11電荷及其守恒定律

1、電荷及其守恒定律精講年級：高中 科目：物理 類型：同步 制作人：黃海輝知識點(diǎn)：電荷及其守恒定律一、對三種起電方式的理解三種起電方式的比較摩擦起電感應(yīng)起電接觸起電現(xiàn)象兩絕緣體帶上等量異種電荷導(dǎo)體兩端出現(xiàn)等量異種電荷導(dǎo)體帶上與帶電體相同的電荷原因不同物質(zhì)對電子的束 縛能力不同束縛能 力強(qiáng)的得電子，帶負(fù) 電；束縛能力弱的失 電子，帶正電導(dǎo)體中的電子在電荷間相互 作用下發(fā)生轉(zhuǎn)移，使靠近帶電 體一端所帶的電荷電性與帶 電體相反；遠(yuǎn)離帶電體一端與 帶電體所帶電荷電性相同在電荷間相互作用下，電子從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體上實(shí)質(zhì)電荷在物體之間或物體內(nèi)部的轉(zhuǎn)移例1如圖3所示，放在絕緣支架上帶正電的導(dǎo)體球A,靠近

2、放在絕緣支架上不帶電的導(dǎo)體B, 導(dǎo)體B用導(dǎo)線經(jīng)開關(guān)接地，現(xiàn)把S先合上再斷開，再移走 A，則導(dǎo)體B( )_,_IU圖3A. 不帶電B.帶正電C. 帶負(fù)電D.不能確定答案 C解析 根據(jù)靜電感應(yīng)現(xiàn)象和電荷間的相互作用，可判斷導(dǎo)體B帶負(fù)電，故選 C.感應(yīng)起電的判斷方法1當(dāng)帶電體靠近導(dǎo)體時(shí)， 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,如圖4甲所示.2導(dǎo)體接地時(shí)，該導(dǎo)體與地球可視為一個(gè)導(dǎo)體，而且該導(dǎo)體可視為近端導(dǎo)體，帶異種電荷， 地球就成為遠(yuǎn)端導(dǎo)體，帶同種電荷，如圖乙、丙所示圖4二、對電荷守恒定律的理解1. 使物體帶電的實(shí)質(zhì)不是創(chuàng)造了電荷，而是物體所帶的電荷發(fā)生了轉(zhuǎn)移，也就是物體間或物

3、體內(nèi)部電荷的重新分布.2. 電荷的中和是指帶等量異號電荷的兩物體接觸時(shí)，經(jīng)過電子的轉(zhuǎn)移，物體達(dá)到電中性的過 程.3. 導(dǎo)體接觸帶電時(shí)電荷量的分配與導(dǎo)體的材料、形狀、大小有關(guān)，當(dāng)兩個(gè)完全相同的金屬球 接觸后，電荷將平均分配，即最后兩個(gè)球一定帶等量的同種電荷例2完全相同的兩金屬小球A、B帶有相同的電荷量，相隔一定的距離，今讓第三個(gè)完全相同的不帶電金屬小球 C,先后與A、B接觸后移開.(1) 若A、B兩球帶同種電荷，接觸后兩球的電荷量大小之比為多大？(2) 若A、B兩球帶異種電荷，接觸后兩球的電荷量大小之比為多大？答案 (1)2 : 3(2)2 : 11解析 設(shè)A、B帶電荷量均為q，則A、C接觸后，

4、A、C帶電荷量為qA= qc= ?q.C與B球接觸后，B、C所帶電荷量為1q+ 2q 3qB= qC =_=4q.1q 2q 2故A、B帶電荷量大小之比為 蟲=2.qB 334q(2)設(shè)A帶正電，B帶負(fù)電，且所帶電荷量大小均為q.1則C與A接觸后，A、C帶電荷量為qA= qC=+ q.C與B接觸后，B、C帶電荷量為1=2 =_ 1qB= qC =2= 4口，1q 2q 2故A、B帶電荷量大小之比為 他=B = 2.qB 114q兩金屬導(dǎo)體接觸后電荷量的分配規(guī)律1當(dāng)兩個(gè)導(dǎo)體材料、形狀不同時(shí)，接觸后再分開，只能使兩者均帶電，但無法確定電荷量的 多少?金屬球相接觸？總電荷量平分？即均帶電qi+ q2

5、22若使兩個(gè)完全相同的金屬球帶電荷量大小分別為qi、q2，則有I: 1|:1|qi q2l?金屬球相接觸？先中和再平分？即均帶電三、驗(yàn)電器的原理和使用驗(yàn)電器的兩種應(yīng)用方式及原理(1)帶電體接觸驗(yàn)電器：當(dāng)帶電的物體與驗(yàn)電器上面的金屬球接觸時(shí)，有一部分電荷轉(zhuǎn)移到驗(yàn)電器上，與金屬球相連的兩個(gè)金屬箔片帶上同種電荷，因相互排斥而張開，物體所帶電荷量越多，電荷轉(zhuǎn)移的越多，斥力越大，張開的角度也越大(2)帶電體靠近驗(yàn)電器：當(dāng)帶電體靠近驗(yàn)電器的金屬球時(shí)，帶電體會(huì)使驗(yàn)電器的金屬球感應(yīng) 出異種電荷，而金屬箔片上會(huì)感應(yīng)出同種電荷(感應(yīng)起電)，兩箔片在斥力作用下張開例3使帶電的金屬球靠近不帶電的驗(yàn)電器，驗(yàn)電器的金屬箔

6、片張開，如圖所示表示驗(yàn)電器上感應(yīng)電荷的分布情況，正確的是()答案 B解析 把帶電金屬球移近不帶電的驗(yàn)電器，若金屬球帶正電荷， 則將導(dǎo)體上的自由電子吸引上來，這樣驗(yàn)電器的上部將帶負(fù)電荷，箔片帶正電荷；若金屬球帶負(fù)電荷，則將導(dǎo)體上的自由電子被排斥到最遠(yuǎn)端，這樣驗(yàn)電器的上部將帶正電荷，箔片帶負(fù)電荷故選項(xiàng)B正確精練年級：高中科目：物理 類型：同步知識點(diǎn)：電荷及其守恒定律難度：中等總題量：12題 預(yù)估總時(shí)間：30min一、選擇題（17題為單選題，89題為多選題）1如圖1所示，某次實(shí)驗(yàn)老師用絲綢摩擦過的玻璃棒（帶正電）去吸引細(xì)碎的錫箔屑，發(fā)現(xiàn)錫箔屑被吸引到玻璃棒上后又迅速的向空中散開，下列說法正確的是（

7、）A. 錫箔屑被吸引過程會(huì)因?yàn)楂@得電子而帶負(fù)電B. 錫箔屑被吸引過程是減速過程C最后錫箔屑散開主要是因?yàn)榕鲎矊?dǎo)致D. 散開時(shí)錫箔屑帶正電答案 D解析 帶電體具有吸引輕小物體的性質(zhì)，錫箔屑被吸引接觸而帶正電，故A錯(cuò)誤；錫箔屑被吸引過程是加速過程，故B錯(cuò)誤；最后錫箔屑散開主要是因?yàn)殄a箔屑帶正電，同種電荷相互排斥導(dǎo)致，故 C錯(cuò)誤，D正確.2. 下列說法正確的是（）A. 物體所帶的電荷量可以為2 X 1019 CB. 不帶電的物體上，既沒有正電荷也沒有負(fù)電荷C. 摩擦起電的過程，是靠摩擦產(chǎn)生了電荷D. 利用靜電感應(yīng)使金屬導(dǎo)體帶電，實(shí)質(zhì)上是導(dǎo)體中的自由電子趨向或遠(yuǎn)離帶電體答案 D解析 元電荷所帶電荷量

8、1.60X 1°T9 C,物體所帶電荷量是元電荷所帶電荷量的整數(shù)倍，故A項(xiàng)錯(cuò)；物體不帶電，是由于其內(nèi)部正、負(fù)電荷的數(shù)量相等，對外不顯電性，故B項(xiàng)錯(cuò);電荷既不會(huì)創(chuàng)造，也不會(huì)消滅，摩擦起電同樣不會(huì)創(chuàng)造電荷，是一個(gè)物體失去電子，另一個(gè)物體得到電子的過程，故 C項(xiàng)錯(cuò)；自由電子是金屬導(dǎo)體中的自由電荷，在帶電體的作用下， 導(dǎo)體中的自由電子會(huì)趨向或遠(yuǎn)離帶電體，使導(dǎo)體兩端帶等量異種電荷，選項(xiàng)D正確.3. 保護(hù)知識產(chǎn)權(quán)，抑制盜版是我們每個(gè)公民的責(zé)任與義務(wù)，盜版書籍不但影響我們的學(xué)習(xí)效率，甚至?xí)o我們的學(xué)習(xí)帶來隱患某同學(xué)有一次購買了盜版的物理參考書，做練習(xí)時(shí)，發(fā)現(xiàn)有一個(gè)帶電質(zhì)點(diǎn)的電荷量數(shù)據(jù)看不清，只能看

9、清是9.x 10_18 C,拿去問老師.如果你是老師，你認(rèn)為該帶電質(zhì)點(diǎn)的電荷量可能是下列數(shù)據(jù)中的哪一個(gè)（）-18- 18A. 9.2 X10CB.9.4 X 10C18 18C. 9.6 X 10CD.9.8 X 10C答案 C4. 如圖2所示，Q帶負(fù)電荷，導(dǎo)體 P在a處接地，下列說法中正確的是 （）圖2A. 導(dǎo)體P的a端不帶電荷，b端帶負(fù)電荷B. 導(dǎo)體P的a端帶正電荷，b端不帶電C.導(dǎo)體P的a端帶正電荷，b端帶負(fù)電荷，且正、負(fù)電荷的電荷量相等D.導(dǎo)體P的a端帶正電荷，b端帶負(fù)電荷，正電荷的電荷量大于負(fù)電荷的電荷量答案 B解析 金屬導(dǎo)體P接地時(shí)與大地組成一個(gè)新的導(dǎo)體，a為靠近Q的一端，而大地為

10、遠(yuǎn)離 Q的一端，由于靜電感應(yīng)，靠近Q的一端會(huì)帶上與 Q相反的電荷，即帶上正電荷，大地端則帶上與q相同的電荷，b端則不帶電荷，故 B正確.5. 如圖3所示，A、B為帶異種電荷的小球，將兩條不帶電的導(dǎo)體棒C、D放在兩球之間,在用導(dǎo)線將C棒左端點(diǎn)x和D棒右端點(diǎn)y連接起來的瞬間，導(dǎo)線中自由電子移動(dòng)的方向是( )A T CD v B®e*/圖3A.xt yB. yf xC.沒有電流答案 BD.先是yf x,然后xf y解析 由于同種電荷相斥，異種電荷相吸，在C、D組成的導(dǎo)體中自由電子沿 y向x運(yùn)動(dòng)，在C中聚集負(fù)電荷，在 D中聚集正電荷，B正確.6. 如圖4所示，左邊是一個(gè)原先不帶電的導(dǎo)體，右邊

11、C是后來靠近的帶正電的導(dǎo)體球，若用絕緣工具沿圖示某條虛線將導(dǎo)體切開，導(dǎo)體分為A、B兩部分，這兩部分所帶電荷量的數(shù)值分別為Qa、Qb,則下列結(jié)論正確的是（）圖4A. 沿虛線d切開，A帶負(fù)電，B帶正電，且Qa>QbB. 只有沿虛線b切開，才有A帶正電，B帶負(fù)電，且Qa= QbC. 沿虛線a切開，A帶正電，B帶負(fù)電，且 Qa< QbD. 沿任意一條虛線切開，都有A帶正電，B帶負(fù)電，且Qa = Qb,而Qa、Qb的值與所切的位置有關(guān) 答案 D解析 靜電感應(yīng)使得 A帶正電，B帶負(fù)電.導(dǎo)體原來不帶電，在帶正電的導(dǎo)體球C靜電感應(yīng)的作用下，導(dǎo)體中的自由電子向B部分轉(zhuǎn)移，使B部分帶了多余的電子而帶負(fù)

12、電；A部分少了電子而帶正電.根據(jù)電荷守恒定律，A部分移走的電子數(shù)目和 B部分多余的電子數(shù)目是 相同的，因此無論從哪一條虛線切開，兩部分的電荷量總是相等的，但由于電荷之間的作用力與距離有關(guān)，自由電子在不同位置所受C的作用力的強(qiáng)弱是不同的，這樣導(dǎo)致電子在導(dǎo)體上的分布的不均勻， 越靠近右端負(fù)電荷密度越大，越靠近左端正電荷密度越大，所以從不同位置切開時(shí)左右兩部分所帶電荷量的值Qa、Qb是不同的，故只有 D正確.7. 吉爾伯特制作了第一只驗(yàn)電器，后來，英國人格雷改進(jìn)了驗(yàn)電器， 其結(jié)構(gòu)如圖5所示.驗(yàn)電器原來帶正電，如果用一根帶大量負(fù)電的金屬棒接觸驗(yàn)電器的金屬球，金屬箔片的張角將A.先變小后變大C.變小答案

13、 AB. 變大D. 先變大后變小解析 帶大量負(fù)電的金屬棒接觸驗(yàn)電器的金屬球時(shí)，驗(yàn)電器上所帶的正電荷先被負(fù)電荷中 和，驗(yàn)電器所帶電荷量減少，金屬箔片張角變小；中和后，多余的負(fù)電荷又會(huì)轉(zhuǎn)移到驗(yàn)電器上，使金屬箔片的張角再次變大 .8. 有A、B、C三個(gè)完全相同的金屬球，A帶1.2 X 104 C的正電荷，B、C不帶電，現(xiàn)用相互接觸的方法使它們都帶電，則 A、B、C所帶的電荷量可能是下面哪組數(shù)據(jù)（）5 5 5A. 4.0 X 10C,4.0 X 10C,4.0 X 10 C5 5 5B. 6.0 X 10C,4.0 X 10C,4.0 X 10 C5 5 5C. 6.0 X 10C,3.0 X 10C

14、,3.0 X 10 C5 5 5D. 5.0 X 10C,5.0 X 10C,5.0 X 10 C答案 AC解析三個(gè)球同時(shí)接觸后各帶有4.0X 10 C的電荷量，A正確；根據(jù)電荷守恒定律，接觸前、后三球的總電量不變，B、D錯(cuò)誤；將B球先與A球接觸，再與C球接觸，分開后 A、55 5B、C各帶有6.0X 10 C、3.0X 10 C和3.0 X 10 C的電荷量，C正確.故選A、C.9. 如圖6所示，把架在絕緣支架上的不帶電的枕形導(dǎo)體放在帶負(fù)電的導(dǎo)體C附近，導(dǎo)體的A端感應(yīng)出正電荷，B端感應(yīng)出負(fù)電荷，關(guān)于使導(dǎo)體帶電的以下說法中正確的是()c a a圖6A. 如果讓手摸一下導(dǎo)體的 B端，B端負(fù)電荷將

15、經(jīng)人體流入大地，手指離開，移去帶電體C,導(dǎo)體將帶正電B. 如果讓手摸一下導(dǎo)體的 A端，大地的自由電子將經(jīng)人體流入導(dǎo)體與A端的正電荷中和，手指離開，移去帶電體 C,導(dǎo)體帶負(fù)電C. 如果用手摸一下導(dǎo)體的中間，由于中間無電荷，手指離開，移去帶電體C,導(dǎo)體不帶電D. 無論用手摸一下導(dǎo)體的什么位置，導(dǎo)體上的自由電子都經(jīng)人體流入大地，手指離開，移去帶電體C,導(dǎo)體帶正電答案 AD解析 無論用手摸一下導(dǎo)體的什么位置， 都會(huì)使枕形導(dǎo)體通過人體與大地相連， 由于靜電感 應(yīng)，導(dǎo)體上的自由電子將經(jīng)人體流入大地，使得導(dǎo)體帶正電，手指離開，移去帶電體C,導(dǎo)體所帶正電不變.、非選擇題10. 如圖7所示，某實(shí)驗(yàn)通過調(diào)節(jié)控制電

16、子槍產(chǎn)生的電子束，使其每秒有104個(gè)電子到達(dá)收集電子的金屬瓶，經(jīng)過一段時(shí)間，金屬瓶上帶有一8X 1012 C的電荷量，求:圖7(1) 金屬瓶上收集到多少個(gè)電子？(2) 實(shí)驗(yàn)的時(shí)間為多長？答案 (1)5 X 107 個(gè) (2)5 000 s解析（1）金屬瓶上收集的電子數(shù)目為:Q=e128X 10 c1.6X 10 19 c=5X 107 個(gè).實(shí)驗(yàn)的時(shí)間：t= 訃0 s= 5 000 s.511. 多少個(gè)電子的電荷量等于3.2 X 10 C?干燥的天氣一個(gè)人脫了鞋在地毯上走，身上聚集了一 4.8X 10 5 C的電荷此人身上有多少個(gè)剩余電子？他的質(zhì)量因聚集電子而增加了多31 19少？（電子質(zhì)量me=答案2.0X 1014 個(gè)解析3.2X 10 5(q3.2 X 105n= e=1.6X 1019C電荷量含有的電子數(shù)為CCC=2.0X 1014 個(gè)，9.1 X 10 kg,電子電荷量 e= 1.6X 10 C)3.0X 1014 個(gè) 2.73X 1016 kg54.8 X 10 C的電荷量含有的電子數(shù)為5=3.0 X 1014 個(gè)4.8X 10 5 C1.6 X 1019 c增加的質(zhì)量為 M = n' me= 3.0X 1014X 9.1 X 1031 kg = 2.73X 1016 kg.12. 如圖8所示，大球A原來的電荷量為 Q,小球B原來不帶電，現(xiàn)在讓小球與大球接