第1節(jié)-電荷及其守恒定律知識點及典型例題(共11頁)

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上第1節(jié) 電荷及其守恒定律1.自然界中有兩種電荷，同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引。2使物體帶電的方式有三種：摩擦起電、感應起電、接觸起電，這三種起電方式本質都是電子的轉移，起電的過程遵循電荷守恒定律。3電子或質子所帶的電荷量是最小的電荷量，這個電荷量叫元電荷，用e表示，e1.60×1019 C。4兩個完全相同的帶電小球相互接觸后，它們把總電荷平均分配。設兩個小球的電荷量分別為q1和q2，則接觸后每個小球的電荷量為，q1、q2包含了電荷的電性。電荷及三種起電方法1物質的電結構原子由帶正電的原子核和帶負電的電子組成，電子繞原子核高速旋轉。原子核的正電荷的數量跟

2、核外的電子的負電荷數量相等，所以整個原子對外界較遠位置表現為電中性。金屬原子中離原子核較遠的電子，往往會脫離原子核的束縛而在金屬中自由活動，這種能自由活動的電子叫做自由電子，失去電子的原子便成了帶正電的離子。2兩種電荷及其相互作用規(guī)律自然界中只有兩種電荷，即正電荷和負電荷，規(guī)定用絲綢摩擦過的玻璃棒所帶的電荷為正電荷，用毛皮摩擦過的硬橡膠棒所帶的電荷為負電荷，同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引。3三種起電方法(1)接觸起電：指一個不帶電的金屬導體跟另一個帶電的金屬導體接觸后分開，而使不帶電的導體帶上電荷的方式。(2)摩擦起電：由于相互摩擦的物體間的電子的得失而使物體分別帶上等量異種電荷。(3)感

3、應起電：把一帶電物體靠近導體使導體帶電的方式。如圖111所示，將帶電體C去靠近相互接觸的導體A、B，由于同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引，導體A、B上分別帶上等量異種電荷，這時先把A、B分開，然后移去C，則A和B兩導體上分別帶上了等量異種電荷。圖1111三種起電方式的比較方式內容 摩擦起電感應起電接觸起電產生及條件兩種不同絕緣體摩擦時不帶電導體靠近帶電體時導體與帶電體接觸時現象兩物體帶上等量異種電荷導體兩端出現等量異種電荷，且電性與原帶電體“近異遠同”導體上帶上與帶電體相同電性的電荷原因不同物質的原子核對核外電子的束縛力不同而發(fā)生電子得失導體中的自由電子受帶正(負)電物體吸引(排斥)而靠近(

4、遠離)自由電荷在帶電體與導體之間發(fā)生轉移實質均為電荷在物體之間或物體內部的轉移2電荷的分配規(guī)律接觸起電時，兩個一般物體最終的電荷量的分配很復雜，大多靠實驗才能確定，但有一種情況能確定電荷量的分配，即兩個完全相同的導體球相互接觸后的情況：(1)若帶電導體球和不帶電導體球接觸，則電荷量平分；(2)若兩個帶電導體球帶同種電荷，則總電荷量平分；(3)若兩個帶電導體球帶異種電荷，則電荷量先中和再平分。特別提醒兩個完全相同的帶電金屬球，接觸后再分開時各自的帶電荷量可用公式QAQB計算，QA、QB含有表示電性的正負號。1.如圖112所示是一個帶正電的驗電器，當一個金屬球A靠近驗電器上的金屬小球B時，驗電器中

5、金屬箔片的張角減小，則()A金屬球A可能不帶電B金屬球A一定帶正電C金屬球A可能帶負電D金屬球A一定帶負電 圖112解析：驗電器金屬箔片的張角減小，說明箔片上的正電荷一定比原來減少了，由于金屬球A只是靠近驗電器而沒有與驗電器上的金屬球B發(fā)生接觸，要考慮感應起電的影響。故A、C兩項都有可能。答案：AC電荷守恒定律及元電荷1電荷守恒定律(1)內容：電荷既不會創(chuàng)生，也不會消滅，它只能從一個物體轉移到另一個物體，或者從物體的一部分轉移到另一部分；在轉移過程中，電荷的總量保持不變，這個結論叫做電荷守恒定律。(2)另一種表述：一個與外界沒有電荷交換的系統(tǒng)，電荷的代數和保持不變。2.元電荷(1)電荷量：它表

6、示電荷的多少，其單位是“庫侖”，簡稱“庫”，用C表示。特別提醒電荷有正、負之分，則電荷量就會有正值或負值。如q13.5×1015 C、q27.0×1015 C等。(2)元電荷：最小的電荷量叫做“元電荷”，用e表示，則e1.60×1019 C。對元電荷的兩點理解：a.電荷量不能連續(xù)變化，因為最小的電荷量為1.60×1019 C，自然界中帶電體的電荷量都是元電荷e的整數倍；b.質子及電子所帶電荷量的絕對值與元電荷相等，但不能說它們是元電荷。3比荷比荷即電荷量與質量的比，電子的比荷為1.76×1011 C/kg。對電荷守恒定律的理解(1)電荷守恒定律

7、和能量守恒定律一樣，也是自然界中最基本的守恒定律。(2)兩種典型的摩擦起電現象：一是用絲綢摩擦玻璃棒，玻璃棒帶正電；二是用毛皮摩擦橡膠棒，橡膠棒帶負電。玻璃棒和橡膠棒上帶的電都不是憑空產生的，而是通過摩擦使物體之間發(fā)生了電子得失的現象，符合電荷守恒定律，可以推斷：與玻璃棒摩擦過的絲綢要帶負電，與橡膠棒摩擦過的毛皮要帶正電。(3)帶等量異種電荷的兩金屬球相接觸，發(fā)生電荷中和，兩球都不再帶電，這個過程中兩球所帶電荷的總量并沒有變(為零)，電荷也是守恒的。(4)電荷守恒定律的廣泛性：任何電現象都不違背電荷守恒定律，涵蓋了包括近代物理實驗發(fā)現的微觀粒子在變化中遵守的規(guī)律。如：由一個高能光子可以產生一個

8、正電子和一個負電子，一對正、負電子可同時湮沒、轉化為光子。在這種情況下，帶電粒子總是成對產生或湮沒，電荷的代數和不變。特別提醒“中性”、“中和”的意義電中性的物體是有正、負電荷存在的，只是正、負電荷量的代數和為零，對外不顯電性；電荷的中和是指等量異種電荷相互抵消而不帶電的過程，使得凈電荷減少或為零，但正、負電荷本身依然存在，并不是正、負電荷的消失。2有兩個完全相同的帶電金屬小球A、B分別帶有電荷量QA6.4×109C、QB3.2×109 C，讓兩金屬小球接觸，在接觸過程中，電子如何轉移？轉移了多少？解析：當兩小球接觸時，電荷量少的負電荷先被中和，剩余的正電荷再重新分配。由于

9、兩小球完全相同，剩余正電荷必均分，即接觸后兩小球帶電荷量QAQB C1.6×109 C在接觸過程中，電子由B球轉移到A球。轉移電子的電荷量為QQAQA(6.4×1091.6×109) C4.8×109 C答案：電子由B球轉移到A球，轉移了4.8×109 C感應起電問題例1如圖113所示，A、B為相互接觸的用絕緣支架支持的金屬導體，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移近導體A時，A、B上的金屬箔片都張開B把C移近導體A，先把A、B分開，然后移去C，A、B上的 圖113金屬箔片仍張開C先把C移走，

10、再把A、B分開，A、B上的金屬箔片仍張開D先把A、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上的金屬箔片閉合審題指導解答本題時應把握以下三點：(1)明確導體A、B接觸與C球靠近時感應電荷的分布。(2)明確先分開導體A、B再移走C球時A、B的帶電情況。(3)明確先移走C球再分開導體A、B時A、B的帶電情況。解析(1)C移近A時，帶正電的小球C對A、B內的電荷有力的作用，使A、B中的自由電子向左移動，使得A端積累了負電荷，B端積累了正電荷，其下部的金屬箔片也分別帶上了與A、B同種性質的電荷。由于同種電荷間的斥力，所以金屬箔片都張開，A正確。(2)C靠近后保持不動，把A、B分

11、開，A、B上的電荷因受C的作用力不可能中和，因而A、B仍帶等量的異種感應電荷，此時即使再移走C，因A、B已經絕緣，所帶電荷量也不會變，金屬箔片仍張開，B正確。(3)若先移走C，再把A、B分開，則在移走C后，A、B上的感應電荷會馬上在其相互之間的引力作用下吸引中和，不再帶電，所以箔片都不會張開，C錯。(4)先把A、B分開，再移走C，A、B仍然帶電，但重新讓A、B接觸后，A、B上的感應電荷完全中和，箔片都不會張開，D錯。答案AB借題發(fā)揮 感應起電的判斷方法(1)當一個帶電體靠近導體時，產生靜電感應現象，導體靠近帶電體的一端帶異種電荷，遠離帶電體的一端帶同種電荷。(2)凡是遇到接地問題時，該導體與地

12、球可視為一個導體，而且該導體可視為近端物體，帶異種電荷，地球就成為遠端導體，帶同種電荷。(3)絕緣體不能被感應起電。感應起電的實質是導體中的正負電荷在帶電體的作用下，發(fā)生了分離。只有導體中的電子才能自由移動，而絕緣體上的電子不能自由地移動，所以導體能夠發(fā)生感應起電，而絕緣體不能。電荷守恒定律的理解及應用例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？審題指導解答本題時應把握以下三點：(1)兩球帶同種電

13、荷時，接觸后兩球將總電荷量平分。(2)兩球帶異種電荷時，接觸后兩球先中和后將剩余電荷量再平分。(3)C球接觸A后帶上了一定量的電荷，再與B接觸，電荷重新分配。解析A、B帶同種電荷，設電荷量為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(QQ)Q，A、B最終的電荷量之比為QQ23。(2)A、B帶異種電荷，設電荷量分別為Q、Q，A、C接觸后，平分電荷量，A、C的電荷量均變?yōu)镼，C與B接觸后，平分二者的電荷量，C、B的電荷量均為(QQ)Q，則A、B最終的電荷量之比為Q|Q|21。答案(1)23(2)21借題發(fā)揮 兩個完全相

14、同的導體球相互接觸后的電荷的分配規(guī)律：(1)若為帶電導體球和不帶電導體球接觸，則電荷平分；(2)若兩個帶電導體球帶同種電荷，則總電荷平分；(3)若兩個帶電導體球帶異種電荷，則先中和再平分。若例2中A球帶電荷量為7Q，B球帶電荷量為Q，C球不帶電，讓C球反復與A、B兩球多次接觸，最后移走C球，試問：A、B兩球最后的帶電荷量分別為多少？解析：題中所說C與A、B反復接觸隱含一個解題條件：即A、B原先所帶電荷量的總和，最后在三個相同的小球間均分，相當于將三個小球互相接觸，正、負電荷中和以后平分，則A、B兩球后來帶的電荷量均為2Q。答案：2Q2Q隨堂基礎鞏固1有A、B、C三個塑料小球，A和B，B和C，C

15、和A間都是相互吸引的，如果A帶正電，則()AB、C球均帶負電BB球帶負電，C球帶正電CB、C球中必有一個帶負電，而另一個不帶電DB、C球都不帶電解析：A帶正電，A吸引C，則C可能帶負電或不帶電；A吸引B，則B可能帶負電或不帶電；若B帶負電，B又吸引C，則C此時不帶電；同理，若C帶負電，則B不帶電。答案：C2毛皮與橡膠棒摩擦后，毛皮帶正電，這是因為()A毛皮上的一些電子轉移到橡膠棒上B毛皮上的一些正電荷轉移到橡膠棒上C橡膠棒上的一些電子轉移到毛皮上D橡膠棒上的一些正電荷轉移到毛皮上解析：摩擦起電的實質是電子從一個物體轉移到另一個物體上。中性的物體若缺少了電子帶正電，多余了電子就帶負電。由于毛皮的

16、原子核束縛電子的本領比橡膠棒弱，在摩擦的過程中毛皮上的一些電子轉移到橡膠棒上，缺少了電子的毛皮帶正電。而正電荷是原子核內的質子，不能自由移動，所以A正確。答案：A3.絕緣細線上端固定，下端掛一輕質小球a，a的表面鍍有鋁膜；在a近旁有一絕緣金屬球b，開始a、b都不帶電，如圖114所示，現使b帶電，則()Ab將吸引a，吸住后不放開Bb先吸引a，接觸后又把a排斥開Ca、b之間不發(fā)生相互作用 圖114Db立即把a排斥開解析：b球帶電后，使a產生靜電感應，感應的結果是a靠近b的一側出現與b異種的感應電荷，遠離b的一側出現與b同種的感應電荷。雖然a上的感應電荷等量異號，但因為異種電荷離b更近，所以b對a有

17、吸引力，當b吸引a使兩者接觸后，由于接觸帶電，b、a又帶上同種電荷，有斥力作用，因而又把a排斥開，所以B正確。答案：B4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1.6×1015 C，丙物體帶電8×1016 C。求最后乙物體帶電的電性和電荷量。解析：由于甲、乙、丙原來都不帶電，即都沒有凈電荷，甲、乙摩擦導致甲失去電子電荷量為1.6×1015 C而帶正電，乙物體得到電子而帶電荷量1.6×1015 C的負電荷；乙物體與不帶電的丙物體相接觸，從而使一部分負電荷轉移到丙物體上，故可知乙、丙兩物體都帶負電

18、荷，由電荷守恒可知乙最終所帶負電荷電荷量為1.6×1015 C8×1016 C8×1016 C。答案：最后乙?guī)ж撾?×1016 C課時跟蹤訓練(滿分50分時間30分鐘)一、選擇題(本大題共8個小題，每小題4分，共計32分。每小題至少有一個選項正確，把正確選項前的字母填在題后的括號內)1.掛在絕緣細線下的兩個輕質小球，表面鍍有金屬薄膜。由于電荷的相互作用而靠近或遠離，分別如圖1甲、乙所示，則()A甲圖中兩球一定帶異種電荷B乙圖中兩球一定帶同種電荷C甲圖中至少有一個帶電 圖 1D乙圖中兩球至多有一個帶電解析：兩球相互吸引的可能有兩個：一是帶異種電荷；二是一個

19、帶電，另一個被感應帶電后吸引，因此A錯誤，C正確；兩球相斥一定是帶同種電荷，故B正確，D錯誤。答案：BC2下列說法中正確的是()A摩擦起電是創(chuàng)造電荷的過程B接觸起電是電荷轉移的過程C玻璃棒無論和什么物體摩擦都會帶正電D帶等量異種電荷的兩個導體接觸后，電荷會消失，這種現象叫電荷的湮滅解析：摩擦起電的實質是電荷發(fā)生轉移，而不是創(chuàng)造電荷，A錯誤；接觸起電就是通過物體接觸而轉移電荷，B正確；兩種物體摩擦，對核外電子束縛能力弱的物體在摩擦中易失去電子而帶正電，是否容易失去電子由兩物體的材料決定，因此玻璃棒不一定帶正電，C錯；等量異種電荷可以中和但不會消失，只是宏觀上顯中性，D錯。答案：B3使帶電的金屬球

20、靠近不帶電的驗電器，驗電器的箔片張開。圖2中表示驗電器上感應電荷的分布情況，正確的是()圖 2解析：把帶電金屬球移近不帶電的驗電器，若金屬球帶正電，則將導體上的自由電子吸引上來，這樣驗電器的上部將帶負電，箔片帶正電；若金屬球帶負電，則將導體上的自由電子排斥到最遠端，這樣驗電器的上部將帶正電，箔片帶負電，所以B正確。答案：B4.如圖3所示，不帶電的枕形導體的A、B兩端各貼有一對金箔。當枕形導體的A端靠近一帶電導體C時()AA端金箔張開，B端金箔閉合B用手觸摸枕形導體后，A端金箔仍張開，B端金箔閉合 圖 3C用手觸摸枕形導體后，將手和C都移走，兩對金箔均張開D選項A中兩對金箔分別帶異種電荷，選項C

21、中兩對金箔帶同種電荷解析：根據靜電感應現象，帶正電的導體C放在枕形導體附近，在A端出現了負電，在B端出現了正電，金箔上各帶同種電荷相斥而張開，選項A錯誤；用手摸枕形導體后，B端不是最遠端了，人是導體，人的腳部甚至地球是最遠端，這樣B端不再有電荷，金箔閉合，選項B正確；用手觸摸導體時，只有A端帶負電，將手和C移走后，不再有靜電感應，A端所帶負電便分布在枕形導體上，A、B端均帶有負電，兩對金箔均張開，選項C正確；由以上分析看出，選項D正確。答案：BCD5保護知識產權，抵制盜版是我們每個公民的責任與義務。盜版書籍影響我們學習效率甚至給我們的學習帶來隱患。小華有一次不小心購買了盜版的物理參考書，做練習

22、時，他發(fā)現有一個關鍵數字看不清，拿來問老師，如果你是老師，你認為可能是下列幾個數字中的()A6.2×1019 CB6.4×1019 CC6.6×1019 C D6.8×1019 C解析：任何帶電體的電荷量是元電荷的整數倍，即是1.6×1019 C的整數倍，由計算可知，只有B選項是1.6×1019 C的整數倍，故B正確。答案：B6目前普遍認為，質子和中子都是由被稱為u夸克和d夸克的兩類夸克組成。u夸克帶電荷量為e，d夸克帶電荷量為e，質子的帶電荷量為e，中子不帶電。下列說法正確的是()A質子是由一個u夸克和一個d夸克組成，中子是由一個u

23、夸克和兩個d夸克組成B質子是由兩個u夸克和一個d夸克組成，中子是由一個u夸克和兩個d夸克組成C質子是由一個u夸克和一個d夸克組成，中子是由兩個u夸克和兩個d夸克組成D質子是由兩個u夸克和一個d夸克組成，中子是由兩個u夸克和兩個d夸克組成解析：根據質子的帶電荷量為e。所以質子是由兩個u夸克和一個d夸克組成，2×eee；中子不顯電性，所以中子是由一個u夸克和兩個d夸克組成。e2×e0。故選項B正確。答案：B7導體A帶5Q的正電荷，另一完全相同的導體B帶Q的負電荷，將兩導體接觸一會兒后再分開，則B導體的帶電荷量為()AQ BQC2Q D4Q解析：兩導體上的電荷先完全中和后再平分，所以每個導體上帶電荷量的大小為2Q。答案：C8下列說法正確的是()A元電荷實質就是電子(或質子)本身B元電荷是表示跟電子所帶電荷量數值相等的電荷量C元電荷是最小的電荷量單位D元電荷沒有正、負之分解析：元電荷表示電子所帶電荷量的數值，而不是電子本身，故A錯，B對。元電荷只是電荷量的單位，不是帶電粒子，沒有正、負之分，故C、D正確。答案：BCD二、非選擇題(本題共2小題，共18分，解答時應寫出必要的文字說明、方程式和演算步驟，有數值計算的要注明單位)9(9分)如圖4所