9.1 电荷-【创新大课堂系列】2025-2026学年高中物理必修第三册同步辅导与测试(人教版)

第九章 静电场及其应用 1 电荷 学习目标要求 核心素养和关键能力 1.物理观念 1.知道自然界中存在两种电荷，知道电荷量的概念及 知道元电荷、比荷、电荷量、静电感应的概念。 单位. 2.科学探究 2.知道三种起电方式，理解感应起电现象， (1)利用验电器探究导体是否带电. 3.知道电荷守恒定律的内容以及元电荷的概念. (2)探究分析感应起电现象. 必备知识·自主梳理 预习新知夯实基础 一、电荷 三、电荷守恒定律的两种表述 1.两种电荷： 和 :1.电荷既不会创生，也不会消灭，它只能从一个物 2.电荷量：电荷的 ,常用Q或q表示，国： 体 到另一个物体，或者从物体的一部分 际单位制中的单位是 ,简称 ,符 转移到另一部分；在转移过程中，电荷的总量保 号是 持 3.原子的组成 2.一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的 原子由 和核外电子组成，原子核由带： 保持不变 正电的 和不带电的 组成，核外电：四、元电荷 子带 通常原子内正、负电荷的数量相1.定义：实验发现的最小电荷量就是 所带 同，故整个原子对外界表现为电中性」 的电荷量，这个最小的电荷量叫作元电荷，用符 4.自由电子和离子 号e表示 金属中原子的外层电子往往会脱离原子核的束缚：2.所有带电体的电荷量都是的 ,电荷 而在金属中自由运动，这种电子叫作 ,失 量是不能 变化的物理量 去自由电子的原子便成为带正电的 :3.元电荷的大小：e=1.602176634×10-19C,在 5.摩擦起电 计算中通常取e= 当两种物质组成的物体相互摩擦时， 从4.电子的比荷：电子的电荷量e与电子的质量me 一个物体转移到另一个物体，原来呈电中性的 之 .其值=1.76×1011C/kg. 物体由于 电子而带负电， 电子的 me 物体则带正电 即学即用 二、静电感应 1.静电感应：当一个带电体靠近导体时，由于 1.判断下列说法的正误， ,导体中的自由电荷便会趋向或远 (1)用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，是因为正电 离带电体，使导体靠近带电体的一端带 荷从丝绸转移到玻璃棒上， 电荷，远离带电体的一端带 电荷的现象 (2)两种不同物质组成的物体相互摩擦使物体 2.感应起电：利用 使金属导体带电的： 带电，是由于两物体的原子核对核外电子束缚 过程 的能力不同 物理必修第三册 (3)原来不带电的丝绸和玻璃棒相互摩擦后分：2.带正电的物体C靠近不带电的枕形导体AB,如图 别带上了异种电荷，说明通过摩擦可以创造： 所示，A端将带 电，B端将带 电 电荷 () C B (4)元电荷就是最小的带电体， ( (5)某一带电体的电荷量可能等于5×1019C. 关键能力·合作探究 讲练设计探究重，点 要点1对三种起电方式的理解 角度1对摩擦起电的理解 [典例1]如图所示，将因摩擦 探究导入刚梳过头发的塑料梳子可以吸引轻小 而带电的塑料丝靠近带电的 的纸屑，在毛衣上摩擦过的气球能使细小的水 PVC管，塑料丝“躲开”状似章 流发生弯曲，为什么会出现上述现象？ 鱼，这种现象称为“静电章鱼” 由此现象可以判断 A.塑料丝和PVC管都带 正电 B.塑料丝和PVC管都带负电 C.塑料丝和PVC管带同种电荷 D.塑料丝和PVC管带异种电荷 [听课记录] 探究归纳 三种起电方法的比较 角度2对感应起电的理解 方式 摩擦起电 感应起电 接触起电 [典例2]如图所示，一 产生 两不同绝缘 导体靠近带 导体与带电 对带绝缘支柱的导体 条件 体摩擦时 电体时 体接触时 M、N彼此接触，且均不 导体两端出现 带电，贴在两端下部的 两物体带上 等量异种电 导体带上与 两金属箔均是闭合的. 现象 等量异种 荷，且电性与 带电体相同 当把带正电荷的物体P移近导体M时，下列说 电荷 原带电体“近 电性的电荷 法正确的是 ( 异远同” A.M下部的金属箔张开，N下部的金属箔闭合 不同物质的原 导体中的自 B.M下部的金属箔闭合，N下部的金属箔张开 子核对核外电 由电子受到 电荷间的相 C.M左端感应出正电荷，N右端感应出负电荷 子的约束力不 带电体对它 互作用，使得 D.若先用绝缘工具把M、N分开，再移去P,则 微观 同，摩擦时会 的排斥（或者 自由电子在 M带负电荷，N带正电荷 解释 出现电子从一 吸引)作用， 带电体和导 物体转移到另 而移向导体 体上转移，且 [听课记录] 物体上的 的远端（或者 重新分布 现象 近端) 实质 均为自由电荷在物体之间或物体内部的转移 第九章静电场及其应用 针对训练 探究归纳 1.(多选)关于摩擦起电和感应起电的实质，下列：1.“中性”与“中和”的区别 说法正确的是 (1)电中性的物体是有电荷存在的，只是正、负 A.摩擦起电说明通过做功可以创造电荷 电荷的代数和为零，对外不显电性 B.摩擦起电说明电荷可以从一个物体转移到另： (2)电荷的中和是指等量正、负电荷完全抵消的 一个物体 过程，但正、负电荷本身依然存在，并没有消失。 C.感应起电说明电荷可以从物体的一部分转移：2.物体带电的实质 到物体的另一部分 不论哪一种带电方式都没有创造电荷，也没有 D.感应起电说明电荷从带电的物体转移到原： 消灭电荷.本质都是电子发生了转移。 来不带电的物体上去了 3.完全相同的金属球接触带电时电荷量的分配 2.如图所示，不带电导体B 情况 A 在靠近带正电荷的导体A (1)用带电荷量为Q的金属球与不带电的金属 后，P端及Q端分别感应 777 球接触后，两金属球均带号的电荷量，电性与原 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A,则 带电金属球电性相同. 导体B将带负电 (2)若两金属球带同种电荷且带电荷量分别为 B.若用导线将Q接地，然后断开，再取走A,则 Q1Q2,则每个金属球所带的电荷量均为总电 导体B将带正电 荷量的一半，即Q,'=Q,'=1Q1十Q,电性与 2 C.若用导线将Q接地，然后断开，再取走A,则 两金属球原来所带电荷的电性相同， 导体B将不带电 (3)若两金属球带异种电荷且带电荷量分别为 D.若用导线将P接地，然后断开，再取走A,则 Q1、Q2,接触后先中和等量的异种电荷，剩余的 导体B将带正电 要点2对电荷守恒定律的理解 电荷量平均分配，即Q'=Q,'=Q十Q,,电 2 性与接触前带电荷量大的金属球的电性相同， 探究导入(1)如图所示，在摩擦起电的过程中，！ 电子由玻璃捧移向丝绸，玻璃棒带上正电荷，丝[典例3】有两个完全相同的金属球A,B,分别 绸带上负电荷，该过程是否创造了电荷？在整 带有电荷量Q4=6.4×109C、Q=-3.2× 个系统中，电荷的总量会增加或减少吗？ 10一9C,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？ 玻璃棒 转移了多少个电子？ [思路点拨] 丝绸 带负电 求接触 利用电 分析转 确定转 带正电电子移动 后两金 荷守恒 移的电 移的电 属球的 定律 荷量 电荷量 子数 (2)物体所带的电荷量可以是任意的吗？物体 [听课记录] 所带的电荷量可以是4×10一19C吗？ 3 物理必修第三册 /名师点评/ :4.有三个完全相同的金属小球A、B、C,其中小球 电荷量分配原则的两点注意 A带有3×103C的正电荷，小球B带有一2× (1)电荷均分的前提条件是两导体完全相同. 10一3C的负电荷，小球C不带电.先将小球C (2)不同的导体接触后再分开，每个导体上所 与小球A接触后分开，再将小球B与小球C接 带电荷量不满足平均分配规律 触然后分开，试求这时三个小球的带电荷量分 别为多少？ 针对训练 3.(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后再分开，最后， 得知甲物体所带电荷量为+1.6×10一15C,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8×10一16C的负 电荷 B.乙物体可能带有电荷量为2.4×10一15C的 负电荷 C.丙物体一定带有电荷量为8×10一16C的正： 电荷 D.丙物体一定带有电荷量为8×1016C的负 电荷 素养演练·提升技能 达标训练素养提高 1.关于元电荷的理解，下列表述正确的是( C.如果用手摸一下导体的中间，由于中间无电 A.元电荷就是电子或者质子 荷，手指离开，移去带电体C,导体不带电 B.物体所带的电荷量只能是元电荷的整数倍 D.无论用手摸一下导体的什么位置，导体上的 C.元电荷的大小是1库仑 自由电子都经人体流入大地，手指离开，移 D.只有电子和质子的带电荷量等于元电荷 去带电体C,导体带正电 2.(多选)如图所示，把置于绝缘支 C 架上的不带电的枕形导体放在 3.下列关于物体带电的说法正确的是 带负电的导体C附近，导体的A A.静电感应不是创造电荷，只是自由电荷从物 端感应出正电荷，B端感应出负电荷.关于使导 体的一部分转移到另外一部分 体带电的以下说法中正确的是 ( B.摩擦起电前，两物体都不带电，说明两物体内 A.如果用手摸一下导体的B端，B端自由电子： 都没有电荷 将经人体流入大地，手指离开，移去带电体 C.摩擦起电时，一个物体得到一些电子而带正 C,导体带正电 电，另一物体失去一些电子而带负电 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， D.一个带电物体跟一个不带电物体接触，两物 手指离开，移去带电体C,导体带负电 体可能带上异种电荷 第九章静电场及其应用 4.(多选)如图所示，有一带正电荷的验电器，当一： (1)多少个电子的电荷量等于一3.2×105C? 金属球A靠近验电器的小球B时，验电器金属： (2)此人身上有多少个剩余电子？ 箔张角减小，则金属球A (3)此人的质量增加了多少？ A.可能不带电 B.可能带负电 C.可能带正电 D.一定带负电 5.在天气干燥的季节，一个人脱了鞋在地毯上走， 身上聚集了一4.8×10一5C的电荷.若电子质 量m。=9.1×10-31kg,电子电荷量e=-1.6 ×10-19C,则： 温馨提示 请做课时分层检测（一） 2库仑定律 学习目标要求 核心素养和关键能力 1.科学思维 1.知道点电荷的概念. (1)建构物理模型—点电荷. 2.理解库仑定律的内容、公式及适用条件， (2)控制变量法研究库仑力的大小影响因素、 3.理解静电力的概念，会用库仑定律进行有关的计算 (3)类比思想的应用. 4.会用力学方法处理静电力的叠加问题. 2.科学探究 应用扭秤实验装置探究库仑定律， 必备知识·自主梳理 预习新知夯实基础 一、电荷之间的作用力 二、库仑的实验静电力计算 1.库仑定律：真空中两个静止点电荷之间的相互：1.实验装置：如图所示 作用力，与它们的电荷量的乘积成 ,与它 们的距离的二次方成 ,作用力的方向在 它们的 上 2.静电力 (1)定义： 之间的相互作用力，也叫库仑力. (2)影响静电力大小的因素：两带电体的 形状 以及它们之间的距离等 auuuuu∠ 3.点电荷：当带电体之间的距离比它们自身的大小 M悬丝 ,以致带电体的 及电荷分布 ! ,小球 状况对它们之间的作用力的影响可以忽略时，可 。。) 带电小球C 将带电体看作 ·它是一种理想化模型. 5学习讲义参考答案与解析 第九章静电场及其应用 !4,解析当小球C和A接触后，A、C两球带电荷量均为 Q=9=3x10c=1.5×10C. 1电荷 再让小球B与小球C接触，此时C、B两球带电荷量均为Q2= 必备知识·自主梳理 -2×10-3+1.5×10- -C=-2.5×101C, 一、1.正电荷负电荷2.多少库仑库C3.原子核质子 中子负电4.自由电子离子5.电子得到失去 所以最终A、B、C三个小球的带电荷量分别是1.5×103C、一2.5 二、1.电荷间相互吸引或排斥异种同种2.静电感应 ×10-1C、-2.5×10-1C. 三、1.转移不变2.代数和 答案1.5×10-3C-2.5×10-1C-2.5×10-1C 四、1.电子 2.整数倍连续3.1.60×101"C4.比 :素养演练·提升技能 即学即用 !1.B[最小电荷量叫作元电荷，常用符号表示，任何带电体所带电 1.(1)×(2)/(3)×(4)×(5)× 荷量都是e的整数倍.我们在计算中常取元电荷的值为e=1.60X 2.负正 101"C,元电荷是基本电荷量，而不是电子或者质子，也不是只有 关键能力·合作探究 电子和质子的带电荷量等于元电荷，故A、C、D错误，B正确，] :2.AD[无论用手摸一下导体的什么位置，都会使枕形导体通过人 要点1 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 提示：塑料梳子与头发摩擦，气球与毛衣摩擦均可带电，且带电体！ 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 可以吸引轻小的物体， 项A、D正确，] 探究归纳 3.A[不管哪种起电方式，都不能创造电荷，带电的本质都是自由 角度1 电荷从一个物体转移到另一个物体或从物体的一部分转移到另一 [典例1][解析]塑料丝“躲开”PV(管，根据同种电荷相互排斥1 部分，在起电过程中，失去电子的物体带正电，得到电子的物体带 可知，塑料丝和PVC管带同种电荷：由于不知道塑料丝与哪一种！ 负电，电荷仍是守恒的，所以A正确，C错误：两个相互摩擦的物 物体摩擦而带电，所以不能判断望料丝是带正电还是带负电，故C 体，摩擦前不带电，是因为每个物体内正、负电荷的数量都相等，物 正确，A、B、D错误， 体呈电中性，B错误；接触起电时，两个物体带同种电荷，D错误.] [答案]C :4.AB[金属球A靠近验电器小球B时，验电器金属箔张角减小，说 角度2 明小球B处的电子转移到了金属箔上，故金属球A可能带负电， [典例2][解析]一个带电的物体与不带电的导体相互靠近时， 吸引正电荷，排斥电子，也可能是金属球A不带电，发生静电感 由于电荷间的相互作用，导体内部的电荷重新分布，异种电荷被吸 应，近端感应出负电荷，B处电子被排斥到金属箔一端，A、B选项 引到导体靠近带电体的一端，而同种电荷被排斥到导体远离带电 正确 体的另一端，所以导体M的左端感应出负电荷，导体N的右端感5，解析(1)每个电子电荷量为=一1.6×10"C, 应出正电荷，导体两端的金属箔都张开，A、B、C错误；若先用绝缘， 则一3.2×105C的电荷量需要的电子个数为n= -3.2×10-5 工具把M、N分开，再移去物体P,则M带负电，N带正电，D正确. 1.6X105个 [答案]D =2×1011个. 针对训练 1.BC[摩擦起电的实质是电子从一个物体转移到另一个物体，即 北人身上的制参电子个数为-0个=X10个 说明了电荷可以从一个物体转移到另一个物体，而电荷的总量是！ (3)电子质量m。=9.1X101kg, 不变的，故A错误，B正确：感应起电的实质是电荷从物体的一部 所以此人增加的质量m=3×1011×9.1×10一1kg=2.73× 分转移到另一部分，故C正确，D错误.] 10-16kg. 2,A[不带电的导体B在靠近带正电荷的导体A后，导体B上的自： 答案(1)2×1011个(2)3×1011个(3)2.73×10-16kg 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端因缺少电子而带正电，若用导线将Q接地，Q端的正电荷！ 2库仑定律 都会被中和，因此断开导线，再取走A,导体B将带负电，故A正必备知识·自主梳理 确，B、C、D错误.] 一，1.正比反比连线2.(1)电荷(2)大小电荷分布状况 要点2 3.大得多形状大小带电的点 提示：(1)摩擦起电的过程并没有创造电荷.一个封闭的系统中，电 荷的总量保持不变， :二、3.(1)反比 三(2)正比91924.k1里9.0×10 (2)物体所带的电荷量不是任意的，它只能是1.60×10-1”C的整 5.(1)改变(2)矢量和 数倍.由于4X10-1C是1.60X1010C的2.5倍，所以物体所带！即学即用 的电荷昼不能是4×10一1C :1.(1)/(2)×(3)×(4)×2.C 探究归纳 [典例3][解析]由于Qa=6.4×10C,Qu=3.2X10°C,要点1 :关键能力·合作探究 根据电荷量分配规律得，两金属球接触后带电荷量相同，Qa'=Q'! (1)提示：能. _Q十@=1,6XI0C.两金属球接触时，自由电子由B向A转移， (2)提示：点电荷是理想化模型，实际中并不存在，是我们抓住主要 因素、忽略次要因素抽象出的物理模型，可较方便地研究问题， 转移的个教m=QQ'=6.46)X10”个=3.0X100个.探究归纳 1.6×1010 :[典例1][解析]带电体能否看作点电荷是由所研究问题的性质 [答案]均为1.6×10C有由电子由B向A转移3.0×10“个 决定的，与自身大小、形状无直接关系，故A、B、C错误：当两个带 针对训练 电体的形状和大小对它们之间相互作用力的影响可忽略时，这两 3.AD「甲、乙、丙三个物体原来都不带电，甲、乙两个物体相互摩擦 个带电体均可看作点电荷，故D正确. 导致甲物体失去电子而带1.6×1015C的正电荷，乙物体得到电：[答案]D 子而带1.6×105C的负电荷：乙物体与不带电的丙物体相接；针对训练 触，由于乙、丙两物体完全相同，乙、丙两物体接触后再分开，乙、丙：1.D[元电荷是最小的电荷量，而点电荷是一种理想化的物理模 两物体分别带等量负电荷，由电荷守恒定律可知乙、丙两物体最终！型，二者不是同一物理概念，故A错误：元电荷是最小的电荷量， 所带电荷量均为8×1016C,A,D正确.] :不是质子，故B错误；点电荷是将带电物体简化为一个带电的点， 209