1、静电现象与电荷守恒A组1.(多选)科学家在研究原子、原子核及基本粒子时,为了方便,常常用元电荷作为电荷量的单位。关于元电荷,下列论述正确的是()A.把质子或电子叫元电荷B.1.610-19 C的电荷量叫元电荷C.电子带有最小的负电荷,其电荷量的绝对值叫元电荷D.质子带有最小的正电荷,其电荷量的绝对值叫元电荷答案:BCD2.毛皮与橡胶棒摩擦后,毛皮带正电,这是因为()A.毛皮上的一些电子转移到橡胶棒上B.毛皮上的一些正电荷转移到橡胶棒上C.橡胶棒上的一些电子转移到毛皮上D.橡胶棒上的一些正电荷转移到毛皮上解析:摩擦起电的实质是电子从一个物体转移到另一个物体上,原来呈中性的物体若失去了电子则带正电
2、,得到了电子就带负电。毛皮带正电是因为它失去了电子,同时橡胶棒得到了电子而带等量的负电。正电荷的载体是原子核内的质子,不能自由移动,故只有选项A正确。答案:A3.(多选)一带负电绝缘金属小球放在潮湿的空气中,经过一段时间该小球上净电荷几乎不存在,这说明()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.该现象是由于电子的转移引起,仍然遵循电荷守恒定律解析:绝缘小球上电荷减少是由于电子通过空气导电转移到外界,只是小球上电荷量减少,但是这些电子并没有消失。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,遵循电荷守恒定律。答
3、案:CD4.关于摩擦起电与感应起电,下列说法正确的是()A.摩擦起电是电荷的转移,感应起电是产生了电荷B.摩擦起电是产生电荷,感应起电是电荷的转移C.不论摩擦起电还是感应起电,都是电荷的转移D.不论摩擦起电还是感应起电,都是产生了电荷解析:无论哪种方式起电,都不是创造了电荷,都是电荷的转移,所以选项A、B、D错误,选项C正确。答案:C5.把两个完全相同的小球接触后分开,两球相互排斥,则两球原来的带电情况不可能是()A.原来其中的一个带电B.两个小球原来分别带等量异种电荷C.两个小球原来分别带同种电荷D.两个小球原来分别带不等量异种电荷解析:两个完全相同的小球,接触后互相排斥,说明原来两球所带的
4、电荷量的代数和不等于零。若原来带有等量的异种电荷,则接触后将发生中和,两球均不带电,故不会发生排斥作用。综上所述,选项B符合题意。答案:B6.带电微粒所带的电荷量的值不可能是()A.2.410-19 CB.-6.410-19 CC.-1.610-19 CD.410-18 C解析:因为任何电荷量都应是元电荷的整数倍,而qAe=2.410-19C1.610-19C=1.5不是整数,所以A不可能。其他的电荷量都是e的整数倍。答案:AB组1.金属球A带5q的正电荷,另一完全相同的金属球B带-q的负电荷。将两金属球接触后再分开,则B球带的电荷量为()A.-qB.qC.2qD.4q解析:由于两小球完全相同
5、,故接触后先中和再平分剩余电荷,qA=qB=5q-q2=2q,故选项C正确。答案:C2.(多选)把两个不带电的导体A和B用绝缘支架支起并靠在一起,如图所示。当一个带电的导体C移近A但不接触A,则下列说法正确的是()A.由于静电感应,A上带电种类与C上相同,B上带电种类与C上相反B.由于静电感应,A上带电种类与C上相反,B上带电种类与C上相同C.当把C移走后,再把A和B分开,则A和B就分别带上了等量异种电荷D.当把A和B先分开,再移走C,则A和B上就分别带上了等量异种电荷解析:根据静电感应现象,带电的导体C放在枕形导体附近,在A端出现了异种电荷,在B端出现了等量同种电荷,这样的带电并不是导体中有
6、了新的电荷,只是电荷的重新分布;而把C移走后,导体A、B又呈现为电中性,因此欲使A、B保存净电荷,需分开A、B后,再移走C,故答案为B、D。答案:BD3.(多选)如图所示,a、b、c、d为四个带电小球,两球之间的作用分别为a吸引d,b排斥c,c排斥a,d吸引b,则()A.仅有两个小球带同种电荷B.仅有三个小球带同种电荷C.c、d两小球带同种电荷D.c、d两小球带异种电荷解析:由c排斥a,c排斥b可知a、b、c带同种电荷;由d吸引a,d吸引b可知d与a、b、c带异种电荷,故选B、D。答案:BD4.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,
7、金属瓶上带有-810-12 C的电荷量。(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=Qe=-810-12C-1.610-19C=5107(个)。(2)实验的时间t=51071104s-1=5000s。答案:(1)5107个(2)5 000 s5.半径相同的两个金属小球A、B带有相等的电荷量,相隔一定的距离,今让第三个半径相同的不带电的金属小球先后与A、B接触后移开。(1)若A、B两球带同种电荷,求接触后两球的电荷量之比。(2)若A、B两球带异种电荷,求接触后两球的电荷量之比。解析:(1)若A、B带同种电荷,设电荷量为Q,第三个球与A接触时,平
8、分A的电荷量,A剩余电荷量为12Q。再与B接触,平分二者之和。B最后所带电荷量为12Q+Q2=34Q,则最后A、B电荷量之比为12Q34Q=23。(2)若A、B带异种电荷,设A带电+Q,则最后A带电+12Q,B最后带电-Q+12Q2=-14Q,A、B最后电荷量之比为12Q14Q=21。答案:(1)23(2)21教学建议本节由电荷、物体起电的原因、电荷守恒定律、元电荷四部分内容组成。它们是本章的预备性知识。关于静电现象方面的知识,初中已有介绍,而高中更侧重从物质微观结构的角度认识物体带电的本质。结合摩擦起电和感应起电的具体情景,理解电荷守恒定律是本节的重点。摩擦起电和感应起电两个内容不仅为“两种
9、电荷”以及电荷间的相互作用提供了感性材料,而且为理解电荷守恒定律铺设了台阶。所以做好摩擦起电和感应起电两个实验是本节教学的重点。教学中应该重视这两个实验的教学设计。在完成“电荷”教学的基础上,使学生能够认识到,无论是摩擦起电还是感应起电,其本质都是微观带电粒子(如电子)在物体之间或物体内部的转移,而不是创造出了电荷。有了这样的认识,在教学中可以提出以下三个问题:电中性物体中有无电荷存在?所谓“电荷的中和”是不是正、负电荷一起消失了?对于“电荷的总量保持不变”中的“电荷的总量”你是怎么理解的?引导学生认识到:电中性物体中是有电荷存在的,只是电荷的代数和为0;“电荷的中和”是指电荷的种类和数量达到
10、异种等量,这时正、负电荷的代数和为0;“电荷的总量”是指电荷的代数和。对于元电荷的概念,最重要的是把握电荷量子化的思想,这是学生第一次接触“量子化”,要为以后的学习打个伏笔。教师授课时不必过早提出“量子化”的名词,可先以人群的最小量是一个人为例,让学生知道不连续变化的含义,然后引出电荷量是不能连续变化的物理量的事实,并介绍电荷量的定义。参考资料球状闪电的成因探索人类历史上曾留下很多有关球状闪电的记载。由于很难解释球状闪电的一些特征,例如目击者一般感受不到火球的热度,但火球往往触物即燃,因此该现象长期以来一直被视为目击者的幻觉,甚至有时还被列为超自然现象之列。研究人员利用建立起来的闪电磁场模型,
11、解开了球状闪电的很多谜团。这一模型的关键是闪电过程中形成的水平磁场和垂直磁场磁感线圈相互交织而成的磁感线网。在某些特殊情况下,这一磁感线网有可能会呈现出球形,而发光等离子体会被这一球网所“俘获”而形成球状闪电。由于水平磁场和垂直磁场磁感线圈互相束缚,因此其最终构成的磁感线网和其中的发光等离子体不易膨胀,这一火球效应会一直持续到等离子体开始冷却。研究人员指出,根据他们的测算,火球持续时间最多可达10至15秒。当等离子体冷却后,电子开始被原子所束缚,等离子体内部电阻变大、电流趋弱,周围的磁场也将随之瓦解,最终火球不复存在。球状闪电绝大部分较冷,但在沿磁力线方向局部温度往往超过1.6万摄氏度。研究人员指出,据此就可很好地解释为什么火球并不发热而触到物体后往往容易着火。
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