【正文】 第1章靜電場第01節(jié) 電荷及其守恒定律[知能準備]1．自然界中存在兩種電荷，即 電荷和 電荷．2．物體的帶電方式有三種：（1）摩擦起電：兩個不同的物體相互摩擦，失去電子的帶 電，獲得電子的帶 電．（2）感應(yīng)起電：導(dǎo)體接近（不接觸）帶電體，使導(dǎo)體靠近帶電體一端帶上與帶電體相 的電荷，而另一端帶上與帶電體相 的電荷．（3）接觸起電：不帶電物體接觸另一個帶電物體，使帶電體上的 轉(zhuǎn)移到不帶電的物體上．完全相同的兩只帶電金屬小球接觸時，電荷量分配規(guī)律：兩球帶異種電荷的先中和后平均分配；原來兩球帶同種電荷的總電荷量平均分配在兩球上．3．電荷守恒定律：電荷既不能 ，也不能 ，只能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體；或從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分，在轉(zhuǎn)移的過程中，電荷的總量 ．4．元電荷（基本電荷）：電子和質(zhì)子所帶等量的異種電荷，電荷量e =，所有帶電體的電荷量或者等于電荷量e，或者是電荷量e的整數(shù)倍．因此，電荷量e稱為元電荷．電荷量e的數(shù)值最早由美國科學(xué)家 用實驗測得的．5．比荷：帶電粒子的電荷量和質(zhì)量的比值．電子的比荷為．[同步導(dǎo)學(xué)]1．物體帶電的過程叫做起電，任何起電方式都是電荷的轉(zhuǎn)移，而不是創(chuàng)造電荷．2．在同一隔離系統(tǒng)中正、負電荷量的代數(shù)和總量不變．例1 關(guān)于物體的帶電荷量，以下說法中正確的是（ ）A．物體所帶的電荷量可以為任意實數(shù)B．物體所帶的電荷量只能是某些特定值C．物體帶電＋109C，1010個電子D．1019C解析：物體帶電的原因是電子的得、失而引起的，物體帶電荷量一定為e的整數(shù)倍，故A錯，B、C、D正確．甲乙圖1—1—1如圖1—1—1所示，將帶電棒移近兩個不帶電的導(dǎo)體球，兩個導(dǎo)體球開始時互相接觸且對地絕緣，下述幾種方法中能使兩球都帶電的是 （ ）A．先把兩球分開，再移走棒B．先移走棒，再把兩球分開C．先將棒接觸一下其中的一個球，再把兩球分開D．棒的帶電荷量不變，兩導(dǎo)體球不能帶電 解析：帶電棒移近導(dǎo)體球但不與導(dǎo)體球接觸，從而使導(dǎo)體球上的電荷重新分布，甲球左側(cè)感應(yīng)出正電荷，乙球右側(cè)感應(yīng)出負電荷，此時分開甲、乙球，則甲、乙球上分別帶上等量的異種電荷，故A正確；如果先移走帶電棒，則甲、乙兩球上的電荷又恢復(fù)原狀，則兩球分開后不顯電性，故B錯；如果先將棒接觸一下其中的一球，則甲、乙兩球會同時帶上和棒同性的電荷，故C正確．可以采用感應(yīng)起電的方法使兩導(dǎo)體球帶電，而使棒的帶電荷量保持不變，故D錯誤．3．“中性”和“中和”的區(qū)別“中性”和“中和”反映的是兩個完全不同的概念.“中性”是指原子或物體所帶的正電荷和負電荷在數(shù)量上相等，對外不顯示電性，表現(xiàn)不帶電的狀態(tài)．可見，任何不帶電的物體，實際上其中都有等量的異種電荷．“中和”是兩個帶等量（或不等量）的異種電荷的帶電體相接觸時，由于正、負電荷間的吸引作用，電荷發(fā)生轉(zhuǎn)移、抵消（或部分抵消），最后都達到中性（或單一的正、負電性）狀態(tài)的一個過程． [同步檢測]一切靜電現(xiàn)象都是由于物體上的 引起的，人在地毯上行走時會帶上電，梳頭時會帶上電，脫外衣時也會帶上電等等，這些幾乎都是由 引起的. 2．用絲綢摩擦過的玻璃棒和用毛皮摩擦過的硬橡膠棒，都能吸引輕小物體，這是因為 （ ）3．如圖1—1—2所示，在帶電+Q的帶電體附近有兩個相互接觸的金屬導(dǎo)體A和B，+Q移走，再把A、B分開，則A 電，B 電；若先將A、B分開，再移走+Q，則A 電，B 電.AB++圖1—1—3 4．同種電荷相互排斥，在斥力作用下，同種電荷有盡量 的趨勢，異種電荷相互吸引，而且在引力作用下有盡量 的趨勢．++++AB圖1—1—2 5．一個帶正電的驗電器如圖1—1—3所示，當一個金屬球A靠近驗電器上的金屬球B時，驗電器中金屬箔片的張角減小，則（ ）A．金屬球A可能不帶電B．金屬球A一定帶正電C．金屬球A可能帶負電D．金屬球A一定帶負電 6．用毛皮摩擦過的橡膠棒靠近已帶電的驗電器時，發(fā)現(xiàn)它的金屬箔片的張角減小，由此可判斷（ ）A．驗電器所帶電荷量部分被中和B．驗電器所帶電荷量部分跑掉了C．驗電器一定帶正電D．驗電器一定帶負電7．以下關(guān)于摩擦起電和感應(yīng)起電的說法中正確的是，感應(yīng)起電是因為產(chǎn)生電荷，感應(yīng)起電是因為電荷的轉(zhuǎn)移，而感應(yīng)起電的物體必定是導(dǎo)體，都是電荷的轉(zhuǎn)移8．現(xiàn)有一個帶負電的電荷A，和一個能拆分的導(dǎo)體B，沒有其他的導(dǎo)體可供利用，你如何能使導(dǎo)體B帶上正電？9．帶電微粒所帶的電荷量不可能是下列值中的A. 1019C 1019C 1018C 1017C10．有三個相同的絕緣金屬小球A、B、C，105C的正電荷，小球B、C不帶電．現(xiàn)在讓小球C先與球A接觸后取走，再讓小球B與球A接觸后分開，最后讓小球B與小球C接觸后分開，最終三球的帶電荷量分別為qA= ，qB= ，qC= ．[綜合評價]1．對于摩擦起電現(xiàn)象，下列說法中正確的是，一定帶有等量異種電荷，可能帶有同種電荷2．如圖1—1—4所示，當將帶正電的球C移近不帶電的枕形絕緣金屬導(dǎo)體AB時，枕形導(dǎo)體上的電荷移動情況是+CAB，負電荷不移動，正電荷不移動、負電荷同時分別向B端和A端移動、負電荷同時分別向A端和B端移動 圖1—1—43．關(guān)于摩擦起電和感應(yīng)起電的實質(zhì)，下列說法中正確的是，也說明通過做功可以創(chuàng)造電荷++AB4．如圖1—1—5所示，用帶正電的絕緣棒A去靠近原來不帶電的驗電器B，B的金屬箔片張開，這時金屬箔片帶 電；若在帶電棒離開前，用手摸一下驗電器的小球后離開，然后移開A，這時B的金屬箔片也能張開，它帶 電. 圖1—1—55．絕緣細線上端固定，下端懸掛一輕質(zhì)小球a，a的表面鍍有鋁膜．在a的近旁有一底座絕緣金屬球b，開始時a、b都不帶電，如圖1—1—6所示，現(xiàn)使b帶電，則： A. ab之間不發(fā)生相互作用 B. b將吸引a，吸在一起不放開C. b立即把a排斥開 D. b先吸引a，接觸后又把a排斥開 圖1—1—66．5個元電荷的電荷量是 C，16C電荷量等于 個元電荷的電荷量．7．有兩個完全相同的帶電絕緣金屬球A、B，分別帶有電荷量Q＝C,Q＝–C,讓兩絕緣金屬小球接觸，在接觸過程中，電子如何轉(zhuǎn)移并轉(zhuǎn)移多少庫侖？此后，小球A、B各帶電多少庫侖？8．有三個相同的絕緣金屬小球A、B、C，其中小球A帶有3103C的正電荷，小球B帶有2103C的負電荷，小球C不帶電．先將小球C與小球A接觸后分開，再將小球B與小球C接觸然后分開，試求這時三球的帶電荷量分別為多少？第一章 靜電場第一節(jié) 電荷及其守恒定律[知能準備]答案：1. 正 負 2.（1）正 負 （2）異 同 （3）一部分電荷 3. 創(chuàng)造 消失 保持不變[同步檢測]答案： 摩擦 不帶 負 正 4 .遠離 靠近 ,把B先拆分開后把電荷A移走,導(dǎo)體B靠近電荷A的一端帶正電 10. 5106C 106C 106C[綜合評價]答案： 負 6. 81019C 1020 7.(1) 4. 8109C (2) 109C109C 8. 103C –104C –104C同步導(dǎo)學(xué)第1章靜電場第02節(jié) 庫侖定律[知能準備]1．點電荷：無大小、無形狀、且有電荷量的一個點叫 ．它是一個理想化的模型．2．庫侖定律的內(nèi)容：真空中兩個靜止點電荷之間的相互作用力跟它們電荷量的 成正比，跟它們的距離的 成反比，作用力的方向在它們的 ．3．庫侖定律的表達式：F = ；其中q、q表示兩個點電荷的電荷量，r表示它們的距離，k為比例系數(shù)，也叫靜電力常量，k = 10N m/C.[同步導(dǎo)學(xué)]1．點電荷是一個理想化的模型．實際問題中，只有當帶電體間的距離遠大于它們自身的線度以至于帶電體的形狀和大小對相互作用力的影響可以忽略不計時，帶電體方可視為點電荷．一個帶電體能否被視為點電荷，取決于自身的幾何形狀與帶電體之間的距離的比較，與帶電體的大小無關(guān)．2．庫侖定律的適用范圍：真空中（干燥的空氣也可）的兩個點電荷間的相互作用，也可適用于兩個均勻帶電的介質(zhì)球，不能用于不能視為點電荷的兩個導(dǎo)體球．例1半徑為r的兩個相同金屬球，兩球心相距為L (L＝3r)，它們所帶電荷量的絕對值均為q，則它們之間相互作用的靜電力FA．帶同種電荷時,F＜　　　　　　B．帶異種電荷時,F ＞C．不論帶何種電荷,F ＝　　　　　D．以上各項均不正確 解析：應(yīng)用庫侖定律解題時，首先要明確其條件和各物理量之間的關(guān)系．當兩帶電金屬球靠得較近時，由于同種電荷互相排斥，異種電荷互相吸引，兩球所帶電荷的“中心”偏離球心，在計算其靜電力F時，就不能用兩球心間的距離L來計算．若兩球帶同種電荷，兩球帶電“中心”之間的距離大于L，如圖1—2—1（a）所示， 圖1—2—1 圖1—2—2則F ＜ ，故A選項是對的，同理B選項也是正確的．3．庫侖力是矢量．在利用庫侖定律進行計算時，常先用電荷量的絕對值代入公式進行計算，求得庫侖力的大小；然后根據(jù)同種電荷相斥，異種電荷相吸來確定庫侖力的方向．4．系統(tǒng)中有多個點電荷時，任意兩個點電荷之間的作用力都遵從庫侖定律，計算多個電荷對某一電荷的作用力應(yīng)先分別計算每個電荷對它的庫侖力，然后再用力的平行四邊形定則求其矢量和．例2 如圖1—2—2所示，三個完全相同的金屬球a、b、c位于等邊三角形的三個頂點上．a(chǎn)和c帶正電，b帶負電，a所帶電荷量的大小比b的?。阎猚受到a和b的靜電力的合力可用圖中有向線段中的一條來表示，它應(yīng)是A．F1 B．F2 C．F3 D．F4 解析：根據(jù)“同電相斥、異電相吸”的規(guī)律，確定電荷c受到a和b的庫侖力方向，考慮a的帶電荷量大于b的帶電荷量，因為F大于F，F(xiàn)與F的合力只能是F，故選項B正確．例2 兩個大小相同的小球帶有同種電荷（可看作點電荷），質(zhì)量分別為m和m，帶電荷量分別是q和q，用絕緣線懸掛后，因靜電力而使兩懸線張開，分別與鉛垂線方向成夾角θ和θ,且兩球同處一水平線上，如圖1—2—3所示，若θ＝θ,則下述結(jié)論正確的是 ＝q/ m ＝q, m＝ m 圖1—2—3解析：兩小球處于靜止狀態(tài)，故可用平衡條件去分析．小球m受到F、F、mg三個力作用，建立水平和豎直方向建立直角坐標系如圖1—2—4所示，：所以 同理，對m分析得： 圖1—2—4因為，所以，所以. 可見，只要m= m，不管q、q如何，正確答案是C. 討論：如果m m,與的關(guān)系怎樣？如果m m,與的關(guān)系又怎樣？(兩球仍處同一水平線上)因為 不管q、q大小如何，兩式中的是相等的．所以m m時，, m m時，.5．庫侖定律給出了兩個點電荷作用力的大小及方向，庫侖力畢竟也是一種力，同樣遵從力的合成和分解法則，遵從牛頓定律等力學(xué)基本規(guī)律．動能定理，動量守恒定律，共點力的平衡等力學(xué)知識和方法，在本章中一樣使用．這就是：電學(xué)問題，力學(xué)方法．例3 a、b兩個點電荷，相距40cm，電荷量分別為q和q，且q＝9 q，都是正電荷；現(xiàn)引入點電荷c，這時a、b、c三個電荷都恰好處于平衡狀態(tài)．試問：點電荷c的性質(zhì)是什么?電荷量多大?它放在什么地方? 解析：點電荷c應(yīng)為負電荷，否則三個正電荷相互排斥，永遠不可能平衡． 由于每一個電荷都受另外兩個電荷的作用，三個點電荷只有處在同一條直線上，且c在a、b之間才有可能都平衡． 設(shè)c與a相距x，則c、b相距(－x)，如點電荷c的電荷量為q，根據(jù)二力平衡原理可列平衡方程： a平衡： b平衡： c平衡： ＝ 顯見，上述三個方程實際上只有兩個是獨立的，解這些方程，可得有意義的解： x＝30cm 所以 c在a、b連線上，與a相距30cm，與b相距10cm．q＝，即q:q:q=1:: (q、q為正電荷，q為負電荷)例4 有三個完全相同的金屬球A、B、C，A帶電荷量7Q，B帶電荷量﹣Q，C不帶電．將A、B固定，然后讓C反復(fù)與A、B接觸，最后移走C球．問A、B間的相互作用力變?yōu)樵瓉淼亩嗌俦?解析： C球反復(fù)與A、