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物理·选修3－1(人教版)第一章静电场第1节电荷及其守恒定律目标篇预习篇考点篇栏目链接学习目标1．知道自然界存在两种电荷，并且只存在两种电荷．知道同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引．2．经历摩擦起电和感应起电的实验过程，了解使物体带电的方法，能从物质微观结构的角度认识物体带电的本质．3．理解电荷守恒定律．4．知道电荷量的概念及其国际单位．5．关注存在元电荷的事实，知道元电荷的概念，知道电荷量不能连续变化．知识点一三种起电方式对比目标篇预习篇考点篇栏目链接摩擦起电感应起电接触起电产生条件两种不同的物质组成的两物体相互摩擦导体靠近带电体时导体与带电体接触时实质电子从一个物体转移到另一个物体导体中电荷重新分配电荷的转移(一般是电子的转移)原因及结果由于摩擦力做功，使得对电子的束缚能力弱的物体失去电子而带正电，对电子束缚能力强的物体得到电子而带负电.在带电体上电荷的作用下，导体中的正负电荷重新分配，使导体近端出现异种电荷，远端出现同种电荷.电荷的转移使导体带上了与带电体相同电性的电荷.►尝试应用1．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，如图所示．对上述现象的判断与分析，下列说法不正确的是(D)A．摩擦使笔套带电B．笔套靠近圆环时，圆环上、下部感应出异号电荷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：摩擦使笔套带电，带电的笔套靠近圆环的时候，圆环发生静电感应，上下部分感应出等量的异号电荷，吸引过程中，圆环加速度向上，静电合力大于圆环重力；因为金属圆环原来不带电，笔套与头发摩擦后带电，故笔套碰到圆环后，笔套所带的电荷没有全部被中和，则D不正确.知识点二电荷守恒定律目标篇预习篇考点篇栏目链接对“电荷守恒定律”的理解：1．“中性”“中和”的本质：A.电中性的物体是有电荷存在的，只是正、负电荷量的代数和为零，对外部不显电性；B.电荷的中和是指等量的异种电荷完全抵消的过程．2．起电过程中电荷的变化：不论是那种起电过程，都没有创造电荷，也没有消灭电荷，其本质是电荷发生了转移，总量守恒．3．守恒的广泛性：电荷守恒定律和能量守恒定律一样，是自然界中最基本的规律，任何电现象都不能违背电荷守恒定律，其也覆盖了近代物理实验发现的微观粒子在变化中遵守的规律．2．(多选)用一绝缘柄将一带正电玻璃棒a接触另一不带电玻璃棒b，使之接触起电．以下说法正确的是(BC)A．在此接触起电过程中，玻璃棒a上的正电荷向玻璃棒b上转移B．在此接触起电过程中，玻璃棒b上的负电子向玻璃棒a上转移C．在此接触起电过程中，它们的电荷的代数和不变D．在此接触起电过程中，电荷并不一定遵循电荷守恒定律解析：带正电的玻璃棒a与不带电的另一玻璃棒b接触时，由于静电力的作用使b棒中的电子向a棒转移．此时b棒失去电子而带正电，a棒得到电子与原有的部分正电荷中和，因而a棒上所带正电电荷量减少，但a、b两棒所带电荷的代数和不变．故选BC.题型一静电感应现象目标篇预习篇考点篇栏目链接例题1(多选)如图所示，A、B为相互接触的用绝缘支柱支持的金属导体，起初它们不带电，在它们的下部贴有金属箔片，C是带正电的小球．下列说法正确的是()目标篇预习篇考点篇栏目链接A．把C移近导体A时，A、B上的金属箔片都张开B．把C移近导体A，先把A、B分开，然后移去C，A、B上的金属箔片仍张开C．先把C移走，再把A、B分开，A、B上的金属箔片仍张开D．先把A、B分开，再把C移去，然后重新让A、B接触，A上的金属箔片张开，而B上的金属箔片闭合目标篇预习篇考点篇栏目链接【审题指导】(1)感应起电应抓住被感导体离施感电荷近端的电性与施感电荷相异，而远端与施感电荷的电性相同，即“近异远同”；(2)感应起电的实质是电荷间的相互作用力使自由电子发生移动而使导体两端显不同的电性．目标篇预习篇考点篇栏目链接解析：虽然A、B起初都不带电，但带正电的导体C对A、B内的电荷有力的作用，使A、B中的自由电子向左移动，使得A端积累了负电荷，B端积累了正电荷，其下部贴有的金属箔片因为接触带电，也分别带上了与A、B同种的电荷．由于同种电荷间的斥力，所以金属箔片都张开，A正确．C只要一直在A、B附近，先把A、B分开，A、B上的电荷因受C的作用力不可能中和，因而A、B仍带等量异种的感应电荷，此时即使再移走C，因A、B已经绝缘，所带电荷量也目标篇预习篇考点篇栏目链接不能变，金属箔片仍张开，B正确．但如果先移走C，A、B上的感应电荷会马上在其相互之间的库仑力作用下吸引中和，不再带电，所以箔片都不会张开，C错．先把A、B分开，再移走C，A、B仍然带电，但重新让A、B接触后，A、B上的感应电荷完全中和，箔片都不会张开，D错．答案：AB目标篇预习篇考点篇栏目链接►变式训练1．(多选)如图所示，不带电的枕形导体的A、B两端各贴有一对金箔．当枕形导体的A端靠近一带电导体C时(BC)A．A端金箔张开，B端金箔闭合B．用手触枕形导体后，A端金箔仍张开，B端金箔闭合C．用手触枕形导体后，将手和C都移走，两对金箔均张开D．选项A中两对金箔分别带异种电荷，选项C中两对金箔带异种电荷目标篇预习篇考点篇栏目链接解析：根据静电感应现象，带正电的导体C放在枕形导体附近，在A端出现了负电，在B端出现了正电，这样的带电并不是导体中有新的电荷，只是电荷的重新分布．金箔上带电相斥而张开．选项A错误．用手摸枕形导体后，B端不是最远端了，人是导体，人脚部的地球是最远端，这样B端不再有电荷，金箔闭合．选项B正确．用手触摸导体时，只有A端带负电，将手和C移走后，不再有静电感应，A端所带负电便分布在枕形导体上，A、B端均带有负电，两对金箔均张开．选项C正确．以上分析看出，选项D错误．题型二电荷守恒定律目标篇预习篇考点篇栏目链接导体球A带5Q的正电荷，另一个完全相同的导体球B带Q的负电荷，将两导体接触一会儿后再分开，则B导体球的带电荷量为()A．－QB．QC．2QD．4Q目标篇预习篇考点篇栏目链接【审题指导】两个完全相同的小球接触后，净电荷平均分配．即(1)当两球带同种电荷或一个带电一个没带电时，接触后均带电量为总电量的；(2)当两球带异种电荷，接触时，先进行电中和，再均分剩余的电荷．解析：两导体球上的电荷先中和后再平分，所以每个导体上带电荷量的大小为＝2Q.答案：C目标篇预习篇考点篇栏目链接►变式训练2．完全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，现让第三个完全相同的不带电的金属小球先后与A、B接触后再移开．(1)若A、B两球带同种电荷，接触后A、B两球的带电荷量之比为________．(2)若A、B两球带异种电荷，接触后A、B两球的带电荷量之比为________．目标篇预习篇考点篇栏目链接解析：(1)设A、B带电荷量均为q，第三个小球先与A接触，静电荷平均分配，两球分别带电荷量为q2，第三个小球再与B接触，静电荷平均分配，分别带电荷量为q2＋q2＝34q，所以接触后A、B两球的电荷量之比为2∶3.(2)设A带的电荷量为q，B带的电荷量为－q，则第三个小球先与A接触，静电荷平均分配，分别为q2，再与B接触，先中和，然后静电荷再平均分配，分别带电荷量为12q＋（－q）2＝－q4.所以，接触后A、B两球的电荷量之比为2∶1.答案：(1)2∶3(2)2∶1题型三验电器的使用目标篇预习篇考点篇栏目链接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，正确的是()目标篇预习篇考点篇栏目链接【审题指导】带电的金属球靠近验电器时，属于感应起电，会使导体两端出现等量的异种电荷．解析：由于同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引；故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；故只有B符合条件．故选B.答案：B目标篇预习篇考点篇栏目链接►变式训练3．(多选)如图所示是一个带正电的验电器，当一个金属球A靠近验电器上的金属小球B时，验电器中金属箔片的张角减小，则(AC)A．金属球A可能不带电B．金属球A一定带正电C．金属球A可能带负电D．金属球A一定带负电目标篇预习篇考点篇栏目链接解析：验电器是利用同种电荷相互排斥的原理制成的，通过金属箔片的张角的大小可以确定其所带电荷的多少．验电器原来带正电，若不带电的绝缘金属棒靠近验电器的金属小球时，出现静电感应现象，从而使得靠近金属球B附近的金属球A带负电荷，由于同种电荷相互排斥，验电器上的电子就会转移到金属箔片，导致验电器上所带的电量减少，验电器金属箔的张角减小．若带负电的绝缘金属棒靠近验电器的金属小球时，由于同种电荷相互排斥，验电器上的电子就会转移到金属箔片，导致验电器上所带的电量减少，验电器金属箔的张角减小，故AC正确，BD错误．故选AC.