1. 电荷(同步讲义)物理人教版必修第三册
2026-04-09
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2份
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精品
资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | 高中物理人教版必修 第三册 |
| 年级 | 高二 |
| 章节 | 1. 电荷 |
| 类型 | 教案-讲义 |
| 知识点 | 电荷 |
| 使用场景 | 同步教学-新授课 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 1.41 MB |
| 发布时间 | 2026-04-09 |
| 更新时间 | 2026-04-09 |
| 作者 | 红外线 |
| 品牌系列 | 上好课·上好课 |
| 审核时间 | 2026-04-09 |
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| 价格 | 3.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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内容正文:
1. 电荷
【知识梳理】 1
一、 电荷 1
二、 三种起电方式 1
三、 电荷守恒定律 2
【重难探究】 2
探究1 探究核力与四种基本相互作用 2
探究2 探究电荷守恒定律 4
探究3 探究元电荷 6
【课堂自测·基础练】 9
【素养进阶·提升练】 18
【知识梳理】
知识点1 电荷
1.对电荷的认识
(1)自然界中有两种电荷:正电荷和负电荷(正电荷的电荷是正值,负电荷的电荷量为负值)。
(2)电荷间的相互作用:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。
(3)电荷量:电荷的多少,用Q或q表示,国际单位制中的单位是库仑,简称库,符号是C。
2.物体的微观结构
(1)原子由带正电的原子核和核外带负电的电子组成,原子核由带正电的质子和不带电的中子组成。原子核中正电荷的数量与核外电子负电荷的数量相等,所以整个原子对外界表现为电中性。
(2)不同物质微观结构不同,由于原子或分子间的相互作用,原子中电子的多少和运动状况也不相同。例如,金属原子的电子往往会脱离原子核的束缚而在金属中自由活动,这种能自由活动的电子叫做自由电子,失去电子的原子便成了带正电的离子。
知识点2 三种起电方式
(1)摩擦起电:当两种物质组成的物体互相摩擦时,一些受束缚较弱的电子会转移到另一个物体上。于是,原来电中性的物体由于得到电子而带负电,失去电子的物体则带正。
(2)静电感应:当一个带电体靠近导体时,由于电荷间相互吸引或排斥,导体中的自由电荷便会趋向或远离带电体,使导体靠近带电体的一端带异种电荷,电荷,远离带电体的一端带带同种电荷。这种现象叫作静电感应。利用静电感应使金属导体带电的过程叫作感应起电。
(3)接触起电:将带电体与导体接触,如果带电体带负电,则由于电子之间的相互排斥,会转移到导体上一部分,使导体带上负电;如果带电体带正电,则会吸引一部分导体的电子,使导体带上正电1.结合能:核子结合为原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量,叫作原子核的结合能,亦称核能。
2.比结合能:原子核的结合能与核子数之比,称作比结合能,也叫平均结合能。比结合能越大,原子核中核子结合得越牢固,原子核越稳定。
知识点3 电荷守恒定律
1.电荷守恒定律内容:电荷既不能创生,也不能消灭,只能从一个物体转移到另一个物体,或者从物体的一部分转移到另一部分,在转移的过程中,电荷的总量保持不变,这个结论叫做电荷守恒定律。电荷守恒定律还有另一种表述:一个与外界没有电荷交换的系统,电荷的代数和不变。
2.电荷守恒定律的理解
(1)电荷守恒定律和能量守恒定律一样,也是自然界中最基本的守恒定律。
(2)物体带电的实质是电荷发生了转移,也就是物体间或物体内部的电荷重新分布。玻璃棒和橡胶棒上带的电是通过摩擦使物体之间发生了电子得失的现象。
(3)带等量异种(同种)电荷的金属球接触发生电荷中和(平均分配)的过程实质是两球所带电荷经过转移从而达到电中性(带等量同种电荷),这个过程电荷的总量并没有变(为零),电荷也是守恒
【重难探究】
探究1 探究电荷
【探究导入】
冬天脱下毛衣时,常常听到“噼啪”声,甚至在黑暗中能看到微弱的火花。梳子经过头发摩擦后,能吸引撕碎的小纸屑。这些现象都与物体带电有关。早在古代,人们就观察到琥珀摩擦后能吸引轻小物体的现象,这正是电荷作用的体现。
问题:
1.为什么摩擦后的梳子能吸引纸屑?这种“吸引”说明了什么?
提示:梳子与头发摩擦后获得了吸引轻小物体的能力,说明它带上了电荷。这种吸引是带电体对中性物体的静电作用,表明电荷具有力的性质。
2. 摩擦起电的过程中,电荷是从无到有产生的吗?
提示:摩擦起电并非创造了电荷,而是电子发生了转移。一个物体失去电子带正电,另一个得到电子带负电,电荷总量保持不变,符合电荷守恒的基本规律。
3.为什么有的物体摩擦后带正电,有的带负电?
提示:不同物质对电子的束缚能力不同。束缚弱的物质容易失去电子而带正电,束缚强的则得到电子带负电。例如丝绸摩擦玻璃棒,玻璃棒失电子带正电;毛皮摩擦橡胶棒,橡胶棒得电子带负电。
4.金属容易带电吗?为什么?
提示:金属内部存在大量自由电子,电荷容易移动。若摩擦金属,电荷会迅速通过人体或空气导走,难以积累,因此不易通过摩擦起电。但绝缘体电荷不易移动,容易保留电荷。
5.为什么说“摩擦起电”实际上是“电荷的转移”而不是“电荷的产生”?
提示:因为摩擦过程中并没有新的电荷被创造出来,只是电子从一个物体转移到另一个物体。失去电子的物体因质子数多于电子数而带正电,得到电子的物体因电子数多于质子数而带负电。整个系统的总电荷量保持不变,即电荷守恒。因此,摩擦起电的本质是电荷的重新分配,而非产生。
【探究归纳】
1. 自然界只存在两种电荷:正电荷和负电荷。
2. 摩擦起电是电子转移的结果,不是电荷的创生。
3. 电荷量用或表示,单位是库仑(C)。正电荷电荷量为正值,负电荷为负值。
4. 原子由质子、中子和电子组成,通常呈电中性。
5. 摩擦起电的本质是束缚较弱的电子从一个物体转移到另一个物体。
金属中有自由电子,能导电;绝缘体中几乎没有自由移动的电荷
【典例赏析】
[例1] 有A、B、C三个轻质金属小球,已知A球带正电,现用绝缘轻质细绳分别系住A、B、C小球,使它们两两挂于天花板下,结果出现如图所示的场景,关于B、C球带电的说法正确的是( )
A.B球一定带负电 B.C球一定不带电
C.C球一定带负电 D.B、C球有一个不带电
【针对训练】
1. 现有甲、乙、丙、丁四个通草球,已知甲、丁相互吸引,乙、丙相互排斥,则下列说法中正确的是( )
A.如果甲、丙相互吸引,则乙、丁一定相互吸引
B.如果甲、丙相互排斥,则乙、丁一定相互吸引
C.如果甲、乙相互吸引,则丙、丁一定相互排斥
D.如果甲、乙相互排斥,则丙、丁一定相互排斥
2.(多选)如图所示,挂在绝缘细线下的小轻质带电球,由于电荷的相互作用而靠近或远离,所以( )
A.甲图中两球一定带异种电荷 B.乙图中两球一定带同种电荷
C.甲图中两球至少有一个带电 D.乙图中两球只有一个带电
探究2 探究电荷守恒定律
【探究导入】
情境探究
冬天脱下毛衣时,常听到“噼啪”声,甚至在黑暗中能看到小火花。这是由于衣物与身体摩擦后带上了电荷,当电荷积累到一定程度时会发生放电现象。同样,用塑料梳子梳头后,梳子能吸引小纸屑,说明它也带了电。这些生活中常见的现象都涉及电荷的转移。
问题
1.摩擦后的梳子能吸引纸屑,说明它带上了电荷,这些电荷是从哪里来的?
提示:梳子与头发摩擦时,并没有“创造”出新的电荷,而是电子从一种物质转移到另一种物质,使梳子带负电,头发带等量正电。电荷总量未变,只是重新分布。
2.当带电体靠近导体时,导体内部电荷分布发生变化,但整体仍可能不带电,这说明了什么?
提示:导体内部自由电荷在电场作用下发生定向移动,一端显正电,另一端显负电,但整体电荷代数和仍为零,说明电荷只是重新分布,总量不变。
3.如果一个物体带正电,另一个原本不带电的物体接触后也带上了正电,电荷总量是否发生了变化?
提示: 接触后两物体带电量之和等于原来带电体的电量,电荷从一个物体转移到另一个物体,总量保持不变。
4.在正负电子湮没转化为光子的过程中,电荷似乎“消失”了,这是否违背电荷守恒?
提示:正负电子带电分别为和,代数和为0;湮没后产生的光子不带电,总电荷仍为0。因此电荷代数和未变,不违背电荷守恒定律。
【探究归纳】
1.电荷守恒定律的两种表述
(1)电荷既不会创生,也不会消灭,它只能从一个物体转移到另一个物体,或者从物体的一部分转移到另一部分;在转移过程中,电荷的总量保持不变。
(2)一个与外界没有电荷交换的系统,电荷的代数和保持不变。
2.对电荷守恒定律的理解
(1)电荷守恒定律是自然界重要的基本定律之一,任何带电现象都不能违背电荷守恒定律。
(2)三种起电过程都没有创造电荷,其本质都是电荷的转移,即起电过程是物体所带电荷的重新分配。摩擦起电和接触起电是电荷从一个物体转移到另一个物体,感应起电是电荷从物体的一部分转移到另一部分。
(3)电荷的总量是指电荷的代数和。电荷的中和是指正、负电荷的代数和为0。
3.电中性和电中和的区别
(1)电中性是指物体所带的正电荷和负电荷在数量上相等,对外不显电性,表现为不带电的状态。任何电中性的物体实际上本身都带有等量的异种电荷。
1. (2)电中和是指两个带等量异种电荷的物体相互接触时,都恢复成不带电的情形,这种现象称为电荷的中和。
【例2】 一带负电的绝缘金属小球被放在潮湿的空气中,经过一段时间后,发现该小球上带有的负电荷几乎不存在了,这说明( )
A.小球上原有的负电荷逐渐消失了
B.在此现象中,电荷不守恒
C.小球上负电荷减少的主要原因是潮湿的空气将电子导走了
D.该现象不遵循电荷守恒定律
【针对训练】
3以下关于摩擦起电、接触起电和感应起电的说法正确的是( )
A.感应起电不符合电荷守恒定律
B.只有接触起电符合电荷守恒定律
C.都符合电荷守恒定律,因为起电实质是电子的转移
D.都符合电荷守恒定律,因为起电过程中创造的正、负电荷是等量的
4..已知电子的电荷量为,A、B两个完全相同的金属小球分别带有电荷量为,让两个小球接触,在接触过程中( )
A.球B向球转移了个电子 B.球B向球转移了个电子
C.球向球B转移了个电子 D.球向球B转移了个电子
探究3 探究元电荷
【探究导入】
情境探究
日常生活中,手机、电脑等电子设备的运行都离不开电流,而电流的本质是电荷的定向移动。在微观世界中,这些电荷来自原子内部的电子或离子。虽然我们看不见它们,但所有电器工作的基础都建立在电荷的基本性质之上。科学家通过长期研究发现,电荷并非可以任意取值,而是遵循某种基本规律。
问题
1.为什么不同带电体所带电荷量之间总存在某种“最小单位”的关系?
提示 实验表明,所有带电体的电荷量总是某个基本单位的整数倍。例如,摩擦起电后的物体、离子、电子等所带电荷都能表示为某一最小值的倍数,说明电荷存在不可再分的基本单元。
2.如果一个物体带电,它的电荷量可能是吗?为什么?
提示 不可能。已知元电荷,是电荷量的最小单位,所有带电体的电荷量必须是的整数倍。而小于且不是其整数倍,违反电荷量子化规律。
3.元电荷的数值是如何被确定的?它与电子电荷有何关系?
提示 元电荷的数值最早由密立根通过油滴实验测得。他观察带电油滴在电场中的平衡状态,结合重力与静电力关系,精确测定了电荷量的最小单位。电子所带电荷量即为,质子为,其绝对值定义为元电荷。 4.为什么说电荷量是“量子化”的?这与宏观物理量如质量有何不同?
提示 因为电荷量只能取离散值,即(为整数),不能连续变化,这种特性称为“量子化”。而质量在宏观层面可连续变化(如称重时可取任意数值),不具此特征
【探究归纳】
1.元电荷
实验发现的最小电荷量是电子所带的电荷量,人们把这个最小的电荷量叫作元电荷,用e表示。通常取e=1.6×10-19C。所有带电体的电荷量都是e的整数倍。也就是说,电荷量是不能连续变化的物理量。
2.对元电荷的理解
(1)元电荷不是实际粒子,仅表示最小电荷量单元,没有正、负。
(2)质子和电子所带的电荷量为一个元电荷,但它们不是元电荷。质子和电子是实际存在的粒子。
3.比荷
带电体的电荷量和质量之比,叫作比荷,比荷是一个重要的物理量,测定比荷是研究带电粒子和物质结构的重要方法。电子的比荷()为1.76×1011C/kg。
【例3】 关于元电荷的理解,下列说法正确的是( )
A.元电荷就是电子 B.元电荷就是中子
C.元电荷就是质子 D.物体所带的电荷量只能是元电荷的整数倍
【针对训练】
5.带电微粒所带的电荷量不可能是下列值中的( )
A. B.
C. D.
6.带电体的电荷量可能是( )
A. B.
C. D.
【课堂自测·基础练】
.1.一个金属小球带0.1 C电荷,若将相同的不带电的小球与其接触后移开,则该小球所带电荷量为( )
A.0 B.1 C C.0.25 C D.0.05 C
2.教学或生活中会有以下情景:①图1,用毛巾反复摩擦PVC管和塑料细带,向上抛起细带,并将PVC管置于下方,可见细带在空中漂浮;②图2,干燥的冬天,带负电的手靠近金属门锁时会被电击。下列说法正确的是( )
A.图1中,PVC管与塑料带带异种电荷
B.图1中,毛巾与塑料带摩擦时创造了电荷
C.图2中,在靠近门锁但还未被电击过程中,门锁近手端感应出正电荷
D.图2中,电击过程,门锁上的部分电子转移到手上
3.甲、乙、丙三个完全相同的带电小球所带的电荷量分别为、、。进行了如下操作:①将甲、乙接触后分开;②甲、丙接触后分开;③乙、丙接触后分开。则下列说法正确的是( )
A.最终甲所带的电荷量为
B.最终丙所带的电荷量为
C.第①操作有电荷量为的电子从乙到甲
D.第③操作有电荷量为的电子从丙到乙
4.我国东汉时期,王充《论衡》一书中所提到的“顿牟掇芥”等问题,描述了摩擦琥珀能吸引轻小物体。关于物体带电,下列说法正确的是( )
A.物体通常呈现电中性,是因为物体内不存在电荷
B.电荷在转移的过程中,电荷的总量是不变的
C.单个物体所带的电量总是守恒的,电荷守恒定律指带电体和外界没有电荷交换
D.利用摩擦起电可使物体带电,质子和电子所带电荷量相等,比荷也相等
5.将带负电荷Q的导体球C靠近不带电的导体。若沿虚线1将导体分成A、B两部分,这两部分所带的电量分别为、;若沿虚线2将导体分成A、B两部分,这两部分所带的电量分别为和。关于这四部分电荷的正负及电荷量(绝对值),说法正确的是( )
A.,为正电荷 B.,为负电荷
C.,为负电荷 D.,为正电荷
6.如图,将充气后的气球在头发上摩擦,然后将其靠近绝缘桌面上不带电的空易拉罐,在气球未接触易拉罐的情况下,发现易拉罐朝气球方向滚动起来,关于这一现象,下列说法正确的是( )
A.易拉罐仍不带电,只是电荷重新分布
B.易拉罐靠近气球一侧的带电性质和气球相同
C.气球在头发上摩擦的过程创造了电荷,从而使气球带电
D.气球对易拉罐远、近两侧的作用力大小相同
7.下列说法正确的是( )
A.同种电荷相互吸引
B.电荷量的正负表示电荷量的方向
C.一个与外界没有电荷交换的系统,电荷的代数和保持不变
D.带电体的电荷量可能为
8.带正电的金属球靠近不带电验电器金属小球,则关于验电器金属小球和金属箔,下列说法正确的是( )
A.、都带正电 B.、都带负电
C.带负电、带正电 D.带正电、带负电
9.如图所示,梳过头发的梳子,常能吸引轻小物体,这属于摩擦起电。关于此现象,下列说法正确的是( )
A.摩擦起电现象使物体产生了电子和质子
B.头发和梳子互相摩擦后,带等量异种电荷
C.若梳子带正电,是因为头发的质子转移到梳子上
D.头发和梳子互相摩擦后带的电量可以是任意数
10.(多选)用金属箔做成一个不带电的圆环,放在干燥的绝缘桌面上。小明同学用绝缘材料做的笔套与头发摩擦后,将笔套自上向下慢慢靠近圆环,当距离约为0.5 cm时圆环被吸引到笔套上,如图所示。对上述现象的判断与分析,下列说法正确的是( )
A.摩擦使笔套带电
B.笔套靠近圆环时,圆环上、下部感应出异号电荷
C.笔套碰到圆环后,笔套所带的电荷立刻被全部中和
D.圆环被吸引到笔套的过程中,圆环上部的感应电荷数量不断增加
11.(多选)有A、B、C三个完全相同的金属球,A带的正电荷,B、C不带电,现用相互接触的方法使它们都带电,则A、B、C所带的电荷量可能是( )
A.,,
B.,,
C.,,
D.,,
12.(多选)下列说法正确的是( )
A.接触起电是使正电荷发生转移
B.摩擦起电是创造电荷的过程
C.感应起电实际就是电荷在同一物体的不同部分之间的转移
D.无论是那种起电,电荷的总量总保持不变
13.(多选)如图所示,A,B为两个相互接触的、用绝缘支柱支持的金属导体,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,把C移近导体A,下列说法中正确的是( )
A.A、B上的金属箔片都张开
B.A左端带正电,B右端带负电
C.先把C移走,再把A、B分开,A、B上的金属箔片仍然张开
D.先把A、B分开,然后移去C,A、B上的金属箔片仍然张开
14.(多选)关于电荷量,以下说法正确的是( )
A.物体所带的电荷量可以为任意实数
B.物体所带的电荷量只能是某些特定值
C.物体所带电荷量的最小值为1C
D.物体带正电荷,这是因为失去了个电子
【素养进阶·提升练】
1.(2024·江苏泰州·一模)我国东汉学者王充早在公元一世纪就有关于静电现象的描述——“顿牟掇芥”,即摩擦过的玳瑁能够吸引芥菜子之类的轻小物体。下列现象与“顿牟掇芥”作用原理相同的是( )
A.秋冬季节用手指触摸金属时手指常感受到刺痛
B.空气中的飞絮很容易附在行进中的汽车挡风玻璃上
C.梳完头发后,部分头发反而根根竖立起来
D.摩擦过的琥珀靠近验电器,验电器的金属箔片张开
2.(2023·上海·高考真题)三个大小相同的带电导体球,带电量分别为、和,让与先接触,然后让与接触,最终所带的电荷量为( )
A. B. C. D.
3.(2025·广西·高考真题)用带电玻璃棒接触验电器的金属球,移走玻璃棒,验电器内两片金属箔张开,稳定后如图。图中、、、四点电场强度最强的是( )
A.a B.b C.c D.d
4.(2024·广东广州·模拟预测)(多选)橡胶板置于绝缘水平桌面上,某同学戴着绝缘手套先用毛皮摩擦橡胶板,使橡胶板带负电,然后手握绝缘手柄将铝板靠近橡胶板,铝板的下表面与橡胶板上凸起的接地铁钉接触,并在其上表面撒上细纸屑,迅速上抬铝板至某一位置后,可以看到细纸屑从铝板上飞溅出来,这就是“静电飞花”实验。下列说法正确的是( )
A.铝板未与橡胶板接触所以始终不带电 B.铝板与铁钉接触时,电子从铝板通过铁钉流向大地
C.铝板与铁钉接触时,铝板下表面带正电荷 D.纸屑是因为带正电相互排斥而不断飞散
5.干燥的天气里一个人脱了鞋在地毯上走,身上聚集了-4.8×10-5 C的电荷。已知电子质量me9.1×10-31 kg,电子电荷量。求:
(1)多少个电子的电荷量等于-?
(2)此人身上有多少个剩余电子?
(3)他的质量增加了多少?
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1. 电荷
【知识梳理】 1
一、 电荷 1
二、 三种起电方式 1
三、 电荷守恒定律 2
【重难探究】 2
探究1 探究核力与四种基本相互作用 2
探究2 探究电荷守恒定律 4
探究3 探究元电荷 6
【课堂自测·基础练】 9
【素养进阶·提升练】 18
【知识梳理】
知识点1 电荷
1.对电荷的认识
(1)自然界中有两种电荷:正电荷和负电荷(正电荷的电荷是正值,负电荷的电荷量为负值)。
(2)电荷间的相互作用:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。
(3)电荷量:电荷的多少,用Q或q表示,国际单位制中的单位是库仑,简称库,符号是C。
2.物体的微观结构
(1)原子由带正电的原子核和核外带负电的电子组成,原子核由带正电的质子和不带电的中子组成。原子核中正电荷的数量与核外电子负电荷的数量相等,所以整个原子对外界表现为电中性。
(2)不同物质微观结构不同,由于原子或分子间的相互作用,原子中电子的多少和运动状况也不相同。例如,金属原子的电子往往会脱离原子核的束缚而在金属中自由活动,这种能自由活动的电子叫做自由电子,失去电子的原子便成了带正电的离子。
知识点2 三种起电方式
(1)摩擦起电:当两种物质组成的物体互相摩擦时,一些受束缚较弱的电子会转移到另一个物体上。于是,原来电中性的物体由于得到电子而带负电,失去电子的物体则带正。
(2)静电感应:当一个带电体靠近导体时,由于电荷间相互吸引或排斥,导体中的自由电荷便会趋向或远离带电体,使导体靠近带电体的一端带异种电荷,电荷,远离带电体的一端带带同种电荷。这种现象叫作静电感应。利用静电感应使金属导体带电的过程叫作感应起电。
(3)接触起电:将带电体与导体接触,如果带电体带负电,则由于电子之间的相互排斥,会转移到导体上一部分,使导体带上负电;如果带电体带正电,则会吸引一部分导体的电子,使导体带上正电1.结合能:核子结合为原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量,叫作原子核的结合能,亦称核能。
2.比结合能:原子核的结合能与核子数之比,称作比结合能,也叫平均结合能。比结合能越大,原子核中核子结合得越牢固,原子核越稳定。
知识点3 电荷守恒定律
1.电荷守恒定律内容:电荷既不能创生,也不能消灭,只能从一个物体转移到另一个物体,或者从物体的一部分转移到另一部分,在转移的过程中,电荷的总量保持不变,这个结论叫做电荷守恒定律。电荷守恒定律还有另一种表述:一个与外界没有电荷交换的系统,电荷的代数和不变。
2.电荷守恒定律的理解
(1)电荷守恒定律和能量守恒定律一样,也是自然界中最基本的守恒定律。
(2)物体带电的实质是电荷发生了转移,也就是物体间或物体内部的电荷重新分布。玻璃棒和橡胶棒上带的电是通过摩擦使物体之间发生了电子得失的现象。
(3)带等量异种(同种)电荷的金属球接触发生电荷中和(平均分配)的过程实质是两球所带电荷经过转移从而达到电中性(带等量同种电荷),这个过程电荷的总量并没有变(为零),电荷也是守恒
【重难探究】
探究1 探究电荷
【探究导入】
冬天脱下毛衣时,常常听到“噼啪”声,甚至在黑暗中能看到微弱的火花。梳子经过头发摩擦后,能吸引撕碎的小纸屑。这些现象都与物体带电有关。早在古代,人们就观察到琥珀摩擦后能吸引轻小物体的现象,这正是电荷作用的体现。
问题:
1.为什么摩擦后的梳子能吸引纸屑?这种“吸引”说明了什么?
提示:梳子与头发摩擦后获得了吸引轻小物体的能力,说明它带上了电荷。这种吸引是带电体对中性物体的静电作用,表明电荷具有力的性质。
2. 摩擦起电的过程中,电荷是从无到有产生的吗?
提示:摩擦起电并非创造了电荷,而是电子发生了转移。一个物体失去电子带正电,另一个得到电子带负电,电荷总量保持不变,符合电荷守恒的基本规律。
3.为什么有的物体摩擦后带正电,有的带负电?
提示:不同物质对电子的束缚能力不同。束缚弱的物质容易失去电子而带正电,束缚强的则得到电子带负电。例如丝绸摩擦玻璃棒,玻璃棒失电子带正电;毛皮摩擦橡胶棒,橡胶棒得电子带负电。
4.金属容易带电吗?为什么?
提示:金属内部存在大量自由电子,电荷容易移动。若摩擦金属,电荷会迅速通过人体或空气导走,难以积累,因此不易通过摩擦起电。但绝缘体电荷不易移动,容易保留电荷。
5.为什么说“摩擦起电”实际上是“电荷的转移”而不是“电荷的产生”?
提示:因为摩擦过程中并没有新的电荷被创造出来,只是电子从一个物体转移到另一个物体。失去电子的物体因质子数多于电子数而带正电,得到电子的物体因电子数多于质子数而带负电。整个系统的总电荷量保持不变,即电荷守恒。因此,摩擦起电的本质是电荷的重新分配,而非产生。
【探究归纳】
1. 自然界只存在两种电荷:正电荷和负电荷。
2. 摩擦起电是电子转移的结果,不是电荷的创生。
3. 电荷量用或表示,单位是库仑(C)。正电荷电荷量为正值,负电荷为负值。
4. 原子由质子、中子和电子组成,通常呈电中性。
5. 摩擦起电的本质是束缚较弱的电子从一个物体转移到另一个物体。
金属中有自由电子,能导电;绝缘体中几乎没有自由移动的电荷
【典例赏析】
[例1] 有A、B、C三个轻质金属小球,已知A球带正电,现用绝缘轻质细绳分别系住A、B、C小球,使它们两两挂于天花板下,结果出现如图所示的场景,关于B、C球带电的说法正确的是( )
A.B球一定带负电 B.C球一定不带电
C.C球一定带负电 D.B、C球有一个不带电
【答案】D
【解析】由图可知A球和B、C都吸引,但B、C球也吸引,说明B、C球只能有一个带负电,一个不带电。
故选D。
【针对训练】
1. 现有甲、乙、丙、丁四个通草球,已知甲、丁相互吸引,乙、丙相互排斥,则下列说法中正确的是( )
A.如果甲、丙相互吸引,则乙、丁一定相互吸引
B.如果甲、丙相互排斥,则乙、丁一定相互吸引
C.如果甲、乙相互吸引,则丙、丁一定相互排斥
D.如果甲、乙相互排斥,则丙、丁一定相互排斥
【答案】B
【详解】A.由题意可知乙、丙两球都带电且带同种电荷。如果甲、丙相互吸引,若甲不带电,丁可能带正电荷,也可能带负电荷。而乙也可能带正电荷,也可能带负电荷,所以乙、丁可能相互吸引,也可能相互排斥,故A错误;
B.如果甲、丙相互排斥,则甲、丙带同种电荷,即甲和乙带同种电荷。又因为丁可能不带电,也可能与乙带异种电荷。所以乙、丁一定相互吸引,故B正确;
C.如果甲、乙相互吸引,若甲不带电,丁可能带正电荷,也可能带负电荷。而丙也可能带正电荷,也可能带负电荷,所以丙、丁可能相互吸引,也可能相互排斥,故C错误;
D.如果甲、乙相互排斥,则甲、乙带同种电荷,即甲和丙带同种电荷。又因为丁可能不带电,也可能与丙带异种电荷。所以丙、丁一定相互吸引,故D错误。
2.(多选)如图所示,挂在绝缘细线下的小轻质带电球,由于电荷的相互作用而靠近或远离,所以( )
A.甲图中两球一定带异种电荷 B.乙图中两球一定带同种电荷
C.甲图中两球至少有一个带电 D.乙图中两球只有一个带电
【答案】BC
【详解】由于带电物体具有吸引轻小物体的性质,以及同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。图甲中两小球相互吸引,则可能是某个小球带电另一个小球不带电或者两小球带异种电荷。图乙中两个小球相互排斥,则说明两小球一定是带同种电荷。
故选BC。
探究2 探究电荷守恒定律
【探究导入】
情境探究
冬天脱下毛衣时,常听到“噼啪”声,甚至在黑暗中能看到小火花。这是由于衣物与身体摩擦后带上了电荷,当电荷积累到一定程度时会发生放电现象。同样,用塑料梳子梳头后,梳子能吸引小纸屑,说明它也带了电。这些生活中常见的现象都涉及电荷的转移。
问题
1.摩擦后的梳子能吸引纸屑,说明它带上了电荷,这些电荷是从哪里来的?
提示:梳子与头发摩擦时,并没有“创造”出新的电荷,而是电子从一种物质转移到另一种物质,使梳子带负电,头发带等量正电。电荷总量未变,只是重新分布。
2.当带电体靠近导体时,导体内部电荷分布发生变化,但整体仍可能不带电,这说明了什么?
提示:导体内部自由电荷在电场作用下发生定向移动,一端显正电,另一端显负电,但整体电荷代数和仍为零,说明电荷只是重新分布,总量不变。
3.如果一个物体带正电,另一个原本不带电的物体接触后也带上了正电,电荷总量是否发生了变化?
提示: 接触后两物体带电量之和等于原来带电体的电量,电荷从一个物体转移到另一个物体,总量保持不变。
4.在正负电子湮没转化为光子的过程中,电荷似乎“消失”了,这是否违背电荷守恒?
提示:正负电子带电分别为和,代数和为0;湮没后产生的光子不带电,总电荷仍为0。因此电荷代数和未变,不违背电荷守恒定律。
【探究归纳】
1.电荷守恒定律的两种表述
(1)电荷既不会创生,也不会消灭,它只能从一个物体转移到另一个物体,或者从物体的一部分转移到另一部分;在转移过程中,电荷的总量保持不变。
(2)一个与外界没有电荷交换的系统,电荷的代数和保持不变。
2.对电荷守恒定律的理解
(1)电荷守恒定律是自然界重要的基本定律之一,任何带电现象都不能违背电荷守恒定律。
(2)三种起电过程都没有创造电荷,其本质都是电荷的转移,即起电过程是物体所带电荷的重新分配。摩擦起电和接触起电是电荷从一个物体转移到另一个物体,感应起电是电荷从物体的一部分转移到另一部分。
(3)电荷的总量是指电荷的代数和。电荷的中和是指正、负电荷的代数和为0。
3.电中性和电中和的区别
(1)电中性是指物体所带的正电荷和负电荷在数量上相等,对外不显电性,表现为不带电的状态。任何电中性的物体实际上本身都带有等量的异种电荷。
1. (2)电中和是指两个带等量异种电荷的物体相互接触时,都恢复成不带电的情形,这种现象称为电荷的中和。
【例2】 一带负电的绝缘金属小球被放在潮湿的空气中,经过一段时间后,发现该小球上带有的负电荷几乎不存在了,这说明( )
A.小球上原有的负电荷逐渐消失了
B.在此现象中,电荷不守恒
C.小球上负电荷减少的主要原因是潮湿的空气将电子导走了
D.该现象不遵循电荷守恒定律
【答案】C
【解析】A.根据电荷守恒定律,电荷不能消灭,也不能创生,只会发生转移,故A错误;
BCD.此过程中电荷仍然守恒,电荷没有消失,因为潮湿的空气导电,所以负电荷只是被潮湿的空气导走而已,仍然遵循电荷守恒定律,故BD错误,C正确。
故选C。
【针对训练】
3以下关于摩擦起电、接触起电和感应起电的说法正确的是( )
A.感应起电不符合电荷守恒定律
B.只有接触起电符合电荷守恒定律
C.都符合电荷守恒定律,因为起电实质是电子的转移
D.都符合电荷守恒定律,因为起电过程中创造的正、负电荷是等量的
【答案】C
【解析】电荷守恒定律:电荷既不会创生,也不会消灭,它只能从一个物体转移到另一个物体,或者从物体的一部分转移到另一部分;在转移过程中,电荷的总量保持不变。
AB.感应起电、摩擦起电、接触起电都符合电荷守恒定律,AB错误;
C.感应起电、摩擦起电、接触起电都符合电荷守恒定律,起电实质是电子的转移。C正确;
D.由电荷守恒定律可知电荷不会创生,D错误。
故选C。
4..已知电子的电荷量为,A、B两个完全相同的金属小球分别带有电荷量为,让两个小球接触,在接触过程中( )
A.球B向球转移了个电子 B.球B向球转移了个电子
C.球向球B转移了个电子 D.球向球B转移了个电子
【答案】B
【解析】两小球接触过程中,电量先中和,后平分,接触后小球的带电量为
可知球B向球转移的电子数量为个
故选B。
探究3 探究元电荷
【探究导入】
情境探究
日常生活中,手机、电脑等电子设备的运行都离不开电流,而电流的本质是电荷的定向移动。在微观世界中,这些电荷来自原子内部的电子或离子。虽然我们看不见它们,但所有电器工作的基础都建立在电荷的基本性质之上。科学家通过长期研究发现,电荷并非可以任意取值,而是遵循某种基本规律。
问题
1.为什么不同带电体所带电荷量之间总存在某种“最小单位”的关系?
提示 实验表明,所有带电体的电荷量总是某个基本单位的整数倍。例如,摩擦起电后的物体、离子、电子等所带电荷都能表示为某一最小值的倍数,说明电荷存在不可再分的基本单元。
2.如果一个物体带电,它的电荷量可能是吗?为什么?
提示 不可能。已知元电荷,是电荷量的最小单位,所有带电体的电荷量必须是的整数倍。而小于且不是其整数倍,违反电荷量子化规律。
3.元电荷的数值是如何被确定的?它与电子电荷有何关系?
提示 元电荷的数值最早由密立根通过油滴实验测得。他观察带电油滴在电场中的平衡状态,结合重力与静电力关系,精确测定了电荷量的最小单位。电子所带电荷量即为,质子为,其绝对值定义为元电荷。 4.为什么说电荷量是“量子化”的?这与宏观物理量如质量有何不同?
提示 因为电荷量只能取离散值,即(为整数),不能连续变化,这种特性称为“量子化”。而质量在宏观层面可连续变化(如称重时可取任意数值),不具此特征
【探究归纳】
1.元电荷
实验发现的最小电荷量是电子所带的电荷量,人们把这个最小的电荷量叫作元电荷,用e表示。通常取e=1.6×10-19C。所有带电体的电荷量都是e的整数倍。也就是说,电荷量是不能连续变化的物理量。
2.对元电荷的理解
(1)元电荷不是实际粒子,仅表示最小电荷量单元,没有正、负。
(2)质子和电子所带的电荷量为一个元电荷,但它们不是元电荷。质子和电子是实际存在的粒子。
3.比荷
带电体的电荷量和质量之比,叫作比荷,比荷是一个重要的物理量,测定比荷是研究带电粒子和物质结构的重要方法。电子的比荷()为1.76×1011C/kg。
【例3】 关于元电荷的理解,下列说法正确的是( )
A.元电荷就是电子 B.元电荷就是中子
C.元电荷就是质子 D.物体所带的电荷量只能是元电荷的整数倍
【答案】D
【解析】ABC.元电荷是自然界最小的电量,其数值与电子的电荷量数值相等。故ABC错误;
D.任何带电体所带电荷都等于元电荷或者是元电荷的整数倍,故D正确。
故选D。
【针对训练】
5.带电微粒所带的电荷量不可能是下列值中的( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】最小的电荷量是1.6×10−19C,我们把这个最小的电荷量叫做元电荷,任何物体的带电量都是元电荷或是元电荷的整数倍,是1.6×10−19C的-4倍,是1.6×10−19C的-10倍,是1.6×10−19C的200倍,不是1.6×10−19C的整数倍。
故选A。
6.带电体的电荷量可能是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】元电荷为带电体最小的电荷量,即
所有带电体的电荷量一定是元电荷的整数倍,、、均不是元电荷的整数倍,而是元电荷的整数倍,故ACD错误,B正确。
故选B。
【课堂自测·基础练】
.1.一个金属小球带0.1 C电荷,若将相同的不带电的小球与其接触后移开,则该小球所带电荷量为( )
A.0 B.1 C C.0.25 C D.0.05 C
【答案】D
【详解】根据接触起电的特点,可知两球电荷先中和再均分,该小球所带电荷量为0.05 C。
故选D。
2.教学或生活中会有以下情景:①图1,用毛巾反复摩擦PVC管和塑料细带,向上抛起细带,并将PVC管置于下方,可见细带在空中漂浮;②图2,干燥的冬天,带负电的手靠近金属门锁时会被电击。下列说法正确的是( )
A.图1中,PVC管与塑料带带异种电荷
B.图1中,毛巾与塑料带摩擦时创造了电荷
C.图2中,在靠近门锁但还未被电击过程中,门锁近手端感应出正电荷
D.图2中,电击过程,门锁上的部分电子转移到手上
【答案】C
【详解】A.图1中,PVC管与塑料带都带同种电荷,由于同种电荷相斥而使塑料带漂浮在空中,选项A错误;
B.图1中,毛巾与塑料带摩擦时产生了电荷,这是电荷的转移,不是创造了电荷,选项B错误;
C.图2中,因手带负电,则在靠近门锁但还未被电击过程中,门锁近手端感应出正电荷,选项C正确;
D.图2中,电击过程,因手带负电,则手上的部分电子转移到门锁上,选项D错误。
故选C。
3.甲、乙、丙三个完全相同的带电小球所带的电荷量分别为、、。进行了如下操作:①将甲、乙接触后分开;②甲、丙接触后分开;③乙、丙接触后分开。则下列说法正确的是( )
A.最终甲所带的电荷量为
B.最终丙所带的电荷量为
C.第①操作有电荷量为的电子从乙到甲
D.第③操作有电荷量为的电子从丙到乙
【答案】C
【详解】①将甲、乙接触后分开,则甲、乙所带的电荷量为
第①操作从乙到甲的电子电荷量为
②甲、丙接触后分开;则甲、丙所带的电荷量为
③乙、丙接触后分开,则乙、丙所带的电荷量为
第③操作从乙到丙的电子电荷量为
最终甲所带的电荷量为;最终乙、丙所带的电荷量为。
故选C。
4.我国东汉时期,王充《论衡》一书中所提到的“顿牟掇芥”等问题,描述了摩擦琥珀能吸引轻小物体。关于物体带电,下列说法正确的是( )
A.物体通常呈现电中性,是因为物体内不存在电荷
B.电荷在转移的过程中,电荷的总量是不变的
C.单个物体所带的电量总是守恒的,电荷守恒定律指带电体和外界没有电荷交换
D.利用摩擦起电可使物体带电,质子和电子所带电荷量相等,比荷也相等
【答案】B
【详解】A.物体通常呈现电中性,是因为物体内正、负电荷数量相等,故A错误;
B.根据电荷守恒定律,电荷在转移的过程中,电荷的总量是不变的,故B正确;
C.在与外界没有电荷交换的情况下,一个系统所带的电量总是守恒的,电荷守恒定律并不意味着带电系统一定和外界没有电荷交换,故C错误;
D.利用摩擦起电可使物体带电,质子和电子所带电荷量相等,但它们的质量不相等,比荷不相等,故D错误。
故选B。
5.将带负电荷Q的导体球C靠近不带电的导体。若沿虚线1将导体分成A、B两部分,这两部分所带的电量分别为、;若沿虚线2将导体分成A、B两部分,这两部分所带的电量分别为和。关于这四部分电荷的正负及电荷量(绝对值),说法正确的是( )
A.,为正电荷 B.,为负电荷
C.,为负电荷 D.,为正电荷
【答案】B
【详解】由于导体球C代负电,根据静电感应可知,导体近端感应出正电荷,远端感应正电荷,即和带负电,QB和带正电;由于导体原来不带电,只是在导体球C的电荷的作用下,导体中的自由电子向A部分移动,使A部分多带了电子而带负电;B部分少了电子而带正电.根据电荷守恒可知,B部分转移的电子数目和A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,即
,
故ACD错误,B正确。
故选 B。
6.如图,将充气后的气球在头发上摩擦,然后将其靠近绝缘桌面上不带电的空易拉罐,在气球未接触易拉罐的情况下,发现易拉罐朝气球方向滚动起来,关于这一现象,下列说法正确的是( )
A.易拉罐仍不带电,只是电荷重新分布
B.易拉罐靠近气球一侧的带电性质和气球相同
C.气球在头发上摩擦的过程创造了电荷,从而使气球带电
D.气球对易拉罐远、近两侧的作用力大小相同
【答案】A
【详解】AB.将充气后的气球在头发上摩擦后,气球带上电荷并形成电场,此时易拉罐在该电场作用下发生静电感应现象,靠近气球一侧的带电性质和气球带电性质相反,远离气球一侧的带电性质和气球带电性质相同,易拉罐整体仍不显电性,A正确,B错误;
C.气球在头发上摩擦的过程,是电荷在气球和头发之间发生了转移,并不是创造了电荷,C错误;
D.根据库仑定律可知,气球上的电荷对易拉罐靠近气球一侧的电荷引力大于远离气球一侧电荷的斥力,从而使易拉罐朝气球方向滚动起来,D错误。
故选A。
7.下列说法正确的是( )
A.同种电荷相互吸引
B.电荷量的正负表示电荷量的方向
C.一个与外界没有电荷交换的系统,电荷的代数和保持不变
D.带电体的电荷量可能为
【答案】C
【详解】A.同种电荷相互排斥,故A错误;
B.电荷的多少叫作电荷量,电荷量的正负表示带电物体的电性,故B错误;
C.根据电荷守恒定律得一个与外界没有电荷交换的系统,电荷的代数和保持不变,故C正确;
D.带电体的电荷量为元电荷的整数倍,即的整数倍,不可能为,故D错误。
故选C。
8.带正电的金属球靠近不带电验电器金属小球,则关于验电器金属小球和金属箔,下列说法正确的是( )
A.、都带正电 B.、都带负电
C.带负电、带正电 D.带正电、带负电
【答案】C
【详解】由图可知,验电器本来不带电,由于同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引,正金属球靠近不带电验电器金属小球,使得金属球a带负电荷,从而导致金属箔b带上正电荷。
故选C。
9.如图所示,梳过头发的梳子,常能吸引轻小物体,这属于摩擦起电。关于此现象,下列说法正确的是( )
A.摩擦起电现象使物体产生了电子和质子
B.头发和梳子互相摩擦后,带等量异种电荷
C.若梳子带正电,是因为头发的质子转移到梳子上
D.头发和梳子互相摩擦后带的电量可以是任意数
【答案】B
【详解】ABC.摩擦起电现象的本质是使一个物体上的自由电子转移到另一个物体上,从而使两物体分别带上等量的异种电荷。故AC错误;B正确;
D.头发和梳子互相摩擦后带的电量只能是元电荷的整数倍。故D错误。
故选B。
10.(多选)用金属箔做成一个不带电的圆环,放在干燥的绝缘桌面上。小明同学用绝缘材料做的笔套与头发摩擦后,将笔套自上向下慢慢靠近圆环,当距离约为0.5 cm时圆环被吸引到笔套上,如图所示。对上述现象的判断与分析,下列说法正确的是( )
A.摩擦使笔套带电
B.笔套靠近圆环时,圆环上、下部感应出异号电荷
C.笔套碰到圆环后,笔套所带的电荷立刻被全部中和
D.圆环被吸引到笔套的过程中,圆环上部的感应电荷数量不断增加
【答案】ABD
【详解】A.笔套与头发摩擦后,由于摩擦使笔套带电,故A正确;
B.带电的笔套靠近圆环时,圆环上端感应出与笔套所带电荷异号的电荷,下端感应电荷与笔套所带电荷同号,故B正确;
C.圆环为不带电物体,笔套为带电物体,笔套碰到圆环后,笔套和圆环将带同种电荷,故C错误;
D.圆环和笔套距离越近,感应效果越明显,感应电荷越多,故D正确。
故选ABD。
11.(多选)有A、B、C三个完全相同的金属球,A带的正电荷,B、C不带电,现用相互接触的方法使它们都带电,则A、B、C所带的电荷量可能是( )
A.,,
B.,,
C.,,
D.,,
【答案】AC
【详解】A.若三个球同时接触,则每球各分得总电荷量的,A正确;
BD.BD选项中三个球所带电荷量的总和大于原来A球的电荷量,不符合电荷守恒定律,BD错误;
C.设第一次两球接触,如A、B接触,A、B各带电荷量,第二次B与C接触后各带电荷量,C正确。
故选AC。
12.(多选)下列说法正确的是( )
A.接触起电是使正电荷发生转移
B.摩擦起电是创造电荷的过程
C.感应起电实际就是电荷在同一物体的不同部分之间的转移
D.无论是那种起电,电荷的总量总保持不变
【答案】CD
【详解】A.接触起电是使自由电子发生转移,故A错误;
B.摩擦起电是电荷发生转移,不是创造电荷,故B错误;
CD.感应起电实际就是电荷在同一物体的不同部分之间的转移,且无论是那种起电,电荷的总量总保持不变,故CD正确。
故选CD。
13.(多选)如图所示,A,B为两个相互接触的、用绝缘支柱支持的金属导体,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,把C移近导体A,下列说法中正确的是( )
A.A、B上的金属箔片都张开
B.A左端带正电,B右端带负电
C.先把C移走,再把A、B分开,A、B上的金属箔片仍然张开
D.先把A、B分开,然后移去C,A、B上的金属箔片仍然张开
【答案】AD
【详解】AB.C是带正电的小球,把C移近导体A,根据静电感应原理可知,A左端带负电,B右端带正电;A、B上的金属箔片都张开,故A正确,B错误;
C.先把C移走,则A、B上的电荷将中和,再把A、B分开,由于A、B都不带电,所以A、B上的金属箔片不会张开,故C错误;
D.先把A、B分开,则A带负电,B带正电;然后移去C,则A、B上的金属箔片仍然张开,故D正确。
故选AD。
14.(多选)关于电荷量,以下说法正确的是( )
A.物体所带的电荷量可以为任意实数
B.物体所带的电荷量只能是某些特定值
C.物体所带电荷量的最小值为1C
D.物体带正电荷,这是因为失去了个电子
【答案】BD
【解析】AB. 物体所带的电荷量只能是某些特定值,即必须是元电荷的整数倍,不可以为任意实数,选项A错误B正确;
C. 物体所带电荷量的最小值为,选项C错误;
D. 物体带正电荷,这是因为失去了
个
电子,选项D正确。
故选BD。
【素养进阶·提升练】
1.(2024·江苏泰州·一模)我国东汉学者王充早在公元一世纪就有关于静电现象的描述——“顿牟掇芥”,即摩擦过的玳瑁能够吸引芥菜子之类的轻小物体。下列现象与“顿牟掇芥”作用原理相同的是( )
A.秋冬季节用手指触摸金属时手指常感受到刺痛
B.空气中的飞絮很容易附在行进中的汽车挡风玻璃上
C.梳完头发后,部分头发反而根根竖立起来
D.摩擦过的琥珀靠近验电器,验电器的金属箔片张开
【答案】B
【详解】“顿牟掇芥”的原理是带电体有吸引轻小物体的性质。
A.秋冬季节用手指触摸金属时手指常感受到刺痛,是静电感应现象。故A错误;
B.空气中的飞絮很容易附在行进中的汽车挡风玻璃上,是因为挡风玻璃与空气摩擦成为带电体,可以吸引轻小物体的缘故。故B正确;
C.梳完头发后,部分头发反而根根竖立起来,是因为梳子与头发摩擦使部分头发带上同种电荷相互排斥造成的。故C错误;
D.摩擦过的琥珀,成为带电体,靠近验电器时,由于静电感应,验电器的金属箔片张开。故D错误。
故选B。
2.(2023·上海·高考真题)三个大小相同的带电导体球,带电量分别为、和,让与先接触,然后让与接触,最终所带的电荷量为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】相同大小的三个带电导体球,根据电荷守恒定律得,与先接触后两球分别带电为
再让与接触,两球最后分别带电为
故选A。
3.(2025·广西·高考真题)用带电玻璃棒接触验电器的金属球,移走玻璃棒,验电器内两片金属箔张开,稳定后如图。图中、、、四点电场强度最强的是( )
A.a B.b C.c D.d
【答案】D
【详解】bc两点分别在金属外壳内部和金属杆的内部,则两点的场强均为零;在金属箔上的最下端电荷分布比金属球上更密集,且d点距离金箔的下端较近,可知d点的场强比a点大,则电场强度最大的点在d点。
故选D。
4.(2024·广东广州·模拟预测)(多选)橡胶板置于绝缘水平桌面上,某同学戴着绝缘手套先用毛皮摩擦橡胶板,使橡胶板带负电,然后手握绝缘手柄将铝板靠近橡胶板,铝板的下表面与橡胶板上凸起的接地铁钉接触,并在其上表面撒上细纸屑,迅速上抬铝板至某一位置后,可以看到细纸屑从铝板上飞溅出来,这就是“静电飞花”实验。下列说法正确的是( )
A.铝板未与橡胶板接触所以始终不带电 B.铝板与铁钉接触时,电子从铝板通过铁钉流向大地
C.铝板与铁钉接触时,铝板下表面带正电荷 D.纸屑是因为带正电相互排斥而不断飞散
【答案】BCD
【详解】AC.橡胶板带负电,铝板靠近后,铝板的下表面带正电,上表面带负电,当下表面与接地铁钉接触后,上表面的电子从铝板通过铁钉流向大地,只有下表面带正电,故A错误,BC正确;
D.上抬铝板过程中,下表面的正电荷减小,上表面正电荷增加;纸屑因为与金属板带同种电荷(正电荷)而不断飞散,故D正确。
故选BCD。
5.干燥的天气里一个人脱了鞋在地毯上走,身上聚集了-4.8×10-5 C的电荷。已知电子质量me9.1×10-31 kg,电子电荷量。求:
(1)多少个电子的电荷量等于-?
(2)此人身上有多少个剩余电子?
(3)他的质量增加了多少?
【答案】(1)个 (2)个 (3)
【解析】(1)(1)每个电子电荷量为
则的电荷量需要的电子数为
(2)此人身上的剩余电子数为
(3)电子质量
me9.1×10-31 kg
所以他的质量增加了
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