2019学年高中物理 第1章 电荷的相互作用 1.3 静电与生活学案 沪科版选修3-1
1.3 静电与生活
[知识梳理]
一、雷电与避雷
1．自然界中雷电产生的主要原因是云层的相互摩擦，导致了云层间异种电荷的大量积聚，而靠近地面的云层中电荷的大量积聚，会使地面因静电感应而引起电荷集聚．2．云层之间、云层与地面之间会形成几百万伏以上的电压．这个电压足以击穿空气，产生几十万安培的瞬间电流，电流生热使空气发光产生闪电，空气受热突然膨胀发出巨响形成雷电．3．避雷针是利用尖端放电的原理避雷的．
二、静电与现代科技、静电的危害及控制
1．静电在现代科技中的应用
现代科技中，可以应用静电来净化空气、喷洒农药、静电植绒、静电复印等．
2．静电的危害及控制
[基础自测]
1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”．)
(1)云层间带有大量的异种电荷，其主要原因是感应起电．(×)
(2)云层和云层之间的高电压击穿空气，形成强电流，就产生了雷电．(√)
(3)避雷针能避免建筑物被雷击是因为云层中带的电荷被避雷针通过导线导入大地．(×)
(4)电子空气净化器工作时，空气先经过带正电的网格，除去带负电的烟尘，再经过带负电
的网格，除去带正电的烟尘．(√)
(5)保持工作环境的干燥可以防止静电．(×)
(6)飞机加油前，油车和飞机不能和地面连接．(×)
【提示】
(1)×云层带电主要是摩擦起电．
(3)×避雷针主要应用了尖端放电．
(5)×保持工作环境湿润才能防止静电．
(6)×为防止静电，油车和飞机要和地面连接．
2．避雷针能够避免建筑物被雷击的原因是( )
【导学号：69682025】A．云层中带的电荷被避雷针通过导线导入大地
B．避雷针的尖端向云层放电，中和了云层中的电荷
C．云层与避雷针发生摩擦，避雷针上产生了电荷
D．以上解释都不正确
B[带电荷的云层靠近避雷针时，在避雷针尖端感应出与云层电性相反的电荷，达到一定程度就向空中放电，中和云层中的电荷，从而避免建筑物遭受雷击，故B项正确．] 3．(多选)下列哪些做法属于防止静电危害的措施( )
A．制药车间要尽量保持干燥
B．油罐车运油时要安装一条拖地的金属链
C．在地毯中夹杂导电纤维
D．寒冷的冬天多穿两件毛衣
BC[静电防止的措施是多样的，可以控制静电不产生或少产生，若不可避免地产生了静电，还可以采取导电的方式防止静电积聚．D是为保暖．]
[合作探究·攻重难]
1
疏．导体尖端部位的电荷特别密集，会产生尖端放电．避雷针就是应用了导体尖端放电的原理．2．带电云层靠近建筑物时，同种电荷受到排斥，流入大地，建筑物上留下了异种电荷．当电荷积累到一定程度时，会发生强烈的放电现象，可能产生雷击．如果建筑物上安装了避雷针，在避雷针上产生的感应电荷会通过针尖放出，逐渐中和云中的电荷，就能保护建筑物，使其免遭雷击．
带电体表面突出的地方电荷容易密集，雷雨天当带电云层靠近高大建筑物时，由于静电感应建筑物顶端会聚集异种电荷，避雷针通过一根竖直导线接通大地而避免雷击，若不知道
竖直导线中的电流方向，进而判断云层所带电荷安全可行的方法是( )
A．在导线中接入电流表
B．在导线中接入电压表
C．在导线中接入小灯泡
D．在导线旁放一可自由转动的小磁针
思路点拨：①接入电流表、电压表、小灯泡都是不安全的．
②放上小磁针，可以根据小磁针偏转的情况判断电流的方向．
D[电流周围会产生磁场，在磁场中的小磁针受到磁场作用发生偏转，根据偏转方向就可知道电流的方向，其他方法都是不安全的．]
[针对训练]
1．(多选)下列关于雷电现象的认识正确的是( )
【导学号：69682026】A．打雷闪电是天上的雷公电母在控制着
B．闪电是由于高压放电使空气在高温的情况下发光的结果
C．雷声是由于空气在高温下膨胀的结果
D．先发生闪电后发出雷声
BC[雷电是一种自然现象，是由于高压放电，产生几十万安培的瞬间电流．电流生热使空气发光，使空气受热突然膨胀发出巨响，是同时发生的，只是光的传播速度比声音快，所以我们是先看到闪电后听到雷声．]
1
电子空气净化器利用风扇将空气送入机内，空气流经正、负电极间时，首先经过带正电的网格，这时带负电的烟尘等粒子被吸附在其上．接着，空气又通过带负电的网格，这时带正电的烟尘等粒子被吸附在其上．最后，活性炭过滤器再将空气中的剩余尘粒过滤一遍，把洁净的空气送入室内．
2．静电复印机的基本工作原理
激光扫描原稿上的文字或图案，经反射聚焦在携带静电的硒鼓上．激光扫描到原稿上的空白处，硒鼓上相应部位的静电荷就被消除，留在硒鼓上的静电荷就形成了原稿的文字或图案．墨粉被硒鼓上的静电吸引，被转移到复印纸上并被加热固定，复印纸上就出现了原稿上的文字或图案．3．防止静电危害的主要途径、方法及其措施
(1)尽量减少静电的产生，如改造起电强烈的工艺环节；采用起电较少的设备，使用抗静电材料等．
(2)给静电释放提供通道，如设备接地，适当增加工作环境的湿度等．
(多选)如图131所示是静电除尘的原理示意图，关于静电除尘的原理，下列说法正确的是( )
图131
A．中间金属丝A与金属管B分别接高压电源的电极
B．金属丝和金属管带电后具有吸引轻小物体的作用
C．烟尘通过该空间时被A、B两个电极的电荷吸引而被吸附，能起到除尘的作用
D．烟筒本身就有除尘作用，没有必要加高压电源
思路点拨：①烟筒内的两个金属电极必须接在高压电源上，使电极带上等量异号电荷．
②由于电荷能吸引轻小物体，所以烟尘能被吸附在电极上．
ABC[烟筒内的两个金属电极必须接在高压电源上，使两个电极被充电而带上等量异号电荷，而电荷又有吸引轻小物体的作用，所以从下而上的烟尘被吸附在电极上，从上面的排烟口排出的气体就清洁了，从而起到除尘的作用，所以A、B、C三项正确，D项错误．]
静电应用和防止的技巧
(1)静电的应用主要依靠正、负电荷之间的静电力．
(2)防止静电危害的基本方法是：尽快把静电引走，避免电荷越积越多．
[针对训练]
2．(多选)下列说法中正确的是( )
A．静电除尘的原理是让灰尘带上电荷，然后在静电力的作用下，奔向并吸附到带有异种电荷的电极上
B．静电复印的原理是让油墨带上电荷，然后在静电力的作用下，奔向并吸附到带异种电荷的白纸上
C．静电喷涂的原理是让油漆带上电荷，然后在静电力的作用下，奔向并吸附到吸引油漆的工件上
D．静电复印中的硒鼓上字迹的像实际是曝光的地方
ABC[灰尘很容易吸附电子，静电除尘的原理就是吸附有负电荷的灰尘在静电力作用下被吸附到带正电荷的圆筒上，A对．静电复印和静电喷涂是分别使油墨和油漆带电，在静电力作用下
吸附到带异种电荷的预期部位；静电复印曝光时，在光学系统作用下，将原稿图像投射到感光片上，并使其形成静电潜像的过程，曝光时，感光片亮区光导体导通，表面电荷迅速消失(亮衰)，暗区光导体绝缘，表面电荷基本保持(不变)．B、C对，D错．]
[当堂达标·固双基]
1．请用学过的电学知识判断下列说法正确的是( )
A．电工穿绝缘衣比穿金属衣安全
B．制作汽油桶的材料用金属比用塑料好
C．小鸟停在单根高压输电线上会被电死
D．打雷时，待在汽车里比待在木屋里要危险
B[电工高压带电作业时，全身穿戴金属丝网制成的衣、帽、手套、鞋，可以对人体起到静电屏蔽作用，使人安全作业，电工穿绝缘衣容易产生大量的静电，反而比较危险，选项A错误；因为塑料和油摩擦容易起电，产生的静电不易导走，形成静电积累，易造成爆炸和火灾事故，而用金属则能避免此危险，选项B正确；小鸟停在单根高压输电线上，小鸟两脚间的电压很小，小鸟不会被电死，选项C错误；金属车身的汽车也是很好的“避雷所”，一旦汽车被雷击中，它的金属外壳能起到静电屏蔽的作用，而木屋没有静电屏蔽作用，选项D错误．] 2．在建筑物顶部装有一避雷针，当带正电的云层接近避雷针并放电时，避雷针中( )
【导学号：69682027】A．不会形成电流
B．会形成电流，方向向上
C．会形成电流，方向向下
D．会形成电流，方向不定
C[当带正电的云层接近避雷针时，发生尖端放电，空气中的负离子向云层运动，正离子向避雷针运动，形成方向向下的电流，C正确．]
3．(多选)下列静电现象中有害并需要防止的是( )
A．煤矿里产生静电火花
B．半导体器件生产车间芯片吸附尘埃
C．静电纸在喷墨打印机中吸附炭粉
D．静电在印刷车间使纸张粘在一起
ABD[煤矿里产生的静电火花会引起瓦斯爆炸；半导体器件往往用抗静电材料包装，原因是它们在车间里会吸附一些尘埃，在运输途中也会吸附一些尘埃；静电在车间里使纸张粘在一起，会给印刷带来不便，这些都是有害的．]
4．下列有关生活中的静电，哪些是有利的________，哪些是有害的________．
【导学号：69682028】
①静电除尘②静电喷涂③静电复印④雷雨天高大树木下避雨⑤飞机上的静电⑥
电视荧屏上常有一层灰尘
【解析】有利的是静电除尘、静电喷涂、静电复印，有害的是雷雨天到高大树木下避雨、电视机屏上的灰尘、飞机上的静电．
【答案】①②③④⑤⑥。
高中物理 第1章 电荷的相互作用 1 静电现象与电荷守恒导学案 沪科版选修
高中物理第1章电荷的相互作用 1 静电现象与电荷守恒导学案沪科版选修1、知道自然界中的两种电荷及其相互作用、2、知道使物体带电的三种方式、3、掌握电荷守恒定律及元电荷的概念、一、物体起电的原因[问题设计]1、在干燥的实验室里，用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电、玻璃棒和橡胶棒带电原因是什么呢？是否产生了电荷呢？答案原因是玻璃棒上的负电荷向丝绸上转移，橡胶棒上的正电荷向毛皮上转移、不是、2、取一对用绝缘柱支持的导体A和B，使它们彼此接触，如图1所示、起初它们不带电，贴在下部的金属箔是闭合的、图1(1)把带正电荷的物体C移近导体A，金属箔有什么变化？(2)这时把A和B分开，然后移去C，金属箔又有什么变化？(3)再让A和B接触，又会看到什么现象？(4)再把带正电的物体C和A接触，金属箔又有什么变化？答案(1)C移近导体A，两侧金属箔片都张开；(2)箔片仍张开，但张角变小；(3)再让A、B接触，箔片都闭合、(4)两侧金属箔片都张开、[要点提炼]1、摩擦起电的原因：当两个物体相互摩擦时，一些束缚不紧的电子会从一个物体转移到另一个物体，于是原来呈电中性的物体由于得到电子而带负电，失去电子的物体则带正电、2、感应起电的原因：当一个带电体靠近导体时，由于电荷之间相互吸引或排斥，导体中的自由电子便会趋向或远离带电体，使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、这种现象叫静电感应，利用静电感应使物体带电叫感应起电、3、接触起电：电荷从带电体转移到不带电的物体上、4、三种起电方式的实质都是电子的转移、二、电荷守恒定律[问题设计]1、电荷会不会像煤和石油一样总有一天会被用完呢？答案不会、2、前面学习了三种不同的起电方式，其本质都是电子在物体之间或物体内部转移、那么，在一个封闭的系统中电荷的总量能增多或减少吗？答案在一个封闭的系统中，电荷的总量保持不变、[要点提炼]1、电荷守恒定律：电荷既不能被创造，也不会被消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体，或者从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、说明：(1)电荷守恒定律的关键词是“转移”和“总量不变”、(2)导体接触带电时电荷量的分配与导体的形状、大小有关、若两个完全相同的金属小球接触后再分开，将平分电荷，两小球带电荷量都为Q＝(式中电荷量Q1和Q2均包含它们的正、负号)、三、元电荷[问题设计]1、物体的带电荷量可以是任意的吗？带电荷量可以是410－19C吗？答案物体的带电荷量不是任意的，它只能是1、610－19C的整数倍、由于410－19C是1、610－19C的2、5倍，所以带电荷量不能是410－19C、2、电子和质子就是元电荷吗？答案元电荷是电荷量的单位，不是物质；电子和质子是实实在在的粒子、[要点提炼]1、电荷量：电荷的多少叫电荷量、国际单位是库仑，简称库，用C表示、2、元电荷：最小的电荷量叫做元电荷，用e表示、电荷量e的数值最早是由美国物理学家密立根通过实验测得的、3、电子的比荷：电子的电荷量e与电子的质量me之比，叫做电子的比荷、说明：(1)所有带电体的带电荷量或者等于e，或者是e的整数倍、(2)质子和电子所带电荷量与元电荷相等，但不能说电子和质子是元电荷、一、对三种带电方式的理解例1 关于摩擦起电现象，下列说法正确的是()A、摩擦起电现象使本来没有电子和质子的物体中产生了电子和质子B、两种不同材料的绝缘体相互摩擦后，同时带上等量异号电荷C、摩擦起电，可能是因为摩擦导致质子从一个物体转移到了另一个物体而造成的D、丝绸摩擦玻璃棒时，电子从玻璃棒上转移到丝绸上，玻璃棒因质子数多于电子数而显正电解析摩擦起电的实质是由于两个物体的原子核对核外电子的束缚能力不相同，因而电子可以在物体间转移、若一个物体失去电子，其质子数就会比电子数多，我们说它带正电；若一个物体得到电子，其质子数就会比电子数少，我们说它带负电、答案BD例2 如图2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端靠近一带正电的导体C时()图2A、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中两对金箔分别带异号电荷，选项C中两对金箔带同号电荷解析根据静电感应现象，带正电的导体C放在枕形导体附近，在A端出现了负电荷，在B端出现了正电荷，这样的带电并不是导体中有新的电荷，只是电荷的重新分布、金箔上带电相斥而张开、选项A错误、用手触摸枕形导体后，B端不再是最远端，人是导体，人脚下的地球是最远端，这样B端不再有电荷，金箔闭合、选项B正确、用手触摸枕形导体后，只有A端带负电，将手和C都移走，不再有静电感应，A端所带负电便会分布在整个枕形导体上，A、B端均带有负电，两对金箔张开、选项C正确、从以上分析看出，选项D正确、答案BCD二、对电荷守恒定律的理解例3 原来甲、乙、丙三物体都不带电，今使甲、乙两物体相互摩擦后，乙物体再与丙物体接触，最后，得知甲物体带正电荷1、610－15 C，丙物体带电荷量的大小为810－16C、则对于最后乙、丙两物体的带电情况，下列说法中正确的是()A、乙物体一定带有负电荷810－16 CB、乙物体可能带有负电荷2、410－15 CC、丙物体一定带有正电荷810－16 CD、丙物体一定带有负电荷810－16 C解析由于甲、乙、丙原来都不带电，甲、乙相互摩擦导致甲失去电子而带1、610－15 C的正电荷，乙物体得到电子而带1、610－15 C的负电荷；乙物体与不带电的丙物体相接触，从而使一部分负电荷转移到丙物体上，故可知乙、丙两物体都带负电荷，由电荷守恒可知乙最终所带负电荷1、610－15 C－810－16 C＝810－16 C，故A、D正确、答案AD三、对元电荷的理解例4 下列关于元电荷的说法中正确的是()A、元电荷实质上是指电子和质子本身B、一个带电体的带电荷量可以为205、5倍的元电荷C、元电荷没有正负之分D、元电荷e的值最早是由美国物理学家密立根通过实验测定的解析元电荷是指电子或质子所带电荷量的大小，但元电荷不是带电粒子，也没有电性之说，A项错误，C项正确；元电荷是最小的带电单位，所有带电体的带电荷量一定等于元电荷的整数倍，B项错误；元电荷的电荷量e的值最早是由美国物理学家密立根通过实验测定的，D项正确、答案CD1、(对摩擦起电的理解)毛皮与橡胶棒摩擦后，毛皮带正电，橡胶棒带负电、这是因为()A、空气中的正电荷转移到了毛皮上B、空气中的负电荷转移到了橡胶棒上C、毛皮上的电子转移到了橡胶棒上D、橡胶捧上的电子转移到了毛皮上答案C解析摩擦起电的实质是电子从一个物体转移到另一个物体，电中性的物体若失去了电子就带正电，得到了电子就带负电、由于毛皮的原子核束缚电子的能力比橡胶棒弱，在摩擦的过程中毛皮上的一些电子转移到了橡胶棒上，失去了电子的毛皮带正电，所以C正确、2、(对感应起电的理解)用金属箔做成一个不带电的圆环，放在干燥的绝缘桌面上、小明同学用绝缘材料做的笔套与头发摩擦后，将笔套自上而下慢慢靠近圆环，当距离约为0、5 cm时圆环被吸引到笔套上，如图3所示、对上述现象的判断与分析，下列说法正确的是()图3A、摩擦使笔套带电B、笔套靠近圆环时，圆环上、下部感应出异号电荷C、圆环被吸引到笔套上的过程中，圆环所受静电力的合力大于圆环的重力D、笔套碰到圆环后，笔套所带的电荷立刻被全部中和答案ABC解析笔套与头发摩擦后，能够吸引圆环，说明笔套上带了电荷，即摩擦使笔套带电，选项A正确；笔套靠近圆环时，由于静电感应，会使圆环上、下部感应出异号电荷，选项B正确；圆环被吸引到笔套上的过程中，是由于圆环所受静电力的合力大于圆环所受的重力，故选项C正确；笔套接触到圆环后，笔套上的部分电荷转移到圆环上，使圆环带上相同性质的电荷，选项D错误、3、(对元电荷的理解)保护知识产权，抵制盗版是我们每个公民的责任与义务、盗版书籍不但影响我们的学习效率，甚至会给我们的学习带来隐患、某同学有一次购买了盗版的物理参考书，做练习时，发现有一个带电质点的电荷量数据看不清，只能看清是9、________10－18 C，拿去问老师、如果你是老师，你认为该带电质点的电荷量可能是下列数据中的哪一个()A、9、210－18 CB、9、410－18 CC、9、610－18 CD、9、810－18 C答案 C4、(对电荷守恒定律的理解)有两个完全相同的带电金属小球A、B，分别带有电荷量为QA ＝6、410－9C、QB ＝－3、210－9 C，让两个绝缘金属小球接触，在接触过程中，电子如何转移，转移了多少个电子？答案电子由球B转移到球A3、01010个解析在接触过程中，由于B球带负电，其上多余的电子转移到A球，中和A球上的一部分正电荷直至B球为中性不带电，同时，由于A球上有净正电荷，B球上的电子会继续转移到A球，直至两球带上等量的正电荷、在接触过程中，电子由球B转移到球A、接触后两小球各自的带电荷量QA′＝QB′＝＝ C＝1、610－9 C共转移的电子电荷量为ΔQ＝－QB＋QB′＝3、210－9 C＋1、610－9 C＝4、810－9 C转移的电子数为n＝＝＝3、01010个题组一对三种起电方式的理解1、下列关于电现象的叙述中正确的是()A、玻璃棒无论与什么物体摩擦都带正电，橡胶棒无论与什么物体摩擦都带负电B、摩擦可以起电是普遍存在的现象，相互摩擦的两个物体总同时带等量的异号电荷C、摩擦起电现象的本质是电子的转移，呈电中性的物体得到电子就一定显负电性，失去电子的物体就一定显正电性D、摩擦起电的过程，是通过摩擦创造等量异号电荷的过程答案BC解析物体间通过摩擦做功，使电子获得能量摆脱原子核的束缚而发生转移，哪个物体会失去电子决定于其原子核对电子束缚能力的大小、因此，对同一物体用不同的物体摩擦，该物体可能带正电，也可能带负电，故A错误；两物体摩擦时，一个物体得到多少电子，另一物体必定失去多少电子，故B正确；呈电中性的物体得到电子必定带负电，反之带正电，故C正确；摩擦起电并不是创造了电荷，而是电荷的转移，故D错误、2、如图1所示，将带正电的球C移近不带电的枕形金属导体时，枕形导体上电荷的移动情况是()图1A、枕形导体中的正电荷向B端移动，负电荷不移动B、枕形导体中电子向A端移动，正电荷不移动C、枕形导体中的正、负电荷同时分别向B端和A端移动D、枕形导体中的正、负电荷同时分别向A端和B端移动答案B解析导体中自由电子可以自由移动，带正电荷的是原子核，不能移动、3、关于摩擦起电和感应起电的实质，下列说法中正确的是()A、摩擦起电说明电荷可以从一个物体转移到另一个物体B、摩擦起电说明机械能可以转化为电能，也说明通过做功可以创造出电荷C、感应起电说明电荷可以从物体的一部分转移到另一部分D、感应起电说明电荷可以从带电的物体转移到原来不带电的物体答案AC解析摩擦起电的实质是电子从一个物体转移到另一个物体，即说明了电荷可以从一个物体转移到另一个物体、故A 正确、摩擦起电现象说明机械能可以转化为电能，但并没有创造电荷，电荷只是发生转移、故B错误、感应起电过程电荷在电场力的作用下，从物体的一部分转移到另一部分、故C正确、感应起电是电荷从物体的一部分转移到另一部分；电荷可以从带电的物体转移到原来不带电的物体是接触起电、故D错误、4、使带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器的箔片张开、下列四个图表示验电器上感应电荷的分布情况，其中正确的是()答案B解析由于验电器原来不带电，因此，验电器的金属球和箔片带等量异号电荷，A、C两项错误、验电器靠近带电金属球的一端感应出与带电金属球异号的电荷，D项错误、5、绝缘细线上端固定，下端悬挂一轻质小球a，a的表面镀有铝膜，在a的近旁有一绝缘金属球b，开始时a、b不带电，如图2所示，现使b球带电，则( )图2A、a、b之间不发生相互作用B、b将吸引a，吸在一起不分开C、b立即把a排斥开D、b先吸引a，接触后又把a排斥开答案D解析b球带电就能吸引轻质小球a，接触后电荷量重新分配，那么a、b球带同种电荷，然后就要相互排斥、题中“近旁”表示能吸引并能接触、D对、6、挂在绝缘细线下的两个轻质小球，表面镀有金属薄膜，由于电荷的相互作用而靠近或远离，分别如图3甲、乙所示，则()图3A、甲图中两球一定带异种电荷B、乙图中两球一定带同种电荷C、甲图中两球至少有一个带电D、乙图中两球只有一个带电答案BC解析题目中的小球都是镀有金属薄膜的轻质小球，带电物体具有吸引轻小物体的性质，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，所以可以判断出题图甲的现象可以是两个带异种电荷的小球，也可以是一个小球带电而另一个小球不带电；两个小球由于相互排斥而出现题图乙中的现象，则必须都带电且是同种电荷、题组二对元电荷的理解7、下列说法中正确的是()A、元电荷是电子所带的电荷量B、所有带电体的电荷量一定等于元电荷的整数倍C、物体所带电荷量可以是任意值D、元电荷的值通常取e＝1、610－19 C答案BD解析所有带电体的电荷量或者等于e，或者是e的整数倍，这就是说，电荷量是不能连续变化的物理量、由以上分析可知正确选项为B、D、8、带电微粒所带的电荷量不可能是下列值中的()A、2、410－19 CB、－6、410－19 CC、－1、610－18 CD、4、010－17 C答案A解析任何带电体所带的电荷量都只能是元电荷的整数倍，元电荷为e＝1、610－19 C，选项A中电荷量为e，B中电荷量为－4e，C 中电荷量为－10e，D中电荷量为250e、B、C、D选项中的电荷量数值均是元电荷的整数倍，所以只有选项A是不可能的、题组三对电荷守恒定律的理解9、导体A带5q的正电荷，另一完全相同的导体B带－q的负电荷，将两导体接触一会后再分开，则导体B的带电荷量是( )A、－qB、qC、2qD、4q答案 C10、如图4所示，左边是一个原先不带电的导体，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，分导体为A、B两部分，这两部分所带电荷量的数值分别为QA、QB，则下列结论正确的有()图4A、沿虚线d切开，A带负电，B带正电，且QA>QBB、只有沿虚线b切开，才有A带正电，B带负电，且QA＝QBC、沿虚线a切开，A带正电，B带负电，且QA＜QBD、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答案D解析静电感应使得A 带正电，B带负电、导体原来不带电，只是在带正电的导体球C静电感应的作用下，导体中的自由电子向B部分转移，使B部分带了多余的电子而带负电，A部分少了电子而带正电、根据电荷守恒定律，A部分移走的电子数目和B部分多余的电子数目是相同的，因此无论从哪一条虚线切开，A、B两部分的电荷量总是相等的，但由于电子在导体上的分布不均匀，越靠近右端负电荷密度越大，越靠近左端正电荷密度越大，所以从不同位置切开时左右两部分所带电荷量的值QA、QB是不同的，故只有D正确、11、A和B都是不带电的物体，它们互相摩擦后A带正电荷1、610－10 C，下列判断中正确的是()A、在摩擦前A和B的内部没有任何电荷B、摩擦的过程中电子从A转移到了BC、A在摩擦后一定得到了1109个电子D、A在摩擦过程中一定失去了1、610－19 C电子答案 B12、有三个相同的金属小球A、B、C，其中小球A带有2、010－5 C的正电荷，小球B、C不带电，现在让小球C先与球A接触后取走，再让小球B与球A接触后分开，最后让小球B与小球C接触后分开，最终三球的带电荷量分别为qA＝________ C，qB＝________ C，qC＝________C、答案510－67、510－67、510－613、完全相同的两个金属小球A、B带有相等的电荷量，相隔一定的距离，现让第三个完全相同的不带电的金属小球先后与A、B接触后再移开、(1)若A、B两球带同种电荷，接触后A、B两球的带电荷量之比为________、(2)若A、B两球带异种电荷，接触后A、B两球的带电荷量之比为________、答案(1)2∶3(2)2∶1解析(1)设A、B带电荷量均为q，第三个小球先与A接触，静电荷平均分配，两球分别带电荷量为，第三个小球再与B接触，静电荷平均分配，分别带电荷量为＝q，所以接触后A、B两球的电荷量之比为2∶3、(2)设A带的电荷量为q，B带的电荷量为－q，则第三个小球先与A接触，静电荷平均分配，带电荷量分别为，再与B接触，先中和，然后静电荷再平均分配，电荷量分别为＝－、所以，接触后A、B两球的电荷量之比为2∶1、。
高中物理 第1章 电荷的相互作用 1.3 静电与生活教案2 沪科版选修31
2、电子的比荷： e/m0=1.ห้องสมุดไป่ตู้6*1011c/kg
提出问题：电荷之间的相互作用力跟什么有关？
[演示]带正电的物体和带正电的小球之间的相互作用力的大小和方向，使学生通过观察和分析得出结论
巩固训练
1、关于元电荷的理解，下列说法正确的是：
正数表示正电荷的电荷量，负数表示负电荷的电荷量
2、由学生从感应起电与摩擦起电得出电荷守恒定律。
【板书】3、电荷守恒定律：电荷既不能创生，也不能消灭，只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到物体的另一部分。
【板书】二、元电荷：
经实验测得，任何带电体所带电量都等于一个电子或一个质子所带电量的整数倍，有时也用元电荷作为电量单位。
1.3静电与生活
教学目标
知识目标
1．了解起电方法。
2．掌握两种电荷；理解电荷守恒；知道元电荷；
能力目标
通过观察演示实验，概括出起电的方法和本质。培养学生观察、概括能力。
德育目标
渗透物理学方法的教育，运用理想化模型方法，突出主要因素，忽略次要因素，透过现象看本质。
教学重点
使学生掌握电荷守恒定律
教学难点
（2）感应起电：把电荷移近不带电的导体，可以使导体带电的现象叫静电感应。利用静电感应使物体带电，叫感应起电。
3、电荷守恒定律：电荷既不能创生，也不能消灭，只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到物体的另一部分。
二、元电荷：
1、e=1.60×10-19C
2．电子的比荷：e/m0=1.76*1011c/kg
电荷守恒定律的理解与实际应用
教学方法
高中物理第1章电荷的相互作用1.1静电现象与电荷守恒学案沪科版选修3-1[2]
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1.1 静电现象与电荷守恒1．物体起电的原因(1）用丝绸摩擦过的玻璃棒和用毛皮摩擦过的橡胶棒能吸引轻小物体，我们就说它们带了电或带了电荷。
(2)物理学规定：用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电。
更多试验结果表明：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。
(3）物体是否带电，我们可以用验电器进行检验.验电器如下图所示,金属球通过金属杆跟可转动的金属指针相连，当带电的玻璃棒接触金属球时，指针就会转过一定角度。
(4)使物体带电的方式有摩擦起电、接触起电和感应起电。
(5）一个带电物体靠近另一个绝缘导体时，导体的电荷分布发生明显的变化,物理学中把这种现象叫做静电感应。
预习交流1在我国北方天气干燥的季节，脱掉外衣后再去摸金属门把手时，常常会被电击,这是为什么？答案：在天气干燥的时候，脱掉外衣时，由于摩擦，外衣和身体都带了电，用手去摸金属门把手，身体放电，于是产生电击的感觉。
2．电荷守恒（1)物体内部存在带负电的电子和带正电的原子核是物体带电的内在原因，如下图所示。
使物体带电的过程实际上是物体得失电子的过程，原来不带电的物体得到电子带负电,失去电子带正电。
(2)电荷守恒定律:电荷既不能被创造,也不能被消灭，只能从物体的一部分转移到另一部分，或者从一个物体转移到另一个物体.在任何转移的过程中，电荷的总量不变。
（3)元电荷:自然界中最小的电荷单元。
元电荷值e＝1.6×10－19C；C是量度电荷的单位——库仑,简称库。
预习交流2有三个完全一样的绝缘金属球，A球带的电荷量为q，B、C均不带电。
现要使B球带的电荷量为错误!，应该怎么办?答案：A球与B球接触,此时各带电荷量为错误!q.然后B球与C球接触，于是各带电荷量为错误!q。
再使A球与B球接触，各自带电荷量为(错误!q＋错误!q）/2＝错误!q。
一、产生静电的原因1．一绝缘球A带正电,用绝缘丝线悬挂的一个轻小物体B被A吸引，如图所示。
试分析B 的带电情况。
高中物理 第1章 电荷的相互作用 静电现象与电荷守恒学案 沪科版选修
高中物理第1章电荷的相互作用静电现象与电荷守恒学案沪科版选修1、知道自然界中的两种电荷及其相互作用、2、知道使物体带电的三种方式、3、掌握电荷守恒定律及元电荷的概念、一、物体起电的原因1、摩擦起电：原子是由带正电的原子核和带负电的电子组成的、在两个不同物体相互摩擦的过程中，两个物体中都有一些电子脱离原子核的束缚而转移到对方，在通常情况下，两个不同材料的物体彼此向对方转移的电子数不相等、失去电子的物体就显示出带正电，得到电子的物体就显示出带负电、2、物体所带电荷的多少叫做电荷量，简称电荷或电量、在国际单位制中，它的单位是库仑，简称库，用C表示、正电荷的电荷量用正值表示，负电荷的电荷量用负值表示、3、感应起电：一个带电的物体靠近一个导体时，导体的电荷分布会发生变化，显示出带电现象，物理学中把这种现象叫做静电感应、利用静电感应使物体带电叫做感应起电、二、电荷守恒1、电荷守恒定律：电荷既不能被创造，也不能被消灭，只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一个部分转移到另一个部分，在转移过程中，电荷的总量不变、这个结论叫做电荷守恒定律、2、元电荷：“元电荷”就是电子所带的电荷，一般用e表示，元电荷值通常取e＝1、610－19_C、一、物体起电的原因[问题设计]1、在干燥的实验室里，用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电、玻璃棒和橡胶棒带电原因是什么呢？是否产生了电荷呢？答案原因是玻璃棒上的负电荷向丝绸上转移，橡胶棒上的正电荷向毛皮上转移、不是、2、取一对用绝缘柱支持的导体A和B，使它们彼此接触，如图1所示、起初它们不带电，贴在下部的金属箔是闭合的、图1(1)把带正电荷的物体C移近导体A，金属箔有什么变化？(2)这时把A和B分开，然后移去C，金属箔又有什么变化？(3)再让A和B接触，又会看到什么现象？(4)再把带正电物体C和A接触，金属箔又有什么变化？答案(1)C移近导体A，两侧金属箔片都张开；(2)箔片仍张开，但张角变小；(3)再让A、B接触，箔片都闭合、(4)两侧金属箔片都张开、[要点提炼]1、摩擦起电的原因：当两个物体相互摩擦时，一些束缚不紧的电子会从一个物体转移到另一个物体，于是原来呈电中性的物体由于得到电子而带负电，失去电子的物体则带正电、2、感应起电的原因：当一个带电体靠近导体时，由于电荷之间相互吸引或排斥，导体中的自由电子便会趋向或远离带电体，使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、3、三种起电方式的实质都是电子的转移、二、电荷守恒定律[问题设计]1、电荷会不会像煤和石油一样总有一天会被用完呢？答案不会、2、前面学习了三种不同的起电方式，其本质都是电子的得失、那么，在一个封闭的系统中电荷的总量能增多或减少吗？答案在一个封闭的系统中，电荷的总量保持不变、[要点提炼]1、电荷守恒定律的关键词是“转移”和“总量不变”、2、导体接触带电时电荷量的分配与导体的形状、大小有关、若两个完全相同的金属小球的带电量分别为Q1和Q2，两小球接触后再分开，将平分电荷，两小球带电量都为Q＝(式中电量Q1和Q2均包含它们的正、负号)、[延伸思考]1、怎样理解电荷守恒定律中“电荷的总量”？答案“电荷的总量”可理解为正、负电荷的代数和、2、“电荷的中和”，是电荷消失了吗？“中和”过程中电荷守恒定律还成立吗？答案不是、“电荷的中和”是指两个带等量异种电荷的物体，其带电数量达到等量、异号，这时正、负电荷的代数和为零，这样两物体相互接触时，由于正、负电荷间的吸引作用，电荷发生转移，最后都达到电中性状态的一个过程，在此过程中电荷仍然守恒、三、元电荷[问题设计]1、物体的带电荷量可以是任意的吗？带电荷量可以是410－19C吗？答案物体的带电荷量不是任意的，它只能是1、610－19C的整数倍、由于410－19C是1、610－19C的2、5倍，所以带电荷量不能是410－19C、2、电子和质子就是元电荷吗？答案元电荷是电荷量的单位，不是物质；电子和质子是实实在在的粒子、[要点提炼]1、所有带电体的带电荷量或者等于e，或者是e的整数倍、2、质子和电子所带电荷量与元电荷相等，但不能说电子和质子是元电荷、一、对三种带电方式的理解例1 关于摩擦起电现象，下列说法正确的是()A、摩擦起电现象使本来没有电子和质子的物体中产生了电子和质子B、两种不同材料的绝缘体相互摩擦后，同时带上等量异号电荷C、摩擦起电，可能是因为摩擦导致质子从一个物体转移到了另一个物体而造成的D、丝绸摩擦玻璃棒时，电子从玻璃棒上转移到丝绸上，玻璃棒因质子数多于电子数而显正电解析摩擦起电的实质是由于两个物体的原子核对核外电子的束缚能力不相同，因而电子可以在物体间转移、若一个物体失去电子，其质子数就会比电子数多，我们说它带正电；若一个物体得到电子，其质子数就会比电子数少，我们说它带负电、答案BD例2 如图2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()图2A、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中两对金箔分别带异号电荷，选项C中两对金箔带同号电荷解析根据静电感应现象，带正电的导体C放在枕形导体附近，在A端出现了负电荷，在B端出现了正电荷，这样的带电并不是导体中有新的电荷，只是电荷的重新分布、金箔上带电相斥而张开、选项A错误、用手触摸枕形导体后，B端不再是最远端，人是导体，人脚下的地球是最远端，这样B端不再有电荷，金箔闭合、选项B正确、用手触摸枕形导体后，只有A端带负电，将手和C都移走，不再有静电感应，A端所带负电便会分布在整个枕形导体上，A、B端均带有负电，两对金箔张开、选项C正确、从以上分析看出，选项D正确、答案BCD二、对电荷守恒定律的理解例3 原来甲、乙、丙三物体都不带电，今使甲、乙两物体相互摩擦后，乙物体再与丙物体接触，最后，得知甲物体带正电荷1、610－15 C，丙物体带电荷量的大小为810－16C、则对于最后乙、丙两物体的带电情况，下列说法中正确的是()A、乙物体一定带有负电荷810－16 CB、乙物体可能带有负电荷2、410－15 CC、丙物体一定带有正电荷810－16 CD、丙物体一定带有负电荷810－16 C解析由于甲、乙、丙原来都不带电，甲、乙相互摩擦导致甲失去电子而带1、610－15 C的正电荷，乙物体得到电子而带1、610－15 C的负电荷；乙物体与不带电的丙物体相接触，从而使一部分负电荷转移到丙物体上，故可知乙、丙两物体都带负电荷，由电荷守恒可知乙最终所带负电荷1、610－15 C－810－16 C＝810－16 C，故A、D正确、答案AD三、对元电荷的理解例4 下列关于元电荷的说法中正确的是()A、元电荷实质上是指电子和质子本身B、一个带电体的带电荷量可以为205、5倍的元电荷C、元电荷没有正负之分D、元电荷e的值最早是由美国物理学家密立根通过实验测定的解析元电荷是指电子或质子所带电荷量的大小，但元电荷不是带电粒子，也没有电性之说，A项错误，C项正确；元电荷是最小的带电单位，所有带电体的带电荷量一定等于元电荷的整数倍，B项错误；元电荷的电荷量e的值最早是由美国物理学家密立根通过实验测定的，D项正确、答案CD1、(对三种起电方式的理解)当用丝绸摩擦过的玻璃棒去接触验电器的金属球后，金属箔片张开、此时，金属箔片所带电荷的电性和起电方式是()A、正电荷B、负电荷C、接触起电D、感应起电答案AC2、(对元电荷的理解)保护知识产权，抵制盗版是我们每个公民的责任与义务、盗版书籍不但影响我们的学习效率，甚至会给我们的学习带来隐患、某同学有一次购买了盗版的物理参考书，做练习时，发现有一个带电质点的电荷量数据看不清，只能看清是9、________10－18 C，拿去问老师、如果你是老师，你认为该带电质点的电荷量可能是下列数据中的哪一个()A、9、210－18 CB、9、410－18 CC、9、610－18 CD、9、810－18 C答案 C3、(对三种起电方式的理解)用金属箔做成一个不带电的圆环，放在干燥的绝缘桌面上、小明同学用绝缘材料做的笔套与头发摩擦后，将笔套自上而下慢慢靠近圆环，当距离约为0、5 cm 时圆环被吸引到笔套上，如图3所示、对上述现象的判断与分析，下列说法正确的是()图3A、摩擦使笔套带电B、笔套靠近圆环时，圆环上、下部感应出异号电荷C、圆环被吸引到笔套上的过程中，圆环所受静电力的合力大于圆环的重力D、笔套碰到圆环后，笔套所带的电荷立刻被全部中和答案ABC解析笔套与头发摩擦后，能够吸引圆环，说明笔套上带了电荷，即摩擦使笔套带电，选项A正确；笔套靠近圆环时，由于静电感应，会使圆环上、下部感应出异号电荷，选项B正确；圆环被吸引到笔套上的过程中，是由于圆环所受静电力的合力大于圆环所受的重力，故选项C正确；笔套接触到圆环后，笔套上的部分电荷转移到圆环上，使圆环带上相同性质的电荷，选项D错误、4、(对电荷守恒定律的理解)有两个完全相同的带电金属小球A、B，分别带有电荷量为QA ＝6、410－9C、QB ＝－3、210－9 C，让两个绝缘金属小球接触，在接触过程中，电子如何转移，转移了多少个电子？答案电子由球B转移到球A3、01010个解析在接触过程中，由于B球带负电，其上多余的电子转移到A球，中和A球上的一部分正电荷直至B球为中性不带电，同时，由于A球上有净正电荷，B球上的电子会继续转移到A球，直至两球带上等量的正电荷、在接触过程中，电子由球B转移到球A、接触后两小球各自的带电荷量QA′＝QB′＝＝ C＝1、610－9 C共转移的电子电荷量为ΔQ＝－QB＋QB′＝3、210－9 C＋1、610－9 C＝4、810－9 C转移的电子数为n＝＝＝3、01010个题组一对三种起电方式的理解1、下列关于电现象的叙述中正确的是()A、玻璃棒无论与什么物体摩擦都带正电，橡胶棒无论与什么物体摩擦都带负电B、摩擦可以起电是普遍存在的现象，相互摩擦的两个物体总同时带等量的异号电荷C、摩擦起电现象的本质是电子的转移，呈电中性的物体得到电子就一定显负电性，失去电子的物体就一定显正电性D、摩擦起电的过程，是通过摩擦创造等量异号电荷的过程答案BC解析物体间通过摩擦做功，使电子获得能量摆脱原子核的束缚而发生转移，哪个物体会失去电子决定于其原子核对电子束缚能力的大小、因此，对同一物体用不同的物体摩擦，该物体可能带正电，也可能带负电，故A错误；但两物体间摩擦时，一个物体得到多少电子，另一物体必定失去多少电子，故B正确；呈电中性的物体得到电子必定带负电，反之带正电，故C正确；摩擦起电并不是创造了电荷，而是电荷的转移，故D错误、2、如图1所示，将带正电的球C移近不带电的枕形金属导体时，枕形导体上电荷的移动情况是()图1A、枕形导体中的正电荷向B端移动，负电荷不移动B、枕形导体中电子向A端移动，正电荷不移动C、枕形导体中的正、负电荷同时分别向B端和A端移动D、枕形导体中的正、负电荷同时分别向A端和B端移动答案B解析导体中自由电子可以自由移动，带正电荷的是原子核，不能移动、3、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，产生这种现象的原因是()A、人身体上产生电流B、接触起电造成的C、摩擦起电造成的D、感应起电造成的答案C题组二对电荷守恒定律的理解4、导体A带5q的正电荷，另一完全相同的导体B带－q的负电荷，将两导体接触一会后再分开，则导体B的带电荷量是( )A、－qB、qC、2qD、4q答案 C5、如图2所示，左边是一个原先不带电的导体，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，分导体为A、B两部分，这两部分所带电荷量的数值分别为QA、QB，则下列结论正确的有()图2A、沿虚线d切开，A带负电，B带正电，且QA>QBB、只有沿虚线b切开，才有A带正电，B带负电，且QA＝QBC、沿虚线a切开，A带正电，B带负电，且QA＜QBD、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答案D解析静电感应使得A 带正电，B带负电、导体原来不带电，只是在带正电的导体球C静电感应的作用下，导体中的自由电子向B部分转移，使B部分带了多余的电子而带负电，A部分少了电子而带正电、根据电荷守恒定律，A部分移走的电子数目和B部分多余的电子数目是相同的，因此无论从哪一条虚线切开，A、B两部分的电荷量总是相等的，但由于电子在导体上的分布不均匀，越靠近右端负电荷密度越大，越靠近左端正电荷密度越大，所以从不同位置切开时左右两部分所带电荷量的值QA、QB是不同的，故只有D正确、6、A和B都是不带电的物体，它们互相摩擦后A带正电荷1、610－10 C，下列判断中正确的是()A、在摩擦前A和B的内部没有任何电荷B、摩擦的过程中电子从A转移到了BC、A在摩擦后一定得到了1109个电子D、A在摩擦过程中一定失去了1、610－19 C电子答案 B7、有三个相同的金属小球A、B、C，其中小球A带有2、010－5 C的正电荷，小球B、C不带电，现在让小球C先与球A接触后取走，再让小球B与球A接触后分开，最后让小球B与小球C接触后分开，最终三球的带电荷量分别为qA＝________ C，qB＝________ C，qC＝________C、答案510－67、510－67、510－6题组三对元电荷的理解8、下列说法中正确的是()A、元电荷是电子所带的电荷量B、所有带电体的电荷量一定等于元电荷的整数倍C、物体所带电荷量可以是任意值D、元电荷的值通常取e＝1、610－19 C答案BD解析所有带电体的电荷量或者等于e，或者是e的整数倍，这就是说，电荷量是不能连续变化的物理量、由以上分析可知正确选项为B、D、9、带电微粒所带的电荷量不可能是下列值中的()A、2、410－19 CB、－6、410－19 CC、－1、610－18 CD、4、010－17 C答案A解析任何带电体所带的电荷量都只能是元电荷的整数倍，元电荷为e＝1、610－19 C，选项A中电荷量为e，B中电荷量为－4e，C 中电荷量为－10e，D中电荷量为250e、B、C、D选项中的电荷量数值均是元电荷的整数倍，所以只有选项A是不可能的、题组四验电器及电荷间的相互作用10、使带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器的箔片张开、下列四个图表示验电器上感应电荷的分布情况，其中正确的是()答案B解析由于验电器原来不带电，因此，验电器的金属球和箔片带等量异号电荷，A、C两项错误、验电器靠近带电金属球的一端感应出与带电金属球异号的电荷，D项错误、11、绝缘细线上端固定，下端悬挂一轻质小球a，a的表面镀有铝膜，在a的近旁有一绝缘金属球b，开始时a、b不带电，如图3所示，现使b球带电，则()图3A、a、b之间不发生相互作用B、b将吸引a，吸在一起不分开C、b立即把a排斥开D、b先吸引a，接触后又把a排斥开答案D解析b球带电就能吸引轻质小球a，接触后电荷量重新分配，那么a、b球带同种电荷，然后就要相互排斥、题中“近旁”表示能吸引并能接触、D对、12、挂在绝缘细线下的两个轻质小球，表面镀有金属薄膜，由于电荷的相互作用而靠近或远离，分别如图4甲、乙所示，则( )图4A、甲图中两球一定带异种电荷B、乙图中两球一定带同种电荷C、甲图中两球至少有一个带电D、乙图中两球只有一个带电答案BC解析题目中的小球都是镀有金属薄膜的轻质小球，带电物体具有吸引轻小物体的性质，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，所以可以判断出题图甲的现象可以是两个带异种电荷的小球，也可以是一个小球带电而另一个小球不带电；两个小球由于相互排斥而出现题图乙中的现象，则必须都带电且是同种电荷、。
【最新】2019-2020学年度高中物理第1章电荷的相互作用1、3静电与生活学案沪科版选修3_1word版
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【最新】2019-2020学年度高中物理第1章电荷的相互作用
1、3静电与生活学案沪科版选修3_1word版
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间异种电荷的大量积聚，而靠近地面的云层中电荷的大量积聚，会使地面因静电感应而引起感应电荷．
2．云层之间、云层与地面之间会形成几百万伏以上的电压．这个
电压足以击穿空气，产生几十万安培的电流，电流生热使空气发光产生闪电，空气受热突然膨胀发出巨响形成雷电．
3．避雷针是利用尖端放电的原理避雷的．
1．云层间带有大量的异种电荷，其主要原因是感应起电．(×) 2．云层和云层之间的高电压击穿空气，形成强电流，就产生了雷电．(√)
3．避雷针能避免建筑物被雷击是因为云层中带的电荷被避雷针通
过导线导入大地．(×)
如图131，验电器的金属杆上端为什么要固定一个金属球？
图131
【提示】验电器的金属杆上固定一个金属球是为了防止尖端放
电现象，使验电器在电压较高时也不会失去电荷．。
2019高中物理 第1章 电荷的相互作用章末复习课学案 沪科版选修3-1
第1章 电荷的相互作用[巩固层·知识整合][体系构建][核心速填] 1．电荷(1)三种起电方式：摩擦起电，接触起电，感应起电．(2)两种电荷：自然界中只存在两种电荷——正电荷和负电荷．同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引．(3)元电荷：电荷的多少叫作电荷量，通常把e ＝1.6×10－19C 的电荷量叫作元电荷．2．电荷守恒定律电荷既不会创生，也不会消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体，或者从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．3．库仑定律(1)内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上．(2)表达式：F ＝kq 1q 2r 2. (3)适用条件：真空中静止的点电荷．[提升层·能力强化]1换的系统，电荷量的代数和总是保持不变．2．库仑定律适用于真空中两个静止的点电荷，电荷间的相互作用力称为静电力或库仑力，空间中有多个电荷时，某电荷受的静电力是其他所有电荷单独对其作用的静电力的矢量和．3．电荷守恒定律与库仑定律相结合的命题方式在高考中时有出现，是高考热点之一．(多选)两个半径相同的金属小球，带电荷量之比1∶7，相距r ，两者相互接触后，再放回原来的位置，则相互作用力可能是原来的( )A.47 B.37 C.97D.167CD [设两金属小球所带电荷量分别为q 和7q ，当两相同金属小球带同种电荷时，两者相互接触后再放回原来的位置上，它们的电荷量变为4q ，所以库仑力是原来的167.当两相同金属小球带异种电荷时，两者相互接触后再放回原来的位置上，它们的电荷量是先中和后平分，电量变为3q ，所以库仑力是原来的97.故C 、D 正确，A 、B 错误．故选CD.]解决本题的关键掌握库仑定律的公式F ＝k q 1q 2r 2，注意两个金属小球可能带同种电荷，也可能带异种电荷．[针对训练]1．(多选)两个完全相同的小金属球，它们的带电荷量之比为5∶1(皆可视为点电荷)，它们在相距一定距离时相互作用力为F 1，如果让它们接触后再放回各自原来的位置上，此时相互作用力变为F 2，则F 1∶F 2可能为( )【导学号：69682033】A ．5∶2B ．5∶4C ．5∶6D ．5∶9BD [它们在相距一定距离时相互作用力为F 1＝k 5q2r 2；若两电荷异性，接触后再分开，两球电量的绝对值为2q ，此时两球的库仑力F 2＝k4q2r 2＝45F 1，则F 1∶F 2为5∶4，若两电荷同性，接触后再分开，两球电量的绝对值为3q ，此时两球的库仑力F 2＝k 9q2r 2＝95F 1，则F 1∶F 2为5∶9，故B 、D 正确，A 、C 错误．]2．有3个完全一样的金属小球A 、B 、C ，A 带电荷量7Q ，B 带电荷量－Q ，C 球不带电，今将A 、B 固定起来，然后让C 反复与A 、B 球接触，最后移去C 球，求A 、B 间的相互作用力变为原来的多少？【解析】 C 与A 、B 反复接触，最后A 、B 、C 三球电荷量均分， 即q A ′＝q B ′＝q C ′＝7Q ＋－Q3＝2QA 、B 间的作用力F ′＝k ·2Q ·2Q r 2＝4kQ2r2 原来A 、B 间作用力F ＝k ·7Q ·Q r 2＝7kQ 2r 2，所以F ′F ＝47.【答案】 471处于平衡状态，称之为三电荷平衡模型．三电荷平衡模型题型是典型的力电结合的综合题型．2．模型特点(1)三点共线：三个点电荷一定分布在一条直线上．(2)两同夹异：两侧的点电荷电性相同，中间的点电荷的电性与两侧的相反． (3)两大夹小：处于中间的点电荷的带电量较小．(4)近小远大：三个点电荷中电荷量较小的两个点电荷距离较近．如图11所示，在一条直线上有两个相距0.4 m 的点电荷A 、B ，A 带电＋Q ，B 带电－9Q .现引入第三个点电荷C ，恰好使三个点电荷处于平衡状态．问：C 应带什么性质的电？应放于何处？所带电荷量为多少？图11【解析】 根据平衡条件判断，C 应带负电，放在A 的左边且和AB 在一条直线上．设C 带电荷量为q ，与A 点相距为x ，则以A 为研究对象，根据库仑定律和平衡条件，得：kQ A q x 2＝k Q A Q Br2， 以C 为研究对象，则k qQ A x 2＝k qQ Br ＋x2，解得：x ＝12r ＝0.2 m ，q ＝－94Q ，故C 应放在A 的左边0.2 m 处，带电荷量为－94Q .【答案】 C 应带负电，放在A 的左边0.2 m 处，带电荷量为－94Q .三个自由点电荷平衡的规律可概括为：三点共线、两同夹异、两大夹小、近小远大.[针对训练]3．两个可自由移动的点电荷分别在A 、B 两处，如图12所示．A 处电荷带正电Q 1，B 处电荷带负电Q 2，且Q 2＝4Q 1，另取一个可以自由移动的点电荷Q 3，放在直线AB 上，欲使整个系统处于平衡状态，则( )【导学号：69682034】图12A ．Q 3为负电荷，且放于A 左方B ．Q 3为负电荷，且放于B 右方C ．Q 3为正电荷，且放于A 与B 之间D ．Q 3为正电荷，且放于B 右方A [根据“两同夹异”和“两大夹小”的原则，Q 3应为负电荷，且放于A 的左方，故选A.] 4．如图13所示，在光滑、绝缘的水平面上，沿一直线依次排列三个带电小球A 、B 、C (可视为质点)．若它们恰能处于平衡状态，那么这三个小球所带的电荷量及电性的关系，下面的情况可能的是( )图13A ．－9、4、－36B ．4、9、36C ．－3、2、8D ．3、－2、6A [对中间小球B ，F AB ＝F CB ，故由库仑定律知Q A 和Q B 、QC 和Q B 必须为异种电荷，B 、C 错误．以A 球(C 球也可以)为研究对象知F CA ＝F BA ，如图所示．即k Q A Q C r 2AC＝k Q A Q Br 2AB .由于r AC ＝r AB ＋r BC >r AB ，因此可知Q B <Q C ，同理Q B <Q A .再由相互间库仑力大小相等得：k Q A Q Cr2AC＝kQ B Q Ar2AB＝kQ B Q Cr2BC.即有Q A Q Cr AC＝Q B Q Ar AB＝Q B Q Cr BC，又考虑到r AC＝r AB＋r BC，故三小球平衡时所带电荷量大小关系为：Q A Q C＝Q B Q A＋Q B Q C. 将A、D选项电量绝对值代入上式可知选项A正确．]。
沪科版高中物理选修3-1学案：第1章电荷的相互作用1.1静电现象与电荷守恒学案 Word版含答案
1.1 静电现象与电荷守恒学习目标知识脉络1.知道自然界中只存在两种电荷，电荷间的相互作用.2.了解使物体带电的方法，能从物质微观结构的角度认识物体带电的本质．(难点)3.理解电荷守恒定律．(重点)4.知道电荷量和元电荷的概念，电荷量不能连续变化.物体起电的原因[先填空]1．电荷的种类及相互作用(1)两种电荷(2)相互作用：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引．2．物体带电的三种方法(1)接触起电①定义：一个带电物体接触另一个导体时，电荷会转移到这个导体上，使这个导体也带电，这种带电方式称为接触起电．②本质：电荷的转移．(2)摩擦起电①定义：通过摩擦使物体带电的现象．②起电过程：两个物体互相摩擦时，一些受原子核束缚力弱的电子往往从一个物体转移到另一个物体，于是原来电中性的物体由于得到电子而带负电，失去电子的物体则带正电．③本质：摩擦起电时，电荷并没有凭空产生，其本质是发生了电子的转移，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)感应起电①感应起电：利用静电感应使金属导体带电的过程．②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的现象．3．电荷量：物体所带电荷的多少叫做电荷量，简称电荷或电量．在国际单位制中，单位是库仑，用C表示．[再判断]1．用丝绸摩擦过的玻璃棒与毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷为同种电荷．(×)2．静电感应就是不带电的导体接触带电体而使导体带上电荷．(×)3．摩擦起电和感应起电都不是创造了电荷，是电荷的转移．(√)[后思考]如图111所示的现象为感应起电，为什么发生感应起电的是导体而不是绝缘体？图111【提示】感应起电的实质是在带电体电荷的作用下，物体上的自由电荷的定向移动．而只有导体上的电子(或正、负离子)才能自由移动，而绝缘体上的电子不能自由地移动．所以，导体能发生感应起电，而绝缘体不能．[合作探讨]甲乙丙图112如图所示的112甲、乙、丙分别表示使物体带电的一种方式．探讨1：试说明甲、乙、丙分别代表哪种起电方式？【提示】甲为摩擦起电、乙为接触起电、丙为感应起电．探讨2：甲中玻璃棒带什么电荷？其带电的原因是什么？【提示】玻璃棒带正电．原因是摩擦过程中玻璃棒失去了电子．[核心点击]1．三种起电方式对比方式摩擦起电感应起电接触起电产生及条件两种不同物体摩擦时导体靠近带电体时导体与带电导体接触时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，且电性与原带电体“近异远同”导体上带上与带电体相同电性的电荷原因不同物质的原子核对核外电子的束缚能力不同而发生电子得失导体中的自由电子受带正(负)电物体吸引(排斥)而靠近(远离)电荷之间的相互排斥实质均为电荷在物体之间或物体内部的转移图113感应起电有严格的操作步骤：如图113所示，(1)使带电体C(假设带正电)移近相互接触的两导体A、B.(2)保持C不动，再用绝缘工具分开A、B.(3)移走C，则A带负电，B带正电．若操作步骤颠倒，如(2)、(3)颠倒，导体最后不带电．1．(多选)用棉布分别与丙烯塑料板和乙烯塑料板摩擦，实验结果如图114所示，由此对摩擦起电的说法正确的是( )【导学号：29682000】图114A．两个物体摩擦时，表面粗糙的易失去电子B．两个物体摩擦起电时，一定同时带上种类及数量不同的电荷C．两个物体摩擦起电时，带上电荷的种类不同但数量相等D．同一物体与不同种类物体摩擦，该物体的带电荷种类可能不同【解析】两物体摩擦时得失电子取决于原子对电子的束缚力大小，A错；由于摩擦起电的实质是电子的得失，所以两物体带电种类一定不同，数量相等，B错，C对；由题中例子不难看出同一物体与不同种类物体摩擦，带电种类可能不同，D正确．【答案】CD2．如图115所示，用起电机使金属球A带正电，靠近验电器B，则( )图115A．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．验电器的金属箔片张开，因为验电器下部的两金属箔片都带上了正电【解析】带正电的A球靠近验电器B，据电荷“同性斥、异性吸”的特点知，验电器金属杆下端箔片中的电子会被A球上的正电荷吸引到验电器上端，则金属杆下端的箔片就会因带正电荷而相斥，使箔片张开，故选D.【答案】 D3．(多选)如图116所示，将用毛皮摩擦过的带负电橡胶棒，移近或接触两个不带电的导体球，开始时两导体球互相接触且对地绝缘，下列说法正确的是( )图116A．毛皮与橡胶棒摩擦时，橡胶棒上的正电荷转移到毛皮B．橡胶棒移近甲球，甲球带正电，乙球带负电，移走橡胶棒，两球都不再带电C．橡胶棒移近甲球，甲球带正电，乙球带负电，分开两球再移开橡胶棒，甲球带正电，乙球带负电D．橡胶棒与甲球接触一下移开，再分开两球，甲球带负电，乙球带正电【解析】橡胶棒与毛皮摩擦时，是毛皮上的电子转移到橡胶棒，而使橡胶棒带负电，A错误；橡胶棒靠近甲球时，发生感应起电，甲球带正电，乙球带负电，移走棒后，两球上的电荷中和，都不带电，若先移开两球再移走棒，两球上的电荷不能中和，甲、乙两球仍带电，故B、C正确；橡胶棒与甲球接触，是接触起电，两球都带上负电荷，分开两球，仍都带负电，D错误．【答案】BC感应起电方法方法(一)：(1)将导体靠近带电体，导体内的自由电子受到带电体的作用力而定向移动，使导体中的正、负电荷分离；(2)将导体分离后再移走带电体，则导体上两部分分别带上等量异种电荷．方法(二)：(1)将一个导体移近带电体，用手接触一下导体(或用导线将导体短时接地)；(2)移走带电体，则导体带上异种电荷．无论接触导体的哪一个位置都会得到相同的结论，因为接地时导体与大地连为一体，地球是远离带电体的一端．电荷守恒[先填空]1．电荷守恒定律：电荷既不能被创造，也不能被消灭，只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分，在转移过程中，电荷的总量不变．2．元电荷：电子和质子带有等量的异种电荷，电荷量e＝1.6×10－19C．实验指出，所有带电体的电荷量都是电荷量e的整数倍．所以，电荷量e称为元电荷．[再判断]1．元电荷是表示跟一个质子所带电荷量数值相等的电荷量．(√)2．摩擦起电和感应起电是通过不同的方式创造了电荷．(×)3．带负电的绝缘金属小球放在潮湿的空间中，经过一段时间该小球上的负电荷几乎为零，可见小球上的负电荷逐渐消失了．(×)[后思考]在摩擦起电过程中，一个物体带上了正电荷，另一个物体带上了负电荷，该过程是否创造了电荷？在一个封闭的系统中，电荷的总量会增多或减少吗？【提示】摩擦起电的过程并没有创造电荷，一个封闭的系统中，电荷的总量保持不变．[合作探讨]如图117所示，为带有等量异种电荷的相同的金属球A和B.图117探讨1：两金属球接触时，电荷发生了怎样的变化？【提示】金属球B中的电子移向金属球A，中和了金属球A上的正电荷．探讨2：两球接触后发生了电荷的中和，是电荷消失了吗？【提示】不是，电荷中和时，电荷并没有消失，只是正、负电荷数值相等，对外不显电性．[核心点击]1．物体带电的实质：物体带电不是创造了电荷，物体不带电也不是消灭了电荷．物体带电的实质是电荷发生了转移，也就是物体间或物体内部电荷的重新分配．摩擦起电、感应起电和接触起电，均符合电荷守恒定律．2．“中性”与“中和”的理解(1)中性：物体内有电荷存在，但正、负电荷的绝对值相等，对外不显电性．(2)中和：两个带有等量异种电荷的带电体接触发生电中性的过程．3．守恒的广泛性：电荷守恒定律同能量守恒定律一样，是自然界中最基本的规律，任何电现象都不违背电荷守恒定律．4．两个完全相同的导体的电荷分布规律(1)两个完全相同的导体，一个带电，另一个不带电．当两个导体接触后再分开时，两导体所带的电荷量相等，都等于原来电荷量的一半．(2)两个完全相同的导体，都带有一定量的电荷，若两带电体的电荷量分别为Q1、Q2，则它们接触后再分开都带有Q1＋Q22的电荷量，式中电荷量Q1、Q2均包含它们的正负号．如图118.图1184．保护知识产权，抵制盗版是我们每个公民的责任与义务，盗版书籍影响我们的学习效率甚至给我们的学习带来隐患．小华有一次不小心购买了盗版的物理参考书，做练习时，他发现有一个关键数字看不清，拿来问老师，如果你是老师，你认为可能是下列几个数字中的( )A ．6.2×10－19 C B ．6.4×10－19 C C ．6.6×10－19 C D ．6.8×10－19 C 【解析】 电荷量必须是元电荷e ＝1.60×10－19C 的整数倍，6.4×10－19C 是e 的4倍，故看不清的关键数字可能是B 项．【答案】 B 5．两个相同的金属小球A 、B 带有相等的电荷量，且电性相同，相隔一定距离，现让第三个与A 、B 完全相同的不带电的金属小球C 先后与A 、B 球接触后移开，求接触后A 、B 两球的电荷量之比是( )【导学号：29682001】A ．1∶3B ．3∶1C ．2∶3D ．3∶2【解析】 设A 、B 球的电荷量都为q ，则A 、C 接触后A 球的电荷量为q 2，C 球的电荷量为q 2，C 球与B 球接触后，电荷量重新分配，则B 上的电荷量为q ＋q 22＝34q ，所以接触后A 、B 两球的电荷量之比为q 2：⎝ ⎛⎭⎪⎫34q ，即2∶3，C 正确． 【答案】 C6．(多选)M 、N 是两个原来都不带电的物体，它们相互摩擦后M 带正电荷1.60×10－10 C ，且它们与外界无电荷的转移，则下列判断中正确的是( )A ．在摩擦前M 和N 的内部均无任何电荷B ．摩擦过程中电子从M 转移到NC ．N 在摩擦后一定带负电荷1.60×10－10 C D ．M 在摩擦的过程中共失去1.60×10－10个电子【解析】 摩擦起电的实质是电子的转移，物体M 中的电子转移到物体N 上，N 在摩擦后一定带负电荷1.60×10－10 C ，故选项A 错误，B 、C 正确；物体M 失去电子的数目n ＝Q e ＝1.0×109个，故选项D 错误．【答案】 BC电荷的分配规律(1)两个大小完全相同的带同种电荷的金属球接触时，电荷平均分配．(2)两个大小完全相同的带异种电荷的金属球接触时，电荷先中和，剩余电荷再平分．(3)两个大小、形状完全相同的非球形带电金属导体接触时，也符合上述规律．。
2019高中物理 第1章 电荷的相互作用 1.2 探究电荷相互作用规律学案 沪科版选修3-1
1.2 探究电荷相互作用规律[知识梳理]一、点电荷1．点电荷带电体间的距离比自身的大小大得多，以致带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可以忽略时，可将带电体看作带电的点．2．点电荷是一种理想化的物理模型．二、决定电荷相互作用的因素1．探究实验(1)实验装置(a) (b)图121如图121所示，把两个带同种电荷的相同小球挂在丝线下端，可以看到两球在静电斥力的作用下分开，静止时细线偏离竖直方向θ角．(2)实验现象和实验结论(1)内容：真空中两个静止的点电荷之间相互作用力的大小，跟它们的电荷量q 1与q 2的乘积成正比，跟它们的距离r 的平方成反比，作用力的方向沿着它们的连线．(2)表达式：F ＝kq 1q 2r2.式中k 是静电力常量，k 的大小等于9.0×109 N·m 2/C 2. (3)适用条件：真空中的点电荷．[基础自测]1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”．)(1)点电荷是一个带有电荷的几何点，它是实际带电体的抽象，是一种理想化模型．(√) (2)球形带电体一定可以看作点电荷．(×)(3)库仑定律可以适用于任何带电体之间库仑力的计算．(×) (4)实验表明两个带电体的距离越大，作用力就越小．(√)(5)库仑定律既可以计算静电力的大小，还可以判断静电力的方向．(√) (6)两电荷的带电量越大，它们间的静电力就越大．(×)(7)两电荷的带电量一定时，电荷间的距离越小，它们间的静电力就越大．(√) (8)很小的带电体就是点电荷．(×) 【提示】(2)× 能否把带电体看作点电荷，不决定于带电体的大小和形状． (3)× 库仑定律只适用于真空中的点电荷之间的相互作用． (6)× 静电力的大小决定于电荷量和距离两个因素． (8)× 很小的带电体也不一定能看作点电荷． 2．(多选)关于点电荷，下列说法中正确的是( )【导学号：69682012】A ．真正的点电荷是不存在的B ．点电荷是一种理想模型C ．足够小的带电物体就是点电荷D ．球形带电体都可以看作点电荷AB [点电荷是物理模型，实际中并不存在，A 、B 对；一个带电体能否看成点电荷，不是看它的尺寸大小和形状，而是看它的形状和大小对所研究的问题的影响是否可以忽略不计，若可以忽略不计则它就可以看作点电荷，否则就不能看作点电荷，C 、D 错．]3．对于库仑定律，下面说法正确的是( )A ．只要是计算真空中两个静止点电荷间的相互作用力，就可以使用公式F ＝k q 1q 2r 2B ．两个带电小球即使相距非常近，也能用库仑定律C ．相互作用的两个点电荷，带电量大的受到的力大，带电量小的受到的力小D ．当两个半径为r 的带电金属球心相距为4r 时，对于它们之间相互作用的静电力大小，只取决于它们各自所带的电荷量A [库仑定律适用于真空中两个点电荷之间的相互作用力，选项A 正确；两带电体非常接近时，由于会影响到电荷量的分布，不能使用库仑定律，选项B 错误；两电荷间的相互作用力是一对相互作用力，大小恒等，与电荷量是否相等无关，选项C 错误；D 选项中的两个电荷的距离太近，影响了电荷的分布，库仑定律不再适用，选项D 错误．]4．真空中保持一定距离的两个点电荷，若其中一个点电荷的电量增加了12，但仍然保持它们之间的相互作用力不变，则另一点电荷的电量一定减少了( )【导学号：69682013】A.15 B.14 C.13 D.12C [由F ＝kq 1q 2r 2知，q 1q 2＝q 1⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋12q 2(1－x )，所以x ＝13，C 正确．] [合 作 探 究·攻 重 难]1只有电荷量，没有大小、形状的理想化的模型，类似于力学中的质点，实际中并不存在． 2．带电体看成点电荷的条件如果带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以至于带电体的形状和大小对相互作用力的影响很小，就可以忽略形状、大小等次要因素，只保留对问题有关键作用的电荷量，带电体就能看成点电荷．一个带电体能否看作点电荷，是相对于具体问题而言的，不能单凭其大小和形状确定． 3．注意区分点电荷、元电荷及小带电体A ．电子就是元电荷B ．元电荷的电荷量等于电子或质子所带的电荷量C．电子一定是点电荷D．带电小球也可能视为点电荷思路点拨：①元电荷不是带电体，而是电荷的最小单位．②点电荷是一种理想化模型，关键看带电体能否忽略大小和形状．③只要带电体的大小和形状可以忽略，就可以看作点电荷．BD[电子和质子是实实在在的粒子，而元电荷只是一个电量单位，A错误，B正确；带电体能否看成点电荷，不能以体积大小、电荷量多少而论，只要在测量精度要求的范围内，带电体的形状、大小等因素的影响可以忽略，即可视为点电荷，C错误，D正确．]有关点电荷概念的两点提醒(1)带电体能否看作点电荷，不取决于带电体的大小，而取决于它们的大小、形状与距离相比能否忽略．(2)同一带电体，在不同问题中有时可以看作点电荷，有时不能看作点电荷．[针对训练]1．物理学引入“点电荷”概念，从科学方法上来说是属于( )A．观察实验的方法B．控制变量的方法C．等效替代的方法D．建立物理模型的方法D[点电荷是为了研究物理问题方便而引入的物理模型，是由实际物体抽象所得，D对．] 2．下列关于点电荷的说法正确的是( )【导学号：69682014】A．任何带电球体都可以看成电荷全部集中于球心的点电荷B．球状带电体一定可以看成点电荷C．点电荷就是元电荷D．一个带电体能否看成点电荷应以具体情况而定D[一个带电球体能否看成点电荷，是相对于具体问题而言的，不能单凭其大小和形状及带电荷量的多少来判断，因此选项D正确，A、B错误；元电荷是电荷量，点电荷是带电体的抽象，两者的内涵不同，所以选项C错．]1(1)库仑定律只适用于计算真空中两个点电荷间的相互作用力；空气中两点电荷间的相互作用力也可以近似用库仑定律计算．(2)两个规则的均匀带电球体，相距比较远时，可以看成点电荷，也适用库仑定律，二者间的距离就是球心间的距离．2．静电力的确定方法(1)大小计算：利用库仑定律计算静电力大小时，不必将表示电性的正、负号代入公式，只代入q 1、q 2的绝对值即可．(2)方向判断：利用同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引来判断． 3．库仑定律的两个应用(1)计算两个可视为点电荷的带电体间的静电力． (2)分析两个带电球体间的静电力．①两个规则的均匀带电球体，相距比较远时，可以看成点电荷，库仑定律也适用，二者间的距离就是球心间的距离．②两个规则的带电金属球体相距比较近时，不能被看成点电荷，此时两带电球体之间的作用距离会随电荷的分布发生改变．如图122甲，若带同种电荷，由于排斥而作用距离变大，此时F <k q 1q 2r 2；如图122乙，若带异种电荷，由于吸引而作用距离变小，此时F >k q 1q 2r2.甲 乙图122三个相同的金属小球1、2、3分别置于绝缘支架上，各球之间的距离远大于小球的直径．球1的带电量为q ，球2的带电量为nq ，球3不带电且离球1和球2很远，此时球1、2之间作用力的大小为F .现使球3先与球2接触，再与球1接触，然后将球3移至远处，此时1、2之间作用力的大小仍为F ，方向不变．由此可知( )A ．n ＝3B ．n ＝4C ．n ＝5D ．n ＝6思路点拨：①两个相同的带电金属球接触后电荷量平分． ②根据库仑定律分析，最后两球电荷量的乘积不变．D [由题，三个金属球相同，当球3先与球2接触后，电量平分，球2与球3带电量均为nq2；球3再与球1接触后，电量平分，两球带电均为q ＋nq 22，由于1、2之间作用力的大小仍为F ，根据库仑定律有k q ·nqr 2＝kq ＋nq 22·nq2r 2，即两球电量乘积不变，即有nq 2＝nq 2·⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫q ＋nq 22，解得：n ＝6，故选D.]计算库仑力的基本步骤(1)明确研究对象q 1、q 2，特别是电性和电荷量的关系． (2)明确q 1、q 2之间的距离r . (3)根据库仑定律F ＝kq 1q 2r 2列方程． (4)根据同种电荷相斥，异种电荷相吸确定力的方向．[针对训练]3．两个半径均为1 cm 的导体球，分别带上＋Q 和－3Q 的电量，两球心相距90 cm ，相互作用力大小为F ，现将它们碰一下后，放在两球心相距3 cm 处，则它们的相互作用力大小变为( )【导学号：69682015】A ．3 000FB ．1 200FC ．900FD ．无法确定D [将两球相碰后再放于球心间距为3 cm 的位置时，两导体球带有同种电荷，由于离得太近，同种电荷发生相互排斥，此时不能认为两导体球的电荷都集中于球心，即两导体球不能看成点电荷，所以无法求两导体球间的相互作用力大小，故选D.]4．使两个完全相同的金属小球(均可视为点电荷)分别带上－3Q 和＋5Q 的电荷后，将它们固定在相距为a 的两点，它们之间库仑力的大小为F 1.现用绝缘工具使两小球相互接触后，再将它们固定在相距为2a 的两点，它们之间库仑力的大小为F 2.则F 1与F 2之比为( )A ．2∶1B ．60∶1C ．16∶1D ．15∶4B [开始时由库仑定律得：F 1＝k 5Q ×3Qa2① 现用绝缘工具使两小球相互接触后，电量先中和再平分，各自带电为Q ，因此此时：F 2＝kQ ×Qa 2② 由①②得：F 2＝160F 1，则F 1与F 2之比为60∶1，故选B.]1(1)真空中两个静止点电荷间相互作用力的大小只跟两个点电荷的电荷量及间距有关，跟它们的周围是否存在其他电荷无关．(2)两个点电荷之间的库仑力同样遵守牛顿第三定律，与两个点电荷的性质、带电量多少均无关，即互为作用力与反作用力的两个库仑力总是等大反向．2．库仑力的叠加(1)对于三个或三个以上的点电荷，其中每一个点电荷所受的库仑力，等于其余所有点电荷单独对它作用产生的库仑力的矢量和．(2)电荷间的单独作用符合库仑定律，求各库仑力的矢量和时应用平行四边形定则．在光滑绝缘的水平地面上放置着四个相同的金属小球，小球A 、B 、C 位于等边三角形的三个顶点上，小球D 位于三角形的中心，如图123所示．现让小球A 、B 、C 带等量的正电荷Q ，让小球D 带负电荷q ，使四个小球均处于静止状态，则Q 与q 的比值为( )图123A ．13B ．33C ．3D ． 3 思路点拨：①四个小球均处于静止状态，表明每个小球受其他三个小球库仑力的合力都为零． ②解答此题时，可以选择A 、B 或C 为研究对象，但不能选择D 为研究对象． D [设三角形边长为L ，故AB 、AC 距离为L ，AD 距离为33L .以小球A 为研究对象，由库仑定律知，B 、C 对A 球的库仑力大小均为F ＝k Q 2L ，两力的合力F 合＝2F cos 30°＝3k Q 2L .球A 、D间的库仑力F ′＝k Qq⎝ ⎛⎭⎪⎫33L 2＝3k Qq L 2.根据平衡知识得：F 合＝F ′，即3k Q 2L 2＝3k QqL 2，所以Q ＝3q ，Q 与q 的比值为3，D 正确．][针对训练]5.如图124所示，有三个点电荷A 、B 、C 位于一个等边三角形的三个顶点上，已知A 、B 都带正电荷，A 所受B 、C 两个点电荷的静电力的合力如图中F A 所示，那么可以判定点电荷C 所带电荷的电性为( )【导学号：69682016】图124A ．一定是正电B ．一定是负电C ．可能是正电，也可能是负电D ．无法判断B [由于点电荷B 对A 的库仑力沿BA 方向，根据A 所受B 、C 两个点电荷的静电力的合力F A的方向，可以确定点电荷C 对A 的库仑力沿AC 方向，即点电荷C 对A 的库仑力为引力，点电荷C 为负电荷，B 正确．]6.水平面上A 、B 、C 三点固定着三个电荷量为Q 的正点电荷，将另一质量为m 的带正电的小球(可视为点电荷)放置在O 点，OABC 恰构成一棱长为L 的正四面体，如图125所示．已知静电力常量为k ，重力加速度为g ，为使小球能静止在O 点，小球所带的电荷量为( )图125A.mgL 23kQB.23mgL 29kQC.6mgL 26kQD.2mgL 26kQC [3k qQ L 2cos θ＝mg ，sin θ＝33，联立解得q ＝6mgL 26kQ.][当 堂 达 标·固 双 基]1．下列哪些带电体可视为点电荷( )【导学号：69682017】A ．电子和质子在任何情况下都可视为点电荷B ．在计算库仑力时均匀带电的绝缘球体可视为点电荷C ．带电的细杆在一定条件下可以视为点电荷D ．带电的金属球一定不能视为点电荷C [电子和质子在研究的范围非常小，与它的大小差不多时，不能看作点电荷，故A 错误；在计算库仑力时均匀带电的绝缘球体在一定的条件下可视为点电荷，故B 错误；带电的细杆在它的大小相比与研究的范围来说可以忽略不计时，可以视为点电荷，故C 正确；带电的金属球在它的大小相比与研究的范围来说可以忽略不计时，可以视为点电荷，故D 错误．]2．有两个半径为r 的金属球，相距为L ，带电荷量分别为Q 1、Q 2，如图126所示，满足条件L ≫r ，则它们之间的静电力是()图126A.kQ 1Q 2L ＋2r B.kQ 1Q 2L 2 C.kQ 1Q 2L ＋2r2D.kQ 1Q 24rC [两个带电金属球可以看作点电荷，它们间的距离为两球心间的距离L ＋2r ，故根据库仑定律得它们之间的静电力为kQ 1Q 2L ＋2r2，C 正确．]3．甲、乙两个点电荷在真空中的相互作用力是F ，如果把它们的电荷量都减小为原来的12，距离增加到原来的2倍，则相互作用力变为( )【导学号：69682018】A.8FB.12FC.14F D.116F D [设两电荷原带电量分别为q 1、q 2，则它们间的静电力F ＝kq 1q 2r 2；电荷量、距离改变后，它们间的静电力F ′＝k12q 1·12q 2r2＝116k q 1q 2r2.故D 正确．] 4．如图127所示，长度未知的两端封闭的玻璃真空管，内壁光滑，装有A 、B 两个金属小球，质量、电量分别为m 、3q 和3m 、q ，现将真空管与水平面成30°放置时，A 球处在管底，而B 球恰在管的正中央位置，试求真空管的长度．图127【解析】 B 球受重力、库仑力、支持力而平衡． 沿管方向有：k 3q ×q⎝ ⎛⎭⎪⎫L 22＝3mg sin 30°解得：L ＝8kq2mg.【答案】 8kq 2mg。
2019高中物理 第1章 电荷的相互作用 1.3 静电与生活学案 沪科版选修3-1
1.3 静电与生活[知识梳理]一、雷电与避雷1．自然界中雷电产生的主要原因是云层的相互摩擦，导致了云层间异种电荷的大量积聚，而靠近地面的云层中电荷的大量积聚，会使地面因静电感应而引起电荷集聚．2．云层之间、云层与地面之间会形成几百万伏以上的电压．这个电压足以击穿空气，产生几十万安培的瞬间电流，电流生热使空气发光产生闪电，空气受热突然膨胀发出巨响形成雷电．3．避雷针是利用尖端放电的原理避雷的．二、静电与现代科技、静电的危害及控制1．静电在现代科技中的应用现代科技中，可以应用静电来净化空气、喷洒农药、静电植绒、静电复印等．2．静电的危害及控制[基础自测]1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”．)(1)云层间带有大量的异种电荷，其主要原因是感应起电．(×)(2)云层和云层之间的高电压击穿空气，形成强电流，就产生了雷电．(√)(3)避雷针能避免建筑物被雷击是因为云层中带的电荷被避雷针通过导线导入大地．(×)(4)电子空气净化器工作时，空气先经过带正电的网格，除去带负电的烟尘，再经过带负电的网格，除去带正电的烟尘．(√)(5)保持工作环境的干燥可以防止静电．(×)(6)飞机加油前，油车和飞机不能和地面连接．(×)【提示】(1)×云层带电主要是摩擦起电．(3)×避雷针主要应用了尖端放电．(5)×保持工作环境湿润才能防止静电．(6)×为防止静电，油车和飞机要和地面连接．2．避雷针能够避免建筑物被雷击的原因是( )【导学号：69682025】A．云层中带的电荷被避雷针通过导线导入大地B．避雷针的尖端向云层放电，中和了云层中的电荷C．云层与避雷针发生摩擦，避雷针上产生了电荷D．以上解释都不正确B[带电荷的云层靠近避雷针时，在避雷针尖端感应出与云层电性相反的电荷，达到一定程度就向空中放电，中和云层中的电荷，从而避免建筑物遭受雷击，故B项正确．] 3．(多选)下列哪些做法属于防止静电危害的措施( )A．制药车间要尽量保持干燥B．油罐车运油时要安装一条拖地的金属链C．在地毯中夹杂导电纤维D．寒冷的冬天多穿两件毛衣BC[静电防止的措施是多样的，可以控制静电不产生或少产生，若不可避免地产生了静电，还可以采取导电的方式防止静电积聚．D是为保暖．][合作探究·攻重难]1疏．导体尖端部位的电荷特别密集，会产生尖端放电．避雷针就是应用了导体尖端放电的原理．2．带电云层靠近建筑物时，同种电荷受到排斥，流入大地，建筑物上留下了异种电荷．当电荷积累到一定程度时，会发生强烈的放电现象，可能产生雷击．如果建筑物上安装了避雷针，在避雷针上产生的感应电荷会通过针尖放出，逐渐中和云中的电荷，就能保护建筑物，使其免遭雷击．带电体表面突出的地方电荷容易密集，雷雨天当带电云层靠近高大建筑物时，由于静电感应建筑物顶端会聚集异种电荷，避雷针通过一根竖直导线接通大地而避免雷击，若不知道竖直导线中的电流方向，进而判断云层所带电荷安全可行的方法是( )A．在导线中接入电流表B．在导线中接入电压表C．在导线中接入小灯泡D．在导线旁放一可自由转动的小磁针思路点拨：①接入电流表、电压表、小灯泡都是不安全的．②放上小磁针，可以根据小磁针偏转的情况判断电流的方向．D[电流周围会产生磁场，在磁场中的小磁针受到磁场作用发生偏转，根据偏转方向就可知道电流的方向，其他方法都是不安全的．][针对训练]1．(多选)下列关于雷电现象的认识正确的是( )【导学号：69682026】A．打雷闪电是天上的雷公电母在控制着B．闪电是由于高压放电使空气在高温的情况下发光的结果C．雷声是由于空气在高温下膨胀的结果D．先发生闪电后发出雷声BC[雷电是一种自然现象，是由于高压放电，产生几十万安培的瞬间电流．电流生热使空气发光，使空气受热突然膨胀发出巨响，是同时发生的，只是光的传播速度比声音快，所以我们是先看到闪电后听到雷声．]1电子空气净化器利用风扇将空气送入机内，空气流经正、负电极间时，首先经过带正电的网格，这时带负电的烟尘等粒子被吸附在其上．接着，空气又通过带负电的网格，这时带正电的烟尘等粒子被吸附在其上．最后，活性炭过滤器再将空气中的剩余尘粒过滤一遍，把洁净的空气送入室内．2．静电复印机的基本工作原理激光扫描原稿上的文字或图案，经反射聚焦在携带静电的硒鼓上．激光扫描到原稿上的空白处，硒鼓上相应部位的静电荷就被消除，留在硒鼓上的静电荷就形成了原稿的文字或图案．墨粉被硒鼓上的静电吸引，被转移到复印纸上并被加热固定，复印纸上就出现了原稿上的文字或图案．3．防止静电危害的主要途径、方法及其措施(1)尽量减少静电的产生，如改造起电强烈的工艺环节；采用起电较少的设备，使用抗静电材料等．(2)给静电释放提供通道，如设备接地，适当增加工作环境的湿度等．(多选)如图131所示是静电除尘的原理示意图，关于静电除尘的原理，下列说法正确的是( )图131A．中间金属丝A与金属管B分别接高压电源的电极B．金属丝和金属管带电后具有吸引轻小物体的作用C．烟尘通过该空间时被A、B两个电极的电荷吸引而被吸附，能起到除尘的作用D．烟筒本身就有除尘作用，没有必要加高压电源思路点拨：①烟筒内的两个金属电极必须接在高压电源上，使电极带上等量异号电荷．②由于电荷能吸引轻小物体，所以烟尘能被吸附在电极上．ABC[烟筒内的两个金属电极必须接在高压电源上，使两个电极被充电而带上等量异号电荷，而电荷又有吸引轻小物体的作用，所以从下而上的烟尘被吸附在电极上，从上面的排烟口排出的气体就清洁了，从而起到除尘的作用，所以A、B、C三项正确，D项错误．]静电应用和防止的技巧(1)静电的应用主要依靠正、负电荷之间的静电力．(2)防止静电危害的基本方法是：尽快把静电引走，避免电荷越积越多．[针对训练]2．(多选)下列说法中正确的是( )A．静电除尘的原理是让灰尘带上电荷，然后在静电力的作用下，奔向并吸附到带有异种电荷的电极上B．静电复印的原理是让油墨带上电荷，然后在静电力的作用下，奔向并吸附到带异种电荷的白纸上C．静电喷涂的原理是让油漆带上电荷，然后在静电力的作用下，奔向并吸附到吸引油漆的工件上D．静电复印中的硒鼓上字迹的像实际是曝光的地方ABC[灰尘很容易吸附电子，静电除尘的原理就是吸附有负电荷的灰尘在静电力作用下被吸附到带正电荷的圆筒上，A对．静电复印和静电喷涂是分别使油墨和油漆带电，在静电力作用下吸附到带异种电荷的预期部位；静电复印曝光时，在光学系统作用下，将原稿图像投射到感光片上，并使其形成静电潜像的过程，曝光时，感光片亮区光导体导通，表面电荷迅速消失(亮衰)，暗区光导体绝缘，表面电荷基本保持(不变)．B、C对，D错．][当堂达标·固双基]1．请用学过的电学知识判断下列说法正确的是( )A．电工穿绝缘衣比穿金属衣安全B．制作汽油桶的材料用金属比用塑料好C．小鸟停在单根高压输电线上会被电死D．打雷时，待在汽车里比待在木屋里要危险B[电工高压带电作业时，全身穿戴金属丝网制成的衣、帽、手套、鞋，可以对人体起到静电屏蔽作用，使人安全作业，电工穿绝缘衣容易产生大量的静电，反而比较危险，选项A错误；因为塑料和油摩擦容易起电，产生的静电不易导走，形成静电积累，易造成爆炸和火灾事故，而用金属则能避免此危险，选项B正确；小鸟停在单根高压输电线上，小鸟两脚间的电压很小，小鸟不会被电死，选项C错误；金属车身的汽车也是很好的“避雷所”，一旦汽车被雷击中，它的金属外壳能起到静电屏蔽的作用，而木屋没有静电屏蔽作用，选项D错误．] 2．在建筑物顶部装有一避雷针，当带正电的云层接近避雷针并放电时，避雷针中( )【导学号：69682027】A．不会形成电流B．会形成电流，方向向上C．会形成电流，方向向下D．会形成电流，方向不定C[当带正电的云层接近避雷针时，发生尖端放电，空气中的负离子向云层运动，正离子向避雷针运动，形成方向向下的电流，C正确．]3．(多选)下列静电现象中有害并需要防止的是( )A．煤矿里产生静电火花B．半导体器件生产车间芯片吸附尘埃C．静电纸在喷墨打印机中吸附炭粉D．静电在印刷车间使纸张粘在一起ABD[煤矿里产生的静电火花会引起瓦斯爆炸；半导体器件往往用抗静电材料包装，原因是它们在车间里会吸附一些尘埃，在运输途中也会吸附一些尘埃；静电在车间里使纸张粘在一起，会给印刷带来不便，这些都是有害的．]4．下列有关生活中的静电，哪些是有利的________，哪些是有害的________．【导学号：69682028】①静电除尘②静电喷涂③静电复印④雷雨天高大树木下避雨⑤飞机上的静电⑥电视荧屏上常有一层灰尘【解析】有利的是静电除尘、静电喷涂、静电复印，有害的是雷雨天到高大树木下避雨、电视机屏上的灰尘、飞机上的静电．【答案】①②③④⑤⑥。
高中物理 第1章 电荷的相互作用学案 沪科版选修31
第1章电荷的相互作用章末总结电荷的相互作用电荷的相互作用错误!一、库仑定律的基本应用带电体受静电力作用时，分析方法同力学中的方法：可以把力进行合成和分解，可以与其他力相平衡，同样满足平衡条件或牛顿第二定律，只不过比力学中多了一个静电力．例1 如图1所示，两个正点电荷q1、q2的电荷量都是3 C，静止于真空中，相距r＝2 m.图1(1)在它们的连线AB的中点O放入正点电荷Q，求Q受的静电力．(2)在O点放入负点电荷Q′，求Q′受的静电力．(3)在连线上A点左侧的C点放上负点电荷q3，q3＝－1 C且AC＝1 m，求q3受的静电力．二、静电力作用下的三电荷平衡问题同一直线上的三个自由点电荷，彼此间存在相互作用的静电力，在三个电荷都处于平衡状态的情况下，每个电荷受其余两个电荷的作用力的合力为零，因此可以对三个电荷分别列平衡方程求解(解题时只需列其中两个电荷的平衡方程即可)．同一直线上的三个自由点电荷都处于平衡状态时，电荷间的关系为：“两同夹异”、“两大夹小”、“近小远大”．例2 如图2所示，带电荷量分别为＋q和＋4q的两点电荷A、B，相距L，求在何处放一个什么性质的点电荷，才可以使三个点电荷都处于平衡状态？图2针对训练下列各组共线的三个自由电荷，可以平衡的是( )A．4Q4Q4Q B．4Q－5Q3QC．9Q－4Q36Q D．－4Q2Q－3Q三、静电力与牛顿第二定律的结合带电体在静电力作用下运动，带电体的受力满足牛顿第二定律，在进行受力分析时不要漏掉静电力．若选取整个系统为研究对象，系统内物体间相互作用的静电力为内力；若选取某个带电体为研究对象，不能漏掉其他带电体对其施加的静电力．例3 如图3所示，光滑绝缘的水平面上固定着A、B、C三个带电小球，它们的质量均为m，间距均为r，A、B带正电，电荷量均为q.现对C施加一水平向右的力F的同时放开三个小球，欲使三个小球在运动过程中保持间距r不变，求：(1)C球的电性和电荷量；(2)水平力F的大小．图31．(静电力与牛顿第二定律的结合)如图4所示，在绝缘的光滑水平面上，相隔一定距离有两个带同种电荷的小球，从静止同时释放，则两个小球的加速度和速度大小随时间变化的情况是( )图4A．速度变大，加速度变大B．速度变小，加速度变小C．速度变大，加速度变小D．速度变小，加速度变大2．(库仑定律的基本应用)如图5所示，一个挂在绝缘细线下端的带正电的小球B，静止在图示位置，若固定的带正电小球A的电荷量为Q，B球的质量为m，带电荷量为q，θ＝30°，A和B在同一条水平线上，整个装置处于真空中，求A、B两球间的距离．图53. (静电场中的受力平衡问题)如图6所示，A、B是两个带等量同种电荷的小球，A固定在竖直放置的10 cm长的绝缘支杆上，B静止于光滑绝缘的倾角为30°的斜面上且恰与A等高，若B的质量为30 3 g，则B带电荷量是多少？(取g＝10 m/s2)图6答案精析网络构建摩擦 感应 1.6×10－19C 总量 kq 1q 2r 2题型探究例1 (1)0 (2)0 (3)3×1010N ，方向沿AB 的连线由A 指向B解析 (1)在A 、B 连线的中点上，放入的正点电荷Q 受到两个正点电荷q 1、q 2静电力的作用，这两个力大小相等，方向相反，所以合力为零．(2)如果在O 点放入负点电荷Q ′，仍然受到两个大小相等，方向相反的力，合力仍然为零． (3)在连线上A 的左侧放入负点电荷q 3，则受到q 1和q 2向右的吸引力，大小分别为F 1＝kq 3q 1AC 2和F 2＝kq 3q 2r ＋AC2，其中x 为A 、C 之间的距离．q 3受的静电力为F ＝F 1＋F 2，代入数据得F＝3×1010N ，方向沿AB 的连线由A 指向B .例2 应在A 、B 连线的中间，距A 13L 处，放置一个带负电的电荷，电荷量大小为49q解析 由平衡条件知，点电荷必在A 、B 之间，且带负电．设该电荷带电荷量为Q ，距A 为r ，则距B 为L －r ，根据库仑定律，对A 、B 列平衡方程： 对电荷A ：k 4q ·q L 2＝k Q ·qr2对电荷B ：k 4q ·q L 2＝k Q ·4qL －r 2联立解得：r ＝13L ，Q ＝49q .针对训练 C例3 (1)负电 2q (2)33k q 2r2解析 (1)A 球受到B 球静电力F 1和C 球静电力F 2后，产生水平向右的加速度，故F 2必为引力，C 球带负电．A 球受力如图所示，故F 2sin 30°＝F 1，即F 2＝2F 1，故q C ＝2q .(2)由牛顿第二定律，对A 球：a ＝3F 1m ＝ 3 kq 2mr2对系统整体：F ＝3ma ，故F ＝33k q 2r2达标检测 1．C 2.3kQqmg解析如图所示，小球B 受竖直向下的重力mg 、沿绝缘细线的拉力T 、A 对它的静电力F . 由力的平衡条件，可知F ＝mg tan θ 根据库仑定律得F ＝k Qq r2解得r ＝kQq mg tan θ＝3kQqmg3．1.0×10－6C解析 设A 、B 间的距离为L ，依题意可得：L ＝h tan 30°＝1033cm ＝10 3 cm对B 球受力分析如图所示，其中静电力F ＝k q 2L2由平衡条件知F ＝mg tan 30° 联立解得q ＝FL 2k＝mg tan 30°·L 2k代入数据得：q ＝1.0×10－6C.。