第九章 1 电荷（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（人教版）

本讲义聚焦电荷这一核心知识点，系统梳理自然界两种电荷及相互作用规律、电荷量概念，通过摩擦起电、接触起电、感应起电三种方式的原理分析，衔接电荷守恒定律及元电荷概念，构建静电学基础认知支架。 资料以实验情境（如感应起电中金属箔变化）和例题拓展（如验电器张角分析）为亮点，通过科学推理与质疑创新培养科学思维，课中辅助教师演示教学，课后借助课时对点练帮助学生巩固物理观念，有效查漏补缺。

1　电荷 [学习目标]　1.知道自然界中的两种电荷及它们之间相互作用的规律，知道电荷量的概念及单位。2.理解摩擦起电、感应起电和接触起电(重难点)。3.理解电荷守恒定律的内容(重点)。4.知道元电荷的概念，体会电荷量是不连续的。 一、电荷 1.自然界中有两种电荷：正电荷和负电荷。用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷，用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电荷。 2.电荷量：电荷的多少，用Q或q表示，在国际单位制中，它的单位是库仑，符号是C。正电荷的电荷量为正值，负电荷的电荷量为负值。 3.每个原子中质子的正电荷数量与电子的负电荷数量一样多，所以整个原子对外界表现为电中性。 4.电荷间有相互作用力，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，两电荷间的相互作用力大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。 5.两物体发生相互吸引的作用时未必都带电，因为带电体不管是带正电荷还是带负电荷，都有吸引轻小物体的性质。 6.比较带电体带电的多少时，比较的是其电荷量的绝对值，绝对值大的带电多。尽管电荷量有正、负值之分，但“+”“-”号仅代表电荷的种类，不表示大小。 (1)电荷的正负是人为规定的。(　√　) (2)摩擦过的琥珀能够吸引羽毛，说明羽毛带了电。(　×　) 二、物体的三种起电方式　验电器 1.摩擦起电 原因：当两种物质组成的物体互相摩擦时，一个物体上的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。同一物体与不同种类的物体摩擦时，可能带不同种类的电荷。 2.将一个带电体与另一个不带电的导体接触，就可以使不带电的物体带上与带电体电性相同的电荷，叫作接触起电。 3.感应起电 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。 ①手握绝缘棒把带正电荷的带电体C移近导体A，金属箔有什么变化？ ②这时手持绝缘柱把导体A和B分开，然后移开C，金属箔又有什么变化？ ③再让导体A和B接触，又会看到什么现象？ 答案　①两侧金属箔都张开。 ②金属箔仍张开，但张角变小。 ③金属箔都闭合。 (1)定义：利用静电感应使金属导体带电的过程。 (2)规律：近端(靠近带电体端)感应出异种电荷，远端(远离带电体端)感应出同种电荷(均选填“异种”或“同种”)。 (3)本质：电子从物体的一部分转移到另一部分。 4.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。 (3)静电计：把金属箔换成指针，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　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小球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，因为整个验电器都带上了负电 D.验电器的金属箔张开，因为验电器下部的两片金属箔都带上了正电 答案　D 解析　带正电的金属球A靠近验电器上的金属小球B，由于静电感应，B球带负电，验电器的金属箔带正电，故两片金属箔因带同种电荷相互排斥而张开，D正确。 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。当带负电荷的金属球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。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上的负电荷向金属箔移动，从而使张角减小。 例3　如图所示，不带电导体B在靠近带正电荷的导体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　元电荷 1.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)电荷守恒定律的另一表述是：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.元电荷 (1)元电荷：最小的电荷量，即电子所带电荷量的大小。所有带电体所带电荷量只能是元电荷的整数倍。 (2)元电荷的值e=1.60×10-19 C， 由物理学家密立根测定。  (3)比荷：带电粒子的电荷量与其质量之比叫作比荷。 电子的比荷为：=1.76×1011 C/kg。 3.电中性：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。 4.电中和：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。 5.元电荷不是实际粒子，仅表示最小电荷量单元，没有正、负。 6.质子和正电子所带的电荷量为一个元电荷，它们不是(填“是”或“不是”)元电荷，质子和正电子是实际存在的粒子。 (1)所谓“电荷的中和”是正、负电荷一起消失了。(　×　) (2)物体所带的电荷量可能为6.0×10-18 C。(　×　) (3)物体带电荷量为+1.60×10-9 C，这是因为失去了1.0×1010个电子。(　√　) 例4　完全相同的两金属小球A、B带有等量电荷，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||==。 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：60分] [1~6题，每题4分] 考点一　电荷量与元电荷 1.(2025·邵阳市高二期中)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.(2025·宁波市高二期末)已知一个电子所带电荷量e=1.6×10-19 C，现高二有位同学发现某本资料书上有个数值很模糊，根据你所学知识，推断该数值不可能是下列哪一个(　　) A.3.2×10-19 C B.4.0×10-19 C C.1.6×10-18 C D.4.8×10-17 C 答案　B 解析　元电荷的值为e=1.6×10-19 C，物体所带电荷量为元电荷的整数倍，故B的数值不可能。 考点二　三种起电方式　验电器 3.(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。 4.在物理课堂上老师用易拉罐和气球演示静电现象，如图所示，充气后的气球在头发上摩擦后带负电，再靠近不带电的空易拉罐，在气球未接触空易拉罐的情况下，可观察到空易拉罐会朝气球方向滚动，关于这一现象，下列说法正确的是(　　) A.上述过程经历了摩擦起电、感应起电两个过程 B.空易拉罐远离气球的一侧带正电 C.空易拉罐在气球靠近后整体带正电，所以被带负电的气球吸引 D.气球对空易拉罐远、近两侧的作用大小相等 答案　A 解析　上述过程经历了摩擦起电、感应起电两个过程，根据静电感应现象可知，空易拉罐靠近气球一侧带正电荷，远离气球一侧带负电荷；同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，故气球对空易拉罐远侧为排斥作用、对近侧为吸引作用，且对空易拉罐近侧的力大于对远侧的力，故A正确。 5.用带正电的小球靠近不带电验电器的金属球，结果验电器的金属箔张开，如图甲所示；用带正电的小球接触不带电验电器的金属球，结果验电器的金属箔也张开，如图乙所示。关于甲、乙两验电器金属箔带电情况。下列说法正确的是(　　) A.图甲中，带正电小球靠近验电器上面的金属球时，验电器的金属球带正电 B.图甲中，带正电小球靠近验电器上面的金属球时，验电器的金属箔带负电 C.图乙中，带正电小球接触验电器金属球，与金属球相连的两个金属箔带正电 D.图乙中，带正电小球接触验电器金属球，与金属球相连的两个金属箔带负电 答案　C 解析　题图甲中，验电器本来不带电，由于异种电荷相互吸引，带正电的小球靠近验电器的金属球时，发生静电感应使得金属球带负电荷，从而导致金属箔带上正电荷；题图乙中，用带正电的小球接触不带电验电器的金属球，这时验电器无论是金属球还是金属箔都带上了正电荷，因此C正确，A、B、D错误。 考点三　电荷守恒定律 6.(多选)(2024·凉山州高二月考)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2.72×1 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2.72×1 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、负电荷的电荷量相等，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2.72×1 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为n===1.7×1010(个)，故D正确。 7.(7分)有三个完全相同的金属小球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，求最终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-2.5×10-4 C、+6.25×10-4 C、+6.25×10-4 C。 [8~10题，每题7分] 8.(2025·东莞市高二期中)“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。在图中，两个“通草球”甲和乙悬挂在支架上，彼此吸引。下列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、乙小球一定带有异种电荷 答案　C 解析　由题图可知，两“通草球”相互吸引，则两小球可能带异种电荷，也可能只有一个小球带电，另一个小球不带电，故选C。 9.(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。 10.(2024·河南省校联考期中)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] 11.(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面哪组数据(　　) 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。 学科网（北京）股份有限公司 $