2022-2023學(xué)年魯科版（2019）必修第三冊 1.1 靜電的產(chǎn)生及其微觀解釋 學(xué)案

2022-2023學(xué)年魯科版（2019）必修第三冊1.1靜電的產(chǎn)生及其微觀解釋學(xué)案[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.知道使物體帶電的幾種方式。2.理解電荷守恒定律的內(nèi)容。3.運(yùn)用原子結(jié)構(gòu)模型和電荷守恒的知識分析靜電現(xiàn)象。4.通過實(shí)驗(yàn)，觀察并分析靜電現(xiàn)象。[基礎(chǔ)梳理]一、靜電的產(chǎn)生1.電荷(1)電荷量：電荷的多少。在國際單位制中，電荷量的單位為庫侖，簡稱庫，符號為C。(2)電荷間的相互作用：同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引。2.摩擦起電：當(dāng)兩個(gè)由不同物質(zhì)組成的物體互相摩擦?xí)r，一個(gè)物體中某些原子的電子掙脫了原子核的束縛，轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體上，于是原來呈電中性的物體由于得到電子而帶負(fù)電，失去電子的物體則帶等量的正電。3.接觸起電：當(dāng)一個(gè)帶電體接觸導(dǎo)體時(shí)，電荷會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)移，使導(dǎo)體也帶電。4.感應(yīng)起電：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)體中的自由電子便會(huì)靠近或遠(yuǎn)離帶電體，使導(dǎo)體靠近帶電體的一端帶異號電荷，遠(yuǎn)離帶電體的一端帶同號電荷，這種現(xiàn)象叫做靜電感應(yīng)。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。二、產(chǎn)生靜電的微觀解釋1.電荷守恒定律表述：電荷既不能被創(chuàng)造，也不能被消滅，只能從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體。在轉(zhuǎn)移過程中，電荷的總量不變。2.摩擦起電的實(shí)質(zhì)：兩個(gè)不同物質(zhì)組成的物體相互摩擦，由于摩擦力做功，一個(gè)物體中的電子獲得能量，掙脫原子核的束縛轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體上。根據(jù)電荷守恒定律，一個(gè)物體失去電子帶正電，另一個(gè)物體得到電子帶負(fù)電。3.感應(yīng)起電的實(shí)質(zhì)是在附近帶電體所帶電荷的作用下，導(dǎo)體中的自由電荷從導(dǎo)體的一部分轉(zhuǎn)移到了另一部分。三、驗(yàn)電器的構(gòu)造、原理及用途1.構(gòu)造2.原理金屬箔片帶同種電荷后，由于同種電荷相互排斥而張開。3.應(yīng)用(1)檢驗(yàn)物體是否帶電。(2)物體帶電的種類。【易錯(cuò)提醒】1.摩擦起電適用于絕緣體，接觸起電和感應(yīng)起電適用于導(dǎo)體。2.物體帶電的實(shí)質(zhì)是電荷發(fā)生了轉(zhuǎn)移，或物體間電荷的重新分配。3.一個(gè)與外界沒有電荷交換的系統(tǒng)，電荷的代數(shù)和保持不變。[能力拓展]一、三種起電方式的比較方式內(nèi)容摩擦起電感應(yīng)起電接觸起電產(chǎn)生條件兩不同絕緣體摩擦?xí)r導(dǎo)體靠近帶電體時(shí)導(dǎo)體與帶電體接觸時(shí)現(xiàn)象兩物體帶上等量異種電荷導(dǎo)體兩端出現(xiàn)等量異種電荷導(dǎo)體帶上與帶電體電性相同的電荷二、產(chǎn)生靜電的微觀解釋1.對電荷守恒定律的理解電荷守恒定律是自然界最基本的規(guī)律之一，任何電現(xiàn)象都遵守電荷守恒定律。實(shí)例：一個(gè)高能光子可以產(chǎn)生一對正、負(fù)電子，一對正、負(fù)電子可同時(shí)湮沒，轉(zhuǎn)化為光子。帶電粒子總是成對產(chǎn)生或湮沒，電荷的代數(shù)和不變。2.三種帶電的微觀解釋方式內(nèi)容摩擦起電感應(yīng)起電接觸帶電微觀解釋不同物質(zhì)的原子核對核外電子的約束力不同，摩擦?xí)r電子從一物體轉(zhuǎn)移到另一物體導(dǎo)體中的自由電子受到帶電體對它的排斥(或者吸引)，而移向?qū)w的遠(yuǎn)端(或者近端)電荷間的相互作用，使得自由電子在帶電體和導(dǎo)體上轉(zhuǎn)移，且重新分布實(shí)質(zhì)均為電荷在物體之間或物體內(nèi)部的轉(zhuǎn)移3.接觸起電現(xiàn)象中電荷量的分配(兩個(gè)完全相同的金屬球)帶同種電荷(Q1和Q2)接觸后平分原來的所帶電荷的總和，即Q1′＝Q2′＝eq\f(Q1＋Q2,2)。帶異種電荷(Q1和－Q2)接觸后先中和后平分，即Q1′＝Q2′＝eq\f(Q1－Q2,2)。帶等量異種電荷的兩個(gè)物體接觸時(shí)，經(jīng)過電荷的轉(zhuǎn)移，物體達(dá)到電中性。[隨堂演練]1．用絲綢摩擦過的玻璃棒帶正電荷.關(guān)于絲綢的帶電狀況，下列敘述中正確的是（）A．不帶電 B．帶正電荷 C．帶負(fù)電荷 D．帶電狀況具有隨機(jī)性2．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)互相接觸且對地絕緣，如圖所示，下列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．先將兩球分開，棒再接觸一下其中一球D．棒帶的電荷量如果不變，不能使兩導(dǎo)體球帶電3．N95口罩中起阻隔作用的關(guān)鍵層是熔噴布，熔噴布的纖維里加入了駐極體材料，它能依靠靜電感應(yīng)吸附比熔噴布網(wǎng)狀纖維孔洞小很多的0.1μm量級或更小的微粒，從而有了更好的過濾效果。制備駐極體的一種方法是對某些電介質(zhì)材料進(jìn)行加熱熔化，然后在強(qiáng)電場中進(jìn)行極化冷卻。電介質(zhì)中每個(gè)分子都呈電中性，但分子內(nèi)正、負(fù)電荷分布并不完全重合，每個(gè)分子可以看成是等量異號的電荷對。如圖所示，某種電介質(zhì)未加電場時(shí)，分子取向隨機(jī)排布，熔化時(shí)施加水平向左的勻強(qiáng)電場，正、負(fù)電荷受電場力的作用，分子取向會(huì)發(fā)生一致性的變化。冷卻后撤掉電場，形成駐極體，分子取向能夠較長時(shí)間維持基本不變。這個(gè)過程就像鐵在強(qiáng)磁場中磁化成磁鐵的過程。根據(jù)以上信息可知，下列說法中正確的是（）A．駐極體通過與吸入的空氣中微粒的接觸，使得微粒帶電，從而起到吸附過濾作用B．若放置時(shí)間過長，駐極體口罩會(huì)因電場衰減而過期，這是電荷中和的結(jié)果C．駐極體就像一個(gè)平行板電容器，電場只存在于內(nèi)部，外部沒有電場D．上述材料冷卻后，撤去外電場，材料左邊界帶正電，右邊界帶負(fù)電4．某同學(xué)在研究靜電感應(yīng)時(shí)，用帶電的金屬球靠近不帶電的驗(yàn)電器，驗(yàn)電器的金屬箔片張開。驗(yàn)電器上感應(yīng)電荷的分布情況正確的是（）A．B．C． D．5．如圖所示，兩根絕緣輕繩將兩個(gè)大小和材料均相同的帶正電小球(可視為質(zhì)點(diǎn))系于同一點(diǎn)，A球靠在絕緣墻壁上，B球保持靜止?fàn)顟B(tài)．兩球所帶電荷量分別為qA=2q和qB=4q．現(xiàn)將B球與A球接觸后再次釋放，穩(wěn)定后兩球均靜止，下列說法中正確的是（）A．B球的電荷量不變B．輕繩對B球的拉力變大C．A、B兩球間庫侖力減小D．A、B兩球間距離與原來兩球間距離的比值為6．科學(xué)家在研究原子、原子核及基本粒子時(shí)，為了方便，常常用元電荷作為電量的單位，關(guān)于元電荷，下列論述中不正確的是（）A．把質(zhì)子或電子叫元電荷B．的電量叫元電荷C．電子帶有最小的負(fù)電荷，其電量的絕對值叫元電荷D．質(zhì)子帶有最小的正電荷，其電量的絕對值叫元電荷7．取一對用絕緣柱支撐的導(dǎo)體A和B，使它們彼此接觸，起初它們不帶電，分別貼在導(dǎo)體A、B下部的金屬箔均是閉合。現(xiàn)將用絲綢摩擦過的玻璃棒C移近導(dǎo)體A，回答下列問題：(1)若先把A和B分開，然后移去C，此時(shí)A導(dǎo)體上的金屬箔______，B導(dǎo)體上的金屬箔______（填“帶正電”、“帶負(fù)電”、“不帶電”）。若再用手接觸B，此時(shí)觀察到的現(xiàn)象是______；(2)若先移去C，然后把A和B分開，此時(shí)A導(dǎo)體金屬箔______，B導(dǎo)體金屬箱______（填“帶正電”、“帶負(fù)電”、“不帶電”）；(3)A、B導(dǎo)體帶電的實(shí)質(zhì)是______。8．電荷量為+Q的帶電體C右側(cè)有兩個(gè)相互接觸的不帶電的金屬導(dǎo)體A和B，它們均放在絕緣支架上，若先將A、B分開，再移走C，則A帶______電，B帶_______電；若先將C移走，再把A、B分開，則A、B___________。參考答案1．C【詳解】用絲綢摩擦過的玻璃棒帶正電，摩擦的過程中，其實(shí)質(zhì)是電子的轉(zhuǎn)移，玻璃棒失去電子而帶正電，絲綢得到電子而帶負(fù)電。故選C。2．A【詳解】將帶電棒移近兩個(gè)不帶電的導(dǎo)體球，兩個(gè)導(dǎo)體球互相接觸，則甲的左端和乙的右端分別感應(yīng)出等量異種電荷；A．先把兩球分開，再移走棒，則兩球會(huì)帶上等量異種電荷，選項(xiàng)A正確；B．先移走棒，則兩球上的感應(yīng)電荷會(huì)消失，則再把兩球分開時(shí)，兩球不帶電，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C．先把兩球分開，棒再接觸一下其中一球，則只能使一球帶電，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D．由以上分析可知，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選A。3．D【詳解】A．駐極體通過靜電感應(yīng)，吸附小的微粒，從而起到吸附過濾作用，故A錯(cuò)誤；B．若放置時(shí)間過長，駐極體口罩會(huì)因電場衰減而過期，這是極化電荷又變的雜亂無章的結(jié)果，故B錯(cuò)誤；C．駐極體與駐極體是有間隙的，在每個(gè)駐極體周圍都存在著電場，所有電場累加在一起相當(dāng)于左右兩個(gè)極板的電場，但與平行板電容器不同的是，內(nèi)部不是勻強(qiáng)電場，周圍也存在電場，故C錯(cuò)誤；D．根據(jù)電荷的極化，上述材料冷卻后，撤去外電場，材料左邊界帶正電，右邊界帶負(fù)電，故D正確。故選D。4．B【詳解】由于同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引，故驗(yàn)電器的上端應(yīng)帶上與小球異號的電荷，而驗(yàn)電器的箔片上將帶上與小球同號的電荷。故選B。5．D【詳解】A、兩個(gè)完全相同的小球接觸后帶電量平分，則兩個(gè)小球后來的帶電量：qA′＝qB′＝＝3q，B的帶電量減?。蔄錯(cuò)誤；若二者之間的距離不變，根據(jù)庫侖定律可知庫侖力增大，所以二者之間的距離必定增大．對B球受力分析，受重力、拉力T和庫侖力F，如圖所示：

由圖可知，△ABO∽△BMN，根據(jù)平衡條件并結(jié)合相似三角形法，有：；由于AO與BO不變，小球的質(zhì)量m不變，所以AB之間的距離增大時(shí)，繩子的拉力T不變；由上式可得：F=?AB；設(shè)開始時(shí)AB之間的即可為L，接觸后AB之間的距離為L′，則開始時(shí)：；后來平衡時(shí)：；又：F1＝?L，F(xiàn)2＝?L′；聯(lián)立可得：L′＝L，故BC錯(cuò)誤．D正確；故選D．6．A【詳解】ACD．由元電荷定義：將電子或質(zhì)子所帶電量的絕對值稱為元電荷，而不是把質(zhì)子或電子叫元電荷，故A錯(cuò)誤，符合題意，CD正確，不符合題意；B．的電量叫元電荷，故B正確，不符合題意。故選A。7．帶負(fù)電帶正電B導(dǎo)體的金屬箔閉合不帶電不帶電電子轉(zhuǎn)移（或電荷轉(zhuǎn)移）【詳解】絲綢摩擦過的玻璃棒C帶正電荷，導(dǎo)體A、B接觸在一起時(shí)，處在正電荷的電場中，由于靜電感應(yīng)，導(dǎo)體A的左端感應(yīng)出負(fù)電荷，導(dǎo)體B的右端感應(yīng)出正電荷，且電荷量相等，所以導(dǎo)體兩端的金屬箔都張開，且左端帶負(fù)電，右端帶正電。(1)[1][2][3]若先把A和B分開，然后移去C，導(dǎo)體A、B的電荷不能中和，故A導(dǎo)體上的金屬箔帶負(fù)電，B導(dǎo)體上的金屬箔帶正電，若用手接觸B則將B導(dǎo)體的正電荷中和而不再帶電，故此時(shí)觀察到的現(xiàn)象是B導(dǎo)體的金屬箔閉合；(2)[4][5]若先