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第一章静电场知识点与习题答

案

-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

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）

○2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．

【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

2、绝缘细线上端固定，下端悬挂一个轻质小球a，a的表面镀

有铝膜，在a的附近，有一个绝缘金属球b，开始a、b都不

带电，如图所示，现在使a带电，则：（）

A.a、b之间不发生相互作用

B.b将吸引a，吸住后不放

C.b立即把a排斥开

D.b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，

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

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。

2

2

1r

Q Q k F （静电力常量——k=9.0×109N ·m2/C2）

注意：

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。

【小结练习】

1、如图所示，三个完全相同的金属小球a 、b 、c 位于等边三角形的三个顶点上．a 和c 带正电，b 带负电，a 所带电荷量的大小比b 的小．已知c 受到a 和b 的静电力的合力可用图中四条有向线段中的一条来表示，它应是( )

A ．F1

B ．F2

C ．F3

D ．F4