专题02 起电、验电器的工作原理 讲义 -2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册（知识精讲+专项训练）

本高中物理讲义聚焦起电与验电器工作原理核心知识点，从电荷基本能力（相互作用、转移）出发，系统梳理摩擦起电（电子转移）、接触起电（电荷均分）、感应起电（近异远同）三种方式的本质与规律，构建从基础性质到应用的学习支架。 该资料通过典例分析（如摩擦起电电子转移计算、接触起电电荷分配）和实验情境（验电器感应与接触检验），培养科学思维中的科学推理与模型建构能力，强化物理观念中的相互作用观念。课中辅助教师清晰授课，课后助力学生通过练习题查漏补缺，巩固知识。

专题02 起电、验电器的工作原理 必备知识 1、 电荷基本能力 1. 电荷的两种重要能力 (1) 电荷之间存在相互作用力：同性相斥，异性相吸。 1　 同种电荷（如正-正或负-负）产生斥力。 2　 异种电荷（正-负）产生引力。 (2) 电荷可以发生转移： 1　 正电荷（原子核）通常不能移动。 2　 负电荷（电子）可转移，包括在物体内部或物体之间转移。 (3) 起电的根本原因在于电荷的这两种能力。 2、 三种起电方式概述 1. 起电定义：使原本不带电的物体带电的过程。 2. 三种起电方式：摩擦起电、接触起电、感应起电，其中最重要的是感应起电。 3、 摩擦起电 1. 实例说明：玻璃棒与丝绸摩擦后，玻璃棒带正电，丝绸带负电。 2. 原因分析：不同材料对电子束缚能力不同： (1) 玻璃棒束缚电子能力弱 → 失去电子 → 带正电。 (2) 丝绸束缚电子能力强 → 得到电子 → 带负电。 3. 本质：电子在物体之间的转移。 4. 结果特点：两物体带等量异种电荷。 5. 理论依据：电荷守恒定律：电荷总量不变。 (1) 若玻璃棒失去 电子，则带 正电。 (2) 丝绸得到相同电量电子，带 负电。 6. 电子个数计算方法 注：电子个数必须为整数，且一般为极大数值。 4、 接触起电 1. 典型场景:两个大小、形状、材质相同的导体小球接触后平分电荷。 2. 核心机制:电子转移以平衡各处对电子的需求程度。 3. 计算方法:接触后每个小球所带电量为代数和除以2： 4. 三种情况分析 (1) 一球带电，一球不带电（如 与 ）→ 各带 。 (2) 两球带同种电荷（如 与 ）→ 各带 。 (3) 一正一负（如 与 ）→ 代数和为 ，各带 。 5. 前提条件：必须是完全相同的物体，否则无法均分。 6. 总结对比 (1) 本质：电子在物体间转移（与摩擦起电相同）。 (2) 结果：带同种电荷；若物体相同，则带等量同种电荷。 5、 感应起电 1. “感应”含义：不接触即可发生电荷分布变化，如“心灵感应”。 2. 前提条件：物体为导体（内部电子可自由移动，如金属）。 3. 静电感应现象：带电体靠近导体时，引起导体内部电子重新分布： (1) 若带电体带正电 → 吸引电子至近端 → 近端带负电，远端带正电。 (2) 若带电体带负电 → 排斥电子至远端 → 近端带正电，远端带负电。 4. 本质：电子在物体内转移（非物体间）。 5. 结果规律：“近异远同”：离带电体近的一端带异种电荷，远的一端带同种电荷。 6、 验电器原理与应用 1. 结构组成：金属球 + 金属杆 + 金属箔（整体为导体）。 2. 检验方式一：感应起电 (1) 带电体靠近但不接触金属球。 (2) 发生静电感应：金属球带异种电荷，金属箔带同种电荷 → 箔片张开。 (3) 移走带电体 → 电荷恢复中性 → 箔片闭合。 3. 检验方式二：接触起电 (1) 带电体接触金属球 → 整体带电 → 金属箔带同种电荷 → 箔片张开。 (2) 移走带电体 → 电荷保留 → 箔片保持张开。 (3) 需手动放电才能再次使用。 4. 通用规律 (1) 无论何种方式，金属箔所带电性与检验物体相同。 (2) 金属箔总是“同开同闭”：不可能出现一侧开一侧闭。 【典例1】M和N是两个不带电的物体，它们互相摩擦后，M带1.6×10－10 C的正电，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．摩擦的过程中正电荷从M转移到N C．N在摩擦后一定带负电1.6×10－10 C D．M在摩擦过程中失去1.6×10－10个电子 【典例2】把一个带的金属小球跟同样的不带电的金属球相碰，两球都带等量的正电荷，这从本质上看是因为（） A.球向球转移了的正电荷 B.球向球转移了的电子 C.球向球转移了的电子 D.球向球转移了的正电荷 【典例3】有三个完全一样的金属球，A球带的电荷量为q，B、C不带电，现要使B球带电荷量为，以下做法可行的是（　　） A．B球先与A相碰，再与C相碰 B．A球先后与B、C相碰，再用C球碰B球 C．A球先后与B、C相碰，用手接触C球后再与B球相碰 D．C球先后与A、B相碰，用手接触C球后再与B球相碰 【典例4】（22-23高二上·北京大兴·期中）如图所示，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，分别贴在导体A、B下部的金属箔均是闭合的。下列关于实验现象描述中正确的是（　　） A．把带正电荷的物体C移近导体A稳定后，只有A下部的金属箔张开 B．把带正电荷的物体C移近导体A稳定后，A带正电，B带负电 C．把带正电荷的物体C移近导体A后，再把B向右移动稍许使其与A分开，稳定后A、B下部的金属箔都还是张开的 D．把带正电荷的物体C移近导体A后，再把B向右移动稍许使其与A分开，稳定后只有A下部的金属箔张开 【典例5】（24-25高二上·福建三明·期中）使带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器的箔片张开。下列各图表示验电器上感应电荷的分布情况，其中正确的是（　　） A． B． C． D． 【典例6】（17-18高二上·福建三明·阶段检测）如图所示，用带正电的绝缘棒A去靠近原来不带电的验电器B，B的金属箔片张开，这时金属箔片带_____电；若用带正电的绝缘棒A去接触原来不带电的验电器B，B的金属箔片张开，这时金属箔片带 ________电．    【典例7】（24-25高二上·江西南昌·阶段检测）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． 1．天气干燥的冬季，小红用不带电的塑料梳子梳完头发后，发现梳子会吸引头发，原因是（　　） A．感应起电 B．摩擦起电 C．接触起电 D．梳子有磁性 2．东汉时期王充在《论衡》一书中有“顿牟拾芥”记载，意为摩擦过的玳瑁能吸引像草芥一类的轻小物体，如图所示，下列说法正确的是（　　） A．摩擦能使玳瑁带电 B．摩擦能使玳瑁有了磁性 C．玳瑁带的电荷是凭空产生 D．玳瑁与轻小物体间不存在相互作用力 3．如图所示，两个相互接触且不带电的金属导体A、B均置于绝缘支架上，现将带正电的绝缘小球C放到A的左侧等高处。下列说法正确的是（　　） A．此时，A带正电，B带负电 B．若先将A、B分开，再移走C，B带正电 C．若先将C移走，再把A、B分开，A带正电 D．若先将C移走，再把A、B分开，B带正电 4．（多选）如图所示，用毛皮摩擦过的橡胶棒接触一不带电验电器的金属小球a，下列说法正确的是（   ） A．橡胶棒带正电 B．接触后金属箔片带负电 C．拿开橡胶棒后，验电器不带电 D．橡胶棒带的电荷量一定是元电荷的整数倍 5．有甲、乙两个完全相同的小球，甲小球带的电荷，乙小球带的电荷，现将甲小球与乙小球接触一下分开。分开后甲小球带______的电荷，乙小球带______的电荷，甲小球与乙小球接触时，有______的电荷从乙小球转移到甲小球。 6．有两个相同的金属球A和B，A带+8q，B带−6q。先将A、B接触后分开，再将A 与不带电的相同金属球C接触后分开，求最终A、B、C三球的电荷量。 7．A、B两物体相互摩擦，A物体原来带的电荷，与B物体摩擦后，所带的电荷量变为．问： （1）在此过程中，A物体得到了电子还是失去了电子? （2）转移了多少个电子? 8．（2025·海南·高考真题）如图所示，带正电的金属球靠近不带电的验电器金属小球，则关于验电器金属小球和金属箔，下列说法正确的是（　　） A．和都带正电 B．和都带负电 C．带负电，带正电 D．带正电，带负电 9．（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． 3 / 3 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题02 起电、验电器的工作原理 必备知识 1、 电荷基本能力 1. 电荷的两种重要能力 (1) 电荷之间存在相互作用力：同性相斥，异性相吸。 1　 同种电荷（如正-正或负-负）产生斥力。 2　 异种电荷（正-负）产生引力。 (2) 电荷可以发生转移： 1　 正电荷（原子核）通常不能移动。 2　 负电荷（电子）可转移，包括在物体内部或物体之间转移。 (3) 起电的根本原因在于电荷的这两种能力。 2、 三种起电方式概述 1. 起电定义：使原本不带电的物体带电的过程。 2. 三种起电方式：摩擦起电、接触起电、感应起电，其中最重要的是感应起电。 3、 摩擦起电 1. 实例说明：玻璃棒与丝绸摩擦后，玻璃棒带正电，丝绸带负电。 2. 原因分析：不同材料对电子束缚能力不同： (1) 玻璃棒束缚电子能力弱 → 失去电子 → 带正电。 (2) 丝绸束缚电子能力强 → 得到电子 → 带负电。 3. 本质：电子在物体之间的转移。 4. 结果特点：两物体带等量异种电荷。 5. 理论依据：电荷守恒定律：电荷总量不变。 (1) 若玻璃棒失去 电子，则带 正电。 (2) 丝绸得到相同电量电子，带 负电。 6. 电子个数计算方法 注：电子个数必须为整数，且一般为极大数值。 4、 接触起电 1. 典型场景:两个大小、形状、材质相同的导体小球接触后平分电荷。 2. 核心机制:电子转移以平衡各处对电子的需求程度。 3. 计算方法:接触后每个小球所带电量为代数和除以2： 4. 三种情况分析 (1) 一球带电，一球不带电（如 与 ）→ 各带 。 (2) 两球带同种电荷（如 与 ）→ 各带 。 (3) 一正一负（如 与 ）→ 代数和为 ，各带 。 5. 前提条件：必须是完全相同的物体，否则无法均分。 6. 总结对比 (1) 本质：电子在物体间转移（与摩擦起电相同）。 (2) 结果：带同种电荷；若物体相同，则带等量同种电荷。 5、 感应起电 1. “感应”含义：不接触即可发生电荷分布变化，如“心灵感应”。 2. 前提条件：物体为导体（内部电子可自由移动，如金属）。 3. 静电感应现象：带电体靠近导体时，引起导体内部电子重新分布： (1) 若带电体带正电 → 吸引电子至近端 → 近端带负电，远端带正电。 (2) 若带电体带负电 → 排斥电子至远端 → 近端带正电，远端带负电。 4. 本质：电子在物体内转移（非物体间）。 5. 结果规律：“近异远同”：离带电体近的一端带异种电荷，远的一端带同种电荷。 6、 验电器原理与应用 1. 结构组成：金属球 + 金属杆 + 金属箔（整体为导体）。 2. 检验方式一：感应起电 (1) 带电体靠近但不接触金属球。 (2) 发生静电感应：金属球带异种电荷，金属箔带同种电荷 → 箔片张开。 (3) 移走带电体 → 电荷恢复中性 → 箔片闭合。 3. 检验方式二：接触起电 (1) 带电体接触金属球 → 整体带电 → 金属箔带同种电荷 → 箔片张开。 (2) 移走带电体 → 电荷保留 → 箔片保持张开。 (3) 需手动放电才能再次使用。 4. 通用规律 (1) 无论何种方式，金属箔所带电性与检验物体相同。 (2) 金属箔总是“同开同闭”：不可能出现一侧开一侧闭。 【典例1】M和N是两个不带电的物体，它们互相摩擦后，M带1.6×10－10 C的正电，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．摩擦的过程中正电荷从M转移到N C．N在摩擦后一定带负电1.6×10－10 C D．M在摩擦过程中失去1.6×10－10个电子 【答案】C 【知识点】电荷守恒定律、摩擦起电 【详解】A．摩擦前M和N都不带电，是指这两个物体都呈电中性，也就是没有得失电子，但内部仍有正电荷和负电荷，故A错误； B．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B错误； C．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，N在摩擦后一定带负电1.6×10－10 C，故C正确； D．元电荷的值为，摩擦后M带正电且所带电荷量为，由于M带电荷量应是元电荷的整数倍，所以M在摩擦过程中失去109个电子，故D错误。 故选C。 【典例2】把一个带的金属小球跟同样的不带电的金属球相碰，两球都带等量的正电荷，这从本质上看是因为（） A.球向球转移了的正电荷 B.球向球转移了的电子 C.球向球转移了的电子 D.球向球转移了的正电荷 【答案】B 【解析】 金属导体中只有自由电子可以移动，正电荷（原子核）不能移动，所以不会发生正电荷的转移，因此A、D选项错误。 两完全相同的金属球接触，电荷会平均分配。接触之后A、B两球各带的电荷量。 球原本带，缺少电子；球原本不带电。接触过程中，球的部分电子转移到球。 球失去的电子，对外显示的正电；球得到的电子，净电荷量变为。 即球向球转移了的电子，B正确，C错误。 【典例3】有三个完全一样的金属球，A球带的电荷量为q，B、C不带电，现要使B球带电荷量为，以下做法可行的是（　　） A．B球先与A相碰，再与C相碰 B．A球先后与B、C相碰，再用C球碰B球 C．A球先后与B、C相碰，用手接触C球后再与B球相碰 D．C球先后与A、B相碰，用手接触C球后再与B球相碰 【答案】B 【知识点】接触起电 【详解】A．B球先与A相碰，此时两球各带电，B球再与C相碰，B、C两球各带电 ，故A错误； B．A球先与B相碰，此时两球各带电，再与C相碰，A、C两球各带电，此时带电的B球与带电的C球相碰，B、C各带电，化简后为 ，故B正确； C．A球先后与B、C相碰后，A球带电，B球带电，C球带电，用手接触C球后，C球不带电，再与 B球相碰，B、C两球均带电，故C错误； D．C球先后与A、B相碰后，A球带电 ，B球带电 ，C球带电 ，用手接触C球后，C球不带电，再与 B球相碰，B、C两球均带电 ，故D错误。 故选B。 【典例4】（22-23高二上·北京大兴·期中）如图所示，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，分别贴在导体A、B下部的金属箔均是闭合的。下列关于实验现象描述中正确的是（　　） A．把带正电荷的物体C移近导体A稳定后，只有A下部的金属箔张开 B．把带正电荷的物体C移近导体A稳定后，A带正电，B带负电 C．把带正电荷的物体C移近导体A后，再把B向右移动稍许使其与A分开，稳定后A、B下部的金属箔都还是张开的 D．把带正电荷的物体C移近导体A后，再把B向右移动稍许使其与A分开，稳定后只有A下部的金属箔张开 【答案】C 【知识点】利用静电平衡求场强 【详解】AB．导体A、B感应带电，这是使物体带电的一种方法，根据异种电荷互相吸引的原理可知，靠近的一端会带异种电荷。金属导体处在正电荷的电场中，由于静电感应现象，导体B的右端要感应出正电荷，在导体A的左端会出现负电荷，所以导体两端的验电箔都张开，且A的左端带负电，B的右端带正电，故AB错误； CD．把带正电荷的物体C移近导体A后，把A和B分开，A带负电，B带正电，金属箔还是张开，故C正确，D错误。 故选C。 【典例5】（24-25高二上·福建三明·期中）使带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器的箔片张开。下列各图表示验电器上感应电荷的分布情况，其中正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【知识点】电荷间相互作用 【详解】由于同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，所以验电器的上端应带上与小球异种的电荷，而验电器的箔片上将带上与小球同种的电荷。 故选B。 【典例6】（17-18高二上·福建三明·阶段检测）如图所示，用带正电的绝缘棒A去靠近原来不带电的验电器B，B的金属箔片张开，这时金属箔片带_____电；若用带正电的绝缘棒A去接触原来不带电的验电器B，B的金属箔片张开，这时金属箔片带 ________电．    【答案】 正 正电 【知识点】感应起电 【详解】[1][2]．根据静电感应可知：用带正电的绝缘棒A去靠近原来不带电的验电器B，根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，可知球将带负电，金属箔端将带正电；再根据接触起电可知，带正电的A接触不带电的B，B将带上同种性质的电荷，又因为带电体的电荷量分布在导体的外表面，所以金属片将带正电. 【典例7】（24-25高二上·江西南昌·阶段检测）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 【知识点】接触起电 【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。 故选D。 1．天气干燥的冬季，小红用不带电的塑料梳子梳完头发后，发现梳子会吸引头发，原因是（　　） A．感应起电 B．摩擦起电 C．接触起电 D．梳子有磁性 【答案】B 【详解】A．感应起电需要外部带电体靠近导体，使电荷重新分布，但题目中梳子原本不带电，且无外部带电体，故A不符合题意； B．摩擦起电是物体相互摩擦时电荷转移的现象，塑料梳子与头发摩擦后，梳子带电并吸引头发，符合干燥冬季的静电现象，故B符合题意； C．接触起电通常指物体接触时电荷转移，但梳子原本不带电，且主要机制是摩擦，故C不符合题意； D．梳子为塑料材质，无磁性，吸引头发是静电现象而非磁现象，故D不符合题意。 故选B。 2．东汉时期王充在《论衡》一书中有“顿牟拾芥”记载，意为摩擦过的玳瑁能吸引像草芥一类的轻小物体，如图所示，下列说法正确的是（　　） A．摩擦能使玳瑁带电 B．摩擦能使玳瑁有了磁性 C．玳瑁带的电荷是凭空产生 D．玳瑁与轻小物体间不存在相互作用力 【答案】A 【详解】AB．摩擦过的玳瑁能吸引像草芥一类的轻小物体，这一现象说明摩擦能使玳瑁带电，带电物体可以吸引轻小物体，故A正确，B错误； C．摩擦起电的实质是电荷的转移，故C错误； D．玳瑁与轻小物体间存在相互作用力，故D错误 故选A。 3．如图所示，两个相互接触且不带电的金属导体A、B均置于绝缘支架上，现将带正电的绝缘小球C放到A的左侧等高处。下列说法正确的是（　　） A．此时，A带正电，B带负电 B．若先将A、B分开，再移走C，B带正电 C．若先将C移走，再把A、B分开，A带正电 D．若先将C移走，再把A、B分开，B带正电 【答案】B 【详解】AB．C靠近导体时在A端感应出负电，B端感应出正电，若先将A、B分开，再移走C，根据感应起电原理可知A带负电，B带正电，故B正确，A错误； CD．若先将C移走，此时导体A和B的电荷又发生中和，不再带电；再把导体A和B分开，同样不再带电，所以此时A不带电，B也不带电，故CD错误。 故选B。 4．（多选）如图所示，用毛皮摩擦过的橡胶棒接触一不带电验电器的金属小球a，下列说法正确的是（   ） A．橡胶棒带正电 B．接触后金属箔片带负电 C．拿开橡胶棒后，验电器不带电 D．橡胶棒带的电荷量一定是元电荷的整数倍 【答案】BD 【详解】AD．用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电且带电荷量一定是元电荷的整数倍，故A错误，D正确； B．带负电的橡胶棒接触不带电的验电器的金属球a后，金属箔片带负电，故B正确； C．拿开橡胶棒后，验电器带负电，故C错误。 故选BD。 5．有甲、乙两个完全相同的小球，甲小球带的电荷，乙小球带的电荷，现将甲小球与乙小球接触一下分开。分开后甲小球带______的电荷，乙小球带______的电荷，甲小球与乙小球接触时，有______的电荷从乙小球转移到甲小球。 【答案】 -0.8 -0.8 -4.0 【详解】甲小球与乙小球接触的过程，电荷先中和再平分，则两小球分开后均带的电荷 该过程有的电荷从乙小球转移到甲小球。 6．有两个相同的金属球A和B，A带+8q，B带−6q。先将A、B接触后分开，再将A 与不带电的相同金属球C接触后分开，求最终A、B、C三球的电荷量。 【答案】， 【详解】先将A、B接触后分开，由电荷守恒定律，可得 联立解得， 再将A与不带电的金属球C接触后分开，由电荷守恒定律，可得 解得 。 7．A、B两物体相互摩擦，A物体原来带的电荷，与B物体摩擦后，所带的电荷量变为．问： （1）在此过程中，A物体得到了电子还是失去了电子? （2）转移了多少个电子? 【答案】（1）A物体得到了电子  （2）转移了个电子 【详解】（1）A、B两物体相互摩擦，A物体原来带+4.8×10-14C的电荷，与B摩擦物体后，所带的电荷量变为+1.6×10-14C，摩擦起电中移动的是自由电子，所以在此过程中A物体得到电子； （2）物体得到电子个数： 个 8．（2025·海南·高考真题）如图所示，带正电的金属球靠近不带电的验电器金属小球，则关于验电器金属小球和金属箔，下列说法正确的是（　　） A．和都带正电 B．和都带负电 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。 故选C。 9．（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 故选A。 3 / 3 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $