物理选修31沪科版全程导学笔记第1章电荷的相互作用1.1

1．1静电现象与电荷守恒[目标定位]1.知道自然界中的两种电荷及其相互作用.2.知道使物体带电的三种方式.3.掌握电荷守恒定律及元电荷的概念．一、物体起电的原因1．用丝绸摩擦玻璃棒，玻璃棒带何种电荷？用毛皮摩擦橡胶棒，橡胶棒带何种电荷？使玻璃棒和橡胶棒带电的原因是什么？答案玻璃棒带正电，橡胶棒带负电．丝绸摩擦玻璃棒时，玻璃棒上的电子向丝绸转移，玻璃棒失去电子带正电，丝绸得到电子带负电；毛皮摩擦橡胶棒时，毛皮上的电子向橡胶棒转移，橡胶棒得到电子带负电，毛皮失去电子带正电．2．如图1所示，取一对用绝缘柱支撑的导体A和B，使它们彼此接触．起初它们不带电，贴在下部的金属箔片是闭合的．图1(1)把带正电荷的物体C移近导体A，金属箔片有什么变化？(2)这时把A和B分开，然后移去C，金属箔片又有什么变化？(3)再让A和B接触，又会看到什么现象？答案(1)C移近导体A，两侧金属箔片都张开；(2)金属箔片仍张开，但张角变小；(3)A、B接触，金属箔片都闭合．

3．带正电的物体A与不带电的物体B接触，使物体B带上了什么电荷？在这个过程中电荷是如何转移的？答案正电荷．在这个过程中，有电子从物体B转移到物体A，物体B中电子数量减少，因此带正电．[要点总结]1．摩擦起电的原因：当两个不同物体相互摩擦时，一些束缚不紧的电子会从一个物体转移到另一个物体，于是原来呈电中性的物体由于得到电子而带负电，失去电子的物体则带正电．2．感应起电的原因：当一个带电体靠近导体时，由于电荷之间相互吸引或排斥，导体中的自由电子便会趋向或远离带电体，使导体靠近带电体的一端带异种电荷，远离带电体的一端带同种电荷．3．接触起电的原因：电荷从带电体转移到不带电的物体上．4．三种起电方式的实质都是电子的转移．例1(多选)关于摩擦起电现象，下列说法正确的是()A．摩擦起电现象使本来没有电子和质子的物体中产生了电子和质子B．两种不同材料的绝缘体相互摩擦后，同时带上等量异号电荷C．摩擦起电，可能是因为摩擦导致质子从一个物体转移到了另一个物体而造成的D．答案BD解析摩擦起电的实质是由于两个物体的原子核对核外电子的束缚能力不相同，因而电子可以在物体间转移．若一个物体失去电子，其质子数就会比电子数多，我们说它带正电；若一个物体得到电子，其质子数就会比电子数少，我们说它带负电．例2如图2所示，放在绝缘支架上带正电的导体球A，靠近放在绝缘支架上不带电的导体B，导体B用导线经开关接地，现把S先合上再断开，再移走A，则导体B()图2A．不带电 B．带正电C．带负电 D．不能确定答案C解析根据静电感应现象和电荷间的相互作用，可判断导体B带负电，故选C.

感应起电的判断方法1．当带电体靠近导体时，导体靠近带电体的一端带异种电荷，远离带电体的一端带同种电荷，如图3甲所示．2．导体接地时，该导体与地球可视为一个导体，而且该导体可视为近端导体，带异种电荷，地球就成为远端导体，带同种电荷，如图乙、丙所示．图3二、电荷守恒定律前面学习了三种不同的起电方式，其本质都是电子在物体之间或物体内部转移．那么，在一个封闭的系统中电荷的总量能增多或减少吗？答案在一个封闭的系统中，电荷的总量保持不变．[要点总结]电荷守恒定律：电荷既不能被创造，也不能被消灭，只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一个部分转移到另一个部分，在转移过程中，电荷的总量不变．特别提醒：(1)电荷守恒定律的关键词是“转移”和“总量不变”．(2)导体接触带电时电荷量的分配与导体的形状、大小有关．若两个完全相同的金属小球接触后再分开，将平分电荷，两小球带电荷量都为Q＝eq\f(Q1＋Q2,2)(式中电荷量Q1和Q2均包含它们的正、负号)．(3)电荷的中和：带等量异号电荷的两导体接触，电子由带负电的导体转移到带正电的导体上，使彼此都达到电中性的过程．例3(多选)原来甲、乙、丙三物体都不带电，今使甲、乙两物体相互摩擦后，乙物体再与丙物体接触，最后，得知甲物体带正电荷1.6×10－15C，则对于最后乙、丙两物体的带电情况，下列说法中正确的是()A．乙物体一定带有负电荷8×10－16CB．乙物体可能带有负电荷2.4×10－15CC．丙物体一定带有正电荷8×10－16CD．丙物体一定带有负电荷8×10－16C答案AD解析由于甲、乙、丙原来都不带电，甲、乙相互摩擦导致甲失去电子而带1.6×10－15C的正电荷，乙物体得到电子而带1.6×10－15C的负电荷；乙物体与不带电的丙物体相接触，从而使一部分负电荷转移到丙物体上，故可知乙、丙两物体都带负电荷，由电荷守恒可知乙最终所带负电荷为1.6×10－15C－8×10－16C＝8×10－16C，故A、D正确．三、元电荷1．物体的带电荷量可以是任意的吗？带电荷量可以是4×10－19C吗？答案物体的带电荷量不是任意的，它只能是1.6×10－19C的整数倍．由于4×10－19C是1.6×10－19C的2.5倍，所以带电荷量不能是4×10－19C.2．电子和质子就是元电荷吗？答案元电荷是电荷量的单位，不是物质；电子和质子是实实在在的粒子．[要点总结]1．电荷量：物体所带电荷的多少叫做电荷量．国际单位是库仑，简称库，用C表示．2．元电荷：最小的电荷量叫做元电荷，用e表示．电荷量e的数值最早是由美国物理学家密立根通过实验测得的．3．电子的比荷：电子的电荷量e跟电子的质量me之比，叫做电子的比荷．特别提醒：(1)所有带电体的带电荷量或者等于e，或者是e的整数倍．(2)质子和电子所带电荷量与元电荷相等，但不能说电子和质子是元电荷．例4(多选)下列关于元电荷的说法中正确的是()A．元电荷实质上是指电子和质子本身B．一个带电体的带电荷量可以为205.5倍的元电荷C．元电荷没有正负之分D．元电荷e的值最早是由美国物理学家密立根通过实验测定的答案CD解析元电荷是指电子或质子所带电荷量的大小，但元电荷不是带电粒子，也没有电性之说，A项错误，C项正确；元电荷是最小的带电单位，所有带电体的带电荷量一定等于元电荷的整数倍，B项错误；元电荷e的值最早是由美国物理学家密立根通过实验测定的，D项正确．四、验电器的原理和使用验电器的两种应用方式及原理(1)带电体接触验电器：当带电的物体与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，因相互排斥而张开．物体所带电荷量越多，电荷转移的越多，斥力越大，金属箔片张开的角度也越大，如图4甲．(2)带电体靠近验电器：当带电体靠近验电器的金属球时，带电体会使验电器的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，如图乙．图4例5使带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器的金属箔片张开，如图表示验电器上感应电荷的分布情况，正确的是()答案B解析把带电金属球移近不带电的验电器，会改变验电器上的电荷分布；由于电荷间同性相斥、异性相吸，使得验电器上靠近带电金属球的一端和其电性相反，而远离带电金属球的一端和其电性相同，故选项B正确.1．(对摩擦起电的理解)毛皮与橡胶棒摩擦后，毛皮带正电，橡胶棒带负电．这是因为()A．空气中的正电荷转移到了毛皮上B．空气中的负电荷转移到了橡胶棒上C．毛皮上的电子转移到了橡胶棒上D．橡胶棒上的电子转移到了毛皮上答案C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，电中性的物体若失去了电子就带正电，得到了电子就带负电．由于毛皮的原子核束缚电子的能力比橡胶棒弱，在摩擦的过程中毛皮上的一些电子转移到了橡胶棒上，失去了电子的毛皮带正电，所以C正确．

2.(对感应起电的理解)(多选)用金属箔做成一个不带电的圆环，放在干燥的绝缘桌面上．小明同学用绝缘材料做的笔套与头发摩擦后，将笔套自上而下慢慢靠近圆环，当距离约为0.5cm时圆环被吸引到笔套上，如图5所示．对上述现象的判断与分析，下列说法正确的是()图5A．摩擦使笔套带电B．笔套靠近圆环时，圆环上、下部感应出异号电荷C．圆环被吸引到笔套上的过程中，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答案ABC解析笔套与头发摩擦后，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、下部感应出异号电荷，选项B正确；圆环被吸引到笔套上的过程中，是由于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；笔套接触到圆环后，笔套上的部分电荷转移到圆环上，使圆环带上相同性质的电荷，选项D错误．3．(对元电荷的理解)保护知识产权，抵制盗版是我们每个公民的责任与义务．盗版书籍不但影响我们的学习效率，甚至会给我们的学习带来隐患．某同学有一次购买了盗版的物理参考书，做练习时，发现有一个带电质点的电荷量数据看不清，只能看清是9.________×10－18C，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数据中的哪一个()A．9.2×10－18C B．9.4×10－18CC．9.6×10－18C D．9.8×10－18C答案C4．(验电器的原理)如图6所示，用丝绸摩擦过的玻璃棒和验电器的金属球接触，使验电器的金属箔片张开，关于这一现象，下列说法正确的是()图6A．两片金属箔片上带异种电荷B．两片金属箔片上均带负电荷C．金属箔片上有电子转移到玻璃棒上D．将玻璃棒移走，则金属箔片立即合在一起答案C解析用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，若将其接触验电器的金属球，此时两个箔片上均带正电荷；在此过程中，一部分电子会从验电器向玻璃棒转移；移走玻璃棒后，箔片仍带电，不会立即合在一起，选项C正确．5．(对电荷守恒定律的理解)有两个完全相同的带电金属小球A、B，带电荷量分别为QA＝6.4×10－9C、QB＝－3.2×10－9C，让两个金属小球接触，在接触过程中，电子如何转移，转移了多少个电子？答案电子由球B转移到球A3.0×1010个解析在接触过程中，由于B球带负电，其上多余的电子转移到A球，中和A球上的一部分正电荷直至B球为中性不带电，同时，由于A球上有净正电荷，B球上的电子会继续转移到A球，直至两球带上等量的正电荷．在接触过程中，电子由球B转移到球A.接触后两小球各自的带电荷量QA′＝QB′＝eq\f(QA＋QB,2)＝eq\f(6.4×10－9－3.2×10－9,2)C＝1.6×10－9C共转移的电子电荷量为ΔQ＝－QB＋QB′＝3.2×10－9C＋1.6×10－9C＝4.8×10－9C转移的电子数为n＝eq\f(ΔQ,e)＝eq\f(4.8×10－9C,1.6×10－19C)＝3.0×1010个．一、选择题考点一电荷量与元电荷1．关于对元电荷的理解，下列说法正确的是()A．元电荷就是电子B．元电荷就是质子C．元电荷是表示跟电子所带电荷量数值相等的电荷量D．元电荷是带电荷量最小的带电粒子答案C2．(多选)关于电荷量，以下说法正确的是()A．物体所带的电荷量可以为任意值B．物体所带的电荷量只能为某些值C．物体带电荷量的最小值为1.6×10－9CD．若物体带正电荷，电荷量为1.6×10－9C，这是因为物体失去了1.0×1010个电子答案BD解析物体所带的电荷量不能为任意值，只能为元电荷的整数倍，故A错误，B正确．物体带电荷量的最小值与电子的电荷量数值相等，为1.6×10－19C，故C错误．物体带电荷量为1.6×10－9C，说明物体失去了eq\f(1.6×10－9,1.6×10－19)＝1.0×1010个电子，故D正确．考点二三种起电方式3．感应起电和摩擦起电都能使物体带电，关于这两种带电过程，下列说法正确的是()A．感应起电和摩擦起电都是电荷从物体的一部分转移到另一部分B．感应起电是电荷从一个物体转移到另一个物体C．感应起电和摩擦起电都是电荷从一个物体转移到另一个物体D．摩擦起电是电荷从一个物体转移到另一个物体答案D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，摩擦起电的实质是电子从一个物体转移到另一个物体，故A、B、C错误，D正确．4．如图1所示，在感应起电中，带负电小球P靠近带绝缘底座的导体MN时，M处将()图1A．带负电 B．带正电C．不带电 D．以上答案均有可能答案A解析这是感应起电，当带负电小球靠近带绝缘底座的导体时，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，左端的负电荷受到排斥力运动到右侧，所以N处带正电，M处带负电，故A正确．5.如图2所示，Q带负电荷，导体P在a处接地，下列说法中正确的是()图2A．导体P的a端不带电荷，b端带负电荷B．导体P的a端带正电荷，b端不带电C．导体P的a端带正电荷，b端带负电荷，且正、负电荷的电荷量相等D．导体P的a端带正电荷，b端带负电荷，正电荷的电荷量大于负电荷的电荷量答案B解析导体P接地时与大地可视为一个新的导体，a为靠近Q的一端，而大地为远离Q的一端，由于静电感应，靠近Q的一端会带上电性与Q相反的电荷，即带上正电荷，大地端则带上电性与Q相同的电荷，b端不带电，故B正确．考点三验电器及其原理6.用一根跟毛皮摩擦过的硬橡胶棒，靠近不带电验电器的金属小球a(如图3)，然后用手指瞬间接触一下金属杆c后拿开橡胶棒，这时验电器小球a和金箔b的带电情况是()图3A．a带正电，b带负电B．a、b均带负电C．a、b均带正电D．a带负电，b带正电答案C考点四电荷守恒定律的应用7．(多选)A和B都是不带电的物体，它们互相摩擦后A带负电荷1.6×10－10C，下列判断中正确的是()A．在摩擦前A和B的内部电荷量为零B．摩擦的过程中电子从A转移到了BC．A在摩擦过程中一定得到了1×109个电子D．A在摩擦过程中一定失去了1.6×10－19C电子答案AC8．如图4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，导体分为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()图4A．沿虚线d切开，A带负电，B带正