15.1 两种电荷(知识解读) 讲义-2026-2027学年人教版物理九年级全一册
2026-09-04
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摘要:
本讲义聚焦“两种电荷”核心知识点,系统梳理正电荷与负电荷的概念、电荷间相互作用规律,深入讲解验电器构造及原理,剖析摩擦起电实质,并联系生活静电现象,构建从基础概念到实际应用的完整学习支架。
资料以8种题型归纳为特色,通过例题与变式题结合,助力学生形成物理观念,培养科学推理能力。生活实例如静电吸附手机膜、梳头现象等体现科学态度与责任,随堂巩固练习便于课后查漏补缺,提升教学与学习效果。
内容正文:
15.1 两种电荷(知识解读)
【新教材人教版】
题型归纳
【题型1 带电体可以吸引轻小物体】 2
【题型2 正电荷和负电荷的概念】 3
【题型3 两种电荷的相互作用规律】 3
【题型4 验电器的构造和原理】 6
【题型5 判断物体带何种电荷】 7
【题型6 摩擦起电现象】 8
【题型7 摩擦起电的实质】 9
【题型8 生活中的静电现象】 11
【随堂巩固】 12
考点1
电荷间的相互作用
1、两种电荷:人们通过大量的实验发现,凡是与毛皮摩擦过的橡胶棒相吸引的,必定与丝绸摩擦过的玻璃棒相排斥,由此人们得出自然界中有且只有两种电荷:正电荷和负电荷。
(1)正电荷:用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电;实质:物质中的原子失去了电子。
(2)负电荷:用毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电;实质:物质中的原子得到了多余的电子。
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。
特别注意:一个带电体与另一个物体相互吸引,另一物体的带电情况有两种可能:(1)是另一物体与这个带电体带异种电荷,异种电荷相互吸引;(2)是另一物体不带电,带电体也能吸引不带电的轻小物体。
3、电荷量:电荷的多少叫电荷量,简称电量;在国际单位制中,电量单位是库仑,简称为库,符号是C。
特别注意:在各种带电微粒中,电子电量的大小是最小的,人们把最小电荷叫做元电荷;元电荷也是物理学的基本常数之一,常用符号e表示。基本电荷e=1.6021892×10-19库仑,是一个电子或一个质子所带的电荷量,任何带电体所带电荷都是e的整数倍。
4、中和:放在一起的等量异种电荷完全抵消的现象。
特别注意:
(1)如果物体所带正、负电量不等,也会发生中和现象。这时,带电量多的物体先用部分电荷和带电量少的物体中和,剩余的电荷可使两物体带同种电荷。
(2)中和不是意味着等量正负电荷被消灭,实际上电荷总量保持不变,只是等量的正负电荷使物体整体显不出电性。
【题型1 】
【例1】a、b、c、d四个丝线吊着的轻质小球,若a、b两球相吸引,b、c两球相排斥,c、d两球相吸引。若将a球与d球靠近时,则a、d两球之间( )
A.相吸引 B.相排斥 C.无作用 D.以上三种都有可能
【变式1-1】如图所示,将用丝绸摩擦过的玻璃棒靠近细小的水流,观察到水流变弯曲。下列分析正确的是( )
A.丝绸摩擦过的玻璃棒能吸引细小水流是因为水流带电
B.该现象的原理与验电器的工作原理相同
C.玻璃棒和水流带异种电荷,相互吸引
D.玻璃棒和丝绸摩擦后带电,吸引细小水流
【变式1-2】静电吸附型手机膜撕下外层保护膜后,膜面会很快沾上空气中的灰尘、绒毛等细小杂物,这是因为带电体具有吸引________的性质;若将两张带同种电荷的手机膜相互靠近,会产生相互________(选填“吸引”或“排斥”)的力。
【变式1-3】如图所示,小红用扫帚扫地,如果给扫帚头部套一个塑料袋,可以方便地清洁地上的细小毛发,这是因为塑料袋与地面_____过程中使塑料袋带了电荷,从而具有吸引______的性质。
【题型2 正电荷和负电荷的概念】
【例2】如图所示,用两根绝缘细线,分别将甲、乙两个带异种电荷的轻质小球悬挂起来,移动细线的位置,将甲球慢慢靠近乙球时,可能出现的现象是( )
A. B. C. D.
【变式2-1】我国学者王充在《论衡》中记有“顿牟掇(duō)芥(gài)”,其意为:经过摩擦的琥珀或玳瑁的甲壳(顿牟)能吸引(掇)芥菜籽、干草等轻小的物体(芥)。用毛皮摩擦过的琥珀带负电荷是由于( )
A.琥珀得到电子 B.琥珀失去电子
C.毛皮失去正电荷 D.毛皮得到正电荷
【变式2-2】跟毛皮摩擦过的橡胶棒带______电,是因为在摩擦过程中橡胶棒______(选填“得到”或“失去”)电子。
【变式2-3】干燥环境中,与毛皮多次摩擦过的橡胶棒能够吸引纸屑,说明橡胶棒带______;毛皮因______电子而带了正电。
【题型3 】
【例3】如图甲所示,甲、乙、丙三个轻质带电小球用绝缘细线悬挂,甲带正电,它们之间的相互作用如图所示,则乙小球的带电情况是带______,乙和丙小球带______(选填“同种”或“异种”)电荷。带电体具有____________性质。检验物体是否带电的仪器叫______,如图乙所示,其原理是________________________。
【变式3-1】用两根绝缘细线,分别将甲、乙两个相同的轻质小球悬挂起来,两个小球都带正电,但甲球带的电荷比乙球的多,在将乙球慢慢靠近甲球时,会出现的情形是( )
A. B. C. D.
【变式3-2】西安回民街的手工艺品摊位上,摊主用梳子为游客梳理头发体验民俗礼仪时,发现干燥的头发被梳子梳过之后,会随着梳子轻轻飘起,甚至有些头发还会相互散开。下列关于这一现象的解释,正确的是( )
A.分子间存在引力,使头发随梳子飘起
B.分子间存在斥力,导致头发相互散开
C.梳子与头发摩擦后带异种电荷,异种电荷相互吸引
D.梳子与头发摩擦后带同种电荷,同种电荷相互排斥
【变式3-3】如图所示,甲是用毛皮摩擦过的橡胶棒,此时橡胶棒带________电,乙和丙是两个泡沫小球,甲和乙、乙和丙相互作用时的场景分别如图所示,由此可判断:丙带________电。
考点2
验电器和检验物体带电的方法
1、探究不同物质吸热情况
1、验电器
(1)构造:金属球、金属杆、金属箔。如图所示。
(2)作用:检验物体是否带电和物体带电多少(带电多,金属箔张开角度大)。
验电器
使用方法:将被检验的物体与验电器金属球接触,如果验电器的两片金属箔张开一定角度,则说明物体带电
工作原理:利用同种电荷相互排斥的原理工作的;
使用方法:当用带电体接触验电器的金属球时,就有一部分电荷转移到验电器的金属箔上,这两片金属箔由于带同种电荷互相排斥而张开。验电器金属箔张开的角度不同,反映了带电体传给验电器的电荷的多少不同
2、物体带电:摩擦过的物体有吸引轻小物体的性质,我们就说物体带电。带电物体(带电体)的基本性质:吸引轻小物体(轻小物体指:碎纸屑、头发、通草球、灰尘、轻质球等)。
3、判断物体是否带电的方法:
(1)看物体能否吸引轻小物体,因为任何带电体都具有吸引轻小物体的性质。
(2)看物体是否会跟其他带电体相互排斥,因为只有该物体带了电,它才有可能跟其他带电体相互排斥.若相互排斥,这时可以肯定该物体带有与其他带电体相同性质的电荷。
(3)利用验电器;只要物体带电,则当它接触(或靠近)验电器的金属球时,验电器的金属箔都会张开一定的角度。
①验电器还能大致判别带电的多少(即通过观察验电器金属箔的张角大小来比较)。
②检验带电体所带电荷的种类(即将待检验的带电体与带有已知电性的电荷的验电器的金属球接触,观察验电器的金属箔的张角有无减小的过程,若有,则带电体上就带有跟验电器上电荷电性相异的电荷,反之,亦然)。
特别注意:
(1)两个物体(不涉及磁体)相互排斥,有两种可能:a.都带正电;b.都带负电。
(2)两个物体相互吸引,有三种可能:a.一物体带正电,另一物体带负电;b.一物体带正电,另一物体不带电;c.一物体带负电,另一物体不带电。
【题型4 】
【例4】用丝绸摩擦过的玻璃棒接触不带电验电器的金属球,验电器的两片金属箔张开。下列各图能正确表示玻璃棒和验电器金属箔带电情况的是( )
A. B. C. D.
【变式4-1】如图所示,小杜同学用与丝绸摩擦过的玻璃棒接触验电器的金属球,看到验电器的金属箔张开,在这个过程中( )
A.验电器的工作原理是同种电荷相互吸引 B.玻璃棒带正电荷,验电器带负电荷
C.玻璃棒对电子的束缚能力比丝绸弱 D.电子从玻璃棒转移到验电器
【变式4-2】丝绸摩擦过的玻璃棒带电,是因为玻璃棒在摩擦的过程中________电子,若把它和不带电的验电器金属球接触,会发现验电器金属片张开,如图甲所示,原因是________________,若将另一带电小球再与验电器金属球接触,发现箔片闭合如图乙所示,则此带电小球带________电。
【变式4-3】如图(a)所示,为了探究电荷间的相互作用,小秦用丝绸摩擦过的玻璃棒靠近轻质小球,发现小球被“推开”,则这个小球带________(填“正”或“负”)电。如图(b)所示,用该玻璃棒接触验电器的金属球时,验电器的金属箔张开,通过此现象________(填“能”或“不能”)判断该玻璃棒所带电荷的种类。
【题型5 】
【例5】甲、乙、丙三个轻质小球用绝缘细绳悬挂,相互作用情况如图所示,丙球带正电荷,则甲球( )
A.可能带负电荷 B.可能带正电荷 C.一定不带电 D.一定带负电荷
【变式5-1】a、b是两个轻质泡沫小球,用细线竖直悬挂,c是用丝绸摩擦过的玻璃棒,a、b、c之间相互作用的情形如图所示,由此可以判断( )
A.球a一定不带电 B.球a可能带正电
C.球b一定带负电 D.球a、b靠近时一定相互吸引
【变式5-2】两个带电的气球P、Q,悬挂在天花板上的同一个点上,静止时呈现如图所示。其中P气球带正电,则Q气球带________电,P球对Q球的力记为,Q球对P球的力记为,可以判断________(选填“>”、“<”或“=”)。
【变式5-3】如图所示,用细线将吸管悬挂起来,小明用餐巾纸摩擦吸管使其带电,用丝绸摩擦过的玻璃棒靠近该吸管时,观察到玻璃棒吸引吸管,由此可知吸管带________电,在与吸管摩擦的过程中餐巾纸________(选填“失去”或“得到”)电子。
考点3
摩擦起电的原因
1、摩擦起电:用摩擦的方法使物体带电叫摩擦起电。原因:不同物质原子核束缚电子的本领不同。
摩擦起电的原因
(1)不同物质的原子核束缚电子的本领不同;
(2)失去电子的物体因为缺少电子而带正电;
(3)得到电子的物体因为有了多余电子而带等量的负电
摩擦起电的本质
摩擦起电并不是创造了电荷,而是电荷从一个物体转移到另一个物体,使正、负电荷分开
2、摩擦起电实质:电荷从一个物体转移到另一个物体使正负电荷分开;能的转化:机械能→电能。
(1)物质是由原子核与核外电子组成的,原子核带正电,核外电子带负电,通常情况下,原子核所带的正电荷与核外所有电子带的负电荷在数量上相等,整个原子不显电性,也就是物体对外不显电性。
(2)由于不同物质的原子核束缚电子的本领不同,当两个不同物体互相摩擦的时候,束缚电子本领弱的就会失去电子,失去电子的物体因缺少电电子带正电;束缚电子能力强的就会得到电子,得到电子的物体因有多余的电子而带等量的负电。
(3)在电荷转移的过程中,电荷的总量是保持不变的,即电荷是守恒的,在转移过程中,只能转移带负电荷的电子;可见,摩擦起电不是创造了电荷,而是电荷发生了转移。
特别注意:
(1)摩擦起电并不是创造了电,而是两个物体在摩擦过程中,电子发生了转移,它从一个物体转移到另一个物体上,使失去电子的物体带正电,得到电子的物体带负电!
(2)不同物质组成的物体相互摩擦时,原子核束缚核外电子本领强的夺得电子,原子核束缚核外电子本领弱的失去电子!
【题型6 】
【例6】经过丝绸摩擦的玻璃棒带_________电荷,这是因为玻璃棒_________(选填“得到电子”或“失去电子”);通常情况下,一个物体不会带有多余的电荷,呈电中性,但是经过_________,一个物体的电子会转移到另一个物体上,使得到电子的物体带_________电。
【变式6-1】“二十四扫房子”是过年的传统民俗,寓意辞旧迎新、新岁启航。小明用干绸布擦过穿衣镜后发现镜面上粘上了细小的灰尘。下列对此现象说法正确的是( )
A.干绸布与穿衣镜摩擦的过程中创造了电荷
B.干绸布与镜面带的是同种电荷
C.用摩擦的方法使镜面原子发生转移而带电
D.镜面上粘上了细小的灰尘主要是因为带电体可以吸引轻小物体
【变式6-2】“金陵金箔”是国家级非物质文化遗产。如图所示,手持羽毛轻轻扫过纸垫,再次将羽毛靠近金箔,羽毛即可将金箔吸起。则( )
A.摩擦后的羽毛和纸垫会相互排斥 B.摩擦后的羽毛和纸垫会相互吸引
C.金箔与羽毛带同种电荷 D.金箔与羽毛带异种电荷
【变式6-3】小明参加布置艺术节会场的活动,当他向竖直悬挂的两只气球之间吹气时,发现两只气球相互靠近,这是因为吹气时两气球之间的空气流速变大,压强________。小明还发现将气球在头发上摩擦几下,气球就可以吸在墙上,这是由于气球摩擦后带上了________。
【题型7 】
【例7】如图是一些物质的原子核对电子束缚能力强弱的排序,梳子与毛皮摩擦后,梳子_________(选填“得到”或“失去”)电子而带_________电。
【变式7-1】如图所示,电风扇叶片运行时会与尘埃摩擦而带正电,停转后叶片吸引轻质小球M,则( )
A.轻质小球M一定带负电 B.轻质小球M可能带正电
C.叶片和尘埃摩擦后分别带异种电荷 D.叶片得到了正电荷
【变式7-2】用某种织物与气球摩擦,再让气球靠近“小纸人”:如图所示,发现“小纸人”被吸引起来,然后又有被吸引起来的少量“小纸人”被弹开。下列说法正确的是( )
A.气球与织物摩擦带了电荷,摩擦起电的实质是创造了电荷
B.某种织物与气球摩擦,正电荷发生了转移
C.“‘小纸人’被吸引起来”是因为异种电荷互相吸引
D.“少量‘小纸人’被弹开”是因为同种电荷互相排斥
【变式7-3】如图所示的“静电章鱼”实验中,与羊毛摩擦过的塑料细丝像章鱼的腕一样分开,是由于同种电荷相互________。摩擦起电的实质是在物体间发生了________转移。
考点4
静电的防止和利用
1、静电的基本概念
(1)静电:即相对静止不动的电荷,通常指因不同物体之间相互摩擦而产生的在物体表面所带的正负电荷。
(2)静电放电:指具有不同静电电位的物体由于直接接触或静电感应所引起的物体之间静电电荷的转移。通常指在静电场的能量达到一定程度之后,击穿其间介质而进行放电的现象。
2、静电产生的原因
(1)微观原因:根据原子物理理论,电中性时物质处于电平衡状态。由于不同物质原子的接触产生电子的得失,使物质失去电平衡,产生静电现象。
(2)宏观原因:①物体间摩擦生热,激发电子转移;②物体间的接触和分离产生电子转移;③电磁感应造成物体表面电荷的不平衡分布;④摩擦和电磁感应的综合效应。
3、静电造成的危害
(1)高压静电放电造成电击,危及人身安全。
(2)在多易燃易爆品或粉尘、油雾的生产场所极易引起爆炸和火灾。
(3)电子工业:吸附灰尘,造成集成电路和半导体元件的污染,大大降低成品率。
(4)胶片和塑料工业:使胶片或薄膜收卷不齐;胶片、CD塑盘沾染灰尘,影响品质。
(5)造纸印刷工业:纸张收卷不齐,套印不准,吸污严重,甚至纸张黏结,影响生产。
(6)纺织工业:造成绒丝飘动、缠花断头、纱线纠结等危害。
4、静电的防范:(1)保持空气湿度;(2)使用避雷针;(3)良好接地。
特别注意:
(1)在日常生活中,我们用梳子在理头发的时候,常常会发现毛发在高压静电场力的作用下形成射线状。我们在每天夜晚脱衣服的时候,也常常会发现一种闪光效应和劈了啪啦的闪光声响。有时,我们在触摸“猫或狗”的皮毛时,你会受到微量的“电击”。还有,你用梳子理一下你的头发,你就可以将碎纸屑吸引起来。这些都是日常的静电现象。
(2)静电现象往往和摩擦、静电感应有关,静电不会产生持续电流,静电累积到一定程度会产生放电现象,拌有火花和声音。
【题型8 】
【例8】关于静电现象,下列说法正确的是( )
A.摩擦起电是创造了电荷
B.静电复印机的工作原理是利用静电正、负电荷能互相排斥制成的
C.用塑料梳子梳头,头发会变得蓬松是头发间带上异种电荷而互相排斥
D.在空气干燥的冬天,化纤衣服表面很容易吸附灰尘是带电体能吸引轻小物体
【变式8-1】下列生活中的应用不属于静电应用的是( )
A.静电除尘设备 B.静电喷漆设备
C.加油站禁止用塑料桶加油 D.静电空气净化器
【变式8-2】今年春节《哪吒之魔童闹海》影片爆火全球。该片成为全球单一市场票房榜第一名,为中国影史首部百亿元票房上映影片。在影片中哪吒使用法术时,身体周围会出现闪电,这是模拟真实自然环境中的闪电现象,其实闪电的发生是因为空气中发生了________现象,同时闪电的形成需要空气中有足够的________(选填“水分”或“电荷”)。
【变式8-3】如图,小红在科技馆体验“静电球”,看到“怒发冲冠”景象,这是由于人的头发带有________电荷(选填“同种”或“异种”)而相互________(选填“吸引”或“排斥”)的结果。
随堂巩固
【随堂巩固】
1.下列关于宇宙和粒子的说法不正确的是( )
A.宇宙是由银河系组成的
B.宇宙中的天体都在不断地运动变化着
C.汤姆孙发现了比原子更小的电子
D.卢瑟福提出了原子结构的核式模型
2.下面的现象与微观解释正确的是( )
A.一个带正电的物体吸引轻小物体,则轻小物体一定带负电
B.固体很难压缩,说明固体分子没有间隙
C.摩擦起电创造出正、负电荷
D.腌制鸭蛋,盐分子能进入蛋中,说明盐分子都在不停地做无规则运动
3.如图所示,用与头发摩擦过的塑料梳子靠近细水流,细水流会弯曲,下列说法正确的是( )
A.塑料梳子摩擦后创造了电荷
B.正电荷在头发和塑料梳子之间转移
C.细水流和塑料梳子带同种电荷
D.细水流弯曲说明带电体能吸引轻小物体
4.如图是装有静电除尘纸的拖把,扫地时除尘纸与地板摩擦就可以轻松地将灰尘和头发清扫干净。下列说法正确的是( )
A.静电除尘纸和地面摩擦创造了电荷
B.静电除尘纸和地面摩擦后与地板带有同种电荷
C.静电除尘纸吸附灰尘是利用同种电荷相互吸引
D.静电除尘纸和地面摩擦后带电能吸引轻小物体
5.关于粒子和宇宙,下列说法正确的是( )
A.“日心说”认为地球是宇宙的中心 B.汤姆生发现电子说明分子是可分的
C.摩擦起电的实质是电子发生了转移 D.柳絮飞舞说明分子是运动的
6.A,B,C三个轻质小球,已知A带负电,A和B互相吸引,C和A互相排斥,则( )
A.B一定带正电,C带负电 B.B可能带正电,C带正电
C.B一定不带电,C带正电 D.B可能不带电,C带负电
7.如图所示,两个相同的验电器A和B,A带正电,B不带电,用一根带绝缘柄的铜棒把两个验电器的金属球连接起来的瞬间( )
A.电流方向由A到B B.有电流但方向无法确定
C.电流方向由B到A D.电子移动方向由A到B
8.一带负电粒子以速度v射入水平面上的两带电平板a、b之间,其运动轨迹可能是图中的( )
A. B.
C. D.
9.玻璃棒摩擦丝绸带上了正电,是因为玻璃棒______________(填“得到”或“失去”)电子。验电器的工作原理是______________。
10.我国西晋时,张华在《博物志》中描述他发现的电学现象:“今人梳头,…,有随梳、解结有光者,亦有咤声”。“随梳”是指头发跟随着梳子飘动,这是因为梳子与头发摩擦,梳子和头发带上______电荷而相互______。
11.如图所示为静电复印原理图,静电复印时,硒鼓表面带负电荷,文件在强光反射下经凸透镜成像,硒鼓表面的部分电荷受到强光照射消失,剩余的电荷会___________(选填“吸引”或“排斥”)带正电荷的墨粉,将其加热软化后压到纸张上。验电器的原理与静电复印的原理___________(选填“相同”或“不同”)。
12.摩擦起电并不是创造了电荷,实质是________发生了转移,用橡胶棒去摩擦动物的皮毛后,橡胶棒带上了________电。是由于________对电荷的束缚能力较强导致的。
13.静电给人们带来了很多方便,但有时也带来了很多麻烦。例如:印刷厂里,纸张因摩擦带电会使纸张吸附在一起,给印刷带来麻烦,纸张因摩擦带电的实质是______(选填“创造了电荷”或“电荷发生了转移”);印染厂里,染织物带上静电后会吸附空气中的尘埃,使印染质量下降,染织物吸附空气中的尘埃是因为______。
14.如图所示的静电拖把,拖地时除尘纸与地板摩擦后得到电子带______电,利用带电体能吸引______的性质,吸附地面上的毛发等碎屑,从而达到清洁的目的;当向前拖地时,地面对拖把的摩擦力向______(填“前”或“后”)。
15.在“观察带电物体间的相互作用”的活动中,用干燥的丝绸摩擦过的有机玻璃棒和用干燥的毛皮摩擦过的橡胶棒,依次两两靠近,如图1所示。
(1)图1甲中呈现相互_________的现象,说明这两根有机玻璃棒带_________(填“同种”或“异种”)电荷。
(2)图1丙中呈现相互_________的现象,说明有机玻璃棒所带电荷与橡胶棒所带电荷是_________(填“相同”或“不同”)的。
(3)三个悬挂的轻质小球、、,静止时的位置关系如图2中甲,乙所示,若带负电,则带_________(填“正电”“负电”或“可能不带电”)
16.用气球做以下小实验:
(1)将两个气球在头发上摩擦几下,如图甲放置,上面的气球能悬浮在空中,是因为同种电荷相互_______导致的。
(2)加水后的玻璃管与气球处于静止状态,如图乙(a)所示。手握管子突然向上运动时,气球会变大,如图乙(b)。该现象的产生是由于_______(选填“水”“气球”或“玻璃管”)具有惯性。
(3)图丙中,放在钉板上的气球并没有被刺破,这是用_______的方法减小压强的。
(4)如图丁所示,要使两个气球靠近,应用吸管对准_______(选填“A”“B”或“C”)点沿垂直于纸面方向用力吹气。
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15.1 两种电荷(知识解读)
【新教材人教版】
题型归纳
【题型1 带电体可以吸引轻小物体】 2
【题型2 正电荷和负电荷的概念】 3
【题型3 两种电荷的相互作用规律】 5
【题型4 验电器的构造和原理】 8
【题型5 判断物体带何种电荷】 9
【题型6 摩擦起电现象】 12
【题型7 摩擦起电的实质】 13
【题型8 生活中的静电现象】 16
【随堂巩固】 17
考点1
电荷间的相互作用
1、两种电荷:人们通过大量的实验发现,凡是与毛皮摩擦过的橡胶棒相吸引的,必定与丝绸摩擦过的玻璃棒相排斥,由此人们得出自然界中有且只有两种电荷:正电荷和负电荷。
(1)正电荷:用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电;实质:物质中的原子失去了电子。
(2)负电荷:用毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电;实质:物质中的原子得到了多余的电子。
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。
特别注意:一个带电体与另一个物体相互吸引,另一物体的带电情况有两种可能:(1)是另一物体与这个带电体带异种电荷,异种电荷相互吸引;(2)是另一物体不带电,带电体也能吸引不带电的轻小物体。
3、电荷量:电荷的多少叫电荷量,简称电量;在国际单位制中,电量单位是库仑,简称为库,符号是C。
特别注意:在各种带电微粒中,电子电量的大小是最小的,人们把最小电荷叫做元电荷;元电荷也是物理学的基本常数之一,常用符号e表示。基本电荷e=1.6021892×10-19库仑,是一个电子或一个质子所带的电荷量,任何带电体所带电荷都是e的整数倍。
4、中和:放在一起的等量异种电荷完全抵消的现象。
特别注意:
(1)如果物体所带正、负电量不等,也会发生中和现象。这时,带电量多的物体先用部分电荷和带电量少的物体中和,剩余的电荷可使两物体带同种电荷。
(2)中和不是意味着等量正负电荷被消灭,实际上电荷总量保持不变,只是等量的正负电荷使物体整体显不出电性。
【题型1 】
【例1】a、b、c、d四个丝线吊着的轻质小球,若a、b两球相吸引,b、c两球相排斥,c、d两球相吸引。若将a球与d球靠近时,则a、d两球之间( )
A.相吸引 B.相排斥 C.无作用 D.以上三种都有可能
【答案】D
【详解】b、c相排斥,由同种电荷相互排斥可知,b、c一定带同种电荷;a与b吸引,a存在两种可能:①带与b异种的电荷,②不带电;c与d吸引,d存在两种可能:①带与c异种的电荷(与b异种,和a带电时的电荷种类相同),②不带电;a、d靠近时:若二者均带同种电荷则相互排斥,若一个带电一个不带电则相互吸引,若二者均不带电则无相互作用,三种情况都可能,故选D。
【变式1-1】如图所示,将用丝绸摩擦过的玻璃棒靠近细小的水流,观察到水流变弯曲。下列分析正确的是( )
A.丝绸摩擦过的玻璃棒能吸引细小水流是因为水流带电
B.该现象的原理与验电器的工作原理相同
C.玻璃棒和水流带异种电荷,相互吸引
D.玻璃棒和丝绸摩擦后带电,吸引细小水流
【答案】D
【详解】用丝绸摩擦过的玻璃棒能够吸引水流,这是因为带电的玻璃棒可以吸引轻小物体,水流不一定带电;和验电器的工作原理不同。
故选D。
【变式1-2】静电吸附型手机膜撕下外层保护膜后,膜面会很快沾上空气中的灰尘、绒毛等细小杂物,这是因为带电体具有吸引________的性质;若将两张带同种电荷的手机膜相互靠近,会产生相互________(选填“吸引”或“排斥”)的力。
【答案】 轻小物体 排斥
【详解】由带电体的性质可知,带电体能够吸引轻小物体。
由电荷间的相互作用规律可知,同种电荷相互排斥。
【变式1-3】如图所示,小红用扫帚扫地,如果给扫帚头部套一个塑料袋,可以方便地清洁地上的细小毛发,这是因为塑料袋与地面_____过程中使塑料袋带了电荷,从而具有吸引______的性质。
【答案】 摩擦 轻小物体
【详解】塑料袋与地面摩擦时,发生电荷转移,使塑料袋带电;
带电体具有吸引轻小物体的性质,塑料袋带电,因此能吸附细小毛发。
【题型2 正电荷和负电荷的概念】
【例2】如图所示,用两根绝缘细线,分别将甲、乙两个带异种电荷的轻质小球悬挂起来,移动细线的位置,将甲球慢慢靠近乙球时,可能出现的现象是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】甲、乙带异种电荷,由电荷间相互作用规律可知异种电荷相互吸引,两球应相互靠近,D图中两球相互远离,故D错误;由力的作用是相互的可知,甲吸引乙的同时乙也吸引甲,两球均应向对方偏转,A、B图中仅有一个球偏转,故A、B错误;C图中两球相互靠近且均向对方偏转,符合题意,故C正确。
故选C。
【变式2-1】我国学者王充在《论衡》中记有“顿牟掇(duō)芥(gài)”,其意为:经过摩擦的琥珀或玳瑁的甲壳(顿牟)能吸引(掇)芥菜籽、干草等轻小的物体(芥)。用毛皮摩擦过的琥珀带负电荷是由于( )
A.琥珀得到电子 B.琥珀失去电子
C.毛皮失去正电荷 D.毛皮得到正电荷
【答案】A
【详解】摩擦起电的本质是电子的转移,正电荷不会发生转移, 物体带负电的原因是得到了多余的电子,带正电是因为失去了电子。毛皮摩擦过的琥珀带负电,说明摩擦过程中琥珀得到了电子,毛皮失去电子带正电,故A正确,BCD错误。
故选 A。
【变式2-2】跟毛皮摩擦过的橡胶棒带______电,是因为在摩擦过程中橡胶棒______(选填“得到”或“失去”)电子。
【答案】 负 得到
【详解】根据初中物理摩擦起电的基础规律:自然界只存在正、负两种电荷,规定用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电;
摩擦起电的本质是电子的转移,橡胶棒的原子核束缚核外电子的能力比毛皮强,在摩擦过程中会从毛皮处得到电子,因为电子带负电,橡胶棒负电荷总量超过正电荷总量,因此整体显负电性。
【变式2-3】干燥环境中,与毛皮多次摩擦过的橡胶棒能够吸引纸屑,说明橡胶棒带______;毛皮因______电子而带了正电。
【答案】 电 失去
【详解】带电体的基本性质是可以吸引轻小物体,与毛皮摩擦过的橡胶棒能吸引纸屑,说明橡胶棒带了电(电荷)。
摩擦起电的本质是电子的转移:橡胶棒的原子核束缚电子的能力比毛皮强,二者摩擦时,毛皮的电子会转移到橡胶棒上,毛皮因为失去带负电的电子,正电荷总量多于负电荷总量,所以带上正电。
【题型3 】
【例3】如图甲所示,甲、乙、丙三个轻质带电小球用绝缘细线悬挂,甲带正电,它们之间的相互作用如图所示,则乙小球的带电情况是带______,乙和丙小球带______(选填“同种”或“异种”)电荷。带电体具有____________性质。检验物体是否带电的仪器叫______,如图乙所示,其原理是________________________。
【答案】负电 同种 吸引轻小物体的 验电器 同种电荷相互排斥
【详解】因甲、乙小球相互吸引,甲带正电,由异种电荷相互吸引可知,乙小球带负电。因乙、丙小球相互排斥,由同种电荷相互排斥可知,乙和丙带同种电荷。检验物体是否带电的仪器为验电器,检验原理是带电体接触到金属球而使金属箔带同种电荷,两片金属箔因同种电荷相互排斥而张开。
【变式3-1】用两根绝缘细线,分别将甲、乙两个相同的轻质小球悬挂起来,两个小球都带正电,但甲球带的电荷比乙球的多,在将乙球慢慢靠近甲球时,会出现的情形是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】AC.甲、乙两个小球都带正电,根据同种电荷相互排斥可知,两球均受到斥力作用,都会偏离竖直方向,故AC不符合题意;
BD.物体间的力的作用是相互的,甲对乙的排斥力和乙对甲的排斥力是一对相互作用力,大小相等;又因为两个小球完全相同,重力等自身条件一致,所以两个小球偏离竖直方向的幅度应当相等,对应B选项的情形。 电荷多少只会改变排斥力的整体大小,不会打破相互作用力的大小相等关系,因此不会出现D选项中甲偏角远大于乙的情况。故B符合题意,D不符合题意。
故选B。
【变式3-2】西安回民街的手工艺品摊位上,摊主用梳子为游客梳理头发体验民俗礼仪时,发现干燥的头发被梳子梳过之后,会随着梳子轻轻飘起,甚至有些头发还会相互散开。下列关于这一现象的解释,正确的是( )
A.分子间存在引力,使头发随梳子飘起
B.分子间存在斥力,导致头发相互散开
C.梳子与头发摩擦后带异种电荷,异种电荷相互吸引
D.梳子与头发摩擦后带同种电荷,同种电荷相互排斥
【答案】C
【详解】干燥环境下梳子和头发摩擦会发生电子转移,使二者带上异种电荷,异种电荷相互吸引,因此头发会随着梳子飘起;头发相互散开的原因是每根头发带上了同种电荷,同种电荷相互排斥。故选C。
【变式3-3】如图所示,甲是用毛皮摩擦过的橡胶棒,此时橡胶棒带________电,乙和丙是两个泡沫小球,甲和乙、乙和丙相互作用时的场景分别如图所示,由此可判断:丙带________电。
【答案】 负 正
【详解】毛皮摩擦橡胶棒的过程中,由于毛皮束缚电子能力比较弱,毛皮失去电子带正电,橡胶棒得到电子带负电;乙和丙互相排斥,说明乙和丙一定带电,且带同种电荷,甲和乙互相吸引,又因乙和丙互相排斥可确定乙一定带电,说明甲和乙一定带异种电荷,由于甲是橡胶棒,带负电,所以乙带正电,所以丙带正电。
考点2
验电器和检验物体带电的方法
1、探究不同物质吸热情况
1、验电器
(1)构造:金属球、金属杆、金属箔。如图所示。
(2)作用:检验物体是否带电和物体带电多少(带电多,金属箔张开角度大)。
验电器
使用方法:将被检验的物体与验电器金属球接触,如果验电器的两片金属箔张开一定角度,则说明物体带电
工作原理:利用同种电荷相互排斥的原理工作的;
使用方法:当用带电体接触验电器的金属球时,就有一部分电荷转移到验电器的金属箔上,这两片金属箔由于带同种电荷互相排斥而张开。验电器金属箔张开的角度不同,反映了带电体传给验电器的电荷的多少不同
2、物体带电:摩擦过的物体有吸引轻小物体的性质,我们就说物体带电。带电物体(带电体)的基本性质:吸引轻小物体(轻小物体指:碎纸屑、头发、通草球、灰尘、轻质球等)。
3、判断物体是否带电的方法:
(1)看物体能否吸引轻小物体,因为任何带电体都具有吸引轻小物体的性质。
(2)看物体是否会跟其他带电体相互排斥,因为只有该物体带了电,它才有可能跟其他带电体相互排斥.若相互排斥,这时可以肯定该物体带有与其他带电体相同性质的电荷。
(3)利用验电器;只要物体带电,则当它接触(或靠近)验电器的金属球时,验电器的金属箔都会张开一定的角度。
①验电器还能大致判别带电的多少(即通过观察验电器金属箔的张角大小来比较)。
②检验带电体所带电荷的种类(即将待检验的带电体与带有已知电性的电荷的验电器的金属球接触,观察验电器的金属箔的张角有无减小的过程,若有,则带电体上就带有跟验电器上电荷电性相异的电荷,反之,亦然)。
特别注意:
(1)两个物体(不涉及磁体)相互排斥,有两种可能:a.都带正电;b.都带负电。
(2)两个物体相互吸引,有三种可能:a.一物体带正电,另一物体带负电;b.一物体带正电,另一物体不带电;c.一物体带负电,另一物体不带电。
【题型4 】
【例4】用丝绸摩擦过的玻璃棒接触不带电验电器的金属球,验电器的两片金属箔张开。下列各图能正确表示玻璃棒和验电器金属箔带电情况的是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】由摩擦起电规律可知,丝绸摩擦过的玻璃棒带正电。接触验电器金属球发生接触带电,验电器金属箔带上与玻璃棒同种的正电荷,同种电荷相互排斥而张开。
故选B。
【变式4-1】如图所示,小杜同学用与丝绸摩擦过的玻璃棒接触验电器的金属球,看到验电器的金属箔张开,在这个过程中( )
A.验电器的工作原理是同种电荷相互吸引 B.玻璃棒带正电荷,验电器带负电荷
C.玻璃棒对电子的束缚能力比丝绸弱 D.电子从玻璃棒转移到验电器
【答案】C
【详解】A.验电器的工作原理是同种电荷相互排斥,故A不符合题意;
B.与丝绸摩擦过的玻璃棒带正电,接触验电器后验电器也带正电,故B不符合题意;
C.摩擦起电实质是电子转移,玻璃棒失去电子带正电,说明其对电子束缚能力比丝绸弱,故C符合题意;
D.玻璃棒带正电,接触验电器时电子从验电器转移到玻璃棒,故D不符合题意。
故选C。
【变式4-2】丝绸摩擦过的玻璃棒带电,是因为玻璃棒在摩擦的过程中________电子,若把它和不带电的验电器金属球接触,会发现验电器金属片张开,如图甲所示,原因是________________,若将另一带电小球再与验电器金属球接触,发现箔片闭合如图乙所示,则此带电小球带________电。
【答案】 失去 同种电荷互相排斥 负
【详解】丝绸的原子核束缚电子的能力比玻璃棒强,二者摩擦时,玻璃棒会失去电子,正电荷数量多于负电荷,因此带正电。
验电器的金属箔带上同种电荷后,因同种电荷相互排斥,故箔片张开。
因验电器带正电,接触另一带电小球后箔片闭合,说明发生了电荷中和,故此带电小球带负电。
【变式4-3】如图(a)所示,为了探究电荷间的相互作用,小秦用丝绸摩擦过的玻璃棒靠近轻质小球,发现小球被“推开”,则这个小球带________(填“正”或“负”)电。如图(b)所示,用该玻璃棒接触验电器的金属球时,验电器的金属箔张开,通过此现象________(填“能”或“不能”)判断该玻璃棒所带电荷的种类。
【答案】 正 不能
【详解】【小题1】[1]根据物理规律可知,丝绸摩擦过的玻璃棒带正电,同种电荷相互排斥,小秦用丝绸摩擦过的玻璃棒靠近轻质小球,发现小球被“推开”,说明这个小球带正电。
[2]验电器的工作原理是同种电荷相互排斥,只能检验物体是否带电,无法判断出其所带电荷的种类。
【题型5 】
【例5】甲、乙、丙三个轻质小球用绝缘细绳悬挂,相互作用情况如图所示,丙球带正电荷,则甲球( )
A.可能带负电荷 B.可能带正电荷
C.一定不带电 D.一定带负电荷
【答案】A
【详解】已知丙球带正电,乙、丙两球相互排斥,由同种电荷相互排斥可知乙球带正电荷;甲、乙两球相互吸引,由异种电荷相互吸引或带电体吸引轻小物体可知,甲球可能带负电荷或不带电。故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
【变式5-1】a、b是两个轻质泡沫小球,用细线竖直悬挂,c是用丝绸摩擦过的玻璃棒,a、b、c之间相互作用的情形如图所示,由此可以判断( )
A.球a一定不带电 B.球a可能带正电
C.球b一定带负电 D.球a、b靠近时一定相互吸引
【答案】D
【详解】AB.是用丝绸摩擦过的玻璃棒,带正电;与相互吸引,根据异种电荷相互吸引或带电体具有吸引轻小物体的性质,可知带负电或不带电,故AB不符合题意;
C.由图可知与相互排斥,根据同种电荷相互排斥,可知带正电,故C不符合题意;
D.带正电,若带负电,异种电荷相互吸引;若不带电,带电体吸引轻小物体,故、靠近时一定相互吸引,D符合题意。
故选D。
【变式5-2】两个带电的气球P、Q,悬挂在天花板上的同一个点上,静止时呈现如图所示。其中P气球带正电,则Q气球带________电,P球对Q球的力记为,Q球对P球的力记为,可以判断________(选填“>”、“<”或“=”)。
【答案】正 =
【详解】因两气球相互排斥,由同种电荷相互排斥可知,Q气球带正电。与是一对相互作用力,由相互作用力大小相等可知,。
【变式5-3】如图所示,用细线将吸管悬挂起来,小明用餐巾纸摩擦吸管使其带电,用丝绸摩擦过的玻璃棒靠近该吸管时,观察到玻璃棒吸引吸管,由此可知吸管带________电,在与吸管摩擦的过程中餐巾纸________(选填“失去”或“得到”)电子。
【答案】 负 失去
【详解】[1]丝绸摩擦过的玻璃棒带正电,玻璃棒能吸引带电的吸管,由异种电荷相互吸引可知,吸管带负电。
[2]摩擦起电的实质是电子在物体之间发生了转移,失去电子的物体带正电,得到电子的物体带负电。吸管因得到电子带负电,则餐巾纸因失去电子而带正电。
考点3
摩擦起电的原因
1、摩擦起电:用摩擦的方法使物体带电叫摩擦起电。原因:不同物质原子核束缚电子的本领不同。
摩擦起电的原因
(1)不同物质的原子核束缚电子的本领不同;
(2)失去电子的物体因为缺少电子而带正电;
(3)得到电子的物体因为有了多余电子而带等量的负电
摩擦起电的本质
摩擦起电并不是创造了电荷,而是电荷从一个物体转移到另一个物体,使正、负电荷分开
2、摩擦起电实质:电荷从一个物体转移到另一个物体使正负电荷分开;能的转化:机械能→电能。
(1)物质是由原子核与核外电子组成的,原子核带正电,核外电子带负电,通常情况下,原子核所带的正电荷与核外所有电子带的负电荷在数量上相等,整个原子不显电性,也就是物体对外不显电性。
(2)由于不同物质的原子核束缚电子的本领不同,当两个不同物体互相摩擦的时候,束缚电子本领弱的就会失去电子,失去电子的物体因缺少电电子带正电;束缚电子能力强的就会得到电子,得到电子的物体因有多余的电子而带等量的负电。
(3)在电荷转移的过程中,电荷的总量是保持不变的,即电荷是守恒的,在转移过程中,只能转移带负电荷的电子;可见,摩擦起电不是创造了电荷,而是电荷发生了转移。
特别注意:
(1)摩擦起电并不是创造了电,而是两个物体在摩擦过程中,电子发生了转移,它从一个物体转移到另一个物体上,使失去电子的物体带正电,得到电子的物体带负电!
(2)不同物质组成的物体相互摩擦时,原子核束缚核外电子本领强的夺得电子,原子核束缚核外电子本领弱的失去电子!
【题型6 】
【例6】经过丝绸摩擦的玻璃棒带_________电荷,这是因为玻璃棒_________(选填“得到电子”或“失去电子”);通常情况下,一个物体不会带有多余的电荷,呈电中性,但是经过_________,一个物体的电子会转移到另一个物体上,使得到电子的物体带_________电。
【答案】 正 失去电子 摩擦 负
【详解】由摩擦起电的规律可知,丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷,因玻璃棒对核外电子的束缚能力弱于丝绸,故摩擦过程中玻璃棒失去电子;摩擦起电的本质是电子的转移,经过摩擦,电子会在物体间发生转移,得到电子的物体带有多余负电荷,故带负电。
【变式6-1】“二十四扫房子”是过年的传统民俗,寓意辞旧迎新、新岁启航。小明用干绸布擦过穿衣镜后发现镜面上粘上了细小的灰尘。下列对此现象说法正确的是( )
A.干绸布与穿衣镜摩擦的过程中创造了电荷
B.干绸布与镜面带的是同种电荷
C.用摩擦的方法使镜面原子发生转移而带电
D.镜面上粘上了细小的灰尘主要是因为带电体可以吸引轻小物体
【答案】D
【详解】A.摩擦起电的本质是电荷的转移,并非创造电荷,故A错误;
B.相互摩擦的两个物体分别得到、失去电子,带异种电荷,故B错误;
C.摩擦起电过程中发生转移的是核外电子,并非原子,故C错误;
D.带电体具有吸引轻小物体的性质,因此摩擦后带电的镜面可以吸附细小灰尘,故D正确。
故选D。
【变式6-2】“金陵金箔”是国家级非物质文化遗产。如图所示,手持羽毛轻轻扫过纸垫,再次将羽毛靠近金箔,羽毛即可将金箔吸起。则( )
A.摩擦后的羽毛和纸垫会相互排斥
B.摩擦后的羽毛和纸垫会相互吸引
C.金箔与羽毛带同种电荷
D.金箔与羽毛带异种电荷
【答案】B
【详解】AB.羽毛扫过纸垫时发生摩擦起电,羽毛和纸垫带异种电荷,由异种电荷相互吸引可知,摩擦后的羽毛和纸垫会相互吸引,故A错误,B正确;
CD.金箔本身不带电,因为带电体具有吸引轻小物体的性质,带电的羽毛靠近金箔时将金箔吸起,故CD错误。
故选B。
【变式6-3】小明参加布置艺术节会场的活动,当他向竖直悬挂的两只气球之间吹气时,发现两只气球相互靠近,这是因为吹气时两气球之间的空气流速变大,压强________。小明还发现将气球在头发上摩擦几下,气球就可以吸在墙上,这是由于气球摩擦后带上了________。
【答案】 变小 电荷
【详解】向竖直悬挂的两只气球之间吹气时,两气球之间的空气流速变大,压强变小,气球外侧的大气压大于内侧压强,两只气球相互靠近;
气球与头发摩擦时发生摩擦起电现象,气球因此带上了电荷,由于带电体具有吸引轻小物体的性质,所以气球可以吸在墙上。
【题型7 】
【例7】如图是一些物质的原子核对电子束缚能力强弱的排序,梳子与毛皮摩擦后,梳子_________(选填“得到”或“失去”)电子而带_________电。
【答案】 得到 负
【详解】由图中物质原子核对电子束缚能力的排序可知,梳子束缚电子的能力强于毛皮,故梳子与毛皮相互摩擦后,毛皮失去电子带正电,梳子得到电子带负电。
【变式7-1】如图所示,电风扇叶片运行时会与尘埃摩擦而带正电,停转后叶片吸引轻质小球M,则( )
A.轻质小球M一定带负电 B.轻质小球M可能带正电
C.叶片和尘埃摩擦后分别带异种电荷 D.叶片得到了正电荷
【答案】C
【详解】AB.叶片带正电,吸引小球M,由异种电荷相互吸引及带电体吸引轻小物体可知,M可能带负电或不带电,若带正电则排斥,故AB不符合题意。
C.摩擦起电实质是电子转移,两物体摩擦后带异种电荷,故C符合题意;
D.叶片带正电是因为失去电子,并非得到正电荷,故D不符合题意;
故选C。
【变式7-2】用某种织物与气球摩擦,再让气球靠近“小纸人”:如图所示,发现“小纸人”被吸引起来,然后又有被吸引起来的少量“小纸人”被弹开。下列说法正确的是( )
A.气球与织物摩擦带了电荷,摩擦起电的实质是创造了电荷
B.某种织物与气球摩擦,正电荷发生了转移
C.“‘小纸人’被吸引起来”是因为异种电荷互相吸引
D.“少量‘小纸人’被弹开”是因为同种电荷互相排斥
【答案】D
【详解】A.摩擦起电的实质是电荷的转移,并不是创造了电荷,电荷总量保持不变,故A错误;
B.某种织物与气球摩擦,摩擦起电过程中,发生转移的是带负电的核外电子,正电荷不会发生转移,故B错误;
C.带电体具有吸引轻小物体的性质,“小纸人”被吸引是因为气球带电后吸引轻小物体,故C错误;
D.“小纸人”接触气球后带上同种电荷,因同种电荷互相排斥而被弹开,故D正确。
故选D。
【变式7-3】如图所示的“静电章鱼”实验中,与羊毛摩擦过的塑料细丝像章鱼的腕一样分开,是由于同种电荷相互________。摩擦起电的实质是在物体间发生了________转移。
【答案】 排斥 电荷
【详解】塑料细丝和羊毛摩擦后,每根细丝都带上了同种电荷,根据电荷间的相互作用规律:同种电荷相互排斥,所以细丝会互相分开,呈现出“章鱼腕足”散开的形态。
摩擦起电的本质并不是创造了电荷,只是不同物体的原子核对核外电子的束缚能力不同,在摩擦过程中电子(电荷)从一个物体转移到另一个物体,让原本呈电中性的物体带上了异种电荷。
考点4
静电的防止和利用
1、静电的基本概念
(1)静电:即相对静止不动的电荷,通常指因不同物体之间相互摩擦而产生的在物体表面所带的正负电荷。
(2)静电放电:指具有不同静电电位的物体由于直接接触或静电感应所引起的物体之间静电电荷的转移。通常指在静电场的能量达到一定程度之后,击穿其间介质而进行放电的现象。
2、静电产生的原因
(1)微观原因:根据原子物理理论,电中性时物质处于电平衡状态。由于不同物质原子的接触产生电子的得失,使物质失去电平衡,产生静电现象。
(2)宏观原因:①物体间摩擦生热,激发电子转移;②物体间的接触和分离产生电子转移;③电磁感应造成物体表面电荷的不平衡分布;④摩擦和电磁感应的综合效应。
3、静电造成的危害
(1)高压静电放电造成电击,危及人身安全。
(2)在多易燃易爆品或粉尘、油雾的生产场所极易引起爆炸和火灾。
(3)电子工业:吸附灰尘,造成集成电路和半导体元件的污染,大大降低成品率。
(4)胶片和塑料工业:使胶片或薄膜收卷不齐;胶片、CD塑盘沾染灰尘,影响品质。
(5)造纸印刷工业:纸张收卷不齐,套印不准,吸污严重,甚至纸张黏结,影响生产。
(6)纺织工业:造成绒丝飘动、缠花断头、纱线纠结等危害。
4、静电的防范:(1)保持空气湿度;(2)使用避雷针;(3)良好接地。
特别注意:
(1)在日常生活中,我们用梳子在理头发的时候,常常会发现毛发在高压静电场力的作用下形成射线状。我们在每天夜晚脱衣服的时候,也常常会发现一种闪光效应和劈了啪啦的闪光声响。有时,我们在触摸“猫或狗”的皮毛时,你会受到微量的“电击”。还有,你用梳子理一下你的头发,你就可以将碎纸屑吸引起来。这些都是日常的静电现象。
(2)静电现象往往和摩擦、静电感应有关,静电不会产生持续电流,静电累积到一定程度会产生放电现象,拌有火花和声音。
【题型8 】
【例8】关于静电现象,下列说法正确的是( )
A.摩擦起电是创造了电荷
B.静电复印机的工作原理是利用静电正、负电荷能互相排斥制成的
C.用塑料梳子梳头,头发会变得蓬松是头发间带上异种电荷而互相排斥
D.在空气干燥的冬天,化纤衣服表面很容易吸附灰尘是带电体能吸引轻小物体
【答案】D
【详解】A.摩擦起电的本质是电荷的转移,并非创造电荷,故A错误;
B.静电复印机的工作原理是利用异种电荷相互吸引,故B错误;
C.用塑料梳子梳头时,头发间带同种电荷相互排斥使得头发蓬松,故C错误;
D.化纤衣服摩擦后带电,带电体能够吸引轻小物体,因此易吸附灰尘,故D正确。
故选D。
【变式8-1】下列生活中的应用不属于静电应用的是( )
A.静电除尘设备 B.静电喷漆设备
C.加油站禁止用塑料桶加油 D.静电空气净化器
【答案】C
【详解】静电除尘、静电喷漆、静电空气净化器均利用静电的吸附作用实现对应功能,属于静电应用;用塑料桶加油时,油与桶摩擦产生的静电无法及时导走,易放电引燃汽油,禁止用塑料桶加油是为了避免静电带来的危害,不属于静电应用。故选C。
【变式8-2】今年春节《哪吒之魔童闹海》影片爆火全球。该片成为全球单一市场票房榜第一名,为中国影史首部百亿元票房上映影片。在影片中哪吒使用法术时,身体周围会出现闪电,这是模拟真实自然环境中的闪电现象,其实闪电的发生是因为空气中发生了________现象,同时闪电的形成需要空气中有足够的________(选填“水分”或“电荷”)。
【答案】 放电 电荷
【详解】电影中哪吒使用法术时周围出现的闪电,是通过特效模拟了空气中的放电现象;当电荷积累到一定程度,电场强度足够高时,就会击穿空气,形成一条导电路径,即我们看到的闪电;而这种现象的发生需要空气中有足够的电荷积累。
【变式8-3】如图,小红在科技馆体验“静电球”,看到“怒发冲冠”景象,这是由于人的头发带有________电荷(选填“同种”或“异种”)而相互________(选填“吸引”或“排斥”)的结果。
【答案】 同种 排斥
【详解】由电荷间的相互作用规律可知,同种电荷相互排斥。人体接触静电球后头发带上同种电荷,相互排斥散开,因此出现“怒发冲冠”的景象。
随堂巩固
【随堂巩固】
1.下列关于宇宙和粒子的说法不正确的是( )
A.宇宙是由银河系组成的
B.宇宙中的天体都在不断地运动变化着
C.汤姆孙发现了比原子更小的电子
D.卢瑟福提出了原子结构的核式模型
【答案】A
【详解】A.宇宙包含数十亿个星系,银河系只是其中之一,并非宇宙仅由银河系组成,故A错误;
B.宇宙中所有天体都在不断运动、发展变化,故B正确;
C.汤姆孙发现了电子,电子尺度小于原子,故C正确;
D.卢瑟福提出了原子结构的核式模型,即原子中心有带正电的原子核,核外电子绕核运动,故D正确。
本题选择描述不正确的,故选A。
2.下面的现象与微观解释正确的是( )
A.一个带正电的物体吸引轻小物体,则轻小物体一定带负电
B.固体很难压缩,说明固体分子没有间隙
C.摩擦起电创造出正、负电荷
D.腌制鸭蛋,盐分子能进入蛋中,说明盐分子都在不停地做无规则运动
【答案】D
【详解】A. 带电体具有吸引不带电轻小物体的性质,因此被带正电物体吸引的轻小物体也可能不带电,故A错误;
B. 固体很难压缩是因为分子间存在斥力,固体分子间存在间隙,故B错误;
C. 摩擦起电的本质是电荷的转移,并非创造电荷,故C错误;
D. 盐分子进入鸭蛋属于扩散现象,说明分子在不停地做无规则运动,故D正确。
故选D。
3.如图所示,用与头发摩擦过的塑料梳子靠近细水流,细水流会弯曲,下列说法正确的是( )
A.塑料梳子摩擦后创造了电荷
B.正电荷在头发和塑料梳子之间转移
C.细水流和塑料梳子带同种电荷
D.细水流弯曲说明带电体能吸引轻小物体
【答案】D
【详解】A.摩擦起电实质是电荷的转移,不能创造电荷,故A错误;
B.摩擦起电转移的是电子,正电荷不转移,故B错误;
C.细水流不带电,梳子带电,故C错误;
D.带电梳子吸引细水流使其弯曲,说明带电体能吸引轻小物体,故D正确。
故选D。
4.如图是装有静电除尘纸的拖把,扫地时除尘纸与地板摩擦就可以轻松地将灰尘和头发清扫干净。下列说法正确的是( )
A.静电除尘纸和地面摩擦创造了电荷
B.静电除尘纸和地面摩擦后与地板带有同种电荷
C.静电除尘纸吸附灰尘是利用同种电荷相互吸引
D.静电除尘纸和地面摩擦后带电能吸引轻小物体
【答案】D
【详解】A.摩擦起电的实质是电荷的转移,不能创造电荷,故A错误;
B.摩擦起电时两物体带异种电荷,故B错误;
C.同种电荷相互排斥,除尘纸吸附灰尘是利用带电体吸引轻小物体的性质,故C错误;
D.静电除尘纸和地面摩擦后带上了电,带电体具备吸引轻小物体的性质,因此可以吸附灰尘、头发等。故D正确。
故选D。
5.关于粒子和宇宙,下列说法正确的是( )
A.“日心说”认为地球是宇宙的中心 B.汤姆生发现电子说明分子是可分的
C.摩擦起电的实质是电子发生了转移 D.柳絮飞舞说明分子是运动的
【答案】C
【详解】A.日心说认为太阳是宇宙中心,故A错误;
B.汤姆生发现了电子说明原子是可分的,故B错误;
C.摩擦起电的实质是电子从一个物体转移到另一个物体,故C正确;
D.柳絮漫天飞舞属于物体的机械运动不是分子运动,故D错误。
故选C。
6.A,B,C三个轻质小球,已知A带负电,A和B互相吸引,C和A互相排斥,则( )
A.B一定带正电,C带负电 B.B可能带正电,C带正电
C.B一定不带电,C带正电 D.B可能不带电,C带负电
【答案】D
【详解】BC.已知小球C和带负电的小球A互相排斥,由于同种电荷相互排斥,因此小球C一定带负电,故BC不符合题意;
AD.小球A和小球B互相吸引,小球B有两种可能:由于异种电荷相吸,所以小球B可能带正电;由于带电体可以吸引不带电的轻小物体,所以小球B还有可能不带电,故A不符合题意,D符合题意。
故选D。
7.如图所示,两个相同的验电器A和B,A带正电,B不带电,用一根带绝缘柄的铜棒把两个验电器的金属球连接起来的瞬间( )
A.电流方向由A到B B.有电流但方向无法确定
C.电流方向由B到A D.电子移动方向由A到B
【答案】A
【详解】带正电,缺少电子,B不带电,用铜棒连接两个验电器的瞬间,B上的自由电子会向A转移,因此电子的移动方向为 B → A 。根据电流方向的规定:正电荷定向移动的方向为电流方向,电流方向与负电荷(自由电子)定向移动的方向相反。
A.电子从B移动到A,电流方向与电子移动方向相反,因此电流方向由A到B,故A正确;
B.电荷定向移动方向明确,电流方向可以确定,故B错误;
C.电流方向为由A到B,不是B到A,故C错误;
D.自由电子从B向A移动,电子移动方向是B到A,不是A到B,故D错误。
故选A。
8.一带负电粒子以速度v射入水平面上的两带电平板a、b之间,其运动轨迹可能是图中的( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】由选项图可知,a板带负电,b板带正电,入射粒子带负电,根据电荷间相互作用规律可知,粒子受到a板的排斥力、b板的吸引力,因此粒子的合力方向竖直向下;粒子初速度方向为水平向右,合力与初速度方向垂直,粒子做曲线运动,且曲线轨迹的凹侧指向合力方向。故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
9.玻璃棒摩擦丝绸带上了正电,是因为玻璃棒______________(填“得到”或“失去”)电子。验电器的工作原理是______________。
【答案】 失去 同种电荷相互排斥
【详解】由摩擦起电的电子转移规律可知,带正电的物体为失去电子;验电器的工作原理是同种电荷相互排斥。
10.我国西晋时,张华在《博物志》中描述他发现的电学现象:“今人梳头,…,有随梳、解结有光者,亦有咤声”。“随梳”是指头发跟随着梳子飘动,这是因为梳子与头发摩擦,梳子和头发带上______电荷而相互______。
【答案】 异种 吸引
【详解】由摩擦起电的规律可知,梳子与头发摩擦后会带上异种电荷,根据电荷间相互作用规律,异种电荷相互吸引,因此头发会跟随梳子飘动。
11.如图所示为静电复印原理图,静电复印时,硒鼓表面带负电荷,文件在强光反射下经凸透镜成像,硒鼓表面的部分电荷受到强光照射消失,剩余的电荷会___________(选填“吸引”或“排斥”)带正电荷的墨粉,将其加热软化后压到纸张上。验电器的原理与静电复印的原理___________(选填“相同”或“不同”)。
【答案】 吸引 不同
【详解】由电荷间的相互作用规律可知,异种电荷相互吸引,故硒鼓剩余的负电荷会吸引带正电的墨粉;验电器的工作原理是同种电荷相互排斥,与静电复印利用异种电荷相互吸引,二者原理不同。
12.摩擦起电并不是创造了电荷,实质是________发生了转移,用橡胶棒去摩擦动物的皮毛后,橡胶棒带上了________电。是由于________对电荷的束缚能力较强导致的。
【答案】 电子 负 橡胶棒
【详解】摩擦起电的实质是电子发生了转移,电子会从对其束缚能力弱的物体转移到束缚能力强的物体上,该过程并没有创造电荷;
橡胶棒与动物皮毛摩擦时,因为橡胶棒对电荷的束缚能力比动物皮毛更强,电子会从皮毛转移到橡胶棒上,从而带上负电。
13.静电给人们带来了很多方便,但有时也带来了很多麻烦。例如:印刷厂里,纸张因摩擦带电会使纸张吸附在一起,给印刷带来麻烦,纸张因摩擦带电的实质是______(选填“创造了电荷”或“电荷发生了转移”);印染厂里,染织物带上静电后会吸附空气中的尘埃,使印染质量下降,染织物吸附空气中的尘埃是因为______。
【答案】 电荷发生了转移 带电体具有吸引轻小物体的性质
【详解】摩擦起电的实质是电荷在不同物体之间发生转移,电荷不能被创造。
带电体具有吸引轻小物体的特性,染织物带上静电后成为带电体,空气中的尘埃属于轻小物体,所以会被吸附,因此原因是带电体具有吸引轻小物体的性质。
14.如图所示的静电拖把,拖地时除尘纸与地板摩擦后得到电子带______电,利用带电体能吸引______的性质,吸附地面上的毛发等碎屑,从而达到清洁的目的;当向前拖地时,地面对拖把的摩擦力向______(填“前”或“后”)。
【答案】 负 轻小物体 后
【详解】摩擦起电中,得到电子的物体带负电,所以除尘纸得到电子后带负电。
带电体具有吸引轻小物体的性质,因此能吸附地面上的毛发、碎屑。
摩擦力的方向总是与物体的相对运动方向相反。拖把向前运动,地面对拖把的摩擦力会阻碍它向前运动,所以摩擦力方向是后。
15.在“观察带电物体间的相互作用”的活动中,用干燥的丝绸摩擦过的有机玻璃棒和用干燥的毛皮摩擦过的橡胶棒,依次两两靠近,如图1所示。
(1)图1甲中呈现相互_________的现象,说明这两根有机玻璃棒带_________(填“同种”或“异种”)电荷。
(2)图1丙中呈现相互_________的现象,说明有机玻璃棒所带电荷与橡胶棒所带电荷是_________(填“相同”或“不同”)的。
(3)三个悬挂的轻质小球、、,静止时的位置关系如图2中甲,乙所示,若带负电,则带_________(填“正电”“负电”或“可能不带电”)
【答案】(1) 排斥 同种
(2) 吸引 不同
(3)正电
【详解】(1)两根都是用干燥丝绸摩擦过的有机玻璃棒,会带上同种电荷,根据电荷间的相互作用规律:同种电荷相互排斥,因此图1甲中两根棒呈现相互排斥的现象。
(2)用干燥丝绸摩擦的有机玻璃棒带正电,用干燥毛皮摩擦的橡胶棒带负电,二者带异种电荷,根据电荷间的相互作用规律:异种电荷相互吸引,因此图1丙中两棒呈现相互吸引的现象,说明两种电荷是不同的。
(3)图2乙中,B和C相互吸引,已知C带负电,说明B带正电,或B不带电;图2甲中,A和B相互排斥,只有带同种电荷的两个带电体才会出现排斥现象,因此B一定带电、且和A带同种电荷,已知B带正电,所以A一定带正电。
16.用气球做以下小实验:
(1)将两个气球在头发上摩擦几下,如图甲放置,上面的气球能悬浮在空中,是因为同种电荷相互_______导致的。
(2)加水后的玻璃管与气球处于静止状态,如图乙(a)所示。手握管子突然向上运动时,气球会变大,如图乙(b)。该现象的产生是由于_______(选填“水”“气球”或“玻璃管”)具有惯性。
(3)图丙中,放在钉板上的气球并没有被刺破,这是用_______的方法减小压强的。
(4)如图丁所示,要使两个气球靠近,应用吸管对准_______(选填“A”“B”或“C”)点沿垂直于纸面方向用力吹气。
【答案】(1)排斥
(2)水
(3)增大受力面积
(4)B
【详解】(1)两个气球摩擦后带同种电荷,根据电荷间的相互作用规律知,同种电荷相互排斥,排斥力与气球重力平衡,因此气球可以悬浮在空中。
(2)当手握玻璃管突然向上运动时,玻璃管随人手向上加速运动,玻璃管内的水由于惯性保持原来的静止状态,相对玻璃管向下移动,挤压气球使气球体积变大,因此该现象是水的惯性导致的。
(3)压强大小与压力、受力面积有关。钉板上有大量钉子,在压力一定时,通过增大受力面积减小了压强,因此气球不会被刺破。
(4)根据流体压强规律知,流速越大的位置压强越小。要让两个气球靠近,需要让两气球中间压强减小,因此对准两个气球中间的B点吹气,中间流速增大、压强减小,外侧大气压就会将气球压向中间,使气球靠近。
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