第一章 靜電場(chǎng)

　　學(xué)案1 電荷及其守恒定律

　　1．自然界中只存在兩種電荷：______電荷和________電荷．電荷間的作用規(guī)律是：同種電荷相互______，異種電荷相互________．

　　2．用毛皮摩擦橡膠棒時(shí)，橡膠棒帶____________電荷，毛皮帶__________電荷．用絲綢摩擦玻璃棒，玻璃棒帶______電荷，絲綢帶______電荷．

　　3．原子核的正電荷數(shù)量與電子的負(fù)電荷數(shù)量一樣多，所以整個(gè)原子對(duì)外界表現(xiàn)為________．金屬中距離原子核最遠(yuǎn)的電子往往會(huì)脫離原子核的束縛而在金屬中自由活動(dòng)，這種電子叫做________________．失去這種電子的原子便成為帶____電的離子．離子都在自己的平衡位置上振動(dòng)而不移動(dòng)，只有自由電子穿梭其中．所以金屬導(dǎo)電時(shí)只有________在移動(dòng)．

　　4．把帶電體移近不帶電的導(dǎo)體，可以使導(dǎo)體靠近帶電體的一端帶________，遠(yuǎn)離的一端帶________這種現(xiàn)象叫靜電感應(yīng)．利用靜電感應(yīng)使物體帶電叫________起電．常見的起電方式還有________和________等．

　　5．電荷既不能創(chuàng)生，也不能消滅，只能從一個(gè)物體______到另一物體，或者從物體的一部分____________到另一部分．

　　6．物體所帶電荷的多少叫________________．在國際單位制中，它的單位是________，用________表示．

　　7．最小的電荷量叫________，用e表示，e＝________.所有帶電體的電荷量都等于e的____________．電子的電荷量與電子的質(zhì)量之比叫做電子的________．

　　答案 1.正 負(fù) 排斥 吸引 2.負(fù) 正 正 負(fù)

　　3．電中性 自由電子 正 自由電子 4.異號(hào)電荷 同號(hào)電荷 感應(yīng) 摩擦起電 接觸起電 5.轉(zhuǎn)移 轉(zhuǎn)移 6.電荷量 庫侖 C 7.元電荷 1.6 ×10－19 C 整數(shù)倍 比荷

　　一、電荷

　　[問題情境]

　　在干燥的冬天，當(dāng)你伸手接觸金屬門把的一剎那，突然聽到“啪”的一聲，手麻了一下，弄得你虛驚一場(chǎng)，是誰在惡作劇？原來是電荷在作怪．

　　1．這些電荷是哪里來的？物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)是怎樣的？摩擦起電的原因是什么？

　　2．什么是自由電子，金屬成為導(dǎo)體的原因是什么？

　　3．除了摩擦起電，還有其它方法可以使物體帶電嗎？

　　答案 1.來自原子內(nèi)部 ; 物質(zhì)由原子組成，而原子則由原子核(質(zhì)子和中子)和核外電子構(gòu)成； 不同物質(zhì)的原子核束縛電子的能力不同．

　　2．金屬中距離原子核最遠(yuǎn)的電子往往會(huì)脫離原子核的束縛而在金屬中自由活動(dòng)，這種電子叫自由電子； 自由電子的自由活動(dòng)是金屬成為導(dǎo)體的原因．

　　3．感應(yīng)起電和接觸起電．

　　[要點(diǎn)提煉]

　　1．摩擦起電的原因：在兩個(gè)物體相互摩擦?xí)r，一些束縛不緊的電子會(huì)從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，于是原來呈電中性的物體由于得到電子而帶____電，失去電子的物體則帶____電．

　　2．感應(yīng)起電的原因：當(dāng)一個(gè)帶電體靠近導(dǎo)體時(shí)，由于電荷間的相互吸引和排斥，導(dǎo)體中的自由電子便會(huì)趨向或遠(yuǎn)離帶電體，使導(dǎo)體靠近帶電體的一端帶____電荷，遠(yuǎn)離的一端帶____電荷．

　　3．常見的起電方式有摩擦起電、感應(yīng)起電和接觸起電．三種起電方式的實(shí)質(zhì)都是________ 的轉(zhuǎn)移．

　　答案 1.負(fù) 正 2.異號(hào) 同號(hào) 3.電子

　　[問題延伸]

　　感應(yīng)起電現(xiàn)象中實(shí)驗(yàn)物體必須是導(dǎo)體嗎？

　　答案 必須是導(dǎo)體，因?yàn)閷?dǎo)體中有自由電子，可以自由移動(dòng)．

　　二、電荷守恒定律

　　[問題情境]

　　現(xiàn)代生活中電無處不在，北京市一天的耗電量可達(dá)千萬度，那么，電荷會(huì)不會(huì)像煤和石油一樣總有一天會(huì)被用完呢？

　　1．電荷是摩擦的過程中創(chuàng)造出來的嗎？

　　2．在電荷轉(zhuǎn)移的過程中其總量是否守恒？

　　答案 1.電荷不是創(chuàng)造出來的，它是物體組成的一部分 2.守恒

　　[要點(diǎn)提煉]

　　1．電荷守恒定律的內(nèi)容：電荷既不能創(chuàng)生，也不能消滅，只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一物體，或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分．

　　2．“電荷的中和”是指電荷的種類和數(shù)量達(dá)到等量、異號(hào)，這時(shí)正、負(fù)電荷的代數(shù)和為________，而不是正、負(fù)電荷一起消失了．

　　答案 2.零

　　[問題延伸]

　　怎樣理解電荷守恒定律中“電荷的總量”？

　　答案 “電荷的總量” 可理解為正、負(fù)電荷的代數(shù)和．

　　例1  如圖1所示，不帶電的枕形導(dǎo)體的A、B兩端各貼有一對(duì)金箔．當(dāng)枕形導(dǎo)體的A端靠近一帶電導(dǎo)體C時(shí)(  )

　　圖1

　　A．A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(duì)金箔均張開

　　D．選項(xiàng)A中兩對(duì)金箔分別帶異種電荷，選項(xiàng)C中兩對(duì)金箔帶同種電荷

　　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(fù)電，在B端出現(xiàn)了正電，這樣的帶電并不是導(dǎo)體中有新的電荷，只是電荷的重新分布．金箔上帶電相斥而張開．選項(xiàng)A錯(cuò)誤．

　　用手觸摸枕形導(dǎo)體后，B端不是最遠(yuǎn)端了，人是導(dǎo)體，人的腳部甚至地球是最遠(yuǎn)端，這樣B端不再有電荷，金箔閉合．選項(xiàng)B正確．

　　用手觸摸導(dǎo)體時(shí)，只有A端帶負(fù)電，將手和C移走后，不再有靜電感應(yīng)，A端所帶負(fù)電便分布在枕形導(dǎo)體上，A、B端均帶有負(fù)電，兩對(duì)金箔均張開．選項(xiàng)C正確．

　　以上分析看出，選項(xiàng)D也正確．

　　答案 BCD

　　名師點(diǎn)撥 本節(jié)要求知道三種起電方法的特點(diǎn)，接觸起電帶同種電荷，摩擦起電帶等量的異種電荷，感應(yīng)起電則是近異遠(yuǎn)同，注意用手觸摸最遠(yuǎn)端是腳或地球．

　　變式訓(xùn)練1 如圖2所示，A、B、C是三個(gè)安裝在絕緣支架上的金屬體，其中C球帶正電，A、B兩個(gè)完全相同的枕形導(dǎo)體不帶電．試問：

　　圖2

　　(1)如何使A、B都帶等量正電？

　　(2)如何使A、B都帶等量負(fù)電？

　　(3)如何使A帶負(fù)電B帶等量的正電？

　　答案 見解析

　　解析 (1)把AB緊密靠攏，讓C靠近B，則在B端感應(yīng)出負(fù)電荷，A端感應(yīng)出等量正電荷，把A與B分開后再用手摸一下B，則B所帶的負(fù)電荷就被中和，再把A與B接觸一下，A和B就帶等量正電荷．(2)把AB緊密靠攏，讓C靠近B，則在B端感應(yīng)出負(fù)電荷，A端感應(yīng)出等量正電荷，再用手摸一下A或B，則A所帶的.正電荷就被中和，而B端的負(fù)電荷不變，移去C以后再把A與B分開，則A和B就帶等量負(fù)電荷．(3)把AB緊密靠攏，讓C靠近A，則在A端感應(yīng)出負(fù)電荷，B端感應(yīng)出等量正電荷，馬上把A與B分開，則A帶負(fù)電B帶等量的正電．

　　例2  有兩個(gè)完全相同的帶電絕緣金屬小球A、B，分別帶有電荷量6.4×10－9 C和－3.2×10－9 C，讓兩絕緣金屬小球接觸，在接觸過程中，電子如何轉(zhuǎn)移并轉(zhuǎn)移了多少？

　　解析 當(dāng)兩小球接觸時(shí)，帶電荷量少的負(fù)電荷先被中和，剩余的正電荷再重新分配．由于兩小球相同，剩余正電荷必均分，即接觸后兩小球帶電荷量

　　QA′＝QB′＝QA＋QB2＝1.6×10－9 C

　　在接觸過程中，電子由B球轉(zhuǎn)移到A球，不僅將自身電荷中和，且繼續(xù)轉(zhuǎn)移，使B球帶QB′的正電，這樣，共轉(zhuǎn)移的電子電荷量為

　　ΔQ＝－QB＋QB′＝3.2×10－9 C＋1.6×10－9 C＝4.8×10－9 C

　　轉(zhuǎn)移的電子數(shù)N＝ΔQe＝3.0×1010個(gè)

　　答案 見解析

　　名師點(diǎn)撥 對(duì)于兩個(gè)帶電小球電荷量重新分配的問題，如果是兩個(gè)完全相同的小球，同性則總量平均分到一半，如異性則先中和，剩下的平均分配．如果未講明相同的小球，不一定平均分配．

　　變式訓(xùn)練2 有三個(gè)相同的金屬小球A、B、C，其中小球A帶有2.0×10－5 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 0.5×10－5 0.75×10－5 0.75×10－5