第01讲 电荷 电荷守恒定律-2024年新高二物理暑假预习讲义（人教版2019必修第三册）

第1讲　电荷　电荷守恒定律 学习目标　 1.知道自然界中的两种电荷及它们之间相互作用的规律，知道电荷量的概念及电荷量的单位。 2.理解摩擦起电和感应起电。 3.掌握电荷守恒定律。 4.知道元电荷的概念，掌握元电荷的数值。 知识点一　摩擦起电、两种电荷 把彩色塑料袋剪成细长条，用手捋几下，就成了一束塑料花，其中包含着怎样的物理知识？ 1.摩擦起电：由于 而使物体带电的方式。用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电，用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电。 2.两种电荷 (1)自然界中只存在两种电荷： 电荷和 电荷。 (2)电荷间的相互作用：同种电荷相互 ，异种电荷相互 。 (3)电荷量：电荷的多少，用Q或q表示，国际单位制中的单位是 ，符号是 。 3.对摩擦起电的解释 当两种物质组成的物体互相摩擦时，由于不同物质的原子核对核外电子的束缚能力不同，束缚能力强的物体在摩擦过程中得到电子带 电，束缚能力弱的物体在摩擦过程中失去电子带 电。 4.元电荷：一个电子所带电荷量的绝对值为1.6×10－19 C，它是电荷的 ，称为元电荷，用e表示。所有带电体的电荷量都是 。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e＝ 。 【思考】 (1)为什么摩擦起电的材料是绝缘体而不是导体？ (2)你知道为什么用化纤布料制成的衣服容易吸附灰尘吗？ 1.原子结构 原子 2.元电荷的理解 (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。 例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 训练1 带电微粒所带的电荷量不可能是下列值中的(　　) A.2.4×10－19 C B.－6.4×10－19 C C.－1.6×10－18 C D.4.0×10－17 C 知识点二　电荷守恒定律 验电器结构简单，同学可以用自制的验电器进行一些探究实验。如图所示，首先使验电器带了负电荷，验电器的金属箔片张开，但是经过一段时间后可以发现该验电器的金属箔片几乎闭合了。为什么会出现这种现象？是验电器的电荷消失了吗？ 1.电荷守恒定律：电荷既不能被 ，也不能被 ，它们只能从一个物体转移到 ，或者从物体的一部分转移到 ；在转移过程中，电荷的总量保持 。 2.电荷守恒定律的另一种表述：一个与外界没有电荷交换的系统， 保持不变。 【思考】 (1)电中性物体中有无电荷存在？ (2)对电荷守恒定律中“电荷的总量保持不变”中“电荷的总量”是怎么理解的？ 1.“中性”和“中和”的区别 (1)“中性”是指原子或物体所带的正电荷和负电荷在数量上相等，对外不显电性，表现为不带电的状态。 (2)“中和”是指两个带等量异种电荷的物体，相互接触时，由于正、负电荷间的吸引作用，电荷发生转移，最后都达到中性状态的一个过程。 2.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，电荷将平均分配。 例2 有两个完全相同的带电绝缘金属小球A、B，分别带有电荷量为QA＝＋6.4×10－9 C、QB＝＋3.2×10－9 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？ 训练2 摩擦可以产生静电，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，最后甲物体带正电2.8×10－15 C，丙物体带电6×10－16 C。则关于最后乙、丙两物体的带电情况，下列说法正确的是(　　) A.乙物体一定带有负电荷3.4×10－15 C B.乙物体可能带有负电荷2.4×10－15 C C.丙物体一定带有负电荷6×10－16 C D.丙物体一定带有正电荷6×10－16 C 知识点三　静电感应 (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均是闭合的。 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A和B分开，然后移去C，金属箔片是否闭合？ ③再让A和B接触，又会看到什么现象？ (2)带正电的物体A与不带电的物体B接触，使物体B带上了什么电荷？在这个过程中电荷是如何转移的？ 1.静电感应：当一个带电体靠近不带电导体时，导体中的自由电荷便会趋向或 带电体，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，这种现象叫作静电感应。 2.感应起电：利用 使金属导体带电的过程。 3.感应起电的力学原因 同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。 【思考】 (1)C靠近A的过程中将A、B分开，与C移走后，将A、B分开，A、B的带电情况有何不同？ (2)要使导体A、B都带负电荷，应如何操作？ 1.静电感应中导体接地问题的分析方法 静电感应现象遵循基本电学规律，如同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引以及电荷守恒定律等。其中关于静电感应中的导体接地问题，具体有以下几种情况： (1)如图甲所示，当带正电的带电体C靠近不带电的导体A、B时，如果导体不接地，由于静电感应，靠近C的A带负电，远离C的B带等量的正电。 (2)如图乙所示，当B接地时，在导线的连接下，导体A、B和大地组成了一个大导体，这时近端为A，而远端为大地。由于静电感应，A带负电，而B原来感应出的正电荷被从大地流来的负电荷(即电子，这里要注意，并非正电荷流入了大地)中和了，所以B不带电。 (3)如图丙所示，如果是A接地，导体A、B和大地还是组成一个大导体。新的导体仍然是A离带电体C最近，大地离C最远。由于静电感应，A仍然带负电，B不带电。 (4)如果(2)(3)两种情况不是接地，而是改为用手触摸A或B，则结果相同，人体代替了导线。 2.验电器的原理和使用 (1)验电器的结构及工作原理 如图所示，验电器主要由金属球、金属杆、金属箔、绝缘外壳等构成。其工作原理是当金属球、金属杆及金属箔带电后，根据同种电荷相互排斥，两片金属箔将在排斥力作用下张开。 (2)带电体接近验电器 用带正电的物体接近验电器导体棒的上端，若验电器原来不带电，由于静电感应，验电器导体棒的上端感应出负电荷，而金属箔片则由于带正电而张开一定角度。 (3)使验电器金属箔片张开的两种方式的比较 两种方式 带电体与验电器金属球接触 带电体与验电器金属球靠近 金属球带电的原因 接触起电 感应起电 箔片所带的电荷 与带电体带同种电荷 与带电体带同种电荷 箔片张角的大小 张角一定 张角的大小与带电体和验电器金属球的距离有关，距离越近，张角越大 3.三种起电方式的比较 比较项 摩擦起电 接触起电 感应起电 产生条件 两种不同物质构成的绝缘体摩擦 导体与带电体接触 带电体靠近导体 实验 毛皮摩擦橡胶棒 带电体接触验电器 带电体靠近验电器 结果 两物体带上等量异种电荷 验电器带上与带电体相同电性的电荷 验电器两端出现等量异种电荷，且电性与原带电体“近异远同” 起电原因 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的得失 电荷之间的相互作用 导体中的自由电子受带正(负)电物体吸引(排斥)而靠近(远离)带电体 起电实质 均为电荷在物体之间或物体内部的转移 [提醒]　无论哪种起电方式，在金属导体中发生转移的都是电子，正电荷不能移动。 角度1　感应起电 例3 (多选)如图所示，把置于绝缘支架上的不带电的枕形导体放在带负电的导体C附近，导体的A端感应出正电荷，B端感应出负电荷。关于使导体带电的以下说法中正确的是(　　) A.如果用手摸一下导体的B端，B端自由电子将经人体流入大地，手指离开，移去带电体C，导体带正电 B.如果用手摸一下导体的A端，大地的自由电子将经人体流入导体与A端的正电荷中和，手指离开，移去带电体C，导体带负电 C.如果用手摸一下导体的中间，由于中间无电荷，手指离开，移去带电体C，导体不带电 D.无论用手摸一下导体的什么位置，导体上的自由电子都经人体流入大地，手指离开，移去带电体C，导体带正电 训练3 如图所示，用绝缘柱支持的导体A和B彼此接触，起初它们不带电，贴在两端下部的金属箔是闭合的。把带正电的物体C移近A端，然后把A和B分开较远的距离，再移去C，则(　　) A.C移近A端时，A端的金属箔张开，B端的金属箔闭合 B.C移近A端时，A端的金属箔闭合，B端的金属箔张开 C.A和B分开，移去C后，B端的金属箔会立即闭合 D.A和B分开，移去C后，A端的金属箔仍会张开 角度2　验电器 例4 使带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器的金属箔片张开。如图表示验电器上感应电荷的分布情况，正确的是(　　) 基础练习 1.(三种起电方式)东汉王充《论衡·乱龙》中记录了“顿牟掇芥”。顿牟即琥珀，芥指芥菜籽，统喻干草、纸等微小屑末。这个词的意思就是经过摩擦的琥珀能够吸引干草、纸等轻小的物体。下列关于这个现象的解释正确的是(　　) A.经过摩擦的琥珀带了电 B.经过摩擦的琥珀有了磁性 C.琥珀与干草带异种电荷 D.琥珀与干草带同种电荷 2.(电荷量、元电荷)(多选)关于元电荷下列说法正确的是(　　) A.元电荷实际上是指电子和质子本身 B.所有带电体的电荷量一定等于元电荷的整数倍 C.元电荷的值通常取作e＝1.60×10－9 C 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 3.(感应起电)如图所示，不带电的金属导体A和B放在绝缘支柱上并相互接触，带正电的小球C靠近A，以下说法中正确的是(　　) A.若先将A、B分开，再移走C，A带正电，B带负电 B.若先将A、B分开，再移走C，B带正电，A带负电 C.若先将C移走，再把A、B分开，A带正电，B带负电 D.若先将C移走，再把A、B分开，B带正电，A带负电 4.(验电器)如图所示，验电器带有少量正电荷，将一带负电的小球从远处逐渐靠近验电器的金属球。此过程中，可能看到金属箔张开的角度(　　) A.不断增大 B.先减小至零，后逐渐增大 C.先增大，后减小 D.先增大， 后不变 巩固练习 题组一　摩擦起电　两种电荷 1.由不同材料制成的物体A和B，原本都不显电性，现将A和B互相摩擦，结果A带上了正电，则(　　) A.电子由A转移到了B B.电子由B转移到了A C.A所带的电荷量大于B所带的电荷量 D.A所带的电荷量小于B所带的电荷量 2.小华有一次不小心购买了盗版的物理参考书，做练习时，他发现有一个带电体所带的电荷量出现有四个关键数字但看不清，拿来问老师，如果你是老师，你认为可能是下列假设几个数字中的那一个(　　) A.6.2×10－19 C B.1.28×10－18 C C.6.6×10－19 C D.6.8×10－19 C 题组二　电荷守恒定律 3.一带负电的绝缘金属小球被放在潮湿的空气中，经过一段时间后，发现该小球上带有的负电荷几乎不存在了，这说明(　　) A.小球上原有的负电荷逐渐消失了 B.在此现象中，电荷不守恒 C.小球上负电荷减少的主要原因是潮湿的空气将电子导走了 D.该现象不遵循电荷守恒定律 4.(多选)甲、乙、丙三个物体最初均不带电，乙、丙是完全相同的导体，今使甲、乙两个物体相互摩擦后，乙物体再与丙物体接触，最后得知甲物体所带电荷量为＋1.6×10－15 C，则对于最后乙、丙两个物体的带电情况，下列说法中正确的是(　　) A.乙物体一定带有电荷量为8×10－16 C的负电荷 B.乙物体可能带有电荷量为2.4×10－15 C的负电荷 C.丙物体一定带有电荷量为8×10－16 C的正电荷 D.丙物体一定带有电荷量为8×10－16 C的负电荷 5.如图所示，导体A带正电，当带负电的导体B靠近A(未接触)时，导体A带的(　　) A.正电荷增加 B.负电荷增加 C.正、负电荷均增加 D.电荷量不变 6.如图所示，A、B是两个带有绝缘支架的金属球，它们原来均不带电，并彼此接触。现使带负电的橡胶棒C靠近A(C与A不接触)，然后先将A球用导线接地一下后迅速断开，再将C移走，最后将A、B分开。关于A、B的带电情况，下列判断正确的是(　　) A.A、B均不带电 B.A、B均带正电 C.A带负电，B带正电 D.A带正电，B带负电 7.如图所示，把一个不带电的枕形导体靠近带正电的小球，由于静电感应，在a、b两端分别出现负、正电荷，则以下说法正确的是(　　) A.只闭合S1，有电子从枕形导体流向大地 B.只闭合S2，有电子从枕形导体流向大地 C.只闭合S1，有电子从大地流向枕形导体 D.只闭合S2，没有电子通过S2 8.如图所示，用起电机使金属球A带上正电，靠近验电器B上面的金属球，则(　　) A.验电器金属箔不张开，因为球A没有和B接触 B.验电器金属箔张开，因为整个验电器都带上了正电 C.验电器金属箔张开，因为整个验电器都带上了负电 D.验电器金属箔张开，因为验电器下部箔片都带上了正电 综合提升练 9.如图是“静电章鱼”实验。该实验具体做法：分别使塑料丝和塑料管带电，然后将塑料丝抛向空中，塑料管放在其下方，此时塑料丝悬在空中，状似“章鱼”。由此可判断塑料丝和塑料管(　　) A.均带正电 B.带同种电荷 C.均带负电 D.带异种电荷 10.如图所示，某同学在用毛皮摩擦过的PVC管靠近一细水流，发现细水流向靠近PVC管的方向偏转，下列说法正确的是(　　) A.摩擦可以创造更多电荷 B.下雨天，实验效果会更明显 C.PVC管所带的电荷量一定是元电荷e的整数倍 D.用丝绸摩擦过的玻璃棒代替本实验的PVC管，细水流会向远离玻璃棒的方向偏转 11.验电器可以用来检验物体是否带电和所带电性。如图所示，现将一带电物体靠近原来已带电的验电器的金属球，下列判断正确的是(　　) A.验电器带正电时，若金箔张角变小，可知物体带正电 B.验电器带正电时，若金箔张角变大，可知物体带负电 C.验电器带负电时，若金箔张角变大，可知物体带负电 D.验电器带负电时，若金箔张角变大，可知物体带正电 12.如图所示，大球A原来的电荷量为Q，小球B原来不带电，现在让小球与大球接触，达到稳定状态时，发现A、B两球所带的电荷量与体积成正比，小球获得的电荷量为q；现给A球补充电荷，使其电荷量再次为Q，再次让小球接触大球，每次都给大球补充到电荷量为Q，问：经过反复多次接触后，小球的带电荷量不再发生变化，此时小球带电量为多少？ ( 6 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ ( 1 ) 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第1讲　电荷　电荷守恒定律 学习目标　 1.知道自然界中的两种电荷及它们之间相互作用的规律，知道电荷量的概念及电荷量的单位。 2.理解摩擦起电和感应起电。 3.掌握电荷守恒定律。 4.知道元电荷的概念，掌握元电荷的数值。 知识点一　摩擦起电、两种电荷 把彩色塑料袋剪成细长条，用手捋几下，就成了一束塑料花，其中包含着怎样的物理知识？ 提示　摩擦起电和同种电荷相互排斥。 1.摩擦起电：由于摩擦而使物体带电的方式。用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电，用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电。 2.两种电荷 (1)自然界中只存在两种电荷：正电荷和负电荷。 (2)电荷间的相互作用：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。 (3)电荷量：电荷的多少，用Q或q表示，国际单位制中的单位是库仑，符号是C。 3.对摩擦起电的解释 当两种物质组成的物体互相摩擦时，由于不同物质的原子核对核外电子的束缚能力不同，束缚能力强的物体在摩擦过程中得到电子带负电，束缚能力弱的物体在摩擦过程中失去电子带正电。 4.元电荷：一个电子所带电荷量的绝对值为1.6×10－19 C，它是电荷的最小单元，称为元电荷，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e＝1.6×10－19__C。 【思考】 (1)为什么摩擦起电的材料是绝缘体而不是导体？ (2)你知道为什么用化纤布料制成的衣服容易吸附灰尘吗？ 提示　 (1)如果是导体，即使摩擦出现电荷转移，也会因为自由电子在导体中自由移动 ，而迅速中和，所以导体摩擦不会起电，而绝缘体中几乎没有自由移动的电荷，所以摩擦后转移的电荷不容易再中和。 (2)这是因为人体与化纤布料衣服摩擦时，使衣服带了电荷，由于带电体有吸引轻小物体的性质，所以衣服容易将细小的灰尘吸附在上面。 1.原子结构 原子 2.元电荷的理解 (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。 例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 答案　BD 解析　摩擦起电实质是由于两个物体的原子核对核外电子的约束能力不相同，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。故B、D正确。 训练1 带电微粒所带的电荷量不可能是下列值中的(　　) A.2.4×10－19 C B.－6.4×10－19 C C.－1.6×10－18 C D.4.0×10－17 C 答案　A 解析　任何带电微粒所带的电荷量都是元电荷1.6×10－19 C的整数倍，则不可能是2.4×10－19 C，故A正确。 知识点二　电荷守恒定律 验电器结构简单，同学可以用自制的验电器进行一些探究实验。如图所示，首先使验电器带了负电荷，验电器的金属箔片张开，但是经过一段时间后可以发现该验电器的金属箔片几乎闭合了。为什么会出现这种现象？是验电器的电荷消失了吗？ 提示　验电器上所带负电荷减少的主要原因是潮湿的空气可以导电，电子被导走了；该现象是由电子的转移引起的，仍然遵循电荷守恒定律。 1.电荷守恒定律：电荷既不能被创造，也不能被消灭，它们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。 2.电荷守恒定律的另一种表述：一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变。 【思考】 (1)电中性物体中有无电荷存在？ (2)对电荷守恒定律中“电荷的总量保持不变”中“电荷的总量”是怎么理解的？ 提示　 (1)电中性物体中也有电荷存在，只是电荷的代数和为0。 (2)“电荷的总量”是指电荷的代数和。 1.“中性”和“中和”的区别 (1)“中性”是指原子或物体所带的正电荷和负电荷在数量上相等，对外不显电性，表现为不带电的状态。 (2)“中和”是指两个带等量异种电荷的物体，相互接触时，由于正、负电荷间的吸引作用，电荷发生转移，最后都达到中性状态的一个过程。 2.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，电荷将平均分配。 例2 有两个完全相同的带电绝缘金属小球A、B，分别带有电荷量为QA＝＋6.4×10－9 C、QB＝＋3.2×10－9 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A　1.0×1010个 解析　在接触过程中，由于A球带的正电比B球多，B球上的电子会转移到A球上，直至两球带上等量的正电荷。接触后两小球各自的带电荷量QA′＝QB′＝＝＋4.8×10－9 C，共转移的电子电荷量为ΔQ＝QB′－QB＝4.8×10－9 C－3.2×10－9 C＝1.6×10－9 C 转移的电子数为n＝＝＝1.0×1010(个)。 训练2 摩擦可以产生静电，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，最后甲物体带正电2.8×10－15 C，丙物体带电6×10－16 C。则关于最后乙、丙两物体的带电情况，下列说法正确的是(　　) A.乙物体一定带有负电荷3.4×10－15 C B.乙物体可能带有负电荷2.4×10－15 C C.丙物体一定带有负电荷6×10－16 C D.丙物体一定带有正电荷6×10－16 C 答案　C 解析　甲、乙两物体相互摩擦后，甲物体带正电，乙物体一定带负电，乙物体再与丙物体接触后，丙物体带负电，D错误；根据电荷守恒定律，甲物体带正电2.8×10－15 C，则乙物体与丙物体接触前一定带2.8×10－15 C的负电，乙物体再与丙物体接触后，丙物体带有负电荷6×10－16 C，C正确；电子只会转移不会消失，此时乙物体一定带有负电荷2.2×10－15 C，A、B错误。 知识点三　静电感应 (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均是闭合的。 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A和B分开，然后移去C，金属箔片是否闭合？ ③再让A和B接触，又会看到什么现象？ (2)带正电的物体A与不带电的物体B接触，使物体B带上了什么电荷？在这个过程中电荷是如何转移的？ 提示　 (1)①C移近导体A，A、B下部的金属箔片都张开；②金属箔片仍张开；③A、B接触，金属箔片都闭合。 (2)正电荷，在这个过程中，有电子从物体B转移到物体A。 1.静电感应：当一个带电体靠近不带电导体时，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，这种现象叫作静电感应。 2.感应起电：利用静电感应使金属导体带电的过程。 3.感应起电的力学原因 同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。 【思考】 (1)C靠近A的过程中将A、B分开，与C移走后，将A、B分开，A、B的带电情况有何不同？ (2)要使导体A、B都带负电荷，应如何操作？ 提示　 (1)前者，A带负电，B带正电，后者A、B均不带电。 (2)将导体A或B接地后断开(或用手接触导体A或B后断开)，然后移去C。这样导体A、B上就都带负电荷了。 1.静电感应中导体接地问题的分析方法 静电感应现象遵循基本电学规律，如同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引以及电荷守恒定律等。其中关于静电感应中的导体接地问题，具体有以下几种情况： (1)如图甲所示，当带正电的带电体C靠近不带电的导体A、B时，如果导体不接地，由于静电感应，靠近C的A带负电，远离C的B带等量的正电。 (2)如图乙所示，当B接地时，在导线的连接下，导体A、B和大地组成了一个大导体，这时近端为A，而远端为大地。由于静电感应，A带负电，而B原来感应出的正电荷被从大地流来的负电荷(即电子，这里要注意，并非正电荷流入了大地)中和了，所以B不带电。 (3)如图丙所示，如果是A接地，导体A、B和大地还是组成一个大导体。新的导体仍然是A离带电体C最近，大地离C最远。由于静电感应，A仍然带负电，B不带电。 (4)如果(2)(3)两种情况不是接地，而是改为用手触摸A或B，则结果相同，人体代替了导线。 2.验电器的原理和使用 (1)验电器的结构及工作原理 如图所示，验电器主要由金属球、金属杆、金属箔、绝缘外壳等构成。其工作原理是当金属球、金属杆及金属箔带电后，根据同种电荷相互排斥，两片金属箔将在排斥力作用下张开。 (2)带电体接近验电器 用带正电的物体接近验电器导体棒的上端，若验电器原来不带电，由于静电感应，验电器导体棒的上端感应出负电荷，而金属箔片则由于带正电而张开一定角度。 (3)使验电器金属箔片张开的两种方式的比较 两种方式 带电体与验电器金属球接触 带电体与验电器金属球靠近 金属球带电的原因 接触起电 感应起电 箔片所带的电荷 与带电体带同种电荷 与带电体带同种电荷 箔片张角的大小 张角一定 张角的大小与带电体和验电器金属球的距离有关，距离越近，张角越大 3.三种起电方式的比较 比较项 摩擦起电 接触起电 感应起电 产生条件 两种不同物质构成的绝缘体摩擦 导体与带电体接触 带电体靠近导体 实验 毛皮摩擦橡胶棒 带电体接触验电器 带电体靠近验电器 结果 两物体带上等量异种电荷 验电器带上与带电体相同电性的电荷 验电器两端出现等量异种电荷，且电性与原带电体“近异远同” 起电原因 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的得失 电荷之间的相互作用 导体中的自由电子受带正(负)电物体吸引(排斥)而靠近(远离)带电体 起电实质 均为电荷在物体之间或物体内部的转移 [提醒]　无论哪种起电方式，在金属导体中发生转移的都是电子，正电荷不能移动。 角度1　感应起电 例3 (多选)如图所示，把置于绝缘支架上的不带电的枕形导体放在带负电的导体C附近，导体的A端感应出正电荷，B端感应出负电荷。关于使导体带电的以下说法中正确的是(　　) A.如果用手摸一下导体的B端，B端自由电子将经人体流入大地，手指离开，移去带电体C，导体带正电 B.如果用手摸一下导体的A端，大地的自由电子将经人体流入导体与A端的正电荷中和，手指离开，移去带电体C，导体带负电 C.如果用手摸一下导体的中间，由于中间无电荷，手指离开，移去带电体C，导体不带电 D.无论用手摸一下导体的什么位置，导体上的自由电子都经人体流入大地，手指离开，移去带电体C，导体带正电 答案　AD 解析　无论用手摸一下导体的什么位置，都会使枕形导体通过人体与大地相连，由于静电感应，导体上的自由电子将经人体流入大地，使得导体带正电，手指离开，移去带电体C，导体带正电，故选项A、D正确。 感应起电的两点注意 (1)只有导体中的电子才能自由移动，绝缘体中的电子不能自由移动，所以导体能够发生感应起电，而绝缘体不能。 (2)凡是遇到接地的感应起电问题时，该导体与地球可视为一个导体，而且该导体可视为近端，带异种电荷，地球就成为远端，带同种电荷，如图所示。 　 训练3 如图所示，用绝缘柱支持的导体A和B彼此接触，起初它们不带电，贴在两端下部的金属箔是闭合的。把带正电的物体C移近A端，然后把A和B分开较远的距离，再移去C，则(　　) A.C移近A端时，A端的金属箔张开，B端的金属箔闭合 B.C移近A端时，A端的金属箔闭合，B端的金属箔张开 C.A和B分开，移去C后，B端的金属箔会立即闭合 D.A和B分开，移去C后，A端的金属箔仍会张开 答案　D 解析　将带电体C移近A端时，由静电感应现象可知，A端是近端，会感应出异种电荷，B端是远端，会感应出同种电荷，A、B端的金属箔都会张开；当再把A和B分开，移去C后，A和B仍带不同种的电荷，故A、B端的金属箔仍会张开，选项D正确。 角度2　验电器 例4 使带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器的金属箔片张开。如图表示验电器上感应电荷的分布情况，正确的是(　　) 答案　B 解析　使带电金属球靠近不带电的验电器，会改变验电器上的电荷分布；由于同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，使得验电器上靠近带电金属球的一端与其电性相反，而远离带电金属球的一端和其电性相同，故选项B正确。 基础练习 1.(三种起电方式)东汉王充《论衡·乱龙》中记录了“顿牟掇芥”。顿牟即琥珀，芥指芥菜籽，统喻干草、纸等微小屑末。这个词的意思就是经过摩擦的琥珀能够吸引干草、纸等轻小的物体。下列关于这个现象的解释正确的是(　　) A.经过摩擦的琥珀带了电 B.经过摩擦的琥珀有了磁性 C.琥珀与干草带异种电荷 D.琥珀与干草带同种电荷 答案　A 解析　“顿牟掇芥”属于静电现象，是经过摩擦的琥珀带了电，A正确，B错误；同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，带电体都有吸引轻小物体的性质，干草不一定带电，C、D错误。 2.(电荷量、元电荷)(多选)关于元电荷下列说法正确的是(　　) A.元电荷实际上是指电子和质子本身 B.所有带电体的电荷量一定等于元电荷的整数倍 C.元电荷的值通常取作e＝1.60×10－9 C 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 答案　BD 解析　元电荷是最小的电荷量，不是电子也不是质子，故A错误；所有带电体的电荷量一定等于元电荷的整数倍，故B正确；元电荷的值通常取作e＝1.60×10－19 C，故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，故D正确。 3.(感应起电)如图所示，不带电的金属导体A和B放在绝缘支柱上并相互接触，带正电的小球C靠近A，以下说法中正确的是(　　) A.若先将A、B分开，再移走C，A带正电，B带负电 B.若先将A、B分开，再移走C，B带正电，A带负电 C.若先将C移走，再把A、B分开，A带正电，B带负电 D.若先将C移走，再把A、B分开，B带正电，A带负电 答案　B 解析　带正电的小球C靠近A，由于感应起电，A带负电，B带正电。若先将A、B分开，再移走C，则A整体带负电，B整体带正电，故A错误，B正确；若先将C移走，则A、B上的电荷又马上中和，不再带电，再把A、B分开，A、B都不带电，故C、D错误。 4.(验电器)如图所示，验电器带有少量正电荷，将一带负电的小球从远处逐渐靠近验电器的金属球。此过程中，可能看到金属箔张开的角度(　　) A.不断增大 B.先减小至零，后逐渐增大 C.先增大，后减小 D.先增大， 后不变 答案　B 解析　带有负电荷的小球慢慢靠近一个带有少量正电荷的验电器金属球，根据异种电荷相互吸引得出金属箔所带正电荷变少，所以金属箔的夹角减小，随着小球的靠近，验电器的金属球上的正电荷越来越多，所以金属箔上将开始带上负电荷，随着负电荷的增加，验电器金属箔的张角也开始变大，即金属箔的夹角增大，故金属箔张角先减小至零后逐渐增大，故B正确。 巩固练习 题组一　摩擦起电　两种电荷 1.由不同材料制成的物体A和B，原本都不显电性，现将A和B互相摩擦，结果A带上了正电，则(　　) A.电子由A转移到了B B.电子由B转移到了A C.A所带的电荷量大于B所带的电荷量 D.A所带的电荷量小于B所带的电荷量 答案　A 解析　A和B互相摩擦后，A带正电，说明A失去了电子，即电子由A转移到了B上，选项A正确，B错误；根据电荷守恒定律，A和B所带电荷量相等，选项C、D错误。 2.小华有一次不小心购买了盗版的物理参考书，做练习时，他发现有一个带电体所带的电荷量出现有四个关键数字但看不清，拿来问老师，如果你是老师，你认为可能是下列假设几个数字中的那一个(　　) A.6.2×10－19 C B.1.28×10－18 C C.6.6×10－19 C D.6.8×10－19 C 答案　B 解析　任何带电体所带电荷量都是e的整数倍，因此该带电荷量为1.6×10－19 C的整数倍。 n1＝＝3.875，故A错误； n2＝＝8，故B正确； n3＝＝4.125，故C错误； n4＝＝4.25，故D错误。 题组二　电荷守恒定律 3.一带负电的绝缘金属小球被放在潮湿的空气中，经过一段时间后，发现该小球上带有的负电荷几乎不存在了，这说明(　　) A.小球上原有的负电荷逐渐消失了 B.在此现象中，电荷不守恒 C.小球上负电荷减少的主要原因是潮湿的空气将电子导走了 D.该现象不遵循电荷守恒定律 答案　C 解析　根据电荷守恒定律知，电荷既不会消灭，也不会创生，只会发生转移，故A错误；该过程中电荷仍然守恒，电荷没有消失，金属小球上的负电荷减少是由于潮湿的空气将电子导走了，是电子的转移，仍然遵循电荷守恒定律，故B、D错误，C正确。 4.(多选)甲、乙、丙三个物体最初均不带电，乙、丙是完全相同的导体，今使甲、乙两个物体相互摩擦后，乙物体再与丙物体接触，最后得知甲物体所带电荷量为＋1.6×10－15 C，则对于最后乙、丙两个物体的带电情况，下列说法中正确的是(　　) A.乙物体一定带有电荷量为8×10－16 C的负电荷 B.乙物体可能带有电荷量为2.4×10－15 C的负电荷 C.丙物体一定带有电荷量为8×10－16 C的正电荷 D.丙物体一定带有电荷量为8×10－16 C的负电荷 答案　AD 解析　甲、乙、丙三个物体原来都不带电，甲、乙两个物体相互摩擦导致甲物体失去电子而带1.6×10－15 C的正电荷，乙物体得到电子而带1.6×10－15 C的负电荷；乙物体与不带电的丙物体相接触，由于乙、丙两物体完全相同，故可知乙、丙两物体带等量负电荷，由电荷守恒定律可知乙、丙两物体最终所带电荷量均为8×10－16 C，A、D正确。 5.如图所示，导体A带正电，当带负电的导体B靠近A(未接触)时，导体A带的(　　) A.正电荷增加 B.负电荷增加 C.正、负电荷均增加 D.电荷量不变 答案　D 解析　当带负电的导体B靠近导体A时，两导体之间无接触，由电荷守恒定律可知，A带的电荷量不变，只是电荷在导体端面上重新分布(电荷重新分布是由电荷之间的相互作用力产生的)，故D正确。 6.如图所示，A、B是两个带有绝缘支架的金属球，它们原来均不带电，并彼此接触。现使带负电的橡胶棒C靠近A(C与A不接触)，然后先将A球用导线接地一下后迅速断开，再将C移走，最后将A、B分开。关于A、B的带电情况，下列判断正确的是(　　) A.A、B均不带电 B.A、B均带正电 C.A带负电，B带正电 D.A带正电，B带负电 答案　B 解析　最初A、B均不带电，C带负电，将C靠近A球，由于感应起电，A带正电，B带负电，然后A球用导线接地一下时，A球依然带正电荷，B球所带负电荷经导线流入大地，将C移走后，A球的电荷分到B球上一部分，再将A、B分开后，A、B均带正电荷，故B正确。 7.如图所示，把一个不带电的枕形导体靠近带正电的小球，由于静电感应，在a、b两端分别出现负、正电荷，则以下说法正确的是(　　) A.只闭合S1，有电子从枕形导体流向大地 B.只闭合S2，有电子从枕形导体流向大地 C.只闭合S1，有电子从大地流向枕形导体 D.只闭合S2，没有电子通过S2 答案　C 解析　当闭合任何开关时，导体就会与大地连接，会使大地的电子流入枕形导体，C正确。 8.如图所示，用起电机使金属球A带上正电，靠近验电器B上面的金属球，则(　　) A.验电器金属箔不张开，因为球A没有和B接触 B.验电器金属箔张开，因为整个验电器都带上了正电 C.验电器金属箔张开，因为整个验电器都带上了负电 D.验电器金属箔张开，因为验电器下部箔片都带上了正电 答案　D 解析　把一个带正电的金属球A，靠近一个原来不带电的验电器的金属小球，验电器的金属小球由于感应起电会带上负电荷，金属箔由于感应起电会带上正电荷，而整个验电器不带电。所以验电器金属箔张开，A、B、C错误，D正确。 综合提升练 9.如图是“静电章鱼”实验。该实验具体做法：分别使塑料丝和塑料管带电，然后将塑料丝抛向空中，塑料管放在其下方，此时塑料丝悬在空中，状似“章鱼”。由此可判断塑料丝和塑料管(　　) A.均带正电 B.带同种电荷 C.均带负电 D.带异种电荷 答案　B 解析　塑料丝间因带同种电荷相互排斥而呈章鱼状，由于塑料丝悬在空中，说明塑料丝受到塑料管的斥力，可知塑料丝和塑料管带同种电荷，但无法确定其电性，B正确。 10.如图所示，某同学在用毛皮摩擦过的PVC管靠近一细水流，发现细水流向靠近PVC管的方向偏转，下列说法正确的是(　　) A.摩擦可以创造更多电荷 B.下雨天，实验效果会更明显 C.PVC管所带的电荷量一定是元电荷e的整数倍 D.用丝绸摩擦过的玻璃棒代替本实验的PVC管，细水流会向远离玻璃棒的方向偏转 答案　C 解析　摩擦只能转移电荷，不能够创造电荷，A错误；下雨天，空气潮湿PVC管的带电荷容易导走，对细水流的偏转会有着一定的影响，实验效果会不明显，B错误；所有带电体所带电荷量一定为元电荷的整数倍，C正确；用丝绸摩擦过的玻璃棒，玻璃棒会带正电，毛皮摩擦过的PVC管带负电，虽然二者带电种类不同，但细水流依旧会向靠近玻璃棒方向偏转，D错误。 11.验电器可以用来检验物体是否带电和所带电性。如图所示，现将一带电物体靠近原来已带电的验电器的金属球，下列判断正确的是(　　) A.验电器带正电时，若金箔张角变小，可知物体带正电 B.验电器带正电时，若金箔张角变大，可知物体带负电 C.验电器带负电时，若金箔张角变大，可知物体带负电 D.验电器带负电时，若金箔张角变大，可知物体带正电 答案　C 解析　验电器上带正电荷后，验电器上的金箔张开一定角度，如果用另一个带电体靠近验电器的金属球，金箔张角变大，说明带电体带正电，吸引电子向金属球转移；如果金箔张角变小，说明带电体带负电，排斥电子，电子向金箔转移，选项A、B错误；验电器上带负电荷后，验电器上的金箔张开一定角度，如果用另一个带电体靠近验电器的金属球，金箔张角变大，说明带电体带负电，排斥电子向金箔转移；如果金箔张角变小，说明带电体带正电，吸引电子向金属球转移，选项C正确，D错误。 12.如图所示，大球A原来的电荷量为Q，小球B原来不带电，现在让小球与大球接触，达到稳定状态时，发现A、B两球所带的电荷量与体积成正比，小球获得的电荷量为q；现给A球补充电荷，使其电荷量再次为Q，再次让小球接触大球，每次都给大球补充到电荷量为Q，问：经过反复多次接触后，小球的带电荷量不再发生变化，此时小球带电量为多少？ 答案　 解析　由于两个球的大小不等，所以在接触过程中，两球的电荷量分布比例不是1∶1，但电荷量与体积成正比，两者电荷量之比应该是一个确定的值。根据第一次接触达到稳定状态时两者的电荷量关系可知，此比例为(Q－q)∶q＝VA∶VB(VA、VB未知)。经过多次接触后，从大球上迁移到小球上的电荷量越来越少，最终将为零，设最终小球带电荷量为q′，则＝，所以＝，q′＝。 ( 1 ) 学科网（北京）股份有限公司 $$