1. 电荷(举一反三讲义)物理人教版必修第三册
2026-07-20
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2份
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精品
资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | 高中物理人教版必修 第三册 |
| 年级 | 高二 |
| 章节 | 1. 电荷 |
| 类型 | 教案-讲义 |
| 知识点 | 电荷 |
| 使用场景 | 同步教学-新授课 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 2.81 MB |
| 发布时间 | 2026-07-20 |
| 更新时间 | 2026-07-20 |
| 作者 | 红外线 |
| 品牌系列 | 学科专项·举一反三 |
| 审核时间 | 2026-07-20 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/58885400.html |
| 价格 | 3.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
摘要:
本高中物理讲义围绕电荷核心知识点,从生活静电现象及“顿牟掇芥”等物理学史导入,系统梳理电荷种类、相互作用、电荷量,结合微观结构解释带电本质,通过表格比较摩擦、感应、接触三种起电方式,进而阐述电荷守恒定律与元电荷概念,构建完整知识支架。
资料以情景导入激发兴趣,如毛衣静电、气球吸附实验,融入物理学史培养科学态度。知识归纳用表格对比起电方式,例题变式结合范德格拉夫起电机等实例,提升科学思维与探究能力。课后作业含高考真题,助力学生巩固知识、查漏补缺,提升教学效果。
内容正文:
1. 电荷
【新教材人教版】
【知识框架+知识精讲+课后作业】
、
模块二 知识精讲
情景导入
1. 毛衣产生静电火花、塑料梳子吸附碎纸屑两张实景图;现场演示小实验:用气球摩擦毛衣后吸附黑板。
1. 设问引导:冬天脱毛衣会有噼啪火花、摸金属门把手刺痛、梳子能吸纸片,这些现象是什么造成的?古人早就发现过类似现象,大家知道 “顿牟掇芥” 是什么意思吗?
1. 简单介绍《论衡》“顿牟掇芥”、吉尔伯特创造 “electricity” 物理学史,引出本节课核心概念 —— 电荷。
知识归纳
【知识点1 电荷】
1、对电荷的认识
(1)自然界中有两种电荷:正电荷和负电荷(正电荷的电荷是正值,负电荷的电荷量为负值)。
(2)电荷间的相互作用:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。
(3)电荷量:电荷的多少,用Q或q表示,国际单位制中的单位是库仑,简称库,符号是C。
2、物体的微观结构
(1)原子由带正电的原子核和核外带负电的电子组成,原子核由带正电的质子和不带电的中子组成。原子核中正电荷的数量与核外电子负电荷的数量相等,所以整个原子对外界表现为电中性。
(2)不同物质微观结构不同,由于原子或分子间的相互作用,原子中电子的多少和运动状况也不相同。例如,金属原子的电子往往会脱离原子核的束缚而在金属中自由活动,这种能自由活动的电子叫做自由电子,失去电子的原子便成了带正电的离子。
【例1】关于电荷之间的相互作用,下列说法正确的是( )
A.同种电荷相互排斥 B.同种电荷相互吸引
C.异种电荷相互排斥 D.电荷之间没有相互作用力
【变式1-1】现有甲、乙、丙、丁四个通草球,已知甲、丁相互吸引,乙、丙相互排斥,则下列说法中正确的是( )
A.如果甲、丙相互吸引,则乙、丁一定相互吸引
B.如果甲、丙相互排斥,则乙、丁一定相互吸引
C.如果甲、乙相互吸引,则丙、丁一定相互排斥
D.如果甲、乙相互排斥,则丙、丁一定相互排斥
【变式1-2】(多选)如图所示,挂在绝缘细线下的小轻质带电球,由于电荷的相互作用而靠近或远离,所以( )
A.甲图中两球一定带异种电荷 B.乙图中两球一定带同种电荷
C.甲图中两球至少有一个带电 D.乙图中两球只有一个带电
【变式1-3】现在有一挡科学探索的电视直播节目,很受欢迎.在某期节目里,一位少女站在绝缘平台上,当她用手触摸一个金属球时,会看到她的头发慢慢竖起,如图所示,像是孔雀开屏.下列说法正确的是()
A.头发竖起是因为她身上带了静电
B.她只有带正电荷时,头发才会竖起
C.她的头发慢慢竖起是因为电荷慢慢传到她的头发上
D.与电无关,这是她的特异功能
【知识点2 三种起电方式】
1、三种起电方式
(1)摩擦起电: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。
(2)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,电荷,远离带电体的一端带带同种电荷。这种现象叫作静电感应。利用静电感应使金属导体带电的过程叫作感应起电。
(3)接触起电:将带电体与导体接触,如果带电体带负电,则由于电子之间的相互排斥,会转移到导体上一部分,使导体带上负电;如果带电体带正电,则会吸引一部分导体的电子,使导体带上正电。
2、三种起电方式的比较
名称
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种的电荷
原因
不同物质原子核对电子的束缚能力不同。束缚能力强的得电子,带负电;束缚能力弱的失电子,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
在电荷间相互作用下,电子从一个物体转移到另一个物体
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
3、两个形状和大小相同的导体先接触后再分开时电荷的分配原则:若两者带同种电荷,二者带相同电荷;若两导体带异种电荷,则电荷先中和,再平分剩下的电荷。
(1)若两带电体带同种电荷q1、q2,则接触后电荷量平均分配,即q1′=q2′=。
(2)若两带电体带异种电荷q1、q2,则接触后电荷量先中和后平分,即q1′=q2′=,电性与带电荷量大的带电体相同。
(3)若带电导体球和不带电导体球接触,则电荷平分。
【例2】如图所示,梳过头发的橡胶梳子常能吸引轻小物体,这属于摩擦起电现象。关于摩擦起电现象,下列说法正确的是( )
A.梳头时通过摩擦创造了负电荷
B.梳过头发的橡胶梳子可能带正电,也可能带负电
C.橡胶梳子因为得到头发上的电子而带负电
D.梳过头发的橡胶梳子所带的电荷量可以是任意数值
【变式2-1】教学或生活中会有以下情景:①图1,用毛巾反复摩擦PVC管和塑料细带,向上抛起细带,并将PVC管置于下方,可见细带在空中漂浮;②图2,干燥的冬天,带负电的手靠近金属门锁时会被电击。下列说法正确的是( )
A.图1中,PVC管与塑料带带异种电荷
B.图1中,毛巾与塑料带摩擦时创造了电荷
C.图2中,在靠近门锁但还未被电击过程中,门锁近手端感应出正电荷
D.图2中,电击过程,门锁上的部分电子转移到手上
【变式2-2】如图所示,当人用手接触范德格拉夫起电机的带电金属球时,纸花(碎纸屑)会从头上飞出来。关于此“静电飞花”现象,下列说法正确的是( )
A.飞出的纸花相互排斥
B.纸花飞出,它们所带电荷的电性与金属球相反
C.纸花飞出,但可能它们并不带电
D.纸花飞出,是因为受到空气浮力的作用
【变式2-3】如图所示,兴趣小组在参观科技馆中的“静电碰碰球”,他们转动手柄使玻璃罩中间的大金属球带上正电,周围不带电的小金属球碰上大金属球后会被弹开,下列分析正确的是( )
A.人在转动手柄的过程中创造了电荷
B.大金属球带正电是因为它有多余的电子
C.小金属球不带电是因为它内部没有电子
D.小金属球被弹开是因为同种电荷相互排斥
【知识点3 电荷守恒定律】
1.电荷守恒定律的两种表述
(1)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)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.对电荷守恒定律的理解
(1)电荷守恒定律是自然界重要的基本定律之一,任何带电现象都不能违背电荷守恒定律。
(2)三种起电过程都没有创造电荷,其本质都是电荷的转移,即起电过程是物体所带电荷的重新分配。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。电荷的中和是指正、负电荷的代数和为0。
3.电中性和电中和的区别
(1)电中性是指物体所带的正电荷和负电荷在数量上相等,对外不显电性,表现为不带电的状态。任何电中性的物体实际上本身都带有等量的异种电荷。
(2)电中和是指两个带等量异种电荷的物体相互接触时,都恢复成不带电的情形,这种现象称为电荷的中和。
【例3】以下关于摩擦起电、接触起电和感应起电的说法正确的是( )
A.感应起电不符合电荷守恒定律
B.只有接触起电符合电荷守恒定律
C.都符合电荷守恒定律,因为起电实质是电子的转移
D.都符合电荷守恒定律,因为起电过程中创造的正、负电荷是等量的
【变式3-1】如图所示,A、B为不带电的相互接触的用绝缘支架支持的金属导体,C是带负电的小球,当其移近导体A后,分开A和B,之后移去C,最终B带上了的电荷,下列关于电荷转移情况正确的是( )
A.从A到B转移了个电子 B.从A到B转移了个电子
C.从B到A转移了个电子 D.从B到A转移了个电子
【变式3-2】M和N是两个不带电的物体,它们互相摩擦后M带正电荷且所带电荷量为,下列说法正确的是( )
A.摩擦的过程中电子从N转移到M
B.N在摩擦后一定带负电荷且所带电荷量为
C.M在摩擦过程中失去个电子
D.元电荷就是电子,元电荷数值是由美国物理学家密立根测得的
【变式3-3】M和N是两个都不带电的物体,互相摩擦后,M带电荷,下列判断错误的是( )
A.在摩擦前M和N的内部都没有任何电荷
B.摩擦过程中电子从M转移到N
C.N在摩擦后一定带电荷
D.M在摩擦过程中失去个电子
【知识点4 元电荷】
【例4】关于对元电荷和点电荷的理解正确的是( )
A.两个带电体无论多大,它们都可以看作点电荷
B.点电荷在生活中很常见
C.体积很小的带电体就是点电荷
D.元电荷是表示跟电子所带电荷量数值相等的电荷量,通常取作e=1.6×10-19 C
【变式4-1】关于元电荷,下列说法正确的是( )
A.油滴的电荷量可能是1.6×10-20C
B.油滴的电荷量可能是3.2×10-19C
C.元电荷就是电子
D.任何带电体所带电荷量可取任意值
【变式4-2】在物理学的发展历程中,对于电荷的研究至关重要。从早期对静电现象的观察,到后来对电荷本质的深入探索,科学家们付出了巨大的努力。下列关于电荷的说法正确的是( )
A.元电荷就是质子
B.电荷量是不能连续变化的
C.库仑首先区分了正电荷和负电荷
D.某带电体的电荷量可能为
【变式4-3】保护知识产权,抵制盗版是我们每个公民的责任与义务。盗版书籍影响我们的学习效率甚至会给我们的学习带来隐患。小华有一次不小心购买了盗版的物理参考书,做练习时,他发现有一个关键数字看不清,拿来问老师,如果你是老师,你认为可能是下列几个数字中的哪一个( )
A.6.2×10-19C B.6.4×10-19C C.6.6×10-19C D.6.8×10-19C
【模块三 课后作业
1.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
2.(25-26高二上·四川乐山·期中)关于摩擦起电现象,下列说法中正确的是( )
A.通过摩擦起电的两个原来不带电的物体,一定带有等量异号电荷
B.摩擦起电是通过摩擦将一个物体中的质子转移到另一个物体
C.摩擦起电是用摩擦的方法将其他物质变成了电荷
D.通过摩擦起电的两个原来不带电的物体,可能带有同号电荷
3.(25-26高二上·全国·课后作业)关于摩擦起电、接触起电、感应起电,下列说法错误的是( )
A.这三种方式都产生了电荷
B.这是起电的三种不同方式
C.这三种起电方式的实质是一样的,都是电子在转移
D.这三种方式都符合电荷守恒定律
4将带负电荷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,这两部分所带的电量分别为、;若沿虚线2将导体分成A、B两部分,这两部分所带的电量分别为和。关于这四部分电荷的正负及电荷量(绝对值),说法正确的是( )
A.,为正电荷 B.,为负电荷
C.,为负电荷 D.,为正电荷
5.(25-26高二上·浙江温州·期中)某同学采用如图装置做静电感应的实验:在绝缘支架上的金属导体M和金属导体N按图中方向接触放置,原先M、N都不带电,先让开关S1、S2均断开,现在将一个带正电小球P放置在M左侧,则下列说法正确的是( )
A.若开关S1、S2均断开,导体M左端带正电,导体N右端带负电
B.若开关S1、S2均闭合,则导体M和导体N均不带电
C.若只闭合开关S1,接着将MN分开,再移走带电小球,则导体N不带电
D.若只闭合开关S2,接着移走带电小球,最后将MN分开,则导体M带负电
7.(2025·海南·高考真题)带正电的金属球靠近不带电验电器金属小球,则关于验电器金属小球和金属箔,下列说法正确的是( )
A.、都带正电 B.、都带负电
C.带负电、带正电 D.带正电、带负电
8.(2023·上海·高考真题)三个大小相同的带电导体球,带电量分别为、和,让与先接触,然后让与接触,最终所带的电荷量为( )
A. B. C. D.
9.(24-25高二上·陕西安康·期末)在塑料吸管的前端连接上带电的铝箔纸,经过铝箔纸吹出的气泡会悬浮在带电的静电棒上面,并随静电棒轻轻的上下起舞,如图所示。下列说法正确的是( )
A.气泡能随着静电棒上下起舞是空气浮力的作用
B.静电棒挤压空气使气泡随着静电棒上下起舞
C.静电棒带电而气泡不带电,所以吸引气泡随着静电棒上下起舞
D.静电棒和气泡带上同种电荷,由于相互排斥而能随着静电棒上下起舞
10.(25-26高二上·河南·阶段练习)在天气干燥的季节,脱掉外衣后再去摸金属门把手时,常常会被电一下。关于该过程的说法正确的是( )
A.脱掉外衣时,由于摩擦而创造了电荷,使外衣和身体各自带上了电
B.脱掉外衣时,电荷由于摩擦发生了转移,使外衣所带电荷量比身体多
C.脱掉外衣后,外衣所带的电荷量可能为5.6×10-19C
D.脱掉外衣后,手靠近金属门把手时,会使门把手靠近手的一端与手带异种电荷
11.(多选)(26高二上·浙江绍兴·期末)某同学用一次性塑料杯、回形针和铝箔纸自制一个简易验电器,如图所示。下列实验现象可能产生的是( )
A.与纸巾摩擦过的塑料吸管靠近但未接触回形针上端时,铝箔会张开,而将塑料吸管移开后,铝箔的张角不会闭合
B.与纸巾摩擦过的塑料吸管与回形针接触后铝箔会张开,再将塑料吸管移开,铝箔的张角又会略微变小,但不闭合
C.当火柴的火焰靠近带电的回形针上端时,铝箔的张角会闭合
D.先让与纸巾摩擦过的塑料吸管接触回形针上端,再用摩擦过的纸巾接触回形针上端,铝箔的张角会闭合
12.(24-25高二上·江西南昌·阶段练习)有三个完全相同的金属球,球A带的电荷量为q,球B和球C均不带电。现把球A、B、C以各种接触顺序经若干次接触后分开,最后球B的电荷量不可能的是( )
A. B. C. D.
13.(25-26高二上·广东广州·阶段练习)如图所示,观察静电感应现象的操作如下:
(1)带正电的C移近导体A,金属箔片 ,移走C之后金属箔片 。(均填“闭合”或“张开”)
(2)带正电的C移近导体A,先把A、B分开,再移走C,金属箔片 (填“闭合”或“张开”),A带 电,B带 电,再让A、B接触,金属箔片 。(填“闭合”或“张开”)
(3)带正电的C移近导体A,用手摸一下A或者B,移走C,再分开A、B,金属箔片 (填“闭合”或“张开”)。
(4)把C碰一下A或者B,移走C,分开A、B,A、B带 电。
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电荷
【新教材人教版】
【知识框架+知识精讲+课后作业】
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模块二 知识精讲
情景导入
1. 毛衣产生静电火花、塑料梳子吸附碎纸屑两张实景图;现场演示小实验:用气球摩擦毛衣后吸附黑板。
1. 设问引导:冬天脱毛衣会有噼啪火花、摸金属门把手刺痛、梳子能吸纸片,这些现象是什么造成的?古人早就发现过类似现象,大家知道 “顿牟掇芥” 是什么意思吗?
1. 简单介绍《论衡》“顿牟掇芥”、吉尔伯特创造 “electricity” 物理学史,引出本节课核心概念 —— 电荷。
知识归纳
【知识点1 电荷】
1、对电荷的认识
(1)自然界中有两种电荷:正电荷和负电荷(正电荷的电荷是正值,负电荷的电荷量为负值)。
(2)电荷间的相互作用:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。
(3)电荷量:电荷的多少,用Q或q表示,国际单位制中的单位是库仑,简称库,符号是C。
2、物体的微观结构
(1)原子由带正电的原子核和核外带负电的电子组成,原子核由带正电的质子和不带电的中子组成。原子核中正电荷的数量与核外电子负电荷的数量相等,所以整个原子对外界表现为电中性。
(2)不同物质微观结构不同,由于原子或分子间的相互作用,原子中电子的多少和运动状况也不相同。例如,金属原子的电子往往会脱离原子核的束缚而在金属中自由活动,这种能自由活动的电子叫做自由电子,失去电子的原子便成了带正电的离子。
【例1】关于电荷之间的相互作用,下列说法正确的是( )
A.同种电荷相互排斥 B.同种电荷相互吸引
C.异种电荷相互排斥 D.电荷之间没有相互作用力
【答案】A
【详解】电荷之间的相互作用为:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。
故选A。
【变式1-1】现有甲、乙、丙、丁四个通草球,已知甲、丁相互吸引,乙、丙相互排斥,则下列说法中正确的是( )
A.如果甲、丙相互吸引,则乙、丁一定相互吸引
B.如果甲、丙相互排斥,则乙、丁一定相互吸引
C.如果甲、乙相互吸引,则丙、丁一定相互排斥
D.如果甲、乙相互排斥,则丙、丁一定相互排斥
【答案】B
【详解】A.由题意可知乙、丙两球都带电且带同种电荷。如果甲、丙相互吸引,若甲不带电,丁可能带正电荷,也可能带负电荷。而乙也可能带正电荷,也可能带负电荷,所以乙、丁可能相互吸引,也可能相互排斥,故A错误;
B.如果甲、丙相互排斥,则甲、丙带同种电荷,即甲和乙带同种电荷。又因为丁可能不带电,也可能与乙带异种电荷。所以乙、丁一定相互吸引,故B正确;
C.如果甲、乙相互吸引,若甲不带电,丁可能带正电荷,也可能带负电荷。而丙也可能带正电荷,也可能带负电荷,所以丙、丁可能相互吸引,也可能相互排斥,故C错误;
D.如果甲、乙相互排斥,则甲、乙带同种电荷,即甲和丙带同种电荷。又因为丁可能不带电,也可能与丙带异种电荷。所以丙、丁一定相互吸引,故D错误。
故选B 。
【变式1-2】(多选)如图所示,挂在绝缘细线下的小轻质带电球,由于电荷的相互作用而靠近或远离,所以( )
A.甲图中两球一定带异种电荷 B.乙图中两球一定带同种电荷
C.甲图中两球至少有一个带电 D.乙图中两球只有一个带电
【答案】BC
【详解】由于带电物体具有吸引轻小物体的性质,以及同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。图甲中两小球相互吸引,则可能是某个小球带电另一个小球不带电或者两小球带异种电荷。图乙中两个小球相互排斥,则说明两小球一定是带同种电荷。
故选BC。
【变式1-3】现在有一挡科学探索的电视直播节目,很受欢迎.在某期节目里,一位少女站在绝缘平台上,当她用手触摸一个金属球时,会看到她的头发慢慢竖起,如图所示,像是孔雀开屏.下列说法正确的是()
A.头发竖起是因为她身上带了静电
B.她只有带正电荷时,头发才会竖起
C.她的头发慢慢竖起是因为电荷慢慢传到她的头发上
D.与电无关,这是她的特异功能
【答案】A
【详解】当她用手触摸一个金属球时,金属球上的静电会传到她的身上,因为同种电荷相互排斥,头发就会竖起;无论带正电荷还是负电荷,只要电荷量足够多,就会出现该现象,选项A正确B、D错误;电荷的传递是很快的,她的头发慢慢竖起,不是因为电荷慢慢传到她的头发上,而是她身体上电荷的积累过程,选项C错误.
【知识点2 三种起电方式】
1、三种起电方式
(1)摩擦起电: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。
(2)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,电荷,远离带电体的一端带带同种电荷。这种现象叫作静电感应。利用静电感应使金属导体带电的过程叫作感应起电。
(3)接触起电:将带电体与导体接触,如果带电体带负电,则由于电子之间的相互排斥,会转移到导体上一部分,使导体带上负电;如果带电体带正电,则会吸引一部分导体的电子,使导体带上正电。
2、三种起电方式的比较
名称
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种的电荷
原因
不同物质原子核对电子的束缚能力不同。束缚能力强的得电子,带负电;束缚能力弱的失电子,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
在电荷间相互作用下,电子从一个物体转移到另一个物体
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
3、两个形状和大小相同的导体先接触后再分开时电荷的分配原则:若两者带同种电荷,二者带相同电荷;若两导体带异种电荷,则电荷先中和,再平分剩下的电荷。
(1)若两带电体带同种电荷q1、q2,则接触后电荷量平均分配,即q1′=q2′=。
(2)若两带电体带异种电荷q1、q2,则接触后电荷量先中和后平分,即q1′=q2′=,电性与带电荷量大的带电体相同。
(3)若带电导体球和不带电导体球接触,则电荷平分。
【例2】如图所示,梳过头发的橡胶梳子常能吸引轻小物体,这属于摩擦起电现象。关于摩擦起电现象,下列说法正确的是( )
A.梳头时通过摩擦创造了负电荷
B.梳过头发的橡胶梳子可能带正电,也可能带负电
C.橡胶梳子因为得到头发上的电子而带负电
D.梳过头发的橡胶梳子所带的电荷量可以是任意数值
【答案】C
【详解】摩擦起电现象的本质是使一个物体上的自由电子转移到另一个物体上,从而使两个物体带上等量的异种电荷,故梳过头发的橡胶梳子由于头发的自由电子转移到梳子上使梳子带负电,故C正确,A、B错误;头发和梳子互相摩擦后带的电量只能是元电荷的整数倍,故D错误。
【变式2-1】教学或生活中会有以下情景:①图1,用毛巾反复摩擦PVC管和塑料细带,向上抛起细带,并将PVC管置于下方,可见细带在空中漂浮;②图2,干燥的冬天,带负电的手靠近金属门锁时会被电击。下列说法正确的是( )
A.图1中,PVC管与塑料带带异种电荷
B.图1中,毛巾与塑料带摩擦时创造了电荷
C.图2中,在靠近门锁但还未被电击过程中,门锁近手端感应出正电荷
D.图2中,电击过程,门锁上的部分电子转移到手上
【答案】C
【详解】图1中,PVC管与塑料带都带同种电荷,由于同种电荷相斥而使塑料带漂浮在空中,故A错误;图1中,毛巾与塑料带摩擦时产生了电荷,这是电荷的转移,不是创造了电荷,故B错误;图2中,因手带负电,则在靠近门锁但还未被电击过程中,门锁近手端感应出正电荷,故C正确;图2中,电击过程,因手带负电,则手上的部分电子转移到门锁上,故D错误。
【变式2-2】如图所示,当人用手接触范德格拉夫起电机的带电金属球时,纸花(碎纸屑)会从头上飞出来。关于此“静电飞花”现象,下列说法正确的是( )
A.飞出的纸花相互排斥
B.纸花飞出,它们所带电荷的电性与金属球相反
C.纸花飞出,但可能它们并不带电
D.纸花飞出,是因为受到空气浮力的作用
【答案】A
【详解】静电飞花现象是因为纸花带同种电(并且与金属球电性相同)互相排斥,故选A。
【变式2-3】如图所示,兴趣小组在参观科技馆中的“静电碰碰球”,他们转动手柄使玻璃罩中间的大金属球带上正电,周围不带电的小金属球碰上大金属球后会被弹开,下列分析正确的是( )
A.人在转动手柄的过程中创造了电荷
B.大金属球带正电是因为它有多余的电子
C.小金属球不带电是因为它内部没有电子
D.小金属球被弹开是因为同种电荷相互排斥
【答案】D
【详解】人在转动手柄的过程中并没有创造电荷,只是电荷从一个物体转移到另一个物体,故A错误;大金属球带正电是因为大金属球的原子核的核外电子转移到了其他物体上,故B错误;小金属球不带电不是因为内部没有电子,而是因为小金属球的原子核中的正电荷与原子核外电子所带的负电荷相互抵消,故C错误;小金属球碰上大金属球后会带上正电荷,由于同种电荷相互排斥,所以小金属球会被弹开,故D正确。
【知识点3 电荷守恒定律】
1.电荷守恒定律的两种表述
(1)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)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.对电荷守恒定律的理解
(1)电荷守恒定律是自然界重要的基本定律之一,任何带电现象都不能违背电荷守恒定律。
(2)三种起电过程都没有创造电荷,其本质都是电荷的转移,即起电过程是物体所带电荷的重新分配。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。电荷的中和是指正、负电荷的代数和为0。
3.电中性和电中和的区别
(1)电中性是指物体所带的正电荷和负电荷在数量上相等,对外不显电性,表现为不带电的状态。任何电中性的物体实际上本身都带有等量的异种电荷。
(2)电中和是指两个带等量异种电荷的物体相互接触时,都恢复成不带电的情形,这种现象称为电荷的中和。
【例3】以下关于摩擦起电、接触起电和感应起电的说法正确的是( )
A.感应起电不符合电荷守恒定律
B.只有接触起电符合电荷守恒定律
C.都符合电荷守恒定律,因为起电实质是电子的转移
D.都符合电荷守恒定律,因为起电过程中创造的正、负电荷是等量的
【答案】C
【解析】电荷守恒定律: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。
AB.感应起电、摩擦起电、接触起电都符合电荷守恒定律,AB错误;
C.感应起电、摩擦起电、接触起电都符合电荷守恒定律,起电实质是电子的转移。C正确;
D.由电荷守恒定律可知电荷不会创生,D错误。
故选C。
【变式3-1】如图所示,A、B为不带电的相互接触的用绝缘支架支持的金属导体,C是带负电的小球,当其移近导体A后,分开A和B,之后移去C,最终B带上了的电荷,下列关于电荷转移情况正确的是( )
A.从A到B转移了个电子 B.从A到B转移了个电子
C.从B到A转移了个电子 D.从B到A转移了个电子
【答案】A
【详解】由于A、B都是金属导体,可移动的电荷是自由电子,B带上负电荷的原因,是电子由A移动到B,其中转移的电子数为
故选A。
【变式3-2】M和N是两个不带电的物体,它们互相摩擦后M带正电荷且所带电荷量为,下列说法正确的是( )
A.摩擦的过程中电子从N转移到M
B.N在摩擦后一定带负电荷且所带电荷量为
C.M在摩擦过程中失去个电子
D.元电荷就是电子,元电荷数值是由美国物理学家密立根测得的
【答案】B
【详解】A.M和N摩擦后M带正电荷,说明M失去电子,电子从M转移到N,故A错误;
B.根据电荷守恒定律,M和N这个与外界没有电荷交换的系统原来电荷量的代数和为0,摩擦后电荷量的代数和应仍为0,所以N在摩擦后一定带负电荷且所带电荷量为,故B正确;
C.元电荷的值为,摩擦后M带正电荷且所带电荷量为,由于M带电荷量是元电荷的整数倍,所以M在摩擦过程中失去个电子,故C错误;
D.元电荷是电子所带的电荷量,元电荷数值是由美国物理学家密立根测得的,故D错误。
故选B。
【变式3-3】M和N是两个都不带电的物体,互相摩擦后,M带电荷,下列判断错误的是( )
A.在摩擦前M和N的内部都没有任何电荷
B.摩擦过程中电子从M转移到N
C.N在摩擦后一定带电荷
D.M在摩擦过程中失去个电子
【答案】A
【详解】A.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;
B.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;
C.在摩擦起电过程中,得失电子数目是相等的,根据电荷守恒定律,M带正电荷,电荷量为,则N一定带负电荷,电荷量为,C正确;
D.M失去的电子数为
D正确。
本题选择错误的,故选A。
【知识点4 元电荷】
【例4】关于对元电荷和点电荷的理解正确的是( )
A.两个带电体无论多大,它们都可以看作点电荷
B.点电荷在生活中很常见
C.体积很小的带电体就是点电荷
D.元电荷是表示跟电子所带电荷量数值相等的电荷量,通常取作e=1.6×10-19 C
【答案】D
【详解】A.两个带电体的大小如果和它们之间的距离相比不能忽略,就不能看作点电荷,不是无论多大都能看作点电荷,故A错误。
B.点电荷是理想模型,在实际生活中严格意义的点电荷是很少见的,故B错误;
C.体积小的带电体,如果其大小和形状对所研究的问题有影响,就不是点电荷,体积小不是看作点电荷的充分条件,故C错误。
D.元电荷是表示跟电子所带电荷量数值相等的电荷量,通常取作这是最小的电荷量单位,故D正确。
故选D。
【变式4-1】关于元电荷,下列说法正确的是( )
A.油滴的电荷量可能是1.6×10-20C
B.油滴的电荷量可能是3.2×10-19C
C.元电荷就是电子
D.任何带电体所带电荷量可取任意值
【答案】B
【详解】元电荷是最小的电荷量单位,而不是电子,故C错误;任何带电物体所带的电荷量都是元电荷e的整数倍,故D错误;油滴的电荷量应为元电荷的整数倍,故油滴的电荷量可能是3.2×10-19C,故A错误,B正确。
【变式4-2】在物理学的发展历程中,对于电荷的研究至关重要。从早期对静电现象的观察,到后来对电荷本质的深入探索,科学家们付出了巨大的努力。下列关于电荷的说法正确的是( )
A.元电荷就是质子
B.电荷量是不能连续变化的
C.库仑首先区分了正电荷和负电荷
D.某带电体的电荷量可能为
【答案】B
【详解】元电荷是最小的带电单位,不同于实物粒子,故A错误;由于所有带电体的电荷量只能是元电荷的整数倍,所以电荷量是不能连续变化的物理量,故B正确、D错误;富兰克林首先区分了正电荷和负电荷,故C错误。
【变式4-3】保护知识产权,抵制盗版是我们每个公民的责任与义务。盗版书籍影响我们的学习效率甚至会给我们的学习带来隐患。小华有一次不小心购买了盗版的物理参考书,做练习时,他发现有一个关键数字看不清,拿来问老师,如果你是老师,你认为可能是下列几个数字中的哪一个( )
A.6.2×10-19C B.6.4×10-19C C.6.6×10-19C D.6.8×10-19C
【答案】B
【详解】电子电荷量的大小是最小的,人们把最小电荷叫做元电荷,其数值为
物体的带电量都为e的整数倍,即将4个选项中的电量除以e得数为整数倍的为正确的数字,只有6.4×10-19C满足条件。
故选B。
【模块三 课后作业
1.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
【答案】D
【详解】A.元电荷是电荷量的最小单位,不是指电子或质子本身,故A错误;
B.带电体的电荷量必须是元电荷的整数倍,205.5倍不符合整数倍条件,故B错误;
C.元电荷是电荷量的基本单位,而非实际存在的“电荷”,故C错误;
D.密立根通过油滴实验首次精确测定了元电荷的值,故D正确。
故选D。
2.(25-26高二上·四川乐山·期中)关于摩擦起电现象,下列说法中正确的是( )
A.通过摩擦起电的两个原来不带电的物体,一定带有等量异号电荷
B.摩擦起电是通过摩擦将一个物体中的质子转移到另一个物体
C.摩擦起电是用摩擦的方法将其他物质变成了电荷
D.通过摩擦起电的两个原来不带电的物体,可能带有同号电荷
【答案】A
【详解】A.摩擦起电时,电子从一个物体转移到另一个物体,导致两物体分别带等量异种电荷,故A正确;
B.摩擦起电转移的是电子而非质子,质子无法自由移动,故B错误;
C.电荷不能被创造,摩擦起电是电荷的转移而非“变成电荷”,故C错误;
D.两物体摩擦后必然带等量异种电荷,不可能带同种电荷,故D错误。
故选A。
3.(25-26高二上·全国·课后作业)关于摩擦起电、接触起电、感应起电,下列说法错误的是( )
A.这三种方式都产生了电荷
B.这是起电的三种不同方式
C.这三种起电方式的实质是一样的,都是电子在转移
D.这三种方式都符合电荷守恒定律
【答案】A
【详解】根据电荷守恒定律,电荷不能被创造或消灭。摩擦起电通过电子转移使物体带电;接触起电通过电荷重新分配带电;感应起电通过电子重新分布使导体两端带电。三者均未产生新电荷。
故选A。
4将带负电荷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,这两部分所带的电量分别为、;若沿虚线2将导体分成A、B两部分,这两部分所带的电量分别为和。关于这四部分电荷的正负及电荷量(绝对值),说法正确的是( )
A.,为正电荷 B.,为负电荷
C.,为负电荷 D.,为正电荷
【答案】B
【详解】由于导体球C代负电,根据静电感应可知,导体近端感应出正电荷,远端感应正电荷,即和带负电,QB和带正电;由于导体原来不带电,只是在导体球C的电荷的作用下,导体中的自由电子向A部分移动,使A部分多带了电子而带负电;B部分少了电子而带正电.根据电荷守恒可知,B部分转移的电子数目和A部分多余的电子数目是相同的,因此无论从哪一条虚线切开,两部分的电荷量总是相等的,即,,故A、C、D错误,B正确。
5.(25-26高二上·浙江温州·期中)某同学采用如图装置做静电感应的实验:在绝缘支架上的金属导体M和金属导体N按图中方向接触放置,原先M、N都不带电,先让开关S1、S2均断开,现在将一个带正电小球P放置在M左侧,则下列说法正确的是( )
A.若开关S1、S2均断开,导体M左端带正电,导体N右端带负电
B.若开关S1、S2均闭合,则导体M和导体N均不带电
C.若只闭合开关S1,接着将MN分开,再移走带电小球,则导体N不带电
D.若只闭合开关S2,接着移走带电小球,最后将MN分开,则导体M带负电
【答案】C
【详解】若开关S1、S2均断开,由静电感应,导体M左端(近端)带负电,导体N右端(远端)带正电,A错误;、均闭合时,导体M端(近端)会感应异种电荷,带负电;N端通过接地线使金属导体右端带的正电荷会被从大地上来的负电荷中和,所以金属导体左端带负电,右端不再带有电荷。B错误;开关闭合,断开,由于静电感应的作用,金属导体右端带的正电荷会被从大地上来的负电荷中和,接着将MN分开,再移走带电小球,金属导体M带的负电荷流向大地,故MN不再带有电荷,C正确;当闭合开关,由于静电感应的作用,金属导体N右端带的正电荷会被从大地上来的负电荷中和,所以导体N右端不再带有电荷,接着移走带电小球,M端的负电荷被中和不带电,最后将MN分开,则M和N均不带电,D错误。
7.(2025·海南·高考真题)带正电的金属球靠近不带电验电器金属小球,则关于验电器金属小球和金属箔,下列说法正确的是( )
A.、都带正电 B.、都带负电
C.带负电、带正电 D.带正电、带负电
【答案】C
【详解】由图可知,验电器本来不带电,由于同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引,正金属球靠近不带电验电器金属小球,使得金属球a带负电荷,从而导致金属箔b带上正电荷,故C正确。
8.(2023·上海·高考真题)三个大小相同的带电导体球,带电量分别为、和,让与先接触,然后让与接触,最终所带的电荷量为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】相同大小的三个带电导体球,根据电荷守恒定律得,与先接触后两球分别带电为,再让与接触,两球最后分别带电为,故A正确。
9.(24-25高二上·陕西安康·期末)在塑料吸管的前端连接上带电的铝箔纸,经过铝箔纸吹出的气泡会悬浮在带电的静电棒上面,并随静电棒轻轻的上下起舞,如图所示。下列说法正确的是( )
A.气泡能随着静电棒上下起舞是空气浮力的作用
B.静电棒挤压空气使气泡随着静电棒上下起舞
C.静电棒带电而气泡不带电,所以吸引气泡随着静电棒上下起舞
D.静电棒和气泡带上同种电荷,由于相互排斥而能随着静电棒上下起舞
【答案】D
【详解】经过铝箔纸吹出的气泡会悬浮在带电的静电棒上面,并随静电棒轻轻的上下起舞,原因是:静电棒和气泡带上同种电荷,由于相互排斥而能随着静电棒上下起舞,故D正确。
10.(25-26高二上·河南·阶段练习)在天气干燥的季节,脱掉外衣后再去摸金属门把手时,常常会被电一下。关于该过程的说法正确的是( )
A.脱掉外衣时,由于摩擦而创造了电荷,使外衣和身体各自带上了电
B.脱掉外衣时,电荷由于摩擦发生了转移,使外衣所带电荷量比身体多
C.脱掉外衣后,外衣所带的电荷量可能为5.6×10-19C
D.脱掉外衣后,手靠近金属门把手时,会使门把手靠近手的一端与手带异种电荷
【答案】D
【详解】脱掉外衣时,由于摩擦使电荷发生转移,并不是创造了电荷,从而使外衣和身体各自带上了等量异种电荷,故A、B错误;任何带电体所带的电荷量一定为元电荷的整数倍,故C错误;脱掉外衣后,手靠近金属门把手时,由于感应起电,会使门把手靠近手的一端与手带异种电荷,故D正确。
11.(多选)(26高二上·浙江绍兴·期末)某同学用一次性塑料杯、回形针和铝箔纸自制一个简易验电器,如图所示。下列实验现象可能产生的是( )
A.与纸巾摩擦过的塑料吸管靠近但未接触回形针上端时,铝箔会张开,而将塑料吸管移开后,铝箔的张角不会闭合
B.与纸巾摩擦过的塑料吸管与回形针接触后铝箔会张开,再将塑料吸管移开,铝箔的张角又会略微变小,但不闭合
C.当火柴的火焰靠近带电的回形针上端时,铝箔的张角会闭合
D.先让与纸巾摩擦过的塑料吸管接触回形针上端,再用摩擦过的纸巾接触回形针上端,铝箔的张角会闭合
【答案】BCD
【详解】与纸巾摩擦过的塑料吸管会带电,靠近回形针上端时,由于感应带电回形针会带上异种电荷,因此铝箔的张角会打开,当塑料吸管移开后铝箔和回形针上的电荷会再次中和不显电性,因此铝箔的张角会闭合,故A不符合题意;与纸巾摩擦过的塑料吸管会带电,接触回形针后由于接触带电,回形针会带上同种电荷,铝箔张开,当塑料吸管移开后回形针和铝箔仍然保持一定电荷,所以铝箔张角会略微变小但不闭合,故B符合题意;由于分子热效应,火焰上端靠近回形针时电子运动加剧会脱离回形针,从而导致回形针和铝箔所带电荷减小,铝箔的张角会逐渐闭合,故C符合题意;与纸巾摩擦过的塑料吸管和纸巾会分别带上异种电荷,当塑料吸管和纸巾分别与回形针接触后,回形针由于接触带电会先带上电荷没然后被中和,因此铝箔的张角最后会是闭合状态,故D符合题意。
12.(24-25高二上·江西南昌·阶段练习)有三个完全相同的金属球,球A带的电荷量为q,球B和球C均不带电。现把球A、B、C以各种接触顺序经若干次接触后分开,最后球B的电荷量不可能的是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】完全相同的金属球,接触后电荷平分,所以若先将A与B接触后分开,则A、B均带电量,再将B与C接触,则B与C均带电量为,再将A与B接触则,A与B均带电量为,再将B与C接触,则B与C带电量均为,再将A与B接触,则A与B带电量均为,以此类推,最终三个带电体的电量均为,故A、B、C均有可能,D不可能,故D正确。
13.(25-26高二上·广东广州·阶段练习)如图所示,观察静电感应现象的操作如下:
(1)带正电的C移近导体A,金属箔片 ,移走C之后金属箔片 。(均填“闭合”或“张开”)
(2)带正电的C移近导体A,先把A、B分开,再移走C,金属箔片 (填“闭合”或“张开”),A带 电,B带 电,再让A、B接触,金属箔片 。(填“闭合”或“张开”)
(3)带正电的C移近导体A,用手摸一下A或者B,移走C,再分开A、B,金属箔片 (填“闭合”或“张开”)。
(4)把C碰一下A或者B,移走C,分开A、B,A、B带 电。
【答案】(1)张开 闭合 (2)张开 负 正 闭合 (3)张开 (4)正
【详解】(1)带正电的C移近导体A,则在A的左端感应出负电荷,B的右端感应出正电荷,则金属箔片张开,移走C之后正负感应电荷中和,则金属箔片闭合。
(2)带正电的C移近导体A,则在A的左端感应出负电荷,B的右端感应出正电荷,先把A、B分开,再移走C,则A带负电,B带正电,金属箔片张开,再让A、B接触,则正负电荷中和,金属箔片闭合。
(3)带正电的C移近导体A,用手摸一下A或者B,则大地中的负电荷将移向导体AB,则移走C,再分开A、B,AB均带负电,金属箔片张开。
(4)把C碰一下A或者B,则C上的正电荷将转移到AB上,移走C,分开A、B,A、B带正电。
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