷不守恒。
③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。
④该现象是由于电子的转移引起的,仍然遵循电荷守恒定律。
【问题探究】
你认为哪些观点是正确的
提示:带负电的验电器在潮湿的空气中,经过一段时间后,小球上的负电荷(电子)被潮湿的空气导走了,但电荷在转移的过中仍然守恒,故③④正确。
任务2 电荷守恒定律
【实验情境】
情境1:在真空中,把一个绝缘导体向带负电的球P慢慢靠近。绝缘导体两端的电荷如图所示。
情境2:如图所示,当一个带电体和另一个不带电的物体接触时,不带电的物体也带上了同种电荷。
【问题探究】
试结合上述两种情境,讨论下列问题:
(1)请根据“情境1”,解释感应起电的本质。
提示: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,使导体两端带上等量异种电荷,故感应起电的本质是电子的转移,是从物体的一部分转移到另一部分。
(2)请根据“情境2”思考,为什么不带电的物体也带上了同种电荷 当两个带异种电荷的导体接触时,会发生电荷中和现象,中和的电荷是不是消失了
提示:①不带电的物体也带上了同种电荷,其原因是两物体之间发生电荷转移。②不是。所谓“中和”是指两个带等量异种电荷的导体相互接触时,由于正、负电荷间的吸引作用,电荷发生转移,最后达到中性状态的一个过。
【结论生成】
1.对电荷转移及电荷守恒定律的四点理解:
(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电子。
(3)起电过的实质是物体中正、负电荷的分离和转移的过。
(4)电荷的中和现象实质是正、负电荷的“结合”过,但在分离、转移、结合等过中电荷的总量保持不变。
2.对电荷的中和及净电荷的理解:
(1)电荷的中和是正、负电荷相互抵消,使得净电荷减少或为零,但正、负电荷本身依然存在,并不是正、负电荷的消失,正、负电荷都是物质,是不能被消灭,也不能被创生出来的,所以电荷守恒是物质守恒的体现。
(2)我们通常讲一个物体带多少电,实质上指的是带多少净电荷,只是习惯将“净”字省掉而已。
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。完相同的导体接触时,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)完相同的导体接触时电荷量的分配情况:
①若为带电导体和不带电导体接触,则电荷平分。
②若两个带电导体带同种电荷,则总电荷平分。
③若两个带电导体带异种电荷,则先中和再平分。
【典例示范】
(2025·日照高二检测)甲、乙、丙三个完相同的带电小球所带的电荷量分别为q1=+3.2×10-8 C、q2=-1.6×10-7 C、q3=+1.6×10-8 C。进行了如下操作:①将甲、乙接触后分开;②甲、丙接触后分开;③乙、丙接触后分开。则下列说法正确的是 ( )
A.最终甲所带的电荷量为-4.0×10-8 C
B.最终丙所带的电荷量为-2.0×10-8 C
C.第①操作有电荷量为-9.6×10-8 C的电子从乙到甲
D.第③操作有电荷量为-2.0×10-8 C的电子从丙到乙
【解析】选C。①将甲、乙接触后分开,则甲、乙所带的电荷量均为q'1==-6.4×10-8 C,第①操作从乙到甲的电子电荷量为Δq=-6.4×10-8 C-3.2×10-8 C=-9.6×10-8 C,②甲、丙接触后分开,则甲、丙所带的电荷量均为q'2==-2.4×10-8 C,③乙、丙接触后分开,则乙、丙所带的电荷量均为q'3==-4.4×10-8 C,第③操作从乙到丙的电子电荷量为Δq'=-4.4×10-8 C-(-2.4×10-8) C =-2×10-8 C;最终甲所带的电荷量为-2.4×10-8 C,乙、丙所带的电荷量均为-4.4×10-8 C。
【探究训练】
有两个完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。在接触后,A、B带电荷量各是多少 此过中电子发生了怎样的转移,转移了多少电荷量
【解析】接触后两小球带电荷量QA'=QB'= C=1.6×10-9 C,在接触过中,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QB'的正电荷。这样,共转移的电子电荷量为:ΔQ=|QB-QB'|=4.8×10-9 C。
答案:均为1.6×10-9 C 电子由B球转移到了A球,转移了4.8×10-9 C电荷量
【课堂回眸】
课堂学业达标
1.如图所示,在某次实验中,老师用丝绸摩擦过的玻璃棒(带正电)去吸引细碎的锡箔屑,发现锡箔屑被吸引到玻璃棒上后又迅速地向空中散开,下列说法正确的是 ( )
A.锡箔屑被吸引到玻璃棒上后会因为获得电子而带负电
B.锡箔屑散开时玻璃棒不带电
C.最后锡箔屑散开主要是由碰撞导致的
D.散开时锡箔屑带正电
【解析】选D。因为玻璃棒带正电,所以锡箔屑被吸引到玻璃棒上后会失去电子带正电,故A错误;锡箔屑散开时,玻璃棒仍然带正电,故B错误;最后锡箔屑散开主要是因为锡箔屑带正电,同种电荷相互排斥,故C错误,D正确。
2.将经丝绸摩擦过的玻璃棒靠近不带电的验电器,下列哪个图能正确反映玻璃棒和验电器的带电情况 ( )
【解析】选A。丝绸摩擦过的玻璃棒带正电,靠近不带电的验电器金属球时,发生静电感应,金属箔片会张开,负电荷会被吸引到带电体附近的金属球上,正电荷会被排斥到远端的金属箔上,此时金属球上带的是负电,金属箔片上带的是正电,故A正确,B、C、D错误。
3.带电微粒所带的电荷量不可能是下列值中的 ( )
A.2.4×10-19 C B.-6.4×10-19 C
C.-1.6×10-18 C D.4.0×10-17 C
【解析】选A。元电荷e=1.60×10-19 C,带电微粒所带电荷量必须是元电荷的整数倍,选项A中的电荷量不是e的整数倍,故选A项。
4.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
(2)此人身上有多少个剩余电子
(3)他的质量增加了多少
【解析】(1)每个电子电荷量为e=-1.6×10-19 C,
则-3.2×10-5 C的电荷量需要的电子为n==2×1014(个)。
(2)此人身上有剩余电子数为n'==3×1014(个)。
(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。
答案:(1)2×1014个 (2)3×1014个 (3)2.73×10-16 kg(共47张PPT)
第九章 静电场及其应用
1.电荷
01
02
03
高端教学引领
课前自主学习
课堂合作探究
04
课堂学业达标
课标准 素养目标
1.通过实验了解静电现象。 2.能用原子结构模型和电荷守恒的知识分析静电现象。 1.元电荷、两种电荷、电荷守恒定律。 (物理观念)
2.摩擦起电和感应起电的实验过、现象及本质。(科学思维)
01
高端教学引领
【教学建议】
1.三种起电式:
任务 建议
起电式 通过对具体实例的分析,总结出三种起电式的本质
2.电荷守恒定律、电荷分配规律:
任务 建议
电荷守恒定律 结合三种起电式的本质,总结电荷守恒定律
电荷分配规律 通过对电荷守恒定律的理解,总结电荷分配原则
【情境导引】
如果天气干燥,晚上脱毛衣时会听见“噼啪”声,有时还会看到火花;用塑料梳子梳理头发时,梳几下
之后,梳子上便仿佛有了一种“神力”,即使梳子没有触碰到头发,头发也会随之摇摆;当你经过铺有地毯的走廊来到房间门口,在伸手接触金属门把手的瞬间,有时会突然听到“啪”的一声,手被电了一下。
上述现象产生的原因是什么 为何会发生这些奇特的现象呢 本节我们就来学习电荷的相关知识。
问题导引:
1.起电现象是不是创造了电荷
2.放电现象是不是电荷消失了
02
课前自主学习
一、三种起电式
1.电荷及相互作用:
(1)两种电荷:自然界中只有两种电荷:___电荷和___电荷。
(2)相互作用:同种电荷相互_____,异种电荷相互_____。
(3)电荷量:电荷的多少叫作_______,用______表示。在国际单位制中,电荷
量的单位是_____,符号是C。
正
负
排斥
吸引
电荷量
Q或q
库仑
2.原子的组成:
(1)原子
(2)原子呈电中性:原子核内所带的正电荷量与核外电子的负电荷量_____。
相等
3.三种起电式:
(1)
(2)
(3)
二、电荷守恒定律和元电荷
1.电荷守恒定律:
电荷既不会_____,也不会_____,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部分;在转移过中,电荷的总量_________。
2.电荷守恒定律现在的表述:
一个与外界没有_________的系统,电荷的代数和_________。
创生
消灭
保持不变
电荷交换
保持不变
3.元电荷:
(1)元电荷:最小的电荷量叫作元电荷,所有带电体的电荷量都是元电荷的
整数倍,电荷量是不能_________的物理量。
(2)比荷:______________与_____________之比。电子的比荷:=______
_____C/kg。
连续变
电子的电荷量e
电子的质量me
1.76×
1011
【易错辨析】
(1)摩擦起电的过就是创造电荷的过。( )
(2)只有导体才能发生感应起电。( )
(3)发生静电感应现象时,导体靠近带正电的物体的一端带负电荷。( )
(4)电荷守恒定律是自然界中最基本的守恒定律之一。( )
(5)元电荷就是质子或电子。( )
提示:(1)×。摩擦起电是电子发生了转移,并不是创造了电荷。 (2)√ (3)√
(4)√ (5)×。元电荷不是实际的粒子,它表示最小的电荷量。
03
课堂合作探究
主题一 三种起电式
任务1 摩擦起电现象
【生活情境】
用丝绸摩擦玻璃棒,用毛皮摩擦橡胶棒,然后用摩擦过的玻璃棒和橡胶棒分别去接触碎纸屑。
【问题探究】
(1)在此情境中,能观察到什么现象 应怎样解释
提示:摩擦过的玻璃棒和橡胶棒都能吸引碎纸屑;原因是用丝绸摩擦过的玻璃棒和用毛皮摩擦过的橡胶棒都带了电,带电体能吸引轻小物体,故摩擦过的玻璃棒和橡胶棒都能吸引碎纸屑。
(2)你知道玻璃棒和橡胶棒带电的区别吗
提示:玻璃棒带正电,橡胶棒带负电。
任务2 感应起电现象
【实验情境】
如图所示,将带正电荷的物体C移近不带电的导体A、B(A、B相互接触)。
进行以下操作步骤,如图所示:
①使带电体C靠近相互接触的两导体A、B。
②保持C不动,用绝缘工具分开A、B。
③移走C。
【问题探究】
(1)在此情境中,把带正电的物体C移近导体A,金属箔有什么变
提示:电荷间的作用特点:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。当带正电的物体C移近A、B时,导体A、B中的自由电荷在电荷作用力的影响下运动并重新分布,导体A、B分别带负电和正电,金属箔由闭合变为张开。
(2)在此情境中,把A和B分开,然后移去C,金属箔又有什么变
提示:在带电体C的影响下,分开导体A、B,A仍带负电,B仍带正电。移去带电体C,负电荷在A内重新分布,正电荷在B内也重新分布,所以A、B两端的金属箔仍然张开,但张角稍微变小。
(3)在此情境中,再让A和B接触,又会看到什么现象
提示:A、B接触,A、B中等量异种电荷发生“中和”,A、B对外表现为“电中性”,因而A、B两端的金属箔都闭合。
【结论生成】
三种起电式的比较:
比较项目 摩擦起电 感应起电 接触起电
产生条件 两不同绝缘体摩擦时 导体靠近带电体时 导体与带电体接触时
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,且电性与原带电体“近异远同” 导体带上与带电体相同电性的电荷
比较项目 摩擦起电 感应起电 接触起电
原因 不同物质的原子核对核外电子的束缚力不同而发生电子得失 导体中的自由电子受 带正(负)电荷的物体吸 引(排斥)而靠近(远离) 自由电荷在带电体与导体之间发生转移
举例 摩擦后的毛皮与橡胶棒分别带正电荷和负电荷 放于带电体旁的导体 两端带有等量异种电荷 验电器的工作原理
实质 均为电荷在物体之间或物体内部转移并未产生电荷 [特别提醒]
(1)同一物体分别与不同种类的物体摩擦,该物体所带电荷的种类取决于两种物质的原子核束缚电子的能力的大小。
(2)同一物体与不同种类的物体摩擦时,可能带上不同种类的电荷。
【典例示范】
(2025·济南高二检测)古人发现摩擦过的琥珀能吸引轻小物体,这种现象称之为摩擦起电。美国科学家富兰克林将丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电命名为正电荷,将毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电命名为负电荷,下面说法正确的是( )
A.玻璃棒经过与丝绸摩擦带正电,说明正电荷是在摩擦过中新
生成的
B.摩擦过的琥珀能吸引轻小物体,说明轻小物体一定带异种电荷
C.毛皮摩擦过的硬橡胶棒带负电,因此跟它接触的毛皮也是带负电的
D.不管是摩擦的玻璃棒还是硬橡胶棒,带电原因都是电子在不同物体上转移
√
【解析】选D。玻璃棒经过与丝绸摩擦带正电,说明玻璃棒上的部分电子转移到了丝绸上,正电荷不是在摩擦过中新生成的,A错误;摩擦过的琥珀能吸引轻小物体,轻小物体可能不带电或带异种电荷,B错误;毛皮摩擦过的硬橡胶棒带负电,根据电荷守恒定律,跟它接触的毛皮带正电,C错误;不管是摩擦的玻璃棒还是硬橡胶棒,带电原因都是电子在不同物体上转移,D正确。
[规律法]验电器的验电技巧
(1)当带电的物体与不带电的验电器上面的金属球接触时,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,相互排斥而张开,物体所带电荷量越多,电荷转移得越多,斥力越大,张开的角度也越大。
(2)当带电体靠近验电器的金属球时,金属箔片也张开。因为带电体会使金属球感应出异种电荷,而金属箔片上会感应出同种电荷(感应起电),两箔片在斥力作用下张开。
【探究训练】
1.取一对用绝缘支柱支持的金属导体A、B,使它们彼此接触,如图所示。起初它们不带电,现将一带负电的球C移近导体A,发现A、B上的金属箔都张开了,则( )
A.此时A带正电,B带正电
B.此时A带负电,B带正电
C.此时若先移去C,再将A、B分开,则A带正电,B带负电
D.此时若先将A、B分开,再移去C,则A带正电,B带负电
√
【解析】选D。导体A、B接触,开始不带电,将一带负电的球C移近导体A,根据静电感应原理可知, A带正电,B带负电,A、B错误;此时若先移去C,导体A、B中的电荷又发生中和,再将A、B分开,则A、B均不带电,C错误;此时若先将A、B分开,再移去C,则A带正电,B带负电,D正确。
2.如图是伏打起电盘示意图,其起电原理是 ( )
A.摩擦起电 B.感应起电 C.接触起电 D.以上三种式都不是
【解析】选B。导电平板靠近带电绝缘板并接地时,发生静电感应,使导电平板带上负电荷,故选项B正确。
√
主题二 电荷守恒定律、电荷分配规律
任务1 电荷转移
【生活情境】
小明同学用自制的验电器进行了一些探究实验。如图所示,小明使验电器带了负电荷,经过一段时间后,他发现该验电器的金属箔片(用包装巧克力的锡箔纸制作)几乎闭合了。关于此现象,他跟学习小组讨论后提出了下列观点:
①小球上原有的负电荷逐渐消失了。
②在此现象中,电荷不守恒。
③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。
④该现象是由于电子的转移引起的,仍然遵循电荷守恒定律。
【问题探究】
你认为哪些观点是正确的
提示:带负电的验电器在潮湿的空气中,经过一段时间后,小球上的负电荷(电子)被潮湿的空气导走了,但电荷在转移的过中仍然守恒,故③④正确。
任务2 电荷守恒定律
【实验情境】
情境1:在真空中,把一个绝缘导体向带负电的球P慢慢靠近。
绝缘导体两端的电荷如图所示。
情境2:如图所示,当一个带电体和另一个不带电的物体接触
时,不带电的物体也带上了同种电荷。
【问题探究】
试结合上述两种情境,讨论下列问题:
(1)请根据“情境1”,解释感应起电的本质。
提示: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,使导体两端带上等量异种电荷,故感应起电的本质是电子的转移,是从物体的一部分转移到另一部分。
(2)请根据“情境2”思考,为什么不带电的物体也带上了同种电荷 当两个带异种电荷的导体接触时,会发生电荷中和现象,中和的电荷是不是消失了
提示:①不带电的物体也带上了同种电荷,其原因是两物体之间发生电荷转移。②不是。所谓“中和”是指两个带等量异种电荷的导体相互接触时,由于正、负电荷间的吸引作用,电荷发生转移,最后达到中性状态的一个过。
【结论生成】
1.对电荷转移及电荷守恒定律的四点理解:
(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电子。
(3)起电过的实质是物体中正、负电荷的分离和转移的过。
(4)电荷的中和现象实质是正、负电荷的“结合”过,但在分离、转移、结合等过中电荷的总量保持不变。
2.对电荷的中和及净电荷的理解:
(1)电荷的中和是正、负电荷相互抵消,使得净电荷减少或为零,但正、负电荷本身依然存在,并不是正、负电荷的消失,正、负电荷都是物质,是不能被消灭,也不能被创生出来的,所以电荷守恒是物质守恒的体现。
(2)我们通常讲一个物体带多少电,实质上指的是带多少净电荷,只是习惯将“净”字省掉而已。
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。完相同的导体接触时,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)完相同的导体接触时电荷量的分配情况:
①若为带电导体和不带电导体接触,则电荷平分。
②若两个带电导体带同种电荷,则总电荷平分。
③若两个带电导体带异种电荷,则先中和再平分。
【典例示范】
(2025·日照高二检测)甲、乙、丙三个完相同的带电小球所带的电荷量分别为q1=+3.2×10-8 C、q2=-1.6×10-7 C、q3=+1.6×10-8 C。进行了如下操作:①将甲、乙接触后分开;②甲、丙接触后分开;③乙、丙接触后分开。则下列说法正确的是( )
A.最终甲所带的电荷量为-4.0×10-8 C
B.最终丙所带的电荷量为-2.0×10-8 C
C.第①操作有电荷量为-9.6×10-8 C的电子从乙到甲
D.第③操作有电荷量为-2.0×10-8 C的电子从丙到乙
√
【解析】选C。①将甲、乙接触后分开,则甲、乙所带的电荷量均为q'1 ==-6.4×10-8 C,第①操作从乙到甲的电子电荷量为Δq=-6.4×10-8 C-3.2×10-8 C=-9.6×10-8 C,②甲、丙接触后分开,则甲、丙所带的电荷量均为q'2==-2.4×10-8 C,③乙、丙接触后分开,则乙、丙所带的电荷量均为q'3==-4.4×10-8 C,第③操作从乙到丙的电子电荷量为Δq'=-4.4×10-8 C -(-2.4×10-8) C =-2×10-8 C;最终甲所带的电荷量为-2.4×10-8 C,乙、丙所带的电荷量均为-4.4×10-8 C。
【探究训练】
有两个完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。在接触后,A、B带电荷量各是多少 此过
中电子发生了怎样的转移,转移了多少电荷量
【解析】接触后两小球带电荷量QA'=QB'= C=
1.6×10-9 C,在接触过中,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QB'的正电荷。这样,共转移的电子电荷量为:ΔQ=|QB-QB'|=
4.8×10-9 C。
答案:均为1.6×10-9 C 电子由B球转移到了A球,转移了4.8×10-9 C电荷量
【课堂回眸】
04
课堂学业达标
1.如图所示,在某次实验中,老师用丝绸摩擦过的玻璃棒(带正电)去吸引细碎的锡箔屑,发现锡箔屑被吸引到玻璃棒上后又迅速地向空中散开,下列说法正确的是 ( )
A.锡箔屑被吸引到玻璃棒上后会因为获得电子
而带负电
B.锡箔屑散开时玻璃棒不带电
C.最后锡箔屑散开主要是由碰撞导致的
D.散开时锡箔屑带正电
√
【解析】选D。因为玻璃棒带正电,所以锡箔屑被吸引到玻璃棒上后会失去电子带正电,故A错误;锡箔屑散开时,玻璃棒仍然带正电,故B错误;最后锡箔屑散开主要是因为锡箔屑带正电,同种电荷相互排斥,故C错误,D正确。
2.将经丝绸摩擦过的玻璃棒靠近不带电的验电器,下列哪个图能正确反映玻璃棒和验电器的带电情况 ( )
【解析】选A。丝绸摩擦过的玻璃棒带正电,靠近不带电的验电器金属球时,发生静电感应,金属箔片会张开,负电荷会被吸引到带电体附近的金属球上,正电荷会被排斥到远端的金属箔上,此时金属球上带的是负电,金属箔片上带的是正电,故A正确,B、C、D错误。
√
3.带电微粒所带的电荷量不可能是下列值中的 ( )
A.2.4×10-19 C B.-6.4×10-19 C
C.-1.6×10-18 C D.4.0×10-17 C
【解析】选A。元电荷e=1.60×10-19 C,带电微粒所带电荷量必须是元电荷的整数倍,选项A中的电荷量不是e的整数倍,故选A项。
√
4.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
(2)此人身上有多少个剩余电子
(3)他的质量增加了多少
【解析】(1)每个电子电荷量为e=-1.6×10-19 C,
则-3.2×10-5 C的电荷量需要的电子为n==2×1014(个)。
(2)此人身上有剩余电子数为n'==3×1014(个)。
(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。
答案:(1)2×1014个 (2)3×1014个 (3)2.73×10-16 kg
