2018版高中物理 第1章 靜電與靜電場(chǎng) 第1節(jié) 認(rèn)識(shí)靜電學(xué)案 魯科版選修1 -1.doc

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第1節(jié)　認(rèn)識(shí)靜電 學(xué)　習(xí)　目　標(biāo) 知　識(shí)　脈　絡(luò) 1.了解多種形式的靜電現(xiàn)象，知道物質(zhì)的電結(jié)構(gòu)． 2.知道使物體帶電的方法：摩擦起電、感應(yīng)起電和接觸起電．會(huì)用物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)解釋起電現(xiàn)象．(難點(diǎn)) 3.理解電荷守恒定律，體會(huì)大自然的和諧與美妙. 靜 電 現(xiàn) 象　物 質(zhì) 的 電 性 1．靜電現(xiàn)象 (1)不同材料的物體經(jīng)過摩擦后能吸引輕小物體的現(xiàn)象稱為“電化”或“帶電”． (2)通過摩擦可以使物體帶電，而且摩擦可以產(chǎn)生兩種不同的電荷． 2．物質(zhì)的結(jié)構(gòu) 物體是由原子組成的，原子則是由帶正電的原子核以及環(huán)繞原子核運(yùn)動(dòng)的帶負(fù)電的電子組成的．而原子核又是由質(zhì)子和中子組成的．質(zhì)子帶正電，中子不帶電．在一般情況下，物體內(nèi)部的原子中電子的數(shù)目等于質(zhì)子的數(shù)目，整個(gè)物體不帶電，呈電中性． 3．兩種電荷：自然界中存在著兩種電荷，它們分別為正電荷和負(fù)電荷．用毛皮摩擦過的橡膠棒上帶的電荷叫負(fù)電荷；用絲綢摩擦過的玻璃棒上帶的電荷叫正電荷． 4．物體帶電的三種方式：摩擦起電、感應(yīng)起電、接觸起電． 1．“頓牟掇芥”記載的是摩擦生電現(xiàn)象．(√) 2．電荷間的相互作用規(guī)律是同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引．(√) 3．帶電體靠近導(dǎo)體，導(dǎo)體感應(yīng)起電，拿走帶電體，導(dǎo)體仍然帶電．() 4．感應(yīng)起電的實(shí)質(zhì)是帶電體的電荷飛到了導(dǎo)體上．() 1．摩擦起電的原因是什么？ 【提示】　電子的得失． 2．現(xiàn)僅有一帶正電的電荷A和一個(gè)完整不可拆的導(dǎo)體B(A、B都帶有絕緣支架)，你能否使導(dǎo)體B帶上正電或負(fù)電？試用學(xué)過的知識(shí)簡(jiǎn)要分析． 【提示】　起電的方式有摩擦起電、接觸起電、感應(yīng)起電，若選擇讓A、B直接接觸的方式，可使導(dǎo)體B帶上正電；若選擇用A去靠近B，用感應(yīng)的方式讓B帶電，似乎還缺少一個(gè)導(dǎo)體C，其實(shí)人是一個(gè)很好的導(dǎo)體，在A靠近B時(shí)，用手觸摸B，拿開手后再取走A，B則帶上了負(fù)電． 1．摩擦起電 (1)用摩擦的方法使物體帶電：兩個(gè)不同種類的物體相互摩擦，其中一個(gè)物體失去電子而帶正電，另一個(gè)物體獲得電子而帶等量的負(fù)電． (2)摩擦起電的原因：不同物質(zhì)組成的物體，由于原子核對(duì)核外電子的束縛能力不同，在摩擦過程中由于摩擦力做功，使核外電子的束縛能力弱的原子失去電子而帶正電，使核外電子的束縛能力強(qiáng)的原子獲得電子而帶負(fù)電，且兩個(gè)物體帶等量的正、負(fù)電荷． 2．接觸起電 (1)方法：用一個(gè)不帶電的物體去接觸另一個(gè)帶電的物體，帶電物體的凈電荷的一部分就會(huì)轉(zhuǎn)移到原來不帶電的物體上，使原來不帶電的物體帶電． (2)規(guī)律：兩個(gè)完全相同的導(dǎo)體球發(fā)生接觸時(shí)，同種電荷總電荷量平均分配，異種電荷先中和后再平分；兩個(gè)導(dǎo)體球分離后，各帶等量的同種電荷(恰好中和時(shí)，兩導(dǎo)體球都不帶電)． 3．感應(yīng)起電 (1)方法：用帶電的物體靠近沒有帶電的物體，也能使沒有帶電的物體帶電．例如，將一個(gè)帶電的物體靠近一個(gè)原來沒有帶電的金屬導(dǎo)體，金屬內(nèi)部的自由電子就會(huì)發(fā)生移動(dòng)，從而在導(dǎo)體表面出現(xiàn)“感應(yīng)電荷”．如果將帶電的物體靠近絕緣體，絕緣體內(nèi)部的電子雖然不會(huì)自由移動(dòng)，但帶電物體的作用會(huì)使絕緣體內(nèi)部電子的方向發(fā)生改變，出現(xiàn)“極化”現(xiàn)象，使其帶電． (2)規(guī)律：感應(yīng)起電時(shí)，原來不帶電的導(dǎo)體的兩端同時(shí)感應(yīng)出等量的異種電荷，且靠近帶電體一端感應(yīng)出的電荷與帶電體帶的電荷是異種電荷，遠(yuǎn)離帶電體一端感應(yīng)出的電荷與帶電體帶的電荷是同種電荷，即“近異遠(yuǎn)同”． 1．關(guān)于電現(xiàn)象，下列敘述正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：18152001】 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(fù)電 B．摩擦可以起電是普遍存在的現(xiàn)象，相互摩擦的任意兩個(gè)物體總是同時(shí)帶等量異種電荷 C．帶電現(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(fù)電性，失去電子就一定顯正電性 D．摩擦起電是通過摩擦創(chuàng)造了等量的異種電荷的過程 【解析】　使物體帶電的實(shí)質(zhì)就是電荷重新分布，使原來不帶電的物體帶了電．電荷既不能創(chuàng)造，也不能消滅，只能從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，在任何轉(zhuǎn)移的過程中，電荷的總量不變． 【答案】　C 2．在感應(yīng)起電中帶負(fù)電物體靠近帶絕緣底座的導(dǎo)體時(shí)，如圖111所示M處將(　　) 圖111 A．帶正電 B．帶負(fù)電 C．不帶電 D．以上答案均有可能 【解析】　由同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引可知，導(dǎo)體中的負(fù)電荷被排斥到M處，所以選項(xiàng)B正確． 【答案】　B 3．(多選)如圖112所示，A、B為相互接觸的用絕緣支柱支持的金屬導(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(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：18152002】 圖112 A．把C移近導(dǎo)體A時(shí)，A、B上的金屬箔片都張開 B．把C移近導(dǎo)體A，先把A、B分開，然后移去C，A、B上的金屬箔片仍張開 C．先把C移走，再把A、B分開，A、B上的金屬箔片仍張開 D．先把A、B分開，再把C移去，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 【解析】　雖然A、B起初都不帶電，但帶正電的導(dǎo)體C對(duì)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(dòng)，使得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因?yàn)榻佑|帶電，也分別帶上了與A、B同種的電荷，由于同種電荷間的斥力，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上的電荷因受C的作用力不可能中和，因而A、B仍帶等量的異種感應(yīng)電荷，此時(shí)即使再移走C，因A、B已經(jīng)絕緣，所帶電荷量也不能變，金屬箔片仍張開，B正確．但如果先移走C，A、B上的感應(yīng)電荷會(huì)馬上在其相互之間的作用力下吸引中和，不再帶電，所以箔片都不會(huì)張開，C錯(cuò)．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，箔片都不會(huì)張開，D錯(cuò)． 【答案】　AB 使物體帶電的三種方式都是使電荷重新分布，電荷的總量均保持不變. 電 荷 守 恒 定 律 任何孤立系統(tǒng)的電荷總數(shù)保持不變．在一個(gè)系統(tǒng)的內(nèi)部，電荷可以從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體．但是，在這個(gè)過程中系統(tǒng)總的電荷是不改變的． 1．物體帶電的實(shí)質(zhì)是電荷的轉(zhuǎn)移．(√) 2．三種起電方式中，感應(yīng)起電違背了電荷守恒定律．() 3．各種起電現(xiàn)象都遵守電荷守恒定律(√) 在干燥的冬天，你也許有過這樣的經(jīng)歷：當(dāng)你經(jīng)過鋪有地毯的走道來到房間門口，在伸手接觸金屬門把手的一剎那，突然聽到“啪”的一聲，把你“猛擊”一下，弄得你虛驚一場(chǎng)(如圖113所示)，想一想這是為什么？ 圖113 【提示】　人在地毯上行走，由于腳與地毯的摩擦，時(shí)間久了人身上會(huì)帶有因摩擦而產(chǎn)生的大量電荷，當(dāng)人手與金屬門把手接觸的瞬間放電，會(huì)發(fā)出“啪”的聲響，同時(shí)人感到有觸電的感覺． 電荷守恒定律的理解 1．定律中“總的電荷”是指電荷的代數(shù)和． 2．物體帶電的實(shí)質(zhì)是電荷發(fā)生了轉(zhuǎn)移，也就是物體間電荷的重新分配． 3．“起電”并不是創(chuàng)造電荷，只是電荷在不同物體或物體不同部分間的轉(zhuǎn)移．當(dāng)一個(gè)物體得到電荷時(shí)，其他物體失去電荷；它所得到的電荷就是其他物體失去的電荷．任何孤立系統(tǒng)的電荷總數(shù)保持不變．在一個(gè)系統(tǒng)的內(nèi)部，電荷可以從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，但是在這個(gè)過程中電荷既沒創(chuàng)生也沒有消滅，系統(tǒng)總的電荷是不改變的． 4．任何孤立系統(tǒng)的電荷總數(shù)保持不變．這里所謂“孤立”系統(tǒng)，就是指與外界沒有進(jìn)行電荷交換的系統(tǒng)，但在系統(tǒng)內(nèi)可能存在多個(gè)物體，在這些物體間電荷是可以轉(zhuǎn)移的． 4．(多選)原來甲、乙、丙三個(gè)完全相同的物體都不帶電，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1.610－15 C，丙物體帶電810－16 C．則對(duì)于最后乙、丙兩物體的帶電情況下列說法中正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：18152003】 A．乙物體一定帶有負(fù)電荷810－16 C B．乙物體可能帶有負(fù)電荷2.410－15 C C．丙物體一定帶有正電荷810－16 C D．丙物體一定帶有負(fù)電荷810－16 C 【解析】　由于甲、乙、丙原來都不帶電，即都沒有凈電荷，甲、乙摩擦導(dǎo)致甲失去電子而帶1.610－15 C的正電荷，乙物體得到電子而帶1.610－15 C的負(fù)電荷；乙物體與不帶電的丙物體相接觸，從而使一部分負(fù)電荷轉(zhuǎn)移到丙物體上，故可知乙、丙兩物體都帶負(fù)電荷，由電荷守恒可知乙最終所帶負(fù)電荷為1.610－15 C－810－16 C＝810－16 C，故A、D正確． 【答案】　AD 5．(多選)一帶負(fù)電的絕緣金屬小球放在潮濕的空氣中，經(jīng)過一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)該小球上凈電荷幾乎不存在，這說明(　　) A．小球上原有的負(fù)電荷逐漸消失了 B．在此現(xiàn)象中，電荷不守恒 C．小球上負(fù)電荷減少的主要原因是潮濕的空氣將電子導(dǎo)走了 D．該現(xiàn)象是由于電子的轉(zhuǎn)移引起，仍然遵循電荷守恒定律 【解析】　絕緣小球上電荷量減少是由于電子通過空氣導(dǎo)電轉(zhuǎn)移到外界，只是小球上電荷量減少，但是這些電子并沒消失，故A、B錯(cuò)誤，C正確．就小球和整個(gè)外界組成的系統(tǒng)而言，其電荷的總量仍保持不變，故D正確． 【答案】　CD 6．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(shí)a、b都不帶電，如圖114所示，現(xiàn)使b帶電，則(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：18152004】 圖114 A．a(chǎn)、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 【解析】　本題考查了四個(gè)知識(shí)點(diǎn)：(1)帶電體有吸引輕小物體的性質(zhì)．(2)物體間力的作用是相互的．(3)接觸帶電．(4)同種電荷相互排斥．由(1)(2)知道b應(yīng)吸引a，使b、a接觸；由(3)知a、b接觸后，原來b所帶的電荷要重新在a、b表面分布，使a、b帶了同種電荷；由(4)知b又把a(bǔ)排斥開，故應(yīng)選D. 【答案】　D 當(dāng)兩個(gè)物體相互接觸時(shí)，可以使原來不帶電的物體帶電，這種方式稱為接觸帶電.兩種帶電的物體(完全相同)相互接觸時(shí)，若是同種電荷則電荷量平分，若是異種電荷則電荷要先中和后平分.