第一章 1 电荷 电荷守恒定律（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（教科版）

本讲义聚焦电荷及电荷守恒定律核心知识点，从摩擦起电现象引入两种电荷及相互作用，系统讲解电荷量、元电荷概念，通过静电感应实验探究感应起电原理，对比三种起电方式本质，最终归纳电荷守恒定律，构建完整知识支架。 资料以实验探究为特色，通过“塑料花”“静电感应”等实验培养科学探究能力，用对比表格和例题解析深化科学思维，助力学生形成物质与相互作用的物理观念。课中辅助教师实验教学，课后通过课时对点练帮助学生查漏补缺，强化知识应用。

1　电荷　电荷守恒定律 [学习目标]　1.知道自然界中的两种电荷及其相互作用，知道电荷量及元电荷。2.理解使物体带电的三种方式，了解验电器的构造和应用(重难点)。3.理解电荷守恒定律(重点)。 一、摩擦起电　两种电荷 把彩色塑料袋剪成细长条并捆紧，用手捋几下，就成了一束“塑料花”，其中包含着怎样的物理知识？ 答案　摩擦起电和同种电荷相互排斥。 1.摩擦起电：由于摩擦而使物体带电的方式。 2.两种电荷及作用 (1)两种电荷：把用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷叫作正电荷，把用毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷叫作负电荷。 (2)相互作用：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。 3.电荷量 (1)定义：电荷的多少叫作电荷量，常简称为电量。用Q或q表示，通常正电荷的电荷量用正数表示，负电荷的电荷量用负数表示。 (2)单位：库仑，简称库，符号：C。 换算关系：1 μC=10-6 C，1 nC=10-9 C。 (3)元电荷：电荷的最小单元，称为元电荷，记作e=1.6×10-19 C，该电荷量由物理学家密立根测定，任何带电体所带电荷量都是元电荷的整数倍。 (4)比荷：带电体的电荷量与质量的比值叫作比荷。 电子的比荷：=1.76×1011 C/kg。 4.摩擦起电的解释 (1)物质组成 物质是由原子组成的，原子由带正电的原子核和带负电的电子构成，一般情况下，原子核所带电荷总量与电子所带电荷总量相等，因此物体通常对外不显电性。 (2)摩擦起电的解释 不同种类的两个不带电的物体相互摩擦时，一个物体失去电子，另一个物体得到电子。失去电子的物体内部正电荷的总量大于负电荷的总量，因而显示出带正电，同理，得到电子的物体就显示出带负电，而且相互摩擦后两个物体所带的电荷必然等量异号。 为什么摩擦起电的材料是绝缘体而不是导体？ 答案　如果是导体，即使摩擦出现电荷转移，也会因为自由电子在导体中自由移动而迅速中和，所以导体摩擦不会起电，而绝缘体中基本不存在自由电子，所以摩擦后转移的电荷不容易再中和。 (1)自然界中只存在正电荷和负电荷。 (　√　) (2)电荷的正负是人为规定的。 (　√　) (3)元电荷就是最小的带电体。 (　×　) (4)原子中质子的正电荷数量与电子的负电荷数量一样多，整个原子对外界表现为电中性。 (　√　) (5)摩擦过的琥珀能够吸引羽毛，说明羽毛带了电。 (　×　) 例1　梳过头的梳子，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.两种不同材料的绝缘体互相摩擦后，同时带上等量同种电荷 C.摩擦起电可能是因为摩擦导致质子从一个物体转移到了另一个物体而形成的 D.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显正电 答案　D 解析　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，从而使两物体分别带上等量的异种电荷。 例2　(2024·眉山市期末)关于元电荷，下列说法正确的是(　　) A.把质子或电子称为元电荷 B.元电荷是一个电子所带电荷量的大小，没有正负之分 C.电子带有最小的负电荷，其电荷量称为元电荷 D.物体所带的电荷量称为元电荷 答案　B 解析　质子或电子是带电粒子，所带的电荷量的绝对值称为元电荷，故A错误；把电子所带电荷量的大小称为元电荷，则电子带有最小的负电荷，故B正确，C错误；物体所带电荷量为元电荷或元电荷的整数倍，故D错误。 元电荷的理解 1.元电荷是最小的电荷量，而不是实物粒子，元电荷无正、负之分。 2.虽然质子、电子的电荷量等于元电荷，但不能说质子、电子是元电荷。 二、静电感应 如图所示，取一对用绝缘柱支撑的导体A和B，使它们紧靠在一起。起初它们不带电，贴在下部的金属箔均是闭合的。 (1)手握绝缘棒把带正电荷的物体C移近导体A，金属箔有什么变化？ (2)这时手握绝缘柱将A和B分开，然后移去C，金属箔是否闭合？ (3)再让A和B接触，又会看到什么现象？ 答案　(1)C移近导体A，A、B下部的金属箔都张开； (2)金属箔不闭合，仍张开； (3)金属箔都闭合。 1.静电感应 当带电导体靠近不带电的导体时，由于同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引，使导体靠近带电导体的一端带上与带电导体电性相反的电荷，远离带电导体的一端带上与带电导体电性相同的电荷，这种现象叫作静电感应。 2.感应起电 利用静电感应使导体带电的方法。 3.验电器 (1)构造如图。 (2)应用 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当带正电的玻璃棒靠近验电器的金属球时，会发生静电感应，金属杆上端的金属球带负电，下端的金属箔片带正电，两片带正电的金属箔片由于相互排斥而张开，如图乙。 ③将带正电的玻璃棒接触验电器的金属球，验电器就带上了正电，再将待检验的带电体靠近验电器的金属球，如果它的金属箔片张开角度变大，则它带的是正电荷，反之，则带的是负电荷。 例3　(2024·内江市威远中学高二月考)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，因为验电器下部的箔片带上了正电 D.验电器的金属箔张开，因为整个验电器都带上了负电 答案　C 解析　把一个带正电的金属球A，靠近验电器的金属球B，验电器的金属球由于静电感应，会带上负电荷，金属箔会带上等量正电荷，所以验电器的金箔张开，而整个验电器不带电，故选C。 拓展1　若验电器带正电，用一根带大量负电荷的金属棒接触验电器的金属球，金属箔的张角将如何变化？ 答案　先变小后变大 解析　验电器带正电，用一根带大量负电荷的金属棒接触验电器的金属球，金属棒上的部分负电荷转移到验电器上中和验电器上的正电荷，验电器的金属箔张角变小，剩余的负电荷继续向验电器转移，验电器的金属箔的张角又会变大。 拓展2　若验电器带正电，当一个带负电的金属球A靠近验电器上的金属球B时，验电器中金属箔的张角将如何变化？ 答案　张角减小 解析　当带负电的金属球A靠近验电器上的金属球B，根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引可知，B球上的负电荷将向金属箔移动，使金属箔上所带正电荷减少，从而使张角减小。 拓展3　若验电器带正电，当一个不带电的金属球A靠近验电器上的金属球B时，验电器中金属箔的张角又将如何变化？ 答案　张角减小 解析　当不带电的金属球A靠近验电器上的金属球B时，发生静电感应现象，使A球靠近B的一侧出现负的感应电荷，而背离B球的一侧出现正的感应电荷，A球上的负感应电荷会使验电器金属球B上的负电荷向金属箔移动，从而使张角减小。 例4　如图所示，不带电金属导体B在靠近带正电荷的金属导体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 答案　A 解析　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。 静电感应中导体接地问题分析 1.如图甲所示，当B接地时，在导线的连接下，导体A、B和大地组成了一个新导体，这时近端为A，而远端为大地。由于静电感应，A带负电，而B原来感应出的正电荷被大地流来的负电荷中和了，所以B不带电。 2.如图乙所示，如果是A接地，近端仍然为A(这里很容易错误地认为B为近端或远端)，远端为大地。由于静电感应，A仍然带负电，而B感应出的正电荷被从大地流来的负电荷中和，所以B不带电。 3.如果前面两种情况不是接地，而是改为用手触摸A或B，则结果相同。 三、电荷守恒定律 比较三种起电方式 使物体带电的方法 本质 电荷的总量 起电的共性本质 1 摩擦起电 电子从一个物体转移到另一个物体 不变 本质都是自由电荷发生转移，起电并不是创造了电荷，也没有电荷消失 2 接触起电 电子从一个物体转移到另一个物体 不变 3 感应起电 电子从物体的一部分转移到另一部分 不变 1.电荷守恒定律：电荷既不能被创造，也不能被消灭，它们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。也就是说，在任何自然过程中，电荷的代数和是守恒的。 2.电荷守恒定律的现代表述：一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变。 (1)所谓“电荷的中和”是正、负电荷一起消失了。 (　×　) (2)静电感应没有创造电荷，只是电荷从物体的一部分转移到另一部分。 (　√　) 例5　完全相同的两金属小球A、B带有相等的电荷量，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)设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带电荷量之比也为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。 材质、形状、大小不同的导体接触时电荷量一般不能平均分配。 课时对点练 [分值：70分] [1~8题，每题5分] 考点一　电荷量与元电荷 1.关于元电荷的理解，下列说法正确的是(　　) A.元电荷就是电子 B.元电荷就是中子 C.元电荷就是质子 D.物体所带的电荷量只能是元电荷的整数倍 答案　D 解析　元电荷是自然界最小的电荷量，其数值与电子的电荷量数值相等，故A、B、C错误；任何带电体所带电荷量都是元电荷的整数倍，故D正确。 2.(多选)(2024·成都市开学考试)某宏观带电体所带电荷量可能为(　　) A.8×10-20 C B.1.44×10-14 C C.4.8×10-16 C D.8×10-15 C 答案　BCD 解析　宏观带电体所带电荷量必为元电荷的整数倍，故选B、C、D。 【题点】物体带电荷量的判断与计算 考点二　三种起电方式 3.(多选)(2024·成都市石室阳安学校高二月考)下列关于几种起电方式的说法正确的是(　　) A.感应起电说明电荷可以从带电的物体转移到原来不带电的物体 B.摩擦起电时，失去电子的物体带正电，得到电子的物体带负电 C.摩擦起电和感应起电都能使电子转移，只不过前者使电子从一个物体转移到另一个物体上，而后者则使电子从物体的一部分转移到另一部分 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 答案　BC 解析　感应起电的实质是电荷从物体的一部分转移到另一部分，故A错误；摩擦起电的实质是电子从一个物体转移到另一个物体，物体原来呈现电中性，所以失去电子的物体带正电，得到电子的物体带负电，故B正确；摩擦起电和感应起电都能使电子转移，只不过前者使电子从一个物体转移到另一个物体上，而后者则使电子从物体的一部分转移到另一部分，故C正确；一个带电体接触一个不带电的物体，两个物体带同种电荷，故D错误。 【题点】三种起电方式的综合判断 4.(2024·四川省树德中学高二期中)观察物理现象是学习物理的基础。某同学利用如图所示的装置观察静电感应现象，绝缘立柱支持的导体A和B彼此接触，起初它们不带电，贴在A、B下部的金属箔D、E是闭合的。该同学进行了如下操作： ①手握绝缘棒，把带正电的导体C移近导体A，观察金属箔的变化； ②接着手持绝缘立柱把导体A、B分开，然后移开C，观察金属箔的变化； ③再让A、B接触，观察金属箔的变化。 上述实验步骤中，能观察到金属箔张开的是(　　) A.只有步骤① B.只有步骤①② C.只有步骤②③ D.步骤①②③ 答案　B 解析　①手握绝缘棒，把带正电的导体C移近导体A，由于静电感应，导体A带负电，导体B带正电，则能观察到金属箔张开；②接着手持绝缘立柱把导体A、B分开，导体A仍带负电，导体B仍带正电，然后移开C，则能观察到金属箔张开；③再让A、B接触，则导体A与导体B正负电荷中和，最终均不带电，不能观察到金属箔张开。故选B。 【题点】感应起电的现象 5.(2025·自贡市荣县中学高一月考)如图所示，小杜同学用与丝绸摩擦过的玻璃棒接触验电器的金属球，看到验电器的金属箔张开，在这个过程中(　　) A.玻璃棒和验电器都带负电荷 B.玻璃棒带正电荷，验电器带负电荷 C.用丝绸摩擦过的玻璃棒产生了电荷 D.金属箔张开是因为同种电荷相排斥 答案　D 解析　用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，玻璃棒和验电器接触后二者都带正电荷，故A、B错误；摩擦起电的实质是电荷的转移，并不能创造电荷，故C错误；金属箔张开是因为同种电荷相排斥，故D正确。 6.(2024·四川省广元中学高二月考)起电盘是获得静电的简单装置，1775年由伏特发明。它是由一块绝缘物质(如石蜡、硬橡胶、树脂等)制成的平板和另一块带有绝缘柄的导电平板构成的。如图所示是起电盘示意图，其起电原理是(　　) A.摩擦起电 B.感应起电 C.接触起电 D.以上三种方式都不是 答案　B 解析　导电平板靠近带正电的绝缘板时，发生静电感应，使导电平板靠近带电的绝缘板的一侧带上负电荷，远离的一侧带正电荷，接地后，大地中的负电荷流向导电平板，断开与大地的连接后，导电平板整体带上负电荷，故A、C、D错误，B正确。 【题点】感应起电的本质 考点三　电荷守恒定律 7.太空探测器配套的离子发动机能将原子电离，并使离子向后喷射，从而获得推力。若一个氮原子在离子发动机中电离成一个氮离子和一个电子，则该氮离子与该电子所带电荷为(　　) A.等量异种电荷 B.不等量异种电荷 C.等量同种电荷 D.不等量同种电荷 答案　A 解析　一个氮原子在离子发动机中电离成一个氮离子和一个电子，根据电荷守恒定律，则该氮离子与该电子所带电荷是等量异种电荷。故选A。 【题点】电荷守恒定律 8.(多选)(2024·凉山州宁南中学高二月考)M和N是两个都不带电的物体。它们互相摩擦后，M带正电荷2.72×10-9 C，下列判断正确的有(　　) A.在摩擦前M和N的内部没有任何电荷 B.摩擦过程中电子从M转移到N C.N在摩擦后一定带负电荷2.72×10-9 C D.M在摩擦过程中失去1.7×1010个电子 答案　BCD 解析　原本不带电的物体处于电中性，不是不带电，而是正负电荷量相等，故A错误；根据电荷守恒定律可知，N在摩擦后一定带负电荷2.72×10-9 C，故C正确；根据摩擦起电可知，M带正电荷，失去电子，摩擦过程中电子从M转移到N，故B正确；M在摩擦过程中失去电子个数n===1.7×1010(个)，故D正确。 【题点】电荷守恒定律、摩擦起电电荷量计算 9.(10分)三个相同的金属球A、B、C，先让A球带上正电，靠近相互接触的B、C球，将B、C分开，用手摸一下A球，将A球上的电荷导入大地。若此时B球所带电荷量为+q，用A球再去接触B，然后再用A球接触C，最后A所带电荷量是多少？ 答案　-q 解析　由题意可知，当A球靠近相互接触的B、C球时，由于静电感应现象，则B、C球分别带异种电荷，且电荷量相等。当将A球上的电荷导入大地后，A球不带电。由题意可知，此时B球所带电荷量为+q，用A球再去接触B，则A球带电荷量为+，C球带电荷量为-q，则此时A球再接触C球，可得A球带电荷量为qA==-。 【题点】电荷守恒定律 [10、11题，每题6分] 10.(2024·成都市第四中学高二月考)如图所示，把置于绝缘支架上的不带电的枕形导体放在带负电的导体C附近，导体的A端感应出正电荷，B端感应出负电荷。以下说法中正确的是(　　) A.如果用手摸一下导体的B端，B端自由电子将经人体流入大地，手指离开，移去带电体C，导体带负电 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，手指离开，移去带电体C，导体带负电 C.如果用手摸一下导体的中间，由于中间无电荷，手指离开，移去带电体C，导体不带电 D.无论用手摸一下导体的什么位置，导体上的自由电子都经人体流入大地，手指离开，移去带电体C，导体带正电 答案　D 解析　无论用手摸一下导体的什么位置，导体上的自由电子都经人体流入大地，手指离开，移去带电体C，导体带正电，故D正确。 【题点】感应起电的本质 11.两块带有手柄的绝缘板甲和乙(图中甲、乙未画出)上带有等量的异种电荷，现将甲、乙按下列不同操作方式伸入验电器最上边的空心球内但不与金属球接触，如图所示，操作过程中甲、乙两绝缘板不接触，要使验电器箔片出现张开、闭合、再张开的现象，则下列操作正确的是(　　) A.仅将甲或乙伸入球内 B.将甲、乙先后伸入球内 C.将甲、乙先后伸入球内，然后将甲或乙撤出 D.将甲、乙同时伸入球内，然后将甲或乙撤出 答案　C 解析　仅将甲或乙伸入空心球内后，由于静电感应，验电器箔片会一直张开，故A错误；将甲、乙先后伸入球内，验电器箔片先张开后闭合，故B错误；将甲、乙同时伸入球内，感应电荷为零，验电器箔片不动，将甲或乙撤出后箔片张开，故D错误；将甲、乙先后伸入球内，验电器箔片先张开后闭合，将甲或乙撤出后箔片又张开，故C正确。 　[8分] 12.(多选)有A、B、C三个完全相同的金属球且三个球均对地绝缘，A带8.0×10-5 C的正电荷，B、C不带电。现每次将两个球相互接触后分开，使它们都带电，则A、B、C所带的电荷量可能是下列哪组数据(　　) A.5.0×10-5 C，2.0×10-5 C，1.0×10-5 C B.4.0×10-5 C，2.0×10-5 C，2.0×10-5 C C.3.0×10-5 C，2.5×10-5 C，2.5×10-5 C D.6.0×10-5 C，1.0×10-5 C，1.0×10-5 C 答案　BC 解析　由于两个完全相同的金属球接触后两个小球上的总电荷量均分，假设A与B先接触，接触后电荷量都是 C=4.0×10-5 C，然后B与C接触，接触后的电荷量为 C=2.0×10-5 C，不可能比2.0×10-5 C小，C再与A接触后分开的电荷量为 C=3.0×10-5 C，C与B再次接触，接触后的电荷量为 C=2.5×10-5 C，故A、D错误，B、C正确。 【题点】相同小球接触后带电量的计算 学科网（北京）股份有限公司 $