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第九章 靜電場及其應(yīng)用
9.1 電荷
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
分析摩擦起電實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，知道自然界存在兩種電荷。知道電荷量的概念及其國際單位。
會用原子結(jié)構(gòu)模型解釋摩擦起電的原因，觀察并分析靜電感應(yīng)現(xiàn)象，提高應(yīng)用物理模型解釋現(xiàn)象能力。
通過觀察摩擦起電、靜電感應(yīng)等現(xiàn)象，激發(fā)對自然界的好奇心。
通過不同起電方式分析得出電荷守恒定律，理解該定律，體會守恒觀念對認(rèn)識物理規(guī)律的重要性
知道元電荷概念，體會電荷量是不連續(xù)的。
【開啟新探索】從動力學(xué)到電現(xiàn)象、磁現(xiàn)象
在前面的兩冊課本中，我們主要是學(xué)習(xí)了運(yùn)動和力，以及運(yùn)動和力之間關(guān)系的分析方法。人類研究電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象的歷史與力學(xué)研究同樣豐富多彩。從本章開始，我們將進(jìn)入更有趣的電和磁的世界。
【質(zhì)疑提升1】從摩擦起電談起
閱讀課本P2，說說人們對電荷的認(rèn)識逐步深入的歷程。
什么是電荷量？電荷量用什么符號表示？國際單位制中電荷量的單位是什么？
3．通常情況下，物體不帶電，是否意味著物體沒有正電荷、也沒有負(fù)電荷？物體不帶電的原因是什么？
4．摩擦可以使不帶電的物體帶上電，就是我們所說的“起電”，你能說明摩擦起電的原因嗎？摩擦起電是否產(chǎn)生了新的電荷？
5. 絲綢摩擦過的玻璃棒和不帶電的驗(yàn)電器接觸一下，驗(yàn)電器的金屬片張開一定的角度，為什么？
甲、乙兩同學(xué)各拿一帶電小球做實(shí)驗(yàn)，不小心兩小球接觸了一下，結(jié)果兩小球都沒電了！電荷哪里去了呢？消失了？你能幫他們解釋一下原因嗎？
【質(zhì)疑提升2】研究一種新的起電方式
1. 通過實(shí)驗(yàn)觀察，當(dāng)帶電導(dǎo)體C接近彼此接觸、不帶電的導(dǎo)體A、B時(shí)，導(dǎo)體下部的閉合的金屬箔會有怎樣的變化？
現(xiàn)象：
原因：
移走C，導(dǎo)體下部的閉合的金屬箔會有怎樣的變化？
現(xiàn)象：
原因：
先手持絕緣柱，將導(dǎo)體A、B分開，然后再移開C，金屬箔會有怎樣的變化？
現(xiàn)象：
原因：
在（3）之后，再讓導(dǎo)體A、B接觸，金屬箔會有怎樣的變化？
現(xiàn)象：
原因：
2. 什么是靜電感應(yīng)？產(chǎn)生靜電感應(yīng)現(xiàn)象的原因是什么？
3. 什么是感應(yīng)起電？感應(yīng)起電中是否產(chǎn)生了新的電荷呢？
【質(zhì)疑提升3】電荷守恒定律
結(jié)合以上三種起電方式，想一下，原不帶電的物體，現(xiàn)在帶電了，產(chǎn)生新電荷嗎？正、負(fù)電荷的中和，是電荷消失嗎？進(jìn)一步思考，自然界中電荷的總量會有著怎樣的規(guī)律？
高能光子一定條件下產(chǎn)生一個(gè)正電子和一個(gè)負(fù)電子；一對正、負(fù)電子可以同時(shí)湮沒，轉(zhuǎn)化為光子。這兩種情況下，電荷守恒定律還適用嗎？為什么？
【質(zhì)疑提升4】元電荷、比荷
什么是元電荷？元電荷的符號是什么？帶電體的帶電量和元電荷有怎樣的關(guān)系？
計(jì)算時(shí)，一般元電荷大小取值是多少？最早是由哪位科學(xué)家測量的？
什么是比荷？比荷的單位是什么？
【學(xué)習(xí)致用】
西晉的《博物志·雜說上》記載：“今人梳頭著髻時(shí)，有隨梳解結(jié)有光者，亦有咤聲。”這是關(guān)于摩擦起電產(chǎn)生火花并發(fā)出聲音的記載。關(guān)于摩擦起電，下列說法中正確的是（　　）
A．兩種不帶電的絕緣體摩擦后，帶等量異種電荷
B．摩擦起電，使質(zhì)子從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體
C．摩擦能產(chǎn)生電子和質(zhì)子
D．摩擦起電表明，電荷的總量并不守恒
(
-
-
-
-
-
-
甲
乙
)2．如圖所示，將帶電體移近兩個(gè)不帶電的導(dǎo)體球，兩個(gè)導(dǎo)體球開始時(shí)互相接觸且對地絕緣，下述幾種方法中能使兩球帶等量異種電荷的是 ( )
A．先移走棒，再把兩球分開
B．先把兩球分開，再移走棒
C．先將棒接觸一下其中的一個(gè)球，再把兩球分開
D．棒的帶電荷量不變，兩導(dǎo)體球不能帶電
3．帶電微粒所帶的電荷量可能是下列值中的（ ）
A． 2.4×10-19C B．-6.4×10-19C C．-1.6×10-20C D．4.0×10-21C
【素養(yǎng)提升專練】
1． 關(guān)于摩擦起電現(xiàn)象，下列說法中正確的是（ ）
A．摩擦起電是用摩擦的方法將其他物質(zhì)變成了電荷
B．摩擦起電是通過摩擦將一個(gè)物體中的質(zhì)子轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體上
C．通過摩擦起電的兩個(gè)原來不帶電的物體，一定帶有等量異種電荷
D．通過摩擦起電的兩個(gè)原來不帶電的物體，可能帶有同種電荷
2． M和N是兩個(gè)原來都不帶電的物體，它們互相摩擦后，M帶正電荷。下列判斷正確的是（　　）
A．在摩擦前M和N的內(nèi)部沒有任何電荷
B．摩擦的過程中電子從M轉(zhuǎn)移到N
C．M在摩擦過程中創(chuàng)造了正電荷
D．N在摩擦過程中失去電子
3． 兩個(gè)完全一樣的金屬小球M、N，先讓它們各自帶電-5q和+7q，接觸后再分開，則最終M、N的帶電量分別是（　　）
A．+6q，+6q B．+7q，+5q C．+12q，+12q D．+q，+q
4． 把兩個(gè)完全相同的金屬球A和B接觸一下，再分開一小段距離，發(fā)現(xiàn)兩球間互相排斥，則A、B兩球 原來的帶電情況不可能的是 (　　)
A．A和B原來只有一個(gè)帶電
B．A和B原來帶有同種電荷
C．A和B原來帶有不等量異種電荷
D．A和B原來帶有等量異種電荷
5． 如圖所示，用絲綢摩擦過的玻璃棒和驗(yàn)電器的金屬球接觸，使驗(yàn)電器的金屬箔片張開，關(guān)于這一現(xiàn)象，下列說法正確的是（　　）
A．兩片金屬箔片上均帶負(fù)電荷
B．兩片金屬箔片上帶異種電荷
C．將玻璃棒移走，則金屬箔片立即合在一起
D．金屬箔片上有電子轉(zhuǎn)移到玻璃棒上
6． 如圖所示，兩個(gè)互相接觸的導(dǎo)體A和B不帶電，現(xiàn)將帶正電的導(dǎo)體C靠近A端放置，三者均有絕緣支架，下列說法正確的是（　　）
A．導(dǎo)體A的左端感應(yīng)出負(fù)電荷，導(dǎo)體B的右端感應(yīng)出正電荷，且正、負(fù)電荷不一定等量
B．導(dǎo)體A的左端感應(yīng)出正電荷，導(dǎo)體B的右端感應(yīng)出負(fù)電荷，且正、負(fù)電荷一定等量
C．若先將C移走，再把A、B分開，則A帶負(fù)電，B帶正電
D．若先將A、B分開，再移走C，則A帶負(fù)電，B帶正電
7． 如圖所示，用起電機(jī)使金屬球A帶負(fù)電，靠近驗(yàn)電器B的金屬球，則（　　）
A．驗(yàn)電器的金屬箔片不張開，因?yàn)榍駻沒有和B接觸
B．驗(yàn)電器的金屬箔片張開，因?yàn)檎麄€(gè)驗(yàn)電器都帶上了正電
C．驗(yàn)電器的金屬箔片張開，因?yàn)檎麄€(gè)驗(yàn)電器都帶上了負(fù)電
D．驗(yàn)電器金屬箔片張開，因?yàn)轵?yàn)電器下部的兩金屬箔片都帶上了負(fù)電
8． 關(guān)于物體的帶電荷量，以下說法中不正確的是（ ）
A．物體帶電荷量的最小值為1.6×10-19C
B．物體所帶的電荷量只能是某些特定值
C．使不帶電的物體帶＋1.60×10-9C的電荷，這是因?yàn)樵撐矬w失去了1.0×1010個(gè)電子
D．物體所帶的電荷量可以是任意的
9． 關(guān)于元電荷，下列說法中正確的是 (　 　)
A．元電荷實(shí)質(zhì)上是指電子和質(zhì)子本身
B．元電荷實(shí)質(zhì)上是指電子本身
C．電荷量很小的電荷就是元電荷
D．所有帶電體的電荷量一定等于元電荷的整數(shù)倍
10．目前普遍認(rèn)為，質(zhì)子和中子都是由被稱為u夸克和d夸克的兩類夸克組成．u夸克帶電量為e，d夸克帶電量為－e，e為元電荷．下列論斷可能正確的是 (　　)
A．質(zhì)子由1個(gè)u夸克和1個(gè)d夸克組成，中子由1個(gè)u夸克和2個(gè)d夸克組成
B．質(zhì)子由2個(gè)u夸克和1個(gè)d夸克組成，中子由1個(gè)u夸克和2個(gè)d夸克組成
C．質(zhì)子由1個(gè)u夸克和2個(gè)d夸克組成，中子由2個(gè)u夸克和1個(gè)d夸克組成
D．質(zhì)子由2個(gè)u夸克和1個(gè)d夸克組成，中子由1個(gè)u夸克和1個(gè)d夸克組成
11．有兩個(gè)完全相同的帶電金屬小球A、B，分別帶有電荷量QA＝6.4×10－9C，QB＝－3.2×10－9C，讓兩小球接觸，在接觸過程中，電子是由A到B，還是由B到A？并且轉(zhuǎn)移了多少個(gè)電子？
12．如圖，將帶正電荷Q的導(dǎo)體球C靠近不帶電的導(dǎo)體。若沿虛線1將導(dǎo)體分成A、B兩部分，這兩部分所帶電荷量分別為QA、QB;若沿虛線2將導(dǎo)體分成兩部分，這兩部分所帶電荷量分別為QA'和QB'
(1)請分別說出以上四個(gè)部分電荷量的正負(fù)，并簡述理由。
(2)請列出以上四個(gè)部分電荷量(絕對值)之間存在的一些等量關(guān)系，并簡述理由。第九章 靜電場及其應(yīng)用
9.1 電荷
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
分析摩擦起電實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，知道自然界存在兩種電荷。知道電荷量的概念及其國際單位。
會用原子結(jié)構(gòu)模型解釋摩擦起電的原因，觀察并分析靜電感應(yīng)現(xiàn)象，提高應(yīng)用物理模型解釋現(xiàn)象能力。
通過觀察摩擦起電、靜電感應(yīng)等現(xiàn)象，激發(fā)對自然界的好奇心。
通過不同起電方式分析得出電荷守恒定律，理解該定律，體會守恒觀念對認(rèn)識物理規(guī)律的重要性
知道元電荷概念，體會電荷量是不連續(xù)的。
【開啟新探索】從動力學(xué)到電現(xiàn)象、磁現(xiàn)象
在前面的兩冊課本中，我們主要是學(xué)習(xí)了運(yùn)動和力，以及運(yùn)動和力之間關(guān)系的分析方法。人類研究電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象的歷史與力學(xué)研究同樣豐富多彩。從本章開始，我們將進(jìn)入更有趣的電和磁的世界。
【質(zhì)疑提升1】從摩擦起電談起
閱讀課本P2，說說人們對電荷的認(rèn)識逐步深入的歷程。
什么是電荷量？電荷量用什么符號表示？國際單位制中電荷量的單位是什么？
3．通常情況下，物體不帶電，是否意味著物體沒有正電荷、也沒有負(fù)電荷？物體不帶電的原因是什么？
4．摩擦可以使不帶電的物體帶上電，就是我們所說的“起電”，你能說明摩擦起電的原因嗎？摩擦起電是否產(chǎn)生了新的電荷？
5. 絲綢摩擦過的玻璃棒和不帶電的驗(yàn)電器接觸一下，驗(yàn)電器的金屬片張開一定的角度，為什么？
甲、乙兩同學(xué)各拿一帶電小球做實(shí)驗(yàn)，不小心兩小球接觸了一下，結(jié)果兩小球都沒電了！電荷哪里去了呢？消失了？你能幫他們解釋一下原因嗎？
【質(zhì)疑提升2】研究一種新的起電方式
1. 通過實(shí)驗(yàn)觀察，當(dāng)帶電導(dǎo)體C接近彼此接觸、不帶電的導(dǎo)體A、B時(shí)，導(dǎo)體下部的閉合的金屬箔會有怎樣的變化？
現(xiàn)象：
原因：
移走C，導(dǎo)體下部的閉合的金屬箔會有怎樣的變化？
現(xiàn)象：
原因：
先手持絕緣柱，將導(dǎo)體A、B分開，然后再移開C，金屬箔會有怎樣的變化？
現(xiàn)象：
原因：
在（3）之后，再讓導(dǎo)體A、B接觸，金屬箔會有怎樣的變化？
現(xiàn)象：
原因：
2. 什么是靜電感應(yīng)？產(chǎn)生靜電感應(yīng)現(xiàn)象的原因是什么？
3. 什么是感應(yīng)起電？感應(yīng)起電中是否產(chǎn)生了新的電荷呢？
【質(zhì)疑提升3】電荷守恒定律
結(jié)合以上三種起電方式，想一下，原不帶電的物體，現(xiàn)在帶電了，產(chǎn)生新電荷嗎？正、負(fù)電荷的中和，是電荷消失嗎？進(jìn)一步思考，自然界中電荷的總量會有著怎樣的規(guī)律？
高能光子一定條件下產(chǎn)生一個(gè)正電子和一個(gè)負(fù)電子；一對正、負(fù)電子可以同時(shí)湮沒，轉(zhuǎn)化為光子。這兩種情況下，電荷守恒定律還適用嗎？為什么？
【質(zhì)疑提升4】元電荷、比荷
什么是元電荷？元電荷的符號是什么？帶電體的帶電量和元電荷有怎樣的關(guān)系？
計(jì)算時(shí)，一般元電荷大小取值是多少？最早是由哪位科學(xué)家測量的？
什么是比荷？比荷的單位是什么？
【學(xué)習(xí)致用】
西晉的《博物志·雜說上》記載：“今人梳頭著髻時(shí)，有隨梳解結(jié)有光者，亦有咤聲。”這是關(guān)于摩擦起電產(chǎn)生火花并發(fā)出聲音的記載。關(guān)于摩擦起電，下列說法中正確的是（　　）
A．兩種不帶電的絕緣體摩擦后，帶等量異種電荷
B．摩擦起電，使質(zhì)子從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體
C．摩擦能產(chǎn)生電子和質(zhì)子
D．摩擦起電表明，電荷的總量并不守恒
(
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甲
乙
)2．如圖所示，將帶電體移近兩個(gè)不帶電的導(dǎo)體球，兩個(gè)導(dǎo)體球開始時(shí)互相接觸且對地絕緣，下述幾種方法中能使兩球帶等量異種電荷的是 ( )
A．先移走棒，再把兩球分開
B．先把兩球分開，再移走棒
C．先將棒接觸一下其中的一個(gè)球，再把兩球分開
D．棒的帶電荷量不變，兩導(dǎo)體球不能帶電
3．帶電微粒所帶的電荷量可能是下列值中的（ ）
A． 2.4×10-19C B．-6.4×10-19C C．-1.6×10-20C D．4.0×10-21C
【素養(yǎng)提升專練】
1． 關(guān)于摩擦起電現(xiàn)象，下列說法中正確的是（ ）
A．摩擦起電是用摩擦的方法將其他物質(zhì)變成了電荷
B．摩擦起電是通過摩擦將一個(gè)物體中的質(zhì)子轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體上
C．通過摩擦起電的兩個(gè)原來不帶電的物體，一定帶有等量異種電荷
D．通過摩擦起電的兩個(gè)原來不帶電的物體，可能帶有同種電荷
2． M和N是兩個(gè)原來都不帶電的物體，它們互相摩擦后，M帶正電荷。下列判斷正確的是（　　）
A．在摩擦前M和N的內(nèi)部沒有任何電荷
B．摩擦的過程中電子從M轉(zhuǎn)移到N
C．M在摩擦過程中創(chuàng)造了正電荷
D．N在摩擦過程中失去電子
3． 兩個(gè)完全一樣的金屬小球M、N，先讓它們各自帶電-5q和+7q，接觸后再分開，則最終M、N的帶電量分別是（　　）
A．+6q，+6q B．+7q，+5q C．+12q，+12q D．+q，+q
4． 把兩個(gè)完全相同的金屬球A和B接觸一下，再分開一小段距離，發(fā)現(xiàn)兩球間互相排斥，則A、B兩球 原來的帶電情況不可能的是 (　　)
A．A和B原來只有一個(gè)帶電
B．A和B原來帶有同種電荷
C．A和B原來帶有不等量異種電荷
D．A和B原來帶有等量異種電荷
5． 如圖所示，用絲綢摩擦過的玻璃棒和驗(yàn)電器的金屬球接觸，使驗(yàn)電器的金屬箔片張開，關(guān)于這一現(xiàn)象，下列說法正確的是（　　）
A．兩片金屬箔片上均帶負(fù)電荷
B．兩片金屬箔片上帶異種電荷
C．將玻璃棒移走，則金屬箔片立即合在一起
D．金屬箔片上有電子轉(zhuǎn)移到玻璃棒上
6． 如圖所示，兩個(gè)互相接觸的導(dǎo)體A和B不帶電，現(xiàn)將帶正電的導(dǎo)體C靠近A端放置，三者均有絕緣支架，下列說法正確的是（　　）
A．導(dǎo)體A的左端感應(yīng)出負(fù)電荷，導(dǎo)體B的右端感應(yīng)出正電荷，且正、負(fù)電荷不一定等量
B．導(dǎo)體A的左端感應(yīng)出正電荷，導(dǎo)體B的右端感應(yīng)出負(fù)電荷，且正、負(fù)電荷一定等量
C．若先將C移走，再把A、B分開，則A帶負(fù)電，B帶正電
D．若先將A、B分開，再移走C，則A帶負(fù)電，B帶正電
7． 如圖所示，用起電機(jī)使金屬球A帶負(fù)電，靠近驗(yàn)電器B的金屬球，則（　　）
A．驗(yàn)電器的金屬箔片不張開，因?yàn)榍駻沒有和B接觸
B．驗(yàn)電器的金屬箔片張開，因?yàn)檎麄€(gè)驗(yàn)電器都帶上了正電
C．驗(yàn)電器的金屬箔片張開，因?yàn)檎麄€(gè)驗(yàn)電器都帶上了負(fù)電
D．驗(yàn)電器金屬箔片張開，因?yàn)轵?yàn)電器下部的兩金屬箔片都帶上了負(fù)電
8． 關(guān)于物體的帶電荷量，以下說法中不正確的是（ ）
A．物體帶電荷量的最小值為1.6×10-19C
B．物體所帶的電荷量只能是某些特定值
C．使不帶電的物體帶＋1.60×10-9C的電荷，這是因?yàn)樵撐矬w失去了1.0×1010個(gè)電子
D．物體所帶的電荷量可以是任意的
9． 關(guān)于元電荷，下列說法中正確的是 (　 　)
A．元電荷實(shí)質(zhì)上是指電子和質(zhì)子本身
B．元電荷實(shí)質(zhì)上是指電子本身
C．電荷量很小的電荷就是元電荷
D．所有帶電體的電荷量一定等于元電荷的整數(shù)倍
10．目前普遍認(rèn)為，質(zhì)子和中子都是由被稱為u夸克和d夸克的兩類夸克組成．u夸克帶電量為e，d夸克帶電量為－e，e為元電荷．下列論斷可能正確的是 (　　)
A．質(zhì)子由1個(gè)u夸克和1個(gè)d夸克組成，中子由1個(gè)u夸克和2個(gè)d夸克組成
B．質(zhì)子由2個(gè)u夸克和1個(gè)d夸克組成，中子由1個(gè)u夸克和2個(gè)d夸克組成
C．質(zhì)子由1個(gè)u夸克和2個(gè)d夸克組成，中子由2個(gè)u夸克和1個(gè)d夸克組成
D．質(zhì)子由2個(gè)u夸克和1個(gè)d夸克組成，中子由1個(gè)u夸克和1個(gè)d夸克組成
11．有兩個(gè)完全相同的帶電金屬小球A、B，分別帶有電荷量QA＝6.4×10－9C，QB＝－3.2×10－9C，讓兩小球接觸，在接觸過程中，電子是由A到B，還是由B到A？并且轉(zhuǎn)移了多少個(gè)電子？
B到A 3×1010個(gè)
12．如圖，將帶正電荷Q的導(dǎo)體球C靠近不帶電的導(dǎo)體。若沿虛線1將導(dǎo)體分成A、B兩部分，這兩部分所帶電荷量分別為QA、QB;若沿虛線2將導(dǎo)體分成兩部分，這兩部分所帶電荷量分別為QA'和QB'
(1)請分別說出以上四個(gè)部分電荷量的正負(fù)，并簡述理由。
(2)請列出以上四個(gè)部分電荷量(絕對值)之間存在的一些等量關(guān)系，并簡述理由。
QA QA' 均為正
QA=|QB| QA'=|QB'| 電荷量守恒，故導(dǎo)體的帶電量始終為零。

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