
知識(shí)點(diǎn)一 各種起電方式1.摩擦起電的定義.用摩擦的方法使物體帶電的過程.2.靜電感應(yīng).(1)定義:由于受附近帶電體影響而引起導(dǎo)體中正負(fù)電荷重新分布的現(xiàn)象.(2)特點(diǎn):導(dǎo)體靠近帶電體的一端帶異種電荷,遠(yuǎn)離帶電體的一端帶同種電荷.知識(shí)點(diǎn)二 元電荷1.電荷量.(1)定義:物體所帶電荷數(shù)量的多少.
(2)單位:庫(kù)侖,簡(jiǎn)稱庫(kù),符號(hào)是C.(3)自然界只存在兩種電荷,用絲綢摩擦過的玻璃棒所帶的電荷是正電荷,用毛皮摩擦過的硬橡膠棒所帶的電荷是負(fù)電荷.2.元電荷.(1)定義:一個(gè)電子(或質(zhì)子)所帶電量的絕對(duì)值.(2)大?。篹=1.60×10-19 C.(3)任何帶電體的電量都等于元電荷的整數(shù)倍.知識(shí)點(diǎn)三 電荷守恒定律 靜電現(xiàn)象的解釋1.物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu):構(gòu)成物質(zhì)的原子由原子核和核外運(yùn)動(dòng)的電子組成.原子核的正電荷數(shù)與核外電子的負(fù)電荷數(shù)相等,所以整個(gè)原子呈電中性.
2.電荷守恒定律:電荷既不能被創(chuàng)造,也不能被消滅,它們只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到其他物體,或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分.在任何轉(zhuǎn)移的過程中,電荷的總量保持不變.3.靜電現(xiàn)象的解釋.(1)摩擦起電的實(shí)質(zhì):電子從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體.(2)靜電感應(yīng)的實(shí)質(zhì):在帶電體上的電荷的作用下,導(dǎo)體上的正負(fù)電荷重新分布,使電荷從導(dǎo)體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分.
1.如圖所示,在感應(yīng)起電中,帶負(fù)電小球P靠近帶絕緣底座的導(dǎo)體MN時(shí),M處將( )A.帶負(fù)電 B.帶正電C.不帶電 D.以上答案均有可能
解析:題述是感應(yīng)起電,當(dāng)帶負(fù)電小球靠近帶絕緣底座的導(dǎo)體時(shí),同時(shí)電荷相互排斥,異種電荷相互吸引,左端的負(fù)電荷受到排斥力運(yùn)動(dòng)到右側(cè),所以N處帶正電,M處帶負(fù)電,故選項(xiàng)A正確.
2.下列關(guān)于元電荷e的說(shuō)法正確的是( )A.元電荷就是一個(gè)電子B.元電荷就是一個(gè)質(zhì)子C.元電荷是一種電荷D.元電荷就是一個(gè)電荷量單位
解析:元電荷是最小的電荷量,是電荷量的大小,不是電荷的種類,故A、B、C錯(cuò)誤,選項(xiàng)D正確.
探究一 三種起電方法1.摩擦起電.當(dāng)兩個(gè)物體互相摩擦?xí)r,由于不同物質(zhì)的原子核對(duì)核外電子的束縛能力不一樣,束縛能力強(qiáng)的物質(zhì)在摩擦中得到電子帶負(fù)電,束縛能力弱的物質(zhì)在摩擦中失去電子帶正電.如毛皮摩擦硬橡膠棒,硬橡膠棒得到電子帶負(fù)電;絲綢摩擦玻璃棒,玻璃棒失去電子帶正電.其本質(zhì)都是發(fā)生了電子的轉(zhuǎn)移.
2.感應(yīng)起電.(1)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)體中的自由電荷便會(huì)趨向或遠(yuǎn)離帶電體,使導(dǎo)體靠近帶電體的一端帶異號(hào)電荷,遠(yuǎn)離帶電體的一端帶同號(hào)電荷.這種現(xiàn)象叫作靜電感應(yīng).利用靜電感應(yīng)使金屬導(dǎo)體帶電的過程叫作感應(yīng)起電.如圖所示,將帶正電荷的球C移近導(dǎo)體A時(shí),A、B上的金屬箔將張開.
(2)感應(yīng)起電有嚴(yán)格的操作步驟,如圖所示.①使帶電體C(如帶正電)靠近相互接觸的兩導(dǎo)體A、B.②保持C不動(dòng),用絕緣工具分開A、B.③移走C,則A帶負(fù)電,B帶正電.如果先移走C,再分開A、B,那么原來(lái)A、B上感應(yīng)出的異號(hào)電荷會(huì)立即中和,不會(huì)使A、B帶電.
3.接觸起電.(1)一個(gè)物體帶電時(shí),電荷之間會(huì)相互排斥,如果接觸另一個(gè)導(dǎo)體,電荷會(huì)轉(zhuǎn)移到這個(gè)導(dǎo)體上,使這個(gè)導(dǎo)體也帶電,這種方式稱為接觸起電.(2)電荷量分配:接觸帶電時(shí),兩個(gè)物體最終的電荷量分配很復(fù)雜,大多靠實(shí)驗(yàn)才能確定,但有一種情況能確定電荷量分配,即兩個(gè)完全相同的導(dǎo)體球相互接觸后電荷量平分.4.物體帶電的實(shí)質(zhì).(1)物體由中性的原子組成,原子由原子核和核外電子組成,電子帶負(fù)電,原子核帶正電.(2)由中性原子組成的物體,對(duì)外表現(xiàn)為不帶電,物體呈電中性.(3)呈電中性的物體失去電子帶正電,得到電子帶負(fù)電,物體帶電的實(shí)質(zhì)是電子的得失.
【典例1】(多選)如圖所示,A、B為相互接觸的用絕緣支柱支持的金屬導(dǎo)體,起始它們不帶電,在它們的下部貼有金屬箔片,C是帶正電的小球,下列說(shuō)法中不正確的是( )A.把C移近導(dǎo)體A時(shí),A帶負(fù)電、B帶正電B.先把C移近導(dǎo)體A,再把A、B分開,然后移去C,則A、B上的金屬箔片仍張開C.先把C移走,再把A、B分開,A上的金屬箔片仍張開D.先把A、B分開,再把C移走,然后重新讓A、B接觸,則A上的金屬箔片仍張開,而B上的金屬箔片閉合
解析:對(duì)于A、B選項(xiàng),感應(yīng)起電是使物體帶電的一種方法,根據(jù)電荷間的相互作用規(guī)律可知,導(dǎo)體A的左端會(huì)感應(yīng)出負(fù)電荷,導(dǎo)體B的右端會(huì)感應(yīng)出正電荷,所以導(dǎo)體兩端的金屬箔片都張開,且左端帶負(fù)電,右端帶正電,此時(shí)把A和B分開,A帶負(fù)電,B帶正電,金屬箔仍張開,故A、B正確;對(duì)于C選項(xiàng),先把C移走,A、B不再帶電,再把A、B分開,A、B上的金屬箔片不會(huì)張開,故C不正確;對(duì)于D選項(xiàng),先把A、B分開,再把C移走,A、B仍帶電,但重新讓A、B接觸后,A、B上的感應(yīng)電荷完全中和,A、B上的金屬箔片都不會(huì)張開,故D錯(cuò)誤.
感應(yīng)起電的特點(diǎn)(1)“近異遠(yuǎn)同”:用帶電體靠近不帶電的導(dǎo)體時(shí),會(huì)在靠近帶電體的一端感應(yīng)出與帶電體電性相反的電荷,遠(yuǎn)端感應(yīng)出與帶電體電性相同的電荷.(2)“等量異性”:用帶電體靠近不帶電的導(dǎo)體(或兩不帶電的相互接觸的導(dǎo)體)時(shí),會(huì)在原不帶電的導(dǎo)體兩端(或兩不帶電的相互接觸的導(dǎo)體上)感應(yīng)出等量異性的電荷.
1.(多選)關(guān)于摩擦起電,下列說(shuō)法正確的是( )A.用梳子和頭發(fā)摩擦后能夠吸引輕小物體,因?yàn)槟Σ潦故嶙訋щ夿.摩擦后梳子帶電后頭發(fā)就不帶電了C.摩擦起電產(chǎn)生了電荷,使自然界中的電荷數(shù)增加了D.摩擦起電的本質(zhì)是電荷發(fā)生了轉(zhuǎn)移
解析:摩擦起電是電子從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體上,失去電子帶正電,得到電子帶負(fù)電,并沒有創(chuàng)造電荷.
2.如圖所示,均不帶電的橡膠棒與毛皮摩擦后,橡膠棒帶負(fù)電,毛皮帶正電,這是因?yàn)? )A.空氣中的正電荷轉(zhuǎn)移到了毛皮上B.空氣中的負(fù)電荷轉(zhuǎn)移到了橡膠棒上C.毛皮上的電子轉(zhuǎn)移到了橡膠棒上D.橡膠棒上的電子轉(zhuǎn)移到了毛皮上
解析:摩擦起電是因?yàn)殡娮佑梢粋€(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體上,失去電子的物體因缺少電子而帶正電,得到電子的物體帶負(fù)電.毛皮與橡膠棒摩擦,毛皮上的電子轉(zhuǎn)移到了橡膠棒上,毛皮帶正電,橡膠棒帶負(fù)電,故選項(xiàng)C正確.
3.使帶電的金屬球靠近不帶電的驗(yàn)電器,驗(yàn)電器的箔片張開,下圖表示驗(yàn)電器上感應(yīng)電荷的分布情況正確的是( )
解析:由靜電感應(yīng)特點(diǎn)可知,近端感應(yīng)出異種電荷,遠(yuǎn)端感應(yīng)出同種電荷,A、C、D錯(cuò)誤, B正確.故選B.
探究二 電荷守恒定律的理解及應(yīng)用1.物體帶電的實(shí)質(zhì).使物體帶電不是創(chuàng)造了電荷,使物體不帶電也不是消滅了電荷.物體帶電的實(shí)質(zhì)是電荷發(fā)生了轉(zhuǎn)移,也就是物體間電荷的重新分配.2.應(yīng)用電荷守恒定律分析接觸起電現(xiàn)象中電荷量的分配.(1)導(dǎo)體接觸起電時(shí)電荷量的分配與導(dǎo)體的形狀、大小有關(guān).完全相同的金屬球接觸時(shí),電荷量平均分配;形狀、大小不同的導(dǎo)體接觸時(shí)電荷量不能平均分配.無(wú)論哪種情況,接觸前后電荷總量不變.
(2)完全相同的金屬球接觸起電時(shí)電荷量的分配情況.①用電荷量為Q的金屬球與不帶電的金屬球接觸后,兩小球所帶的電荷量相等,電性與原帶電金屬球相同.
3.守恒的廣泛性.電荷守恒定律和能量守恒定律一樣,是自然界中最基本的規(guī)律,任何電現(xiàn)象都不違背電荷守恒定律.電荷守恒定律也涵蓋了近代物理實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的微觀粒子在變化中遵守的規(guī)律.
【典例2】 (多選)一帶負(fù)電、通過絕緣支架支撐的金屬小球被放在潮濕的空氣中,經(jīng)過一段時(shí)間后,發(fā)現(xiàn)該小球上帶的負(fù)電荷幾乎不存在了.這說(shuō)明 ( )A.小球上原有的負(fù)電荷徹底消失了B.在此現(xiàn)象中,電荷不守恒C.小球上負(fù)電荷減少的主要原因是潮濕的空氣將電子導(dǎo)走了D.該現(xiàn)象是由電子轉(zhuǎn)移引起的,仍然遵循電荷守恒定律
解析:絕緣金屬小球上的負(fù)電荷減少是由于電子通過潮濕的空氣轉(zhuǎn)移到外界,但是這些電子并沒有消失,對(duì)小球和整個(gè)外界組成的系統(tǒng)而言,其電荷的總量仍保持不變,仍遵循電荷守恒定律,故A、B錯(cuò)誤,C、D正確.
電荷的分配規(guī)律(1)兩個(gè)大小完全相同、帶同種電荷的金屬球接觸時(shí),電荷平均分配.(2)兩個(gè)大小完全相同的帶異種電荷的金屬球接觸時(shí),電荷先中和,剩余電荷再平分.(3)兩個(gè)大小、形狀完全相同的非球形帶電金屬導(dǎo)體接觸時(shí),也符合上述規(guī)律.
4.(多選)關(guān)于電荷量,以下說(shuō)法中正確的是( )A.物體所帶的電荷量可以為任意實(shí)數(shù)B.物體所帶的電荷量只能是某些值C.物質(zhì)因摩擦帶電荷量為+1.60×10-9 C,這是因?yàn)槭チ?.0×1010個(gè)電子D.物體所帶電荷量的最小值為1.60×10-19 C
解析:帶電體所帶電量是不能連續(xù)變化的,只能是1.60×10-19 C的整數(shù)倍,物體因摩擦帶電的原因是電子的得失.
5.2021年5月28日,第八屆全國(guó)靜電紡絲技術(shù)與納米纖維學(xué)術(shù)會(huì)議在天津工業(yè)大學(xué)召開.摩擦可以產(chǎn)生靜電,原來(lái)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,最后知甲物體帶正電2.8×10-15 C,丙物體帶電6×10-16 C.則關(guān)于最后乙、丙兩物體的帶電情況,下列說(shuō)法正確的是( )A.乙物體一定帶有負(fù)電荷3.4×10-15 CB.乙物體可能帶有負(fù)電荷2.4×10-15 CC.丙物體一定帶有正電荷6×10-16 CD.丙物體一定帶有負(fù)電荷6×10-16 C
解析:根據(jù)電荷守恒定律,摩擦后甲物體帶正電2.8×10-15 C,則乙物體一定帶2.8×10-15 C的負(fù)電,乙與丙接觸后丙物體一定帶有負(fù)電荷6×10-16 C,此時(shí)乙物體一定帶有負(fù)電荷22×10-16 C.故選D.
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