2020-2021学年高二上学期物理人教版选修3-1课件：1.1 电荷及其守恒定律82张PPT

第一章　静　电　场
1　电荷及其守恒定律　
一、电荷
1.两种电荷:自然界只存在两种电荷,即_______和_______。

2.电荷间的作用:同种电荷相互_____,异种电荷相互_____。
正电荷
负电荷
排斥
吸引
二、摩擦起电和感应起电
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
_____到另一个物体,于是原来电中性的物体由于得到电子而带_____,失去电子
的物体则带_____。
2.感应起电
(1)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_____电荷,远离带电体的
一端带_____电荷,这种现象叫作_________。利用静电感应使金属导体带电的
过程叫作_________。
转移
负电
正电
异号
同号
静电感应
感应起电
(2)画出导体两端A、B所带电荷的正负。

提示:
三、电荷守恒定律及元电荷
1.电荷守恒定律的两种表述方式
(1)电荷既不会创生,也不会消灭,它只能从一个物体_____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_____。
(2)一个与外界没有电荷交换的系统,电荷的_______保持不变。
转移
不变
代数和
2.元电荷
(1)电荷量:电荷的_____叫电荷量,常用符号Q或q表示,其国际单位是_____,符
号为C。
(2)元电荷:科学实验发现_____和_____所带的电荷量最小,这个最小的电荷量
叫元电荷,用e表示,在计算中通常取e=___________ C。
3.电子的比荷:电子的________跟________________。
多少
库仑
质子
电子
1.60×10-19
电荷量e
电子的质量me之比
【易错辨析】
(1)对于一个带电体,所带电荷量的数值是任意的。 ( )
(2)所有带电体,所带电荷量均是元电荷的整数倍。 ( )
(3)物体带电是指有多余电荷,如物体带正电,是指物体失去相等的负电荷,从而
带正电荷。 ( )
(4)物体带电量的最小值为元电荷,即为1.6×10-19C。 ( )
(5)带电体发生中和现象时,正、负电荷都消失了。 ( )
×
√
√
√
×
知识点一　三种起电方式
　　方式
内容　　
摩擦起电
感应起电
接触起电
产生及
条件
两种不同物体摩擦时
导体靠近带电体时
导体与带电导体接触时
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”
导体上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)
电荷之间的相互排斥
提醒:三种起电方式的本质:三种起电方式都不是创造了电荷,只是电荷从一个物体转移到了另一个物体,或者从物体的一部分转移到了另一部分,它们的本质都是电荷的转移,电荷总量保持不变。
【问题探究】
情境:某人用丝绸摩擦过的玻璃棒去靠近验电器,验电器的金属片张开。
(1)玻璃棒是通过什么方式带电的?
提示:玻璃棒摩擦起电。
(2)验电器的金属片是通过什么方式带电,带的什么电?
提示:验电器的金属片感应起电,带正电。
(3)若玻璃棒接触金属球,金属片是否张开?此时金属片是通过什么方式带电?
提示:金属片仍然张开,此时金属片接触起电。
【典例示范】
(多选)如图所示,将带有负电的绝缘棒移近①两个不带电的导体球(甲、乙),两个导体球开始时互相接触②且对地绝缘,下列方法中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③,再移走棒
D.先使乙球瞬时接地④,再移走棒
【审题关键】
序号
信息提取
①
靠近而不接触,产生感应起电
②
两个导体球此时可看为一个整体
③
产生接触起电
④
此时两个导体球与地球可看为一个整体
【解析】选A、C、D。当带负电的绝缘棒移近两个不带电的导体球时,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,A正确;若先将棒移走,则两球上原先感应出的异种电荷会立即中和,这时再分开两球,两球均不会带电,B错误;使棒与甲球瞬时接触,则两球会因此带上负电荷,C正确;若使乙球瞬时接地,则大地为远端,甲球为近端,由于静电感应甲球带正电,负电荷流入大地,再将棒移走,因为甲、乙两球是接触的,所以甲球上的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,D正确。
【规律方法】感应起电中的接地问题
凡是遇到接地问题时,该导体与地球可视为一个导体,而且该导体可视为近端,带异种电荷,地球就成为远端,带同种电荷。
【素养训练】
1.如图所示,当将带正电荷的球C移近不带电的枕形金属导体时,枕形金属导体上电荷的移动情况是 (　　)
A.枕形金属导体中的正电荷向B端移动,负电荷不移动
B.枕形金属导体中的负电荷向A端移动,正电荷不移动
C.枕形金属导体中的正、负电荷同时分别向B端和A端移动
D.枕形金属导体中的正、负电荷同时分别向A端和B端移动
【解析】选B。金属导体中能够移动的自由电荷是电子(负电荷),自由电子的移动导致A、B端带不同的电荷,B正确,A、C、D错误。
2.使带电的金属球靠近不带电的验电器,验电器的箔片张开。下列各图表示验电器上感应电荷的分布情况,其中正确的是 (　　)

【解析】选B。由于同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引,所以验电器的上端应带上与小球异号的电荷,而验电器的箔片上将带上与小球同号的电荷;故A、C、D项错误,B项正确。
【加固训练】
如图所示,左边是一个原先不带电的导体,右边C是后来靠近的带正电的导体球,若用绝缘工具沿图示某条虚线将导体切开,分导体为A、B两部分,这两部分所带电荷量的数值分别为QA、QB,则下列结论正确的是 (　　)
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QAD.沿任意一条虚线切开,都有A带正电,B带负电,而QA、QB的值与所切的位置有关
【解析】选D。静电感应使得A带正电,B带负电。导体原来不带电,只是在带正电的导体球C静电感应的作用下,导体中的自由电子向B部分转移,使B部分带了多余的电子而带负电;A部分少了电子而带正电。根据电荷守恒定律,A部分移走的电子数目和B部分多余的电子数目是相同的,因此无论从哪一条虚线切开,两部分的电荷量总是相等的,但由于电荷之间的作用力与距离有关,自由电子在不同位置所受C的作用力的强弱是不同的,这样导致电子在导体上的分布不均匀,越靠近右端负电荷密度越大,越靠近左端正电荷密度越大,所以从不同位置切开时左右两部分所带电荷量的值QA、QB是不同的,故只有D正确。
知识点二　电荷守恒定律与电荷分配规律
1.物体带电的实质
使物体带电不是创造了电荷,也不是消灭了电荷。物体带电的实质是电荷发生了转移,也就是物体间或物体内部电荷的重新分配。摩擦起电、感应起电和接触起电,均符合电荷守恒定律。
2.两个完全相同的导体接触,接触后的电荷分布规律
(1)两个完全相同的导体,一个带电,另一个不带电。当两个导体接触后再分开时,两导体所带的电荷量相等,都等于原来电荷量的一半。
(2)两个完全相同的导体,都带有一定量的电荷,若两带电体的电荷量分别为Q1、
Q2,则它们接触后再分开都带有 的电荷量,式中电荷量Q1、Q2均包含它
们的正负号。
(3)两个完全相同的导体的电荷分布规律如图所示。

【问题探究】图中的a、b两个导体球分别带有不等量的异种电荷,由于异种电荷相互吸引,两个小球接触然后分开。
讨论:
(1)两个导体球接触后,部分电荷中和,这些中和电荷被消灭了吗?
提示:中和时,系统所带电荷的代数和不变,电荷并没有消失。
(2)分开后,两个小球带电性质,带电量相同吗?
提示:带电性质相同,带电量不同。
【典例示范】
【典例】有两个完全相同的带电绝缘金属球A、B,分别带有电荷量
QA=6.4×10-9 C,QB=-3.2×10-9 C。问:
(1)让两绝缘金属球接触后,A、B所带电荷量各是多少?此过程中电荷发生了怎样的转移,转移了多少?
(2)A、B两球接触前固定好,让第三个与它们相同的不带电金属球C反复与A、B接触,最终A、B两球的电荷量和电性如何?
【解题探究】
(1)两金属球所带的总的电荷量是多少?
提示:3.2×10-9 C
(2)C球与A、B金属球反复接触,最后三个金属球的带电量多少有什么特点?
提示:最后三个金属球带的电荷量相等。
【解析】(1)两球接触时,电荷量少的负电荷先被中和,剩余的正电荷再重新分
配,即接触后两金属球的电荷量:
QA′=QB′= =1.6×10-9 C
在接触过程中,电子由B球转移到A球,自身的“净”电荷全部中和后,电子继续
转移,直至其带QB′的正电荷,共转移的电荷量为:
ΔQ=QB′-QB=1.6×10-9 C-(-3.2×10-9 C)=4.8×10-9 C;
(2)由于三球完全相同,反复接触后三球最终电荷量相同,均分中和后的电荷量,
故A、B均带正电,电荷量为:
Q=
答案:见解析
【规律方法】接触起电的分析方法
(1)导体接触带电物体时电荷量的分配与导体的形状、大小有关,当两个完全相同的金属球接触后,电荷将平均分配,即最后两个球一定带等量的同种电荷。
(2)若两个球原先带同种电荷,电荷量相加后均分;若两个球原先带异种电荷,则电荷先中和再均分。
【素养训练】
1.关于摩擦起电和感应起电的实质,下列说法正确的是 (　　)
A.摩擦起电说明通过做功可以创造电荷
B.摩擦起电说明电荷可以创造
C.感应起电说明电荷可以从物体的一部分转移到物体的另一部分
D.感应起电说明电荷从带电的物体转移到原来不带电的物体上去了
【解析】选C。摩擦起电是电荷从一个物体转移到另一个物体,在转移过程中电荷总量是守恒的,故A、B错误;感应起电是电荷从物体的一部分转移到物体的另一部分,且在转移过程中电荷总量也是守恒的,并不是从带电的物体转移到原来不带电的物体,故C正确,D错误;故选C。
2.完全相同的两个金属小球A、B带有等量电荷,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C先后与A、B接触后移开。
(1)若A、B两球带同种电荷,求完成题述的接触后A、B两球所带的电荷量之比;
(2)若A、B两球带异种电荷,求完成题述的接触后A、B两球所带的电荷量大小之比。
【解析】(1)若A、B两球带同种电荷,设电荷量均为Q;
当A与C接触后,QA′=QC′= ,C再与B接触后,QB′=QC″= ,所以A与B两球所
带电荷量之比为2∶3。
(2)若A、B两球带异种电荷,设电荷量分别为Q、-Q;
当A与C接触后,QA′=QC′= ,C再与B接触后,QB′=QC″=- ,所以A与B两球所
带电荷量大小之比为2∶1。
答案:(1)2∶3　(2)2∶1
【加固训练】
1.(多选)如图所示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的物体摩擦,该物体所带电荷种类可能不同
【解析】选C、D。两物体摩擦时是否得失电子取决于原子核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的物体摩擦,带电种类可能不同,D对。
2.多少个电子的电荷量等于-32.0 μC?干燥的天气中,一个人脱了鞋在地毯上
行走,身上聚集的电荷量为-48.0 μC。求共转移到此人身上多少个电子?(电
子电荷量e=-1.6×10-19 C,1 μC=10-6C)
【解析】n1= 个=2.0×1014个。
人身上聚集的电子个数n2= 个=3.0×1014个。
答案:2.0×1014个　3.0×1014个
【拓展例题】考查内容:验电器问题
【典例】如图所示,用起电机使金属球A带正电,靠近验电器B,则 (　　)
A.验电器的金属箔片不张开,因为球A没有和B接触
B.验电器的金属箔片张开,因为整个验电器都带上了正电
C.验电器的金属箔片张开,因为整个验电器都带上了负电
D.验电器的金属箔片张开,因为验电器下部的两金属箔片都带上了正电
【解析】选D。带正电的A球靠近验电器B,据电荷“同性斥、异性吸”的特点知,验电器金属杆下端箔片中的电子会被A球上的正电荷吸引到验电器上端,则金属杆下端的箔片就会因带正电荷而相斥,使箔片张开,故选D。
【生活情境】
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。

探究:
(1)细条是怎么带上电的?
(2)细条散开的原因是什么?
【解析】(1)塑料包扎带与手摩擦带电。
(2)塑料包扎带上带的是同种电荷,同种电荷相互排斥,所以塑料包扎带会向四周散开,捋的次数越多,塑料包扎带带电越多,排斥力越大,下端散开就越大。
答案:见解析
【生活情境】
在我国北方天气干燥的季节,脱掉外衣后再去摸金属门把手时,常常会被电击。
探究:为什么人会有电击的感觉?
【解析】在天气干燥的时候,脱去外衣时,由于摩擦,外衣和身体都带了电,用手摸金属门把手时,身体通过门把手放电,于是产生电击的感觉。
答案:见解析
1.下列关于起电现象的描述,正确的是 (　　)
A.摩擦起电的本质是产生了新的电荷
B.两个完全一样的金属球,一球带电荷量为+0.4 C,另一球带电荷量为-0.2 C,两球接触后再分开,则每球带电荷量是+0.3 C
C.一带正电物体靠近不带电的导体时,不带电的导体将带负电荷
D.无论通过何种方式使物体带电,本质都是电荷在物体之间或者内部转移,并没有创造新电荷
【解析】选D。摩擦起电的本质是电荷的转移,不是产生了新的电荷,选项A错误;两个完全一样的金属球,一球带电荷量为+0.4 C,另一球带电荷量为-0.2 C,两球接触后再分开,电荷先中和后均分,则每球带电荷量是+0.1 C,选项B错误;一带正电物体靠近不带电的导体时,不带电的导体近端将感应出负电,远端感应出正电,但是导体总电荷还是为零,选项C错误;无论通过何种方式使物体带电,本质都是电荷在物体之间或者内部转移,并没有创造新电荷,选项D正确。故选D。
【加固训练】
关于摩擦起电、接触起电、感应起电,下列说法错误的是 (　　)
A.这三种方式都产生了电荷
B.这是起电的三种不同方式
C.这三种起电方式的实质是一样的,都是电子的转移
D.这三种方式都符合电荷守恒定律
【解析】选A。摩擦起电的实质是电子从一个物体转移到另一个物体,并没有创造电荷。感应起电是电荷从物体的一部分转移到另一部分。接触起电是电荷从带电的物体转移到原来不带电的物体。这三种方式都没有产生电荷,A错误;摩擦起电、接触起电、感应起电是起电的三种不同方式,B正确;这三种起电方式的实质是一样的,都是电子的转移,C正确;这三种方式都符合电荷守恒定律,D正确。
2.(多选)下列说法正确的是 (　　)
A.电子和质子都是元电荷
B.一个带电体的电荷量为元电荷的205.5倍
C.元电荷是最小的带电单位
D.元电荷没有正、负之分
【解题指南】解答本题需要注意以下两点
(1)元电荷定义;
(2)物体带电量为元电荷整数倍。
【解析】选C、D。电子和质子都是带电粒子,而元电荷是最小的带电单位,带电体的带电荷量均为元电荷的整数倍;元电荷不是带电粒子,没有正、负之分,A、B错误,C、D正确。
3.吉尔伯特制作了第一只验电器,后来,英国人格雷改进了验电器,其结构如图所示。验电器原来带正电,如果用一根带大量负电的金属棒接触验电器的金属球,金属箔的张角将 (　　)
A.先变小后变大
B.变大
C.变小
D.先变大后变小
【解析】选A。带大量负电的金属棒接触验电器的金属球时,验电器上所带的正电荷先被负电荷中和,验电器带电量减少,金属箔张角变小;中和完后,多余的负电荷又会转移到验电器上,使金属箔的张角再次变大。故选A。
4.如图所示是一幅科普漫画,漫画中的英文意思是“(电子)不能被分成两半”,这幅科普漫画要向读者传达的主要物理知识应该是 (　　)
A.电子带负电荷
B.电子是构成原子的粒子
C.电荷既不会创生,也不会消灭
D.所有带电体的电荷量都是元电荷的整数倍
【解析】选D。题干中说“(电子)不能被分成两半”,表达的意思是电子所带的电荷量是最小电荷量,不能再分为更小的电荷量,所有带电体的电荷量都是电子所带电荷的整数倍,因此D项符合题意,A、B、C错误。
【加固训练】
以下判断小球是否带电的说法中正确的是 (　　)
A.用一个带电体靠近它,如果能够吸引小球,则小球一定带电
B.用一个带电体靠近它,如果能够排斥小球,则小球一定带电
C.用验电器的金属球接触它后,如果验电器的金属箔能改变角度,则小球一定带电
D.如果小球能吸引小纸屑,则小球一定带正电
【解析】选B。用一个带电体靠近它,如果能够吸引小球,小球可能带异种电荷,也可能不带电,A错误;如果能够排斥小球,则小球一定带同种电荷,故B正确;用验电器的金属球接触它时,还需知道验电器金属球的带电情况才能予以判断,因此C错误;带电小球能吸引轻小物体是带电体的性质,带电小球可能带正电,也可能带负电,D错误。
5.有两个完全相同的绝缘金属球A、B,A球所带电荷量为q,B球所带电荷量为-q,
现要使A、B所带电荷量都为- ,应该怎么办?
【解析】先用手接触一下A球,使A球所带电荷传入大地,再将A、B接触一下,分
开A、B,此时A、B所带电荷量都是- ,再用手接触一下A球,再将A、B接触一下
再分开,这时A、B所带电荷量都是- 。
答案:见解析
一　电荷及其守恒定律
【基础达标】(25分钟·60分)
一、选择题(本题共6小题,每题6分,共36分)
1.关于摩擦起电和感应起电,以下说法正确的是 (　　)
A.摩擦起电是因为电荷的转移,感应起电是因为产生电荷
B.感应起电是因为电荷的转移,摩擦起电是因为产生电荷
C.不论是摩擦起电还是感应起电都是因为电荷的转移
D.摩擦起电会使物体所带的电荷量变多
【解析】选C。摩擦起电的实质是电子从一个物体转移到另一个物体,感应起电的实质是电荷从物体的一部分转移到另一部分,两个过程都没有产生电荷,选项A、B、D错误,C正确。
2.有一个质量很小的小球A,用绝缘细线悬挂着,当用毛皮摩擦过的硬橡胶棒B靠近它时,看到它们互相吸引,接触后又互相排斥,则下列说法正确的是 (　　)
A.接触前,A、B一定带异种电荷
B.接触前,A、B可能带同种电荷
C.接触前,A球一定不带任何电荷
D.接触后,A球一定带电
【解析】选D。因为毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷是负电荷;如果小球带电,根据异种电荷相互吸引可知,小球带正电;由于橡胶棒吸引轻质小球,根据带电体具有吸引轻小物体的性质可知,小球可能不带电,故A、B、C错误;当接触后,出现相互排斥,则A球一定带电,故D正确;故选D。
【加固训练】
　　电视机的玻璃光屏表面经常有许多灰尘,这主要是因为 (　　)
A.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
【解析】选D。带电体具有吸引轻小物体的性质,选项D正确。
3.静电现象在自然界中普遍存在,我国早在西汉末年已有对静电现象的记载,
《春秋纬·考异邮》中有“玳瑁吸 ”之说,但下列不属于静电现象的是
(　　)
A.梳过头发的塑料梳子吸起纸屑
B.带电小球移至不带电金属球附近,两者相互吸引
C.小线圈接近通电线圈过程中,小线圈中产生电流
D.从干燥的地毯上走过,手碰到金属把手时有被电击的感觉
【解析】选C。用塑料梳子梳头发时相互摩擦,塑料梳子会带上电荷吸引纸屑,选项A属于静电现象;带电小球移至不带电金属球附近,由于静电感应,金属球在靠近带电小球一端会感应出与带电小球异号的电荷,两者相互吸引,选项B属于静电现象;小线圈接近通电线圈过程中,由于电磁感应现象,小线圈中产生感应电流,选项C不属于静电现象;从干燥的地毯上走过,由于摩擦生电,当手碰到金属把手时瞬间产生较大电流,人有被电击的感觉,选项D属于静电现象。
4.对物体带电现象的叙述,正确的是 (　　)
A.物体带电一定是因为具有多余的电子
B.摩擦起电实质上是电荷从一个物体转移到另一个物体的过程
C.物体所带电荷量可能很小,甚至小于e
D.电中和是等量异种电荷完全消失的现象
【解题指南】解决本题的关键是掌握电荷守恒定律,电荷并不能创生,也不能消失,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,但电荷的总量保持不变,以及知道元电荷的电量是最小的带电量。
【解析】选B。物体带电可能有多余的正电荷,也可能有多余的负电荷,故A错误;电荷并不能创生,也不能消失,摩擦起电的实质是电荷从一个物体转移到另一个物体,故B正确;元电荷的电量是最小的带电量,故C错误;电中和是等量的异种电荷完全抵消,而不是消失,故D错误。故选B。
5.保护知识产权,抵制盗版是我们每个公民的责任与义务。盗版书籍影响我们的学习效率,甚至会给我们的学习带来隐患。小华同学有一次不小心购买了盗版的物理参考书,做练习时,他发现有一个带电质点的电荷量数字看不清,他只能看清是6.　　×10-18 C,拿去问老师,如果你是老师,你认为该带电质点的电荷量可能是下列哪一个 (　　)?
A.6.8×10-18 C　　　　B.6.4×10-18 C
C.6.6×10-18 C　　 D.6.2×10-18 C
【解析】选B。任何带电体的电荷量都是元电荷的整数倍,即1.6×10-19 C的整数倍,由计算可知,只有6.4×10-18 C是1.6×10-19 C的整数倍,故选B。
6.公元前600年左右,希腊人泰勒斯就发现了用毛皮摩擦过的琥珀能吸引轻小的物体,公元一世纪,我国学者王充在《论衡》一书中也写下了“顿牟掇芥”。下列关于摩擦起电现象说法正确的是 (　　)
A.玻璃棒与丝绸摩擦过后,玻璃棒带的是负电
B.摩擦起电的过程就是创造电荷的过程
C.橡胶棒与毛皮摩擦后带负电,是因为毛皮上的电子移动到橡胶棒上
D.摩擦起电可以使物体带上任意大小的电量
【解析】选C。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,A错误;摩擦起电过程是得到和失去电子的过程,因此其实质是电子的转移,当某种物质失去了电子时,物质的电子比质子少,带正电,当某种物质得到了电子时,物质的电子比质子多,带负电,B错误;橡胶棒与毛皮摩擦后带负电,是因为毛皮上的电子移动到橡胶棒上,C正确;物体所带的电荷量只能是元电荷的整数倍,D错误。
【加固训练】
　　用金属箔做成一个不带电的圆环,放在干燥的绝缘桌面上。李明同学用
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
法不正确的是 (　　)
A.摩擦使笔套带电
B.笔套靠近圆环时,圆环上、下部感应出异种电荷
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
【解析】选D。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、下部感应出异种电荷,选项B正确;圆环被吸引到笔套的过程中,有向上的加速度,故圆环所受静电力的合力大于圆环所受的重力,故选项C正确;笔套碰到圆环后,笔套上的部分电荷转移到圆环上,使圆环带上性质相同的电荷,选项D错误。
二、计算题(本题共2小题,共24分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要标明单位)
7.(12分)如图所示,通过调节控制电子枪产生的电子束,使其每秒有104个电子到达收集电子的金属瓶,经过一段时间,金属瓶上带有-8×10-12 C的电荷量,求:
(1)金属瓶上收集到多少个电子。
(2)实验的时间为多长。
【解析】(1)金属瓶上收集的电子数目为:
n= 个=5×107(个)。
(2)实验的时间t= s=5 000 s。
答案:(1)5×107个　(2)5 000 s
8.(12分)A、B两物体相互摩擦,A物体原来带+4.8×10-14 C的电荷,与B物体摩擦后,所带的电荷量变为+1.6×10-14 C。问:
(1)在此过程中,A物体得到了电子还是失去了电子?
(2)转移了多少个电子?
【解析】(1)A、B两物体相互摩擦,A物体原来带+4.8×10-14 C的电荷,与B物体
摩擦后,所带的电荷量变为+1.6×10-14 C,摩擦起电中移动的是自由电子,所以
在此过程中A物体得到电子;
(2)A物体得到电子个数:
n= 个=2×105个
答案:(1)A物体得到了电子
(2)2.0×105个
【加固训练】
　　如图所示,A、B、C是三个安装在绝缘支架上的金属体,其中C球带正电,A、B是两个完全相同的枕形导体且不带电。试问:
(1)如何使A、B都带等量正电?
(2)如何使A、B都带等量负电?
(3)如何使A带负电B带等量的正电?
【解析】(1)法一:把A、B紧密靠拢,让C靠近B,则在B端感应出负电荷,A端感应出等量正电荷,把A与B分开,移走C后再用手摸一下B,再把A与B接触一下,则A和B就带等量正电。
法二:把A、B紧密靠拢,让C接触A或B,然后移去C,再把A与B分开,则A、B就带等量正电。
(2)把A、B紧密靠拢,让C靠近B,则在B端感应出负电荷,A端感应出等量正电荷,再用手摸一下A或B,移走C以后再把A与B分开,则A和B就带等量负电。
(3)把A、B紧密靠拢,让C靠近A,则在A端感应出负电荷,B端感应出等量正电荷,把A与B分开后,移去C,则A带负电B带等量的正电。
答案:见解析
【能力提升】(15分钟·40分)
9.(6分)把两个完全相同的金属球A和B接触一下,再分开一段距离,发现两球之间相互排斥,则A、B两球原来的带电情况不可能是 (　　)
A.带有等量异种电荷
B.带有等量同种电荷
C.带有不等量异种电荷
D.一个带电,另一个不带电
【解析】选A。两个金属球原来分别带等量同种电荷,把两个完全相同的金属球接触后仍带等量同种电荷,存在排斥力,故B可能。两个金属球原来分别带不等量异种电荷,金属球接触后电荷先中和再平分,带上等量同种电荷,存在排斥力,故C可能。原来的其中一个带电,把两个完全相同的金属球接触后电荷平分,带上等量同种电荷,存在排斥力,故D可能。两个金属球原来分别带等量异种电荷,接触后电荷完全中和,两球均不带电,不存在排斥力,故A不可能。
【加固训练】
　　(多选)如图所示为科技馆里一个趣味体验项目的简化图,核心装置为一个金属球,在干燥的空气里,体验者双脚站在绝缘凳上,右手按在金属球上,并远离周围其他物体。一条特殊传送带(图中未画出)给金属球不断地输送电荷,过一段时间后,体验者的头发便会四处散开,甚至倒立,十分有趣,在此状态下,下列分析正确的是 (　　)
A.若用左手也去摸金属球,会被电击
B.若用左手与旁边的观众握手,会被电击
C.若右手离开金属球,则头发会立刻恢复常态
D.若右手离开金属球而且走下绝缘凳,头发会立刻恢复常态

【解析】选B、D。若用左手也去摸金属球,不会有电流产生,不会被电击,选项A错误;若用左手与旁边的观众握手,会发生放电现象而被电击,选项B正确;若右手离开金属球,电荷不会转移,则头发仍然四处散开,选项C错误;若右手离开金属球而且走下绝缘凳,则电荷将进入大地,人体将不再带电,头发会立刻恢复常态,选项D正确。
10.(6分)如图所示,用绝缘柱支持的导体A和B彼此接触,起初它们不带电,贴在两端下部的金属箔是闭合的。把带正电的物体C移近A端,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端的金属箔张开,B端的金属箔闭合
B.C移近A端时,A端的金属箔闭合,B端的金属箔张开
C.A和B分开,移去C后,B端的金属箔会立即闭合
D.A和B分开,移去C后,A端的金属箔仍会张开

【解析】选D。将带电体C移近A端时,由于静电感应现象可知,A端是近端,会感应出异种电荷,B端是远端,会感应出同种电荷;当再把A和B分开,移去C后,A和B仍带不同种的电荷,故A、B端的金属箔仍会张开,选项D正确。
11.(6分)(多选)将一带负电的通过绝缘支架支撑的金属小球置于潮湿的空气中,经过一段时间后,发现该小球上带的负电荷几乎不存在了。这说明 (　　)
A.小球上原有的负电荷彻底消失了
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.该现象是由电子转移引起的,仍然遵循电荷守恒定律
【解析】选C、D。金属小球上的负电荷减少是由于电子通过潮湿的空气转移到外界,但是这些电子并没有彻底消失,就小球和整个外界组成的系统而言,其电荷的总量仍保持不变,仍遵循电荷守恒定律,故A、B错误,C、D正确。
【加固训练】
　　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.以上三种方式都不是

【解析】选B。导电平板靠近带电的绝缘板并接地时,导体与大地发生静电感应,使导电平板带上负电荷,故选项B正确。
12.(22分)有三个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,试求这时三个小球的带电荷量分别为多少。
【解析】总电荷量是守恒的,小球接触后平分电荷量;C、A接触后,A、C都
带 C=1.5×10-3 C的正电荷量,让小球B与小球A接触后分开,A、B都带
C=-2.5×10-4 C的负电荷量,最后让小球B与小球C接触后,B、C
都带 C=6.25×10-4 C的正电荷量。故最终三小球的带电荷量
分别为qA=-2.5×10-4 C,qB=6.25×10-4 C,qC=6.25×10-4 C。
答案:qA=-2.5×10-4 C　qB=6.25×10-4 C
qC=6.25×10-4 C