第一章 第一节 静电现象-（配套课件）2023-2024学年高一新教材物理必修第三册 【步步高】学习笔记（粤教版）

DIYIZHANG 第一章 第一节　静电现象 1.知道三种起电方式，知道什么是静电感应现象(重难点)。2.知道元电荷的概念，掌握元电荷的数值。 3.理解电荷守恒定律(重点)。 4.会从微观的角度，结合电荷守恒定律分析三种起电方式(重点)。 学习目标 2 一、各种起电方式 二、元电荷 三、电荷守恒定律　静电现象的解释 课时对点练 内容索引 3 一 各种起电方式 4 (1)拿一把塑料直尺在头发上来回摩擦几下，然后将塑料直尺移近碎纸屑堆，观察发生的现象，说明原因。 答案　塑料直尺能够吸引碎纸屑，是因为塑料直尺带了电； (2)将带有绝缘柄的金属小球先与带电体接触，再与验电器上部的金属球接触，观察两片金属箔是否张开。重复多次，金属箔张开的角度如何变化。 答案　金属箔片张开，重复多次角度变大。 (3)如图所示，取一对用绝缘柱支撑着的导体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？ 答案　C移近导体A，A、B下部的金属箔片都张开； ②这时把A和B分开，然后移去C，金属箔片是否闭合？ 答案　金属箔片仍张开，但张角变小； ③再让A和B接触，又会看到什么现象？ 答案　A、B接触，金属箔片都闭合。 1.物体的三种起电方式 (1)摩擦起电：用摩擦的方法使物体带电的过程，相互摩擦的两个物体一般选择 的材料。 (2)接触起电：带电物体与不带电物体，通过电荷 ，使原来不带电物体带上电荷。 (3)感应起电：由于电荷间相互 或排斥，导体靠近带电体的一端带______电荷，远离带电体的一端带 电荷。 静电感应：由于受附近带电体影响而引起导体中 的现象。 梳理与总结 不同 传导 吸引 异种 同种 正负电荷重新分布 2.验电器 (1)作用：检验物体是否 。 (2)原理：同种电荷相互 。 带电 排斥 (3)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。 　(2022·汕头市期中)在天气干燥的季节，女生梳头时头发常常会被塑料梳子吸引而飞起来，关于这个现象产生的原因，下列说法正确的是 A.头发本来是带电的 B.梳子本来是带电的 C.梳子与头发摩擦后带电 D.梳子与头发之间有摩擦力 例1 √ 用塑料梳子梳头发时，塑料梳子与头发相互摩擦，使梳子和头发分别带上异种电荷而相互吸引，所以头发会随着梳子飞起来。故选C。 　(2023·广州市协和中学高二月考)如图所示，用起电机使金属球A带正电，靠近验电器B的金属球，则 A.验电器的金属箔片不张开，因为球A没有和B接触 B.验电器金属箔片张开，因为整个验电器都带上了 正电 C.验电器金属箔片张开，因为整个验电器都带上了负电 D.验电器金属箔片张开，因为验电器下部箔片都带上了正电 例2 √ 把一个带正电的球A，靠近一个原来不带电的验电器的金属球，验电器的金属球由于静电感应会带上负电荷，金属箔片会带上正电荷，而整个电器不带电，所以验电器金属箔片张开，因为验电器下部箔片都带上了正电，A、B、C错误，D正确。 　如图所示，不带电导体B在靠近带正电荷的导体A后，P端及Q端分别感应出负电荷和正电荷，则以下说法正确的是 A.若用导线将Q接地，然后断开，再取走 导体A，则导体B将带负电 B.若用导线将Q接地，然后断开，再取走 　导体A，则导体B将带正电 C.若用导线将Q接地，然后断开，再取走导体A，则导体B将不带电 D.若用导线将P接地，然后断开，再取走导体A，则导体B将带正电 例3 √ 导体B在靠近带正电荷的导体A时，导体B上的自由电子会向P端运动，导体B的P端因有了多余的电子而带负电，Q 端因失去电子而带正电，用接地导线接导体B的任何部位，大地的负电荷都会中和B导体Q端的正电荷，因此断开导线，再取走导体A，导体B将带负电，故A正确，B、C、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，所以导体能够发生静电感应，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。 总结提升 二 元电荷 16 1.(1)定义：物体所带电荷数量的多少叫作 ，简称电量，常用符号Q或q表示。 (2)单位：在国际单位制中，电荷量的单位是 ，简称库，符号是C。 (3)两种电荷 自然界中存在两种电荷： 。 ①用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷叫作 电荷，用毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷叫作 电荷。通常正电荷的电荷量用正数来表示，负电荷的电荷量用负数来表示。 ②电子带有最少的负电荷，质子带有最少的正电荷，它们的电荷量的绝对值相等。电子的电荷量最早由 通过油滴实验测得。 电荷量 库仑 正电荷和负电荷 正 负 密立根 2.元电荷 科学实验发现，任何带电体所带的电荷量都等于电子或质子所带电荷量的 ，因此，人们把一个电子(或质子)所带电荷量的绝对值叫作元电荷，用e表示。在通常的计算中可取e＝ 。 3.比荷：带电粒子的 与其 的比值。 整数倍 1.60×10－19 C 电荷量 质量 　(2023·珠海市实验中学高二月考)关于元电荷，下列说法中不正确的是 A.元电荷实质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e＝1.60×10－19 C D.电荷量e的数值最早是由物理学家密立根用实验测得的 例4 √ 元电荷是最小的电荷量单位，不是指电子和质子本身，故A错误，符合题意； 所有带电体的电荷量一定等于元电荷的整数倍，故B正确，不符合题意； 元电荷的值通常取e＝1.60×10－19 C，故C正确，不符合题意； 电荷量e的数值最早是由物理学家密立根用实验测得的，故D正确，不符合题意。 三 电荷守恒定律　静电现象的解释 21 步骤①：手持有机玻璃棒，用力将两块由不同材料制成的起电板快速地摩擦后分开，如图甲所示。 步骤②：将其中一块板插入箔片验电器上端的空心金属球(注意不要接触金属球)， 如图乙所示，我们可以观察到什么现象？ 步骤③：接着抽出这块板，再将两块板互不接触地同时插入空心金属球(同样不接触金属球)，如图丙所示，我们可以观察到什么现象？ 请解释实验中所发生的现象。 答案　步骤②实验现象：金属箔片张开，说明板带电。产生原因：金属球与箔片组成的整体发生静电感应现象。 步骤③实验现象：金属箔片不张开，说明两板所带净电荷量为零。 1.原子的结构和起电本质 (1)原子的结构：原子由原子核和绕核运动的电子组成，原子核带 ，核外电子带 。原子核的正电荷数与核外电子的负电荷数相等，因此整个原子呈 。 (2)物体起电的本质：物体带电的过程实际是 的过程，从而使物体内的正电荷数与负电荷数不再相等。物体失去电子带 ，得到电子带 ，但带电的两个物体所组成的系统的电荷量总和保持不变。 梳理与总结 正电 负电 电中性 得失电子 正电 负电 2.电荷守恒定律 (1)内容：电荷既不能被 ，也不能被 ，它们只能从一个物体______到其他物体，或者从物体的一部分 到另一部分。在任何转移的过程中，电荷的 保持不变。 (2)另一种表述：一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的 保持不变。 创造 消灭 转移 转移 总量 代数和 3.三种起电方式的比较 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 电荷从一个物体转移到另一个物体 不变 本质都是_____ ，起电并不是创造了电荷，也没有电荷消失 接触起电 电荷从一个物体 另一个物体 ______ 感应起电 在带电体上的电荷作用下，导体上正负电荷 ，使电荷从物体的一部分 另一部分 _____ 转移到 不变 电荷 发生转移 重新分布 不变 转移到 (1)两个原来不带电的物体通过相互摩擦带电，说明它们电荷的总量增加。(　　) (2)所谓“电荷的中和”是正、负电荷一起消失了。(　　) (3)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。(　　) (4)两种不同物质组成的物体相互摩擦使物体带电，是由于两物体的原子核对核外电子的束缚能力不同。(　　) (5)感应起电是利用静电感应，使电荷从物体的一部分转移到物体的另一部分的过程。(　　) √ × × × √ 辨析 　(2023·广州市华侨中学高二期中)有三个完全相同的金属小球1、2、3，其中1带电q1＝＋5 C,2带电q2＝－3 C,3不带电。现使3球先后与1球和2球接触，则最终1、2、3球的带电情况是 A.q1＝＋2.5 C，q2＝－0.5 C，q3＝－0.5 C B.q1＝＋2 C，q2＝0.25 C，q3＝－0.25 C C.q1＝＋2.5 C，q2＝－0.25 C，q3＝－0.25 C D.q1＝＋1.75 C，q2＝－1.5 C，q3＝＋1.75 C 例5 √ 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，电荷量将平均分配。 (1)若仅有一个金属球最初带电，接触后电荷量均分；(2)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； (3)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。 总结提升 四 课时对点练 考点一　各种起电方式 1.(2023·苏州中学月考)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，关于这种现象，下列说法正确的是 A.是人身体上产生的电流造成的 B.是接触起电造成的 C.是摩擦起电造成的 D.是感应起电造成的 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 基础对点练 √ 12 2.(2023·广州市四十七中高二期中)如图所示，取一对用绝缘柱支撑的不带电导体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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 √ 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 带正电的物体C靠近A时，由于静电感应，A端带上负电，B端带上正电，所以金属箔都张开，故A、B错误； 12 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。 考点二　元电荷 3.(多选)关于电荷量和元电荷，下列说法正确的是 A.电子的电荷量的精确数值最早是由密立根用油滴实验测得的 B.物体所带的电荷量可以是任意值 C.物体所带的电荷量最小值为元电荷，可取e＝1.6×10－19 C D.物体所带的电荷量都是元电荷的整数倍 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 √ 12 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 密立根通过油滴实验测出了电子的电荷量约为1.6×10－19 C，故A正确； 物体所带的电荷量都是元电荷e的整数倍，元电荷可取e＝1.6×10－19 C，故B错误，C、D正确。 12 4.(2023·玉溪师院附中高二月考)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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 √ 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，故选A。 12 考点三　电荷守恒定律 静电现象的解释 5.(多选)(2022·荆门市期末)下列关于电荷守恒定律的理解正确的是 A.电荷可以在不同物体之间转移 B.感应起电实质上是创造出了电荷 C.电荷可以在同一物体的不同部分之间转移 D.两个原来不带电的物体通过相互摩擦带电，说明它们电荷的总量增加 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 √ √ 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 由电荷守恒定律可知，电荷既不会被创生，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；在转移的过程中，电荷的总量保持不变，故A、C正确，B、D错误。 12 6.(2023·揭阳市高二月考)小明同学用自制的验电器进行了一些探究实验。如图所示，小明使验电器带了负电荷，经过一段时间后，他发现该验电器的金属箔片(用包装巧克力的锡箔纸制作)几乎闭合了。关于此问题，他跟学习小组讨论后形成了下列观点，你认为正确的是 A.小球上原有的负电荷逐渐消失了 B.在此现象中，正电荷从金属球转移到金属箔中，中 和了负电荷 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.该现象是由于电子的转移引起的，不再遵循电荷守恒定律 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 √ 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 带负电的验电器在潮湿的空气中，经过一段时间后，小球上的负电荷(电子)被潮湿的空气导走了，但电荷在转移的过程中仍然守恒，故C正确，A、B、D错误。 12 7.(2023·潮州市高二期中)M和N是两个不带电的物体，它们互相摩擦后，M带1.6×10－10 C的正电荷，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.摩擦的过程中正电荷从M转移到N C.N在摩擦后一定带负电1.6×10－10 C D.M在摩擦过程中失去1.6×10－10个电子 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 √ 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 摩擦起电的实质是电子的转移，说明在摩擦前M、N内部都有电荷，A错误； 互相摩擦后M带1.6×10－10 C的正电荷，故应该是M上的电子转移到N上，B错误； N原来是电中性，摩擦后M上1.6×10－10 C的电子转移到N上，故N在摩擦后一定带1.6×10－10 C的负电荷，C正确； M在摩擦过程中失去的电子数为n＝ ＝109个，D错误。 12 8.(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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 √ √ 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 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。 12 9.(2023·惠州一中高二月考)如图所示，当人用手接触范德格拉夫起电机的金属球时会出现头发竖起来的现象，下面关于这个过程的描述不正确的是 A.范德格拉夫起电机起电过程满足电荷守恒定律 B.金属球带正电，手接触范德格拉夫起电机的金 属球时，由于静电感应人头发带上负电荷 C.出现头发竖起来的现象能够说明同种电荷相互排斥 D.手接触范德格拉夫起电机金属球时，要想出现头发竖起来的现象，人 　需站在绝缘材料上 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 √ 能力综合练 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 带电过程是电子转移的过程，只不过是电子从一个物体转移到另一个物体，或使电子从物体的一部分转移到另一部分，该过程中电荷的总量不变，故A正确； 若金属球带正电，手接触范德格拉夫起电机的金属球时，头发上的电子会转移到金属球上，从而使得人头发带上正电荷，故B错误； 出现头发竖起来的现象能够说明同种电荷相互排斥，故C正确； 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 当人在触摸金属球时，人站在绝缘材料上，人身体就会带上电荷，即人的头发上会带上同种电荷，由于同种电荷相互排斥，故此时人的头发会竖起来，故D正确。 12 10.(2023·深圳市罗湖外语学校高二期中)下列三幅图反映了三种起电的方式，下列说法正确的是 A.甲图是橡胶棒与毛皮摩擦后， 　把正电荷传给了毛皮，使橡 　胶棒带上了负电 B.乙图无论小球D带正电还是负电，与A接触时都把电荷传给C、C′，使箔片 　张开 C.丙图中先把靠近的带电小球C移开，再分开A、B，则A、B带上了等量异种 　电荷 D.三种起电方式的实质都是电子的转移 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 √ 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 橡胶棒与毛皮摩擦后，橡胶棒带负电，是因为电子从毛皮转移到橡胶棒，A错误； 小球D带正电时，电子从A与箔片转移到小球D，使箔片带正电，小球D带负电时，电子从小球D转移到箔片，使箔片带负电，两种情况均使箔片带同种电荷相斥，使箔片张开，B错误； 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 小球C使A、B发生静电感应现象，A、B带上等量异种电荷，移开小球C后，静电感应消失，分开后A、B均不带电，C错误； 三种起电方式的实质都是电子的转移，不带电的物体因失去电子显正电性，得到电子显负电性，电子在转移的过程中，电荷的总量保持不变，D正确。 12 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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 √ √ 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 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 12.(多选)已知验电器带上正电荷后，验电器上的金属箔片张开了一定角度，下列说法正确的是 A.如果用另一带电体接触验电器的金属球，金属箔片张角立即变大，则 　可以判定带电体一定带正电 B.如果用另一带电体接触验电器的金属球，金属箔片张角变小，则可以 　判定带电体一定带负电 C.如果用另一带电体接触验电器的金属球，金属箔片张角先变小后变大， 　则可以判定带电体一定带负电 D.如果用另一导体靠近验电器的金属球，金属箔片张角变小，则可以判 　定导体一定带负电 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 验电器带正电荷后，验电器上的金属箔片张开一定角度，如果用另一个带电体接触验电器的金属球，金属箔片张角立即变大，说明所带电荷量变大，则带电体一定带正电，故A正确； 如果用另一带电体接触验电器的金属球，金属箔片张角变小，则带电体可能带负电，也可能带正电(电荷量较小)，故B错误； 如果用另一带电体接触验电器的金属球，金属箔片张角先变小后变大，则可以判定带电体带负电，接触时电荷先中和后重新分配，故C正确； 如果用另一导体靠近验电器的金属球，金属箔片张角变小，则导体可能带负电，也可能不带电，故D错误。 BENKEJIESHU 本课结束 更多精彩内容请登录：www.xinjiaoyu.com 3与1接触后，1和3所带电荷量均为q1′＝q3＝＝2.5 C,3再与2接触后，2和3所带电荷量均为q2′＝q3′＝＝－0.25 C，故选C。 $$