第九章1 电荷（Word教参）-【精讲精练】2024-2025学年高中物理必修第三册（人教版）

1　电荷 [学业要求与核心素养] 1．知道自然界中的两种电荷及它们之间的相互作用规律，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．掌握电荷守恒定律及元电荷的概念。 一、电荷 阅读教材，并回答： 1．实验观察 如图所示，拿一把梳子在头发上来回摩擦几下，然后将梳子移近碎纸屑堆，观察发生的现象？ 答：纸屑被吸引到梳子上。 2．观察思考 (1)将两根用丝绸摩擦过的玻璃棒相互靠近，如图(a)所示，你会看到什么现象？ (2)将两根用毛皮摩擦过的硬橡胶棒相互靠近，如图(b)所示，你会看到什么现象？ (3)将用丝绸摩擦过的玻璃棒与用毛皮摩擦过的硬橡胶棒相互靠近，如图(c)所示，你会看到什么现象？ (4)把用丝绸摩擦过的玻璃棒及用毛皮摩擦过的硬橡胶棒分别悬挂起来，用任意一个带电体分别接近它们，你能看到带电体既与玻璃棒排斥又与硬橡胶棒排斥的情况吗？这说明了什么？说说你的看法。 答：(1)排斥　(2)排斥　(3)吸引　(4)不会，因只有两种电荷 【概念·规律】 电荷 自然界中 有两种电荷 __正__电荷和__负__电荷 电荷间的 相互作用 同种电荷相互__排斥__，异种电荷相互__吸引__ 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__ 二、摩擦起电和感应起电 阅读教材，并回答： 1．丝绸和玻璃棒(毛皮和硬橡胶棒)本来都不带电，经过相互摩擦就带电了，这些电荷是从哪里来的？ (1)电荷是创造出来的吗？如果是，那么是由谁创造的？ (2)电荷是物体自身微观结构变化引起的吗？如果是，那么是怎样变化的？谈谈你的看法。 答：(1)不是　(2)是，见教材 2．观察教材图9.1­3实验，并解释现象。 答：略 【概念·规律】 1．摩擦起电 当两个物体互相摩擦时，一些受束缚较弱的电子会__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。 2．感应起电 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，这种现象叫作静电感应。利用__静电感应__使金属导体带电的过程叫作感应起电。 三、电荷守恒定律和元电荷 1．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。 2．电荷守恒定律的另一表述 一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的__代数和__保持不变。 3．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或者等于e，或者是__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＝__1.60×10－19__ C。 4．比荷 带电粒子__电荷量__与__质量__的比值。 (1)两个正电荷之间的作用力互为斥力，两个负电荷之间的作用力为引力。(　　) (2)摩擦起电的过程就是创造电子的过程。(　　) (3)电荷守恒定律是自然界中最基本的守恒定律之一。(　　) (4)电子的电荷量e的数值最早是由库仑通过实验测出的。(　　) (5)元电荷的本质就是质子或电子。(　　) (6)所有带电体的电荷量一定等于元电荷的整数倍。(　　) 答案　(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×　(6)√ 探究点一　对起电方式的理解 [交流讨论] 1．在教材图9.1­3实验中： (1)如何使A、B带异种电荷？ (2)如何使A、B都带正电荷？ (3)如何使A、B都带负电荷？ 答：(1)先把A、B分开，再移走C。 (2)让C与A、B接触，移走C，再把A、B分开。 (3)先用手摸一下A或B，移走C，再把A、B分开。 2．根据你对物质结构的理解，解释摩擦起电的原因。 答：见教材 [归纳总结] 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 (教材本节实验变式)(多选)如图所示，A、B为相互接触并用绝缘支柱支持的金属导体，起初都不带电，在它们的下部贴有金属箔片，C是带正电的小球，下列说法正确的是(　　) A．把C移近导体A时，A、B上的金属箔片都张开 B．把C移近导体A，先把A、B分开，然后移去C，A、B上的金属箔片仍张开 C．把C移近导体A，先把C移走，再把A、B分开，A、B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，最后重新让A、B接触，A上的金属箔片张开，而B上的金属箔片闭合 [解析]　A、B开始都不带电，把C移近导体A时，由于静电感应使A、B中的自由电子向左移动，使得A端带负电荷，B端带正电荷，所以两边的金属箔片都张开，A正确；先把A、B分开，再移走C，A、B仍然带电，但重新让A、B接触后，A、B上的感应电荷完全中和，金属箔片都不会张开，B正确，D错误；但如果先移走C，A、B上的感应电荷会马上中和，不再带电，所以金属箔片都不会张开，C错误。 [答案]　AB 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。 1．(教材本节练习与应用第3题变式)如图所示，将带正电的导体球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′。下列说法正确的是(　　) A．QA＝QB，A部分带正电 B．QA＝QB，A部分带负电 C．QA′<QB′，A部分带正电 D．QA′<QB′，A部分带负电 解析　由于导体不带电，因此无论沿虚线1还是沿虚线2将导体分开，左右两部分所带电荷量总是相等的；由于同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，因此A部分一定带正电，故选项A正确。 答案　A 探究点二　电荷守恒定律、元电荷 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．电荷的中和并不是电荷的消失，而是指带等量异号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．导体接触带电时电荷量的分配与导体的材料、形状、大小有关，当两个完全相同的金属球接触后，电荷量将平均分配，即最后两个球带等量的同种电荷或均不带电。 4．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。 放在绝缘支架上的两个完全相同的金属小球A、B分别带有电荷量QA＝6.4×10－9 C、QB＝－3.2×10－9 C，让两个金属小球接触，在接触过程中，电子如何转移？转移了多少个？ [解析]　两小球接触时，电荷量少的负电荷先被中和，剩余的正电荷再重新分配，由于两小球完全相同，剩余正电荷一定平分，即接触后两小球带电荷量为QA′＝QB′＝＝ C＝1.6×10－9 C。 在接触过程中，电子由B球转移到A球，自身的净电荷全部中和后继续转移，使B球带QB′的正电，这样共转移的电荷量为ΔQ＝QB′－QB＝1.6×10－9 C－(－3.2×10－9 C)＝4.8×10－9 C 则转移的电子数为n＝＝(个)＝3.0×1010(个)。 [答案]　电子由B球转移到A球　3.0×1010(个) 1．电荷守恒定律适用于任何情况，电荷的减少或者增加都是电荷在两个物体之间或同一物体不同部分之间的转移。 2．完全相同带电体电荷分配规律 (1)带同种电荷，总电荷量平分，电荷量分别为Q1和Q2，接触后各自的电荷量相等。 Q1′＝Q2′＝。 (2)带异种电荷，先中和再平分。电荷量分别为Q1和－Q2，接触后各自的电荷量相等。 Q1′＝Q2′＝。 2．(多选)M和N是两个都不带电的物体，它们互相摩擦后，M带正电荷3.2×10－9 C，下列判断正确的有(　　) A．在摩擦前M和N的内部都没有任何电荷 B．摩擦过程中电子从M转移到N C．N在摩擦后一定带负电荷3.2×10－9 C D．M在摩擦过程中失去2×1010个电子 解析　在摩擦前，物体内部存在着等量的异种电荷，对外不显电性，A错误；M失去电子带正电，N得到电子带负电，所以电子是从M转移到N，B正确；在摩擦起电过程中，得失电子数目是相等的，根据电荷守恒定律，M带正电荷3.2×10－9 C，则N一定带负电荷3.2×10－9 C，C正确；M失去的电子数为n＝＝个＝2×1010个，D正确。 答案　BCD 探究点三　验电器的原理和使用 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。 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。 (2023·上海浦东高一校考)如图所示，用丝绸摩擦过的玻璃棒a靠近不带电的验电器的金属球b时，发现验电器的金属箔片c张开一定的角度，下列说法正确的是(　　) A．金属球和两金属箔都带正电荷 B．b球上的电子转移到玻璃棒上，使金属球带正电 C．金属球b上的正电荷向金属箔片移动，使金属箔片带正电 D．移去玻璃棒a，金属箔片c闭合 [解析]　用丝绸摩擦过的玻璃棒a带正电，靠近不带电的验电器的金属球b时，金属球感应出负电荷，金属箔片c感应出正电荷，金属箔片c由于带正电而张开一定的角度，选项A、B错误；金属中能自由移动的是电子，是金属箔片处的电子移动到金属球b上，导致金属箔片处缺少电子而带正电，选项C错误；移去玻璃棒a，金属球处的负电荷和金属箔片处的正电荷再次中和掉，故金属箔片c闭合，选项D正确。 [答案]　D 1．(多选)下列说法正确的是(　　) A．静电感应不是创造电荷，只是电荷从物体的一部分转移到另一部分 B．摩擦起电时，一个物体失去一些电子而带正电，另一个物体得到这些电子而带负电 C．摩擦起电和感应起电都能使电子转移，只不过前者使电子从一个物体转移到另一个物体上，而后者则使电子从物体的一部分转移到另一部分 D．一个带电体接触一个不带电的物体，两个物体可能带上异种电荷 答案　ABC 2．(2023·福州期末)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，关于这一现象，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反 B．易拉罐远离气球一侧的带电性质和气球相反 C．气球对易拉罐远、近两侧的作用力均为吸引力 D．气球对易拉罐远、近两侧的作用力大小相等 解析　根据静电感应，靠近气球一侧与气球带异种电荷，远离一侧与气球带同种电荷，A正确，B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远侧的力，C、D错误。 答案　A 3.(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 学科网（北京）股份有限公司 $$