人教版選修31 深入理解電荷守恒定律 學(xué)案.docVIP

高中物理深入理解電荷守恒定律1、 考點(diǎn)突破：知識(shí)點(diǎn)考綱要求題型說明深入理解電荷守恒定律1. 知道物體帶電的幾種方式；2. 理解靜電感應(yīng)現(xiàn)象；3. 會(huì)利用電荷守恒定律解答有關(guān)靜電問題。選擇題屬于基本的知識(shí)點(diǎn)，高頻考點(diǎn)是靜電場的基本元素，對(duì)本知識(shí)點(diǎn)掌握的熟練與否直接影響電磁學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，故應(yīng)熟練掌握。二、重難點(diǎn)提示：重點(diǎn)：利用電荷守恒定律解答有關(guān)靜電問題。難點(diǎn)：靜電感應(yīng)現(xiàn)象的理解。1、 自然界中的兩種電荷1. 正電荷：用絲綢摩擦過的玻璃棒所帶的電荷稱為正電荷。2. 負(fù)電荷：用毛皮摩擦過的硬橡膠棒所帶的電荷稱為負(fù)電荷。3. 帶電體的基本性質(zhì)：吸引輕小物體。 4. 電荷間的相互作用規(guī)律：同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引。 5. 原子的核式結(jié)構(gòu)及物體帶電的微觀解釋：（1）構(gòu)成物質(zhì)的原子本身就是由帶電微粒組成。原子：包括原子核（質(zhì)子和中子）和核外電子。正電荷數(shù)等于負(fù)電荷數(shù)時(shí)物體對(duì)外表現(xiàn)為電中性；當(dāng)正電荷數(shù)多于負(fù)電荷數(shù)時(shí)物體對(duì)外表現(xiàn)為帶正電；當(dāng)正電荷數(shù)少于負(fù)電荷數(shù)時(shí)物體對(duì)外表現(xiàn)為帶負(fù)電。（2）不同物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)不同：金屬中離原子核最遠(yuǎn)的電子往往會(huì)脫離原子核束縛而在金屬中自由活動(dòng)，這種電子叫自由電子，失去這種電子的原子便成為帶正電的離子。二、三種起電方式（1）摩擦起電：相互摩擦的物體帶等量異種電荷。摩擦起電的原因：不同物質(zhì)的原子核束縛電子的能力不同。實(shí)質(zhì)：相互作用的物體間電子的轉(zhuǎn)移。（2）接觸起電：不帶電的物體跟帶電的物體接觸時(shí)，不帶電的物體與帶電的物體帶同種電荷。例如：將一個(gè)帶電的金屬小球跟另一個(gè)完全相同的不帶電的金屬小球接觸后分開，它們平分了原來的電量而帶上等量的同種電荷。接觸帶電的實(shí)質(zhì)：電子在不同物體間的轉(zhuǎn)移。電荷的分配原則：兩個(gè)形狀、大小相同的導(dǎo)體，接觸后再分開，兩者帶同種電荷時(shí)，電荷量平均分配；兩者帶異種電荷時(shí)，異種電荷先中和后平分。（3）感應(yīng)起電：利用靜電感應(yīng)使金屬導(dǎo)體帶電的過程，叫做感應(yīng)起電。靜電感應(yīng)：當(dāng)一個(gè)帶電體靠近導(dǎo)體時(shí)，由于電荷間相互吸引或排斥，導(dǎo)體中的自由電荷便會(huì)趨向或遠(yuǎn)離帶電體，使導(dǎo)體靠近帶電體的一端帶異號(hào)電荷，遠(yuǎn)離帶電體的一端帶同號(hào)電荷。實(shí)質(zhì)：微觀帶電粒子在物體內(nèi)部轉(zhuǎn)移。結(jié)果：使導(dǎo)體靠近帶電體的一端帶異號(hào)電荷，遠(yuǎn)離的一端帶同號(hào)電荷。三、電荷守恒定律內(nèi)容：電荷既不能創(chuàng)造，也不能消滅，只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分；在任何轉(zhuǎn)移過程中，電荷的總量保持不變。這個(gè)規(guī)律叫做電荷守恒定律。另一種表述：一個(gè)與外界沒有電荷交換的系統(tǒng)，電荷的代數(shù)和總是保持不變的。四、元電荷1. 電荷量：電荷的多少叫作電荷量。符號(hào)：q或q；單位：庫侖（c）正電荷的電量為正值，負(fù)電荷的電量為負(fù)值。2. 元電荷與質(zhì)子（或電子）電量相等的電荷，用e表示.元電荷量e的值：e=1.6010-19c，所有帶電體的電荷量或者等于e，或者等于e的整數(shù)倍。就是說，電荷量是不能連續(xù)變化的物理量。3. 比荷：電子的電荷量e和電子的質(zhì)量m的比值電子的比荷為：c/kg例題1 如圖所示，左邊是一個(gè)原來不帶電的導(dǎo)體，右邊c是后來靠近的帶正電的導(dǎo)體球，若用絕緣工具沿圖示某條虛線將導(dǎo)體切開，將導(dǎo)體分為a、b兩部分，這兩部分所帶電荷量的數(shù)值分別為qa、qb，則下列結(jié)論正確的是（）a. 沿虛線d切開，a帶負(fù)電，b帶正電，且qaqbb. 只有沿虛線b切開，才會(huì)使a帶正電，b帶負(fù)電，且qaqbc. 沿虛線a切開，a帶正電，b帶負(fù)電，且qaqbd. 沿任意一條虛線切開，都會(huì)使a帶正電，b帶負(fù)電，而qa、qb的值與所切的位置有關(guān)思路分析：左邊導(dǎo)體原來不帶電，只是在c所帶正電荷的作用下，左邊導(dǎo)體中的自由電子向b部分移動(dòng)，使b部分多了電子而帶負(fù)電，a部分少了電子而帶正電。根據(jù)電荷守恒定律可知，a部分轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目和b部分多出的電子數(shù)目是相同的，因此無論從哪一條虛線切開，兩部分的電荷量總是相等的，不過從不同位置切開時(shí)，qa、qb的值是變化的，故只有d正確。答案：d例題2 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(shí)a、b都不帶電，如圖所示，現(xiàn)使b帶電，則a. a、b之間不發(fā)生相互作用b. b將吸引a，吸住后不放開c. b立即把a(bǔ)排斥開d. b先吸引a，接觸后又把a(bǔ)排斥開思路分析：帶電物體能夠吸引輕小物體，a與b接觸后，a球與b球帶上了同種電荷，相互排斥而分開。故選d答案：d例題3 如圖所示，a、b為相互接觸的用絕緣支柱支撐的金屬導(dǎo)體，起初它們不帶電，在它們的下部貼有金屬箔片，c是帶正電的小球，下列說法正確的是（）a. 把c移近導(dǎo)體a時(shí)，a、b上的金屬箔片都張開b. 把c移近導(dǎo)體a后，先把a(bǔ)、b分開，然后移去c，a、b上的金屬箔片仍張開c. 把c移近導(dǎo)體a后，先把c移走，再把a(bǔ)、b分開，a、b上的金屬箔片仍張開d. 把c移近導(dǎo)體a后，先把a(bǔ)、b分開，再把c移走，然后重新讓a、b接觸，a上的金屬箔片張開，而b上的金屬箔片閉合思路分析：雖然a、b起初都不帶電，但帶正電的導(dǎo)體c對(duì)a、b內(nèi)的電荷有力的作用，使a、b中的自由電子向左移動(dòng)，從而使a端積累了負(fù)電荷，b端積累了正電荷，其下部貼有的金屬箔片由于接觸帶電，也分別帶上了與a、b相同的電荷。由于同種電荷相互排斥，所以金屬箔片都張開，a正確。c只要一直在a、b附近，先把a(bǔ)、b分開，a、b將帶等量異種的感應(yīng)電荷，此時(shí)即使移走c，a、b所帶電荷量也不會(huì)變，故金屬箔片仍張開，b正確。把c移走后，a、b上的感應(yīng)電荷會(huì)馬上中和，不再帶電，所以金屬箔片都不會(huì)張開，c錯(cuò)。先把a(bǔ)、b分開，再移走c，a、b仍然帶電，但重新讓a、b接觸后，a、b上的感應(yīng)電荷完全中和，金屬箔片都不會(huì)張開，d錯(cuò)。答案：ab【方法提煉】靜電感應(yīng)現(xiàn)象中需要注意的幾個(gè)問題1. 近端和遠(yuǎn)端必帶等量異種電荷；2. 遠(yuǎn)端電性和引起感應(yīng)起電的電荷電性相同，但電量不一定相同；3. 感應(yīng)起電的程序：兩導(dǎo)體接觸，靠近帶電體，分開、移走帶電體；4. 能量轉(zhuǎn)化：分開導(dǎo)體消耗的能量轉(zhuǎn)化成電勢能。滿分訓(xùn)練：如圖所示，將帶電棒移近兩個(gè)不帶電的導(dǎo)體球，兩個(gè)導(dǎo)體球開始時(shí)互相接觸且對(duì)地絕緣，下述幾種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. 先將棒接觸一下其中的一個(gè)球，再把兩球分開d. 棒的帶電荷量不變，兩導(dǎo)體球不能帶電 思路分析：靠近兩不帶電的小球后，由于靜電感應(yīng)，所以甲球帶正電，乙球帶負(fù)電，先把兩小球分開后，在移走棒，過程中由于靜電作用還存在，所以最后甲