物理选修3-1第一章静电场知识点与习题答案

物理选修3-1教案（一）

第一章静电场

1.1电荷及其守恒定律

一、起电方法的实验探究

1. 物体有了吸引轻小物体的性质，就说物体带了电或有了电荷。

2. 两种电荷

自然界中的电荷有 2种，即正电荷和负电荷.如：丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷是正电荷；用干燥的毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷是负电荷•同种电荷相斥，异种电荷相吸.（相互吸引的一定是带异种电荷的物体吗？）不一定，除了带异种电荷的物体相互吸引之外，带电体有吸引轻小物体的性质，这里的“轻小物体”可能不带电.

3. 起电的方法

使物体起电的方法有三种：摩擦起电、接触起电、感应起电

①摩擦起电：两种不同的物体原子核束缚电子的能力并不相同•两种物体相互摩擦时，束

缚电子能力强的物体就会得到电子而带负电，束缚电子能力弱的物体会失去电子而带正电.（正负电荷的分开与转移）

⑦接触起电：带电物体由于缺少（或多余）电子，当带电体与不带电的物体接触时，就会使不带电的物体上失去电子（或得到电子），从而使不带电的物体由于缺少（或多余）电子而带正电（负电）.（电荷从一个物体转移到另一个物体）

③感应起电：当带电体靠近导体时，导体内的自由电子会向靠近或远离带电体的方向移

动.（电荷从物体的一部分转移到另一部分）

三种起电的方式不同，但实质都是发生电子的转移，使多余电子的物体（部分）带负电，使缺少电子的物体（部分）带正电.在电子转移的过程中，电荷的总量保持不变.

二、电荷守恒定律

1、电荷量：电荷的多少。在国际单位制中，它的单位是库仑，符号是 C.

2、元电荷：电子和质子所带电荷的绝对值均为 1.6 × 10「19C,所有带电体的电荷量等于 e或 e的整数倍。（元电荷就是带电荷量足够小的带电体吗？提示：不是，元电荷是一个抽象的

概念，不是指的某一个带电体，它是指电荷的电荷量•另外任何带电体所带电荷量是 1.6 ×10— 19C的整数倍.）

3、比荷：粒子的电荷量与粒子质量的比值。

4、电荷守恒定律

表述1：电荷守恒定律：电荷既不能凭空产生，也不能凭空消失，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。

表述2:在一个与外界没有电荷交换的系统内，正、负电荷的代数和保持不变。

例：有两个完全相同的带电绝缘金属小球A、B,分别带电荷量为QA= 6.4 × 10— 9 C, QB=—3.2 × 10— 9 C,让两个绝缘小球接触，在接触过程中，电子如何转移并转移了多少？

【思路点拨】当两个完全相同的金属球接触后，根据对称性，两个球一定带等量的电荷

量•若两个球原先带同种电荷，电荷量相加后均分；若两个球原先带异种电荷，则电荷先中和再均分.

【自主解答】 接触达到静电平衡后，两球电荷 量相等，电荷量为

在接触过程中，电子从号球转移到』球，则B 球 共转移的电了的电荷量为

∆⅛=ρ√ -e^L6X10 y C-(-3JXl0 M C) = 4.8X10 9C

=3× IIL 个.

【答案】 电子由〃球转移到异球，共转移

T3X10lβ

个电子.

I

【小结练习】

1关于摩擦起电和感应起电的实质，下列说法正确的是：（ ）

A. 摩擦起电现象说明了机械能可以转化为电能，也说明通过做功可以创造电荷

B. 摩擦起电说明电荷可以从一个物体转移到另一个物体

C. 感应起电说明电荷可以从物体的一个部分转移到物体另一个部分

D.

感应起电说明电荷从带电的物体转移到原来不带电的物体上去了

Db 先吸引a ，接触后又把a 排斥开 3、如图所示，将带电棒移近两个不带电的导体球， 两个导体球开始时互相接触且对地绝缘，下述几种方法中能使两球 都带电的是 （ ） A 先把两球分开，再移走棒 B. 先移走棒，再把两球分开

C. 先将棒接触一下其中的一个球，再把两球分开

D.

棒的带电荷量不变，两导体球不能带电

1解析：摩擦起电的实质是：当两个物体相互摩擦时， 一些束缚得不

紧的电子往往从一个物 体转移到另一个物体，于是原来电中性的物体由于得到电子而带上负电， 失去电子的物体带

上正电。即电荷在物体之间转移。

感应起电的实质是：当一个带电体靠近导体时，

由于电荷之间的相互吸引或排斥，

导致导体

中的自由电荷趋向或远离带电体， 使导体上靠近带电体的一端带异种电荷， 远离的一端带同

种电荷。即电荷在物体的不同部分之间转移。 由电荷守恒定律可知：电荷不可能被创造。 答案:BC

QA f

-QB f

Q A ±Q B

@4X10 }+(—3*2X10 1

2

C-LfiXKI

转移的电子数为朴=

Wf L 4A ⅝⅛X10

少C

1.6X10 Iy C

2、绝缘细线上端固定，下端悬挂一个轻质小球 在a 的附近，有一个绝缘金属球 b ,开始a 、 在使a 带电，则：（ ） Aa 、b 之间不发生相互作用 B.

b 将吸引a ，吸住后不放

Cb 立即把a 排斥开

a ，a 的表面镀有铝膜，

，

2、解析：当a带上电荷后，由于带电体要吸引轻小物体，故 a将吸引b。这种吸引是相互的，故可以观察到 a被b吸引过来。当它们相互接触后，电荷从 a转移到b,它们就带上了同种电荷，根据电荷间相互作用的规律，它们又将互相排斥。

答案：D

3、解析：带电棒移近导体球但不与导体球接触，从而使导体球上的电荷重新分布，甲球左侧感应出正电荷，乙球右侧感应出负电荷，此时分开甲、乙球，则甲、乙球上分别带上等量的异种电荷，故A正确；如果先移走带电棒，则甲、乙两球上的电荷又恢复原状，则两球分

开后不显电性，故B错；如果先将棒接触一下其中的一球，则甲、乙两球会同时带上和棒同性的电荷，故C正确.可以采用感应起电的方法使两导体球带电，而使棒的带电荷量保持不变，故D错误。答案：AC

1.2 库仑定律

一、电荷间的相互作用

1、点电荷：当电荷本身的大小比起它到其他带电体的距离小得多，这样可以忽略电荷

在带电体上的具体分布情况，把它抽象成一个几何点。这样的带电体就叫做点电荷。（点电荷是一种理想化的物理模型。VS质点）

2、带电体看做点电荷的条件：

①两带电体间的距离远大于它们大小；

②两个电荷均匀分布的绝缘小球。

3、影响电荷间相互作用的因素：①距离②电量③带电体的形状和大小

二、库仑定律：在真空中两个静止点电荷间的作用力跟它们的电荷的乘积成正比，跟它们

距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上。

Q 1Q 2

F = k 一厂（静电力常量——k=9.0 × 109N∙ m2∕C2）

r

1. 定律成立条件：真空、点电荷

2. 静电力常量——k=9.0 × 109N ∙ m2∕C2

3. 计算库仑力时，电荷只代入绝对值

4. 方向在它们的连线上，同种电荷相斥，异种电荷相吸

5. 两个电荷间的库仑力是一对相互作用力

控制变量法

例题：两个带电量分别为 +3Q和-Q的点电荷分别固定在相距为2L的A、B两点，现在AB连线的中点O放一个带电量为+q的点电荷。求q所受的库仑力。

大小;F二4理

1}

方向：由0指向B