物理選修3-1第一章學(xué)案1電荷及其守恒定律(人教版選修3-1)

1、學(xué)案1電荷及其守恒定律學(xué)習目標定位 1.知道自然界中的兩種電荷及其相互作用.2.知道使物體帶電的三種方式.3.掌握電荷守恒定律及元電荷的概念一、電荷1摩擦起電：當兩個物體互相摩擦時，一些束縛得不緊的電子往往從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，于是原來電中性的物體由于得到電子而帶負電，失去電子的物體則帶正電2感應(yīng)起電 ：當一個帶電體靠近導(dǎo)體時，由于電荷間相互吸引或排斥，導(dǎo)體中的自由電荷便會趨向或遠離帶電體，使導(dǎo)體靠近帶電體的一端帶異號電荷，遠離帶電體的一端帶同號電荷，這種現(xiàn)象叫靜電感應(yīng)，利用靜電感應(yīng)使金屬導(dǎo)體帶電的過程叫感應(yīng)起電二、電荷守恒定律1內(nèi)容：電荷既不會創(chuàng)生，也不會消滅，它只能從一個物體轉(zhuǎn)移到另

2、一個物體，或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分；在轉(zhuǎn)移過程中，電荷的總量保持不變這個結(jié)論叫做電荷守恒定律2電荷守恒定律另一表述是：一個與外界沒有電荷交換的系統(tǒng)，電荷的代數(shù)和保持不變?nèi)?、元電?電荷量：電荷的多少叫電荷量國際單位是庫侖，簡稱庫，用C表示2元電荷：最小的電荷量叫做元電荷，用e表示所有帶電體的電荷量或者等于e，或者是e的整數(shù)倍電荷量e的數(shù)值最早是由美國物理學(xué)家密立根通過實驗測得的一、電荷及三種起電方式問題設(shè)計1在干燥的實驗室里，用絲綢摩擦過的玻璃棒帶正電，絲綢帶何種電荷呢？玻璃棒和絲綢帶電的原因是什么？答案負電玻璃棒上的電子向絲綢上轉(zhuǎn)移，玻璃棒失去電子帶正電，絲綢得到電子帶負電2如圖1所

3、示，取一對用絕緣柱支持的導(dǎo)體A和B，使它們彼此接觸起初它們不帶電，貼在下部的金屬箔是閉合的圖1(1)把帶正電荷的物體C移近導(dǎo)體A，金屬箔片有什么變化？(2)這時把A和B分開，然后移去C，金屬箔片又有什么變化？(3)再讓A和B接觸，又會看到什么現(xiàn)象？(4)再把帶正電物體C和A接觸，金屬箔片又有什么變化？答案(1)C移近導(dǎo)體A，兩側(cè)金屬箔片都張開；(2)金屬箔片仍張開，但張角變??；(3)A、B接觸，金屬箔片都閉合；(4)兩側(cè)金屬箔片都張開要點提煉1摩擦起電：當兩個物體相互摩擦時，一些束縛不緊的電子會從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，于是原來呈電中性的物體由于得到電子而帶負電，失去電子的物體則帶正電2感應(yīng)

4、起電：當一個帶電體靠近導(dǎo)體時，由于電荷之間相互吸引或排斥，導(dǎo)體中的自由電荷便會趨向或遠離帶電體，使導(dǎo)體靠近帶電體的一端帶異號電荷，遠離帶電體的一端帶同號電荷3接觸起電：電荷從帶電體轉(zhuǎn)移到不帶電的物體上4三種起電方式的實質(zhì)都是自由電子的轉(zhuǎn)移二、電荷守恒定律問題設(shè)計前面學(xué)習了三種不同的起電方式，其本質(zhì)都是電子的得失那么，在一個封閉的系統(tǒng)中電荷的總量能增多或減少嗎？答案在一個封閉的系統(tǒng)中，電荷的總量保持不變要點提煉1電荷守恒定律的關(guān)鍵詞是“轉(zhuǎn)移”和“總量保持不變”2導(dǎo)體接觸帶電時電荷量的分配與導(dǎo)體的形狀、大小有關(guān)若兩個完全相同的金屬小球的帶電量分別為Q1和Q2，兩小球接觸后再分開，將平分電荷，兩小球

5、帶電量都為Q(式中電量Q1和Q2均包含它們的正負號)延伸思考“電荷的中和”，是電荷消失了嗎？“中和”過程中電荷守恒定律還成立嗎？答案不是“電荷的中和”是指兩個帶等量異種電荷的物體，其帶電數(shù)量達到等量、異號，這時正、負電荷的代數(shù)和為零，這樣兩物體相互接觸時，由于正、負電荷間的吸引作用，電荷發(fā)生轉(zhuǎn)移，最后都達到電中性狀態(tài)的一個過程，在此過程中電荷仍然守恒三、元電荷問題設(shè)計1物體的帶電荷量可以是任意的嗎？帶電荷量可以是4×1019C嗎？答案物體的帶電荷量不是任意的，它只能是1.60×1019C的整數(shù)倍由于4×1019C是1.60×1019C的2.5倍，所以帶電

6、荷量不能是4×1019C.2電子和質(zhì)子就是元電荷嗎？答案元電荷是電荷量的單位，不是物質(zhì)；電子和質(zhì)子是實實在在的粒子要點提煉1所有帶電體的帶電荷量或者等于e，或者是e的整數(shù)倍2質(zhì)子和電子所帶電荷量與元電荷相等，但不能說電子和質(zhì)子是元電荷一、對三種帶電方式的理解例1關(guān)于摩擦起電現(xiàn)象，下列說法正確的是()A摩擦起電現(xiàn)象使本來沒有電子和質(zhì)子的物體中產(chǎn)生了電子和質(zhì)子B兩種不同材料的絕緣體相互摩擦后，同時帶上等量異號電荷C摩擦起電，可能是因為摩擦導(dǎo)致質(zhì)子從一個物體轉(zhuǎn)移到了另一個物體而造成的D絲綢摩擦玻璃棒時，電子從玻璃棒上轉(zhuǎn)移到絲綢上，玻璃棒因質(zhì)子數(shù)多于電子數(shù)而顯正電解析摩擦起電的實質(zhì)是由于兩個

7、物體的原子核對核外電子的束縛能力不相同，因而電子可以在物體間轉(zhuǎn)移若一個物體失去電子，其質(zhì)子數(shù)就會比電子數(shù)多，我們說它帶正電；若一個物體得到電子，其質(zhì)子數(shù)就會比電子數(shù)少，我們說它帶負電答案BD例2如圖2所示，不帶電的枕形導(dǎo)體的A、B兩端各貼有一對金箔當枕形導(dǎo)體的A端靠近一帶電導(dǎo)體C時()圖2AA端金箔張開，B端金箔閉合B用手觸摸枕形導(dǎo)體后，A端金箔仍張開，B端金箔閉合C用手觸摸枕形導(dǎo)體后，將手和C都移走，兩對金箔均張開D選項A中兩對金箔分別帶異號電荷，選項C中兩對金箔帶同號電荷解析根據(jù)靜電感應(yīng)現(xiàn)象，帶正電的導(dǎo)體C放在枕形導(dǎo)體附近，在A端出現(xiàn)了負電荷，在B端出現(xiàn)了正電荷，這樣的帶電并不是導(dǎo)體中有新

8、的電荷，只是電荷的重新分布金箔上帶電相斥而張開選項A錯誤用手觸摸枕形導(dǎo)體后，B端不再是最遠端，人是導(dǎo)體，人腳下的地球是最遠端，這樣B端不再有電荷，金箔閉合選項B正確用手觸摸枕形導(dǎo)體后，只有A端帶負電，將手和C都移走，不再有靜電感應(yīng)，A端所帶負電便會分布在整個枕形導(dǎo)體上，A、B端均帶有負電，兩對金箔張開選項C正確從以上分析看出，選項D正確答案BCD二、對電荷守恒定律的理解例3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，最后，得知甲物體帶正電荷1.6×1015 C，丙物體帶電荷量的大小為8×1016 C則對于最后乙、丙兩物體的帶電情況，下列說

9、法中正確的是()A乙物體一定帶有負電荷8×1016 CB乙物體可能帶有負電荷2.4×1015 CC丙物體一定帶有正電荷8×1016 CD丙物體一定帶有負電荷8×1016 C解析由于甲、乙、丙原來都不帶電，甲、乙相互摩擦導(dǎo)致甲失去電子而帶1.6×1015 C的正電荷，乙物體得到電子而帶1.6×1015 C的負電荷；乙物體與不帶電的丙物體相接觸，從而使一部分負電荷轉(zhuǎn)移到丙物體上，故可知乙、丙兩物體都帶負電荷，由電荷守恒可知乙最終所帶負電荷1.6×1015 C8×1016 C8×1016 C，故A、D正確答案A

10、D三、對元電荷的理解例4下列關(guān)于元電荷的說法中正確的是()A元電荷實質(zhì)上是指電子和質(zhì)子本身B一個帶電體的帶電荷量可以為205.5倍的元電荷C元電荷沒有正負之分D元電荷e的值最早是由美國物理學(xué)家密立根通過實驗測定的解析元電荷是指電子或質(zhì)子所帶電荷量的大小，但元電荷不是帶電粒子，也沒有電性之說，A項錯誤，C項正確；元電荷是最小的帶電單位，所有帶電體的帶電荷量一定等于元電荷的整數(shù)倍，B項錯誤；元電荷的電荷量e的值最早是由美國物理學(xué)家密立根通過實驗測定的，D項正確答案CD1. (對三種起電方式的理解)用金屬箔做成一個不帶電的圓環(huán)，放在干燥的絕緣桌面上小明同學(xué)用絕緣材料做的筆套與頭發(fā)摩擦后，將筆套自上而

11、下慢慢靠近圓環(huán)，當距離約為0.5 cm時圓環(huán)被吸引到筆套上，如圖3所示對上述現(xiàn)象的判斷與分析，下列說法正確的是()圖3A摩擦使筆套帶電B筆套靠近圓環(huán)時，圓環(huán)上、下部感應(yīng)出異號電荷C圓環(huán)被吸引到筆套的過程中，圓環(huán)所受靜電力的合力大于圓環(huán)的重力D筆套碰到圓環(huán)后，筆套所帶的電荷立刻被全部中和答案ABC解析筆套與頭發(fā)摩擦后，能夠吸引圓環(huán)，說明筆套上帶了電荷，即摩擦使筆套帶電，選項A正確；筆套靠近圓環(huán)時，由于靜電感應(yīng)，會使圓環(huán)上、下部感應(yīng)出異號電荷，選項B正確；圓環(huán)被吸引到筆套的過程中，是由于圓環(huán)所受靜電力的合力大于圓環(huán)所受的重力，故選項C正確；筆套接觸到圓環(huán)后，筆套上的部分電荷轉(zhuǎn)移到圓環(huán)上，使圓環(huán)帶上

12、相同性質(zhì)的電荷，選項D錯誤2(對元電荷的理解)保護知識產(chǎn)權(quán)，抑制盜版是我們每個公民的責任與義務(wù)，盜版書籍不但影響我們的學(xué)習效率，甚至會給我們的學(xué)習帶來隱患某同學(xué)有一次購買了盜版的物理參考書，做練習時，發(fā)現(xiàn)有一個帶電質(zhì)點的電荷量數(shù)據(jù)看不清，只能看清是9._×1018C，拿去問老師如果你是老師，你認為該帶電質(zhì)點的電荷量可能是下列數(shù)據(jù)中的哪一個()A9.2×1018 CB9.4×1018 CC9.6×1018 C D9.8×1018 C答案C3(對電荷守恒定律的理解)有兩個完全相同的帶電金屬小球A、B，分別帶有電荷量為QA 6.4×109

13、C、QB 3.2×109 C，讓兩個絕緣金屬小球接觸，在接觸過程中，電子如何轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)移了多少個電子？答案電子由球B轉(zhuǎn)移到球A3.0×1010個解析在接觸過程中，由于B球帶負電，其上多余的電子轉(zhuǎn)移到A球，中和A球上的一部分正電荷直至B球為中性不帶電，同時，由于A球上有凈正電荷，B球上的電子會繼續(xù)轉(zhuǎn)移到A球，直至兩球帶上等量的正電荷在接觸過程中，電子由球B轉(zhuǎn)移到球A.接觸后兩小球各自的帶電荷量QAQB C1.6×109 C共轉(zhuǎn)移的電子電荷量為QQBQB3.2×109 C1.6×109 C4.8×109 C轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為n3.0×

14、1010個題組一對三種起電方式的理解1下列關(guān)于電現(xiàn)象的敘述中正確的是()A玻璃棒無論與什么物體摩擦都帶正電，橡膠棒無論與什么物體摩擦都帶負電B摩擦可以起電是普遍存在的現(xiàn)象，相互摩擦的兩個物體總同時帶等量的異號電荷C摩擦起電現(xiàn)象的本質(zhì)是電子的轉(zhuǎn)移，呈電中性的物體得到電子就一定顯負電性，失去電子的物體就一定顯正電性D摩擦起電的過程，是通過摩擦創(chuàng)造等量異號電荷的過程答案BC解析物體間通過摩擦做功，使電子獲得能量擺脫原子核的束縛而發(fā)生轉(zhuǎn)移，哪個物體會失去電子決定于其原子核對電子束縛能力的大小因此，對同一物體用不同的物體摩擦，該物體可能帶正電，也可能帶負電，故A錯誤；但兩物體間摩擦時，一個物體得到多少電

15、子，另一物體必定失去多少電子，故B正確；呈電中性的物體得到電子必定帶負電，反之帶正電，故C正確；摩擦起電并不是創(chuàng)造了電荷，而是電荷的轉(zhuǎn)移，故D錯誤2.如圖1所示，將帶正電的球C移近不帶電的枕形金屬導(dǎo)體時，枕形導(dǎo)體上電荷的移動情況是()圖1A枕形導(dǎo)體中的正電荷向B端移動，負電荷不移動B枕形導(dǎo)體中電子向A端移動，正電荷不移動C枕形導(dǎo)體中的正、負電荷同時分別向B端和A端移動D枕形導(dǎo)體中的正、負電荷同時分別向A端和B端移動答案B解析導(dǎo)體中自由電子可以自由移動，帶正電荷的是原子核，不能移動3如果天氣干燥，晚上脫毛衣時，會聽到”噼啪”的響聲，還會看到電火花，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是()A人身體上產(chǎn)生電流B接觸

16、起電造成的C摩擦起電造成的 D感應(yīng)起電造成的答案C題組二對電荷守恒定律的理解4導(dǎo)體A帶5q的正電荷，另一完全相同的導(dǎo)體B帶q的負電荷，將兩導(dǎo)體接觸一會后再分開，則導(dǎo)體B的帶電荷量是()Aq Bq C2q D4q答案C5M和N都是不帶電的物體，它們互相摩擦后M帶正電荷1.6×1010 C，下列判斷中正確的是()A在摩擦前M和N的內(nèi)部沒有任何電荷B摩擦的過程中電子從N轉(zhuǎn)移到了MCN在摩擦后一定帶負電荷1.6×1010 CDM在摩擦過程中失去了1.6×1010個電子答案C6.如圖2所示，左邊是一個原先不帶電的導(dǎo)體，右邊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

17、線將導(dǎo)體切開，分導(dǎo)體為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)論正確的有()圖2A沿虛線d切開，A帶負電，B帶正電，且QA>QBB只有沿虛線b切開，才有A帶正電，B帶負電，且QAQBC沿虛線a切開，A帶正電，B帶負電，且QAQBD沿任意一條虛線切開，都有A帶正電，B帶負電，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帶負電導(dǎo)體原來不帶電，只是在帶正電的導(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

18、條虛線切開，兩部分的電荷量總是相等的，電子在導(dǎo)體上的分布不均勻，越靠近右端負電荷密度越大，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有三個相同的金屬小球A、B、C，其中小球A帶有2.0×105 C的正電荷，小球B、C不帶電，現(xiàn)在讓小球C先與球A接觸后取走，再讓小球B與球A接觸后分開，最后讓小球B與小球C接觸后分開，最終三球的帶電荷量分別為qA_ C，qB_ C，qC_ C.答案5×1067.5×1067.5×106題組三對元電荷的理解8下列說法中正確的是()A元電荷是電子所帶的電荷量B所有帶電體的電荷量一定等于元電荷的整數(shù)倍C物體所帶電荷量可以是任意值D元電荷的值通常取e1.60×1019 C答案BD解析所有帶電體的電荷量或者等于e，或者是e的整數(shù)倍，這就是說，電荷量是不能連續(xù)變化的物理量由以上分析可知正確選項為B、D.9帶電微粒所帶的電荷量不可能是下列值中的()A2.4×1019 CB6.4×1019 CC1.6×1018 C D4.0×1017 C答案A解析任何帶電體所帶的電荷量都只能是元電荷的整數(shù)倍，元電荷為e1.60×1019 C，選項A中電荷量為e，B中電荷量為4e，C中電荷量為10e，D中電荷