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　　　　　　　　　　　第一章　靜電場(chǎng)
第1節(jié)　電荷及其守恒定律

要點(diǎn)一三種起電方式的區(qū)別和聯(lián)系
摩擦起電感應(yīng)起電接觸起電
產(chǎn)生及條件兩不同絕緣體摩擦?xí)r導(dǎo)體靠近帶電體時(shí)帶電導(dǎo)體和導(dǎo)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，且電性與原帶電體“近異遠(yuǎn)同”導(dǎo)體上帶上與帶電體相同電性的電荷
原因不同物質(zhì)的原子核對(duì)核外電子的束縛力不同而發(fā)生電子轉(zhuǎn)移導(dǎo)體中的自由電子受到帶正(負(fù))電物體吸引(排斥)而靠近(遠(yuǎn)離)電荷之間的相互排斥
實(shí)質(zhì)電荷在物體之間和物體內(nèi)部的轉(zhuǎn)移
要點(diǎn)二接觸起電的電荷分配原則
兩個(gè)完全相同的金屬球接觸后電荷會(huì)重新進(jìn)行分配，如圖1－1－2所示．
電荷分配的原則是：兩個(gè)完全相同的金屬球帶同種電荷接觸后平分原來(lái)所帶電荷量的總和；帶異種電荷接觸后先中和再平分．

圖1－1－2
　
　1.“中性”與“中和”之間有聯(lián)系嗎？
“中性”和“中和”是兩個(gè)完全不同的概念，“中性”是指原子或者物體所帶的正電荷和負(fù)電荷在數(shù)量上相等，對(duì)外不顯電性，表現(xiàn)為不帶電的狀態(tài)．可見(jiàn)，任何不帶電的物體，實(shí)際上其中都帶有等量的異種電荷；“中和”是指兩個(gè)帶等量異種電荷的物體，相互接觸時(shí)，由于正負(fù)電荷間的吸引作用，電荷發(fā)生轉(zhuǎn)移，最后都達(dá)到中性狀態(tài)的一個(gè)過(guò)程．
2．電荷守恒定律的兩種表述方式的區(qū)別是什么？
(1)兩種表述：①電荷既不會(huì)創(chuàng)生，也不會(huì)消滅，它只能從一個(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；在轉(zhuǎn)移的過(guò)程中，電荷的總量保持不變．②一個(gè)與外界沒(méi)有電荷交換的系統(tǒng)，電荷的代數(shù)和總是保持不變的．
(2)區(qū)別：第一種表述是對(duì)物體帶電現(xiàn)象規(guī)律的總結(jié)，一個(gè)原來(lái)不帶電的物體通過(guò)某種方法可以帶電，原來(lái)帶電的物體也可以使它失去電性(電的中和)，但其實(shí)質(zhì)是電荷的轉(zhuǎn)移，電荷的數(shù)量并沒(méi)有減少．第二種表述則更具有廣泛性，涵蓋了包括近代物理實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的微觀粒子在變化中遵守的規(guī)律，近代物理實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，由一個(gè)高能光子可以產(chǎn)生一個(gè)正電子和一個(gè)負(fù)電子，一對(duì)正負(fù)電子可同時(shí)湮滅，轉(zhuǎn)化為光子．在這種情況下，帶電粒子總是成對(duì)產(chǎn)生或湮滅，電荷的代數(shù)和不變，即正負(fù)電子的產(chǎn)生和湮滅與電荷守恒定律并不矛盾.

一、電荷基本性質(zhì)的理解
【例1】 絕緣細(xì)線上端固定，

圖1－1－3
下端懸掛一個(gè)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(kāi)始時(shí)，a、b都不帶電，如圖1－1－3所示．現(xiàn)使a、b分別帶正、負(fù)電，則(　　)
A．b將吸引a，吸引后不放開(kāi)
B．b先吸引a，接觸后又與a分開(kāi)
C．a(chǎn)、b之間不發(fā)生相互作用
D．b立即把a(bǔ)排斥開(kāi)
答案　B
解析　因a帶正電，b帶負(fù)電，異種電荷相互吸引，輕質(zhì)小球a將向b靠攏并與b接觸．若a、b原來(lái)所帶電荷量不相等，則當(dāng)a與b接觸后，兩球先中和一部分原來(lái)電荷，然后將凈余的電荷重新分配，這樣就會(huì)帶上同種電荷(正電或負(fù)電)，由
于同種電荷相互排斥，兩球?qū)��?huì)被排斥開(kāi)．若a、b原來(lái)所帶電荷量相等，則a、b接觸后完全中和而都不帶電，a、b自由分開(kāi)．
二、元電荷的理解
【例2】 關(guān)于元電荷的下列說(shuō)法中正確的是(　　)
A．元電荷實(shí)質(zhì)上是指電子和質(zhì)子本身
B．所有帶電體的電荷量一定等于元電荷的整數(shù)倍
C．元電荷的數(shù)值通常取作e＝1.6×10－19 C
D．電荷量e的數(shù)值最早是由美國(guó)科學(xué)家密立根用實(shí)驗(yàn)測(cè)得的
答案　BCD
解析　元電荷實(shí)際上是指電荷量，數(shù)值為1.6×10－19 C，不要誤以為元電荷是指某具體的帶電物質(zhì)，如電子．元電荷是電荷量值，沒(méi)有正負(fù)電性的區(qū)別．宏觀上所有帶電體的電荷量一定是元電荷的整數(shù)倍．元電荷的具體數(shù)值最早是由密立根用油滴實(shí)驗(yàn)測(cè)得的，測(cè)量精度相當(dāng)高.


1.在圖1－1－1中的同學(xué)的帶電方式屬于(　　)
A．接觸起電　　　　　　　B．感應(yīng)起電
C．摩擦起電 D．以上說(shuō)法都不對(duì)
答案　A
解析　該演示中采用了接觸的方法進(jìn)行帶電，屬于接觸起電．
2．當(dāng)把用絲綢摩擦過(guò)的玻璃棒去接觸驗(yàn)電器的金屬球后，金屬箔片張開(kāi)．此時(shí)，金屬箔片所帶的電荷的帶電性質(zhì)和起電方式是(　　)
A．正電荷 B．負(fù)電荷
C．接觸起電 D．感應(yīng)起電
答案　AC
解析　金屬箔片的帶電性質(zhì)和相接觸的玻璃棒帶電性質(zhì)是相同的．金屬箔片的起電方式為接觸起電．
3．當(dāng)把用絲綢摩擦過(guò)的玻璃棒去靠近驗(yàn)電器的金屬球后，金屬箔片張開(kāi)．此時(shí)，金屬箔片所帶的電荷的帶電性質(zhì)和起電方式是(　　)
A．正電荷 B．負(fù)電荷
C．感應(yīng)起電 D．摩擦起電
答案　AC
解析　注意該題目和上題的區(qū)別．在該題目中，玻璃棒沒(méi)有接觸到金屬球，屬于感應(yīng)起電，和玻璃棒靠近的一端(金屬球)帶電性質(zhì)和玻璃棒相反，帶負(fù)電，和玻璃棒相距較遠(yuǎn)的一端(金屬箔片)帶電性質(zhì)和玻璃棒相同，帶正電荷．金屬箔片的起電方式為感應(yīng)起電．
4．帶電微粒所帶的電荷量不可能是下列值中的(　　)
A．2.4×10－19 C B．－6.4×10－19 C
C．－1.6×10－18 C D．4.0×10－17 C
答案　A
解析　任何帶電體的電荷量都只能是元電荷電荷量的整數(shù)倍，元電荷電荷量為e＝1.6×10－19 C．選項(xiàng)A中電荷量為3/2倍，B中電荷量為4倍，C中電荷量為10倍．D中電荷量為250倍．也就是說(shuō)B、C、D選項(xiàng)中的電荷量數(shù)值均是元電荷的整數(shù)倍．所以只有選項(xiàng)A是不可能的.


題型一 常見(jiàn)的帶電方式
如圖1所示，

圖1
有一帶正電的驗(yàn)電器，當(dāng)一金屬球A靠近驗(yàn)電器的小球B(不接觸)時(shí)，驗(yàn)電器的金箔張角減小，則(　　)
A．金屬球A可能不帶電
B．金屬球A可能帶負(fù)電
C．金屬球A可能帶正電
D．金屬球A一定帶負(fù)電
思維步步高金屬箔片的張角為什么減��？金屬箔片上所帶電荷的性質(zhì)和金屬球上帶電性質(zhì)有何異同？如果A帶正電會(huì)怎樣？不帶電會(huì)怎樣？帶負(fù)電會(huì)怎樣？
解析　驗(yàn)電器的金箔之所以張開(kāi)，是因?yàn)樗鼈兌紟в姓�電荷，而同種電荷相排斥．張開(kāi)角度的大小決定于它們電荷量的多少．如果A球帶負(fù)電，靠近驗(yàn)電器的B球時(shí)，異種電荷相互吸引，使金箔上的正電荷逐漸“上移”，從而使兩金箔夾角減小．如果A球不帶電，在靠近B球時(shí)，發(fā)生靜電感應(yīng)現(xiàn)象使A球電荷發(fā)生極性分布，靠近B球的端面出現(xiàn)負(fù)的感應(yīng)電荷，而背向B球的端面出現(xiàn)正的感應(yīng)電荷．A球上的感應(yīng)電荷與驗(yàn)電器上的正電荷發(fā)生相互作用．因距離的不同而表現(xiàn)為吸引作用，從而使金箔張角減�。�
答案　AB
拓展探究如果該題中A帶負(fù)電，和B接觸后張角怎么變化？
答案　張角變�。�
題型二 電荷守恒定律
有兩個(gè)完全相同的帶電絕緣金屬小球A、B，分別
帶有電荷量為QA＝6.4×10－9 C，QB＝－3.2×10－9 C，讓兩絕緣金屬小球接觸，在接觸過(guò)程中，電子如何轉(zhuǎn)移并轉(zhuǎn)移了多少？
思維步步高為什么要求兩個(gè)小球完全相同？當(dāng)帶異種電荷的帶電體接觸后會(huì)產(chǎn)生什么現(xiàn)象？接觸后各個(gè)小球的帶電性質(zhì)和帶電荷量有何特點(diǎn)？轉(zhuǎn)移的電子個(gè)數(shù)和電荷量有什么關(guān)系？
解析　在接觸過(guò)程中，由于B球帶負(fù)電，其上多余的電子轉(zhuǎn)移到A球，這樣中和A球上的一部分電荷直至B球?yàn)橹行圆粠щ姡�同時(shí)，由于A球上有凈余正電荷，B球上的電子會(huì)繼續(xù)轉(zhuǎn)移到A球，直至兩球帶上等量的正電荷．
在接觸過(guò)程中，電子由球B轉(zhuǎn)移到球A.接觸后兩小球各自的帶電荷量：
QA′＝QB′＝QA＋QB2＝6.4×10－9－3.2×10－92 C
＝1.6×10－9 C
共轉(zhuǎn)移的電子電荷量為
ΔQ＝－QB＋QB′
＝3.2×10－9 C＋1.6×10－9 C
＝4.8×10－9 C
轉(zhuǎn)移的電子數(shù)n＝ΔQe＝4.8×10－9 C1.6×10－19 C＝3.0×1010個(gè)
答案　電子由球B轉(zhuǎn)移到球A　3.0×1010個(gè)
拓展探究如果該題中兩個(gè)電荷的帶電性質(zhì)相同，都為正電荷，其他條件不變，其結(jié)論應(yīng)該是什么？
答案　電子由球B轉(zhuǎn)移到球A　1.0×1010個(gè)
解析　接觸后帶電荷量平分，每個(gè)小球的帶電荷量為3.2×10－9 C＋6.4×10－9 C2＝4.8×10－9 C，轉(zhuǎn)移的電荷量為1.6×10－9 C，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為1.0×1010個(gè).

一、選擇題
1．有一個(gè)質(zhì)量很小的小球A，用絕緣細(xì)線懸掛著，當(dāng)用毛皮摩擦過(guò)的硬橡膠棒B靠近它時(shí)，看到它們互相吸引，接觸后又互相排斥，則下列說(shuō)法正確的是(　　)
A．接觸前，A、B一定帶異種電荷
B．接觸前，A、B可能帶異種電荷
C．接觸前，A球一定不帶任何電荷
D．接觸后，A球一定帶電荷
答案　BD
2．如圖2所示，

圖2
在真空中，把一個(gè)絕緣導(dǎo)體向帶負(fù)電的球P慢慢靠近．關(guān)于絕緣導(dǎo)體兩端的電荷，下列說(shuō)法中正確的是(　　)
A．兩端的感應(yīng)電荷越來(lái)越多
B．兩端的感應(yīng)電荷是同種電荷
C．兩端的感應(yīng)電荷是異種電荷
D．兩端的感應(yīng)電荷電荷量相等
答案　ACD
解析　由于導(dǎo)體內(nèi)有大量可以自由移動(dòng)的電子，當(dāng)帶負(fù)電的球P慢慢靠近它時(shí)，由于同種電荷相互排斥，導(dǎo)體上靠近P的一端的電子被排斥到遠(yuǎn)端，從而顯出正電荷，遠(yuǎn)離P的一端帶上了等量的負(fù)電荷．導(dǎo)體離P球距離越近，電子被排斥得越多，感應(yīng)電荷越多．
3．下列說(shuō)法正確的是(　　)
A．摩擦起電是創(chuàng)造電荷的過(guò)程
B．接觸起電是電荷轉(zhuǎn)移的過(guò)程
C．玻璃棒無(wú)論和什么物體摩擦都會(huì)帶正電
D．帶等量異種電荷的兩個(gè)導(dǎo)體接觸后，電荷會(huì)消失，這種現(xiàn)象叫做電荷的湮滅
答案　B
解析　在D選項(xiàng)中，電荷并沒(méi)有消失或者湮滅，只是正負(fù)電荷數(shù)目相等，表現(xiàn)為中性．
4．為了測(cè)定水分子是極性分子還是非極性分子(極性分子就是該分子是不顯電中性的，它通過(guò)電場(chǎng)會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，非極性分子不偏轉(zhuǎn))，可做如下實(shí)驗(yàn)：
在酸式滴定管中注入適量蒸餾水，打開(kāi)活塞，讓水慢慢如線狀流下，將用絲綢摩擦過(guò)的玻璃棒接近水流，發(fā)現(xiàn)水流向靠近玻璃棒的方向偏轉(zhuǎn)，這證明(　　)
A．水分子是非極性分子
B．水分子是極性分子
C．水分子是極性分子且?guī)д��?br>D．水分子是極性分子且?guī)ж?fù)電
答案　BD
解析　根據(jù)偏轉(zhuǎn)，可判斷出水分子是極性分子；根據(jù)向玻璃棒偏轉(zhuǎn)，可以判斷出其帶負(fù)電．
5．在上題中，如果將用毛皮摩擦過(guò)的橡膠棒接近水流．則(　　)
A．水流將向遠(yuǎn)離橡膠棒的方向偏離
B．水流將向靠近橡膠棒的方向偏離
C．水流先靠近再遠(yuǎn)離橡膠棒
D．水流不偏轉(zhuǎn)
答案　A
解析　用毛皮摩擦過(guò)的橡膠棒和用絲綢摩擦過(guò)的玻璃棒的帶電性質(zhì)相反．
6．有甲、乙、丙三個(gè)小球，將它們兩兩靠近，它們都相互吸引，如圖3所示．那么，下面的說(shuō)法正確的是(　　)

圖3
A．三個(gè)小球都帶電　　　　　　B．只有一個(gè)小球帶電
C．有兩個(gè)小球帶同種電荷 D．有兩個(gè)小球帶異種電荷
答案　D
7．如圖4所示，

圖4
a、b、c、d為四個(gè)帶電小球，兩球之間的作用分別為a吸引d，b排斥c，c排斥a，d吸引b，則關(guān)于它們的帶電情況(　　)
A．僅有兩個(gè)小球帶同種電荷
B．僅有三個(gè)小球帶同種電荷
C．c、d兩小球帶同種電荷
D．c、d兩小球帶異種電荷
答案　BD
解析　根據(jù)它們之間的相互吸引和排斥的關(guān)系可知a、b、c帶同種電荷，d和其它三個(gè)小球帶電性質(zhì)不同．在解決該題時(shí)可以先假設(shè)其中一個(gè)帶電小球的帶電性質(zhì)．
二、計(jì)算論述題
8．如圖5所示，

圖5
將兩個(gè)氣球充氣后掛起來(lái)，讓它們碰在一起，用毛織品分別摩擦兩個(gè)氣球相互接觸的地方．放開(kāi)氣球后，你可能觀察到什么現(xiàn)象？你能解釋這個(gè)現(xiàn)象嗎？
答案　發(fā)現(xiàn)兩個(gè)氣球分開(kāi)，這是因?yàn)閮蓚�(gè)氣球帶同種電荷，同種電荷相互排斥，所以會(huì)分開(kāi)．
9．有三個(gè)完全一樣的絕緣金屬球，A球所帶電荷量為Q，B、C不帶電．現(xiàn)要使B球帶有38Q的電荷量，應(yīng)該怎么辦？
答案　見(jiàn)解析
解析　由于兩個(gè)完全相同的金屬球接觸時(shí)，剩余電荷量平均分配，因此，可由以下四種方法：
①A與C接觸分開(kāi)，再讓B與C接觸分開(kāi)，然后A與B接觸分開(kāi)；
②A與C接觸分開(kāi)，再讓A與B接觸分開(kāi)，然后B與C接觸分開(kāi)；
③A與B接觸分開(kāi)，再讓B與C接觸分開(kāi)，然后A與B接觸分開(kāi)；
④A與B接觸分開(kāi)，再讓A與C接觸分開(kāi)，然后B與C接觸分開(kāi)．
10．兩塊不帶電的金屬導(dǎo)體A、B均配有絕緣支架，現(xiàn)有一個(gè)帶正電的小球C.
(1)要使兩塊金屬導(dǎo)體帶上等量異種電荷，則應(yīng)如何操作？哪一塊帶正電？
(2)要使兩塊金屬導(dǎo)體都帶上正電荷，則應(yīng)如何操作？
(3)要使兩塊金屬導(dǎo)體都帶上負(fù)電荷，則應(yīng)如何操作？
答案　(1)先將兩塊導(dǎo)體A、B緊靠在一起，然后將帶電體C從一端靠近導(dǎo)體，再將兩導(dǎo)體分開(kāi)，最后移走帶電體C.遠(yuǎn)離帶電體C的一塊帶正電．
(2)先將兩塊導(dǎo)體A、B緊靠在一起，然后將帶電體C接觸導(dǎo)體A(或B)，再將導(dǎo)體C移走，再將兩導(dǎo)體A、B分開(kāi)，則A、B都帶上了正電．
(3)先將兩塊導(dǎo)體A、B緊靠在一起，然后將帶電體C從一端靠近導(dǎo)體，用手接觸一下A(或B)，再將兩導(dǎo)體A、B分開(kāi)，最后移走帶電體C，則A、B都帶上了負(fù)電．


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