第9章 1 电荷-【优化探究】2025-2026学年新教材高中物理必修第三册同步导学案配套PPT课件（人教版）单选

第九章　静电场及其应用 1　电荷 [学习目标]　1.知道自然界中存在两种电荷，知道电荷量的概念及单位。2.知道三种起电方式，理解感应起电现象(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。 2 课时作业 巩固提升 要点1　电荷 静电感应 要点2　电荷守恒定律 元电荷 要点3　验电器的原理和使用 内容索引 要点1　电荷 静电感应 一 4 1.电荷 (1)自然界中只有两种电荷：__________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，在国际单位制中的单位是__________，简称库，符号是________。正电荷的电荷量为________ 值，负电荷的电荷量为__________值。 梳理 必备知识 自主学习 正 负 排斥 吸引 库仑 C 正 负 5 (4)摩擦起电及其原因 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起电原因：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__________电，失去电子的物体则带__________电。 摩擦 负 正 6 2.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__________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。 远离 异种 同种 静电感应 7 [思考与讨论] 用丝绸摩擦玻璃棒，玻璃棒带正电，是不是丝绸失去正电荷、玻璃棒得到正电荷? 提示：不是，用丝绸摩擦玻璃棒，玻璃棒失去电子，丝绸得到电子。 8 1.三种起电方式的比较 归纳 关键能力 合作探究 起电方式 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 不同物质的原子核对电子的束缚能力不同，束缚能力强的得到电子，带负电；束缚能力弱的失去电子，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 在电荷间的相互作用下，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 9 2.感应起电的理解 (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，相当于先把导体接地，然后再与大地断开。 10 [例1]　关于摩擦起电和感应起电,下列说法正确的是(　　) A.摩擦起电是因为电荷的转移,感应起电是因为产生电荷 B.感应起电是因为电荷的转移,摩擦起电是因为产生电荷 C.不论是摩擦起电还是感应起电都是因为电荷的转移 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 C 摩擦起电的实质是电子从一个物体转移到另一个物体,感应起电的实质是电子在电荷间相互作用下,从物体的一部分转移到另一部分,两个过程都没有产生电荷,选项A、B错误,C正确;一个带电体接触一个不带电的物体,两物体带同种电荷,D错误。 D [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 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。 名师点评 分析感应起电问题的两点提醒 1.分清导体靠近带电体的一端(近端)和远离带电体的一端(远端),近端感应出异种电荷,远端感应出同种电荷。 2.注意拿走带电体的顺序,若保持带电体不动,先分开导体的近端和远端,再移走带电体,则近端带异种电荷,远端带同种电荷。若先移走带电体,则导体上的电荷会立即中和,不再带电。 B [针对训练]　1.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.两种不同材料的不带电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,质子从玻璃棒上转移到丝绸上,丝绸因质子数多于电子数而显正电 摩擦起电的实质是由于两个物体的原子核对核外电子的束缚能力不相同,因而电子可以在物体间转移,而不是产生电子和质子,故A、C、D错误。两物体互相摩擦时,若一个物体失去电子,其质子数就会比电子数多,则该物体带正电;若一个物体得到电子,其质子数就会比电子数少,则该物体带负电,两物体得到和失去的电子数相同,同时带等量异种电荷,故B正确。 B 2.(2024·北京大兴区高二上学期期末)用绝缘柱支撑着贴有小金属箔的导体A和B,使它们彼此接触,起初它们不带电,贴在它们下部的并列平行双金属箔是闭合的。现将带正电荷的物体C移近导体A,发现金属箔都张开一定的角度,如图所示,则(　　) A.B下部的金属箔感应出负电荷 B.A下部的金属箔感应出负电荷 C.A和B下部的金属箔都感应出负电荷 D.A和B下部的金属箔都感应出正电荷 由于物体C带正电,因此当C靠近A时,A将感应出负电荷,即导体中的自由电子将向A端移动使A带负电,也因此使B端失去电子而带上正电,则与A相连的金属箔因带负电而张开,与B相连的金属箔因带正电而张开,故选B。 二 要点2　电荷守恒定律 元电荷 20 1.电荷守恒定律 (1)内容：电荷既不会__________，也不会__________，它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__________保持不变。 (2)另一表述是：一个与外界没有电荷交换的系统，_______________保持不变。 注意：不论哪一种带电方式都没有创造电荷，也没有消灭电荷。物体带电的本质都是电子发生了转移。 梳理 必备知识 自主学习 创生 消灭 另一个物体 另一部分 总量 电荷的代数和 21 2.元电荷 (1)元电荷：最小的电荷量，e＝_______________，最早由_________测 得。所有带电体的电荷量都是e的__________。  (2)比荷：电子的__________与其_________的比值。电子的比荷为＝1.76×1011 C/kg。 1.60×10-19 C 密立根 整数倍 电荷量 质量 22 [思考与讨论] (1)两个导体带有等量的异种电荷，当两导体相互接触时发生电中和，即对外不显电性，此过程是不是说明电荷消失了? 提示：(1)电荷的中和并不是指电荷消失，而是指带等量异种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。 (2)对“电荷的总量保持不变”中“电荷的总量”是怎么理解的? 提示：(2)“电荷的总量”是指电荷的代数和。 23 1.“中性”与“中和”的区别 (1)电中性的物体是有电荷存在的，只是正、负电荷的代数和为零，对外不显电性。 (2)电荷的中和是指等量正、负电荷完全抵消的过程，但正、负电荷本身依然存在，并没有消失。 2.完全相同的金属球接触带电时电荷量的分配情况 (1)用带电荷量为Q的金属球与不带电的金属球接触后，两金属球均带的电荷量，电性与原带电金属球电性相同。 归纳 关键能力 合作探究 24 (2)若两金属球带同种电荷且带电荷量分别为Q1、Q2，则每个金属球所带的电荷量均为总电荷量的一半，即Q1'＝Q2'＝，电性与两金属球原来所带电荷的电性相同。 (3)若两金属球带异种电荷且带电荷量分别为Q1、Q2，接触后先中和等量的异种电荷，剩余的电荷量平均分配，即Q1'＝Q2'＝，电性与接触前带电荷量大的金属球的电性相同。 25 [例3]　下列说法正确的是(　　) A.元电荷实质上是指电子和质子本身 B.一个带电体的带电荷量可以是205.5倍的元电荷 C.元电荷就是一个电荷 D.元电荷e的值最早是由物理学家密立根通过实验测得的 D 元电荷是最小的电荷量单元,不是指电子和质子本身,A、C错误;一个带电体的带电荷量必须是元电荷的整数倍,B错误;元电荷e的值最早是由物理学家密立根通过实验测得的,D正确。 [例4]　有两个完全相同的金属球A、B,分别带有电荷量QA=6.4×10-9 C、QB=-3.2×10-9 C,让两绝缘金属球接触。在接触后,A、B带电荷量各是多少?此过程中电子如何转移?转移了多少个电子? [答案]　均为1.6×10-9 C　自由电子由B向A转移　3.0×1010个 由于QA=6.4×10-9 C,QB=-3.2×10-9 C,根据电荷量分配规律得,两金属球接触后带电荷量相同,QA'=QB'==1.6×10-9 C。两金属球接触时,自由电子由B向A转移,转移的个数n==(个)= 3.0×1010(个)。 名师点评 两金属导体接触后电荷量的分配规律 1.当两个导体材料、形状不同时,其中一个带电,另一个不带电,接触后再分开,两者均带电,但无法确定电荷量的多少。 2.若使两个完全相同的金属球带电荷量大小分别为Q1、Q2,则有: [针对训练]　3.甲、乙两个原来不带电荷的物体相互摩擦,结果发现甲物体带了1.6×10-15 C的正电荷。下列说法正确的是(　　) A.乙物体也带了1.6×10-15 C的正电荷 B.甲物体失去了1×104个电子 C.乙物体失去了1×104个电子 D.甲、乙两物体共失去了2×104个电子 B 甲、乙两个物体相互摩擦,甲带1.6×10-15 C的正电荷,那么由电荷守恒定律可知,乙应带1.6×10-15 C的负电荷,即甲失去了1×104个电子,乙得到了1×104个电子,所以选项B正确。 4.有三个完全相同的金属小球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。先将小球C与小球A接触后分开,再将小球B与小球C接触然后分开,则这时三个小球的带电荷量分别为多少? 答案:1.5×10-3 C　-2.5×10-4 C　-2.5×10-4 C 当小球C和A接触后,A、C两球带电荷量均为Q1== C=1.5×10-3 C,再让小球B与小球C接触,此时B、C两球带电荷量均为Q2= C=-2.5×10-4 C,所以最终A、B、C三个小球的带电荷量分别是1.5×10-3 C、-2.5×10-4 C、-2.5×10-4 C。 三 要点3　验电器的原理和使用 36 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，如图甲所示。 (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，如图乙所示。 37 [例5]　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 A 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,即金属箔的夹角逐渐增大,故B、C、D错误,A正确。 四 课时作业 巩固提升 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 [A组　基础巩固练] 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 A 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。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2.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。对上述实验分析正确的是(　　)   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 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 C 用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、金属箔片都带负电,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。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 3.(2024·江苏徐州高二上学期期末)玻璃棒与丝绸摩擦后,玻璃棒带上了正电荷,电荷量为Q,则(　　) A.丝绸带负龟,且电荷量绝对值大于Q B.丝绸带负电,且电荷量绝对值小于Q C.玻璃棒上有些电子转移到了丝绸上 D.丝绸上有些电子转移到了玻璃棒上 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 C 用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电,是玻璃棒上的原子核束缚电子的能力弱,使一部分电子从玻璃棒上转移到丝绸上,玻璃棒因失去电子而带正电,丝绸因得到电子而带负电,且电荷量绝对值等于Q,C正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 4.(2024·四川攀枝花高二上学期期末)不带电的金属导体M与带电的金属导体N接触之后带上了负电,原因是(　　) A.M有部分正电荷转移到N上 B.N有部分正电荷转移到M上 C.M有部分电子转移到N上 D.N有部分电子转移到M上 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 D 金属导体带电的本质是电子的转移,所以M带上负电的原因是N有部分电子转移到了M上,故选D。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 5.学习了静电感应后,爱思考的小明同学想起初中物理老师 演示过如图所示实验,用丝绸摩擦过的玻璃棒靠近悬挂的金 属球时,金属球会被吸引。小明猜想玻璃棒会吸引金属球可 能是因为静电感应现象,若他的猜想是正确的,你认为图中金属球上感应电荷的分布情况合理的是(　　) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 D 由静电感应规律可知,金属球靠近玻璃棒的一侧带异种电荷,远离玻璃棒的一侧带同种电荷,故金属球的左侧带有负电荷,右端带有正电荷,故选D。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 6.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 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 A 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。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 7.(2024·河南南阳期中)如图所示,导体A、B紧靠在一起,带正电的小球C靠近导体A的左端,A带上了-1.0×10-8 C的电荷,则下列说法正确的是(　　) A.电子由A转移到B B.正电荷由A转移到B C.导体A得到的电子数是1.0×108个 D.导体B失去的电子数是6.25×1010个 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 D 金属导体中的自由电荷为自由电子,带正电的小球C靠近导体A的左端,A带上了-1.0×10-8 C的电荷,则电子由B转移到A,故A、B错误;导体A得到电子,导体B失去电子,转移的电子数n== 个=6.25×1010个,故C错误,D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 8.(2024·广东广州高二上学期期中)如图所示,在带电体C的右侧有两个原来不带电的、相互接触的金属导体A和B,A、B、C均放在绝缘支座上。由于静电感应,导体A、B均带电。下列说法正确的是(　　) A.在如图所示状态下,导体A带负电,B不带电 B.在图示状态下移走带电体C,导体 A、B带电情况不变 C.在图示状态下将导体A、B分开, 分开后A、B都带负电 D.将导体A、B分开再移走带电体C,导体A、B一定带等量异种电荷 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 D 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错误;若先移走C,此时导体A和B中的电荷又发生中和,不再带电,B错误;在图示状态下先将导体A、B分开再移走带电体C,分开后A、B带电情况不变,即A带负电,B带等量的正电荷,C错误,D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 9.验电器结构如图所示。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 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 A 带大量负电荷的金属棒接触验电器的金属球时,验电器上所带的正电荷先被负电荷中和,验电器带电荷量减少,金属箔张角变小;中和完后,多余的负电荷又会转移到验电器上,使金属箔的张角再次变大,故A正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 [B组　综合强化练] 10.(2024·北京丰台区高二上学期期末)如图所示,将带正电的导体球C靠近不带电的导体。沿虚线将导体分成A、B两部分,这两部分所带电荷量分别为QA、QB。下面判断正确的是(　　)  A.QA=QB,A带负电 B.QA=QB,A带正电 C.QA>QB,A带负电 D.QA>QB,A带正电 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 B 根据电荷守恒定律可知QA=QB,根据静电感应原理可知,A带正电,故选B。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 11.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 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 C 由于静电感应,a、b两端出现等量的负、正电荷。当闭合开关S1、S2中的任何一个以后,便把大地与枕形导体连通,使大地与枕形导体组成一个新的大导体,枕形导体为近端,感应出负电荷,大地为远端,感应出正电荷,因此无论是闭合开关S1还是闭合开关S2,都有电子从大地流向枕形导体,故选项C正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 [C组　培优选做练] 12.半径相同的两个金属小球A、B带有相等的电荷量,相隔一定的距离,现让第三个半径相同的不带电的金属小球先后与A、B接触后再移开(三个小球由同种金属制成)。 (1)若A、B带同种电荷,求接触后两球所带的电荷量之比; 答案:(1)2∶3 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 (1)若A、B带同种电荷,设带电荷量均为Q,第三个小球先与A接触,电荷量平均分配,各带电荷量;第三个小球再与B接触,两球电荷量之和平均分配,各带电荷量Q。因此A、B所带电荷量之比=。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 (2)若A、B带异种电荷,求接触后两球所带的电荷量之比。 答案:　(2)2∶1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 (2)若A、B两球带异种电荷,设A带正电,B带负电,带电荷量均为Q,则第三个小球先和A接触,电荷量平均分配,均带正电,各带电荷量;第三个小球再和B接触,先中和再平均分配,均带负电,各带电荷量Q。因此A、B所带电荷量之比=。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 [思路点拨]　利用电荷守恒定律求接触后两金属球的电荷量分析转移的电荷量确定转移的电子数 $$