高物辅导系列(36)认识静电、探究静电力

学科：物理学段：高二选修3-1 学生姓名教师联系电话：教学内容认识静电、探究静电力教学目标1、了解静电现象及应用、探究起电方法及特点2、知道电荷量及其单位并理解电荷守恒定律3、掌握库仑定律的内容及其应用；教学重、难点1、电荷守恒定理2、利用电荷守恒定律分析解决相关问题3、掌握真空中点电荷间作用力大小的计算及方向的判定1．两种电荷：自然界中只存在两种电荷．(1)正电荷：用________摩擦过的________所带的电荷叫做正电荷．(2)负电荷：用________摩擦过的________所带的电荷叫做负电荷．2．电荷间的相互作用规律：______电荷相互排斥，________电荷相互吸引．3．起电的方式：常见的起电方式有：__________、__________、__________.[问题延伸]1．接触起电：一个物体带电时，电荷之间会相互排斥，如果______另一个导体，电荷会______到这个导体上，使这个导体也带电，这种方式称为接触起电．2．感应起电：利用静电感应使金属导体带电的过程叫做感应起电．感应起电有严格的操作步骤，如图甲、乙所示．(1)使带电体C(如带正电)靠近相互接触的两导体A、B.(2)保持C不动，用绝缘工具分开A、B.(3)移走C，则A带负电，B带正电．温馨提示：如果先移走C，再分开A、B，那么原来A、B上感应出的异种电荷会立即中和，不会使A、B带电．二、电荷守恒定律1. 验电器的用途是什么？2．什么是中和？中和能否理解为“消失”？3．物质的微观结构是怎样的？摩擦起电的原因是什么？电荷是通过摩擦创造的吗？注意：等量的异种电荷完全抵消的现象叫做中和，“中和”仅是指一个物体内的正、负电荷数相等，该物体整体上不显电性(电中性)，并不是正、负电荷相遇而消失(仅存在于物体内)．每天浏览5分钟,有时候进步就这么简单！！！注意：物质由原子组成，而原子则由原子核(质子和中子)和核外电子构成，原子核的正电荷数量与电子的负电荷的数量一样多，所以整个原子对外界表现为电中性．摩擦起电的原因：在两个物体相互摩擦时，一些束缚得不紧的电子会从一个物体转移到另一个物体，于是原来呈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电．通过以上分析可知，电荷不是由摩擦创造出来的．[要点提炼]1．电荷量：________叫电荷量，其国际单位是________，简称__________，用符号______表示．2．元电荷：是电子所带的________，用e表示，e＝__________C．这是科学实验发现的最小电荷量．所有带电体的电荷量都是e的________．3．电荷守恒定律：电荷既________，也__________，它们只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一个部分转移到另一部分．在转移的过程中，电荷的________保持不变．[问题延伸]1．感应起电的原理：当一个带电体靠近导体时，由于电荷间相互________或________，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________电荷，远离的一端带______电荷，这种现象叫做静电感应．利用静电感应使金属导体带电的过程叫感应起电．2．常见的起电方式有摩擦起电、感应起电和接触起电，三种起电方式的实质都是____________．3．电荷守恒定律中的“代数和”等于__________．4．接触起电中电荷是如何分配的？__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.例1、如图所示，挂在绝缘细线下的轻质小球，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变式训练1：A、B、C三个塑料小球，A和B，B和C，C和A之间都是相互吸引的，如果A带正电，则( ) A．B、C都带负电B．B球带负电，C球带正电C．B、C两球中必有一个带负电，另一个不带电D．B、C两球均不带电例2、如图所示，不带电的枕形导体的A、B两端各贴有一对金箔．当枕形导体的A端靠近一带电导体C时( )A．A端金箔张开，B端金箔闭合B．用手触摸枕形导体后，A端金箔仍张开，B端金箔闭合C．用手触摸枕形导体后，将手和C都移走，两对金箔均张开D．选项A、C中两对金箔都分别带异种电荷变式训练2、如图所示，A、B、C是三个安装在绝缘支架上的金属体，其中C球带正电，A、B两个完全相同的枕形导体不带电．试问：(1)如何使A、B都带等量正电？(2)如何使A、B都带等量负电？(3)如何使A带负电B带等量的正电？例3、有两个完全相同的带电绝缘金属小球A、B，分别带有电荷量6.4×10－9C和－3.2×10－9C，让两绝缘金属小球接触，在接触过程中，电子如何转移并转移了多少？变式训练3、有三个相同的金属小球A、B、C，其中小球A带有2.0×10－5 C的正电荷，小球B、C不带电，现在让小球C先与球A接触后取走，再让小球B与球A接触后分开，最后让小球B与小球C接触后分开，最终三球的带电荷量分别为q A＝________ C，q B＝________ C，q C＝________ C.【随堂演练】1．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．元电荷就是质子C．元电荷是表示跟电子所带电荷量数值相等的电荷量D．元电荷就是自由电荷的简称2．关于摩擦起电和感应起电的实质，下列说法中正确的是( )A．摩擦起电说明电荷可以被创造B．摩擦起电是由于电荷从一个物体转移到另一个物体上C．感应起电是由于电荷从带电物体转移到另一个物体上D．感应起电是电荷在同一物体上的转移3．如图所示，将带正电的球C移近不带电的枕形金属导体时，枕形导体上电荷的移动情况是( )A．枕形导体中的正电荷向B端移动，负电荷不移动B．枕形导体中电子向A端移动，正电荷不移动C．枕形导体中的正、负电荷同时分别向B端和A端移动D．枕形导体中的正、负电荷同时分别向A端和B端移动4．带电微粒所带电荷量不可能是下列值中的( )A．2.4×10－19 C B．－6.4×10－19 CC．－1.6×10－18 C D．4.0×10－17 C一、点电荷要点提练1.点电荷是只有电荷量，没有________和________的理想化模型．2．带电体看成点电荷的条件：当带电体间的______比它们自身的大小大得多，以至带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间相互作用力的影响可以忽略时，这样的带电体就可以看做点电荷．二、库仑定律1．库仑定律：在真空中两个点电荷之间的作用力，跟它们的____________成正比，跟它们间的________的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引．2．库仑定律的适用条件是：(1)__________；(2)__________． 3．库仑定律的公式为F ＝____________. [问题延伸]有人根据F= k q 1q 2r2推出当r →0时，F →∞，正确吗？答案 从数学角度分析似乎正确，但从物理意义上分析却是错误的，因为当r →0时，两带电体已不能看做点电荷，库仑定律不再适用了.例1 两个半径为R 的带电球所带电荷量分别为q 1和q 2，当两球心相距3R 时，相互作用的静电力大小为( )A ．F ＝k q 1q 2(3R )2B ．F ＞k q 1q 2(3R )2C ．F ＜k q 1q 2(3R )2D ．无法确定变式训练1 下列关于点电荷的说法正确的是( )A ．点电荷可以是带电荷量很多的带电体B ．带电体体积很大时不能看成点电荷C ．点电荷的带电荷量可能是2.56×10－20 CD ．一个带电体能否看做点电荷应以具体情况而定例2 两个分别带有电荷量－Q 和＋3Q 的相同金属小球(均可视为点电荷)，固定在相距为r 的两处，它们间库仑力的大小为F ，两小球相互接触后将其固定距离变为r2，则两球间库仑力的大小为( )A ．112FB ．34FC ．43F D ．12F变式训练2A 有三个完全一样的球A 、B 、C ，A 球带电荷量为7Q ，B 球带电荷量为－Q ，C 球不带电，将A 、B 两球固定，然后让C 球先跟A 球接触，再跟B 球接触，最后移去C 球，则A 、B 两球间的作用力变为原来的多少？变式训练2B 两个完全相同的均匀带电小球，分别带电量q 1=2C 正电荷，q 2=4C 负电荷，在真空中相距为r 且静止，相互作用的静电力为F 。

（1）今将q 1、q 2、r 都加倍，相互作用力如何变？ （2）只改变两电荷电性，相互作用力如何变？ （3）只将r 增大4倍，相互作用力如何变？（4）将两个小球接触一下后，仍放回原处，相互作用力如何变？ （5）接上题，为使接触后，静电力大小不变应如何放置两球？例3 两个正电荷q 1和q 2的电荷量都是3 C ，静止于真空中的A 、B 两点，相距r ＝2 m .(1)在它们的连线AB 的中点O 放入正电荷Q ，求Q 受的静电力．(2)在它们连线上A 点左侧P 点，AP ＝1 m ，放置负电荷q 3，q 3＝－1 C ，求q 3所受的静电力．变式训练3一根置于水平面上的光滑玻璃管（绝缘体），内部有两个完全相同的弹性金属球A 、B ，带电量分别为9Q 和－Q ，从图示位置由静止开始释放，问：两球再次经过图中位置时，两球的加速度是释放时的多少倍？【随堂演练】1．下列关于点电荷的说法中，正确的是( )A ．体积大的带电体一定不是点电荷B ．当两个带电体的形状对它们间相互作用力的影响可忽略时，这两个带电体可看做点电荷C ．点电荷就是体积足够小的电荷D ．点电荷是电荷量和体积都很小的带电体 2．关于库仑定律，以下说法中正确的是( )A ．库仑定律适用于点电荷，点电荷其实就是体积很小的带电体B ．库仑定律是实验定律C ．库仑定律仅适用于静止电荷间的相互作用D ．根据库仑定律，当两个点电荷间的距离趋近于零时，则库仑力趋近于无穷大3．相隔一段距离的两个点电荷，它们之间的静电力为F ，现使其中一个点电荷的电荷量变为原来的2倍，同时将它们间的距离也变为原来的2倍，则它们之间的静电力变为( )A ．F 2B ．4FC ．2FD ．F 44．如图所示，三个点电荷q 1、q 2、q 3固定在一直线上，q 2与q 3间距离为q 1与q 2间距离的2倍，每个电荷所受静电力的合力均为零，由此可以判定，三个电荷的电荷量之比为( )A ．(－9)∶4∶(－36)B ．9∶4∶36C ．(－3)∶2∶(－6)D ．3∶2∶61．下列关于电现象的叙述中错误的是( )A．玻璃棒无论与什么物体摩擦都带正电，橡胶棒无论与什么物体摩擦都带负电B．摩擦可以起电是普遍存在的现象，相互摩擦的两个物体总是同时带等量的异种电荷C．带电现象的本质是电子的转移，物体得到电子一定显负电性，失去电子显正电性D．当一种电荷出现时，必然有等量的异种电荷出现；当一种电荷消失时，必然有等量的异种电荷消失2．将两个完全相同的金属球A和B接触一下，再分开一小段距离，发现两小球之间相互排斥，则A、B两球原来带电情况不可能是( )A．A和B原来带有等量异种电荷B．A和B原来带有同种电荷C．A和B原来带有不等量异种电荷D．A和B原来只有一个带电3．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，如图所示，下列几种方法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一球，再把两球分开D．棒带的电荷量如果不变，不能使两导体球带电4．如图所示，有一带正电的验电器，当一金属球A靠近验电器的小球B(不接触)时，验电器的金箔张角减小，则( ）A．金属球A可能不带电B．金属球A可能带负电C．金属球A可能带正电D．金属球A一定带正电5．绝缘细线上端固定，下端挂一轻质小球a，a的表面镀有铝膜．在a的近旁有一绝缘金属球b，开始时，a、b都不带电，如图所示，现使b带正电，则( )A．b将吸引a，吸住后不放开B．b先吸引a，接触后又把a排斥开C．a、b之间不发生相互作用D．b立即把a排斥开6．M和N是原来都不带电的物体，它们互相摩擦后M带正电荷1.6×10－10C，下列判断中正确的是( ) A．在摩擦前M和N的内部没有任何电荷B．摩擦的过程中电子从N转移到了MC．N在摩擦后一定带负电荷1.6×10－10 CD．M在摩擦过程中失去了1.6×10－10个电子7．对于库仑定律，下列说法正确的是()A．只要是计算真空中两个点电荷间的相互作用力，就可使用公式F＝k Q1Q2 r2B．两个带电小球即使相距非常近，也能用库仑定律计算库仑力C．相互作用的两个点电荷，不论它们的电荷量是否相同，它们受到的库仑力大小一定相等D．库仑定律中的静电力常量k只是一个比例常数，只有数值，没有单位8．A、B两个点电荷之间的距离恒定，当其他电荷移到A、B附近时，A、B之间的库仑力将()A．可能变大B．可能变小C．一定不变D．不能确定9．两个点电荷甲和乙同处于真空中．（1）甲的电量是乙的4倍，则甲对乙的作用力是乙对甲的作用力的______倍．（2）若把每个电荷的电量都增加为原来的2倍，那么它们之间的相互作用力变为原来的______倍；（3）保持原电荷电量不变，将距离增为原来的3倍，那么它们之间的相互作用力变为原来的______倍；（4）保持其中一电荷的电量不变，另一个电荷的电量变为原来的4倍，为保持相互作用力不变，则它们之间的距离应变为原来的______倍．（5）把每个电荷的电荷都增大为原来的4倍，那么它们之间的距离必须变为原来的______倍，才能使其间的相互作用力不变．10．两个带有同种电荷的小球A、B，放在光滑绝缘水平面上，其中小球A固定，小球B只在库仑力作用下由静止开始沿水平面运动，在运动过程中，小球B的加速度a和速度v的变化是()A．a一直在增大B．a一直在减小C．v一直在增大D．v一直在减小11．如图所示，两根细线挂着两个质量相同的小球A、B，上、下两根细线的拉力分别为F A、F B，现使两球带同种电荷，此时上、下细线受力分别为F A′，F B′，则()A．F A＝F A′，F B＞F B′B．F A＝F A′，F B＜F B′C．F A＜F A′，F B＞F B′D．F A＜F A′，F B＜F B′12．如图所示，把质量为2.0×10－3kg的带电小球B用细线悬挂起来．若将带电荷量为4.0×10－8C的小球A 靠近B，则平衡时细线与竖直方向成45°角．已知A、B在同一水平面上且相距0.3 m，B球所带的电荷量为________ C．(取g＝10 m/s2)※（拓展）两个完全相同的小金属球，它们的带电荷量之比为5∶1(皆可视为点电荷)，它们在相距一定距离时相互作用力为F1，如果让它们接触后再放回各自原来的位置上，此时相互作用力变为F2，则F1∶F2可能为() A．5∶2 B．5∶4 C．5∶6 D．5∶9※（拓展）真空中光滑绝缘平面上，分别放置两个电荷量为－Q、＋9Q的点电荷A、B，如图7所示，且A、B 间的距离为60 cm.然后在另一位置放置点电荷C，这时三个点电荷都处于平衡状态，求C的电荷量以及相对A 的位置．本周作业上周作业完成情况教学主管日期、时间学生签名。