1.电荷-【金版教程】2025-2026学年高中物理必修第三册创新导学案全书Word（人教版2019）

物理　必修 第三册 RJ 1．电荷 1．知道自然界中有两种电荷：正电荷、负电荷，知道电荷量的概念，了解摩擦起电及其原因，认识金属导电及绝缘体不导电的原因。2.理解静电感应现象及其特点，了解感应起电。3.理解摩擦起电、感应起电的实质，从而认识和理解电荷守恒定律。4.知道元电荷、比荷的概念。 任务1　电荷　摩擦起电 如图所示，摩擦过的琥珀能够吸引羽毛，这是因为摩擦可以使物体带电。美国科学家富兰克林通过实验发现，雷电的性质与摩擦产生的电的性质完全相同，并命名了正电荷和负电荷。回顾初中知识，请回答：正、负电荷是怎么定义的？电荷间的作用有什么规律？ 提示：与丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷相同的是正电荷，与毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷相同的是负电荷。同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。 1．自然界的电荷只有两种：正电荷、负电荷。 2．电荷量 电荷的多少叫作电荷量，用Q表示，有时也可以用q来表示。在国际单位制中，它的单位是库仑，简称库，符号是C。正电荷的电荷量为正值，负电荷的电荷量为负值。 注：在国际单位制中，根据电荷量q与电流I的关系q＝It，定义1 A恒定电流在1 s时间间隔内所传送的电荷量为1 C。 3．摩擦起电及其原因 (1)摩擦起电：由于摩擦而使物体带电的方式。 (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。 4．金属导电及绝缘体不导电的原因 (1)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。失去自由电子的原子便成为带正电的离子，它们在金属内部排列起来，每个正离子都在自己的平衡位置附近振动而不移动，只有自由电子穿梭其中，这就使金属成为导体。 (2)绝缘体中几乎不存在能自由移动的电荷。 想一想 下图是部分不同物质的原子核对电子束缚能力强弱的排序图，毛皮与图中的什么物体摩擦最容易起电？它们摩擦后毛皮带正电还是负电？ 提示：由图可知，毛皮的原子核束缚电子的能力最弱，梳子的原子核束缚电子的能力最强，故毛皮与梳子摩擦最容易起电；摩擦后，毛皮失去电子带正电，梳子得到电子带负电。 例1　“通草球”是五加科植物通脱木的茎髓。秋天取茎，放置干燥处晾干，将其茎髓制成小球。这种小球密度很小，且绝缘，过去常用来做静电实验。现在这种东西较少见，一般中药店里有售。在图中，两个通草球甲和乙悬挂在支架上，彼此吸引。关于该现象判断正确的是(　　) A．甲小球一定带了电 B．乙小球一定带了电 C．两个小球中有一个可能不带电 D．甲、乙小球可能带有同种电荷 (1)电荷间的相互作用规律是什么？ 提示：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。 (2)怎么知道一个物体是否带电？ 提示：①看其是否可以吸引不带电的轻小物体。②看其是否与另一个物体相互排斥。 [解析]　同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，同时，带电物体还可吸引轻小物体，故甲、乙两个小球可能带异种电荷，也可能一个带电，一个不带电。故选C。 [答案]　C 例2　(多选)如图所示，梳过头发的塑料梳子，常能吸引轻小物体，这属于摩擦起电。关于摩擦起电现象，下列说法正确的是(　　) A．摩擦起电现象的本质是通过摩擦创造了电荷 B．头发和梳子互相摩擦后，带上了异种电荷 C．梳子带负电，是因为梳子上的一些原子核转移到头发上 D．头发带正电，是因为头发上的一些电子转移到梳子上 摩擦起电的本质是什么？ 提示：电子从相互摩擦的一个物体转移到另一个物体。 [解析]　摩擦起电现象的本质是一个物体上的电子转移到另一个物体上，而不是创造了电荷，故A错误；头发和梳子互相摩擦前均呈电中性，每个原子中原子的正电荷数量与电子的负电荷数量一样多，互相摩擦时，由于头发的原子核对电子的束缚能力比梳子的原子核对电子的束缚能力弱，使得一部分电子由头发转移到梳子上，于是头发带正电，梳子带负电，二者带上了异种电荷，故B、D正确，C错误。 [答案]　BD 任务2　静电感应 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。手握绝缘棒，把带正电荷的带电体C移近导体A，会发现A、B的两片金属箔均张开。请尝试利用金属的微观结构模型，解释看到的现象。 提示：把带正电荷的带电体C移近导体A，导体A和B中带负电的自由电子受到C的吸引，会向A的左端聚集，所以A的左端带负电，B的右端带等量正电，由于任一端的两金属箔均带同种电荷，互相排斥，从而使两端的金属箔均张开。 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。 2．感应起电：利用静电感应使金属导体带电的过程。 1．三种起电方式的比较 方式 摩擦起电 感应起电 接触起电 产生条件 两不同绝缘体摩擦时 导体与带电体靠近时 导体与带电体接触时 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(若导体与带电体完全相同，则带等量同种电荷) 微观解释 不同物体的原子核对核外电子的约束力不同，摩擦时会出现电子从一个物体转移到另一个物体上的现象 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 拓展：不带电轻小物体能被带电体吸引的原因 不带电轻小物体(绝缘体)A靠近带电体B时，由于同种电荷相斥，异种电荷相吸，在B中电荷的作用下，A中的少量异种电荷会向靠近B的方向移动，A中的少量同种电荷会向远离B的方向移动，电荷移动稳定后，由于A中的少量异种电荷距离B更近，受到B的吸引力大于A中远端少量同种电荷所受B的排斥力，所以A所受B的合力指向B，若A足够轻小，就会克服重力、摩擦力向B移动而被B吸住。 2．验电器 (1) 结构：如图甲所示，玻璃瓶内有两片金属箔，用金属丝挂在一根导体棒的下端，棒的上端穿过绝缘的瓶塞从瓶口伸出。 (2)作用：检测物体是否带电，粗略检测物体带电的多少。 (3)原理：同种电荷相互排斥。 (4)常见的两种使用方法 ①带电体接触验电器：当带电体与验电器的导体棒的上端接触时，导体棒带上电荷，与导体棒相连的两金属箔片带上同种电荷，因相互排斥而张开(如图乙)。带电体所带电荷量越多，两金属箔片所带电荷量越多，受到的斥力越大，张开的角度也越大。 ②带电体靠近验电器：当带电体靠近验电器的导体棒的上端时，带电体会使导体棒的上端感应出与带电体异种的电荷，两金属箔片上会感应出与带电体同种的电荷，两金属箔片在斥力的作用下张开(如图丙)。 　 说明：如果把金属箔换成指针，并用金属制作外壳，这样的验电器又叫作静电计，如图丁所示。 例3如图所示，A、B是两个带有绝缘支架的金属球，它们原来均不带电，并彼此接触。现使带负电的橡胶棒C靠近A(C与A不接触)，然后先将A、B分开，再将C移走。关于A、B的带电情况，下列判断正确的是(　　) A．A带正电，B带负电 B．A带负电，B带正电 C．A、B均不带电 D．A、B均带正电 (1)本题是哪种方式起电？ 提示：感应起电。 (2)本题起电的原因是什么？ 提示：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。 [解析]　带负电的橡胶棒C靠近A时，A球会感应出正电荷，而B球会感应出负电荷。先把 金属球A和B分开，再移走C，金属球A上的正电荷与B上的负电荷将不再变化，所以此时A带正电，B带负电。故A正确。 [答案]　A [跟进训练]　绝缘细线上端固定，下端挂一轻质金属球a。在a的近旁有一金属球b，开始时，a、b都不带电，如图所示，现使b带正电，则(　　) A．b将吸引a，吸住后不放开 B．a、b之间不发生相互作用 C．b立即把a排斥开 D．b先吸引a，接触后又把a排斥开 答案：D 解析：若使b带正电，由于静电感应，金属球a靠近b的一侧带负电，远离b的一侧带正电，金属球b对负电荷的引力大于对正电荷的斥力，b将吸引a，接触后由于接触起电，导致a、b均带正电，由于斥力的作用，b又把a排斥开，故A、B、C错误，D正确。 任务3　电荷守恒定律　元电荷 摩擦起电的过程是否创造了电荷？感应起电过程呢？ 提示：无论是摩擦起电还是感应起电都没有创造电荷，只是电荷的分布发生了变化。 一、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．更普遍的表述：一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变。 二、元电荷 1．元电荷 电荷量是不能连续变化的物理量。迄今为止，实验发现的最小电荷量就是电子所带的电荷量。质子、正电子所带的电荷量与它相同，电性相反。人们把这个最小的电荷量叫作元电荷，用e表示，e＝1.60×10－19__C，最早是由美国物理学家密立根测得的。所有带电体的电荷量都是e的整数倍。 2．比荷：带电体的电荷量与质量之比。 想一想 小明这样描述一道题目，其中有一句：“……有一个物体带5.0×10－18 C的电荷量……”，这道题有科学性错误吗？ 提示：有。因为＝＝31.25，不是正整数，即物体所带的电荷量不等于元电荷的整数倍，这是不可能的。 例4金属球A带5q的正电荷，另一完全相同的金属球B带－q的负电荷，将两金属球接触后再分开，则B球的电荷量为(　　) A．－q B．q C．2q D．4q [解析]　由于两小球完全相同，故接触后先中和再平分剩余电荷，qA＝qB＝＝2q，C正确。 [答案]　C (1)原来不带电的物体，相互摩擦必然会带上等量异种电荷。 (2)相互接触的物体会带同种电荷，如果是相同的物体，接触后带的电荷量会相等；不管何种情况，接触后电荷量的代数和与接触前的代数和相等。 [跟进训练]　(多选)原来甲、乙、丙三物体都不带电，今使甲、乙两物体相互摩擦后，乙物体再与丙物体接触，最后得知甲物体带正电1.6×10－15 C，丙物体带电8×10－16 C。则对于最后乙、丙两物体的带电情况，下列说法中正确的是(　　) A．乙物体一定带有负电荷8×10－16 C B．乙物体可能带有负电荷2.4×10－15 C C．丙物体一定带有正电荷8×10－16 C D．丙物体一定带有负电荷8×10－16 C 答案：AD 解析：由于甲、乙、丙原来都不带电，即都没有净电荷。甲、乙摩擦导致甲失去电子而带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接触，从而使一部分负电荷转移到丙物体上，故可知乙、丙两物体都带负电荷，由电荷守恒定律可知，乙最终所带负电荷为1.6×10－15 C－8×10－16 C＝8×10－16 C，故B、C错误，A、D正确。 课后课时作业 知识点一　摩擦起电、感应起电、接触起电 1．东汉时期的哲学家王充在《论衡·乱龙》中记录了“顿牟掇芥”，这个词的意思是经过摩擦的琥珀或玳瑁的甲壳(顿牟)能吸引(掇)芥菜子、干草之类的微小屑末(芥)。下列关于这个现象的解释正确的是(　　) A．经过摩擦的琥珀或玳瑁的甲壳有了磁性 B．经过摩擦的琥珀或玳瑁的甲壳带了电 C．经过摩擦的琥珀或玳瑁的甲壳与芥菜子、干草之类的微小屑末带异种电荷 D．经过摩擦的琥珀或玳瑁的甲壳与芥菜子、干草之类的微小屑末带同种电荷 答案：B 解析：“顿牟掇芥”属于静电现象，是指经过摩擦的琥珀或玳瑁的甲壳带了电，能够吸引芥菜子、干草之类的微小屑末，但被吸引的芥菜子、干草之类的微小屑末不一定带电，故B正确，A、C、D错误。 2．在气候干燥的秋冬季节，当手指靠近金属门把手时，有时突然有一种被电击的感觉，这是静电现象。这是因为运动摩擦使身体带电，当手指靠近门把手时，二者之间形成放电现象。放电前，若手指带负电，有关金属门把手的两端被感应带电的情况，下列图中标示正确的是(　　) 答案：D 解析：放电前，若手指带负电，根据电荷间的相互作用规律可知，门把手靠近手指一端带正电，远离手指一端带负电。故选D。 3．(多选)如图所示，不带电的金属导体A和B放在绝缘支柱上并相互接触，带正电的小球C放置在导体A的左侧。下列操作能让导体B最终带负电的是(　　) A．移走小球C后分开导体A、B B．将导体A短暂接地后移走小球C，再分开导体A、B C．移动小球C与导体A、B接触后，移走小球C，再分开导体A、B D．将导体B短暂接地后移走小球C，再分开导体A、B 答案：BD 解析：带正电的小球C放置在导体A的左侧，因静电感应，导体A带负电，导体B带正电，移走小球C后，导体A、B的电荷重新分布，导体A和导体B均不带电，故A错误；小球C与导体A、B接触后，导体A、B整体带正电，移走小球C再分开导体A、B，导体A、B均带正电，故C错误；将导体A或导体B短暂接地，导体A、B整体带负电，移走小球C再分开导体A、B，导体A、B均带负电，故B、D正确。 4．如图所示，甲、乙两导体球互相接触且对地绝缘，现将用毛皮摩擦过的带负电的橡胶棒，移近或接触两个不带电的导体球。下列说法正确的是(　　) A．毛皮与橡胶棒摩擦时，橡胶棒上的正电荷转移到毛皮上 B．橡胶棒移近甲球，甲球带正电，乙球带负电，是因为橡胶棒将正电荷转移到甲上，将负电荷转移到乙上 C．橡胶棒移近甲球，甲球带正电，乙球带负电，是因为甲上的电子转移到乙上 D．橡胶棒与甲球接触一下移开，橡胶棒上的负电荷只转移到甲上而不会转移到乙上，从而甲带负电，乙不带电 答案：C 解析：毛皮与橡胶棒摩擦时，毛皮上的电子转移到橡胶棒上，使得橡胶棒带负电，故A错误；橡胶棒移近甲球，甲球带正电，乙球带负电，是因为静电感应使甲上的电子转移到乙上，故B错误，C正确；橡胶棒与甲球接触一下移开，橡胶棒上的负电荷会转移到甲和乙上，甲、乙均带负电，故D错误。 知识点二　电荷守恒定律、元电荷 5．对物体带电现象的叙述，下列说法正确的是(　　) A．一个不带电的物体内一定没有电荷 B．物体带电一定具有多余的电子 C．物体带电的过程就是电荷移动的过程 D．物体带电的过程就是创造电荷的过程 答案：C 解析：任何物体内部总有正、负电荷，不带电是因为它呈现了电中性，故A错误；物体带电可能是有多余的电子或缺少电子，故B错误；物体带电的过程就是电荷移动的过程，故C正确；电荷是不能被创造的，故D错误。 6．(多选)下列关于元电荷的说法中正确的是(　　) 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．元电荷e的数值最早是由美国物理学家密立根通过实验测得的 答案：BCD 解析：元电荷实际上是指电荷量，数值为1.60×10－19 C，没有正、负，不是物质，电子、质子是实实在在的粒子，它们的电荷量为元电荷，A错误，C正确；实验得出，所有带电体的电荷量或者等于e，或者是e的整数倍，B正确；元电荷e的数值最早是由美国物理学家密立根通过油滴实验测得的，D正确。 7．(多选)一带负电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．该现象是由于电子的转移引起的，仍然遵循电荷守恒定律 答案：CD 解析：带负电的金属小球在潮湿的空气中，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，在电荷转移的过程中，电荷守恒，故C、D正确。 8．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 答案：A 解析：任何带电体的电荷量都只能是元电荷的整数倍，元电荷e＝1.6×10－19 C。A中电荷量为e，B中电荷量为4e，C中电荷量为10e，D中电荷量为250e，也就是说B、C、D中的电荷量数值均是元电荷的整数倍，只有A是不可能的。 9．(2023·上海高考)三个大小相同的带电导体球x、y、z，带电量分别为＋4 μC、0 μC和－10 μC，让x与y先接触，然后让y与z接触，最终y所带的电荷量为(　　) A．－4 μC B．－3 μC C．－2 μC D．－1 μC 答案：A 解析：三个导体球大小相同，相互接触后同号电荷量会平均分配，异号电荷先中和，再平均分配，故x与y接触后，由电荷守恒定律得Qx′＝Qy′＝＝＝＋2 μC，y再与z接触后，由电荷守恒定律得Qy″＝Qz′＝＝＝－4 μC，故选A。 10．有A、B两个物体经摩擦后，B带上了2.4×10－6 C的正电荷，求此过程中有多少电子发生了转移？是如何转移的？ 答案：1.5×1013个　由B向A转移 解析：通过摩擦B带上正电，故有电子从B向A发生了转移。由于物体所带的电荷量都是元电荷的整数倍，即Q＝ne，所以转移的电子数为n＝＝＝1.5×1013个。 11．(多选)把两个完全相同的金属小球A和B接触一下，再分开一段距离，发现两球之间相互排斥，则A、B两球带电情况可能是(　　) A．带有等量异种电荷 B．带同种电荷 C．带不等量异种电荷 D．均不带电 答案：BC 解析：若两个小球原来分别带等量异种电荷，接触后电荷完全中和，两球之间不存在排斥力，A错误；若两个小球原来分别带同种电荷，接触后电荷重新平分，带上等量同种电荷，存在排斥力，B正确；若两个小球原来分别带不等量异种电荷，小球接触后电荷先中和再平分，带上等量同种电荷，存在排斥力，C正确；若两球均不带电，接触后也不会带电，故两球之间不会有排斥力，D错误。 12．(多选)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成一笔套，将笔套与头发摩擦后，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，下列说法正确的是(　　) A．摩擦使笔套带电 B．笔套靠近圆环时，圆环上、下部感应出异种电荷 C．圆环被吸引到笔套上的过程中，圆环所受笔套的吸引力大于圆环的重力 D．笔套碰到圆环后，笔套所带的电荷立刻被全部中和 答案：ABC 解析：笔套与头发摩擦后带电，故A正确；带电的笔套靠近圆环时，圆环上、下部感应出异种电荷，故B正确；当距离约为0.5 cm时圆环被吸引到笔套上，是因为圆环所受笔套的吸引力大于圆环的重力，故C正确；笔套是绝缘体，笔套碰到圆环后，笔套所带的电荷不会立刻被全部中和，故D错误。 13．(多选)如图所示，有一带正电的验电器，当一金属球A靠近验电器的小球B(不接触)时，验电器的金属箔张角减小，则(　　) A．金属球A可能不带电 B．金属球A可能带负电 C．金属球A可能带正电 D．金属球A一定带负电 答案：AB 解析：验电器的金属箔之所以张开，是因为它们都带有正电荷，而同种电荷相互排斥，张开角度的大小取决于它们电荷量的多少，张角减小说明电荷量减小。如果A球带负电，靠近验电器的B球时，异种电荷相互吸引，使金箔上的正电荷逐渐“上移”，从而使金属箔张角减小。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球的端面出现负的感应电荷，而背向B球的端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，因距离的不同而表现为吸引作用，从而使B球和金属箔上的电荷重新分布，金属箔张角减小。如果A球带正电，同种电荷相互排斥，验电器上的正电荷向远离A球的金属箔上移动，金属箔张角增大。综上，A、B正确，C、D错误。 14．如图所示，大球A原来的电荷量为Q，小球B原来不带电，现在让小球与大球接触，达到稳定状态时，小球B获得的电荷量为q；现给大球A补充电荷，使其电荷量为Q，再次让小球接触大球，每次都给大球补充到电荷量为Q，问：经过反复足够多次接触后，小球B所带电荷量为多少？ 答案： 解析：由于两个球的形状和大小不等，所以在接触过程中，两球的电荷量分配比例不是1∶1，但应该是一个确定的值，根据第一次接触达到稳定状态时两者的电荷量关系可知，每次接触达到稳定状态时，两球所带电荷量之比均为(Q－q)∶q 经过多次接触后，从大球上迁移到小球上的电荷量越来越少，最终将为零，设最终小球B所带电荷量为q′，则有＝ 解得q′＝。 14 学科网（北京）股份有限公司 $$