2018年高中物理 第一章 靜電場 1.1 深入理解電荷守恒定律學(xué)案 新人教版選修3-1.doc

深入理解電荷守恒定律1、 考點(diǎn)突破：知識點(diǎn)考綱要求題型說明深入理解電荷守恒定律1. 知道物體帶電的幾種方式；2. 理解靜電感應(yīng)現(xiàn)象；3. 會利用電荷守恒定律解答有關(guān)靜電問題。選擇題屬于基本的知識點(diǎn)，高頻考點(diǎn)是靜電場的基本元素，對本知識點(diǎn)掌握的熟練與否直接影響電磁學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，故應(yīng)熟練掌握。二、重難點(diǎn)提示：重點(diǎn)：利用電荷守恒定律解答有關(guān)靜電問題。難點(diǎn)：靜電感應(yīng)現(xiàn)象的理解。1、 自然界中的兩種電荷1. 正電荷：用絲綢摩擦過的玻璃棒所帶的電荷稱為正電荷。2. 負(fù)電荷：用毛皮摩擦過的硬橡膠棒所帶的電荷稱為負(fù)電荷。3. 帶電體的基本性質(zhì)：吸引輕小物體。 4. 電荷間的相互作用規(guī)律：同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引。 5. 原子的核式結(jié)構(gòu)及物體帶電的微觀解釋：（1）構(gòu)成物質(zhì)的原子本身就是由帶電微粒組成。原子：包括原子核（質(zhì)子和中子）和核外電子。正電荷數(shù)等于負(fù)電荷數(shù)時物體對外表現(xiàn)為電中性；當(dāng)正電荷數(shù)多于負(fù)電荷數(shù)時物體對外表現(xiàn)為帶正電；當(dāng)正電荷數(shù)少于負(fù)電荷數(shù)時物體對外表現(xiàn)為帶負(fù)電。（2）不同物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)不同：金屬中離原子核最遠(yuǎn)的電子往往會脫離原子核束縛而在金屬中自由活動，這種電子叫自由電子，失去這種電子的原子便成為帶正電的離子。二、三種起電方式（1）摩擦起電：相互摩擦的物體帶等量異種電荷。摩擦起電的原因：不同物質(zhì)的原子核束縛電子的能力不同。實(shí)質(zhì)：相互作用的物體間電子的轉(zhuǎn)移。（2）接觸起電：不帶電的物體跟帶電的物體接觸時，不帶電的物體與帶電的物體帶同種電荷。例如：將一個帶電的金屬小球跟另一個完全相同的不帶電的金屬小球接觸后分開，它們平分了原來的電量而帶上等量的同種電荷。接觸帶電的實(shí)質(zhì)：電子在不同物體間的轉(zhuǎn)移。電荷的分配原則：兩個形狀、大小相同的導(dǎo)體，接觸后再分開，兩者帶同種電荷時，電荷量平均分配；兩者帶異種電荷時，異種電荷先中和后平分。（3）感應(yīng)起電：利用靜電感應(yīng)使金屬導(dǎo)體帶電的過程，叫做感應(yīng)起電。靜電感應(yīng)：當(dāng)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(yuǎn)離帶電體，使導(dǎo)體靠近帶電體的一端帶異號電荷，遠(yuǎn)離帶電體的一端帶同號電荷。實(shí)質(zhì)：微觀帶電粒子在物體內(nèi)部轉(zhuǎn)移。結(jié)果：使導(dǎo)體靠近帶電體的一端帶異號電荷，遠(yuǎn)離的一端帶同號電荷。三、電荷守恒定律內(nèi)容：電荷既不能創(chuàng)造，也不能消滅，只能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分；在任何轉(zhuǎn)移過程中，電荷的總量保持不變。這個規(guī)律叫做電荷守恒定律。另一種表述：一個與外界沒有電荷交換的系統(tǒng)，電荷的代數(shù)和總是保持不變的。四、元電荷1. 電荷量：電荷的多少叫作電荷量。符號：Q或q；單位：庫侖（C）正電荷的電量為正值，負(fù)電荷的電量為負(fù)值。2. 元電荷與質(zhì)子（或電子）電量相等的電荷，用e表示.元電荷量e的值：e=1.6010-19C，所有帶電體的電荷量或者等于e，或者等于e的整數(shù)倍。就是說，電荷量是不能連續(xù)變化的物理量。3. 比荷：電子的電荷量e和電子的質(zhì)量m的比值電子的比荷為：C/kg例題1 如圖所示，左邊是一個原來不帶電的導(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線將導(dǎo)體切開，將導(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（）A. 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，才會使A帶正電，B帶負(fù)電，且QAQBC. 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，都會使A帶正電，B帶負(fù)電，而QA、QB的值與所切的位置有關(guān)思路分析：左邊導(dǎo)體原來不帶電，只是在C所帶正電荷的作用下，左邊導(dǎo)體中的自由電子向B部分移動，使B部分多了電子而帶負(fù)電，A部分少了電子而帶正電。根據(jù)電荷守恒定律可知，A部分轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目和B部分多出的電子數(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，不過從不同位置切開時，QA、QB的值是變化的，故只有D正確。答案：D例題2 絕緣細(xì)線上端固定，下端懸掛一輕質(zhì)小球a，a的表面鍍有鋁膜，在a的近旁有一絕緣金屬球b，開始時a、b都不帶電，如圖所示，現(xiàn)使b帶電，則A. a、b之間不發(fā)生相互作用B. b將吸引a，吸住后不放開C. b立即把a(bǔ)排斥開D. b先吸引a，接觸后又把a(bǔ)排斥開思路分析：帶電物體能夠吸引輕小物體，a與b接觸后，a球與b球帶上了同種電荷，相互排斥而分開。故選D答案：D例題3 如圖所示，A、B為相互接觸的用絕緣支柱支撐的金屬導(dǎo)體，起初它們不帶電，在它們的下部貼有金屬箔片，C是帶正電的小球，下列說法正確的是（）A. 把C移近導(dǎo)體A時，A、B上的金屬箔片都張開B. 把C移近導(dǎo)體A后，先把A、B分開，然后移去C，A、B上的金屬箔片仍張開C. 把C移近導(dǎo)體A后，先把C移走，再把A、B分開，A、B上的金屬箔片仍張開D. 把C移近導(dǎo)體A后，先把A、B分開，再把C移走，然后重新讓A、B接觸，A上的金屬箔片張開，而B上的金屬箔片閉合思路分析：雖然A、B起初都不帶電，但帶正電的導(dǎo)體C對A、B內(nèi)的電荷有力的作用，使A、B中的自由電子向左移動，從而使A端積累了負(fù)電荷，B端積累了正電荷，其下部貼有的金屬箔片由于接觸帶電，也分別帶上了與A、B相同的電荷。由于同種電荷相互排斥，所以金屬箔片都張開，A正確。C只要一直在A、B附近，先把A、B分開，A、B將帶等量異種的感應(yīng)電荷，此時即使移走C，A、B所帶電荷量也不會變，故金屬箔片仍張開，B正確。把C移走后，A、B上的感應(yīng)電荷會馬上中和，不再帶電，所以金屬箔片都不會張開，C錯。先把A、B分開，再移走C，A、B仍然帶電，但重新讓A、B接觸后，A、B上的感應(yīng)電荷完全中和，金屬箔片都不會張開，D錯。答案：AB【方法提煉】靜電感應(yīng)現(xiàn)象中需要注意的幾個問題1. 近端和遠(yuǎn)端必帶等量異種電荷；2. 遠(yuǎn)端電性和引起感應(yīng)起電的電荷電性相同，但電量不一定相同；3. 感應(yīng)起電的程序：兩導(dǎo)體接觸，靠近帶電體，分開、移走帶電體；4. 能量轉(zhuǎn)化：分開導(dǎo)體消耗的能量轉(zhuǎn)化成電勢能。滿分訓(xùn)練：如圖所示，將帶電棒移近兩個不帶電的導(dǎo)體球，兩個導(dǎo)體球開始時互相接觸且對地絕緣，下述幾種方法中能使兩球都帶電的是 ( ) A. 先把兩球分開，再移走棒B. 先移走棒，再把兩球分開C. 先將棒接觸一下其中的一個球，再把兩球分開D. 棒的帶電荷量不變，兩導(dǎo)體球不能帶電 思路分析：靠近兩不帶電的小球后，由于靜電感應(yīng)，所以甲球帶正電，乙球帶負(fù)電，先把兩小球分開后，在移走棒，過程中由于靜電作用還存在，所以最后甲球仍帶正電，乙球仍帶負(fù)電，A正確，但是如果先移走棒的話，靜電作用消失，甲乙上的電荷重新中和，所以在分開兩小球，此時都不帶電，B錯誤，先將棒接觸一下其中的一球，則根據(jù)接觸起電，甲乙都帶上了負(fù)電荷，所以把兩球分開后，仍帶負(fù)電，C正確，棒的帶電荷量不變，兩導(dǎo)體球不能帶電D錯誤。答案：AC