第一章 靜 電 場 1 電荷及其守恒定律,一、電荷及起電方式 1.兩種電荷： (1)電荷的分類： 正電荷：和用絲綢摩擦過的_所帶的電荷性質(zhì) 一樣的電荷。,玻璃棒,負(fù)電荷：和用毛皮摩擦過的_所帶的電荷性質(zhì) 一樣的電荷。 (2)電荷的性質(zhì)：同號電荷相互_，異號電荷相互 _；且?guī)щ婓w有_的性質(zhì)。 2.摩擦起電：兩個物體相互摩擦?xí)r，_從一個物體 轉(zhuǎn)移到另一個物體，原來呈電中性的物體由于_電 子而帶負(fù)電，_電子的物體則帶正電。,橡膠棒,排斥,吸引,吸引輕小物體,電子,得到,失去,3.感應(yīng)起電： (1)自由電子：金屬中離原子核_的能脫離原子核的 束縛而在金屬中_的電子。 (2)靜電感應(yīng)：當(dāng)一個帶電體靠近導(dǎo)體時，由于_ _，導(dǎo)體中的自由電荷便會趨向或遠(yuǎn)離 帶電體，使導(dǎo)體靠近帶電體的一端帶_電荷，遠(yuǎn)離 帶電體的一端帶_電荷的現(xiàn)象。,較遠(yuǎn),自由活動,電荷間,相互吸引或排斥,異號,同號,(3)感應(yīng)起電：利用_使金屬導(dǎo)體帶電的過程。,靜電感應(yīng),二、電荷守恒定律及元電荷 1.電荷守恒定律： (1)內(nèi)容：電荷既不會_，也不會_，它只能從 一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，或者從物體的一部分轉(zhuǎn) 移到另一部分；在轉(zhuǎn)移過程中，電荷的總量_。 (2)電荷守恒定律的表述：一個與外界沒有_ 的系統(tǒng)，電荷的代數(shù)和_。,創(chuàng)生,消滅,保持不變,電荷交換,保持不變,2.元電荷： (1)電荷量：電荷的_。在國際單位制中，單位是 _，符號_。 (2)元電荷：最小的電荷量，即_或_所帶的電 荷量，用e表示，e=_。最早由美國物理 學(xué)家_測得。 (3)電子的比荷：電子的電荷量e與_之比。,多少,庫侖,C,電子,質(zhì)子,1.6010-19 C,密立根,電子的質(zhì)量me,【思考辨析】 (1)感應(yīng)起電過程仍符合電荷守恒定律。 ( ) (2)元電荷是最小的帶電體。 ( ) (3)玻璃棒和其他物體摩擦后不一定帶正電。 ( ) (4)摩擦起電是通過摩擦創(chuàng)造了等量的異種電荷的過 程 。 ( ) (5)帶電微粒所帶的電荷量可能為2.410-19 C。( ),提示：(1)。三種起電方式的實質(zhì)都是電荷在不同物體間或同一物體內(nèi)部發(fā)生了轉(zhuǎn)移，電荷的總量不變。 (2)。元電荷是最小的電荷量，不是帶電的物體。 (3)。玻璃棒與絲綢摩擦后帶正電，與其他物體摩擦后不一定帶正電。 (4)。摩擦起電并不是創(chuàng)造了電荷，而是使電荷分開、轉(zhuǎn)移。 (5)。物體所帶電荷量只能是元電荷的整數(shù)倍。,【生活鏈接】 是否只有當(dāng)帶電體與導(dǎo)體棒的上端接觸時，金屬箔片才會張開？解釋看到的現(xiàn)象。 提示：當(dāng)帶電體靠近導(dǎo)體棒上端時發(fā)生靜電感應(yīng)使導(dǎo)體棒帶電，金屬箔片張開。當(dāng)帶電體接觸導(dǎo)體棒時同樣可使導(dǎo)體棒帶電，金屬箔片張開，屬于接觸起電，這是兩種不同的起電方式。,知識點一 三種起電方式的理解 探究導(dǎo)入： 同學(xué)們到超市購物，是如何打開新塑料袋的呢？請做 下面的實驗并解釋： 將新塑料袋鋪于平滑的木質(zhì)桌面上，沿垂直于塑料袋 底線方向剪下一條長15 cm、寬3 cm的雙層塑膜條，捏,住塑膜條的底線部位，平放在桌子上，另一只手用毛刷單方向在塑膜條上摩擦34次，再翻過塑膜條使另一面朝上，重復(fù)剛才的動作。 然后將塑膜條提起，會看到兩片塑膜條自然分開成 90120。之后，將剛才用過的毛刷從下方伸入兩片塑膜條的中間，這時會看到兩片展開的塑膜條突然合攏且緊貼于毛刷上。,提示：(1)毛刷與塑膜條摩擦后產(chǎn)生了靜電，兩層塑膜 條上帶有同種電荷，同種電荷相互排斥使塑膜條分開。 (2)摩擦后的毛刷上帶有等量異種電荷，將毛刷伸入兩 片塑膜條中間，塑膜條合攏且緊貼著毛刷，說明異種電 荷相互吸引。 (3)售貨員為打開塑料袋，用兩手揉擦其表面，原因與 上面的分析相同。,【歸納總結(jié)】 三種起電方式的比較：,三種起電方式各自遵循的規(guī)律 (1)摩擦起電時電荷轉(zhuǎn)移的規(guī)律。 摩擦起電時，原子核中的質(zhì)子不能脫離原子核而移動，即相互摩擦的兩個物體中轉(zhuǎn)移的不可能是正電荷，轉(zhuǎn)移的只是負(fù)電荷，即電子。 電中性的兩個絕緣體相互摩擦，帶正電的物體一定是失去了電子，帶負(fù)電的物體一定是獲得了電子。,(2)感應(yīng)起電的分布規(guī)律。 近異遠(yuǎn)同：用帶電體靠近不帶電的導(dǎo)體時，會在靠 近帶電體的一端感應(yīng)出與帶電體電性相反的電荷，遠(yuǎn) 離端感應(yīng)出與帶電體電性相同的電荷。 等量異性：用帶電體靠近不帶電的導(dǎo)體(或兩不帶電 的相互接觸的導(dǎo)體)時，會在原不帶電的導(dǎo)體兩端(或 兩不帶電的相互接觸的導(dǎo)體上)感應(yīng)出等量異性的電荷。,(3)接觸起電時電子轉(zhuǎn)移的規(guī)律。 帶負(fù)電的物體與不帶電的中性物體接觸，電子由帶負(fù)電的物體轉(zhuǎn)移到中性物體上。 帶正電的物體與不帶電的中性物體接觸，電子由中性物體轉(zhuǎn)移到帶正電的物體上。 帶正電的物體與帶負(fù)電的物體接觸，電子由帶負(fù)電的物體轉(zhuǎn)移到帶正電的物體上。,【易錯提醒】 (1)摩擦起電適用于絕緣體，感應(yīng)起電、接觸起電適用于導(dǎo)體。 (2)無論哪種起電方式，發(fā)生轉(zhuǎn)移的都是電子，正電荷不會發(fā)生轉(zhuǎn)移。,【典題通關(guān)】 考查角度1 起電實質(zhì) 【典例1】(多選)關(guān)于摩擦起電和感應(yīng)起電的實質(zhì)，下 列說法中正確的是 ( ) A.摩擦起電說明電荷可以從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體 B.摩擦起電現(xiàn)象說明機械能可以轉(zhuǎn)化為電能，也說明 通過做功可以創(chuàng)造出電荷,C.感應(yīng)起電說明電荷可以從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一 部分 D.感應(yīng)起電說明電荷可以從帶電的物體轉(zhuǎn)移到原來不 帶電的物體 【正確解答】選A、C。摩擦起電的實質(zhì)是電子從一個 物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，并沒有創(chuàng)造電荷，即說明電 荷可以從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，故A選項正確。,摩擦起電現(xiàn)象說明機械能可以轉(zhuǎn)化為電能，但沒有創(chuàng)造電荷。電荷只是發(fā)生轉(zhuǎn)移，故B選項錯誤。感應(yīng)起電的實質(zhì)是電荷在電場力的作用下從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分，故C選項正確。感應(yīng)起電是電荷從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分。電荷可以從帶電的物體轉(zhuǎn)移到原來不帶電的物體是接觸帶電，故D選項錯誤。,考查角度2 感應(yīng)起電 【典例2】(多選)如圖所示，不帶 電的枕形導(dǎo)體的A、B兩端各貼有 一對金箔。當(dāng)枕形導(dǎo)體的A端靠近一帶電導(dǎo)體C時 ( ),A.A端金箔張開，B端金箔閉合 B.用手觸枕形導(dǎo)體后，A端金箔仍張開，B端金箔閉合 C.用手觸枕形導(dǎo)體后，將手和C都移走，兩對金箔均張 開 D.選項C中兩對金箔帶同種電荷 【正確解答】選B、C、D。根據(jù)靜電感應(yīng)，帶正電的導(dǎo) 體C放在枕形導(dǎo)體附近，在A端出現(xiàn)了負(fù)電，B端出現(xiàn)了,正電，兩端金箔上各帶同種電荷而張開，選項A錯誤。用手觸枕形導(dǎo)體后，B端不是最遠(yuǎn)端了，人是導(dǎo)體，人的腳部甚至地球是最遠(yuǎn)端，這樣B端不再有電荷，金箔閉合，選項B正確。用手觸枕形導(dǎo)體時，只有A端帶負(fù)電，將手和C移走后，不再有靜電感應(yīng)現(xiàn)象，A端所帶負(fù)電荷分布在枕形導(dǎo)體上，A、B端均帶有負(fù)電荷，兩對金箔均張開，選項C、D正確。,【規(guī)律方法】感應(yīng)起電的兩個重要特點 (1)近異遠(yuǎn)同：用帶電體靠近不帶電的導(dǎo)體時，會在靠 近帶電體的一端感應(yīng)出與帶電體電性相反的電荷，遠(yuǎn) 離帶電體的一端感應(yīng)出與帶電體電性相同的電荷。 (2)等量異性：用帶電體靠近不帶電的導(dǎo)體(或兩不帶 電的相互接觸的導(dǎo)體)時，會在原來不帶電的導(dǎo)體兩端 (或兩不帶電的相互接觸的導(dǎo)體上)感應(yīng)出等量異性電荷。,【過關(guān)訓(xùn)練】 1.如圖所示，絕緣細(xì)線上端固定，下端懸 掛一輕質(zhì)小球a，a的表面鍍有鋁膜，在a 的近旁有一絕緣金屬球b，開始時a、b都 不帶電。現(xiàn)使b帶電，則 ( ),A.a、b間不發(fā)生相互作用 B.b將吸引a，吸住后不放開 C.b立即把a排斥開 D.b先吸引a，接觸后又把a排斥開,【解析】選D。當(dāng)球b帶電時，由于靜電感應(yīng)，球a上靠近球b一端將帶有異種電荷，遠(yuǎn)離球b一端帶有同種電荷，球b對球a的引力大于斥力，所以表現(xiàn)為球b要吸引球a。當(dāng)球a與球b接觸后，由于接觸起電，球a與球b帶上同種電荷，球b要排斥球a，故只有選項D正確。,2.如圖所示，用起電機使金屬球A帶上正電荷，并靠近驗電器B，則 ( ) A.驗電器金箔不張開，因為球A沒有和球B接觸 B.驗電器金箔張開，因為整個驗電器都感應(yīng)出了正電荷,C.驗電器金箔張開，因為整個驗電器都感應(yīng)出了負(fù)電荷 D.驗電器金箔張開，因為驗電器的下部箔片感應(yīng)出了正 電荷 【解析】選D。相對于金屬球來講，金屬箔片是距離帶 電體A較遠(yuǎn)的一端，根據(jù)靜電感應(yīng)規(guī)律可知，驗電器的 兩金屬箔片都帶上了正電荷，而同種電荷相斥，所以金 屬箔片張開，即D正確。,【補償訓(xùn)練】 1.如圖，把一個不帶電的枕形導(dǎo)體靠 近帶正電的小球，由于靜電感應(yīng)，在 a、b兩端分別出現(xiàn)負(fù)、正電荷，則以 下說法正確的是 ( ) A.閉合開關(guān)S1，有電子從枕形導(dǎo)體流向大地 B.閉合開關(guān)S2，有電子從枕形導(dǎo)體流向大地,C.閉合開關(guān)S1，有電子從大地流向枕形導(dǎo)體 D.閉合開關(guān)S2，沒有電子通過開關(guān)S2 【解析】選C。在S1、S2都閉合前，對枕形導(dǎo)體，它的 電荷是守恒的，a、b出現(xiàn)負(fù)、正電荷等量，當(dāng)閉合開 關(guān)S1、S2中的任何一個以后，便把大地與導(dǎo)體連通，使 大地也參與了電荷轉(zhuǎn)移，因此，導(dǎo)體本身的電荷不再 守恒，而是導(dǎo)體與大地構(gòu)成的系統(tǒng)中電荷守恒，由于,靜電感應(yīng)，a端仍為負(fù)電荷，大地遠(yuǎn)處應(yīng)感應(yīng)出正電荷，因此無論閉合開關(guān)S1還是開關(guān)S2，都應(yīng)有電子從大地流向?qū)w，故C選項正確。,2.(多選)如圖所示，將帶有負(fù)電的絕緣金 屬棒移近兩個不帶電的導(dǎo)體球，兩個導(dǎo)體 球開始時互相接觸且對地絕緣，下列方法中能使兩球都帶電的是 ( ) A.先把兩球分開，再移走棒 B.先移走棒，再把兩球分開 C.使棒與甲球瞬時接觸，再移走棒 D.先使乙球瞬時接地，再移走棒,【解析】選A、C、D。由于靜電感應(yīng)，甲球感應(yīng)出正電 荷，乙球感應(yīng)出負(fù)電荷，把兩球分開后，它們帶上了 等量異種電荷，所以A正確；若先將棒移走，則兩球不 會有靜電感應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生，所以不會帶上電荷，B錯誤； 使棒與甲球接觸，則兩球會因接觸而帶上負(fù)電荷，所 以C正確；若使乙球瞬時接地，則乙球上感應(yīng)出的負(fù)電 荷因受斥力而被導(dǎo)走，再將棒移走，由于甲、乙是接,觸的，所以甲球上的電荷會重新分布在甲、乙兩球上，結(jié)果是兩球都帶上了正電荷，所以D正確。,知識點二 電荷守恒定律的理解 探究導(dǎo)入： 甲、乙兩同學(xué)各拿一帶電小球做實驗時不小心兩小球接觸了一下，結(jié)果兩小球都沒電了！電荷到哪里去了呢？是否違背了電荷守恒定律？,提示：(1)兩球上的異種電荷中和了，即正、負(fù)電荷代數(shù)和為0，對外不顯電性。 (2)沒有違背電荷守恒定律。,【歸納總結(jié)】 1.物體帶電的實質(zhì)：使物體帶電不是創(chuàng)造了電荷，使物體不帶電也不是消滅了電荷。物體帶電的實質(zhì)是電荷發(fā)生了轉(zhuǎn)移，也就是物體間電荷的重新分配。 2.應(yīng)用電荷守恒定律分析接觸起電現(xiàn)象中電荷量的分配：,(1)導(dǎo)體接觸起電時電荷量的分配與導(dǎo)體的形狀、大小有關(guān)。完全相同的金屬球接觸時，電荷量平均分配；形狀、大小不同的導(dǎo)體接觸時電荷量不能平均分配。無論哪種情況，接觸前后電荷總量不變。 (2)完全相同的金屬球接觸起電時電荷量的分配情況。 用電荷量為Q的金屬球與不帶電的金屬球接觸后，兩小球所帶的電荷量相等，電性與原帶電金屬球相同。,用電荷量為Q1的金屬球與電荷量為Q2的金屬球接觸， 若兩球帶同種電荷，則每個小球所帶的電荷量均為總 電荷量的一半，即Q1=Q2= ，電性與兩球原來 所帶電荷的電性相同；若兩球帶異種電荷，接觸后先 中和等量的異種電荷，剩余電荷量平均分配，電性與 接觸前帶的電荷量大的金屬球的電性相同。,3.守恒的廣泛性：電荷守恒定律和能量守恒定律一樣，是自然界中最基本的規(guī)律，任何電現(xiàn)象都不違背電荷守恒定律。電荷守恒定律也涵蓋了近代物理實驗發(fā)現(xiàn)的微觀粒子在變化中遵守的規(guī)律。,【特別提醒】,【典題通關(guān)】 【典例】(多選)原來甲、乙、丙三物體都不帶電，今使甲、乙兩物體相互摩擦后，乙物體再與丙物體接觸，最后，得知甲物體帶正電1.610-15 C，丙物體帶電810-16 C。則對于最后乙、丙兩物體的帶電情況，下列說法中正確的是( ),A.乙物體一定帶有負(fù)電荷810-16 C B.乙物體可能帶有負(fù)電荷2.410-15 C C.丙物體一定帶有正電荷810-16 C D.丙物體一定帶有負(fù)電荷810-16 C,【正確解答】選A、D。物體經(jīng)過摩擦后，會產(chǎn)生電。得到電子的帶負(fù)電，失去電子的帶正電。甲、乙兩物體相互摩擦后，甲物體帶正電1.610-15 C，則乙?guī)ж?fù)電1.610-15 C，若乙物體再與丙物體接觸，由于丙物體帶電810-16 C，且一定帶負(fù)電，則乙也一定帶負(fù)電，大小為810-16 C，故A、D正確，B、C錯誤。,【過關(guān)訓(xùn)練】 1.(多選)把兩個完全相同的小球接觸后分開，兩球相互排斥，則兩球原來帶電情況可能是 ( ) A.其中一個帶電，一個不帶電 B.兩個小球原來帶等量異種電荷 C.兩個小球原來帶同種電荷 D.兩個小球原來帶不等量異種電荷,【解析】選A、C、D。原來的其中一個帶電，一個不帶 電，接觸后電荷平分，帶上等量同種電荷，存在排斥 力，故A正確；兩個小球原來分別帶等量異種電荷，接 觸后電荷完全中和，兩球不存在排斥力，故B錯誤；兩 個小球原來分別帶同種電荷，把兩個完全相同的小球 接觸后電荷重新平分，帶上等量同種電荷，存在排斥 力，故C正確；兩個小球原來分別帶不等量異種電荷，,小球接觸后電荷先中和再平分，帶上等量同種電荷，存在排斥力，故D正確。,2.半徑相同的兩金屬小球A、B帶有相同的電荷量，相隔一定的距離，今讓第三個半徑相同的不帶電金屬小球C先后與A、B接觸后移開： (1)若A、B兩球帶同種電荷，接觸后兩球的電荷量之比為多大？ (2)若A、B兩球帶異種電荷，接觸后兩球的電荷量之比為多大？,【解析】(1)A、B帶同種電荷，設(shè)電荷量為Q，C與A接 觸后，由于形狀相同，二者平分電荷量，A、C所帶的 電荷量均為 Q。 C與B接觸后平分二者電荷量， 則B、C的電荷量均為 ( Q+Q)= Q， A、B最終的電荷量之比為 Q Q=23。,(2)A、B帶異種電荷，設(shè)電荷量分別為Q、-Q，A、C接 觸后，平分電荷量，A、C的電荷量均變?yōu)?Q，C與B接 觸后，平分二者的電荷量，C、B的電荷量均為 ( Q-Q)=- Q， 則A、B最終的電荷量之比為 Q|- Q|=21。 答案：(1)23 (2)21,【補償訓(xùn)練】 1.如圖所示，導(dǎo)體A帶正電，當(dāng)帶負(fù)電的導(dǎo)體B靠近A時，A帶的 ( ) A.正電荷增加 B.負(fù)電荷增加 C.正、負(fù)電荷均增加 D.電荷量不變,【解析】選D。當(dāng)帶負(fù)電的導(dǎo)體B靠近導(dǎo)體A時，兩導(dǎo)體之間無接觸，由電荷守恒定律可知，A帶的電荷量不變，只是電荷重新在導(dǎo)體表面上發(fā)生了分布(電荷重新分布是由電荷之間相互作用力產(chǎn)生的)。,2.有兩個完全相同的帶電絕緣金屬球A、B，分別帶 有電荷量QA=6.410-9 C，QB=-3.210-9 C，讓兩絕緣金屬球接觸。在接觸后，A、B帶電荷量各是多少？此過程中電子如何轉(zhuǎn)移？轉(zhuǎn)移了多少個電子？,【解析】由于QA=6.410-9 C，QB=-3.210-9 C，根據(jù) 電荷均分規(guī)律，兩球接觸時帶電量相同： QA=QB= =1.610-9 C。兩球接觸時，自由 電子由B向A轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)移的個數(shù)： n= =3.01010(個) 答案：均為1.610-9 C 自由電子由B向A轉(zhuǎn)移 3.01010個,【拓展例題】考查內(nèi)容：多電荷相互作用問題 【典例】(多選)如圖所示，a、b、c、d 為四個帶電小球，兩球之間的作用分別 為a吸d，b斥c，c斥a，d吸b，則 ( ) A.僅有兩個小球帶同種電荷 B.僅有三個小球帶同種電荷,C.c、d小球帶同種電荷 D.c、d小球帶異種電荷 【正確解答】選B、D。由d吸a， d吸b可知a與b帶同種電荷， 且與d帶異種電荷； 由c斥a， c斥b可知c、a、b帶同種電荷， c與d帶異種電荷， 所以A、C錯， B、D對。,