第1节电荷及其守恒定律知识点及典型例题Word格式文档下载.docx

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内容　　

摩擦起电

感应起电

接触起电

产生及条件

两种不同绝缘体摩擦时

不带电导体靠近带电体时

导体与带电体接触时

现象

两物体带上等量异种电荷

导体两端出现等量异种电荷，且电性与原带电体“近异远同”

导体上带上与带电体相同电性的电荷

原因

不同物质的原子核对核外电子的束缚力不同而发生电子得失

导体中的自由电子受带正（负）电物体吸引（排斥）而靠近（远离）

自由电荷在带电体与导体之间发生转移

实质

均为电荷在物体之间或物体内部的转移

2．电荷的分配规律

接触起电时，两个一般物体最终的电荷量的分配很复杂，大多靠实验才能确定，但有一种情况能确定电荷量的分配，即两个完全相同的导体球相互接触后的情况：

（1）若带电导体球和不带电导体球接触，则电荷量平分；

（2）若两个带电导体球带同种电荷，则总电荷量平分；

（3）若两个带电导体球带异种电荷，则电荷量先中和再平分。

[特别提醒]　两个完全相同的带电金属球，接触后再分开时各自的带电荷量可用公式QA′＝QB′＝

计算，QA、QB含有表示电性的正负号。

1.如图1－1－2所示是一个带正电的验电器，当一个金属球A靠近验电器上的金属小球B时，验电器中金属箔片的张角减小，则（　　）

A．金属球A可能不带电

B．金属球A一定带正电

C．金属球A可能带负电

D．金属球A一定带负电图1－1－2

解析：

验电器金属箔片的张角减小，说明箔片上的正电荷一定比原来减少了，由于金属球A只是靠近验电器而没有与验电器上的金属球B发生接触，要考虑感应起电的影响。

故A、C两项都有可能。

答案：

AC

电荷守恒定律及元电荷

1．电荷守恒定律

（1）内容：

电荷既不会创生，也不会消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分；

在转移过程中，电荷的总量保持不变，这个结论叫做电荷守恒定律。

（2）另一种表述：

一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变。

2.元电荷

（1）电荷量：

它表示电荷的多少，其单位是“库仑”，简称“库”，用C表示。

[特别提醒]　电荷有正、负之分，则电荷量就会有正值或负值。

如q1＝3.5×

10－15C、q2＝－7.0×

10－15C等。

（2）元电荷：

①最小的电荷量叫做“元电荷”，用e表示，则e＝1.60×

②对元电荷的两点理解：

a.电荷量不能连续变化，因为最小的电荷量为1.60×

10－19C，自然界中带电体的电荷量都是元电荷e的整数倍；

b.质子及电子所带电荷量的绝对值与元电荷相等，但不能说它们是元电荷。

3．比荷

比荷即电荷量与质量的比，电子的比荷为

＝1.76×

1011C/kg。

对电荷守恒定律的理解

（1）电荷守恒定律和能量守恒定律一样，也是自然界中最基本的守恒定律。

（2）两种典型的摩擦起电现象：

一是用丝绸摩擦玻璃棒，玻璃棒带正电；

二是用毛皮摩擦橡胶棒，橡胶棒带负电。

玻璃棒和橡胶棒上带的电都不是凭空产生的，而是通过摩擦使物体之间发生了电子得失的现象，符合电荷守恒定律，可以推断：

与玻璃棒摩擦过的丝绸要带负电，与橡胶棒摩擦过的毛皮要带正电。

（3）带等量异种电荷的两金属球相接触，发生电荷中和，两球都不再带电，这个过程中两球所带电荷的总量并没有变（为零），电荷也是守恒的。

（4）电荷守恒定律的广泛性：

任何电现象都不违背电荷守恒定律，涵盖了包括近代物理实验发现的微观粒子在变化中遵守的规律。

如：

由一个高能光子可以产生一个正电子和一个负电子，一对正、负电子可同时湮没、转化为光子。

在这种情况下，带电粒子总是成对产生或湮没，电荷的代数和不变。

[特别提醒]“中性”、“中和”的意义

电中性的物体是有正、负电荷存在的，只是正、负电荷量的代数和为零，对外不显电性；

电荷的中和是指等量异种电荷相互抵消而不带电的过程，使得净电荷减少或为零，但正、负电荷本身依然存在，并不是正、负电荷的消失。

2．有两个完全相同的带电金属小球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？

当两小球接触时，电荷量少的负电荷先被中和，剩余的正电荷再重新分配。

由于两小球完全相同，剩余正电荷必均分，即接触后两小球带电荷量QA′＝QB′＝

＝

C＝1.6×

10－9C

在接触过程中，电子由B球转移到A球。

转移电子的电荷量为

ΔQ＝QA－QA′＝（6.4×

10－9－1.6×

10－9）C

＝4.8×

电子由B球转移到A球，转移了4.8×

感应起电问题

[例1]　如图1－1－3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（　　）

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上的图1－1－3

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

[审题指导]　解答本题时应把握以下三点：

（1）明确导体A、B接触与C球靠近时感应电荷的分布。

（2）明确先分开导体A、B再移走C球时A、B的带电情况。

（3）明确先移走C球再分开导体A、B时A、B的带电情况。

[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）若先移走C，再把A、B分开，则在移走C后，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，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，箔片都不会张开，D错。

[答案]　AB

借题发挥

感应起电的判断方法

（1）当一个带电体靠近导体时，产生静电感应现象，导体靠近带电体的一端带异种电荷，远离带电体的一端带同种电荷。

（2）凡是遇到接地问题时，该导体与地球可视为一个导体，而且该导体可视为近端物体，带异种电荷，地球就成为远端导体，带同种电荷。

（3）绝缘体不能被感应起电。

感应起电的实质是导体中的正负电荷在带电体的作用下，发生了分离。

只有导体中的电子才能自由移动，而绝缘体上的电子不能自由地移动，所以导体能够发生感应起电，而绝缘体不能。

电荷守恒定律的理解及应用

[例2]　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？

（1）两球带同种电荷时，接触后两球将总电荷量平分。

（2）两球带异种电荷时，接触后两球先中和后将剩余电荷量再平分。

（3）C球接触A后带上了一定量的电荷，再与B接触，电荷重新分配。

[解析]　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接触后平分二者电荷量，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

两个完全相同的导体球相互接触后的电荷的分配规律：

（1）若为带电导体球和不带电导体球接触，则电荷平分；

（2）若两个带电导体球带同种电荷，则总电荷平分；

（3）若两个带电导体球带异种电荷，则先中和再平分。

若例2中A球带电荷量为7Q，B球带电荷量为－Q，C球不带电，让C球反复与A、B两球多次接触，最后移走C球，试问：

A、B两球最后的带电荷量分别为多少？

题中所说C与A、B反复接触隐含一个解题条件：

即A、B原先所带电荷量的总和，最后在三个相同的小球间均分，相当于将三个小球互相接触，正、负电荷中和以后平分，则A、B两球后来带的电荷量均为

＝2Q。

2Q　2Q

[随堂基础巩固]

1．有A、B、C三个塑料小球，A和B，B和C，C和A间都是相互吸引的，如果A带正电，则（　　）

A．B、C球均带负电

B．B球带负电，C球带正电

C．B、C球中必有一个带负电，而另一个不带电

D．B、C球都不带电

A带正电，A吸引C，则C可能带负电或不带电；

A吸引B，则B可能带负电或不带电；

若B带负电，B又吸引C，则C此时不带电；

同理，若C带负电，则B不带电。

C

2．毛皮与橡胶棒摩擦后，毛皮带正电，这是因为（　　）

A．毛皮上的一些电子转移到橡胶棒上

B．毛皮上的一些正电荷转移到橡胶棒上

C．橡胶棒上的一些电子转移到毛皮上

D．橡胶棒上的一些正电荷转移到毛皮上

摩擦起电的实质是电子从一个物体转移到另一个物体上。

中性的物体若缺少了电子带正电，多余了电子就带负电。

由于毛皮的原子核束缚电子的本领比橡胶棒弱，在摩擦的过程中毛皮上的一些电子转移到橡胶棒上，缺少了电子的毛皮带正电。

而正电荷是原子核内的质子，不能自由移动，所以A正确。

A

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a、b都不带电，如图1－1－4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图1－1－4

D．b立即把a排斥开

b球带电后，使a产生静电感应，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有吸引力，当b吸引a使两者接触后，由于接触带电，b、a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。

B

4．原来甲、乙、丙三物体都不带电，今使甲、乙两物体相互摩擦后，乙物体再与丙物体接触，最后，得知甲物体带正电1.6×

10－15C，丙物体带电8×

10－16C。

求最后乙物体带电的电性和电荷量。

由于甲、乙、丙原来都不带电，即都没有净电荷，甲、乙摩擦导致甲失去电子电荷量为1.6×

10－15C而带正电，乙物体得到电子而带电荷量1.6×

10－15C的负电荷；

乙物体与不带电的丙物体相接触，从而使一部分负电荷转移到丙物体上，故可知乙、丙两物体都带负电荷，由电荷守恒可知乙最终所带负电荷电荷量为1.6×

10－15C－8×

10－16C＝8×

最后乙带负电　8×

10－16C

[课时跟踪训练]

（满分50分　时间30分钟）

一、选择题（本大题共8个小题，每小题4分，共计32分。

每小题至少有一个选项正确，把正确选项前的字母填在题后的括号内）

1.挂在绝缘细线下的两个轻质小球，表面镀有金属薄膜。

由于电荷的相互作用而靠近或远离，分别如图1甲、乙所示，则（　　）

A．甲图中两球一定带异种电荷

B．乙图中两球一定带同种电荷

C．甲图中至少有一个带电图1

D．乙图中两球至多有一个带电

两球相互吸引的可能有两个：

一是带异种电荷；

二是一个带电，另一个被感应带电后吸引，因此A错误，C正确；

两球相斥一定是带同种电荷，故B正确，D错误。

BC

2．下列说法中正确的是（　　）

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灭

摩擦起电的实质是电荷发生转移，而不是创造电荷，A错误；

接触起电就是通过物体接触而转移电荷，B正确；

两种物体摩擦，对核外电子束缚能力弱的物体在摩擦中易失去电子而带正电，是否容易失去电子由两物体的材料决定，因此玻璃棒不一定带正电，C错；

等量异种电荷可以中和但不会消失，只是宏观上显中性，D错。

3．使带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器的箔片张开。

图2中表示验电器上感应电荷的分布情况，正确的是（　　）

图2

把带电金属球移近不带电的验电器，若金属球带正电，则将导体上的自由电子吸引上来，这样验电器的上部将带负电，箔片带正电；

若金属球带负电，则将导体上的自由电子排斥到最远端，这样验电器的上部将带正电，箔片带负电，所以B正确。

4.如图3所示，不带电的枕形导体的A、B两端各贴有一对金箔。

当枕形导体的A端靠近一带电导体C时（　　）

A．A端金箔张开，B端金箔闭合

B．用手触摸枕形导体后，A端金箔仍张开，B端金箔闭合　图3

C．用手触摸枕形导体后，将手和C都移走，两对金箔均张开

D．选项A中两对金箔分别带异种电荷，选项C中两对金箔带同种电荷

根据静电感应现象，带正电的导体C放在枕形导体附近，在A端出现了负电，在B端出现了正电，金箔上各带同种电荷相斥而张开，选项A错误；

用手摸枕形导体后，B端不是最远端了，人是导体，人的脚部甚至地球是最远端，这样B端不再有电荷，金箔闭合，选项B正确；

用手触摸导体时，只有A端带负电，将手和C移走后，不再有静电感应，A端所带负电便分布在枕形导体上，A、B端均带有负电，两对金箔均张开，选项C正确；

由以上分析看出，选项D正确。

BCD

5．保护知识产权，抵制盗版是我们每个公民的责任与义务。

盗版书籍影响我们学习效率甚至给我们的学习带来隐患。

小华有一次不小心购买了盗版的物理参考书，做练习时，他发现有一个关键数字看不清，拿来问老师，如果你是老师，你认为可能是下列几个数字中的

（　　）

A．6.2×

10－19C　　　　　　B．6.4×

10－19C

C．6.6×

10－19CD．6.8×

任何带电体的电荷量是元电荷的整数倍，即是1.6×

10－19C的整数倍，由计算可知，只有B选项是1.6×

10－19C的整数倍，故B正确。

6．目前普遍认为，质子和中子都是由被称为u夸克和d夸克的两类夸克组成。

u夸克带电荷量为

e，d夸克带电荷量为－

e，质子的带电荷量为e，中子不带电。

下列说法正确的是

A．质子是由一个u夸克和一个d夸克组成，中子是由一个u夸克和两个d夸克组成

B．质子是由两个u夸克和一个d夸克组成，中子是由一个u夸克和两个d夸克组成

C．质子是由一个u夸克和一个d夸克组成，中子是由两个u夸克和两个d夸克组成

D．质子是由两个u夸克和一个d夸克组成，中子是由两个u夸克和两个d夸克组成

根据质子的带电荷量为e。

所以质子是由两个u夸克和一个d夸克组成，2×

e－

e＝e；

中子不显电性，所以中子是由一个u夸克和两个d夸克组成。

e－2×

e＝0。

故选项B正确。

7．导体A带5Q的正电荷，另一完全相同的导体B带Q的负电荷，将两导体接触一会儿后再分开，则B导体的带电荷量为（　　）

A．－QB．Q

C．2QD．4Q

两导体上的电荷先完全中和后再平分，所以每个导体上带电荷量的大小为

8．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．元电荷是最小的电荷量单位

D．元电荷没有正、负之分

元电荷表示电子所带电荷量的数值，而不是电子本身，故A错，B对。

元电荷只是电荷量的单位，不是带电粒子，没有正、负之分，故C、D正确。

二、非选择题（本题共2小题，共18分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位）

9．（9分）如图4所示，A、B、C是三个安装在绝缘支架上的金属体，其中C球带正电，A、B是两个完全相同的枕形导体且不带电。

试问：

图4

（1）如何使A、B都带等量正电？

（2）如何使A、B都带等量负电？

（3）如何使A带负电B带等量的正电？

（1）法一：

　把A、B紧密靠拢，让C靠近B，则在B端感应出负电荷，A端感应出等量正电荷，把A与B分开，移走C后再用手摸一下B，再把A与B接触一下，则A和B就带等量正电。

法二：

把A、B紧密靠拢，让C接触A或B，然后移去C，再把A与B分开，则A、B就带等量正电。

（2）把A、B紧密靠拢，让C靠近B，则在B端感应出负电荷，A端感应出等量正电荷，再用手摸一下A或B，移走C以后再把A与B分开，则A和B就带等量负电。

（3）把A、B紧密靠拢，让C靠近A，则在A端感应出负电荷，B端感应出等量正电荷，把A与B分开后，移去C，则A带负电B带等量的正电。

见解析

10．（9分）有三个相同的绝缘金属小球A、B、C，其中A小球带有3×

10－3C的正电荷，B小球带有2×

10－3C的负电荷，小球C不带电。

先让小球C与小球A接触后分开，再让小球B与小球A接触后分开，最后让小球B与小球C接触后分开，试求这时三个小球的带电荷量分别为多少？

总电荷量是守恒的，小球接触后平分电荷量；

C、A接触后，A、C都带

C＝1.5×

10－3C的正电荷量，让小球B与小球A接触后分开，A、B都带

C＝－2.5×

10－4C的负电荷量，最后让小球B与小球C接触后，B、C都带

C＝6.25×

10－4C的正电荷量。

故最终三小球的带电荷量分别为

qA＝－2.5×

10－4C，qB＝6.25×

10－4C，

qC＝6.25×

10－4C。

10－4C　qB＝6.25×

10－4C　qC＝6.25×

10－4C