第1章 第1节 静电的产生及其微观解释（配套教参Word）-【步步高】2025-2026学年高二物理必修第三册学习笔记（鲁科版）

本高中物理讲义聚焦静电的产生及其微观解释核心知识点，从生活静电现象切入，系统梳理电荷的分类、相互作用及电荷量概念，通过摩擦起电、接触起电、感应起电的实验过程构建起电方式认知，再从原子微观结构阐释起电本质，形成“现象-概念-实验-本质”的学习支架。 该资料以科学探究为核心，通过感应起电实验分步解析（如带负电橡胶棒靠近验电器时手接触金属球的现象解释）和接触起电电荷分配例题，培养学生科学思维与物理观念。课中辅助教师突破难点，课后通过课时对点练与总结提升，助力学生巩固电荷守恒等重点，实现知识查漏补缺。

第1节　静电的产生及其微观解释 [学习目标]　1.知道自然界只存在正、负两种电荷；知道同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引；知道电荷量的概念及其国际单位。2.经历摩擦起电和感应起电的实验过程，了解使物体带电的方法，能从物质微观结构的角度认识物体带电的本质(难点)。3.理解电荷守恒定律(重点)。 一、静电的产生 　将梳过头发的塑料梳立刻靠近细小纸屑，纸屑会被吸起(如图)。雷雨天，你能看到撕裂长空的闪电，听到震耳欲聋的雷声。这些都是静电现象。那么，产生静电的常见方式有哪几种？ 答案　摩擦起电、接触起电、感应起电 1.电荷 (1)分类：用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷规定为正电荷；用毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷规定为负电荷。 (2)电荷量：电荷的多少。在国际单位制中，电荷量的单位为库仑，简称库，符号为C。 (3)电荷间的相互作用：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。 2.三种起电方式 (1)摩擦起电、接触起电、感应起电是常见的三种起电方式。 (2)感应起电 一个带电体靠近导体时，受附近带电体的影响而使导体上电荷重新分布的现象称为静电感应。利用静电感应使金属导体带电的方式称为感应起电。 3.验电器 (1)作用：检验物体是否带电。 (2)原理：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。 (3)静电计：把金属箔片换成指针，并用金属制作外壳的验电器。 例1　(2024·合肥市第一中学高二期中)如图所示，摩擦过的琥珀靠近桌面上的碎纸屑时，发现纸屑飞起来与琥珀接触后又快速地离开，关于这个现象，下列说法正确的是(　　) A.摩擦过的琥珀不带电 B.碎纸屑原来带正电 C.纸屑飞起来是万有引力的结果 D.纸屑与琥珀接触后又快速地离开是因为纸屑带上了琥珀同种电荷 答案　D 解析　摩擦过的琥珀带了电荷，从而会吸引轻小物体，当纸屑被吸到琥珀上时，电荷会发生转移，从而使原来不带电的纸屑也带上了同种电荷，由于同种电荷互相排斥，纸屑快速地离开。故选D。 例2　吉尔伯特制作了第一只验电器，后来，英国人格雷改进了验电器，其结构如图所示。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，金属箔片的张角将(　　) A.先变小后变大 B.变大 C.变小 D.先变大后变小 答案　A 解析　带大量负电荷的金属棒接触验电器的金属球，使验电器上所带的正电荷先与金属棒中的负电荷中和，验电器带电荷量减少，金属箔片张角变小；中和完后，剩余的负电荷又会使验电器带负电，使金属箔片的张角再次变大，故A正确。 验电器的两种应用方式及原理 1.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。 2.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带异种电荷，而金属箔片上会带同种电荷（感应起电），两个金属箔片在斥力作用下张开，如图乙。 二、产生静电的微观解释 阅读课本，试分析如何从物质的微观结构来解释物体不显电性的原因。 答案　物质由分子、原子等微粒组成。原子由带正电的原子核和带负电的电子组成。原子核由呈电中性的中子和带正电的质子组成。一个电子的电荷量与一个质子的电荷量数值相同，约为1.60×10－19 C，原子的电子数与质子数相等，因此物体不显电性。但当物体受到外界影响，电子发生转移时，物体就会显电性。 1.电荷守恒定律 表述：电荷既不能被创造，也不能被消灭，只能从物体的一部分转移到另一部分，或者从一个物体转移到另一个物体。在转移过程中，电荷的总量不变。 2.摩擦起电的实质：两个由不同物质组成的物体相互摩擦时，由于摩擦力做功，一个物体中某些原子的电子获得了能量，挣脱了原子核的束缚，转移到另一个物体上。根据电荷守恒定律，从整体上看，一个物体失去了电子带正电，另一个物体就得到电子带等量负电。 3.感应起电的实质：在附近带电体所带电荷的作用下，由于电荷间的相互作用，导体中的自由电子从导体的一部分转移到了另一部分。 如图所示，在课本“实验与探究”中，当带负电的橡胶棒靠近验电器的金属球时，验电器的金属箔片张开，保持橡胶棒的位置不动，用手接触验电器的金属球，观察到金属箔片闭合。 (1)解释用手接触验电器的金属球，金属箔片闭合的原因； (2)接着把手移开，使金属球与大地断开，再把橡胶棒移开，观察到金属箔片相互排斥又张开了。试解释原因； (3)先把橡胶棒移开，再把手移开，金属箔片是否会张开？ 答案　(1)当橡胶棒靠近时，由于电荷间的相互作用力，金属箔片带负电，金属球带正电，金属箔片张开。当用手接触金属球时，金属箔片上的自由电子通过人体转移到了大地上，故金属箔片不带电，不再张开。 (2)先把手移开，再把橡胶棒移开，金属球所带正电荷失去了橡胶棒负电荷的束缚而重新分布，此时金属球和箔片均带正电，故金属箔片张开。 (3)不会。 例3　(多选)(2024·龙岩市高二期中)关于起电，以下说法正确的是(　　) A.不论是摩擦起电还是感应起电，都是因为电子的转移 B.自然界中的电荷是守恒的 C.接触起电是因为电荷的转移，摩擦起电是因为创生了电荷 D.摩擦起电是因为电荷的转移，感应起电是因为电荷的创生 答案　AB 解析　不论是接触起电、摩擦起电还是感应起电，都是因为电子的转移，并没有创生电荷，自然界中的电荷是守恒的，故A、B正确，C、D错误。 例4　如图所示，带正电荷的导体A在靠近带有绝缘支架的不带电导体B后，导体B的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端接地，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端接地，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端接地，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端接地，然后断开，再取走导体A，则导体B将带正电 答案　A 解析　带正电荷的导体A在靠近导体B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。 1.只有导体中的电子才能自由移动。绝缘体中的电子不能自由移动，所以导体能够感应起电，而绝缘体不能。 2.凡是遇到接地问题时，该导体与地球可视为一个更大导体，而且该导体可视为近端，带异种电荷，地球可视为远端，带同种电荷，如图。 例5　完全相同的两金属小球A、B带有相同大小的电荷量，相隔一定的距离，让第三个完全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两球带同种电荷，求接触后两球带电荷量大小之比； (2)若A、B两球带异种电荷，求接触后两球带电荷量大小之比。 答案　(1)2∶3　(2)2∶1 解析　(1)设A、B带同种电荷且带电荷量均为q，则A、C接触后，A、C带电荷量为qA1＝qC1＝q C与B接触后，B、C带电荷量为 qB1＝qC2＝q 故A、B带电荷量大小之比为 (2)若A带正电荷，B带负电荷，且所带电荷量大小均为Q，则C与A接触后，A、C带电荷量为 QA'＝QC'＝＋Q C与B接触后，B、C带电荷量为 QB'＝QC″＝＝－Q 故A、B带电荷量大小之比为||＝。 同理，若A带负电荷，B带正电荷，A、B带电荷量大小之比仍为2∶1。 接触起电时电荷量的分配规律 当两个完全相同的金属球接触后，电荷量将平均分配。 (1)若两个完全相同的金属球最初带同种电荷，接触后电荷量相加后均分； (2)若两个完全相同的金属球最初带异种电荷，则接触后电荷先中和再均分。 课时对点练 [分值：100分] [1~7题，每题7分] 考点一　三种起电方式 1.(2024·福建市泉州科技中学高二月考)冬天人穿毛衣时很易产生静电，这种产生静电的方式属于(　　) A.感应起电 B.接触起电 C.摩擦起电 D.毛衣本身就带电 答案　C 解析　毛衣本身不带电，穿毛衣时很易产生静电是衣物之间的摩擦引起的，这种产生静电的方式属于摩擦起电。故选C。 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 答案　C 解析　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，C正确。 3.(2024·赣州市第四中学高二开学考)如图所示，在用丝绸摩擦玻璃棒起电的过程中(　　) A.通过摩擦创造了电荷 B.丝绸上有些正电荷转移到了玻璃棒上 C.玻璃棒上有些正电荷转移到了丝绸上 D.玻璃棒上有些电子转移到了丝绸上 答案　D 解析　电荷既不能被创造也不能被消灭，故A错误；摩擦起电的过程，实质上是电子的转移，被丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，可知在摩擦过程中，玻璃棒上有些电子转移到了丝绸上，玻璃棒失去了电子，丝绸得到了电子，从而玻璃棒带正电，丝绸带负电，故B、C错误，D正确。 4.“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。如图所示，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 答案　C 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质，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。 考点二　产生静电的微观解释　验电器 5.(2024·龙岩市高二期中)将带正电荷的小球靠近绝缘柱上不带电的导体，导体表面感应电荷的分布大致为(　　) 答案　A 解析　带正电荷的小球靠近绝缘柱上不带电的导体，在小球所带正电荷的作用下，导体内部电子向左移动，导致导体左端集聚电子而带负电，右端因失去电子而带正电，故A正确，B、C、D错误。 6.一带负电的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，小球上产生了正电荷 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，不遵循电荷守恒定律 答案　C 解析　根据电荷守恒定律知，电荷既不会被消灭，也不会被创造，只会发生转移，故A、B错误；金属小球上的负电荷减少是由于潮湿的空气将电子导走了，是电子的转移，仍然遵循电荷守恒定律，故C正确，D错误。 7.关于摩擦起电的现象，下列说法中正确的是(　　) A.摩擦起电现象使本来没有电子或质子的物体产生了电子或质子 B.两种不同材料的绝缘体互相摩擦后，同时带上等量异种电荷 C.摩擦起电可能是因为摩擦导致质子从一个物体转移到另一个物体而形成的 D.用丝绸摩擦玻璃棒时，电子从丝绸上转移到玻璃棒上，玻璃棒因质子数少于电子数而带负电 答案　B 解析　摩擦起电现象的实质是电荷的转移，而不是产生了电子或质子，故A错误；两种不同材料的绝缘体互相摩擦后，同时带上等量异种电荷，故B正确；摩擦起电是因为摩擦导致电子从一个物体转移到另一个物体而形成的，故C错误；用丝绸摩擦玻璃棒时，电子从玻璃棒上转移到丝绸上，玻璃棒因质子数多于电子数而带正电，故D错误。 [8、9题，每题8分] 8.(来自教材)某同学在研究静电感应时，用带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器的金属箔片张开。验电器上感应电荷的分布情况正确的是(　　) 答案　B 解析　带电金属球靠近验电器使验电器的金属箔片张开是感应起电过程，当带电的金属球靠近另一不带电的验电器上的金属球时，验电器上的金属球中与带电金属球异种的电荷向靠近验电器上的金属球的一端聚集，而使近端带异种电荷，远端金属箔片带与带电金属球同种电荷，故选项B正确。 9.(2024·沧州市高二联考)有A、B、C三个轻质金属小球，已知A球带正电，现用绝缘轻质细绳分别系住A、B、C小球，使它们两两挂于天花板下，结果出现如图所示的场景，关于B、C球带电的说法正确的是(　　) A.B球一定带负电 B.C球一定不带电 C.C球一定带负电 D.B、C球有一个不带电 答案　D 解析　由题图可知A球和B、C都吸引，但B、C球也吸引，说明B、C球只能有一个带负电，一个不带电。故选D。 10.(12分)(2024·福建莆田第七中学高二期中)取一对用绝缘柱支撑的导体A和B，使它们彼此接触，起初它们不带电，贴在导体A、B下部的金属箔均闭合。现将用丝绸摩擦过的玻璃棒C移近导体A，回答下列问题： (1)(6分)若先把A和B分开，然后移去C，此时A导体上的金属箔　　　　　，B导体上的金属箔　　　(填“带正电”“带负电”或“不带电”)。若再用手接触B，此时观察到的现象是　　　　　　；  (2)(4分)若先移去C，然后把A和B分开，此时A导体金属箔　　　　　，B导体金属箔　　　　　(填“带正电”“带负电”或“不带电”)；  (3)(2分)A、B导体带电的实质是　　　。  答案　(1)带负电　带正电　B导体的金属箔闭合　(2)不带电　不带电　(3)电子转移(电荷转移) 解析　丝绸摩擦过的玻璃棒C带正电荷，导体A、B接触在一起时，由于静电感应，导体A的左端感应出负电荷，导体B的右端感应出正电荷，且电荷量相等，所以导体两端的金属箔都张开，且左端带负电，右端带正电。 (1)若先把A和B分开，然后移去C，导体A、B的电荷不能中和，故A导体上的金属箔带负电，B导体上的金属箔带正电，若用手接触B则将B导体的正电荷中和，B不再带电，故此时观察到的现象是B导体的金属箔闭合； (2)若先移去C，导体A和导体B上的正负电荷中和，均不再带电，故A、B导体金属箔均不带电； (3)A、B导体带电的实质是电子转移(电荷转移)。 11.(12分)有三个相同的金属小球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。先让小球C与小球A接触后分开，再让小球B与小球A接触后分开，最后让小球B与小球C接触后分开，试求这时A、B、C三个小球的带电荷量分别为多少？ 答案　－2.5×10－4 C　＋6.25×10－4 C ＋6.25×10－4 C 解析　让小球C与小球A接触后分开，则这时A、C各带有1.5×10－3 C的正电荷 再让小球B与小球A接触后分开，则A、B各带电荷量为＝－2.5×10－4 C 最后让小球B与小球C接触后分开，则B、C各带电荷量为 ＝＋6.25×10－4 C 则最终A、B、C各带电荷量为分别－2.5×10－4 C、＋6.25×10－4 C、＋6.25×10－4 C。 　[11分] 12.(2023·莆田市第二十五中学高二月考)如图所示，在绝缘支架上的导体A和导体B按图中方式接触放置，最初A、B都不带电，开关K1、K2均断开，现在将一个带正电小球C放置在A左侧，以下判断正确的是(　　) A.只闭合K1，则A左端不带电，B右端带负电 B.只闭合K2，接着移走带电小球，最后将A、B分开，A带负电 C.K1、K2均闭合时，A、B两端均不带电 D.K1、K2均闭合时，A左端带负电，B右端不带电 答案　D 解析　只闭合开关K1，由于静电感应的作用，金属导体A左端带负电，B右端不带电，故A错误。只闭合开关K2，由于静电感应的作用，金属导体B右端不带电，A左端带负电，接着移走带电小球，A左端的负电会被中和而都不带电，最后将A、B分开，则A和B均不带电，故B错误。K1、K2均闭合时，即导体A左端会感应异种电荷带负电，B右端不带电，故C项错误，D项正确。 学科网（北京）股份有限公司 $