第九章 1 电荷-（配套word）2023-2024学年高一新教材物理必修第二册 【步步高】学习笔记（人教版）浙江

1　电荷 [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单位。2.理解摩擦起电、感应起电和接触起电(重难点)。3.理解电荷守恒定律的内容(重点)。4.知道元电荷的概念，体会电荷量是不连续的。 一、电荷 1．自然界中有两种电荷：正电荷和负电荷。用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷，用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电荷。 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。正电荷的电荷量为正值，负电荷的电荷量为负值。 4．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，所以原子对外界表现为电中性。 (1)电荷的正负是人为规定的。(　√　) (2)摩擦过的琥珀能够吸引羽毛，说明羽毛带了电。(　×　) 二、物体的三种起电方式　验电器 1．摩擦起电 (1)由于摩擦而使物体带电的方式叫作摩擦起电。 (2)原因：当两种物质组成的物体互相摩擦时，一些受束缚较弱的电子会转移到另一个物体上，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．接触起电 将一个带电体与另一个不带电的导体接触，就可以使不带电的物体带上与带电体电性相同的电荷，叫作接触起电。 3．感应起电 (1)如图所示，取一对用绝缘柱支持的导体A和B，使它们彼此接触。起初它们不带电，贴在下部的两片金属箔是闭合的。 ①手握绝缘棒把带正电荷的带电体C移近导体A，金属箔有什么变化？ ②这时手持绝缘棒把导体A和B分开，然后移开C，金属箔又有什么变化？ ③再让导体A和B接触，又会看到什么现象？ 答案　①两侧金属箔都张开。 ②金属箔仍张开，但张角变小。 ③金属箔都闭合。 (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。(如图) 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。 4．验电器 (1)作用：检验物体是否带电。 (2)原理：同种电荷相互排斥。 (3)静电计：把金属箔换成指针，并用金属制作外壳的验电器，如图所示。 例1　(2022·绍兴市高二期末)古人发现摩擦过的琥珀能吸引小物体，这种现象称之为摩擦起电。科学家富兰克林将丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电命名为正电荷，将毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电命名为负电荷，下面说法正确的是(　　) A．玻璃棒经过与丝绸摩擦带正电，说明正电荷是在摩擦过程新生成的 B．摩擦过的琥珀能吸引小物体，说明小物体一定带异种电荷 C．毛皮摩擦过的硬橡胶棒带负电，因此跟它接触的毛皮也是带负电的 D．不管是摩擦的玻璃棒还是橡胶棒，带电原因都是电子在不同物体上转移 答案　D 解析　玻璃棒经过与丝绸摩擦带正电，说明玻璃棒上的部分电子转移到了丝绸上，正电荷不是在摩擦过程新生成的，A错误；摩擦过的琥珀能吸引小物体，小物体可能不带电或带异种电荷，B错误；毛皮摩擦过的硬橡胶棒带负电，毛皮失去电子带正电，C错误；不管是摩擦的玻璃棒还是橡胶棒，带电原因都是电子在不同物体上转移，D正确。 例2　如图所示，用起电机使金属球A带正电，将A靠近验电器上的金属小球B，则(　　) A．验电器的金属箔不会张开，因为球A没有和B接触 B．验电器的金属箔张开，因为整个验电器都带上了正电 C．验电器的金属箔张开，因为整个验电器都带上了负电 D．验电器的金属箔张开，因为验电器下部的两片金属箔都带上了正电 答案　D 解析　带正电的金属球A靠近验电器上的金属小球B，由于静电感应，B球带负电，验电器的金属箔带正电，故两片金属箔因带同种电荷相互排斥而张开，D正确。 验电器的两种应用 1．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．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带异种电荷，而金属箔片上会带同种电荷(感应起电)，两个金属箔片在斥力作用下张开，如图乙。 例3　(2022·浙江省精诚联盟高二联考)如图所示，取一对用绝缘柱支持的不带电导体A和B，使它们彼此接触，小明用绝缘棒把带正电荷的物体C移近导体A，发现贴在A、B下部的金属箔都张开，下列说法正确的是(　　) A．此时A和B都带正电荷 B．此时A带正电荷，B带负电荷 C．若导体A与大地通过导线相连接，最终A带负电 D．若导体B与大地通过导线相连接，最终A带正电 答案　C 解析　带正电的物体C靠近A附近时，由于静电感应，A端带负电，B端带正电，所以金属箔都张开，故A、B错误；若导体A与大地通过导线相连接，远端为大地，近端为A，则A带负电，故C正确；若导体B与大地通过导线相连接，远端为大地，近端为A，则A带负电，故D错误。 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．凡是遇到接地问题时，该导体与地球可视为一个更大导体，而且该导体可视为近端，带异种电荷，地球可视为远端，带同种电荷，如图。 三、电荷守恒定律　元电荷 三种起电方式的比较 使物体带电的方法 本质 电荷的总量 起电的共性本质 摩擦起电 电子从一个物体转移到另一个物体 不变 本质都是自由电荷发生转移，起电并不是创造了电荷，也没有电荷消失 接触起电 电子从一个物体转移到另一个物体 不变 感应起电 电子从物体的一部分转移到另一部分 不变 1．电荷守恒定律 (1)内容：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。 2．元电荷 (1)元电荷：最小的电荷量，即电子所带电荷量的大小。所有带电体所带电荷量只能是元电荷的整数倍。 (2)元电荷的值e＝1.60×10－19 C,_由物理学家密立根测定。 (3)比荷：带电体的电荷量与质量的比值叫作比荷。 电子的比荷为：＝1.76×1011 C/kg。 (1)所谓“电荷的中和”是正、负电荷一起消失了。(　×　) (2)电荷有正负之分，元电荷也有正负之分。(　×　) (3)物体所带的电荷量可以为任意实数。(　×　) (4)物体带电荷量为＋1.60×10－9 C，这是因为失去了1.0×1010个电子。(　√　) 例4　完全相同的两金属小球A、B带有相同大小的电荷量，相隔一定的距离，让第三个完全相同的不带电金属小球C，先后与A、B接触后移开。 (1)若A、B两球带同种电荷，求接触后两球带电荷量大小之比； (2)若A、B两球带异种电荷，求接触后两球带电荷量大小之比。 答案　(1)2∶3　(2)2∶1 解析　(1)设A、B带电荷量均为q，则A、C接触后，A、C带电荷量为qA1＝qC1＝q C与B接触后，B、C带电荷量为 qB1＝qC2＝＝q 故A、B带电荷量大小之比为 ＝＝ (2)设A带正电荷，B带负电荷，且所带电荷量大小均为Q则C与A接触后，A、C带电荷量为 QA′＝QC′＝＋Q C与B接触后，B、C带电荷量为 QB′＝QC″＝＝－Q 故A、B带电荷量大小之比为 ||＝＝。 接触起电时电荷量的分配规律 当两个完全相同的金属球接触后，电荷量将平均分配。 (1)若两个完全相同的金属球最初带同种电荷，接触后电荷量相加后均分； (2)若两个完全相同的金属球最初带异种电荷，则接触后电荷先中和再均分。 针对训练　有三个相同的金属小球A、B、C，其中小球A带有q＝2.0×10－5 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　5.0×10－6　7.5×10－6　7.5×10－6 解析　小球C先与球A接触后分开，则qA＝qC＝＝1.0×10－5 C，再让小球B与球A接触后分开，则qA′＝qB＝＝5.0×10－6 C；最后让小球B与小球C接触后分开，则qB′＝qC′＝＝7.5×10－6 C。 课时对点练 考点一　电荷量与元电荷 1．(2022·绍兴市高一期末)关于元电荷e，以下说法正确的是(　　) A．元电荷就是电子 B．元电荷就是点电荷 C．元电荷e的数值最早由物理学家密立根测得 D．元电荷就是指所带的电荷量为1.6×10－19 C的一类粒子，如电子、正电子和质子等 答案　C 解析　元电荷指最小的电荷量，故A、B、D错误；元电荷e的数值最早由物理学家密立根测得，故C正确。 2．(2023·宁波市北仑中学期中)带电微粒所带的电荷量可能是下列值中的(　　) A．2.4×10－19 C B．－6.4×10－20 C C．－1.9×10－19 C D．4.0×10－17 C 答案　D 解析　任何带电体所带电荷量一定是元电荷e＝1.60×10－19 C的整数倍，故选D。 考点二　三种起电方式　验电器 3．下列关于电现象的叙述正确的是(　　) 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，两个电中性物体相互摩擦后可以同时带等量同种电荷 C．带电现象的本质是电子的转移，呈电中性的物体得到多余电子就一定显负电性，失去电子就一定显正电性 D．电荷是可以被创生的，当一种电荷出现时，必然有等量异种的电荷出现 答案　C 4．(2022·宁波市效实中学高一期中)晚上脱毛衣，有时会看到火花，并伴有“噼啪”声，这是由于摩擦产生的电荷放电引起。这里的电荷主要来自(　　) A．毛衣与手摩擦 B．同件毛衣间的摩擦 C．毛衣与空气摩擦 D．毛衣与其他衣服间的摩擦 答案　D 解析　晚上脱毛衣时，外面衣服和里面的衣服摩擦，使它们带有异种电荷，电荷放电发出“噼啪”声，属于摩擦起电，所以这里的电荷主要来自毛衣与其他衣服间的摩擦。故选D。 5．(2022·宁波市效实中学高一期中)当用毛皮摩擦过的橡胶棒去接触验电器的金属球时，金属箔片张开。对此分析正确的是(　　) A．金属箔片所带的电荷为正电荷 B．金属箔片的起电方式是感应起电 C．金属箔片张开的原因是同种电荷相互排斥 D．金属箔片与金属球带异种电荷 答案　C 解析　毛皮摩擦过的橡胶棒带负电，用带负电的橡胶棒和不带电的验电器接触的起电方式叫接触起电，且验电器整体即金属球、金属杆、金属箔都带负电，故A、B、D错误； 电荷间的相互作用是同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，橡胶棒和验电器金属球接触后，两个金属箔片均带负电相互排斥，故金属箔片张开，故C正确。 6.(多选)如图，A、B为相互接触的用绝缘支柱支持的金属导体，起初它们不带电，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，然后重新让A、B接触，A上的金属箔片张开，而B上的金属箔片闭合 答案　AB 考点三　电荷守恒定律 7．(2023·宁波市期中)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；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。 8．(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2.72×10－9 C，下列判断正确的有(　　) A．在摩擦前M和N的内部没有任何电荷 B．N在摩擦后一定带负电荷2.72×10－9 C C．摩擦过程中电子从M转移到N D．M在摩擦过程中失去1.7×1010个电子 答案　BCD 解析　原本不带电的物体处于电中性，不是不带电荷，而是物体中正负电荷所带电荷总量相等，故A错误；根据电荷守恒定律可知，N在摩擦后一定带负电荷2.72×10－9 C，故B正确；根据摩擦起电可知，M带正电荷，失去电子，摩擦过程中电子从M转移到N，故C正确；M在摩擦过程中失去的电子个数n＝＝＝1.7×1010(个)，故D正确。 9．有三个相同的金属小球A、B、C，其中小球A带有3×10－3 C的正电荷，小球B带有2×10－3 C的负电荷，小球C不带电。先让小球C与小球A接触后分开，再让小球B与小球A接触后分开，最后让小球B与小球C接触后分开，试求这时A、B、C三个小球的带电荷量分别为多少？ 答案　－2.5×10－4 C　＋6.25×10－4 C　＋6.25×10－4 C 解析　让小球C与小球A接触后分开，则这时A、C各带有1.5×10－3 C的正电荷 再让小球B与小球A接触后分开，则A、B各带电荷量为 ＝－2.5×10－4 C 最后让小球B与小球C接触后分开，则B、C各带电荷量为 ＝＋6.25×10－4 C 则最终A、B、C各带电荷量为－2.5×10－4 C、＋6.25×10－4 C、＋6.25×10－4 C。 10.如图所示，验电器带有很少量的负电荷，将一带正电荷的小球从远处逐渐靠近，但不接触验电器的金属球。下列说法正确的是(　　) A．金属箔张开的角度先减小至零，后逐渐增大 B．金属箔张开的角度不断增大 C．金属箔一直带负电 D．金属箔一直带正电 答案　A 解析　一带正电荷的小球慢慢靠近一个带有很少量负电荷的验电器金属球，根据异种电荷相互吸引得出金属箔负电荷转移到金属球，所以金属箔所带负电荷先变少直至为零，则金属箔的夹角减小直至为零，随小球的靠近，验电器的金属球上的负电荷越来越多，所以金属箔上将开始带上正电荷，随着正电荷的增加，此时验电器金属箔的张角也开始变大，故B、C、D错误，A正确。 11.(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。 12.(2022·绍兴市高二阶段练习)用金属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，将笔套自上向下慢慢靠近圆环，当距离约为0.5 cm时圆环被吸引到笔套上，如图所示。对上述现象的判断与分析，下列说法不正确的是(　　) A．摩擦使笔套带电 B．笔套靠近圆环时，圆环上、下感应出的电荷是异种的 C．圆环被吸引到笔套的过程中，圆环所受笔套的力大于圆环的重力 D．笔套碰到圆环后，笔套所带的电荷立刻被全部中和 答案　D 解析　笔套与头发摩擦后，摩擦使笔套带电，故A正确，不符合题意；带电的笔套靠近圆环，圆环上下感应出异种电荷，圆环上部电荷与笔套电荷相反，由于圆环整体电荷守恒，则下部为与上部相反的电荷，故B正确，不符合题意； 当距离约为0.5 cm时圆环被吸引到笔套上，则圆环所受笔套的力大于圆环的重力，使其产生向上的加速度，故C正确，不符合题意；摩擦使笔套带电，但圆环不带电，笔套碰到圆环后，笔套的一部分电荷转移给圆环，但整体仍带电荷，故没有被中和，中和指的是正负电荷相互抵消，故D错误，符合题意。 13．(多选)有A、B、C三个完全相同的金属球且三个球均对地绝缘，A带8.0×10－5 C的正电荷，B、C不带电。现每次将两个球相互接触后分开，使它们都带电，则A、B、C所带的电荷量可能是下面哪组数据(　　) A．5.0×10－5 C,2.0×10－5 C,1.0×10－5 C B．4.0×10－5 C,2.0×10－5 C,2.0×10－5 C C．3.0×10－5 C,2.5×10－5 C,2.5×10－5 C D．6.0×10－5 C,1.0×10－5 C,1.0×10－5 C 答案　BC 解析　由于两个完全相同的金属球接触后两个小球上的总电荷量均分，假设A与B先接触，接触后电荷量都是 C＝4.0×10－5 C，然后B与C接触，接触后的电荷量为 C＝2.0×10－5 C，不可能比2.0×10－5 C小，C再与A接触后分开的电荷量为 C＝3.0×10－5 C，C与B再次接触，接触后的电荷量为 C＝2.5×10－5 C，故A、D错误，B、C正确。 学科网（北京）股份有限公司 $$