高中物理 第1章 静电场 1 电荷及其守恒定律课件 新人教版选修31.ppt

成才之路 物理 路漫漫其修远兮吾将上下而求索 人教版 选修3 1 静电场 第一章 1电荷及其守恒定律 第一章 如图所示 在寒冷干燥的天气里 当我们脱掉外衣用手去拉车门时 常常会受到电击 这是为什么 电荷及相互作用 1 两种电荷自然界中只存在两种电荷 即 电荷和 电荷 1 正电荷 用丝绸摩擦过的 所带的电荷叫做正电荷 2 负电荷 用毛皮摩擦过的 所带的电荷叫做负电荷 2 相互作用同种电荷相互 异种电荷相互 正 负 玻璃棒 橡胶棒 排斥 吸引 正电 负电 相等 电中性 三种起电方式 1 接触起电指一个带电的金属导体跟另一个 的金属导体 后分开 而使不带电的导体带上电荷的方式 如图 不带电 接触 2 摩擦起电两个物体相互摩擦时 一些束缚不紧的 从一个物体转移到另一个物体上 使得原来呈电中性的物体由于得到 而带负电 失去 的物体带正电 如图 电子 电子 电子 3 感应起电 1 自由电子 金属中离原子核 的能脱离原子核的束缚而在金属中 的电子 2 静电感应 当一个带电体靠近导体时 由于电荷间相互 或 导体中的自由电荷便会趋向或远离带电体 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 3 感应起电 利用 使金属导体带电的过程 如图 较远 自由活动 吸引 排斥 异种 同种 静电感应 表述一 电荷既不会 也不会 它只能从物体的一部分转移到 或者从一个物体转移到 在转移的过程中 电荷的总量 表述二 一个与外界没有电荷交换的系统 电荷的代数和 电荷守恒定律 创生 消灭 另一部分 另一个物体 保持不变 保持不变 元电荷 1 电荷量电荷的多少 其国际制单位是 简称库 用 表示 2 元电荷最小的电荷量 即 所带的电荷量 用e表示 e c 最早由美国物理学家 测得 库仑 c 电子 1 6 10 19 密立根 质量 1 76 1011 一 三种起电方式的比较 特别提醒 1 感应起电成功的关键在于先分开两物体 或先断开接地线 然后再移去带电体 2 摩擦起电中对原子核外电子束缚能力差的物体失去电子而带正电 对原子核外电子束缚能力强的物体得到电子而带负电 青州市实验中学2014 2015学年高二上学期期中 如图所示 如果天气干燥 晚上脱毛衣时 会听到 噼啪 的响声 还会看到电火花 关于这种现象产生的原因 下列说法正确的是 a 人身体上产生电流b 接触带电造成的c 摩擦起电造成的d 感应起电造成的答案 c 解析 脱毛衣时由于摩擦起电 衣服间产生异种电荷 当电荷积累到一定程度时 会产生电火花 并伴有 噼啪 声 选项c正确 a b d错误 二 电荷守恒定律1 守恒的广泛性电荷守恒定律同能量守恒定律一样 是自然界中最基本的规律 任何电现象都不违背电荷守恒定律 物体的起电过程 其本质都是电子发生了转移 也就是说物体所带电荷的重新分配 不论哪一种起电过程都没有创造电荷 也没有消灭电荷 2 中性 与 中和 的理解 1 中性 物体内有电荷存在 但正 负电荷的绝对值相等 对外不显电性 2 中和 两个带有等量异种电荷的带电体相遇达到电中性的过程 南京金陵中学2014 2015学年高二上学期检测 对物体带电现象的叙述 正确的是 a 不带电的物体一定没有电荷b 带电物体一定具有多余的电子c 一根带电的导体棒放在潮湿的房间 过了一段时间后 发现导体棒不带电了 这过程中电荷不守恒d 摩擦起电实际上是电荷从一个物体转移到另一个物体答案 d 解析 不带电的物体内部正电荷的电量和负电荷的电量相等 体现出电中性 故a错误 物体带电可能有多余的正电荷 也有可能有多余的负电荷 故b错误 导体棒上面的电荷通过潮湿的空气发生了转移 电荷仍然守恒 故c错误 物体带电的本质都是电荷的转移 故d正确 三 验电器与静电计的区别与联系 如图所示 有一金属箔验电器 起初金属箔闭合 当带正电的棒靠近验电器上部的金属板时 金属箔张开 在这个状态下 用手指接触验电器的金属板 金属箔闭合 问当手指从金属板上离开 然后使棒也远离验电器 金属箔的状态如何变化 从下图中的 4个选项中选取一个正确的答案 a 图 b 图 c 图 d 图 答案 b解析 手指接触验电器后 验电器上端带负电 手指离开 验电器上电荷分布不变 金属箔仍闭合 将棒远离后 验电器上电荷重新分布 金属箔张开 b正确 如图所示 a b为相互接触的用绝缘支架支持的金属导体 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 对起电方式的理解 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移走 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 解析 1 c移近a时 带正电的小球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 其下部的金属箔片也分别带上了与a b同种性质的电荷 由于同种电荷间的斥力 所以金属箔片都张开 a正确 2 c靠近后保持不动 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仍带等量的异种感应电荷 此时即使再移走c 因a b已经绝缘 所带电荷量也不会变 金属箔片仍张开 b正确 3 先移走c 再把a b分开 a b上的感应电荷会马上在其相互之间的引力作用下吸引中和 不再带电 所以箔片都不会张开 c错 4 先把a b分开 移走c 然后重新让a b接触 a b所带的异种电荷马上中和 箔片都不会张开 d错 答案 ab 用棉布分别与丙烯塑料板和乙烯塑料板摩擦实验结果如图所示 由此对摩擦起电说法正确的是 a 两个物体摩擦时 表面粗糙的易失去电子b 两个物体摩擦起电时 一定同时带上种类及数量不同的电荷c 两个物体摩擦起电时 带上电荷的种类不同但数量相等d 同一物体与不同种类物体摩擦 该物体的带电荷种类可能不同答案 cd 解析 两物体摩擦时得失电子取决于原子对电子的束缚力大小 a错 由于摩擦起电的实质是电子的得失 所以两物体带电种类一定不同 数量相等 b错c对 由题中例子不难看出同一物体与不同种类物体摩擦 带电种类可能不同 d对 有两个完全相同的带电绝缘金属小球a b 分别带有电荷量q1 6 4 10 9c q2 3 2 10 9c 让两绝缘金属小球接触 在接触后 a b带电量各是多少 此接触过程中 电子如何转移 转移了多少个电子 电荷守恒定律及元电荷的理解 答案 均为1 6 10 9c 电子由b球转移到a球 转移了3 0 1010个 潍坊市2014 2015学年高二下学期三校联考 下列说法正确的是 a 元电荷实质就是电子 或质子 本身b 元电荷是表示跟电子所带电荷量数值相等的电荷量c 摩擦起电是通过摩擦创造出了等量的异种电荷的过程d 不论是摩擦起电还是感应起电 都是电荷的转移答案 bd解析 元电荷是表示电子所带电荷量的数值 而不是电子本身 故a错 b对 由电荷守恒定律 电荷不能创造 也不能消失 c错 d对 某研究性学习小组的同学设计了以下实验方案来验证电荷守恒定律 开放 探究 根据以上实验过程和观察到的现象 回答下列问题 1 步骤二的实验现象 说明 2 步骤三的实验现象 说明 3 该研究性实验 选填 能 或 不能 验证电荷守恒定律 解析 解答本题时应明确起电板经摩擦后的带电情况 还要理解验电器金属箔片张开和闭合的原因 用力将两块起电板快速摩擦后分开 两板分别带上了等量异种电荷 步骤二中金属球与箔片组成的整体发生静电感应现象故箔片张开 步骤三中两块板同时插入空心金属球 总电荷量为零 不发生静电感应现象 故箔片不张开 该实验能验证电荷守恒定律 答案 1 起电板使验电器感应起电 2 两块板带有等量异种电荷 3 能 点评 在电荷转移和重新分配的过程中 整个系统电荷是守恒的 实验中箔片张开后又闭合 验证了电荷守恒定律的正确性 杭州二中2014 2015学年高二上学期质检 如图所示为科技馆里一个趣味体验项目的照片和简化图 核心装置为一个金属球 在干燥的空气里 体验者双脚站在绝缘凳上 手 图中为右手 按在金属球上 并远离周围其他物体 一条特殊传送带 图中未画出 给金属球不断地输送电荷 过一段时间后 体验者的头发便会四处散开 甚至倒立 十分有趣 在此状态下 下列分析正确的是 a 若用左手也去摸金属球 会被电击b 若用左手与旁边的观众握手 会被电击c 若右手离开金属球 则头发会立刻恢复常态d 若右手离开金属球而且走下绝缘凳 头发会立刻恢复常态答案 bd 解析 若用左手也去摸金属球 不会被电击 选项a错误 若用左手与旁边的观众握手 会发生放电现象而被电击 选项b正确 若右手离开金属球 电荷不会转移 则头发仍然四处散开 选项c错误 若右手离开金属球而且走下绝缘凳 则电荷将进入大地 人体将不再带电 头发会立刻恢复常态 选项d正确 故选bd 易错点 对感应起电中的远端的理解不清导致错误 案例 如图所示 放在绝缘支架上带正电的导体球a 靠近放在绝缘支架上不带电的导体