初中物理尖子生自主招生培优讲义版块15 电荷与电路 专题15-1 电荷及电荷守恒定律 （学生版）

页专题15-1电荷及电荷守恒定律知识·解读一、电荷1、两种电荷：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.同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引.2、电荷量：电荷的多少叫电荷量，在国际单位制中，它的单位是库仑，简称库.用C表示.3、元电荷：最小的电荷量叫做元电荷，用e表示.所有带电体的电荷量或者等于e，或者是e的整数倍.元电荷e的数值最早是由美国物理学家密立根测得的，在我们的计算中，可取e＝1.60×10－19C.注意：①元电荷是最小的电荷量，而不是实物粒子，元电荷无正、负之分.②虽然质子、电子的电荷量等于元电荷，但不能说质子、电子是元电荷.③电子的比荷：电子的电荷量e与电子的质量me之比，叫做电子的比荷.二、三种起电方式的比较摩擦起电感应起电接触起电现象两绝缘体带上等量异种电荷导体两端出现等量异种电荷导体带上与带电体相同的电荷原因不同物质对电子的束缚能力不同.束缚能力强的得电子，带负电；束缚能力弱的失电子，带正电导体中的电子在电荷间相互作用下发生转移，使靠近带电体一端所带的电荷电性与带电体相反；远离带电体一端与带电体所带电荷电性相同在电荷间相互作用下，电子从一个物体转移到另一个物体上实质电荷在物体之间或物体内部的转移三、对电荷守恒定律的理解1、使物体带电的实质不是创造了电荷，而是物体所带的电荷发生了转移，也就是物体间或物体内部电荷的重新分布.2、电荷的中和是指带等量异号电荷的两物体接触时，经过电子的转移，物体达到电中性的过程.3、导体接触带电时电荷量的分配与导体的材料、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.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，张开的角度也越大.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.典例·解读类型一、三种起电方式判断例1、如图所示，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()A.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.例2、把一个轻质的小球靠近用毛皮摩擦过的橡胶棒时，它们相互吸引，则这个小球()A、一定不带电B、一定带负电C、一定带正电D、可能不带电【【答案】D.【解析】本题考查电荷间的相互作用规律。用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电，把一个轻质的小球靠近用毛皮摩擦过的橡胶棒时，它们相互吸引，则这个小球可能带正电或不带电。类型二、电荷守恒定律及其分配规律例3、完全相同的两金属小球A、B带有相同的电荷量，相隔一定的距离，今让第三个完全相同的不带电金属小球C，先后与A、B接触后移开.(1)若A、B两球带同种电荷，接触后两球的电荷量大小之比为多大？(2)若A、B两球带异种电荷，接触后两球的电荷量大小之比为多大？【【答案】(1)2∶3；(2)2∶1.(1)设(1)设A、B带电荷量均为q，则A、C接触后，A、C带电荷量为qA＝qC＝eq\f(1,2)q.C与B球接触后，B、C所带电荷量为：qB＝qC′＝eq\f(q＋\f(1,2)q,2)＝eq\f(3,4)q.故A、B带电荷量大小之比为eq\f(qA,qB)＝eq\f(\f(1,2)q,\f(3,4)q)＝eq\f(2,3).(2)设A带正电，B带负电，且所带电荷量大小均为q.则C与A接触后，A、C带电荷量为qA＝qC＝＋eq\f(1,2)q.C与B接触后，B、C带电荷量为qB＝qC″＝eq\f(\f(1,2)q－q,2)＝－eq\f(1,4)q，故A、B带电荷量大小之比为eq\f(qA,qB)＝eq\f(\f(1,2)q,\f(1,4)q)＝eq\f(2,1).两金属导体接触后电荷量的分配规律1.当两个导体材料、形状不同时，接触后再分开，只能使两者均带电，但无法确定电荷量的多少.2.若使两个完全相同的金属球带电荷量大小分别为q1、q2，则有(1)eq\x(若带同种电荷)⇒eq\x(金属球相接触)⇒eq\x(总电荷量平分)⇒eq\x(即均带电\f(q1＋q2,2))(2)eq\x(若带异种电荷)⇒eq\x(金属球相接触)⇒eq\x(先中和再平分)⇒eq\x(即均带电\f(|q1－q2|,2))类型三、验电器原理及使用例4、取两个相同的验电器A和B，使A带电，B不带电，可以看到A的金属锡箔张开，B的金属锡箔闭合(如图)。用带绝缘柄的金属棒将A和B上的金属球连接起来，则A、B金属箔张角的变化情况是()A、A和B都不变 B、A变小，B张开C、A变大，B不变D、A闭合，B张开【【答案】B.【解析】本题考查验电器的原理和使用。A带电，B不带电，用带绝缘手柄的金属棒将A、B连接起来，连接的瞬间，电荷从A转移到B，使B带上电荷，B的金属箔因带同种电荷相互排斥而张开；A带的电荷减少，金属箔片张角变小。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，如图所示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，若金属球带正电荷，则将导体上的自由电子吸引上来，这样验电器的上部将带负电荷，箔片带正电荷；若金属球带负电荷，则将导体上的自由电子被排斥到最远端，这样验电器的上部将带正电荷，箔片带负电荷.故选项B正确.培优·训练一、判断题(1)丝绸摩擦玻璃棒，玻璃棒带正电，证明正电荷从丝绸转移到玻璃棒上.()(2)摩擦起电的过程是电子从一个物体转移到另一个物体的过程.()(3)带正电的物体A与不带电的物体B接触后，电子由B转移到A上，B将带正电.()(4)带正电的物体C靠近不带电的枕形导体AB，如图所示，A端将带正电，B端带负电.()(5)电子的电荷量e的数值最早是由库仑通过实验测出的.()(6)元电荷是最小的带电体.()(7)元电荷就是质子或电子.()(8)所有带电体的电荷量一定等于元电荷的整数倍.()(9)元电荷是表示跟电子所带电荷量数值相等的电荷量.()二、选择题1、把餐巾纸摩擦过的塑料吸管放在支架上，吸管能在水平面自由转动。如图所示，手持带负电的橡胶棒，靠近吸管A端，A端会远离橡胶棒。实验中()A、吸管不带电B、吸管带正电C、摩擦时，吸管得到电子D、与吸管摩擦的餐巾纸一直不带电2、如图所示，用毛皮摩擦过的橡胶棒接触验电器的金属球，发现验电器的两片金属箔张开，以下说法正确的是()A、金属球带负电，金属箔带正电B、金属球和金属箔都带正电C、两片金属箔都带负电，由于互相排斥而张开D、两片金属箔都带正电，由于互相排斥而张开3、如图所示，通草球甲、乙相互排斥，甲、丙相互吸引，如果已知甲带正电，那么乙、丙的带电情况是()A、乙带负电、丙带正电B、乙带正电、丙带正电C、乙带负电、丙带负电或不带电D、乙带正电、丙带负电或不带电4、用丝绸摩擦两根玻璃棒，手持一根玻璃棒，靠近另一根被吊起的玻璃棒时，现象如图5甲箭头所示远离.而手持用毛皮摩擦过的橡胶棒，靠近被吊起的用丝绸摩擦过的玻璃棒时，现象如图乙箭头所示靠近.那么()A、图甲中两玻璃棒互相吸引B、图乙中橡胶棒与玻璃棒互相排斥C、图甲、乙中的玻璃棒带异种电荷D、图乙表明异种电荷互相吸引5、如图所示，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()A、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6、如图所示，某次实验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的向空中散开，下列说法正确的是()A、锡箔屑被吸引过程会因为获得电子而带负电B、锡箔屑被吸引过程是减速过程C、最后锡箔屑散开主要是因为碰撞导致D、散开时锡箔屑带正电7、下列说法正确的是()A、物体所带的电荷量可以为2×10－19CB、不带电的物体上，既没有正电荷也没有负电荷C、摩擦起电的过程，是靠摩擦产生了电荷D、利用静电感应使金属导体带电，实质上是导体中的自由电子趋向或远离带电体8、如图所示，Q带负电荷，导体P在a处接地，下列说法中正确的是()A、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9、如图所示，A、B为带异种电荷的小球，将两条不带电的导体棒C、D放在两球之间，在用导线将C棒左端点x和D棒右端点y连接起来的瞬间，导线中自由电子移动的方向是()A、x→yB、y→xC、没有电流D、先是y→x，然后x→y10、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，金属箔片的张角将()A、先变小后变大B、变大C、变小D、先变大后变小11、(多选)关于摩擦起电和感应起电的理解，下列说法中正确的是()A、摩擦起电说明电荷能够被创造B、摩擦起电现象说明通过摩擦可以使电荷从一个物体转移到另一个物体上C、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D、感应起电说明电荷可以从物体的一个部分转移到物体的另一个部分12、(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，丙物体带电荷量的大小为8×10－16C.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8×10－16C13、保护知识产权，抑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、9.2×10－18CB、9.4×10－18CC、9.6×10－18CD、9.8×10－18C14、(多选)有A、B、C三个完全相同的金属球，A带1.2×10－4C的正电荷，B、C不带电，现用相互接触的方法使它们都带电，则A、B、C所带的电荷量可能是下面哪组数据()A、4.0×10－5C,4.0×10－5C,4.0×10－5CB、6.0×10－5C,4.0×10－5C,4.0×10－5CC、6.0×10－5C,3.0×10－5C,3.0×10－5CD、5.0×10－5C,5.0×10－5C,5.0×10－5C三、填空题1、将塑料绳的一端扎紧，尽可能将其撕成更多的细丝，用干燥的手从上向下捋几下，观察到如图所示的现象，这是因为塑料丝带了_________电荷(选填“同种”或“异种”)，这种使塑料丝带电的方法称为_________，塑料丝带电的实质是_________在物体间转移。2、用在干燥的头发上梳过的塑料梳子靠近细细的水流，会观察到如图所示的惊奇的现象。这是由于梳子摩擦后_________，会吸引细细的水流；当梳子靠近带负电的小球时，小球被排斥说明梳子带_________电。3、有三个相同的金属小球A、B、C，其中小球A带有2.0×10－5C的正电荷，小球B、C不带电，现在让小球C先与球A接触后取走，再让小球B与球A接触后分开，最后让小球B与小球C接触后分开，最终三球的带电荷量分别为qA＝_________________C，qB＝__________________C，q