PAGEPAGE13第1節電荷及其守恒定律1．知道自然界中的兩種電荷：正電荷、負電荷，及電荷間的相互作用。2．知道使物體帶電的三種方式：摩擦起電、接觸帶電、感應起電。3．理解摩擦起電、感應起電、接觸帶電的實質，從而相識和理解電荷守恒定律。4．知道元電荷的概念。1.原子結構及電荷(1)原子是由帶eq\o(□,\s\up3(01))正電的原子核和帶eq\o(□,\s\up3(02))負電的電子構成，通常原子核的正電荷數與電子的負電荷數相等，物體表現為電中性，即不帶電。(2)金屬中離原子核最遠的電子往往會脫離原子核的束縛而在金屬中自由活動，這種電子叫做eq\o(□,\s\up3(03))自由電子。(3)自然界的兩種電荷①正電荷：絲綢摩擦過的eq\o(□,\s\up3(04))玻璃棒所帶的電荷。②負電荷：毛皮摩擦過的eq\o(□,\s\up3(05))橡膠棒所帶的電荷。③同號電荷相互eq\o(□,\s\up3(06))排斥，異號電荷相互吸引。2．三種起電方式使物體帶電的方式有三種：(1)eq\o(□,\s\up3(07))摩擦起電；(2)eq\o(□,\s\up3(08))感應起電；(3)eq\o(□,\s\up3(09))接觸起電。摩擦起電中，得到電子的帶eq\o(□,\s\up3(10))負電，失去電子的帶eq\o(□,\s\up3(11))正電。感應起電的結果是：對靠近帶電體的導體而言近端是eq\o(□,\s\up3(12))異號電荷，遠端是eq\o(□,\s\up3(13))同號電荷，即“近異遠同”。兩個相同的金屬導體接觸后電荷平分，必定帶eq\o(□,\s\up3(14))等量同號電荷。3．電荷守恒定律(1)表述一：電荷既不會創生，也不會殲滅，它只能從一個物體eq\o(□,\s\up3(15))轉移到另一個物體，或者從物體的一部分轉移到eq\o(□,\s\up3(16))另一部分；在轉移過程中，電荷的總量eq\o(□,\s\up3(17))保持不變。(2)表述二：一個與外界沒有電荷交換的系統，電荷的代數和保持不變。4．元電荷(1)電荷量物體所帶電荷的多少叫做eq\o(□,\s\up3(18))電荷量，用符號Q(或q)表示。在國際單位制中，電荷量的單位是eq\o(□,\s\up3(19))庫侖，簡稱庫，符號C。eq\o(□,\s\up3(20))正電荷的電荷量為正值，eq\o(□,\s\up3(21))負電荷的電荷量為負值，如q1＝＋3.0×10－15C，q2＝－1.2×10－15C。(2)元電荷電荷量是不能連續改變的物理量，最小電荷量就是電子所帶的電荷量。人們把這個最小的電荷量叫元電荷，用e表示，e＝eq\o(□,\s\up3(22))1.60×10－19_C。質子或電子所帶的電荷量就是eq\o(□,\s\up3(23))元電荷。任何帶電體的電荷量都是eq\o(□,\s\up3(24))元電荷的整數倍。(3)比荷：帶電體的eq\o(□,\s\up3(25))電荷量與eq\o(□,\s\up3(26))質量之比。(1)下圖是部分不同物質的原子核對電子束縛實力強弱的排序圖，毛皮與圖中的什么物體摩擦最簡單起電，它們摩擦后毛皮帶正電還是負電？提示：由圖可知，毛皮束縛電子的實力最弱，梳子束縛電子的實力最強，故毛皮與梳子摩擦最簡單起電；毛皮失去電子帶正電，梳子得到電子帶負電。(2)小明這樣描述一道題目，其中有一句：“……有一個物體帶5.0×10－18C的電荷量……”，提示：不行能。因為eq\f(q,e)＝eq\f(5.0×10－18C,1.6×10－19C)＝31.25，不是正整數，即物體的電荷量不等于元電荷的整數倍，故是不行能的。課堂任務電荷摩擦起電細致視察下列圖片，細致參加“師生互動”。活動1：絲綢摩擦過的玻璃棒為什么帶正電，絲綢帶電嗎？提示：絲綢與玻璃棒摩擦的過程中，雙方的外層電子由于摩擦獲得能量而變得活躍，絲綢束縛電子的實力較強，在摩擦的過程中會獲得電子而帶負電，而玻璃棒相比較而言束縛電子的實力較弱，就失去電子而帶正電。活動2：橡膠棒與任何物體摩擦都帶負電嗎？提示：橡膠棒與毛皮相比束縛電子的實力較強，故在與其相互摩擦過程中會獲得電子而帶負電，但是如遇到比它對電子束縛實力更強的物體它也會失去電子而帶正電。活動3：將絲綢摩擦過的玻璃棒與毛皮摩擦過的橡膠棒相互靠近時，會發生什么現象？提示：同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引，問題中的玻璃棒和橡膠棒帶電一正一負，故相互吸引。活動4：探討、溝通、展示，得出結論。(1)兩種電荷自然界中有兩種電荷，為正電荷和負電荷。與絲綢摩擦過的玻璃棒所帶的電荷相同的是正電荷，與毛皮摩擦過的橡膠棒所帶的電荷相同的是負電荷。(2)兩種電荷的相互作用同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引。(3)摩擦起電的原理①物質靠原子核中帶正電的質子對核外帶負電的電子的吸引力束縛電子，因為核內質子數不同，物質的結構也不相同，故束縛力不相同。②在兩物體相互摩擦的過程中，束縛電子實力強的會從對方得到電子而帶負電，束縛電子實力弱的會失去電子而帶正電。例1有甲、乙、丙三個小球，將它們兩兩靠近，它們都相互吸引，如圖所示。那么，下列說法正確的是()A．三個小球都帶電B．只有一個小球帶電C．只有一個不帶電，另兩個小球帶同種電荷D．只有一個不帶電，另兩個小球帶異種電荷(1)電荷間的相互作用規律是什么？提示：同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引。(2)怎么知道一個物體是否帶電？提示：①用驗電器檢驗。②看其是否可以吸引不帶電的輕小物體。③看是否與另一個物體相互排斥。[規范解答]三個小球兩兩相互吸引，不行能都帶電，因為假如都帶電，必有兩個小球帶同種電荷，相互靠近時必相排斥；也不行能只有一個帶電，因為假如只有一個帶電，另兩個不帶電的小球靠近時將不會有作用力，所以只能是一個不帶電，另兩個小球帶異種電荷，D正確。[完備答案]D(1)物體帶電只有兩種可能，即帶正電荷或帶負電荷。同號電荷相互排斥，異號電荷相互吸引。(2)帶電物體具有吸引不帶電輕小物體的性質，這是類似于靜電感應的一種表現。eq\a\vs4\al([變式訓練1])(多選)如圖所示，掛在絕緣細線下的小輕質通草球，由于電荷的相互作用而靠近或遠離，所以()A．甲圖中兩球肯定帶異種電荷B．乙圖中兩球肯定帶同種電荷C．甲圖中兩球至少有一個帶電D．乙圖中兩球只有一個帶電答案BC解析兩小球相互排斥，必定帶同號電荷；兩小球相互吸引，二者可能帶異號電荷，也可能一個帶電，另一個不帶電。當只有一個物體帶電時，不帶電物體由于受到帶電物體電荷的作用，原子內部的異種電荷趨向于靠近帶電物體，同種電荷趨于遠離帶電物體，這一過程類似于靜電感應，因此兩物體之間的吸引力大于排斥力，宏觀上顯示的是吸引力。綜上所述，B、C正確。課堂任務靜電感應細致視察下列圖片，細致參加“師生互動”。活動1：把帶正電荷的球C移近導體A，金屬箔有什么改變？說明什么問題？提示：會發覺兩箔片均張開，表明A、B兩導體均帶了電。活動2：若將C移走會發生什么現象？若保持C不動，先把A和B分開，然后移去C，結果又怎樣？若先將C移開，再讓A和B接觸，又會看到什么？說明白什么？提示：(1)若將C移走會發覺A、B兩導體的金屬箔馬上閉合。(2)若保持C不動，先把A和B分開，再移走C，可以看到金屬箔仍張開。(3)在C移開的前提下再讓A和B接觸，會發覺A、B上的兩金屬箔片又均閉合。說明A和B在靜電感應中所帶的是等量異種電荷。活動3：若保持C位置不動，并保持A、B始終接觸，用手觸摸一下A或B，再移開C會發生什么現象？提示：兩箔片都處于張開狀態，A、B帶同種電荷。緣由是觸摸A或B時，大地變為遠端，和A、B組成一個整體，手移開后再將C移開時，A、B已無法和大地進行電荷轉移。活動4：探討、溝通、展示，得出結論。(1)靜電感應的緣由：導體內有大量的自由電子，當帶電體靠近導體時，導體中的自由電子會受到吸引或排斥。(2)靜電感應現象：帶電體靠近導體，使導體靠近帶電體一端帶異號電荷，遠離帶電體一端帶同號電荷的現象。利用靜電感應使物體帶電的過程，叫做感應起電。例2如圖，把一個不帶電的與外界絕緣的導體兩端分別接上兩個開關，當帶正電小球靠近時，由于靜電感應，在a、b端分別出現正、負電荷，則以下說法正確的是()A．閉合K1，有電子從導體流向大地B．閉合K2，有電子從導體流向大地C．閉合K2，有電子從大地流向導體D．閉合K1，沒有電子通過(1)K1、K2的作用相同嗎？提示：K1、K2的作用完全一樣，因為都是把導體與大地相連，讓導體成為帶正電小球的近端，大地成為遠端。(2)K1或K2與大地相連后，導體帶什么電，電荷怎么轉移的？提示：K1或K2與大地相連后，導體帶負電，有電子從大地向導體轉移。[規范解答]當閉合任何一個開關以后，a、b端均為近端，大地才是遠端。依據靜電感應“近異遠同”，導體帶負電，大地感應出等量正電荷，因此無論閉合K1還是K2，都有電子從大地流向導體，C正確，A、B、D錯誤。[完備答案]C導體一旦跟大地接觸，大地才是遠端。此時無論是導體的哪一部分跟大地相連，導體都為近端，同時遵循“近異遠同”的原則。eq\a\vs4\al([變式訓練2])如圖所示，A、B是兩個帶有絕緣支架的金屬球，它們原來均不帶電，并彼此接觸。現使帶負電的橡膠棒C靠近A(C與A不接觸)，然后先將A、B分開，再將C移走。關于A、B的帶電狀況，下列推斷正確的是()A．A帶正電，B帶負電 B．A帶負電，B帶正電C．A、B均不帶電 D．A、B均帶正電答案A解析帶負電的橡膠棒C靠近A時，A球會感應出正電荷，而B球會感應出負電荷。先把金屬球A和B分開，再移走C，金屬球A上的正電荷與B上的負電荷將不再改變，所以此時A帶正電，B帶負電。故A正確。課堂任務電荷守恒定律細致視察下列圖片，細致參加“師生互動”。活動1：如圖甲兩個完全相同的金屬小球，一個帶電＋Q，一個不帶電，接觸一下后再分開，兩小球的帶電狀況如何？提示：因為是相同的金屬小球，它們對電子的束縛實力是一樣的，要有多余電子也都會有多余電子，要缺少電子也都會缺少電子，而且數量相同，故兩小球接觸一下后再分開，會各帶＋eq\f(Q,2)的電荷量。活動2：如圖乙兩個完全相同的帶不等電荷量不同電性的金屬小球，接觸一下后再分開，兩小球的帶電狀況如何？提示：從圖看C缺少電子，D有多余電子，故D先向C轉移電子，當轉移電荷量為Q的電子后，此時D仍多余電荷量為2Q的電子，還要被C、D的原子通過原子核吸引，由于束縛實力一樣，故最終各分得電荷量為Q的負電荷。活動3：由圖甲、乙的情形看，電子在轉移的過程中，電荷有沒有產生和消逝？提示：盡管圖乙中有中和現象，但不是電荷的消逝，只是正電荷和負電荷電性抵消。從圖甲、乙情形中小球接觸電荷發生重新安排來看，電荷既沒產生也沒消逝。活動4：探討、溝通、展示，得出結論。(1)電荷守恒定律的理解①電荷既不會創生，也不會消逝，它只能從一個物體轉移到另一個物體(摩擦起電、接觸帶電)，或者從物體的一部分轉移到另一部分(感應起電)，在轉移的過程中，電荷的總量保持不變。②在肯定條件下，帶電粒子可以產生和湮沒。但帶電粒子總是成對產生或湮沒的，兩個粒子帶電數量相等且正負相反，所以電荷的代數和保持不變。(2)物體帶電的實質：物體帶電不是創建了電荷，物體不帶電也不是殲滅了電荷。物體帶電的實質是電荷發生了轉移，也就是物體間或物體內部電荷的重新安排。摩擦起電、感應起電和接觸起電，均符合電荷守恒定律。(3)三種起電方式的比較方式摩擦起電感應起電接觸起電產生條件兩不同絕緣體摩擦時導體靠近帶電體時導體與帶電體接觸時續表方式摩擦起電感應起電接觸起電現象兩物體帶上等量異種電荷導體兩端出現等量異號電荷，且電性與原帶電體“近異遠同”導體帶上與帶電體電性相同的電荷微觀說明不同物質的原子核對核外電子的約束力不同，摩擦時會出現電子從一物體轉移到另一物體上的現象導體中的自由電子受到帶電體對它的排斥(或者吸引)，而移向導體的遠端(或者近端)電荷間的相互作用，使得自由電子在帶電體和導體上轉移，且重新分布實質均為電荷在物體之間或物體內部的轉移(4)驗電器檢驗電荷原理①同種電荷相互排斥。②電荷量越大金屬箔的張角越大。③可以接觸帶電檢驗也可以靜電感應檢驗，兩種方式不太一樣。甲圖是靜電感應檢驗，乙圖是接觸帶電檢驗。例3(多選)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，最終得知甲物體帶正電1.6×10－15C，丙物體帶電8×10－16C。則對于最終乙、丙兩物體的帶電狀況，下列說法中正確的是()A．乙物體肯定帶有負電荷8×10－16CB．乙物體可能帶有負電荷2.4×10－15CC．丙物體肯定帶有正電荷8×10－16CD．丙物體肯定帶有負電荷8×10－16C(1)甲、乙兩物體摩擦后帶電特點是什么？提示：甲、乙會帶等量異種電荷。(2)乙、丙物體接觸后帶電特點是什么？提示：乙、丙會帶同種電荷。[規范解答]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1.6×10－15C而帶正電，乙物體得到電子而帶1.6×10－15C的負電荷；乙物體與不帶電的丙物體接觸，從而使一部分負電荷轉移到丙物體上，故可知乙、丙兩物體都帶負電荷，由電荷守恒定律可知，乙最終所帶負電荷為1.6×10－15C－8×10－16C＝8×10－16C，故B、C錯誤，A、D正確。[完備答案]AD原來不帶電的物體，相互摩擦必定會帶上等量異種電荷。相互接觸的物體會帶同種電荷，假如是相同的物體接觸后帶的電荷量會相等；不管何種狀況，接觸后電荷量的代數和與接觸前的代數和相等。eq\a\vs4\al([變式訓練3])如圖所示，絕緣細線上端固定，下端懸掛一個輕質小球a，a的表面鍍有鋁膜；在a的近旁有一絕緣金屬球b，起先時，a、b都不帶電。現使a、b分別帶正、負電，則()A．b將吸引a，吸引后不放開B．b先吸引a，接觸后又與a分開C．a、b之間不發生相互作用D．b馬上把a排斥開答案B解析因a帶正電，b帶負電，異種電荷相互吸引，輕質小球a將向b靠攏并與b接觸。若a、b原來所帶電荷量不相等，則當a與b接觸后，兩球先中和一部分原來電荷，然后將剩余的電荷重新安排，這樣就會帶上同種電荷(正電或負電)，由于同種電荷相互排斥，兩球將會被排斥開。若a、b原來所帶電荷量相等，則a、b接觸后完全中和而都不帶電，a、b自由分開。B正確。A組：合格性水平訓練1．(電荷守恒定律)對物體帶電現象的敘述，下列說法正確的是()A．一個不帶電的物體內肯定沒有電荷B．物體帶電肯定具有多余的電子C．物體帶電的過程就是電荷移動的過程D．物體帶電的過程就是創建電荷的過程答案C解析任何物體內部總有正負電荷，不帶電是因為它呈現了電中性，故A錯誤；物體帶電可能是有多余的電子或缺少電子，故B錯誤；物體帶電是因為失去電子或得到電子，故帶電過程就是電荷移動的過程，故C正確；電荷是不能被創建的，故D錯誤。2．(元電荷)(多選)關于元電荷的下列說法中正確的是()A．元電荷實質上是指電子和質子本身B．全部帶電體的電荷量肯定等于元電荷的整數倍C．元電荷的值通常取e＝1.60×10－19CD．元電荷e的數值最早是由美國科學家密立根通過試驗測得的答案BCD解析元電荷事實上是指電荷量，數值為1.6×10－19C，沒有正、負，不是物質，電子、質子是實實在在的粒子，其電荷量為元電荷，A錯誤，C正確；試驗得出，全部帶電體的電荷量或者等于e，或者是e的整數倍，這就是說，電荷量是不能連續改變的物理量，B正確；元電荷e的數值最早是由美國物理學家密立根測得的，D正確。3．(電荷守恒定律)(多選)一帶負電絕緣金屬小球被放在潮濕的空氣中，經過一段時間后，發覺該小球上帶有的負電荷幾乎不存在了。這說明()A．小球上原有的負電荷漸漸消逝了B．在此現象中，電荷不守恒C．小球上負電荷削減的主要緣由是潮濕的空氣將電子導走了D．該現象是由于電子的轉移引起的，仍舊遵循電荷守恒定律答案CD解析帶負電的金屬小球在潮濕的空氣中，經過一段時間后，小球上的負電荷(電子)被潮濕的空氣導走了，但電荷轉移的過程中，電荷守恒，故C、D正確。4．(元電荷)(多選)關于物體的電荷量，以下說法中正確的是()A．物體所帶的電荷量可以為隨意實數B．物體所帶的電荷量只能是某些特定值C．物體帶電＋1.60×10－9C，這是因為該物體失去了1.0×1010個電子D．物體所帶電荷量的最小值為1.6×10－19C答案BCD解析物體帶電是電子的得、失而引起的，物體所帶電荷量肯定為e的整數倍，故A錯誤，B、C、D正確。5．(靜電感應)使帶電的金屬球靠近不帶電的驗電器，驗電器的箔片張開。圖中表示驗電器上感應電荷的分布狀況，其中正確的是()答案B解析由于驗電器原來不帶電，當帶電金屬球靠近驗電器時，驗電器靠近帶電金屬球的一端感應出與帶電金屬球異號的電荷，箔片上產生與帶電金屬球同號的電荷，故A、C、D錯誤，B正確。6．(元電荷)帶電微粒所帶的電荷量不行能是下列值中的()A．2.4×10－19C B．－6.4×10－19CC．－1.6×10－18C D．4.0×10－17C答案A解析任何帶電體的電荷量都只能是元電荷的整數倍，元電荷e＝1.6×10－19C。A中電荷量為eq\f(3,2)e，B中電荷量為4e，C中電荷量為10e，D中電荷量為250e，也就是說B、C、D中的電荷量數值均是元電荷的整數倍，只有A是不行能的。7．(接觸帶電)金屬球A帶5q的正電荷，另一完全相同的金屬球B帶－q的負電荷，將兩金屬球接觸后再分開，則B球的電荷量為()A．－qB．qC．2qD．4q答案C解析由于兩小球完全相同，故接觸后先中和再平分剩余電荷，qA＝qB＝eq\f(5q－q,2)＝2q，C正確。8．(綜合)(多選)把兩個完全相同的金屬小球A和B接觸一下，再分開一段距離，發覺兩球之間相互排斥，則A、B兩球帶電狀況可能是()A．帶有等量異種電荷B．帶同種電荷C．帶不等量異種電荷D．均不帶電答案BC解析若兩個小球原來分別帶等量異種電荷，接觸后電荷完全中和，兩球不存在排斥力，A錯誤；若兩個小球原來分別帶同種電荷，接觸后電荷重新平分，帶上等量同種電荷，存在排斥力，B正確；兩個小球原來分別帶不等量異種電荷，小球接觸后電荷先中和再平分，帶上等量同種電荷，存在排斥力，C正確；兩球均不帶電，接觸后也不會帶電，故兩球之間不會有排斥力，D錯誤。9．(摩擦起電)有A、B兩個物體經摩擦后，B帶上了2.4×10－6C的正電荷，求此過程中有多少電子發生了轉移？是如何轉移的？答案1.5×1013個由B向A轉移解析通過摩擦B帶上正電，故有電子從B向A發生了轉移，由于所帶的電荷量都是元電荷的整數倍，即Q＝ne。所以轉移的電子數為：n＝eq\f(Q,e)＝eq\f(2.4×10－6C,1.6×10－19C)＝1.5×1013個。B組：等級性水平訓練10．(摩擦起電)(多選)用棉布分別與丙烯塑料板和乙烯塑料板摩擦試驗結果如圖所示，由此對摩擦起電說法正確的是()A．兩個物體摩擦時，表面粗糙的易失去電子B．兩個物體摩擦起電時，肯定同時帶上種類及數量不同的電荷C．兩個物體摩擦起電時，帶上電荷的種類不同但數量相等D．同一物體與不同種類物體摩擦，該物體的帶電荷種類可能不同答案CD解析兩物體摩擦時得失電子取決于原子對電子的束縛力大小，A錯誤。由于摩擦起電的實質是電子的得失，所以兩物體帶電種類肯定不同，數量相等，B錯誤，C正確。由題中例子不難看出同一物體與不同種類物體摩擦，帶電種類可能不同，D正確。11.(電荷的相互作用)(多選)如圖所示，a、b、c、d為四個帶電小球，兩球之間的作用分別為a吸d，b斥c，c斥a，d吸b，則()A．僅有兩個小球帶同種電荷B．僅有三個小球帶同種電荷C．c、d兩小球帶同種電荷D．c、