1011版高中物理 1.1静电现象与电荷守恒课时讲练通课件 沪科版选修31.ppt

1 摩擦起电是使物体带电的方式之一 试举出摩擦起电的几个实例 提示 1 用塑料梳子梳头时 头发会飘起来 2 在春冬季节的晚间脱衣服时 会见到火星 3 在干燥的冬天 手抓金属把手瞬间会有被电击的感觉 2 摩擦起电的实质是什么 提示 互相摩擦的物体因束缚电子的本领不同而发生了电子的转移 得到电子的物体带负电 失去电子的物体则带正电 因此摩擦起电的实质是电子的转移 3 带电体接触验电器的金属球 验电器指针会张开 此现象说明了什么 分析指针张开的原因 提示 1 此现象说明接触能使物体带电 2 当带电体接触金属球时 有一部分电荷转移到验电器上 与金属球相连的两个指针带上了同种电荷 因带上同种电荷互相排斥而张开 4 带电体接触验电器金属球 两指针张开一定角度 而带电体靠近验电器金属球 两指针也张开一定角度 试分析张开的原因 提示 带电体接触验电器的金属球时 电荷转移到验电器上 是接触带电 当带电体靠近金属球时 金属球一端就会聚集与带电体电性相反的电荷 而指针端就会相对聚集与带电体电性相同的电荷 从而张开 此现象实质上属于静电感应现象 典例1 如图所示 a b为相互接触的用绝缘支柱支持的金属导体 起初它们不带电 在它们的下部贴有金属验电箔 c是带正电的小球 下列说法正确的是 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 把c移近导体a 先把c移走 再把a b分开 a b上的金属箔片仍张开d 把c移近导体a 先把a b分开 再把c移去 然后重新让a b接触 a上的金属箔片张开 而b上的金属箔片已闭合 思路点拨 解答本题时应注意以下三点 1 金属导体a b相互接触时可以认为是一个整体 2 带电小球c移近导体a b之后 a b中的电荷的分布特点 3 移走c球与分开a b 不同的顺序产生的效果是不同的 自主解答 选a b 虽然a b起初都不带电 但带正电的小球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端剩余了金属正离子 其下部贴有的金属箔片因为接触带电 也分别带上了与a b同种的电荷 由于同种电荷间的斥力作用 所以金属箔片都张开 a正确 c只要一直在a b附近 先把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仍带等量异种的感应电荷 此时即使再移走c 因a b已经绝缘 所带电荷量不变 金属箔片仍张开 b正确 但如果先移走c a b上的感应电荷会马上在其相互之间引力作用下吸引中和 不再带电 所以金属箔片都不会张开 c错 先把a b分开 再移走c a b仍然带电 但重新让a b接触后 a b上的感应电荷完全中和 金属箔片都不会张开 d错 1 在近代物理学中 一对正 负电子的湮灭 转化为一对光子 一个中子衰变成一个质子和一个电子 这些事实与电荷守恒定律矛盾吗 提示 不矛盾 这种情况下带电粒子总是成对湮灭和产生 两种电荷数目相等 正负相反 而光子或中子都是中性的 本身不带电 所以电荷的代数和不变 因此电荷守恒定律也可以叙述为 一个与外界没有电荷交换的系统 电荷的代数和总是保持不变 2 什么是元电荷 元电荷的值是多少 电子的比荷是多少 提示 元电荷是电荷量的最小单位 即一个电子或质子所带的电荷量 元电荷的值为e 1 60 10 19c 电子的电荷量e和电子质量me的比叫做电子的比荷 即 1 76 1011c kg 科学家常用测定比荷的方法来研究微观粒子 3 试用电荷守恒定律解释物体带电的实质 提示 无论是摩擦起电 接触起电 还是感应起电 其起电的原因都是电荷的转移 在起电过程中总电荷量保持不变 即起电过程并没有创造电荷 典例2 有两个完全相同的带绝缘柄的带电金属小球a b 分别带有电荷量qa 6 4 10 9c qb 3 2 10 9c 让两金属小球接触 在接触过程中 电子如何转移 转移了多少 思路点拨 解答本题时应明确以下两点 1 把握电荷分配规律 两个完全相同的带电金属球接触 电荷重新分配 若带同种电荷 总电量平分 若带异种电荷 先中和后平分 本题属于后一种情况 2 每个带电体所带电荷量均为电子电荷量的整数倍 自主解答 当两金属小球接触时 带电荷量少的负电荷先被中和 剩余的正电荷再重新分配 由于两小球相同 剩余正电荷必均分 即接触后两小球带电荷量相等 qa qb qa qb 6 4 10 9 3 2 10 9 c 1 6 10 9c 在接触过程中 电子由b球转移到a球 不仅将自身电荷中和 且继续转移 使b球带qb 的正电 这样 共转移的电荷量为 q qb q b 3 2 10 9c 1 6 10 9c 4 8 10 9c 转移的电子个数 n 3 0 1010个 答案 电子由b球向a球转移 转移了3 0 1010个 典例3 绝缘细线上端固定 下端挂一轻质小球a a的表面镀有铝膜 在a近旁有一绝缘金属球b 开始时a b都不带电 如图所示 现使b带电 则a b将吸引a 吸住后不放开b b先吸引a 接触后又把a排斥开c a b之间不发生相互作用d b立即把a排斥开 思路点拨 明确b球带电后如何影响a球上电荷的分布及b对a的作用力特点 标准解答 选b b球带电后 静电感应的结果是a靠近b的一侧出现与b异种的感应电荷 远离b的一侧出现与b同种的感应电荷 虽然a上的感应电荷等量异号 但因为异种电荷离b更近 所以b对a的力为引力 当b吸引a使两者接触后 由于接触带电 a b又带上同种电荷 有斥力作用 因而又把a排斥开 所以b正确 1 2010 聊城高二检测 下列叙述正确的是 a 摩擦起电是创造电荷的过程b 接触起电是电荷转移的过程c 玻璃棒无论和什么物体摩擦都会带正电d 带等量异种电荷的两个导体接触后 电荷会消失 这种现象叫电荷的湮没 解析 选b 不论是哪一种起电方式 都没有创造电荷 其实质是电荷的转移 故a错b正确 摩擦起电过程中 玻璃棒失去电子带正电 得到电子带负电 c错 等量异种电荷发生中和 但电荷并没消失 d错 2 a b c三个塑料小球 a和b b和c c和a之间都是相互吸引的 如果a带正电 则 a b c都带负电b b球带负电 c球带正电c b c两球中必有一个带负电 另一个不带电d b c两球均不带电 解析 选c a和b吸引 说明b带负电或不带电 a与c吸引 说明c带负电或不带电 而b与c又吸引 说明b和c不可能同时带负电或不带电 这两个小球中也不可能有带正电的 只能一个带负电 另一个不带电 综上所述 a b d错误 c正确 3 关于元电荷的下列说法中正确的是 a 元电荷实质上是指电子和质子本身b 所有带电体的电荷量一定等于元电荷的整数倍c 元电荷的数值通常取e 1 6 10 19cd 电荷量e的数值最早是由美国科学家密立根用实验测得的 解析 选b c d 元电荷实质上是指电荷量 数值是1 6 10 19c 不要误以为元电荷是指具体的带电体 如电子 元电荷是电荷量值 没有正负电性的区别 所有带电体的电荷量只能是元电荷的整数倍 元电荷的具体数值最早是由密立根用油滴实验测得的 测量精度相当高 4 如图所示 在真空中 把一个中性的绝缘导体m向带负电的球p慢慢靠近 下列说法中正确的是 a m两端的感应电荷越来越多b m两端的感应电荷是同种电荷c m两端的感应电荷是异种电荷d m两端的感应电荷的电荷量相等 解析 选a c d 绝缘导体向球p靠得越近 绝缘导体中的自由电子受到p的排斥力越大 两端的感应电荷越来越多 根据电荷守恒定律 导体两端将出现等量的异种电荷 所以选项a c d正确 5 m和n是两个都不带电的物体 它们互相摩擦后 m带正电荷1 60 10 10c 下列判断正确的有 a 在摩擦前m和n的内部没有任何电荷b 摩擦过程中正电荷从n转移到mc n在摩擦后一定带负电荷1 60 10 10cd m在摩擦过程中失去1 60 10 10个电子 解析 选c 摩擦前m n都不带电是因为它们均为电中性 而并非它们内部没有电荷 a错 摩擦后m带有1 60 10 10c的正电荷 说明m失去 n得到109个电子 故b d错 根据电荷守恒定律 n带有1 60 10 10c的负电荷 c正确 选择题 本题包括6个小题 每小题5分 共30分 1 2010 临沂高二检测 用与丝绸摩擦过的玻璃棒接触不带电的验电器的金属球后 验电器的金属箔片张开 则下列说法正确的是 a 金属箔片带正电荷b 金属箔片带负电荷c 部分电子由金属球转移到玻璃棒上d 部分电子由玻璃棒转移到金属球上 解析 选a c 玻璃棒与金属球接触 金属球上的部分电子转移到玻璃棒上 从而使金属球及金属箔片都带正电荷 正确选项为a c 2 2010 苏州高二检测 把一个带电棒慢慢移近一个带正电的验电器 金属箔片先闭合而后又张开 说明棒上带的是 a 负电荷b 可以是正电荷 也可以是负电荷c 正电荷d 带电棒先带正电荷 后带负电荷 解析 选a 金属箔片开始时带正电 带电棒靠近验电器时 金属箔片先闭合后张开 说明金属箔片所带正电荷被吸引而转移 而使金属箔片带上负电荷 所以又会张开 由此判断 带电棒带负电 3 如图所示 有一带正电的验电器 当一金属球a靠近验电器的小球b 不接触 时 验电器的箔片张角减小 则 a 金属球可能不带电b 金属球可能带负电c 金属球可能带正电d 金属球一定带负电 解析 选a b 箔片张角减小说明箔片上带的电荷量减少 而验电器的电荷总量不变 则小球b上的电荷量增多 a球可能带负电 异种电荷相互吸引改变了验电器上的电荷分布情况 a球也可能不带电 b球与a球发生静电感应现象 也可以使验电器上的电荷分布发生改变 a b对 4 下列说法正确的是 a 电子和质子都是元电荷b 一个带电体的电荷量为25 5倍的元电荷c 元电荷是最小的带电单位d 元电荷没有正 负之分 解析 选c d 元电荷是最小的带电单位 数值为e 1 6 10 19c 带电体所带电荷量均为元电荷的整数倍 b错 c对 元电荷不是带电体 没有电性之说 a错 d对 5 一带负电的绝缘金属小球放在潮湿的空气中 经过一段时间后 发现该小球上净电荷几乎不存在了 这说明 a 小球上原有的负电荷逐渐消失了b 在此现象中 电荷不守恒c 小球上负电荷减少的主要原因是潮湿的空气将电子导走了d 该现象是由于电子的转移引起的 仍然遵循电荷守恒定律 解析 选c d 绝缘金属小球上电荷减少是由于电子通过潮湿空气导电转移到外界 但是这些电子并没消失 就小球和整个外界组成的系统而言 其电荷的总量仍保持不变 遵循电荷守恒定律 6 如图所示 a b c d为四个带电小球 两球之间的作用分别为a吸引d b排斥c c排斥a d吸引b 则 a 仅有两个小球带同种电荷b 仅有三个小球带同种电荷c c d两小球带同种电荷d c d两小球带异种电荷 解析 选b d 由d吸引a d吸引b可以知道a与b带同种电荷 且与d带异种电荷 由c排斥a c排斥b可知c与a和b带同种电荷 c与d带异种电荷 故a c错 b d对 1 10分 半径相同的两金属小球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之比为多大 解析 1 a b带同种电荷 设电荷量为q c与a接触后 由于形状相同 二者平分电荷量 a c所带的电荷量均为q c与b接触后二者平分电荷量 则b c的电荷量均为 q q q a b最终的电荷量之比为q q 2 3 2 a b带异种电荷 设电荷量分别为q q a c接触后 平分电荷量 a c的电荷量均变为q c与b接触后 平分二者的电荷量 c b的电荷量均为 q q q 则a b最终的电荷量之比为q q 2 1 答案 1 2 3 2 2 1 2 10分 某同学设计了一个证明电荷守恒的实验 实验装置如图所示 实验步骤如下 1 用一根细金属丝连接两只相同的验电器 让带电的有机玻璃棒靠近右侧验电器 两只验电器的箔片均张开 为什么 2 在两只验电器的箔片均张开的情况下 先移走金属丝 再移走带电的有机玻璃棒 这时验电器的箔片是否保持张开状态 为什么 3 再用金属丝连接两只验电器 将会出现什么现象