9.1电荷（教师版）高一物理讲义（人教2019）

9.1电荷【教学目标】知识与技能1．知道两种电荷及其相互作用。知道电量的概念。2．知道摩擦起电，知道摩擦起电不是创造了电荷，而是使物体中的正负电荷分开。3．知道静电感应现象，知道静电感应起电不是创造了电荷，而是使物体中的电荷分开。4．知道电荷守恒定律。5．知道什么是元电荷。过程与方法1．通过对初中知识的复习使学生进一步认识自然界中的两种电荷2．通过对原子核式结构的学习使学生明确摩擦起电和感应起电不是创造了电荷，而是使物体中的电荷分开。但对一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和不变。情感态度与价值观通过对本节的学习培养学生从微观的角度认识物体带电的本质。【教学重难点】重点：电荷守恒定律。难点：利用电荷守恒定律分析解决相关问题摩擦起电和感应起电的相关问题。知识点一、电荷1.两种电荷（1）自然界只存在两种电荷，用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电。（2）同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引2.电荷量（1）定义：电荷的多少叫做电荷量，用Q或q表示（2）单位：库伦，简称库，符号是C。正电荷的电荷是正直，负电荷的电荷量为负值【经典例题1】（吉林省白城市大安市第六中学20202021学年高二（上）期中物理试题）1.博物馆在整理古籍书本时，为防止书页破损，通常先给古书充电，使书页间自动分开，这种方法是应用了的原理是（）A.同种电荷相互吸引 B.异种电荷相互排斥C.同种电荷相互排斥 D.异种电荷相互吸引【答案】C【解析】博物馆在整理古籍书本时，为防止书页破损，通常先给古书充电，使书页间自动分开，这种方法是应用了的原理是同种电荷相互排斥，C正确，ABD错误。故选C。【变式训练1】（云南省曲靖市罗平县第五中学20212022学年高二（上）期中物理试题）3.将一束塑料包扎带一端打结，另一端撕成细条后，用手迅速捋细条，观察到细条散开了，如图所示。下列关于细条散开现象的分析中，正确的是（）A.撕成细条后，由于所受重力减小，细条自然松散B.撕成细条后，由于空气浮力作用，使细条散开C.用手迅速捋细条时，由于感应起电，细条带同种电荷，相互排斥散开D.用手迅速捋细条时，由于摩擦起电，细条带同种电荷，相互排斥散开【答案】D【解析】用手迅速捋塑料细条，手与塑料细条摩擦起电，细条带同种电荷，互相排斥，所以细条散开，故ABC错误，D正确。故选D。知识点二、静电感应1.物体带电的三种方式摩擦起电感应起电接触起电定义两个物体互相摩擦时，电子从一个物体转移到另一个物体，原来呈电中性的物体由于得到电子带负电，失去电子的物体则带正电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号电荷，远离带电体的一端带同号电荷。这种现象叫做静电感应。利用静电感应使金属导体带电的过程叫做感应起电。当一个带电体接触导体时，电荷会发生转移，是这个导体也带电产生条件两个不同材料制成的物体摩擦带电体靠近导体带电体与导体接触现象两个物体带上等量的异种电荷导体的两端出现等量异种电荷，且电性与带电体“近异远同”导体带上与带电体相同电性的电荷原因不同物体的原子核对核外电子的束缚能力不同而发生电子得失导体中的自由电子受带正（负）电物体吸引（排斥）而靠近（远离）同种电荷之间相互排斥实质电荷的转移规律及注意事项原子核不能自由移动，相互摩擦的两个物体间转移的不可能是正电荷，只能是电子，即带正电的物体一定失去了电子，带负电的物体一定得到了电子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无论是带电体与电中性物体接触还是两个带电体接触，转移的一定时电子2.验电器（1）带电体接触验电器：当带电体与验电器的金属球接触时，金属球带上电荷，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，带电体所带电荷量越多，两个金属箔片所带电荷量越多，斥力越大，张开的角度也越大。（2）带电体靠近验电器：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感应出异种电荷，而金属箔片上会感应出同种电荷，两箔片在斥力作用下张开。【经典例题1】（山东省烟台市20202021学年高一（下）期末物理试题）3.关于摩擦起电和感应起电，下列说法正确的是（）A.摩擦起电是因为电荷的转移，感应起电是因为产生新电荷B.感应起电是因为电荷的转移，摩擦起电是因为产生新电荷C.不论是摩擦起电还是感应起电都是因为电荷的转移D.不论是摩擦起电还是感应起电都是因为产生新电荷【答案】C【解析】根据电荷守恒定律，摩擦起电和感应起电都是因为电荷的转移，没有产生新电荷。故选C。【变式训练1】（内蒙古阿拉善左旗某校20212022学年高二（上）期中物理试题）1.人类对电的认识是在长期实践活动中，不断发展、逐步深化的，经历了一条漫长而曲折的道路。人们对电现象的初步认识，可追溯到公元前6世纪。希腊哲学家泰勒斯那时已发现并记载了摩擦过的琥珀能吸引轻小物体。我国东汉时期，王充在《论衡》一书中所提到的“顿牟掇芥”等问题，也是说摩擦琥珀能吸引轻小物体。关于物体带电，下列说法正确的是（）A.电荷在转移的过程中，电荷的总量是不变的B自然界只有两种电荷，点电荷和元电荷C.物体通常呈现电中性，是因为物体内不存在电荷D.摩擦起电、接触起电、感应起电的带电实质是创造电荷，或电荷消失【答案】A【解析】A．根据电荷守恒定律，电荷在转移的过程中，电荷的总量是不变的，故A正确；B．自然界只有两种电荷，正电荷和负电荷，故B错误；C．物体通常呈现电中性，是因为物体内正负电荷数量相等，故C错误；D．摩擦起电、接触起电、感应起电的带电实质是电子发生的转移，电荷不会创造或消失。故选A。【经典例题2】（山东省青岛莱西市20202021学年高一（下）7月期末物理试题）4.如图所示，原来不带电的金属导体MN，在其两端下面都悬挂着金属验电箔；若使带负电的金属球A靠近导体的M端，可能看到的现象是（）A.只有M端验电箔张开，且M端带正电B.只有N端验电箔张开，且N端带正电C.两端的验电箔都张开，且N端带负电，M端带正电D.两端的验电箔都张开，且两端都带正电【答案】C【解析】金属导体处在负电荷的电场中，由于静电感应现象，导体中的自由电子被排斥到左端，故右端要感应出正电荷，在导体的左端会出现负电荷，所以导体两端的验电箔都张开，且左端N带负电，右端M带正电。故选C．【变式训练2】（广东省汕头市潮阳区河溪中学20212022学年高二（上）期中考试物理试题）2.如图所示，A、B为相互接触的用绝缘支柱支持的金属导体，起初它们不带电，在它们的下部贴有金属箔片，C是带正电的小球。下列说法正确的是（）A.把C移近导体A时，A上的金属箔片张开，B上的金属箔片不张开B.把C移近导体A，先把A、B分开，然后移去C，A、B上的金属箔片仍张开C.先把C移走，再把A、B分开，A、B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，A上的金属箔片张开，而B上的金属箔片闭合【答案】B【解析】A．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，且左端带负电，右端带正电，A错误；B．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，B正确；C．先把C移走，A、B电荷恢复原状，A、B两端都不带电，若再把A、B分开，A、B上的金属箔片不会张开，C错误；D．先把A、B分开，再把C移走，然后重新让A、B接触，A与B上的电荷重新中和，A上的金属箔片闭合，B上的金属箔片也闭合，D错误；故选B。【经典例题3】（江苏省苏州市吴江汾湖高级中学20212022学年高二（上）期中物理试题）26.如图所示，用带有正电的带电体A，靠近（不接触）不带电的验电器的上端金属球，则A.验电器金箔张开，因为整个验电器都带上了正电B.验电器金箔张开，因为整个验电器都带上了负电C.验电器金箔张开，因为验电器下部箔片都带上了正电D.验电器金箔不张开，因为带电体A没有和验电器的金属球接触【答案】C【解析】使带电的带电体A靠近不带电的验电器，验电器发生静电感应，带电体A带正电，靠近验电器，验电器上的小球带负电，下端金属箔带等量的正电，金属箔张开.验电器的金箔之所以张开，是因为它们都带有正电荷，而同种电荷相互排斥，张开角度的大小决定于两金箔带电荷量的多少，带电的实质是电子在物体内部发生了转移，故ABD错误，C正确.【变式训练3】（山西省太原市20202021学年高二（上）期中物理试题）3.验电器可以用来检验物体是否带电和所带的电性。现将一带电物体靠近验电器的金属球，下列判断正确的是（）A.验电器带正电时，若金箔张角变小，可知物体带正电B.验电器带正电时，若金箔张角变大，可知物体带负电C.验电器带负电时，若金箔张角变小，可知物体带正电D.验电器带负电时，若金箔张角变大，可知物体带正电【答案】C【解析】AB．验电器上带正电荷后，验电器上的金箔张开一定角度，如果用另一个带电体靠近验电器的金属球，金箔张角变大，说明电荷量变大，则带电体一定带正电；金箔张角变小，则带电体带负电，故AB错误；

CD．验电器上带负电荷后，验电器上的金箔张开一定角度，如果用另一个带电体靠近验电器的金属球，金箔张角变大，说明电荷量变大，则带电体一定带负电；金箔张角变小，则带电体带正电，故C正确，D错误。

故选C。知识点四、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个部分；在转移过程中，电荷的总量保持不变.（2）电荷守恒定律和能量守恒定律一样，也是自然界中最基本的规律之一。（3）是物体带电的实质不是创造了电荷，而是电荷发生了转移，也就是物体间或物体内部的电荷重新分布。（4）电荷的中和是指带等量异号电荷的两物体接触时，经过电荷的转移，物体达到电中性的过程。（5）导体接触带电体时，电荷量的分配与导体的材料、形状、大小有关。两个完全相同的带电金属球接触后，电荷将平均分配，即最后两个金属球一定带等量的同种电荷。【经典例题1】（陕西省汉中市部分高中20202021学年高二（上）期中质量检测物理试题）如图的装置叫做“雅各布天梯”，两个用金属丝弯成的电极A，B分别与起电机的正、负两极相连，金属丝电极上能够聚集大量的正、负电荷，正、负电荷通过电极间的空气放电，产生明亮的电弧，电弧随着热空气上升，就象以色列的祖先雅各布梦中见到的天梯．在电极放电过程中，下列说法正确的是()A.电极A得到的电荷数多于电极B失去的电荷数B.电极A得到的电荷数等于电极B失去的电荷数C.电极A得到的电荷数少于电极B失去的电荷数D.条件不足，不能判定电极A，B得失电荷间的数量关系【答案】B【解析】【分析】【详解】根据电荷守恒定律可知，电荷既不能凭空产生，也不会凭空消失，电荷的总量保持不变，所以在电极放电过程中，电极A得到的电荷数等于电极B失去的电荷数．故B正确，ACD错误。故选B。知识点五、元电荷1.元电荷（1）电荷量：电荷的多少叫做电荷量，在国际单位制中，它的单位是库伦，简称库，用C表示。（2）最小的电荷量叫做元电荷，用e表示，计算中，可取e=1.60×1019C（3）比荷：电荷量与质量之比叫做比荷，电子的比荷为2.点电荷1.定义：当带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以致带电体的形状、大小及电荷的分布状况对它们之间的作用力的影响可以忽略时，这样的带电体就可以看做带电的点，叫做点电荷。2.理想化的物理模型点电荷是只有电荷量，没有大小、形状的理想化模型，实际上并不存在。3.点电荷与元电荷的区别①元电荷是最小的电荷量②点电荷是带电体，只是不考虑带电体的大小和形状，其带的电荷量可以很大也可以很小，但一定是元电荷的整数倍。【经典例题1】（河北省唐山市20202021学年高一（下）期末物理试题）1.下列关于点电荷的描述，正确的是（）A.点电荷是球形的带电体B.点电荷是质量很小的带电体C.点电荷是理想模型D.点电荷是带电量很小的带电体【答案】C【解析】当带电体的大小、形状对所研究的问题没有影响或影响可以忽略时可看成点电荷，点电荷具有带电体的全部质量及电荷量，是一种理想化模型，故点电荷没有大小、形状，其质量、电荷量不一定很小。故选C。【变式训练1】（北京市首都师范大学附属苹果园中学20212022学年高二（上）期中物理试题）7.关于点电荷概念，下列说法正确的是（）A.点电荷就是电荷量很小的电荷B.点电荷就是体积很小的电荷C.体积较大的带电体，不能看作点电荷D.带电体能否看作点电荷，要视实际情况而定【答案】D【解析】A．点电荷是一种理想化的物理模型，其带电荷量并不一定是最小的，故A错误；B．点电荷是将带电物体简化为一个带电的点，物体能不能简化为点，不是看物体的绝对大小，而是看物体的大小对于两个电荷的间距能不能忽略不计，故B错误；C．能否看作点电荷与带电体的体积大小无关，要看带电体的形状、体积和电荷量对分析的问题的影响可以忽略，故C错误；D．带电体能否看作点电荷，要看物体的大小对于两个电荷的间距能不能忽略不计，要看实际情况而定，故D正确．故选D．【点睛】点电荷是一种理想化的物理模型，当电荷的形状、体积和电荷量对分析的问题的影响可以忽略，电荷量对原来的电场不会产生影响的时候，该电荷就可以看做点电荷，根据点电荷的条件分析可以得出结论．【经典例题2】（海南省三亚华侨学校（南新校区）20202021学年高二（上）第一次月考物理试题）1.关于元电荷，下列说法中不正确的是（）A.元电荷实质上是指电子和质子本身B.所有带电体的电荷量一定等于元电荷的整数倍C.元电荷的值通常取e＝1.60×10－19CD.电荷量e的数值最早是由美国物理学家密立根用实验测得的【答案】A【解析】A．元电荷是最小的电量单位，不是指电子和质子本身，选项A错误，符合题意；B．所有带电体的电荷量一定等于元电荷的整数倍，选项B正确，不符合题意；C．元电荷的值通常取e＝1.60×10－19C，选项C正确，不符合题意；D．电荷量e的数值最早是由美国物理学家密立根用实验测得的，选项D正确，不符合题意；故选A。【变式训练2】（山东省烟台市20202021学年高一（下）期末物理试题）2.关于元电荷，下列说法正确的是（）A.元电荷就电子或者质子B.元电荷是指的电荷量C.电荷量很小的电荷就是元电荷D.所有带电体的电荷量都是元电荷的整数倍【答案】D【解析】元电荷是一个基本电荷，是最小的电荷单位，所有带电体的电荷量都是元电荷的整数倍，它的大小等于一个电子或一个质子的带电量，为，但他不是电子也不是质子。故选D。【经典例题3】（天津师范大学南开附属中学20212022学年高二（上）期中物理试题）8.带电微粒所带电荷量不可能是下列值中的（）A.1.60×1019C B.8.00×1019CC.2.50×1019C D.1.60×1010C【答案】C【解析】A．因为比值为整数，A正确，不符合题意；B．因为比值为整数，B正确，不符合题意；C．因为比值不为整数，C错误，符合题意；D．因比值为整数，D正确，不符合题意；故选C。【变式训练3】（广西桂林市第十九中学20212022学年高二（上）期中质量检测物理试题）1.关于元电荷，下列说法中不正确的是（）A.元电荷实质上是指电子和质子本身B.所有带电体的电荷量一定等于元电荷的整数倍C.元电荷的值通常取e=1.60×10－19CD.电荷量e的数值最早是由美国物理学家密立根用实验测得的【答案】A【解析】A．元电荷是最小的电荷量，没有正负之分，在数值上等于质子或电子所带电荷量的绝对值，但既不是质子也不是电子，A错误，符合题意；B．所有带电体的电荷量一定等于元电荷的整数倍，B正确，不符合题意；C．元电荷的值通常取e=1.60×10－19C，C正确，不符合题意；D．电荷量e的数值最早是由美国物理学家密立根用实验测得的，D正确，不符合题意。故选A。【基础过关】1．关于元电荷的理解，下列说法正确的是()A．元电荷就是电子或者质子B．物体所带的电荷量只能是元电荷整数倍C．元电荷的电荷量大小是1CD．只有电子和质子的带电荷量等于元电荷答案B解析元电荷又称“基本电荷量”，在各种带电微粒中，电子电荷量是最小的，人们把最小的电荷量叫作元电荷，常用符号e表示，任何带电体所带电荷量都是e的整数倍，目前测定的元电荷的值e＝1.6×10－19C，所以元电荷是基本电荷量，不是指电子或者质子，也不是只有电子和质子的带电荷量等于元电荷，故A、C、D错误，B正确．2.下列有关摩擦起电的说法正确的是()A．摩擦起电说明电荷是可以创造的B．摩擦起电时物体带负电荷是因为在摩擦过程中此物体得到电子C．摩擦起电是正电荷从一个物体转移到另一物体D．等量的正、负电荷可以中和，说明电荷可以被消灭答案B3.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A，则导体B将带正电答案A解析导体B在带正电荷的导体A附近时，导体B上的自由电子会向左端运动，导体B的左端因有了多余的电子而带负电，右端因缺少电子而带正电，用接地导线接导体的任何部位，右端的正电荷都会被中和，因此断开导线，再取走A，导体将带负电，故A正确，B、C、D错误．4.使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，如图表示验电器上感应电荷的分布情况，正确的是()答案B解析把带电金属球移近不带电的验电器，会改变验电器上的电荷分布；由于电荷间同性相斥、异性相吸，使得验电器上靠近带电金属球的一端与其电性相反，而远离带电金属球的一端与其电性相同，故选项B正确．【能力提升】1.(多选)原来甲、乙、丙三个完全相同的物体都不带电，今使甲、乙两个物体相互摩擦后，乙物体再与丙物体接触，最后，得知甲物体所带电荷量为＋1.6×10－15C，则对于最后乙、丙两个物体的带电情况，下列说法中正确的是()A．乙物体一定带有电荷量为8×10－16C的负电荷B．乙物体可能带有电荷量为2.4×10－15C的负电荷C．丙物体一定带有电荷量为8×10－16C的正电荷D．丙物体一定带有电荷量为8×10－16C的负电荷答案AD解析甲、乙、丙三个物体原来都不带电，甲、乙两个物体相互摩擦导致甲物体失去电子而带1.6×10－15C的正电荷，乙物体得到电子而带1.6×10－15C的负电荷；乙物体与不带电的丙物体相接触，从而使一部分负电荷转移到丙物体上，由于乙、丙两物体完全相同，故可知乙、丙两物体带等量负电荷，由电荷守恒定律可知乙、丙两物体最终所带电荷量均为8×10－16C，A、D正确．2．(多选)关于电荷量，以下说法正确的是()A．物体所带的电荷量可以为任意值B．物体所带的电荷量只能为某些值C．物体带电荷量的最小值为1.6×10－9CD．若物体带正电荷，电荷量为1.6×10－9C，这是因为物体失去了1.0×1010个电子答案BD解析物体所带的电荷量不能为任意值，只能为元电荷的整数倍，故A错误，B正确．物体带电荷量的最小值与电子的电荷量数值相等，为1.6×10－19C，故C错误．物体带电荷量为1.6×10－9C，说明物体失去了eq\f(1.6×10－9,1.60×10－19)＝1.0×1010个电子，故D正确．3.(多选)如图所示，有一带正电的验电器，当一个金属球A靠近验电器上的金属小球B时，验电器中金属箔片的张角减小，则A．金属球A可能不带电B．金属球A一定带正电C．金属球A可能带负电D．金属球A一定带负电答案AC解析验电器的金属箔片之所以张开，是因为它们都带有正电荷，而同种电荷相互排斥，张开角度的大小决定于两金属箔片带电荷量的多少．如果A球带负电，靠近验电器的B球时，异种电荷相互吸引，使金属箔片上的正电荷逐渐“上移”，从而使两金属箔片张角减小，选项C正确，B错误．如果A球不带电，在靠近B球时，发生静电感应现象使A球靠近B球的一面出现负的感应电荷；而背向B球的一面出现正的感应电荷；A球上的感应电荷与验电器上的正电荷发生相互作用，由于负电荷离验电器较近而表现为吸引作用，从而使金属箔片张角减小，选项A正确，D错误.【培优拔尖】1.如图所示，在某次实验中老师用丝绸摩擦过的玻璃棒(带正电)去吸引细碎的锡箔屑，发现锡箔屑被吸引到玻璃棒上后又迅速向空中散开，下列说法正确的是()A．锡箔屑被吸引过程会因为获得电子而带负电B．散开时锡箔屑带负电C．最后锡箔屑散开主要是因为碰撞D．散开时锡箔屑带正电答案D解析根据带电物体能够吸引轻小物体和接触起电可知，A错误；锡箔屑与玻璃棒接触后带上与玻璃棒相同性质的电荷，同种电荷相互排斥，锡箔屑散开，B、C错误，D正确．2.(多选)有A、B、C三个完全相同的金属球对地绝缘，A带8.0×10－5C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．5.0×10－5C,2.0×10－5C,1.0×10－5CB．4.0×10－5C,2.0×10－5C,2.0×10－5CC．3.0×10－5C,2.5×10－5C,2.5×10－5CD．6.0×10－5C,1.0×10－5C,1.0×10－5C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eq\f(8.0×10－5,2)C＝4.0×10－5C，然后B(或A)与C接触，接触后的电荷量为：eq\f(4.0×10－5,2)C＝2.0×10－5C，不可能比2.0×10－5C小，C与A接触后分开的电荷量为eq\f(4.0×10－5＋2.0×10－5