电荷【典例精析+知识精讲】 高二物理备课精研课件 （2019人教版必修第三册）

9.1电荷第九章静电场及其应用摩擦可以使物体带电。摩擦过的琥珀能够吸引羽毛。为什么有的物体容易带电，而有的物体很难带电呢？一、电荷“电”的来历16世纪，英王御医吉尔伯特根据琥珀的希腊文创造了英文中的“电”（electricity）这个单词。公元1世纪，我国学者王充在《论衡》一书中也写下“顿牟掇芥”一词1752年，美国科学家富兰克林的风筝实验雷电的性质与摩擦产生的电的性质完全相同，并命名了正电荷和负电荷。一、电荷电荷量Q比较电荷带电的多少，要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（正号一般省略），要知道这里的”＋“－”号代表电荷的种类(电性)，与数学中的正负号的含义不同。定义：电荷的多少叫作电荷量，用Q或q来表示。单位：它的单位是库仑，简称库，符号是C。正电荷的电荷量为正值，负电荷的电荷量为负值。①被丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷命名为正电荷，用”+“表示。②被毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷命名为负电荷，用”-“表示。一、电荷电荷的来源质子中子核外电子原子核1、物质的原子结构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。质子（正电）中子（不带电）原子（中性）原子核（正电）核外电子（负电）离原子核较远的核外电子容易受到外界的作用而脱离原子。质子和中子之间有强相互作用核力的作用。一般情况下很难分开.一、电荷①金属中原子的外层电子往往会脱离原子核的束缚而在金属中自由运动，这种电子叫作自由电子。②失去自由电子的原子便成为带正电的离子。如图所示：每个正离子都排列在金属内部，它们都在自己的平衡位置附近振动而不移动，只有自由电子穿梭其中这就使金属成为导体。注意：绝缘体中几乎不存在能自由移动的电荷。2、金属的微观结构模型电荷的来源金属的微观结构模型【例题1】(多选)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解析：摩擦起电实质是由于两个物体的原子核对核外电子的约束能力不相同，因而电子可以在物体间转移．若一个物体失去电子，其质子数就会比电子数多，我们说它带正电．若一个物体得到电子，其质子数就会比电子数少，我们说它带负电．使物体带电并不是创造出电荷．BD观察静电感应现象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。主要实验器材:观察静电感应现象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？实验步骤:观察静电感应现象2、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？实验步骤:观察静电感应现象3、再让导体A和B接触，又会看到什么现象？实验步骤:二、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，远离带电体的一端带同种电荷。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。【例题2】如图所示，不带电导体B在靠近带正电的导体A后，P端及Q端分别感应出负电荷和正电荷，则下列说法正确的是(

)A.若用导线将Q端接地，然后断开，再取走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A，则导体B将带正电C.若用导线将P端接地，然后断开，再取走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A，则导体B将带正电解析：A当导体B靠近带正电的导体A后，由于静电感应，靠近A的P端感应出负电荷，而远离A的Q端感应出等量的正电荷，此时无论哪一端接地，导体B与大地成为一个新的大导体，这时大地变成了这个新导体的远端，而P端仍然是近端，故负电荷仍然留在P端，而Q端原来感应出的正电荷被从大地流来的负电荷中和了，当断开导线再取走A后，P端的负电荷就留在导体B上，所以导体B带负电，选项A正确．验电器两片金属箔绝缘塞金属杆金属帽金属指针金属外壳接线柱静电计【例题3】(多选)原来甲、乙、丙三物体都不带电，今使甲、乙两物体相互摩擦后，乙物体再与丙物体接触，最后，得知甲物体带正电1.6×10－15

C，丙物体带电量为8×10－16

C．则对于最后乙、丙两物体的带电情况，下列说法中正确的是(

)A.乙物体一定带有负电荷8×10－16

CB.乙物体可能带有负电荷2.4×10－15

CC.丙物体一定带有正电荷8×10－16

CD.丙物体一定带有负电荷8×10－16

C解析：物体经过摩擦后，会带有电．得到电子的带负电，失去电子的带正电．甲、乙两物体相互摩擦后，甲物体带正电1.6×10－15

C，则乙带负电1.6×10－15

C，若乙物体再与丙物体接触，由于丙物体带电量为8×10－16

C，且一定带负电，则乙也一定带负电，大小为8×10－16

C，故A、D正确，B、C错误．AD三、电荷守恒定律起电的本质无论是摩擦起电还是感应起电都没有创造电荷，只是电荷的分布发生了变化，电荷并没有产生和消失。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。例如，一个高能光子在一定条件下可以产生一个正电子和一个负电子；一对正、负电子可以同时湮没，转化为光子。不过在这些情况下，带电粒子总是成对产生或湮没的，两个粒子带电数量相等但电性相反，而光子又不带电，所以电荷的代数和仍然不变。一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变。电荷守恒定律带电粒子的产生和湮没四、元电荷元电荷：所有带电体的电荷量或者等于e，或者是e的整数倍.最小的电荷量叫做元电荷,用e表示。

例如：质子、电子的电荷量的数值皆为1.60×10－19C，但它们不叫元电荷，它们电荷量的绝对值才叫元电荷。

带电体的电荷量和质量的比值，叫做荷质比

，又称比荷。元电荷是电荷量的单位，不是指某电荷。比荷：【例题4】如图所示，左边是一个原先不带电的导体，右边C是后来靠近导体的带正电的金属球。若用绝缘工具沿图示某条虚线将导体切开，将导体分为A、B两部分，这两部分所带电荷量的数值分别为QA、QB，则下列结论正确的有(

)A.沿虚线d切开，A带负电，B带正电，且QB>QAB.只有沿虚线b切开，才有A带正电，B带负电，且QB＝QAC.沿虚线a切开，A带正电，B带负电，且QB>QAD.沿任意一条虚线切开，都有A带正电，B带负电，而QA、QB的值与所切的位置有关解析：静电感应使得A部分带正电，B部分带负电。导体原来不带电，只是在C的电荷的作用下，导体中的自由电子向B部分移动，使B部分有了多余的电子而带负电，A部分缺少了电子而带正电。A部分失去的电子数目和B部分多余电子的数目是相等的，因此无论从哪一条虚线切开，两部分的电荷总量是相等的。但由于电荷之间的作用力与距离有关，自由电子在不同位置所受C的作用力的强弱是不同的，这样导致电子在导体上的分布不均匀。越靠近右端，负电荷密度越大；越靠近左端，正电荷密度越大。所以从不同位置切开时，导体的带电荷量的值是不同的。故D正确。D解析：【例题5】有两个完全相同的带电绝缘金属小球A、B，分别带有电荷量QA＝6.4×10－9

C，QB＝－3.2×10－9

C，让这两个绝缘金属小球接触，在接触过程中，电子如何转移并转移了多少？当两小球接触时，带电荷量少的负电荷先被中和，剩余的正电荷再重新分配，即接触后两小球带电荷量为：

1、如图所示，在用丝绸摩擦玻璃棒起电的过程中(

)

A.玻璃棒带正电，丝绸不带电

B.丝绸与玻璃棒带电情况完全相同

C.玻璃棒中的负电荷转移到丝绸上，丝绸带负电

D.丝绸中的正电荷转移到玻璃棒上，玻璃棒带正电丝绸摩擦玻璃棒，玻璃棒带正电，丝绸带负电，A、B错误；微观解释是玻璃棒上的电子转移到丝绸上，玻璃棒带正电，丝绸带负电，C正确，D错误。C2、(多选)用金属箔做成一个不带电的圆环，放在干燥的绝缘桌上．小明同学用绝缘材料做的笔套与头发摩擦后，将笔套自上向下慢慢靠近圆环，当距离约为0.5cm时圆环被吸引到笔套上，如图所示．对上述现象的判断与分析，下列说法正确的是(

)

笔套与头发摩擦后，能够吸引圆环，说明笔套上带了电荷，即摩擦使笔套带电，选项A正确；笔套靠近圆环时，由于静电感应，会使圆环上、下部感应出异号电荷，选项B正确；圆环被吸引到笔套的过程中，是由于圆环所受静电力的合力大于圆环所受的重力，故选项C正确；笔套接触到圆环后，笔套上的部分电荷转移到圆环上，使圆环带上相同性质的电荷，选项D错误A.摩擦使笔套带电B.笔套靠近圆环时，圆环上、下部感应出异号电荷C.圆环被吸引到笔套的过程中，圆环所受静电力的合力大于圆环的重力D.笔套碰到圆环后，笔套所带的电荷立刻被全部中和ABC3、(多选)科学家在研究原子、原子核及基本粒子时，为了方便，常常用元电荷作为电荷量的单位，关于元电荷，下列说法正确的是(

)A.把质子或电子叫元电荷B.1.6×10－19C的电荷量叫元电荷C.电子带有最小的负电荷，其电荷量的绝对值叫元电荷D.质子带有最小的正电荷，其电荷量的绝对值叫元电荷元电荷又称“基本电荷量”，在各种带电微粒中，电子所带的电荷量的绝对值是最小的，人们把这个最小的电荷量叫元电荷，常用符号e表示，任何带电体所带电荷量都等于元电荷或者是元电荷的整数倍，将电子或质子所带电荷量的绝对值称为元电荷，而不是把质子或电子叫元电荷，故选项A错误；电子或质子所带电荷量的绝对值都是1.6×10－19C，故可把1.6×10－19C的电荷量叫元电荷，故选项B、C、D正确．BCDA.把C移近导体A时，A带负电、B带正电B.先把C移近导体A，再把A、B分开，然后移去C，则A、B上的金属箔片仍张开C.先把C移走，再把A、B分开，A上的金属箔片仍张开D.先把A、B分开，再把C移走，然后重新让A、B接触，则A上的金属箔片仍张开，而B上的金属箔片闭合3、（多选)如图所示，A、B为相互接触的用绝缘支柱支持的金属导体，起始它们不带电，在它们的下部贴有金属箔片，C是带正电的小球，下列说法中不正确的是(

)解析：感应起电是使物体带电的一种方法，根据电荷间的相互作用规律可知，导体A的左端会感应出负电荷，导体B的右端会感应出正电荷，所以导体两端的金属箔片都张开，且左端带负电，右端带正电，此时把A和B分开，A带负电，B带正电，金属箔仍张开，故A、B正确；对于C选项，先把C移走，A、B不再带电，再把A、B分开，A、B上的金属箔片不会张开，故C不正