1、第一章 静 电 场1 电荷及其守恒定律 必备知识自主学习一、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
2、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1.6010-19电荷量e电子的质量me之比【易
3、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1.610-19C。()(5)带电体发生中和现象时,正、负电荷都消失了。()关键能力合作学习知识点一 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
4、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
5、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两个不带电的导体球(甲、乙),两个导体球开始时互相接触且对地绝缘,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,再移走棒D.先使乙球瞬时接地,再移走棒【审题关键】序号信息提取靠近而不接触,产生感应起电两个导体球此时可看为一个整体产生接触起电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
6、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
7、.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
8、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QAQBB.只有沿虚线b切开,才有A带正电,B带负电,且QA=QBC.沿虚线a切开,A带正电,B带负电,且QAQBD.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
9、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,
10、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
11、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=6.410-9 C,QB=-3.210-9 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:3.210-9 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
12、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=1.610-9 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:Q=QB-QB=1.610-9 C-(-3.210-9 C)=4.810-9 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。(
13、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
14、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23。(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21。答案:(1)23(2)2
15、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.
16、0 C?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 C。求共转移到此人身上多少个电子?(电子电荷量e=-1.610-19 C,1 C=10-6C)【解析】n1=个=2.01014个。人身上聚集的电子个数n2=个=3.01014个。答案:2.01014个 3.01014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
17、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?情境模型素养【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
18、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:见解析课堂检测素养达标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 CC.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
19、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
20、.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
21、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
22、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
23、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,
24、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:见解析课时素养评价一 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
25、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
26、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
27、;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eD.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
28、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
29、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.6.810-18 CB.6.410-18 CC.6.610-18 CD.6.210-18 C【解析】选B。任何带电体的电荷量都是元电荷的整数倍,即1.610-19 C的整数倍,由计算可知,只有6.410-18 C是1.610-19 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
30、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
31、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
32、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-810-12 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=5107(个)。(2)实验的时间t=s=5 000 s。答案:(1)5107个(2)5 000 s8.(12分)A、B两物体相互摩擦,A物体原来带+4.810-14 C的电荷,与B物体摩擦后,所带的电荷量变为+1.6
33、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+4.810-14 C的电荷,与B物体摩擦后,所带的电荷量变为+1.610-14 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=2105个答案:(1)A物体得到了电子(2)2.0105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
34、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)
35、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
36、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
37、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
38、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
39、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310-3 C的正电荷,B小球带有210-3 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=1.510-3 C的正电荷量,让小球B与小球A接触后分开,A、B都带C=-2.510-4 C的负电荷量,最后让小球B与小球C接触后,B、C都带C=6.2510-4 C的正电荷量。故最终三小球的带电荷量分别为qA=-2.510-4 C,qB=6.2510-4 C,qC=6.2510-4 C。答案:qA=-2.510-4 CqB=6.2510-4 CqC=6.2510-4 C
