【新】高中物理第一章电荷与电场1静电现象及其应用学案教科版选修1-1

1 静电现象及其应用[知识梳理]一、静电现象1．不同材料的物体相互摩擦后能吸引轻小物体，就说物体带了“电”，带电的物体叫做“带电体”，通过摩擦使物体带电的方法被称为“摩擦起电”．2．自然界中只存在两种电荷：正电荷和负电荷，用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电荷，用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷．3．电荷间的相互作用规律：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引．二、摩擦起电现象的解释1．摩擦起电的实质是电子从一个物体转移到另一个物体上，失去电子的物体带正电，得到电子的物体带负电．2．电荷守恒定律：电荷既不能创造，也不能消灭，只能从一个物体转移到另一个物体，或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．3．物体所带电荷的多少称为电荷量，简称电量，单位是库仑，简称库，用符号C表示．三、静电的应用和防止1．应用利用静电的性质，人们已开发了许多静电技术的应用项目．如：静电除尘、静电复印、静电加速器、静电喷涂与静电植绒．2．危害常见的静电的危害方式有：使物体粘连或缠绕、静电点火．3．静电危害的防止办法常见到的防止静电的办法有：采用消除静电装置、增加空气湿度、使用抗静电材料．[基础自测]1．思考判断(1)任意两个物体间摩擦时都能起电．( )(2)两物体相互吸引，一定是带异种电荷．( )(3)任何带电的实质都是电荷的转移．( )(4)摩擦起电的实质是创造了电荷．( )(5)三种起电方式中，感应起电违背了电荷守恒定律．( )[提示](1)×(2)×(3)√(4)×(5)×2．已知元电荷数值为e＝1.6×10－19C，某个物体带电量不可能是( )【导学号：37032000】A．1.6×10－19C B．3.2×10－19CC．4.8×10－19C D．6×10－19CD[任何物体的带电量都是元电荷电量的整数倍，故D物体带的电量不可能，故选D.] 3．对于一个已经带电的物体，下列说法中正确的是( )A．物体上一定有多余的电子B．物体上一定缺少电子C．物体的带电量一定是e整数倍D．物体的带电量可以是任意的一个值C[已经带电的物体，可能是有多余的电子带负电，也可能是缺少电子带正电，故A、B项错误．物体的带电量一定是元电荷e的整数倍，故C项正确，D项错误．] 4．一带负电的绝缘金属小球放在潮湿的空气中，经过一段时间后，发现该小球上净电荷几乎不存在了，这说明( )【导学号：37032001】A．小球上原有负电荷逐渐消失了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．该现象是由于电子的转移引起的，不遵循电荷守恒定律C[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．此过程中电荷仍然守恒，电荷没有消失，只是被潮湿的空气导走而已，仍然遵循电荷守恒定律，故B、D错误．金属小球上的负电荷减少是由于潮湿的空气将电子导走了，故C正确．][合作探究·攻重难]1．摩擦起电(1)用摩擦的方法使物体带电：两个不同种类的物体相互摩擦，其中一个物体失去电子而带正电，另一个物体获得电子而带等量的负电．(2)摩擦起电的原因：不同物质组成的物体，由于原子核对核外电子的束缚能力不同，在摩擦过程中由于摩擦力做功，对核外电子的束缚能力弱的原子失去电子而带正电，对核外电子的束缚能力强的原子获得电子而带负电，且两个物体带等量的正、负电荷．(3)摩擦起电的本质：一个物体失去电子带正电，另一个物体得到这些电子而带负电．即摩擦起电是由物体间电荷的转移引起的．2．接触起电(1)方法：用一个不带电的物体去接触另一个带电的物体，带电物体的净电荷的一部分就会转移到原来不带电的物体上，使原来不带电的物体带电．(2)规律：两个完全相同的导体球发生接触时，同种电荷总电荷量平均分配，异种电荷先中和后再平分；两个导体球分离后，各带等量的同种电荷(恰好中和时，两导体球都不带电)．3．感应起电(1)方法：用带电的物体靠近没有带电的物体，也能使没有带电的物体带电．例如，将一个带电的物体靠近一个原来没有带电的金属导体，金属内部的自由电子就会发生移动，从而在导体表面出现“感应电荷”．如果将带电的物体靠近绝缘体，绝缘体内部的电子虽然不会自由移动，但带电物体的作用会使绝缘体内部电子的方向发生改变，出现“极化”现象，使其带电．(2)规律：感应起电时，原来不带电的导体的两端同时感应出等量的异种电荷，且靠近带电体的一端感应出的电荷与带电体带的电荷是异种电荷，远离带电体的一端感应出的电荷与带电体带的电荷是同种电荷．(3)感应起电的本质：感应起电不是创造了电荷，而是使物体中的正、负电荷分开，使电荷从物体的一部分转移到另一部分，即物体中发生电荷的转移．4．电荷守恒定律的理解“起电”并不是创造电荷，只是电荷在不同物体或物体不同部分间的转移．当一个物体得到电荷时，其他物体失去电荷；它所得到的电荷就是其他物体失去的电荷．任何孤立系统的电荷总数保持不变．在一个系统的内部，电荷可以从一个物体转移到另一个物体，但是在这个过程中系统的总的电荷是不改变的．这就是电荷守恒定律．(多选)把两个相同的金属小球接触一下再分开一小段距离，发现两球之间相互排斥，则这两个金属小球原来的带电情况可能是( )A．两球原来带有等量异种电荷B．两球原来带有等量同种电荷C．两球原来带有不等量异种电荷D．两球中原来只有一个带电BCD[同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引，当两小球相互接触时，利用电荷守恒定律可知，电荷会重新分布，可以使原来不带电的物体带电，也可以使原来带电的物体的带电荷量发生变化，所以接触以后会使物体的带电情况发生多种变化．]两种带电的物体完全相同相互接触时，若是同种电性电荷则电荷量平分，若是异种电荷则电荷要先中和后平分.[针对训练]1．关于摩擦起电和电荷，下列说法正确的是( )A．摩擦起电的过程是使本来没有电子和质子的物体产生了电子和质子的过程B．摩擦起电的过程是使金属导体的电子和质子分离且反向移动的过程C．用丝绸摩擦玻璃棒，电子从玻璃棒转移到丝绸，玻璃棒因为电子数少于质子数而带正电D．电解液中的正负离子个数一定相同C[摩擦起电实质是由于两个物体的原子核对核外电子的约束能力不相同，因而电子可以在物体间转移．若一个物体失去电子，其质子数比电子数多，我们说它带正电荷．若一个物体得到电子，其质子数比电子数少，我们说它带负电荷．使物体带电并不是创造出电荷．A、摩擦起电现象使电子转移，而不是产生，故A错误；B、质子处在原子核内部，在摩擦中不可能使质子发生移动；故B错误；C、丝绸摩擦玻璃棒摩是因为摩擦导致电子从一个物体转移到另一个物体而形成的；两种不同材料的绝缘体相互摩擦后，同时带上等量异号电荷；故C正确；D、电解液中的正、负离子都可以移动，正、负离子的个数可以相同也可以不同，电解液中的电流是正、负离子同时做定向移动形成的，故D错误．]1生尖端放电．高压电气设备的金属元件，表面制作的很光滑，是为了避免尖端放电而造成事故和损失．避雷针则是利用尖端放电的原理来保护高大建筑物等设施的，为便于放电，避雷针必须制作成针状(或尖头)的．2．避雷原理：带电云层靠近高大建筑物时，由于受云层产生的电场的作用，与带电云层所带电荷电性相同的电荷被排斥而流入大地，建筑物上留下了与带电云层所带电荷电性相反的电荷．当电荷累积到足够多时，会发生强烈的放电即雷击现象．当建筑物安装了避雷针时，在避雷针上产生的感应电荷不能够大量累积，它会通过针尖逐渐放出，比较缓慢的中和云层所带电荷，有效避免了强烈的放电即雷击现象，保护了建筑物．3．防止静电危害的基本方法是：尽快把静电导走，避免越积越多(一旦电荷积累到相当多时，可产生上千伏以上的电压)．如油罐车后装一条拖在地上的铁链，工厂里保持一定的湿度等，都是为了及时导走静电荷，消除静电的危害．(多选)下列措施中，属防止静电危害的是( )A．油罐车后有一条拖在地面上的铁链条B．小汽车上有一根露在外面的小天线C．在印染厂中保持适当的湿度D．在地毯中夹杂0.05～0.07 mm的不锈钢丝导电纤维ACD[油罐车后装一条拖在地面上的铁链条，可以及时导走油罐车上产生(摩擦等原因)的静电荷，避免电荷越积越多，从而产生高压放电，使油罐车起火爆炸，所以A项正确．在地毯中夹杂不锈钢丝，同样是为了导走摩擦产生的静电荷，而印染厂中保持适当湿度，是为了使静电荷及时散失，避免干扰印染的质量，所以C、D项正确．而在小汽车外露出一根小天线，是为了接收电磁波(收音机等)，如果小天线不露在汽车外，车内处于被金属包围的环境中，因静电屏蔽作用，无法收到无线电信号，因此，B项错误．]根据静电产生的特点，采用不同的方法消除静电的危害.防止静电危害的基本方法是：尽快把静电导走，避免过多的电荷积累.[针对训练]2．身穿化纤衣服的人在晚上脱衣时，会看到电火花，并伴有“叭叭”的响声，其原因是( )【导学号：37032002】A．由于化纤衣物间的摩擦产生了静电B．人体本身带电C．空气带电，在衣物上产生放电现象D．以上说法都不正确A[正常情况下，物体(包括气体物质)都是电中性的，人体、空气本身是不可能带电的，故B、C错误．晚上脱衣时，衣物间的摩擦产生静电，积聚的大量电荷导致火花放电，故A正确．][当堂达标·固双基]1．用毛皮摩擦过的硬橡胶棒，靠近一个塑料小球时( )A．若塑料小球被硬橡胶棒吸引，说明塑料小球必定带正电B．若塑料小球被硬橡胶棒吸引，说明塑料小球必定带负电C．若塑料小球被硬橡胶棒排斥，说明塑料小球必定带正电D．若塑料小球被硬橡胶棒排斥，说明塑料小球必定带负电D[用毛皮摩擦过的硬橡胶棒带上负电荷，塑料小球被吸引时，小球可能不带电(带电体能吸引轻小物体)，也可能带正电，但塑料小球如果被排斥，则小球必定带电，且与橡胶棒带同种电荷．]2．(多选)下列说法中，正确的是( )A．物体不带电荷是因为该物体中没有正、负电荷B．物体中有大量的正、负电荷，当它失去部分负电荷后，就会显正电性C．橡胶棒与毛皮摩擦过程中，创造出了负电荷D．正、负电子对可以同时湮没，转化为光子，但是电荷守恒定律仍成立BD[物体内正负电荷数相等也不显示电性，但有电荷存在，故A错误；由于正电荷比较多，故B正确；用毛皮摩擦过的硬橡胶棒带负电，是摩擦过程中毛皮上的电子即负电荷转移到了硬橡胶棒上，故C错误；因为电荷不会凭空消失，故D正确，故选BD.] 3．为了防止静电的危害，应尽快把产生的静电导走，下面措施中不是防止静电危害的是( )【导学号：37032003】A．油罐车后面装一条拖地的铁链B．电工钳柄上套有绝缘胶套C．飞机轮上装搭地线D．印刷车间中保持适当的湿度B[要注意区分静电和电源，电工钳柄上套有绝缘胶套是为了使工人与电源隔离开，并不是为了防止静电．]4.两个悬挂着的通电小球，相互作用情况如图1­1­1所示，那么A球一定( )图1­1­1A．带正电荷B．带负电荷C．不带电D．带与B球相同的电荷D[同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，所以A、B一定带同种电荷，故D正确．]。