第9章 第1节 电荷-【名师导航】2024-2025学年高中物理必修第三册同步讲义(人教版)

第1节　电荷 1．知道自然界中存在两种电荷及其相互作用的性质，知道电荷量的概念及其国际单位。 2．知道物体带电的三种方式。 3．掌握电荷守恒定律及元电荷、比荷的概念。 4．会用原子结构模型解释摩擦起电的原因。 　电荷 1．物体带电 物体具有吸引轻小物体的性质，我们就说它带了电，或有了电荷。 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)电荷间的相互作用规律：同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引。 两个物体带异种电荷相互吸引，但相互吸引的物体不一定是带异种电荷，因为带电体还具有吸引轻小物体的特性。 3．电荷量及其单位 (1)定义：电荷的多少叫作电荷量，常用符号Q或 q表示。 (2)单位：在国际单位制中，电荷量的单位是库仑，简称库，用C表示。 (3)正负：电荷有正负之分，正电荷的电荷量为正值，负电荷的电荷量为负值。 4．物质的微观结构 (1)原子结构：原子 (2)自由电子：金属中原子的外层电子往往会脱离原子核的束缚而在金属中自由运动，这种电子叫作自由电子。 同一物体分别与不同种类的物体摩擦，该物体所带电荷的种类取决于两种物质的原子核束缚电子的能力的大小，故同一物体与不同种类的物体摩擦时，可能带上不同种类的电荷。 思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”) (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)玻璃棒和其他物体摩擦后不一定带正电。 (√) 　静电感应 1．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的现象。 2．感应起电：利用静电感应使金属导体带电的过程。 图甲是古老的摩擦起电机，图乙是感应起电机。结合图片，思考： 甲　　　　　　　　　　乙 (1)两个绝缘体发生摩擦为什么会带上电荷？ (2)感应起电能发生在绝缘体上吗？原因是什么？ (3)感应起电近端带上什么电？ (4)感应起电中怎么使物体持续带电？ 提示：(1)两个绝缘体摩擦时，其中一个物体失去电子，另一个物体得到电子，分别带上了正、负电荷。 (2)感应起电不会发生在绝缘体上，因为绝缘体中的电子不能自由移动。 (3)异种电荷。 (4)先将导体分开，再移去原带电体。 1．三种起电方式的比较 摩擦起电 感应起电 接触起电 产生条件 两个不同的绝缘体摩擦 带电体靠近导体 带电体接触导体 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，且电性与原带电体“近异远同” 导体带上与带电体电性相同的电荷 微观解释 不同物质的原子核对核外电子的束缚能力不同，而发生电子得失 导体中的自由电荷受到带电体对它的排斥(或者吸引)，而移向导体的远端(或者近端) 电荷间的相互作用使得自由电荷在带电体和导体上转移，且重新分布 实质 均为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 2．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)当带电体靠近接地的导体时，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。 　　 甲 乙 丙 　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。 　对感应起电的理解 【典例1】　如图所示，将带正电荷Q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大小分别为QA、QB；若沿虚线2将导体分成两部分，这两部分所带电荷量大小分别为QA′和QB′。对于上述实验，电荷量关系正确的是(　　) A．QA<QB，QA＝QA′ B．QA＝QB，QA>QA′ C．QA′<QB′，QB＝QB′ D．QA′＝QB′，QB<QB′ D　[当导体处于静电平衡状态时，不管是沿虚线1将导体分开还是沿虚线2将导体分开，两部分所带异种电荷量的大小均相等，即QA＝QB，QA′＝QB′；若沿虚线1将导体分成A、B两部分，由于虚线1距正电荷Q较远，A部分感应出的正电荷较少，即B部分感应出的负电荷较少，有QA<QA′，QB<QB′，故选D。] 　三种起电方式的辨析 (1)两个不同的绝缘体摩擦，分别带等量异种电荷，是摩擦起电。 (2)导体与带电体接触，带同种电荷，是接触起电。 (3)导体靠近带电体，导体两端带异种电荷，是感应起电。 [跟进训练] 1．(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，起初它们都不带电，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 AB　[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的左端带负电荷，B的右端带正电荷，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，金属箔片都会张开，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。] 　静电感应中导体接地问题分析 【典例2】　如图所示，取一对用绝缘支柱支持的导体A和B，使它们彼此接触，B的一端接地。起初它们都不带电，贴在它们下面的两片金属箔是闭合的，现手握绝缘棒，把带正电荷的带电体C移近导体A，则关于两金属箔的情况，下列说法正确的是(　　) A．A下面的箔片张开，B下面的箔片也张开 B．A下面的箔片张开，B下面的箔片不张开 C．A下面的箔片不张开，B下面的箔片张开 D．A下面的箔片不张开，B下面的箔片也不张开 B　[把带正电荷的带电体C移近导体A，由于静电感应，A的左端感应出负电荷，下面的箔片张开，A、B以及大地相连成为一个整体，大地远端感应出正电荷，B没有净电荷，下面的箔片不张开。故选B。] [跟进训练] 2．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。以下关于使导体带电的说法正确的是(　　) 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，导体不带电 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 D　[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D正确，A、B、C错误。] 　电荷守恒定律　元电荷 1．电荷守恒定律 (1)定义：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)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。 2．元电荷 (1)定义：实验发现的最小电荷量就是电子所带的电荷量，这个最小的电荷量叫作元电荷，用符号e表示。 (2)所有带电体的电荷量都是e的整数倍，电荷量是不能连续变化的物理量。 (3)元电荷的大小：e＝1.602 176 634×10-19 C，在计算中通常取e＝1.60×10-19 C。 (4)电子的比荷：电子的电荷量e与电子的质量me之比。其值＝1.76×1011 C/kg。 (1)手持有机玻璃棒，用力将两块起电板快速摩擦后分开，两板分别带上了等量异种电荷，如图所示。在摩擦起电过程中，一个物体带上了正电荷，另一个物体带上了负电荷，该过程是否创造了电荷？在一个封闭的系统中，电荷的总量会增多或减少吗？ (2)如图所示，将其中一块板插入箔片验电器上端的空心金属球(不要接触金属球)，发现箔片张开；将两块板同时插入空心金属球，箔片不张开。产生这种实验现象的原因是什么？ 提示：(1)摩擦起电的过程中没有创造电荷。在一个封闭的系统中，电荷的总量保持不变。(2)其中一块板插入空心金属球，使得金属球与箔片组成的整体发生静电感应现象，故箔片张开；两块板同时插入空心金属球，总电荷量为零，不发生静电感应现象，故箔片不张开。 1．对元电荷的理解 (1)元电荷e又称“基本电荷量”，是自然界存在的最小电荷量，最早是由美国物理学家密立根用实验测得的。元电荷作为电荷量的单位，是物理学的基本常量之一，e＝1.60×10-19 C。 (2)元电荷只是一个电荷量的单位，不是实物粒子，无正负之分。不能说电子或质子是元电荷。 2．对电荷守恒定律的理解 (1)电荷守恒定律不仅适用于宏观过程(电子的转移)，也适用于微观过程(核反应和粒子的转化过程)。 (2)起电过程的实质是物体中正、负电荷的分离或转移。摩擦起电和接触起电是电荷“从一个物体转移到另一个物体”，感应起电是电荷“从物体的一部分转移到另一部分”。 (3)电荷的总量是指电荷的代数和。 (4)电荷的中和是指正、负电荷的代数和为0。 3．接触起电的电荷量分配原则 (1)导体接触起电时电荷量的分配与导体的形状、大小有关。完全相同的导体接触时，电荷量平均分配；形状、大小不同的导体接触时电荷量一般不能平均分配。无论哪种情况，接触前后电荷总量不变。 (2)完全相同的两个金属球接触起电时电荷量的分配情况 ①完全相同的两个带同种电荷的金属球，电荷量分别为Q1和Q2，接触后两球的电荷量相等。Q′1＝Q′2＝。 ②完全相同的两个带异种电荷的金属球，电荷量分别为Q1和－Q2，接触后两球的电荷量相等。Q′1＝Q′2＝。 4．验电器的常见的两种使用方法 (1)带电体接触验电器：当带电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的金属球上，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，如图甲所示。 (2)带电体靠近验电器：当带电体靠近验电器上面的金属球时，带电体会使验电器上面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，如图乙所示。 　　　　　 甲　　　　　　乙 　对元电荷的认识 【典例3】　(2022·山东枣庄开学考试)关于元电荷的理解，下列表述正确的是(　　) A．元电荷就是电子或者质子 B．物体所带的电荷量只能是元电荷的整数倍 C．元电荷的大小是1库仑 D．只有电子和质子的带电荷量等于元电荷 B　[元电荷又称基本电荷量，在各种带电微粒中，电子电荷量的大小是最小的，人们把最小电荷量叫作元电荷，常用符号e表示，任何带电体所带电荷量都是e的整数倍，我们在计算中常取元电荷的值为e＝1.60×10-19 C，元电荷是基本电荷量，而不是电子或者质子，也不是只有电子和质子的带电荷量等于元电荷，故A、C、D错误，B正确。] 　元电荷不是实际的电荷，而是质子或电子所带的电荷量。元电荷是数值最小的电荷量，任何带电体的电荷量都是元电荷的整数倍，都不是连续变化的。 [跟进训练] 3．(多选)关于电荷量，以下说法正确的是(　　) A．物体所带的电荷量可以为任意值 B．物体所带的电荷量只能为某些值 C．物体带电荷量的最小值为1.6×10-9C D．若物体带正电荷，电荷量为1.6×10-9C，这是因为物体失去了1.0×1010个电子 BD　[物体所带的电荷量不能为任意值，只能为元电荷的整数倍，故A错误，B正确；物体带电荷量的最小值与电子的电荷量数值相等，为1.6×10-19C，故C错误；物体带电荷量为1.6×10-9C，说明物体失去了＝1.0×1010个电子，故D正确。] 　电荷守恒定律的应用 【典例4】　有两个完全相同的带电绝缘金属球A、B，分别带有电荷量QA1＝6.4×10-9 C和QB1＝－3.2×10-9 C，让两个绝缘金属小球接触再分开，则： (1)分开后小球A、B的带电荷量QA2和QB2分别为多少？ (2)在接触的过程中，电子如何转移且转移了多少个(元电荷e＝1.6×10-19C)? [解析]　(1)当两个小球接触时，带电荷量少的小球B上的负电荷先被中和，剩余的正电荷再重新分配，由于两个小球完全相同，所以剩余的正电荷必均分，即分开后两小球所带的电荷量QA2＝QB2＝ C＝1.6×10-9 C。 (2)在两个小球接触的过程中，电子由B球转移到A球，使B球在自身电荷被中和后带QB2的正电荷，因此，共转移电子的电荷量ΔQ＝－QB1＋QB2＝3.2×10-9 C＋1.6×10-9 C＝4.8×10-9 C。转移的电子数n＝＝3.0×1010(个)，即电子由B球向A球转移，共转移了3.0×1010个。 [答案]　(1)1.6×10-9 C　1.6×10-9 C　(2)电子由B球向A球转移，共转移了3.0×1010个 　本题的易错点在于转移电子电荷量的求解。在两个小球接触时，电荷先中和再均分是解题的关键。另外，应用元电荷概念求电子数时，应注意电荷量与电子数不是一回事。 [跟进训练] 4．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 C　[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遵循电荷守恒定律，故C正确，A、B、D错误。] 　验电器的应用 【典例5】　将经丝绸摩擦过的玻璃棒靠近不带电的验电器，下列能正确反映玻璃棒和验电器的带电情况的图是(　　) A　　　　　B　　　 　C　　　　　D A　[丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，靠近不带电的验电器的金属球时，发生静电感应，金属箔片会张开，负电荷会被吸引到带电体附近的金属球上，正电荷会被排斥到远端的金属箔片上，此时金属球上带的是负电，金属箔片上带的是正电，故A正确，B、C、D错误。] [母题变式] 1．在【典例5】中，若验电器原来带正电，用一根带大量负电荷的金属棒接触验电器的金属球，金属箔的张角将(　　) A．先变小后变大 B．变大 C．变小 D．先变大后变小 A　[验电器原来带正电，如果用一根带大量负电荷的金属棒接触验电器的金属球，金属棒上的部分负电荷先中和了验电器上的正电荷，验电器的金属箔片张角变小，但是还剩余一部分负电荷又会转移到验电器上，此时金属箔片带负电，使得验电器的金属箔片的张角再次变大，故A正确，B、C、D错误。] 2．在【典例5】中，若有一带正电荷的验电器，一金属球A靠近验电器的小球B时，验电器金属箔片张角减小，则金属球A(　　) A．可能不带电 B．一定带正电 C．可能带正电 D．一定带负电 A　[验电器原来带正电，要使金属箔片张角减小，则应使B处的电子转移到金属箔片处，根据电荷间的相互作用，A球可能带负电；若A球不带电时，则由于静电感应，A球左侧也会带上负电，产生同样的效果，因此A球可能带负电，也可能不带电，故A正确，B、C、D错误。] 1．“顿牟”指琥珀，“掇芥”的意思是吸引草芥之类的轻小物体。不考虑万有引力的作用，发生“顿牟掇芥”时，两者可能的带电情况是(　　) A．琥珀带正电，草芥带正电 B．琥珀带负电，草芥带负电 C．琥珀带正电，草芥不带电 D．琥珀不带电，草芥不带电 C　[两者相互吸引时，可能带异种电荷，也可能一个带电，另一个不带电，选项C正确。] 2．(多选)如图所示，两个互相接触的导体A和B不带电，现将带正电的导体C靠近A端放置，三者均有绝缘支架，下列说法正确的是(　　) A．导体A的左端感应出负电荷，导体B的右端感应出等量的正电荷 B．导体A的左端感应出负电荷，导体B的右端感应出正电荷，但正、负电荷不一定等量 C．若先将A、B分开，再移走C，则A带负电，B带正电 D．若先将C移走，再把A、B分开，则A带负电，B带正电 AC　[由于静电感应，导体A的左端感应出负电荷，导体B的右端感应出等量的正电荷，A正确，B错误；若先把导体A和B分开，再移走C，导体A和B中的负、正电荷来不及中和，故A、B带上异种电荷，所以此时A带负电，B带正电，C正确；若先移走C，此时导体A和B中的负、正电荷发生中和，A和B均不带电，再把导体A和B分开，A和B仍不带电，D错误。] 3．(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．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2.72×10-9 C D．M在摩擦过程中失去1.7×1010个电子 BCD　[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，根据电荷守恒定律可知，得失电子数目是相等的，M带正电荷2.72×10-9 C，则N一定带负电荷2.72×10-9 C，C正确；M失去的电子数为n＝ 个＝1.7×1010个，D正确。] 4．在桌上间隔一定距离放两本书，将一块洁净的玻璃板放置于两书之上，使玻璃板离开桌面2～3 cm。用宽0.5 cm的纸条剪出各种姿态的人形小纸片，放在玻璃板下面，然后用一块硬泡沫塑料在玻璃上摩擦，可见小纸人翩翩起舞。 (1)小纸人为什么会翩翩起舞？ (2)如果实验前把“舞区”烤一烤，实验效果会更好。这是为什么？ [解析]　(1)小纸人会在玻璃板下被吸住，又被弹下去而跳跃起舞，这是因为泡沫与玻璃摩擦，使玻璃带电吸引小纸人，小纸人被吸到玻璃上后也带上了与玻璃相同的电荷，同种电荷相互排斥，故小纸人翩翩起舞。 (2)用火烤会使玻璃板更加干燥，更容易发生静电现象，实验现象更明显。 [答案]　(1)见解析　(2)见解析 回归本节知识，自我完成以下问题： 1．电荷有几种？什么叫电荷量？ 提示：自然界中电荷有两种：正电荷和负电荷。电荷的多少叫电荷量，用Q表示，有时也可以用q表示。 2．物体起电方式有几种？ 提示：摩擦起电、接触起电、感应起电三种方式。 3．什么是元电荷？带电体的电荷量是任意的吗？ 提示：电子所带的电荷量是最小的电荷量，人们把这个最小的电荷量叫作元电荷。所有带电体的电荷量都是元电荷的整数倍，即电荷量是不能连续变化的物理量。 富兰克林与避雷针 现代避雷针是美国科学家富兰克林(Franklin，1706—1790)发明的。富兰克林认为闪电是一种放电现象。为了证明这一点，他在1752年的一个雷雨天，冒着被雷击的危险，将一个系着长长金属导线的风筝放飞进雷雨云中，并在金属线末端拴着一串铜钥匙。当雷电发生时，富兰克林的手接近钥匙，钥匙上迸出一串电火花，他的手上还有麻木感。幸亏这次传下来的闪电比较弱，富兰克林没有受伤。在成功地进行了捕捉雷电的风筝实验之后，富兰克林在研究闪电与人工摩擦产生的电的一致性时，从两者的类比中做出过这样的推测：既然人工产生的电能被尖端吸收，那么闪电也能被尖端吸收。他由此设想，若能在高物上安置一种尖端装置，就有可能把雷电引入地下。富兰克林设计了一种避雷装置：把一根数米长的细铁棒固定在高大建筑物的顶端，在铁棒与建筑物之间用绝缘体隔开，然后用一根导线与铁棒底端连接，再将导线引入地下。富兰克林把这种避雷装置称为避雷针。经过试用，避雷针果然能起到避雷的作用。避雷针的发明是早期电学研究中的第一个有重大应用价值的技术成果。 　1．雷电的性质与摩擦产生的电的性质是否相同？ 提示：相同。 2．闪电被尖端吸收的本质是什么？ 提示：云层中的电荷与尖端装置的异种电荷进行中和。 课时分层作业(一)　电荷 题组一　电荷 1．如图所示，在某次实验中老师用丝绸摩擦过的玻璃棒(带正电)去吸引细碎的锡箔屑，发现锡箔屑被吸引到玻璃棒上后又迅速向空中散开，下列说法正确的是(　　) A．锡箔屑被吸引是因为获得电子而带负电 B．散开时锡箔屑带负电 C．最后锡箔屑散开主要是因为碰撞 D．散开时锡箔屑带正电 D　[锡箔屑被吸引是因为带电物体能够吸引轻小物体的性质，故A错误；锡箔屑与玻璃棒接触后带上与玻璃棒相同性质的电荷，同种电荷相互排斥，锡箔屑散开，故B、C错误，D正确。] 2．绝缘细线上端固定，下端悬挂一个轻质小球a，a的表面镀有铝膜，在a的附近有一个绝缘柱支撑的金属球b，开始时a、b都不带电，如图所示，现在使b带电，则(　　) A．a、b之间不发生相互作用 B．b先吸引a，接触后又把a排斥开 C．b将吸引a，吸住后不放 D．b立即把a排斥开 B　[带电物体能够吸引轻小物体，故b会将a吸引过来，a与b接触后，a与b带上了同种电荷，相互排斥而分开，所以B正确，A、C、D错误。] 题组二　静电感应 3．如图所示，取一对用绝缘柱支撑的不带电的导体A和B，使它们彼此接触。A、B下方均连有两片金属箔片。手握绝缘棒，把带正电荷的带电体C移近导体A，下列判断正确的是(　　) A．仅有A下方的金属箔片张开 B．仅有B下方的金属箔片张开 C．导体A和B带等量异种电荷 D．导体A带正电、导体B带负电 C　[把带正电荷的带电体C移近导体A，则导体A外端由于静电感应带负电荷，导体B外端由于静电感应带正电荷，即导体A和导体B下方的金属箔片均张开，根据电荷守恒定律可知，导体A和导体B的带电量是相等的。故选C。] 4．(多选)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 ACD　[范德格拉夫起电机起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，满足电荷守恒定律，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；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，防止电荷被导走，故D正确。] 5．如图所示，两个不带电的导体A和B，用一对绝缘柱支撑使它们彼此接触。把一带正电荷的物体C置于A附近，贴在A、B下部的金属箔片都张开，下列说法正确的是(　　) A．此时A带正电，B带负电 B．此时A、B都带负电 C．移去C，贴在A、B下部的金属箔片都闭合 D．先把A和B分开，然后移去C，贴在A、B下部的金属箔片都闭合 C　[带正电的物体C置于A附近时，由于静电感应，A的左端带上负电，B的右端带上正电，故A、B错误；移去C后，A、B由于电荷间相互作用，重新中和，恢复电中性状态，两金属箔片均闭合，故C正确；先把A和B分开，则A带负电，B带正电，移去C后，电荷不能再进行中和，两金属箔片仍然张开，故D错误。] 6．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 D　[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，相互排斥使箔片张开，B错误；小球C靠近A、B，由于静电感应，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；三种起电方式的本质都是电子的转移，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。] 7．在气候干燥的秋冬季节，我们的日常生活中会出现很多静电现象。有一次，小明的手指靠近金属门把手时，突然有一种被电击的感觉。这是因为人在生活中与各种物体接触摩擦后身体带电，当手指靠近门把手时，二者之间出现放电现象。若门是绝缘体，放电前，小明的手指带负电，有关金属门把手的两端感应带电的情况，下列图中标示正确的是(　　) A　　　　　　　　B C　　　　　　　　D A　[人的手指带负电，由于静电感应，门把手离手指较近的一端感应出正电荷，离手指较远的一端感应出负电荷，选项A正确。] 题组三　电荷守恒定律　元电荷 8．(多选)关于元电荷，下列说法正确的是(　　) A．元电荷实质上是指电子或质子本身 B．所有带电体的电荷量一定等于元电荷的整数倍 C．元电荷的数值通常取作e＝1.6×10-19 C D．元电荷e的数值最早是由美国物理学家密立根用实验测得的 BCD　[元电荷实际上是指电子或质子所带的电荷量，数值为1.6×10-19 C，不是指电子或质子本身，故A错误，C正确；元电荷是电荷量的数值，没有正、负电性的区别，宏观上所有带电体的电荷量一定是元电荷的整数倍，故B正确；元电荷的具体数值最早是由密立根用油滴实验测得的，测量精度相当高，故D正确。] 9．某次闪电从云层向地面输送了32 C的负电荷，已知元电荷e＝1.6×10-19 C，则在这个过程中到达地面的电子数是(　　) A．2×10-20个 B．2×1020个 C．5×10-21个 D．5×1021个 B　[到达地面的电子数n＝个＝2×1020个，故选B。] 10．使带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器的箔片张开，下列图中表示验电器上感应电荷的分布情况正确的是(　　) A　　　　B　　　　C　　　　D B　[使带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器发生静电感应，若金属球带正电荷，验电器上的小球带负电荷，下端箔片带等量的正电荷，箔片张开，A、C错误；若金属球带负电荷，验电器上的小球带正电荷，下端箔片带等量的负电荷，箔片张开，B正确，D错误。] 11．完全相同的两个金属小球A、B带有等量的电荷，相隔一定距离，现让第三个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两球带有同种电荷，求A、B两球最后的电荷量的绝对值之比； (2)若A、B两球带有异种电荷，求A、B两球最后的电荷量的绝对值之比。 [解析]　(1)若A、B两球带同种电荷，设电荷量为Q，第三个相同的不带电小球C与A球接触后平分A球的电荷量，A球剩余电荷量为Q，C球与B球接触前，二者的总电荷量为Q，接触后电荷量平分，B球的电荷量为Q，则A、B两球最后的电荷量之比QA∶QB＝Q∶Q＝2∶3。 (2)若A、B两球带异种电荷，设A球的电荷量为＋Q，B球的电荷量为－Q，C球与A球接触后，A球剩余电荷量为Q，C球与B球接触，电荷中和后总电荷量为－Q，二者平分后，B球的电荷量－Q，则A、B两球最后的电荷量的绝对值之比|Q'A|∶|Q'B|＝∶=2∶1。 [答案]　(1)2∶3　(2)2∶1 12．如图所示，两个原来不带电的金属球B、C接触放置，将带负电的A球靠近B(不接触)，三者均有绝缘支架，则(　　) A．B球将带负电 B．C球不带电 C．用手摸一下B球，B球不再带电 D．用手摸一下B球，B、C球均带正电 D　[同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，将带负电的A球靠近B球时，B球上的自由电子会被排斥到远端，也就是C球的右端，所以B球带正电，C球带负电，故A、B错误；用手摸B球的时候，B球、C球、人体和地球组成了一个共同体，所以B球和C球上的自由电子会被排斥到远端，即地球，从而B、C球均带正电，故C错误，D正确。] 13．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，圆环所受静电力的合力大于圆环的重力 D．笔套碰到圆环后，笔套所带的电荷立刻被全部中和 D　[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时，由于同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，所以笔套上的电荷使圆环上、下感应出异种电荷，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，则圆环所受静电力的合力大于圆环的重力，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，但由于总体来说仍带电荷，故没有全部被中和，故D错误，符合题意。] 14．如图所示，左边是一个原先不带电的导体，右边C是后来靠近的带正电的导体球。若用绝缘工具沿图示某条虚线将导体切开，分为A、B两部分，这两部分所带电荷量的大小分别为QA、QB，则下列结论正确的是(　　) A．沿虚线c切开，A带负电，B带正电，且QA>QB B．只有沿虚线b切开，才有A带正电，B带负电，且QA＝QB C．沿虚线a切开，A带正电，B带负电，且QA<QB D．沿任意一条虚线切开，都有A带正电，B带负电，而QA、QB的值与所切的位置有关 D　[导体原来不带电，但是在带正电的导体球C的静电感应作用下，导体中的自由电子向B部分转移，使B部分带负电，A部分带正电。根据电荷守恒定律，A部分移走的电子数目和B部分得到的电子数目是相同的，因此无论从哪一条虚线切开，两部分的电荷量大小总是相等的，但由于电荷之间的作用力与距离有关，自由电子在不同位置所受C的作用力的强弱是不同的，这样导致电子在导体上的分布不均匀，越靠近右端负电荷密度越大，越靠近左端正电荷密度越大，所以从不同位置切开时，左右两部分所带电荷量的大小QA与QB是不同的，故只有选项D正确。] 15．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．闭合开关S1，有电子从枕形导体流向大地 B．闭合开关S2，有电子从枕形导体流向大地 C．闭合开关S1，有电子从大地流向枕形导体 D．闭合开关S2，没有电子通过开关S2 C　[当闭合开关S1、S2中的任何一个以后，便把大地与导体连通，由于静电感应，a端仍为负电荷，大地远处应感应出正电荷，因此无论闭合开关S1，还是开关S2，都应有电子从大地流向导体，故C正确。] 21/21 学科网（北京）股份有限公司 $$