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课时跟踪检测（一） 静电现象
A组—重基础·体现综合
1．如果天气干燥，晚上脱毛衣时，会听到“噼啪”的响声，还会看到电火花，这种现象产生的原因是(　　)
A．人身体上产生电流 B．接触带电造成的
C．摩擦起电造成的 D．感应起电造成的
解析：选C　如果天气干燥，晚上脱毛衣时，会听到“噼啪”的响声，还会看到电火花，这种现象产生的原因是摩擦起电造成的。
2．关于对元电荷的理解，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．元电荷是带电荷量最小的带电粒子
解析：选C　元电荷是一个电子带的电荷量，不是电子，也不是质子，元电荷又称“基本电荷量”，是物理学的基本常数之一，常用符号e表示，是一个电子或一个质子所带的电荷量，任何带电体所带电荷量都是e的整数倍，故A、B、D错误，C正确。
3．(2024·四川1月学考)一带电体与带正电的玻璃棒相互排斥，则该带电体的带电情况是(　　)
A．不带电 B．带负电
C．带正电 D．不能确定
解析：选C　一带电体与带正电的玻璃棒相互排斥，可知该带电体与玻璃棒带同种电荷，则该带电体带正电。故选C。
4．静电现象在自然界中普遍存在，我国早在西汉末年已有对静电现象的记载，下列不属于静电现象的是(　　)
A．梳过头发的塑料梳子吸起纸屑
B．带电小球移至不带电金属球附近，两者相互吸引
C．用手触摸长途行驶的汽车轮胎时，感觉烫手
D．从干燥的地毯上走过，手碰到金属把手时有被电击的感觉
解析：选C　用塑料梳子梳头发时，塑料梳子与头发相互摩擦，塑料梳子会带上电荷吸引纸屑，选项A属于静电现象；带电小球移至不带电金属球附近，由于静电感应，金属球靠近带电小球一端会感应出与带电小球异种的电荷，两者相互吸引，选项B属于静电现象；长途行驶的汽车的轮胎因与地面摩擦生热，用手触摸时烫手，选项C不属于静电现象；从干燥的地毯上走过，由于摩擦起电，当手碰到金属把手时产生较大电流，人有被电击的感觉，选项D属于静电现象。
5．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的。u夸克带的电荷量为e，d夸克带的电荷量为－e，e为元电荷，下列论断中可能正确的是(　　)
A．质子由1个u夸克和2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2个u夸克和1个d夸克组成
解析：选B　根据质子和中子所带的电荷量，经验证：质子带的电荷量为2×e＋＝e，中子带的电荷量为e＋2×＝0，故B项正确。
6．古代琥珀价格昂贵，常有人鱼目混珠。南朝陶弘景写道“惟以手心摩热拾芥为真”，南北朝时的雷敩(音xiào)在《炮炙论》中也有“琥珀如血色，以布拭热，吸得芥子者真也”的说法，以此作为识别真假琥珀的标准。这些识别方法主要是利用了(　　)
A．摩擦生热使琥珀温度升高
B．感应起电使琥珀带电从而能够吸引轻小物体
C．手心和琥珀之间的热传递
D．摩擦起电使琥珀带电从而能够吸引轻小物体
解析：选D　“惟以手心摩热拾芥为真”，“琥珀如血色，以布拭热，吸得芥子者真也”，这些识别方法主要是通过摩擦起电方式使琥珀带电，利用带电体能够吸引轻小物体的特性，故D正确，A、B、C错误。
7.用毛皮摩擦过的硬橡胶棒，靠近不带电验电器的金属小球a，然后用手指瞬间接触一下金属杆后拿开橡胶棒，这时验电器小球a和金箔b的带电情况是(　　)
A．a带正电，b带负电
B．a带负电，b带正电
C．a、b均带正电
D．a、b均不带电
解析：选C　毛皮摩擦过的橡胶棒带负电，靠近验电器金属小球a，发生静电感应，用手指接触金属杆的瞬间，电子从金属杆转移到地球上，故拿开橡胶棒后，小球a和金箔b都带正电，C正确。
8．某电视台有这样一个节目：让父母手拉手站在绝缘台上，父亲手扶一装置来回答问题，当在规定的时间内回答不完所给的问题，工作人员经过操作使回答问题的父母“怒发冲冠”(头发直立而散开)，从物理学原理分析产生这一现象的原因是(　　)
A．空气对头发的作用结果
B．一种魔术现象
C．同种电荷相互排斥原理，使带同种电荷的头发相斥而散开
D．以上说法都不对
解析：选C　头发比较轻，当带有同种电荷时，相互排斥，头发便分散开来，形成“怒发冲冠”的现象，故选项C正确。
9．现代理论认为，反质子的质量与质子的质量相同，约为电子质量的1 836倍，若me＝0.91×10－30 kg，e＝1.6×10－19 C，求反质子的比荷。
解析：反质子的比荷＝＝＝
9．58×107 C/kg。
答案：9.58×107 C/kg
组—重应用·体现创新
10．我国是世界文明古国之一，在古代书籍中有许多关于物理现象的记载。西晋张华的《博物志》中写道，“今人梳头、脱着衣时，有随梳、解结有光者，也有咤声”。此处所描述的现象属于(　　)
A．摩擦生热现象 B．磁化现象
C．退磁现象 D．静电现象
解析：选D　人们梳头、穿衣时，梳子与头发，外衣与里面的衣服摩擦，使它们带有异种电荷，电荷放电，看到小火星和听到微弱响声，是摩擦起电，属于静电现象，故D正确，A、B、C错误。
11．如图所示，把一个不带电且与外界绝缘的导体两端分别设计上两个开关，当带正电的小球靠近时，由于静电感应，在a、b端分别出现正、负电荷，则以下说法中正确的是(　　)
A．闭合K1，有电子从导体流向大地
B．闭合K2，有电子从导体流向大地
C．闭合K2，有电子从大地流向导体
D．闭合K1，没有电子通过
解析：选C　K1、K2闭合前，由于静电感应和电荷守恒定律，a、b出现等量异种电荷，当闭合任何一个开关以后，整个导体与大地连接，都是电子从大地被吸引过来，故C正确。
12．如图所示，通过调节控制电子枪产生的电子束，使其每秒有104个电子到达收集电子的金属瓶，经过一段时间，金属瓶上带有－8×10－12 C的电荷量，求：
(1)金属瓶上收集到多少个电子？
(2)实验的时间为多长？
解析：(1)金属瓶上收集的电子数目为：
N＝＝＝5×107个。
(2)实验的时间：t＝ s＝5 000 s。
答案：(1)5×107个　(2)5 000 s
13．有A、B、C三个用绝缘柱支撑的相同导体球，A带正电荷，电荷量为q，B和C不带电。讨论用什么办法能使：
(1)B、C都带等量的正电荷；
(2)B、C都带负电荷；
(3)B、C带等量的异种电荷；
(4)B带q正电荷。
答案：(1)B与A接触后，再与C接触。
(2)使A靠近B、C，B、C用导线接地后，断开导线。
(3)用导线将B、C连接，使A靠近B，断开导线。
(4)B与A接触后，再与C接触，此时A带正电荷，B带正电荷，让B再次与A接触分开后，B带q正电荷。
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第一章 | 静电场的描述
第一节　静电现象
核心素养点击　
物理观念 知道自然界中的两种电荷及三种起电方式；掌握电荷守恒定律；知道电荷量及元电荷的概念
科学思维 理解金属的微观结构模型，知道无论哪种起电方式，都没有创造电荷，而是电荷在物体之间或物体的各部分之间发生了转移
科学探究 通过观察静电感应现象，理解带电体靠近导体时感应起电的过程
一、各种起电方式
1．填一填
(1)两种电荷的性质：同种电荷相互_____，异种电荷相互_____。
(2)物体带电的三种方法：__________、__________、_________。
(3)静电感应：由于受附近带电体影响而引起导体中正负电荷__________的现象。
2．判一判
(1)丝绸与任何物体摩擦后都带负电。 ( )
(2)两个正电荷相互排斥，两个负电荷相互吸引。 ( )
(3)静电感应就是导体中正负电荷重新分布的现象。 ( )
排斥
吸引
摩擦起电
感应起电
接触起电
重新分布
×
×
√
3．想一想
用摩擦过丝绸的玻璃棒和摩擦过的琥珀分别去接触碎纸屑和羽毛。
能观察到什么现象？怎样解释？
提示：摩擦过的玻璃棒能够吸引碎纸屑，摩擦过的琥珀能够吸引羽毛；原因是摩擦过的玻璃棒和琥珀都带了电，带电体能吸引轻小物体。
多少
库仑
电子
整数倍
1.60×10－19
比
(4)电荷守恒定律。
①内容：电荷既不能被创造，也不能被消灭，它们只能从一个物体______到其他物体，或者从物体的一部分_______到另一部分。在任何转移的过程中，电荷的_____保持不变。
②适用范围：电荷守恒定律不仅在一切_____________中成立，而且也是一切_____________所普遍遵循的规律。
2．判一判
(1)电荷守恒定律是自然界中最基本的守恒定律之一。 ( )
(2)元电荷就是质子或电子。 ( )
(3)所有带电体的电荷量一定等于元电荷的整数倍。 ( )
转移
转移
总量
宏观物理过程
微观物理过程
√
×
√
3．选一选
如图所示，在真空中，把一个中性的绝缘导体M向带负电的球P慢
慢靠近，下列说法中错误的是 (　　)
A．M两端的感应电荷越来越多
B．M两端的感应电荷是同种电荷
C．M两端的感应电荷是异种电荷
D．M两端的感应电荷的电荷量相等
解析：M向P靠得越近，M中的自由电子受到P的排斥力越大，两端的感应电荷越多，根据电荷守恒定律，M两端将出现等量的异种电荷，B错误。
答案：B　
三、静电现象的解释
1．填一填
(1)摩擦起电。
当两个物体互相摩擦时，使一个物体中的一些原子的电子获得了______，挣脱了原子核的______，转移到了另外一个物体上。如玻璃棒与丝绸摩擦时，玻璃棒容易失去______而带正电，丝绸因有了__________而带负电。
(2)感应起电。
当一个带电体靠近导体时，导体中的自由电子会向_____或远离带电体的地方移动。使导体靠近带电体的一端带_____电荷，远离带电体的一端带_____电荷，这种现象叫作__________。利用静电感应使金属导体带电的过程叫作感应起电。
能量
束缚
电子
多余电子
靠近
异种
同种
静电感应
2．判一判
(1)感应起电实际上是创造了电荷。 ( )
(2)任何起电过程物质内电荷的总量都是不变的。 ( )
(3)不论何种方式的起电，实质都是电荷的转移。 ( )
3．想一想
如图所示，在真空中，把一个绝缘导体向带负电的球P慢慢靠近。
绝缘导体两端的电荷如图所示。
根据以上情景，解释感应起电的实质。
提示：由于电荷间相互吸引或排斥，导体中的自由电荷便会趋向或远离带电体，使导体两端带上等量异种电荷，故感应起电的实质是自由电荷的转移，是从物体的一部分转移到另一部分。
×
√
√
探究(一)　　对三种起电方式的理解
[问题驱动]
(1)如图所示，取一对用绝缘柱支撑的导体A和B，使它们彼此
接触。起初它们不带电，贴在下部的金属箔片是闭合的。
①把带正电荷的物体C移近导体A，金属箔片有什么变化？
②这时把导体A和B分开，然后移去C，金属箔片又有什么变化？
③再让导体A和B接触，又会看到什么现象？
提示：①C移近导体A，两侧金属箔片都张开；
②两侧金属箔片仍张开，但张角变小；
③导体A、B接触，两侧金属箔片都闭合。
(2)带正电的导体A与不带电的导体B接触，使导体B带上了什么电荷？在这个过程中电荷是如何转移的？
提示：正电荷，在这个过程中，有电子从导体B转移到导体A，导体B中电子数量减少，因此带正电。　　　　
[重难释解]
三种起电方式的比较
方式 摩擦起电 感应起电 接触起电
现象 两物体带上等量异种电荷 导体两端出现等量异种电荷 导体带上与带电体同种的电荷
原因 不同物质原子核对电子的束缚能力不同。束缚能力强的得电子，带负电；束缚能力弱的失电子，带正电 电子在电荷间相互作用下发生转移，近端带异种电荷，远端带同种电荷 在电荷间相互作用下，电子从一个物体转移到另一个物体
实质 电荷在物体之间或物体内部的转移
说明 无论哪种起电方式，发生转移的都是电子，正电荷不会发生转移
[多选] 如图所示，A、B为相互接触的用绝缘支柱支持的金属
导体，起始它们不带电，在它们的下部贴有金属箔片，C是带正电
荷的小球，下列说法中不正确的是 (　　)
A．把C移近导体A时，A带负电、B带正电
B．先把C移近导体A，再把A、B分开，然后移去C，则A、B上的金属箔片仍张开
C．先把C移走，再把A、B分开，A上的金属箔片仍张开
D．把C移近导体A，先把A、B分开，再把C移走，然后重新让A、B接触，则A上的金属箔片仍张开，而B上的金属箔片闭合
解析：感应起电是使物体带电的一种方法，根据电荷间的相互作用规律可知，把C移近导体A时，有电子从导体B转移到导体A，所以导体两端的金属箔片都张开，且左端带负电，右端带正电，此时把A和B分开，A带负电，B带正电，金属箔片仍张开，故A、B正确；先把C移走，A、B不再带电，再把A、B分开，A、B上的金属箔片不会张开，故C不正确；先把A、B分开，再把C移走，A、B仍带电，但重新让A、B接触后，A、B上的感应电荷完全中和，A、B上的金属箔片都不会张开，故D错误。
答案：CD　
感应起电的判断方法
(1)当带电体靠近导体时，导体靠近带电体的一端带异种电荷，远离带电体的一端带同种电荷，如图甲所示。
(2)导体接地时，该导体与地球可视为一个导体，而且该导体可视为近端导体，带异种电荷，地球就成为远端导体，带同种电荷，如图乙、丙所示。
说明：用手摸一下导体，再移开手，相当于先把导体接地，然后再与大地断开。
[素养训练]
1．干燥的天气里，在阳光下用塑料梳子梳理干燥的头发，越梳头发越蓬松，主要原因是 (　　)
A．头发散失了水分后变得坚硬
B．由于摩擦起电，头发带了同种电荷互相排斥
C．太阳照射和摩擦产生的热使头发膨胀
D．梳子的机械分离作用使各根头发彼此分开
解析：在干燥的天气里，用塑料梳子梳干燥的头发时，头发与塑料梳子摩擦而起电；由于头发带有同种电荷，同种电荷相互排斥，所以越梳越蓬松，B正确。
答案：B　
2． 如图所示，当将带正电荷的球C移近不带电的枕形金属导体时，
枕形金属导体上电荷的移动情况是 (　　)
A．枕形金属导体中的正电荷向B端移动，负电荷不移动
B．枕形金属导体中的负电荷向A端移动，正电荷不移动
C．枕形金属导体中的正、负电荷同时分别向B端和A端移动
D．枕形金属导体中的正、负电荷同时分别向A端和B端移动
解析：金属导体中能够移动的自由电荷是电子(负电荷)，自由电子的移动导致A、B端带不同的电荷，B正确，A、C、D错误。
答案：B　
3. 如图所示，放在绝缘支架上带正电荷的导体球A，靠近放在绝缘支
架上不带电的导体B，导体B用导线经开关接地，现把S先合上再断
开，再移走A，则导体B (　　)
A．不带电 B．带正电荷
C．带负电荷 D．不能确定
解析：根据静电感应现象和电荷间的相互作用，可判断导体B带负电荷，故选项C正确。
答案：C　
探究(二)　　电荷守恒定律的理解和应用
[问题驱动]
如图是三种起电的方式。
(1)甲图中为摩擦起电，怎样体现电荷守恒定律？
提示：摩擦过程中，玻璃棒和丝绸之间电荷发生转移，但两者电荷的总量不变。
(2)乙图中为接触起电，怎样体现电荷守恒定律？
提示：带电体和人之间发生电荷转移，电荷的总量不变。
(3)丙图为感应起电，怎样体现电荷守恒定律？
提示：电荷从物体的一端转移到另一端，物体上电荷的总量不变。　　　　
[重难释解]
(1)使物体带电的实质不是创造了电荷，而是物体所带的电荷发生了转移，起电的过程就是物体间或物体内部电荷的重新分布。
(2)电荷的中和并不是指电荷消失，而是指带等量异种电荷的两物体接触时，经过电子的转移，物体达到电中性的过程。
(3)元电荷。
①元电荷是最小的电荷量，而不是实物粒子，元电荷无正、负之分。
②虽然质子、电子的电荷量等于元电荷，但不能说质子、电子是元电荷。
③电子的比荷：电子的电荷量e与电子的质量me之比，叫作电子的比荷。
完全相同的两金属小球A、B带有相同大小的电荷量，相隔一定的距离，让第三个完全相同的不带电金属小球C，先后与A、B接触后移开。
(1)若A、B两球带同种电荷，求接触后A、B两球带电荷量大小之比。
(2)若A、B两球带异种电荷，求接触后A、B两球带电荷量大小之比。
答案：(1)2∶3　(2)2∶1
接触起电时电荷量的分配规律
(1)导体接触起电时电荷量的分配与导体的形状、大小有关。
(2)当两个完全相同的金属球接触后，电荷量将平均分配。
①若两个金属球最初带同种电荷，接触后电荷量相加后均分；
②若两个金属球最初带异种电荷，则接触后电荷量先中和再均分。
[素养训练]
1．甲、乙、丙是三个完全相同的带绝缘支架的金属小球，先让带电荷量为＋1.6×10－15 C的甲球与乙球接触，再让乙球与不带电的丙球接触，接触后，丙球所带电荷量为－8×10－16 C，则 (　 )
A．接触前乙球带有－3.2×10－15 C电荷
B．接触前乙球带有－4.8×10－15 C电荷
C．接触前乙球不带电
D．接触前乙球带有1.6×10－15 C电荷
2. 如图所示，左边是一个原来不带电的导体，右边C是后来靠近的带正电的导体球，若用绝缘工具沿图示某条虚线将导体切开，导体分为A、B两部分，这两部分所带电荷量的数值分别为QA、QB，则下列结论正确的是 (　 )
A．沿虚线d切开，A带负电，B带正电，且QA>QB
B．只有沿虚线b切开，才有A带正电，B带负电，且QA＝QB
C．沿虚线a切开，A带正电，B带负电，且QAD．沿任意一条虚线切开，都有A带正电，B带负电，而QA、QB的值与所切的位置有关
解析：导体原来不带电，只是在C所带正电荷的作用下，导体中的自由电子向B部分移动，使B部分电子增多而带负电，A部分电子减少而带正电。根据电荷守恒定律可知，A部分减少的电子数目和B部分增多的电子数目是相同的，因此无论从哪一条虚线切开，两部分的电荷量总是相等的，不过从不同位置切开时，QA、QB的值是变化的，故只有D正确。
答案：D　
探究(三)　　验电器的原理和使用
[重难释解]
验电器的两种应用方式及原理
(1)带电体接触验电器：当带电的物体与验电器上面的金属球接触时，有一部分电荷转移到验电器上，与金属球相连的两个金属箔片带上同种电荷，因相互排斥而张开，如图甲所示。
(2)带电体靠近验电器：当带电体靠近验电器的金属球时，带电体会使验电器的金属球感应出异种电荷，而金属箔片上会感应出同种电荷(感应起电)，两箔片在斥力作用下张开，如图乙所示。
[多选]如图所示，有一带正电的验电器，当一个金属球A靠近验电
器上的金属小球B时，验电器中金属箔片的张角减小，则 (　　)
A．金属球A可能不带电
B．金属球A一定带正电
C．金属球A可能带负电
D．金属球A一定带负电
解析：验电器的金属箔片之所以张开，是因为它们都带有正电荷，而同种电荷相互排斥，张开角度的大小决定于两金属箔片带电荷量的多少。如果A球带负电，靠近验电器的B球时，异种电荷相互吸引，使金属箔片上的正电荷逐渐“上移”，从而使两金属箔片张角减小，选项C正确，B错误。如果A球不带电，在靠近B球时，发生静电感应现象使A球靠近B球的一面出现负的感应电荷；而背向B球的一面出现正的感应电荷；A球上的感应电荷与验电器上的正电荷发生相互作用，由于A球上的负电荷离验电器较近而表现为吸引作用，从而使金属箔片张角减小，选项A正确，D错误。
答案：AC
[素养训练]
如图所示，用起电机使金属球A带上正电荷，并靠近验电器B，则 (　　)
A．验电器金箔不张开，因为球A没有和验电器上的金属球接触
B．验电器金箔张开，因为整个验电器都感应出了正电荷
C．验电器金箔张开，因为整个验电器都感应出了负电荷
D．验电器金箔张开，因为验电器的下部箔片感应出了正电荷
解析：当一个带正电荷的金属球A靠近原来不带电的验电器的金属小球时，小球由于静电感应会带上负电荷，金属箔片由于静电感应会带上正电荷，而整个验电器不带电，所以验电器的金属箔片张开的原因是箔片感应出了正电荷，故选项D正确。
答案：D
一、培养创新意识和创新思维
“跳舞的小纸人”[选自鲁科版教材课后习题]
如图所示，在桌上间隔一定距离放两本书，将一块洁净的玻璃板放置于两书之上，使玻璃板离开桌面2～3 cm。用宽0.5 cm的纸条剪出各种姿态的人形小纸片，放在玻璃板下面，然后用一块硬泡沫塑料在玻璃上摩擦，可见小纸人翩翩起舞。
(1)小纸人为什么会翩翩起舞？
(2)如果实验前把“舞区”烤一烤，实验效果会更好。这是为什么？
提示：(1)玻璃板与硬泡沫塑料摩擦后，分别带上等量异种电荷，带电玻璃板能够吸引小纸人，小纸人接触玻璃板后，带上与玻璃板相同性质的电荷而相互排斥，小纸人落下，如此反复，小纸人就翩翩起舞了。
(2)说明在干燥环境中容易摩擦起电，其原因是干燥的空气不会把摩擦后玻璃板上所带的电荷导走。
二、注重学以致用和思维建模
1．(2024·广州期中检测)如图，充气后的气球在头发
上摩擦，再靠近不带电的空易拉罐，在气球未接触易
拉罐的情况下，可观察到易拉罐会朝气球方向滚动，已知e＝1.6×10－19 C。下列说法正确的是(　　)
A．易拉罐靠近气球一侧的带电性质和气球相同
B．易拉罐远离气球一侧的带电性质和气球相同
C．气球所带电荷量可能是6.6×10－19 C
D．气球对易拉罐远、近两侧的作用力大小相等
答案：B　
解析：根据静电感应，易拉罐靠近气球一侧与气球带异种电荷，远离气球一侧与气球带同种电荷，故A错误，B正确；带电体的电荷量是元电荷的整数倍，而6.6×10－19 C不是1.6×10－19 C的整数倍，故气球所带电荷量不可能是6.6×10－19 C，故C错误；气球对易拉罐远侧为斥力，近侧为吸引力，并且对近侧的力大于对远侧的力，故D错误。
2．[选自人教版教材课后习题]如图所示，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。
提示：(1)QA、QA′电荷量为正，QB、QB′电荷量为负，因为发生静电感应时，自由电子向B端移动，最后B端带负电，A端带正电。
(2)|QA|＝|QB|、|QA′|＝|QB′|。根据电荷守恒定律，自由电子发生转移，但导体中电荷的总量不变，故两端电荷量的绝对值相等。

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