2020高中物理 考点分类解读 专题1电荷及其守恒定律

2020高中物理 考点分类解读 专题1电荷及其守恒定律

考点01 电荷及其守恒定律 知识精析 考点一 电荷及其守恒定律 电荷守恒定律 ‎（1）两种表述 ‎①电荷既不会创生，也不会消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体，或从一个物体的一部分转移到另一部分；在转移过程中，电荷的总量保持不变。这个结论叫做电荷守恒定律。‎ ‎②一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变。‎ ‎（2）说明 ‎①这个由实验总结出来的规律是自然界最重要的基本规律之一，它既适用于静止电荷，也适用于流动电荷；不仅在宏观领域中成立，而且在微观领域中同样成立。‎ ‎②电荷守恒定律和能量守恒定律一样，都是自然界中最基本的守恒定律，任何带电现象都不能违背电荷守恒定律。‎ ‎③无论哪一种起电过程都没有创生电荷，也没有消灭电荷，其本质都是电荷发生了转移，也就是说起电过程是物体所带电荷的重新分配。‎ ‎④正、负电子对湮灭与电荷守恒定律不矛盾。近代物理实验发现，由一个高能光子可以产生一个正电子和一个负电子，一对正、负电子可以同时湮灭，转化为光子。因为这种情况下带电粒子总是成对湮灭好产生的，两种电荷数目相等、正负相反，而光子或中子都是中性的，本身不带电，所以电荷的代数和不变。即正、负电子对的产生和湮灭与电荷守恒定律并不矛盾。‎ 经典示例 ‎【例1】把一个带正电的金属球人跟不带电的同样的金属球B相碰。两球都带等量的正电荷，这是因为 A．A球的正电荷移到B球上 B．B球的正电荷移到A球上 C．A球的负电荷移到B球上 D．B球的负电荷移到A球上 ‎【答案】D ‎【解析】由于A球上正电荷对电子的吸引，电子从B球转移到A球上，原来中性的B球失去电子，就带正电，故D正确。‎ 考点二 三种起电方式 ‎（1）摩擦起电 ‎①‎ 7‎ 当两个物体相互摩擦时，由于不同物质的原子核对核外电子的舒服能力不一样，束缚能力强的物质在摩擦中得到电子带负电，束缚能力若的物质在摩擦中失去电子带正电。如毛皮摩擦硬橡胶棒，硬橡胶棒得到电子带负电；丝绸摩擦玻璃棒，玻璃棒失去电子带正电。‎ ‎②本质：摩擦起电时，电荷并没有凭空产生，其本质是电子在相互摩擦的两个物体间发生了转移，所以两个相互摩擦的物体一定是同时带上性质不同的电荷，且电荷量相等。‎ ‎③因为摩擦起电时物体所带电荷的性质取决于两种物质的原子核束缚电子的能力的大小，所以同一物体与不同种类的物体摩擦时，可能带上不同种类的电荷。‎ ‎（2）感应起电 ‎①静电感应：当一个带电体靠近导体时，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，使导体靠近带电体的一端带异号电荷，远离带电体的一端带同号电荷，这种现象叫作静电感应。‎ ‎②利用静电感应使金属导体带电的过程叫作感应起电。‎ ‎③本质：导体中的自由电荷在带电体作用下在导体内部发生转移。‎ ‎（3）接触起电 ‎①定义：一个物体带电时，所带电荷之间会相互排斥，如果接触另一个导体，电荷会转移到这个导体上，使这个导体也带电，这种起电方式成为接触起电。‎ ‎②本质：电子的得失，即电子从一个物体转移到另一个物体上。‎ ‎③电荷量分配 接触起电时，两个物体最终的电荷量分配很复杂，大多数靠实验才能确定，但有一种情况能确定电荷量分配，即完全相同的导体球相互接触后电荷量平分。‎ 经典示例 ‎【例2】如图是伏打起电盘示意图，其起电原理是 A．摩擦起电 B．感应起电 C．接触起电 D．以上三种方式都不是 ‎【答案】B ‎【解析】导电平板靠近带电绝缘板并接地时，发生静电感应，使导电平板带上负电荷，B正确。‎ 7‎ 释疑解难 电荷间的相互作用规律及其应用 ‎1．电荷间有相互作用力，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，两种电荷间的相互作用大小相等，方向相反、作用在同一条直线上。‎ ‎2．发生相互作用时未必都带电，要注意带电体不管是带正电还是带负电，都有吸引轻小物体的性质。无论轻小物体是导体还是绝缘体带电体对其中的自由电子都有吸引力或者排斥力。‎ 如果轻小物体是电介质（即绝缘体），由于电介质里的每个分子都是由带负电的电子和带正电的原子核组成的，并且正、负电荷结合的比较紧密，处于束缚状态，几乎没有自由电荷，在带电体的作用下，电介质的表面会出现束缚电荷的现象，叫做电介质的极化。‎ 由于电介质极化，使其在靠近带电体的一端出现与带电体异种的电荷，远的一端出现与带电体相同的电荷，这种带电体对异种电荷的吸引力大于对同种电荷的排斥力，从而可以吸引轻小物体。‎ ‎3．检验物体是否带电的方法：①用待测物体去接近轻小物体，看它是否能够吸引轻小物体。②让待测物体接触验电器上的金属球，根据金属箔片是否张开来判断待测物体是否带电。‎ 拓展训练 ‎1．关于电荷间的相互作用，下列说法正确的是 A．同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引 B．同种电荷相互吸引，异种电荷相互排斥 C．不论是同种电荷还是异种电荷都相互吸引 D．不论是同种电荷还是异种电荷都相互排斥 ‎2．两个原来不带电的物体甲和乙，相互摩擦后，下列情况中不可能发生的是 A．甲带正电荷，乙带等量负电荷 B．甲带负电荷，乙带等量正电荷 C．甲和乙都带等量正电荷 D．甲和乙都带等量负电荷 ‎3．带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器的箔片张开。下列各图表示验电器上感应电荷的分布情况，其中正确的是 A． B．‎ 7‎ C． D．‎ ‎4．某同学在研究电容式充放电实验时。充满电荷量的平行板电容器竖直放置，同时将一个包裹有铝箔纸的乒乓球放入其中，发现乒乓小球能够在电场的作用下运动起来，你觉得小球的运动状态应该是 A．被吸到一侧的极板上不动 B．处于中间位置不动 C．一直在两极板间来回撞击 D．沿绳子方向弹回 ‎5．电荷是看不见的，但能被验电器检测出来是否存在，普通验电器顶部装有一个金属球，金属球与金属杆相连，在金属杆的底部是两片很薄的金属片，当验电器不带电荷时，金属片自然下垂，当一个带电体接触到金属球时，电荷能沿着金属棒传递，金属片就带有电荷，由于同时带有同一种电荷，两金属片相互排斥而张开，不管被检验的物体带负电还是正电，验电器的金属片都会张开，因此，这种验电器 A．能用来直接判断电荷的正负 B．不能用来直接判断电荷的正负 C．不能用来间接判断电荷的正负 D．可以直接测量物体的带电量 ‎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，然后移开A、B，三者均有绝缘支架。则A、B的带电情况为 A．A带正电，B带负电 B．A带负电，B带正电 C．A、B都带正电 D．A、B都带负电 7‎ ‎7．如图所示，在感应起电中，将带负电的物体靠近原来不带电的绝缘导体MN时，M处将 A．带正电 B．带负电 C．不带电 D．以上答案均有可能 ‎8．如图所示，不带电的枕形导体的A、B两端各贴有一对金箔。当枕形导体的A端靠近一带电导体C时 A．A端金箔张开，B端金箔闭合 B．用手触摸枕形导体后，A端金箔仍张开，B端金箔闭合 C．用手触摸枕形导体后，将手和C都移走，两对金箔均张开 D．选项A中两对金箔带同种电荷，选项C中两对金箔带异种电荷 7‎ 参考答案 ‎1．A【解析】自然界中只有两种电荷：正电荷和负电荷．电荷间的相互作用规律是：同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引，A正确。‎ ‎2．CD【解析】原来不带电的甲乙两物体相互摩擦后，电子从甲物体转移到乙物体，使甲带正电荷，乙带等量的负电荷，A说法正确，不符合题意；原来不带电的甲乙两物体相互摩擦后，电子从乙物体转移到甲物体，使甲带负电荷，乙带等量的正电荷，B说法正确，不符合题意；原来不带电的甲乙两物体相互摩擦后，电子从甲物体转移到乙物体，使甲带正电荷，乙带等量的负电荷，或电子从乙物体转移到甲物体，使甲带负电荷，乙带等量的正电荷，甲和乙不可能都带等量的正电荷，C说法错误，符合题意；原来不带电的甲乙两物体相互摩擦后，电子从甲物体转移到乙物体，使甲带正电荷，乙带等量的负电荷，或电子从乙物体转移到甲物体，使甲带负电荷，乙带等量的正电荷，甲和乙不可能都带等量的负电荷，D说法错误，符合题意。‎ ‎3．B【解析】由于同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，故验电器的上端应带上与小球异号的电荷，而验电器的箔片上将带上与小球同号的电荷；故只有B符合条件，故选B。‎ ‎【名师点睛】根据电荷间的相互作用，应明确同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。‎ ‎4．C【解析】乒乓小球能够在电场的作用下运动起来,以小球向右摆动为例，当小球向右摆动与右板接触带上负电，然后根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，知小球向左运动当运动到左板后小球上带的负电荷先与左极板正电荷中和后，再带上正电荷，然后再次根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引小球向右摆动，然后周而复始，故C正确。‎ ‎5．B【解析】验电器是利用同种电荷相互排斥的原理制成的，故验电器张开的角度越大，说明带电体所带的电荷越多，不能直接判断电荷的正负，只可以定性表物体带电量的多少，故B正确、ACD错误。故选：B。‎ ‎6．B【解析】由图知，当C靠近导体A端时，根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，A端感应出负电荷，B端感应出正电荷，所以ACD错误，B正确。‎ ‎7．B【解析】这是感应起电，当带负电物体靠近带绝缘底座的导体时，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，左端的负电荷受到排斥力运动到右侧，所以M处带负电，故B正确，ACD错误。‎ ‎【点睛】解决本题的关键知道同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。以及知道感应起电的实质是电荷的转移，电荷是守恒的。‎ ‎8．BC【解析】根据静电感应现象可知，带正电的导体C放在枕形导体附近，在A端出现负电荷，在B端出现正电荷，这样的带电并不是导体中有新的电荷，而是电荷的重新分布，枕形导体上总的电荷量为零。金属箔上带同种电荷相斥而张开，选项A错误；用手触摸枕形导体后，B 7‎ 端不再是远端，人是导体，人的脚部连接的大地是远端，这样B端不再有电荷，金属箔闭合，选项B正确；用手触摸导体时，只有A端带负电，将手和C移走后，不再有静电感应，A端所带负电便分布在枕形导体上，A、B端均带有负电，两对金属箔均张开，选项C正确；通过以上分析可看出选项D错误。‎ 7‎