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第九章 静电场及其应用
9.1 电荷
【学习目标】
分析摩擦起电实验现象，知道自然界存在两种电荷。知道电荷量的概念及其国际单位。
会用原子结构模型解释摩擦起电的原因，观察并分析静电感应现象，提高应用物理模型解释现象能力。
通过观察摩擦起电、静电感应等现象，激发对自然界的好奇心。
通过不同起电方式分析得出电荷守恒定律，理解该定律，体会守恒观念对认识物理规律的重要性
知道元电荷概念，体会电荷量是不连续的。
【开启新探索】从动力学到电现象、磁现象
在前面的两册课本中，我们主要是学习了运动和力，以及运动和力之间关系的分析方法。人类研究电现象和磁现象的历史与力学研究同样丰富多彩。从本章开始，我们将进入更有趣的电和磁的世界。
【质疑提升1】从摩擦起电谈起
阅读课本P2，说说人们对电荷的认识逐步深入的历程。
什么是电荷量？电荷量用什么符号表示？国际单位制中电荷量的单位是什么？
3．通常情况下，物体不带电，是否意味着物体没有正电荷、也没有负电荷？物体不带电的原因是什么？
4．摩擦可以使不带电的物体带上电，就是我们所说的“起电”，你能说明摩擦起电的原因吗？摩擦起电是否产生了新的电荷？
5. 丝绸摩擦过的玻璃棒和不带电的验电器接触一下，验电器的金属片张开一定的角度，为什么？
甲、乙两同学各拿一带电小球做实验，不小心两小球接触了一下，结果两小球都没电了！电荷哪里去了呢？消失了？你能帮他们解释一下原因吗？
【质疑提升2】研究一种新的起电方式
1. 通过实验观察，当带电导体C接近彼此接触、不带电的导体A、B时，导体下部的闭合的金属箔会有怎样的变化？
现象：
原因：
移走C，导体下部的闭合的金属箔会有怎样的变化？
现象：
原因：
先手持绝缘柱，将导体A、B分开，然后再移开C，金属箔会有怎样的变化？
现象：
原因：
在（3）之后，再让导体A、B接触，金属箔会有怎样的变化？
现象：
原因：
2. 什么是静电感应？产生静电感应现象的原因是什么？
3. 什么是感应起电？感应起电中是否产生了新的电荷呢？
【质疑提升3】电荷守恒定律
结合以上三种起电方式，想一下，原不带电的物体，现在带电了，产生新电荷吗？正、负电荷的中和，是电荷消失吗？进一步思考，自然界中电荷的总量会有着怎样的规律？
高能光子一定条件下产生一个正电子和一个负电子；一对正、负电子可以同时湮没，转化为光子。这两种情况下，电荷守恒定律还适用吗？为什么？
【质疑提升4】元电荷、比荷
什么是元电荷？元电荷的符号是什么？带电体的带电量和元电荷有怎样的关系？
计算时，一般元电荷大小取值是多少？最早是由哪位科学家测量的？
什么是比荷？比荷的单位是什么？
【学习致用】
西晋的《博物志·杂说上》记载：“今人梳头著髻时，有随梳解结有光者，亦有咤声。”这是关于摩擦起电产生火花并发出声音的记载。关于摩擦起电，下列说法中正确的是（　　）
A．两种不带电的绝缘体摩擦后，带等量异种电荷
B．摩擦起电，使质子从一个物体转移到另一个物体
C．摩擦能产生电子和质子
D．摩擦起电表明，电荷的总量并不守恒
(
-
-
-
-
-
-
甲
乙
)2．如图所示，将带电体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带等量异种电荷的是 ( )
A．先移走棒，再把两球分开
B．先把两球分开，再移走棒
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
3．带电微粒所带的电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
【素养提升专练】
1． 关于摩擦起电现象，下列说法中正确的是（ ）
A．摩擦起电是用摩擦的方法将其他物质变成了电荷
B．摩擦起电是通过摩擦将一个物体中的质子转移到另一个物体上
C．通过摩擦起电的两个原来不带电的物体，一定带有等量异种电荷
D．通过摩擦起电的两个原来不带电的物体，可能带有同种电荷
2． M和N是两个原来都不带电的物体，它们互相摩擦后，M带正电荷。下列判断正确的是（　　）
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M转移到N
C．M在摩擦过程中创造了正电荷
D．N在摩擦过程中失去电子
3． 两个完全一样的金属小球M、N，先让它们各自带电-5q和+7q，接触后再分开，则最终M、N的带电量分别是（　　）
A．+6q，+6q B．+7q，+5q C．+12q，+12q D．+q，+q
4． 把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，发现两球间互相排斥，则A、B两球 原来的带电情况不可能的是 (　　)
A．A和B原来只有一个带电
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原来带有等量异种电荷
5． 如图所示，用丝绸摩擦过的玻璃棒和验电器的金属球接触，使验电器的金属箔片张开，关于这一现象，下列说法正确的是（　　）
A．两片金属箔片上均带负电荷
B．两片金属箔片上带异种电荷
C．将玻璃棒移走，则金属箔片立即合在一起
D．金属箔片上有电子转移到玻璃棒上
6． 如图所示，两个互相接触的导体A和B不带电，现将带正电的导体C靠近A端放置，三者均有绝缘支架，下列说法正确的是（　　）
A．导体A的左端感应出负电荷，导体B的右端感应出正电荷，且正、负电荷不一定等量
B．导体A的左端感应出正电荷，导体B的右端感应出负电荷，且正、负电荷一定等量
C．若先将C移走，再把A、B分开，则A带负电，B带正电
D．若先将A、B分开，再移走C，则A带负电，B带正电
7． 如图所示，用起电机使金属球A带负电，靠近验电器B的金属球，则（　　）
A．验电器的金属箔片不张开，因为球A没有和B接触
B．验电器的金属箔片张开，因为整个验电器都带上了正电
C．验电器的金属箔片张开，因为整个验电器都带上了负电
D．验电器金属箔片张开，因为验电器下部的两金属箔片都带上了负电
8． 关于物体的带电荷量，以下说法中不正确的是（ ）
A．物体带电荷量的最小值为1.6×10-19C
B．物体所带的电荷量只能是某些特定值
C．使不带电的物体带＋1.60×10-9C的电荷，这是因为该物体失去了1.0×1010个电子
D．物体所带的电荷量可以是任意的
9． 关于元电荷，下列说法中正确的是 (　 　)
A．元电荷实质上是指电子和质子本身
B．元电荷实质上是指电子本身
C．电荷量很小的电荷就是元电荷
D．所有带电体的电荷量一定等于元电荷的整数倍
10．目前普遍认为，质子和中子都是由被称为u夸克和d夸克的两类夸克组成．u夸克带电量为e，d夸克带电量为－e，e为元电荷．下列论断可能正确的是 (　　)
A．质子由1个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和2个d夸克组成
B．质子由2个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和2个d夸克组成
C．质子由1个u夸克和2个d夸克组成，中子由2个u夸克和1个d夸克组成
D．质子由2个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和1个d夸克组成
11．有两个完全相同的带电金属小球A、B，分别带有电荷量QA＝6.4×10－9C，QB＝－3.2×10－9C，让两小球接触，在接触过程中，电子是由A到B，还是由B到A？并且转移了多少个电子？
12．如图，将带正电荷Q的导体球C靠近不带电的导体。若沿虚线1将导体分成A、B两部分，这两部分所带电荷量分别为QA、QB;若沿虚线2将导体分成两部分，这两部分所带电荷量分别为QA'和QB'
(1)请分别说出以上四个部分电荷量的正负，并简述理由。
(2)请列出以上四个部分电荷量(绝对值)之间存在的一些等量关系，并简述理由。第九章 静电场及其应用
9.1 电荷
【学习目标】
分析摩擦起电实验现象，知道自然界存在两种电荷。知道电荷量的概念及其国际单位。
会用原子结构模型解释摩擦起电的原因，观察并分析静电感应现象，提高应用物理模型解释现象能力。
通过观察摩擦起电、静电感应等现象，激发对自然界的好奇心。
通过不同起电方式分析得出电荷守恒定律，理解该定律，体会守恒观念对认识物理规律的重要性
知道元电荷概念，体会电荷量是不连续的。
【开启新探索】从动力学到电现象、磁现象
在前面的两册课本中，我们主要是学习了运动和力，以及运动和力之间关系的分析方法。人类研究电现象和磁现象的历史与力学研究同样丰富多彩。从本章开始，我们将进入更有趣的电和磁的世界。
【质疑提升1】从摩擦起电谈起
阅读课本P2，说说人们对电荷的认识逐步深入的历程。
什么是电荷量？电荷量用什么符号表示？国际单位制中电荷量的单位是什么？
3．通常情况下，物体不带电，是否意味着物体没有正电荷、也没有负电荷？物体不带电的原因是什么？
4．摩擦可以使不带电的物体带上电，就是我们所说的“起电”，你能说明摩擦起电的原因吗？摩擦起电是否产生了新的电荷？
5. 丝绸摩擦过的玻璃棒和不带电的验电器接触一下，验电器的金属片张开一定的角度，为什么？
甲、乙两同学各拿一带电小球做实验，不小心两小球接触了一下，结果两小球都没电了！电荷哪里去了呢？消失了？你能帮他们解释一下原因吗？
【质疑提升2】研究一种新的起电方式
1. 通过实验观察，当带电导体C接近彼此接触、不带电的导体A、B时，导体下部的闭合的金属箔会有怎样的变化？
现象：
原因：
移走C，导体下部的闭合的金属箔会有怎样的变化？
现象：
原因：
先手持绝缘柱，将导体A、B分开，然后再移开C，金属箔会有怎样的变化？
现象：
原因：
在（3）之后，再让导体A、B接触，金属箔会有怎样的变化？
现象：
原因：
2. 什么是静电感应？产生静电感应现象的原因是什么？
3. 什么是感应起电？感应起电中是否产生了新的电荷呢？
【质疑提升3】电荷守恒定律
结合以上三种起电方式，想一下，原不带电的物体，现在带电了，产生新电荷吗？正、负电荷的中和，是电荷消失吗？进一步思考，自然界中电荷的总量会有着怎样的规律？
高能光子一定条件下产生一个正电子和一个负电子；一对正、负电子可以同时湮没，转化为光子。这两种情况下，电荷守恒定律还适用吗？为什么？
【质疑提升4】元电荷、比荷
什么是元电荷？元电荷的符号是什么？带电体的带电量和元电荷有怎样的关系？
计算时，一般元电荷大小取值是多少？最早是由哪位科学家测量的？
什么是比荷？比荷的单位是什么？
【学习致用】
西晋的《博物志·杂说上》记载：“今人梳头著髻时，有随梳解结有光者，亦有咤声。”这是关于摩擦起电产生火花并发出声音的记载。关于摩擦起电，下列说法中正确的是（　　）
A．两种不带电的绝缘体摩擦后，带等量异种电荷
B．摩擦起电，使质子从一个物体转移到另一个物体
C．摩擦能产生电子和质子
D．摩擦起电表明，电荷的总量并不守恒
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甲
乙
)2．如图所示，将带电体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带等量异种电荷的是 ( )
A．先移走棒，再把两球分开
B．先把两球分开，再移走棒
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
3．带电微粒所带的电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
【素养提升专练】
1． 关于摩擦起电现象，下列说法中正确的是（ ）
A．摩擦起电是用摩擦的方法将其他物质变成了电荷
B．摩擦起电是通过摩擦将一个物体中的质子转移到另一个物体上
C．通过摩擦起电的两个原来不带电的物体，一定带有等量异种电荷
D．通过摩擦起电的两个原来不带电的物体，可能带有同种电荷
2． M和N是两个原来都不带电的物体，它们互相摩擦后，M带正电荷。下列判断正确的是（　　）
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M转移到N
C．M在摩擦过程中创造了正电荷
D．N在摩擦过程中失去电子
3． 两个完全一样的金属小球M、N，先让它们各自带电-5q和+7q，接触后再分开，则最终M、N的带电量分别是（　　）
A．+6q，+6q B．+7q，+5q C．+12q，+12q D．+q，+q
4． 把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，发现两球间互相排斥，则A、B两球 原来的带电情况不可能的是 (　　)
A．A和B原来只有一个带电
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原来带有等量异种电荷
5． 如图所示，用丝绸摩擦过的玻璃棒和验电器的金属球接触，使验电器的金属箔片张开，关于这一现象，下列说法正确的是（　　）
A．两片金属箔片上均带负电荷
B．两片金属箔片上带异种电荷
C．将玻璃棒移走，则金属箔片立即合在一起
D．金属箔片上有电子转移到玻璃棒上
6． 如图所示，两个互相接触的导体A和B不带电，现将带正电的导体C靠近A端放置，三者均有绝缘支架，下列说法正确的是（　　）
A．导体A的左端感应出负电荷，导体B的右端感应出正电荷，且正、负电荷不一定等量
B．导体A的左端感应出正电荷，导体B的右端感应出负电荷，且正、负电荷一定等量
C．若先将C移走，再把A、B分开，则A带负电，B带正电
D．若先将A、B分开，再移走C，则A带负电，B带正电
7． 如图所示，用起电机使金属球A带负电，靠近验电器B的金属球，则（　　）
A．验电器的金属箔片不张开，因为球A没有和B接触
B．验电器的金属箔片张开，因为整个验电器都带上了正电
C．验电器的金属箔片张开，因为整个验电器都带上了负电
D．验电器金属箔片张开，因为验电器下部的两金属箔片都带上了负电
8． 关于物体的带电荷量，以下说法中不正确的是（ ）
A．物体带电荷量的最小值为1.6×10-19C
B．物体所带的电荷量只能是某些特定值
C．使不带电的物体带＋1.60×10-9C的电荷，这是因为该物体失去了1.0×1010个电子
D．物体所带的电荷量可以是任意的
9． 关于元电荷，下列说法中正确的是 (　 　)
A．元电荷实质上是指电子和质子本身
B．元电荷实质上是指电子本身
C．电荷量很小的电荷就是元电荷
D．所有带电体的电荷量一定等于元电荷的整数倍
10．目前普遍认为，质子和中子都是由被称为u夸克和d夸克的两类夸克组成．u夸克带电量为e，d夸克带电量为－e，e为元电荷．下列论断可能正确的是 (　　)
A．质子由1个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和2个d夸克组成
B．质子由2个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和2个d夸克组成
C．质子由1个u夸克和2个d夸克组成，中子由2个u夸克和1个d夸克组成
D．质子由2个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和1个d夸克组成
11．有两个完全相同的带电金属小球A、B，分别带有电荷量QA＝6.4×10－9C，QB＝－3.2×10－9C，让两小球接触，在接触过程中，电子是由A到B，还是由B到A？并且转移了多少个电子？
B到A 3×1010个
12．如图，将带正电荷Q的导体球C靠近不带电的导体。若沿虚线1将导体分成A、B两部分，这两部分所带电荷量分别为QA、QB;若沿虚线2将导体分成两部分，这两部分所带电荷量分别为QA'和QB'
(1)请分别说出以上四个部分电荷量的正负，并简述理由。
(2)请列出以上四个部分电荷量(绝对值)之间存在的一些等量关系，并简述理由。
QA QA' 均为正
QA=|QB| QA'=|QB'| 电荷量守恒，故导体的带电量始终为零。

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