人教版高中物理必修三第九章第1节 电荷

第1节电荷场老美取俞眩旭.知道自然界中的两种电荷及其相互作用..知道使物体带电的三种方式..掌握电荷守恒定律及元电荷的概念.四和电荷皿注定叱夜田—电后式［不彳］堂娟饿也结有鹏别卜薪J—电他 r1现嶷秘电感应现事-笈一流电器和静电廿唇电感应现科学定度—象在土岳中与货枉，眄应用预习导学，匾短I密绫场理知识■预习导学，匾短I密绫基硼植理，一、电荷.两种电荷：正电荷和负电荷..电荷量：电荷的多少叫作电荷量，用Q或q表示.在国际单位制中，它的单位是库仑，简称库，符号是C正电荷的电荷量为正值，负电荷的电荷量为负值..摩擦起电⑴原子的组成：由带正电的质子、不带电的中子以及带负电的电子组成.每个原子中质子的正电荷数量与电子的负电荷数量一样多，所以整个原子对外界表现为电中性.(2)当两个物体摩擦时，一些受束缚较弱的电子会转移到另一个物体上，原来电中性的物体得到电子而带负电，，失去电子的物体带正电..自由电子和离子(1)自由电子：如金属中原子的外层电子脱离原子核的束缚而在金属中自由移动的电子.(2)离子：失去自由电子的原子便成为带正电的离子.二、静电感应.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种电荷，远离带电体的一端带同种电荷..感应起电：利用静电感应使金属导体带电的过程叫作感应起电.三、电荷守恒定律.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皂个物体，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..电荷守恒定律更普遍的表述是：一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保

持不变.四、元电荷.元电荷：最小的电荷量叫作元电荷,用e表示.所有带电体的电荷量都是e的整数倍.元电荷e的数值最早是由美国物理学家密立根测得的，在我们的计算中，可取X10-19C.2.电子的比荷：电子的电莅量且与电子的质量%之比.■自我检测，D思维辨析(1)用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，是因为正电荷从丝绸转移到玻璃棒上.()(2)摩擦起电的过程是电子从一个物体转移到另一个物体的过程.()(3)原来不带电的丝绸和玻璃棒相互摩擦后分别带上了异种电荷，说明通过摩擦可以创造电荷.()(4)某一带电体的电荷量可能等于5X10-19C.()提示：(1)X(2)V(3)X(4)XB深度思考用摩擦过丝绸的玻璃棒和摩擦过毛皮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.龚破疑睚■iff博提升龚破疑睚■iff博提升♦探究1对三种起电方式的理解国》问题导引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.K 1-不&与(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A和B分开，然后移去C,金属箔片又有什么变化？(3)再让A和B接触，又会看到什么现象？.带正电的物体A与不带电的物体B接触，物体B带上了什么电荷？在这个过程中电荷是如何转移的？［要点提示］1.⑴两侧金属箔片都张开.(2)金属箔片仍张开，但张角变小.⑶金属箔片都闭合..正电荷在这个过程中，有电子从物体B转移到物体A,物体B中电子数量减少,因此带正电.【核心深化】三种起电方式的比较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性的电荷原因不同物质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上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关键能力1对摩擦起电的理解例1 (2020・广西融水中学高二段考)不带电的玻璃棒与丝绸，相互摩擦后都带上了电，如图所示.其原因是()A.丝绸创造了负电荷B.玻璃棒创造了正电荷C.玻璃棒上有些电子转移到丝绸上D.丝绸上有些电子转移到玻璃棒上［解析］不带电的玻璃棒与丝绸，相互摩擦后玻璃棒带正电，丝绸带负电，是因为玻璃棒上有些电子转移到丝绸上，玻璃棒由于失去电子带正电，丝绸由于得到电子带负电，故选［答案］c关键能力2对感应起电的理解和判断例2使带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器的箔片会张开.下列各图表示验电器上感应电荷的分布情况，正确的是（）［解析］带电的金属球靠近不带电的验电器时，在验电器上感应出电荷，验电器的顶端带上了与金属球相异的电荷，金属箔片带上了与金属球相同的电荷，选项B正确.［答案］B借踵发挥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，再移开手指，相当于先把导体接地，然后再与大地断开.【针对训练】1.（多选）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电子和质子B.两种不同材料的绝缘体互相摩擦后，同时带上等量异种电荷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形成的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：选BD.摩擦起电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.使物体带电并不

是创造出电荷.2.如图所示，放在绝缘支架上带正电的导体球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，现把开关先合上再断开，再移走A,则导体B()A.不带电C.A.不带电C.带负电D.不能确定解析：选C.开关S合上时，导体B与地球变为一个整体，导体B为近端物体，地球为远端物体，故导体B带上负电荷，开关S断开，导体所带负电荷无法与地球上的电荷中和，所以移走A后，导体B上仍然带负电，C正确.探究2对电荷守恒定律的理解与应用【核心深化】.完全相同的导体球接触起电时电荷量分配原则用带电荷量为乌的金属球与带电荷量为。2的金属球接触，若两球带同种电荷，则每个小球所带的电荷量为总电荷量的一半.若两球带异种电荷，则先中和相同量的异种电荷，然后平分剩余电荷，电性与所带电荷量多的金属球相同..“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相遇达到电中性的过程.例3有两个完全相同的带电绝缘金属球A、B,分别带有电荷量Qa=6.4X10-9C、Qb=-3.2X10-9C的电荷，让两绝缘金属球接触.在接触后，A、B所带电荷量各是多少？此过程中电子如何转移？转移了多少个电子？［思路点拨］利用电

荷守恒

定律求接触后两金属球的电荷量分析

转移

电荷量确定

转移

电子数利用电

荷守恒

定律求接触后两金属球的电荷量分析

转移

电荷量确定

转移

电子数［解析］由于Qa=6.4X10-9c,QB=-3.2X10-9c,根据电荷均分规律，两球接触后所带电荷量相同：Q；二Q，b二曳冲=1.6X10-9C.两球接触时，自由电子由B向A转移，转移的电子个数：n=QA二QA=⑹4-1.6)X10-9(个)=3.0X1010(个).e 1.6X10-19

［答案］均为1.6X10-9C自由电子由B向A转移3.0X101。个借题发挥若使两个完全相同的金属球所带电荷量的大小分别为％、%，则有“跟踪训约,（2020・云南永仁一中高二期中）M和N都是不带电的物体，它们互相摩擦后M带正电荷1.6X10-1。C,下列判断中正确的是（ ）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N转移到了MN在摩擦后一定带负电荷1.6X10-1。CM在摩擦过程中失去了1.6X10-10个电子解析：选C.摩擦起电的本质是电子的转移，说明在摩擦前M、N内部都有电荷，故A错误；互相摩擦后M带1.6X10一10c正电荷，故应该是M上1,6X10-10C的电子转移到N上，故B错误；N原来是电中性的，摩擦后M上1.6X10-10c的电子转移到N上，故N在摩擦后一定带L6X10-10C的负电荷，故C正确；M在摩擦过程中失去的电子数为：n二1.6X10-101.6X10-101.6X10-19109个，故D错误.学科素养园地静电计的工作原理及使用静电计又叫电势差计或指针验电器，它是中学静电实验中常用的半定量测量仪器.如图所示，包括小球a、指针bc的中心杆A用绝缘塞固定在有前后玻璃窗的圆形金属外壳B上;B的侧下方有一个接线柱；整个装置固定在一个绝缘支架上.当A带电时，电荷主要分布在a、b、c和d四个尖端部位，其中c和d两部分所带电荷以斥力相作用，指针受到一个使它张开的电力矩L1的作用.由于指针的重心略在旋转轴之下，当L1使指针张开后，指针的重力便产生一个使指针复位的重力矩L2•随着指针的偏转，L1渐小（因为c与d的距离增加，库仑力变小，力臂也变小）而L2渐大（因为重力力臂增加）.当L1与L2相等时，指针停在某一位置（是稳定平衡的），指针的张角为a.当A所带电荷量q较大时，c和d所带电荷量也较大,儿就大，所以a也就大.由于q决定a,所以a的大小能表示q的大小.这就是静电计可以当作验电器使用的原理.■■■随堂知能演练■■■.（起电方式）（2020・河南灵宝检测）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C.摩擦起电 D.感应起电解析：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，故选C..（元电荷）（2020・湖南师大附中期末）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的绝对值，不是电子，也不是质子，元电荷又称“基本电量”或“元电荷”，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的绝对值，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..（电荷守恒定律）让橡胶棒与毛皮摩擦带电后，将橡胶棒置于潮湿的空气中，过一段时间后，发现该橡胶棒上带的电荷几乎都“消失了”.关于该现象，下列说法中正确的是（）A.摩擦过程中橡胶棒由于正电荷转移到毛皮而带上负电荷B.橡胶棒所带的电荷量可能是2.4X10-19CC.摩擦过程中先创生了负电荷，然后负电荷消失D.该现象是由电子的转移引起的，该过程仍遵循电荷守恒定律解析：选D.摩擦过程中，毛皮上的电子转移到橡胶棒上，从而使橡胶棒带上负电荷，A错误；任何带电体所带电荷量均为元电荷的整数倍，B错误；摩擦过程中不会创生电荷，

只是由电子的转移引起的，该过程仍遵循电荷守恒定律，c错误，D正确.4.（感应起电X多选X2020•武汉外国语期末）如图所示，两个不带电的导体A和B,用一对绝缘柱支持使它们彼此接触.把一带正电荷的物体C置于A附近，贴在A、B下部的金属箔都张开，则下列正确的说法是（）C=:出出A.此时A端带正电，B端带负电B.将A左端接地，B右端电荷被中和C.移去C,贴在A、B下部的金属箔都闭合D.先把A和B分开，然后移去C,贴在A、B下部的金属箔都闭合解析：选BC.C带正电，A端感应出负电荷，B端感应出正电荷，故A错误；将A左端接地，B右端电荷被中和，故B正确；移去C,A、B两端的电荷将中和，之后两端都不带电，所以贴在A、B下部的金属箔都闭合，故C正确；先把A和B分开，再移去C,A、B分别带上负电和正电，贴在A、B下部的金属箔都张开，故D错误.队蜥促争“补短扬长.，课后达标，©面曾图队蜥促争“补短扬长.（建议用时：30分钟）

【合格考练】.（2020•重庆一中期末）据某电视节目介绍说，蜜蜂飞行时与空气摩擦产生静电，因此蜜蜂在飞行中就可以吸引带正电的花粉.以下说法正确的是（）A.空气不带电 B.蜜蜂带负电C.空气带负电 D.蜜蜂带正电解析：选B.根据异种电荷相吸可知，蜜蜂吸引带正电的花粉，所以蜜蜂带负电，与蜜蜂摩擦的空气带正电，故B正确..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，《春秋纬•考异邮》中有“玳瑁吸“”之说，但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.带电小球移至不带电金属球附近，两者相互吸引C.小铁圈接近磁铁过程中，小铁圈会被吸引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，梳子与头发相互摩擦，塑料梳子会带上电荷可吸引纸屑，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，金属球在靠近带电小球一端会感应出与带电小球异号的电荷，两者相互吸引，B属于静电现象；小铁圈靠近磁铁被吸引，是因为磁铁具有吸引铁、钻、镍的性质，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，D属于静电现象．（2020・湖北钢城四中期中）关于元电荷，下列说法错误的是（ ）A.所有带电体的电荷量大小一定等于元电荷的整数倍B.元电荷的值通常取作e=1.60X10-19CC.元电荷实际上是指电子和质子本身D.电荷量e的数值最早是由美国科学家密立根用实验测得的解析：选C.所有带电体的电荷量大小一定等于元电荷的整数倍，A正确；元电荷的值通常取作e=1.60X10-19c,B正确；元电荷是基本的电荷量单位，不是指电子和质子本身，C错误；电荷量e的数值最早是由美国科学家密立根用实验测得的，D正确.（2020・浙江温州期末）下列说法正确的是（ ）A.物体所带电荷量有可能是3X10-19CB.感应起电的本质是电荷发生了转移C.物体所带电荷量可能很小，可以小于元电荷D.经过摩擦使某物体带正电是因为产生了额外的正电荷解析：选B.元电荷的值通常取作e=1.60X10-19C,所有带电体的电荷量都等于元电荷的整数倍，故A、C错误；感应起电的实质是电荷从物体的一部分转移到另一个部分，故B正确；摩擦起电的实质是电子从一个物体转移到另一个物体，并没有创造电荷，遵循电荷守恒定律，故D错误.（2020・浙江瑞安中学期末）关于摩擦起电和感应起电的实质，下列说法正确的是（ ）A.摩擦起电说明电荷能够被创造B.摩擦起电现象说明了机械能可以转化为电能，也说明通过做功可以创造电荷C.感应起电说明电荷从带电的物体A转移到原来不带电的物体B上去了D.感应起电说明电荷可以从物体的一部分转移到物体另一部分解析：选D.摩擦起电和感应起电的实质是电荷的转移，即从一个物体转移到另一个物

体，和从物体的一部分转移到物体另一部分，电荷不能凭空创造而出，所以D对..如图是伏打起电盘示意图，其起电原理是（）A.摩擦起电C.A.摩擦起电C.接触起电D.以上三种方式都不是解析：选B.导电平板靠近带电的绝缘板并接地时，导电平板和大地组成了一个大导体,由于静电感应，大地远处感应出正电荷，断开接地导线，使导电平板带上负电荷，故B正确..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夸克带电荷量为|e,d夸克带电荷量为一；e，质子带的电荷量为e，中子不带电.下列说法正确的是（）A.质子由一个u夸克和一个d夸克组成，中子由一个u夸克和两个d夸克组成.质子由两个u夸克和一个d夸克组成，中子由一个u夸克和两个d夸克组成C.质子由一个u夸克和一个d夸克组成，中子由两个u夸克和两个d夸克组成D.质子由两个u夸克和一个d夸克组成，中子由两个u夸克和两个d夸克组成解析：选B.根据质子带的电荷量为e,2X2e-3e=e,所以质子由两个u夸克和一个d夸克组成；中子不显电性，3e-2x1e=0,所以中子由一个u夸克和两个d夸克组成，故B正确..用毛皮摩擦过的橡胶棒，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带正电，b带负电a带负电，b带正电a、b均带正电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..带电荷量分别为+1.0X10-8C和+2.0X10-8C的两个点电荷A和B,在真空中相距0.2m,在它们的连线上距两个点电荷相等距离的地方放一个带电荷量为+4.0X10-10C的点电荷。.求C受到的电场力的大小和方向.解析：根据库仑定律可得点电荷A对点电荷C的电场力的大小：QQ 1.0X10－8X4.0X10－10F=M^4=9X109X - N=3.6X10-6nAC r2AC 0.12点电荷B对点电荷C的电场力的大小：QQ 2.0X10－8X4.0X10－10F=^^€=9X109X - N=7,2X10-6NBC r2BC 0.12结合矢量合成法则，则有点电荷C受到的电场力的大小：FC=Fbc-FAC=3,6X10-6N方向指向A.答案：3.6X10-6N指向A【等级考练】.（2020・厦门外国语期中）中央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C正确..（2020•海南定安月考）对物体带电现象的叙述，下列说法正确的是（ ）A.一个不带电的物体内一定没有电荷B.物体带电一定具有多余的电子

C.物体带电的过程就是电荷移动的过程D.物体带电的过程就是创造电荷的过程解析：选C.任何物体内部总有正负电荷，不带电是因为它呈现了电中性，故A错误;物体带电可能是有多余的电子或失去电子，故B错误；物体带电是因为失去电子或得到电子，故带电过程就是电荷移动的过程，故C正确；电荷是不能被创造的，故D错误..绝缘细线上端固定，下端挂一轻质小球a,a的表面镀有铝膜；在a旁有一绝缘金属球b,开始a、b都不带电，如图所示，现使b带电，贝!!（）b将吸引a,吸住后不放开b先吸引a,接触后又把a排斥开a、b之间不发生相互作用b立即把a排斥开解析：选B.b球带电后，使a产生静电感应，感应的结果是a靠近b的一侧出现与b异种的感应电荷，远离b的一侧出现与b同种的感应电荷.虽然a上的感应电荷等量异种，但因为异种电荷离b更近，所以b对a有吸引力，当b吸引a使两者接触后，由于接触带电,b、b、a又带上同种电荷，有斥力作用,因而又把a排斥开，所以B正确..（多选）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慢慢靠近的过程中，下列说法中正确的是（）M两端的感应电荷越来越多M两端的感应电荷是同种电荷M两端的感应电荷是异种电荷M两端的感应电荷的电荷量相等解析：选ACD.绝缘导体与球P靠得越近，绝缘导体中的自由电子受到P的排斥力越大，两端的感应电荷越多，根据电荷守恒定律，导体两端将出现等量的异种电荷.所以B错误，A、C、D正确.

.（多选）一个带正电的验电器如图所示，当一个金属球A靠近验电器上的金属球B时，验电器中金属箔片的张角减小，贝1|（）定带正电

定带负电定带正电

定带负电A.金属球A可能不带电 B.金属球AC.金属球A可能带负电 D.金属球A解析：选AC.验电器上的金属箔片和金属球B都带有正电荷，金属箔片之所以张开,是由于箔片上的正电荷互相排斥.