新教材人教版20版必修三关键能力素养形成 91物理.docx

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新教材人教版20版必修三关键能力素养形成91物理

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关键能力·素养形成

一　三种起电方式

1.三种起电方式的比较:

方式

内容

摩擦起电

感应起电

接触起电

产生

条件

两不同绝缘体摩擦时

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

导体带上与带电体电性相同的电荷

微观

解释

不同物质的原子核对核外电子的约束力不同,摩擦时电子从一物体转移到另一物体

导体中的自由电子受到带电体对它的排斥（或者吸引）,而移向导体的远端（或者近端）

电荷间的相互作用,使得自由电子在带电体和导体上转移,且重新分布

实质

均为电荷在物体之间或物体内部的转移

2.三种起电方式各自遵循的规律:

（1）摩擦起电时电荷转移的规律。

①摩擦起电时,原子核中的质子不能脱离原子核而移动,即相互摩擦的两个物体中转移的不可能是正电荷,转移的只是负电荷,即电子。

②电中性的两个绝缘体相互摩擦,带正电的物体一定是失去了电子,带负电的物体一定是获得了电子。

（2）感应起电的分布规律。

①近异远同:

用带电体靠近不带电的导体时,会在靠近带电体的一端感应出与带电体电性相反的电荷,远离端感应出与带电体电性相同的电荷。

②等量异性:

用带电体靠近不带电的导体（或两不带电的相互接触的导体）时,会在原不带电的导体两端（或两不带电的相互接触的导体上）感应出等量异性的电荷。

（3）接触起电时电子转移的规律。

①带负电的物体与不带电的中性物体接触,电子由带负电的物体转移到中性物体上。

②带正电的物体与不带电的中性物体接触,电子由中性物体转移到带正电的物体上。

③带正电的物体与带负电的物体接触,电子由带负电的物体转移到带正电的物体上。

【思考·讨论】

把带正电的物体C移近导体A、B,金属箔有什么变化?

再将物体C移开,使它远离A、B,金属箔又有什么变化?

（物理观念）

提示:

金属箔由闭合变为张开;金属箔由张开变为闭合。

【典例示范】

将经丝绸摩擦过的玻璃棒靠近不带电的验电器,下列哪个图能正确反映玻璃棒和验电器的带电情况（　　）

【解题探究】

（1）带电体靠近不带电的导体会发生什么现象?

提示:

发生静电感应现象。

（2）带电体接触不带电的导体时会发生什么现象?

提示:

发生电子的转移。

【解析】选A。

丝绸摩擦过的玻璃棒带正电,靠近不带电的验电器金属球时,发生静电感应,金属箔片会张开,负电荷会被吸引到带电体附近的金属球上,正电荷会被排斥到远端的金属箔上,此时金属球上带的是负电,金属箔片上带的是正电。

故A正确,B、C、D错误。

【母题追问】

1.在【典例示范】中,若验电器原来带正电,用一根带大量负电的金属棒接触验电器的金属球,金属箔的张角将（　　）

A.先变小后变大　　　　　B.变大

C.变小D.先变大后变小

【解析】选A。

验电器原来带正电,如果用一根带大量负电的金属棒接触验电器的金属球,金属棒上的部分负电荷中和了验电器上的正电荷,验电器的金属箔片张角变小,但是还剩余一部分负电荷,验电器的金属箔片的张角还会变大。

故A正确,B、C、D错误。

2.在【典例示范】中,若有一带正电荷的验电器,一金属球A靠近验电器的小球B时,验电器金属箔张角减小,则金属球A（　　）

A.可能不带电

B.一定带正电

C.可能带正电

D.一定带负电

【解析】选A。

验电器原来带正电,要使张角减小,则应使B处的电子转移到金属箔处,根据电荷间的相互作用,A球可能带负电;若A球不带电时,则由于感应,A球左侧也会带上负电,故会产生同样的效果;故A球可以带负电,也可以不带电;故A正确,B、C、D错误。

【补偿训练】

1.（多选）如图所示,A、B为相互接触的用绝缘支柱支撑的金属导体,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

【解析】选A、B。

虽然A、B起初都不带电,但带正电的导体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端带正电荷,其下部贴有的金属箔片分别带上了与A、B同种的电荷,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,A、B所带电荷量也不变,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中和,不再带电,所以箔片都不会张开,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上的感应电荷会完全中和,金属箔片都不会张开,D错。

故选A、B。

2.如图所示,左边是一个原先不带电的导体,右边C是后来靠近的带正电的导体球,若用绝缘工具沿图示某条虚线将导体切开,分导体为A、B两部分,这两部分所带电荷量的数值分别为QA、QB,则下列结论正确的是（　　）

A.沿虚线d切开,A带负电,B带正电,且QA>QB

B.只有沿虚线b切开,才有A带正电,B带负电,且QA=QB

C.沿虚线a切开,A带正电,B带负电,且QA

D.沿任意一条虚线切开,都有A带正电,B带负电,而QA、QB的值与所切的位置有关

【解析】选D。

静电感应使得A带正电,B带负电。

导体原来不带电,只是在带正电的导体球C静电感应的作用下,导体中的自由电子向B部分转移,使B部分带了多余的电子而带负电;A部分少了电子而带正电。

根据电荷守恒定律,A部分移走的电子数目和B部分多余的电子数目是相同的,因此无论从哪一条虚线切开,两部分的电荷量总是相等的,但由于电荷之间的作用力与距离有关,自由电子在不同位置所受C的作用力的强弱是不同的,这样导致电子在导体上的分布的不均匀,越靠近右端负电荷密度越大,越靠近左端正电荷密度越大,所以从不同位置切开时左右两部分所带电荷量的值QA、QB是不同的,故只有D正确。

二　电荷守恒定律　电荷分配规律

两个完全相同的带电金属球接触时电荷的分配规律

1.如果接触前两金属球带同种电荷,电荷量分别为q1和q2,两球接触时,总电荷量平均分配,两球的电荷量都等于

。

2.如果接触前两金属球带异种电荷,电荷量分别为q1和q2,且q1>q2,接触时,先中和再将剩余的电荷量（q1-q2）平均分配,两球的电荷量都等于

。

【思考·讨论】

两个相同的金属球带同种电荷,接触后电荷量如何分配?

若带异种电荷,电荷量又如何分配?

（物理观念）

提示:

接触后电荷量相加后均分;接触后电荷先中和再均分。

【典例示范】

（多选）把两个完全相同的金属球A和B接触一下,再分开一段距离,发现两球之间互相排斥,则A、B两球原来的带电情况可能的是（　　）

A.带等量异种电荷

B.带等量同种电荷

C.带不等量异种电荷

D.一个带电,另一个不带电

【解析】选B、C、D。

两个金属球原来分别带等量异种电荷,接触后电荷完全中和,两球不存在排斥力,故A不可能;两个金属球原来分别带等量同种电荷,把两个完全相同的金属球接触后电荷重新平分,带上等量同种电荷,存在排斥力,故B可能;两个金属球原来分别带不等量异种电荷,金属球接触后电荷先中和再平分,带上等量同种电荷,存在排斥力,故C可能;原来的其中一个带电,把两个完全相同的金属球接触后电荷平分,带上等量同种电荷,存在排斥力,故D可能。

【素养训练】

1.两个完全相同的金属小球A、B所带电荷量分别为+QA和+QB,且QA>QB。

若将它们接触后再分开,与接触前相比较,分开后两小球所带电荷量变化的情况是（　　）

A.A所带电荷量变大,B所带电荷量变小

B.A所带电荷量变小,B所带电荷量变大

C.A、B所带电荷量均变大

D.A、B所带电荷量均变小

【解析】选B。

两个相同的带电金属球接触再分开后,由于是带同种电荷,所以带电的原则是二者平分,可知接触分开后A与B的带电量为:

Q=

由于开始时QA>QB,所以可知A所带电荷量变小,B所带电荷量变大。

故B正确,A、C、D错误。

2.（多选）如图所示用棉布分别与丙烯塑料板和乙烯塑料板摩擦,实验结果如图所示,由此对摩擦起电说法正确的是（　　）

A.两个物体摩擦时,表面粗糙的易失去电子

B.两个物体摩擦起电时,一定同时带上种类及数量不同的电荷

C.两个物体摩擦起电时,带上电荷的种类不同但数量相等

D.同一物体与不同种类的物体摩擦,该物体所带电荷种类可能不同

【解析】选C、D。

两物体摩擦时是否得失电子取决于原子核对电子的束缚力大小,A错。

由于摩擦起电的实质是电子的得失,所以两物体带电种类一定不同,数量相等,B错,C对。

由题中例子不难看出,同一物体与不同种类的物体摩擦,带电种类可能不同,D对。

【补偿训练】

如图所示,导体A带电荷量为5q的正电荷,另一完全相同的导体B带电荷量为q的负电荷,将两导体接触一会儿后再分开,则B导体带的电荷量为（　　）

A.-q　　　B.q　　　C.2q　　　D.4q

【解析】选C。

两个带异种电荷带电体接触后,电荷量先中和,后平分。

故选项C正确。

【拓展例题】考查内容:

验电器的原理和应用

【典例】（多选）某验电器金属小球和金属箔均带负电,金属箔处于张开状态。

现用绝缘柄将带有少量负电荷的硬橡胶棒向验电器的金属小球稍许移近,则验电器金属箔（　　）

A.张角稍许增大

B.张角稍许减小

C.硬橡胶棒的稍许靠近,致使小球上的电子向金属箔移动

D.硬橡胶棒的稍许靠近,致使金属箔上的质子向金属小球移动

【解析】选A、C。

硬橡胶棒稍许靠近金属小球时,负电荷间产生排斥力,致使小球上电子向金属箔上移动。

而金属箔上质子即使受到吸引力也无法移动。

金属小球上电子向金属箔上聚集,金属箔上负电荷增多,两金属箔片间排斥力增大,故两金属箔片间张角增大。

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