搜索
第1节电荷及其守恒定律第一章静电场1.知道自然界中存在两种电荷且电荷间存在相互作用．2.了解使物体带电的三种方法，能从物质微观结构的角度认识物体带电的本质．(重点＋难点)3.掌握电荷守恒定律，会运用该定律解决实际问题．(重点)4.认识元电荷，知道电荷量不能连续变化．第一章静电场【基础梳理】一、电荷1．两种电荷：自然界中的电荷只有______两种电荷．用丝绸摩擦过的玻璃棒带______电；用毛皮摩擦过的硬橡胶棒带______电．同种电荷相互______，异种电荷相互______．2．三种起电方式(1)摩擦起电：当两个物体互相摩擦时，一些束缚得不紧的电子往往从一个物体转移到另一个物体，于是原来电中性的物体由于得到电子而带______，失去电子的物体则带______．正负正负排斥吸引负电正电(2)感应起电①静电感应：当一个带电体靠近导体时，由于电荷间相互吸引或排斥，导体中的自由电荷便会趋向或______带电体，使导体靠近带电体的一端带______电荷，远离带电体的一端带______电荷的现象．②感应起电：利用____________使金属导体带电的过程．(3)接触起电：不带电的物体与带电的物体接触后会带上电荷，这种使物体带电的方式叫做接触起电．远离异号同号静电感应二、电荷守恒定律1．内容：电荷既不会______，也不会______，它只能从一个物体______到另一个物体，或者从物体的一部分______到另一部分；在转移过程中，电荷的总量保持______，这个结论叫做电荷守恒定律．2．另一种表述：一个与外界没有电荷______的系统，电荷的代数和保持______．创生消灭转移转移不变交换不变三、元电荷1．电荷量：__________________叫电荷量，在国际单位制中，它的单位是______，简称库，用C表示．2．元电荷：电子、质子所带的电荷量是科学实验发现的最小电荷量，这个最小的____________叫做元电荷．3．元电荷的值：e＝__________________．4．比荷：电子的____________与其______之比，叫做电子的比荷．电荷的多少库仑电荷量1.60×10－19C电荷量质量【自我检测】判断正误(1)两个正电荷之间的作用力为斥力，两个负电荷之间的作用力为引力．()(2)摩擦起电是创造电荷的过程．()(3)玻璃棒和其他物体摩擦后不一定带正电．()(4)感应起电过程仍符合电荷守恒定律．()(5)元电荷是最小的带电体．()提示：(1)×.两个正电荷或负电荷之间的作用力都为斥力．(2)×.摩擦起电是电子转移的过程，不会创造电荷．(3)√.玻璃棒与丝绸摩擦后带正电，与其他物体摩擦后不一定带正电．(4)√.三种起电方式的实质都是电荷在不同物体间或同一物体内部发生了转移，电荷的总量不变．(5)×.元电荷是最小的电荷量，不是带电的物体．探究思考用丝绸摩擦玻璃棒，用毛皮摩擦橡胶棒，然后用摩擦过的玻璃棒和橡胶棒分别去接触碎纸屑．能观察到什么现象？怎样解释？提示：摩擦过的玻璃棒和橡胶棒都能吸引碎纸屑；原因是用丝绸摩擦过的玻璃棒和用毛皮摩擦过的橡胶棒都带了电，带电体能吸引轻小物体，故摩擦过的玻璃棒和橡胶棒都能吸引碎纸屑．对三种起电方式的理解1．三种起电方式的对比摩擦起电感应起电接触起电产生条件两不同绝缘体摩擦时导体靠近带电体时导体与带电体接触时现象两物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电性相同的电荷摩擦起电感应起电接触起电微观解释不同物质的原子核对核外电子的约束力不同，摩擦时电子从一物体转移到另一物体导体中的自由电子受到带电体对它的排斥(或者吸引)，而移向导体的远端(或者近端)电荷间的相互作用，使得自由电子在带电体和导体上转移，且重新分布实质均为电荷在物体之间或物体内部的转移2.感应起电的判断方法(1)当一个带电体靠近导体时，产生静电感应现象，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．(2)凡是遇到接地问题时，该导体与地球可视为一个导体，而且该导体可视为近端物体，带异种电荷，地球就成为远端导体，带同种电荷．命题视角1对摩擦起电的理解(2019·广西融水中学高二段考)不带电的玻璃棒与丝绸，相互摩擦后都带上了电，如图所示．其原因是()A．丝绸创造了负电荷B．玻璃棒创造了正电荷C．玻璃棒上有些电子转移到丝绸上D．丝绸上有些电子转移到玻璃棒上[解析]不带电的玻璃棒与丝绸，相互摩擦后玻璃棒带正电，丝绸带负电，是因为玻璃棒上有些电子转移到丝绸上，玻璃棒由于失去电子带正电，丝绸由于得到电子带负电，故选C.[答案]C命题视角2对感应起电的理解和判断使带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器的箔片会张开．下列各图表示验电器上感应电荷的分布情况，正确的是()[解析]带电的金属球靠近不带电的验电器时，在验电器上感应出电荷，验电器的顶端带上了与金属球相异的电荷，金属箔片带上了与金属球相同的电荷，选项B正确．[答案]B静电感应中导体接地问题的分析方法静电感应现象遵循基本电学规律，如同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引以及电荷守恒定律．其中关于静电感应中的导体接地问题，具体有以下几种情况：(1)如图甲所示，当带正电的带电体C靠近不带电的导体A、B时，如果导体不接地，由于静电感应，靠近C的A带负电，远离C的B带等量的正电．(2)如图乙所示，当B接地时，在导线的连接下，导体A、B和大地组成了一个大导体，这时近端为A，而远端为大地．由于静电感应，A带负电，而B原来感应出的正电荷被从大地流来的负电荷(即电子，这里要注意，并非正电荷流入了大地)中和了，所以B不带电．(3)如图丙所示，如果是A接地，导体A、B和大地还是组成一个大导体．新的导体仍然是A离带电体C最近，大地离C最远(这里很容易错误地认为近端为B)．由于静电感应，A仍然带负电，B不带电．丙(4)如果(2)(3)两种情况不是接地，而是改为用手触摸A或B，则结果相同．【题组过关】1．(2019·福建闽侯五校高二联考)丝绸与玻璃棒摩擦后，玻璃棒带正电，这是因为()A．丝绸上的一些电子转移到玻璃棒上B．玻璃棒上的一些电子转移到丝绸上C．丝绸上的一些正电荷转移到玻璃棒上D．玻璃棒上的一些正电荷转移到丝绸上解析：选B.丝绸与玻璃棒摩擦后，玻璃棒带正电，这是因为玻璃棒上的一些电子转移到丝绸上，玻璃棒由于失去电子带正电，故选B.2．(多选)(2019·山东东营三校联考)关于电现象，下列说法中正确的是()A．感应起电是利用静电感应，使电荷从物体的一部分转移到物体的另一部分的过程B．带电现象的本质是电子的转移，中性物体得到多余电子就一定带负电，失去电子就一定带正电C．摩擦起电是普遍存在的现象，相互摩擦的两个物体总是同时带等量同种电荷D．当一种电荷出现时，必然有等量异种电荷出现，当一种电荷被中和时，必然有等量异种电荷同时被中和解析：选ABD.感应起电是电荷从物体的一部分转移到另一部分，而摩擦起电是电荷从一个物体转移到另一个物体，相互摩擦的两个物体总是同时带等量异种电荷，故A正确，C错误；由电荷守恒定律可知D正确；中性物体得到多余电子带负电，失去电子带正电，B正确．3．如图所示，把一个不带电的枕形导体靠近带正电的小球，由于静电感应，在a、b两端分别出现负、正电荷，则以下说法正确的是()A．闭合开关S1，有电子从枕形导体流向大地B．闭合开关S2，有电子从枕形导体流向大地C．闭合开关S1，有电子从大地流向枕形导体D．闭合开关S2，没有电子通过开关S2解析：选C.在S1、S2都闭合前，对枕形导体，它的电荷是守恒的，a、b出现等量负、正电荷．当闭合开关S1、S2中的任何一个以后，便把大地与导体连通，使大地也参与了电荷转移，因此，导体本身的电荷不再守恒，而是导体与大地构成的系统中电荷守恒，由于静电感应，a端仍为负电荷，大地远处应感应出正电荷，因此无论闭合开关S1还是开关S2，都应有电子从大地流向导体，故C选项正确．对电荷守恒定律的理解与应用1．物体带电的实质：使物体带电不是创造了电荷，使物体不带电也不是消灭了电荷．物体带电的实质是电荷发生了转移，也就是物体间电荷的重新分配．摩擦起电、感应起电和接触起电，均符合电荷守恒定律．2．应用电荷守恒定律分析接触起电现象中电荷量的分配(1)导体接触起电时电荷量的分配与导体的形状、大小有关．完全相同的金属球接触时，电荷量平均分配；形状、大小不同的导体接触时电荷量不能平均分配．无论哪种情况，接触前后电荷总量不变．(2)完全相同的金属球接触起电时电荷量的分配情况①用电荷量为Q的金属球与不带电的金属球接触后，两小球所带的电荷量相等，电性与原带电金属球相同．②用电荷量为Q1的金属球与电荷量为Q2的金属球接触，若两球带同种电荷，则每个小球所带的电荷量均为总电荷量的一半，即Q1′＝Q2′＝Q1＋Q22，电性与两球原来所带电荷的电性相同；若两球带异种电荷，接触后先中和等量的异种电荷，剩余电荷量平均分配，电性与接触前带的电荷量大的金属球的电性相同．有两个完全相同的带电绝缘金属球A、B，分别带有电荷量QA＝6.4×10－9C，QB＝－3.2×10－9C的电荷，让两绝缘金属球接触．在接触后，A、B带电荷量各是多少？此过程中电子如何转移？转移了多少个电子？[思路点拨]利用电荷守恒定律―→求接触后两金属球的电荷量―→分析转移电荷量―→确定转移电子数[解析]由于QA＝6.4×10－9C，QB＝－3.2×10－9C，根据电荷均分规律，两球接触后带电荷量相同：Q′A＝Q′B＝QA＋QB2＝1.6×10－9C．两球接触时，自由电子由B向A转移，转移的电子个数：n＝QA－Q′Ae＝（6.4－1.6）×10－91.6×10－19(个)＝3.0×1010(个)．[答案]均为1.6×10－9C自由电子由B向A转移3.0×1010个【题组过关】1．(2019·云南永仁一中高二期中)M和N都是不带电的物体，它们互相摩擦后M带正电荷1.6×10－10C，下列判断中正确的是()A．在摩擦前M和N的内部没有任何电荷B．摩擦的过程中电子从N转移到了MC．N在摩擦后一定带负电荷1.6×10－10CD．M在摩擦过程中失去了1.6×10－10个电子解析：选C.摩擦起电的本质是电子的转移，说明在摩擦前M、N内部都有电荷，故A错误；互相摩擦后M带1.6×10－10C正电荷，故应该是M上1.6×10－10C的电子转移到N上，故B错误；N原来是电中性，摩擦后M上1.6×10－10C的电子转移到N上，故N在摩擦后一定带1.6×10－10C的负电荷，故C正确；M在摩擦过程中失去的电子数为：n＝1.6×10－101.6×10－19＝109个，故D错误．2．半径相同的两个金属小球A、B带有相同的电荷量，相隔一定的距离，今让第三个半径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？解析：(1)设A、B带同种电荷的电荷量为q，则A、C接触后，A、C带电荷量为q′A＝q′C＝12q.C与B接触后，B、C带电荷量为q′B＝q″C＝q＋12q2＝34q.故A、B带电荷量大小之比为q′Aq′B＝12q34q＝23.(2)设qA＝＋q，qB＝－q，则C与A接触后，A、C带电荷量为q′A＝q′C＝＋12q.C与B接触后，B、C带电荷量为q′B＝q″C＝12q－q2＝－14q，故A、B带电荷量大小之比为q′A|q′B|＝12q14q＝21.答案：(1)2∶3(2)2∶11．(2019·辽宁阜新高二月考)关于物体带电现象，下列说法正确的是()A．不带电的物体没有电荷B．带电的粒子一定具有多余的电子C．摩擦起电是电荷从一个物体转移到另一个物体的过程D．带电导体棒放在潮湿的房间里一段时间，导体棒不带电了，说明电荷量不是守恒的解析：选C.不带电的物体可能带有等量的正电荷和负电荷，对外显示不带电，故A错误；带负电的粒子一定具有多余的电子，选项B错误；摩擦起电实际上是电荷从一个物体转移到另一个物体的过程，故C正确；一根带电的