高中物理 人教版（2019） 必修 第三册 9.1电荷 学案（有解析）

9.1电荷
1．元电荷、点电荷
(1)元电荷：e＝1.6×10－19 C，所有带电体的电荷量都是元电荷的整数倍，其中质子、正电子的电荷量与元电荷相同。
(2)点电荷：当带电体本身的大小和形状对研究的问题影响很小时，可以将带电体视为点电荷。
2．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)起电方式：摩擦起电、接触起电、感应起电。
(3)带电实质：物体带电的实质是得失电子。
一、单选题
1．人站在绝缘板上，手扶着起电机，头发会竖起来并散开，其原因是头发带了同种电荷并相互排斥的结果，则头发带电的方式属于( )
A．摩擦起电 B．接触起电 C．感应起电 D．以上方式都不属于
2．电荷量为的点电荷与一无限大接地金属板（电势为零）相距为，所形成的电场的电场线如图所示。图中点与金属板相距为，点与点关于点电荷对称，且测得点电势为。则下列说法中正确的是（　　）
A．点的场强大小大于点
B．带正电试探电荷从点移动到点，电场力做功等于零
C．点电荷与金属板间的电势差等于
D．金属板表面电势相等
3．下列关于物质结构的认识正确的是 （　　）
A．天然放射现象的发现说明原子是可以再分的 B．电子的发现证实原子可以分成原子核和核外电子
C．α粒子散射实验否定了原子的葡萄干蛋糕模型 D．质子和中子是目前人类认识到的最小粒子
4．下列说法正确的是（　　）
A．感应起电是物体的一部分产生电荷，物体的另一部分电荷消失
B．电荷既不能被创造，也不能被消灭
C．摩擦起电是普遍存在的现象，相互摩擦的两个物体产生的电荷量不同
D．所有体积小的电荷都能看成点电荷
5．下列叙述正确的是（　　）
A．元电荷就是电子 B．接触起电的本质是电子的转移
C．物体所带的电荷量是大于元电荷的一系列连续值 D．等量异种电荷的两导体接触后电荷会消失
6．下列说法正确的是（　　）
A．自然界存在有三种电荷：正电荷、负电荷和元电荷
B．摩擦起电是因为产生电荷，感应起电是因为电荷的转移
C．法拉第首先提出了用电场线描绘电场这种形象化的研究方法
D．库仑利用扭秤装置研究电荷间相互作用力的大小跟电荷量和距离的关系时，采用了理想实验法
7．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．把带正电荷的物体C移近导体A，金属箔将张开；这时把A和B分开，然后再移去C，金属箔 ；再让A和B接触，金属箔 ．
A．张开；闭合
B．张开；张开
C．闭合；闭合
D．闭合；张开
8．下列关于静电的说法中，正确的是（　　）
A．摩擦起电创造了电荷
B．丝绸摩擦过的玻璃棒能吸引铁钉
C．普通验电器不能直接检测物体带有何种性质的电荷
D．摩擦起电是正电荷从一个物体转移到另一个物体
9．关于如图所示的验电器，下列说法正确的是（ ）
A．硬杆b应该用金属材料制成
B．a与c应该互相绝缘
C．用毛皮摩擦过的橡胶棒靠近a时，两金属箔片带等量异种电荷
D．用毛皮摩擦过的橡胶棒接触a后，c所带电荷与橡胶棒所带电荷的电性相反
10．如图所示，A、B是两个带有绝缘支架的金属球，它们原来均不带电，并彼此接触。现使带负电的橡胶棒C靠近A（C与A不接触，然后先将A球用导线接地一下迅速断开，再将C移走，最后将A、B分开。关于A、B的带电情况，下列判断正确的是（　　）
A．A、B均不带电 B．A、B均带正电
C．A带负电，B带正电 D．A带正电，B带负电
11．下列关于静电的说法不正确的是（ ）
A．美国科学家富兰克林通过风筝实验证明天电和地电是一样的
B．法国学者库仑研究静电力的规律时发现静电力和引力完全一样
C．美国物理学家密立根通过油滴实验测定了电子的电荷量，确认为元电荷电量
D．库仑通过扭秤实验测定出静电力常量
12．如图所示，有两个带正电的验电器，金属箔片张开一定角度，用导体棒接触图甲验电器顶端小球，将一对金属枕形导体靠近图乙验电器放置。下列描述正确的是
A．图甲中，若发现验电器金属箔片张开角度减小，说明导体棒可能带负电
B．图甲中，若导体棒不带电，则一定有正电荷转移到导体棒上
C．图乙中，电子将从A端移至B端
D．图乙中，若用手接触A端，A端金属箔片将闭合，B端金属箔片保持张开
13．以下关于摩擦起电、接触起电、静电感应这三种起电方式的说法正确的是（　　）
A．摩擦起电、接触起电符合电荷守恒定律，静电感应不符合电荷守恒定律
B．三种起电方式都符合电荷守恒定律，是因为过程中生成的正、负电荷数是等量的
C．三种起电方式都符合电荷守恒定律，都是因为过程中电子的转移
D．电荷的代数和不变只适合于接触起电
14．如图所示，用绝缘支柱固定的两不带电金属导体P和Q彼此接触，将一带正电的小球O移近导体P后，先把P、Q分开，再移走O，关于P、Q电性的说法正确的是（　　）
A．P带正电，Q带负电 B．P带正电，Q带正电
C．P带负电，Q带正电 D．P带负电，Q带负电
15．下列说法正确的是（ ）
A．美国科学家富兰克林首先命名了自然界中的两种电荷—正电荷和负电荷，并较准确的测定了元电荷的值
B．物质活泼性不同的两种金属棒相互摩擦后立即分开，会带上等量的异种电荷
C．空间两相距较近的点电荷所形成的电场中电场线有可能相交
D．静电场中某点的电势与电势零点的选取有关，但某两点间的电势差与电势零点的选取无关
二、多选题
16．某商场安装了智能化电动扶梯，无人站在扶梯上时扶梯运转得很慢．现有顾客乘扶梯下楼，扶梯自动先加速、再匀速运转．下列说法正确的是（ ）
A．扶梯匀速运转过程中，顾客受到的支持力大于扶梯受到的压力
B．扶梯整个过程中，顾客受到的支持力都等于扶梯受到的压力
C．扶梯加速过程中，顾客处于失重状态
D．扶梯加速过程中，顾客共受到两个力作用
17．已知π+、π﹣介子都是由一个夸克（夸克u或夸克d）和一个反夸克（反夸克 或反夸克）组成的，质子、中子都是由三个夸克组成的，它们的带电量如下表所示，表中e为元电荷．
下列说法正确的是:
A．π+由u和组成 B．π﹣由d和组成
C．质子由2个d和1个u组成 D．中子由2个d和1个u组成
18．下列说法中正确的是(　　)
A．静电感应不是创造电荷，只是电荷从物体的一部分转移到另一部分
B．摩擦起电时，一个物体失去一些电子带正电，另一个物体得到这些电子带负电
C．两个带电体接触一定等分电荷量
D．一个带电体接触另一个不带电体，两个物体可能带上异种电荷
三、解答题
19．现有两个相同的金属小球，分别带有和的电荷。
（1）把它们放在相距的地方，两小球之间的库仑力多大？方向如何？
（2）使两小球接触后再放回相距的原位置，两小球之间的库仑力多大？方向如何？
四、填空题
20．美国科学家_____________通过著名的___________实验成功地将天电引入莱顿瓶，并证明闪电是一种放电现象．
参考答案：
1．B
【解析】
【分析】
【详解】
人站在绝缘板上，手扶着起电机，电荷通过人体传向头发，使头发带同种电荷，根据同种电荷相互排斥，出现头发竖起来。头发带电的方式属于接触起电。
故选B。
2．D
【解析】
【详解】
A．根据电场线的疏密表示场强的大小，则点的场强小于点，A错误；
B．电场线的疏密表示场强的大小，Q左侧电场强度小于右侧的电场强度，根据
无穷远处电势为零，则点电势大于0.5V，带正电试探电荷从点移动到点，电场力做功不等于零，B错误；
C．P点左侧电场线比较密，则左侧的场强较大， 根据
则
点电荷与金属板间的电势差等大于0.1V，C错误；
D．金属板处于静电平衡状态，是等势体，表面是等势面，D正确。
故选D。
3．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．天然放射现象的发现说明原子核是可以再分的，故A错误；
B．汤姆生电子的发现证实原子是可以再分的，但并未发现原子可以分成原子核和核外电子，故B错误；
C．卢瑟福的α粒子散射实验否定了原子的葡萄干蛋糕模型，故C正确；
D．质子和中子不是目前人类认识到原子核内能独立存在的最小粒子，人类认识的更小的粒子还有夸克等，故D错误。
故选C。
4．B
【解析】
【详解】
A．感应起电是利用静电感应，使电荷从物体的一部分转移到物体的另一部分的过程，故A错误；
B．电荷既不能被创造，也不能被消灭，故B正确；
B．摩擦起电是普遍存在的现象，相互摩擦的两个物体总是同时带等量异种电荷，故C错误；
D．由带电体看作点电荷的条件，当带电体的形状对它们间相互作用力的影响可忽略时，这个带电体可看作点电荷，带电体能否看作点电荷是由研究问题的性质决定，与自身大小形状和电量多少无具体关系，是一个理想化模型，故D错误。
故选B。
5．B
【解析】
【详解】
A． 元电荷是与电子的电荷量数值相等的电荷量，但不是电子。故A错误；
B． 接触起电的本质是电子的转移，故B正确；
C． 物体所带的电荷量一定是元电荷的整数倍，故C错误；
D． 等量异种电荷的两导体接触后正负电荷中和，显中性，不会消失，故D错误。
故选B。
6．C
【解析】
【详解】
A．自然界存在有两种电荷：正电荷、负电荷，故A错误；
B．摩擦起电是因为电荷的转移，故B错误；
C．法拉第首先提出了用电场线描绘电场这种形象化的研究方法，故C正确；
D．库仑利用扭秤装置研究电荷间相互作用力的大小跟电荷量和距离的关系时，采用了控制变量法，故D错误。
故选C。
7．A
【解析】
【详解】
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，所以把A和B分开，然后移去C，金属箔将仍然张开；当再让A和B接触，电荷再次中和，达到平衡状态，因此金属箔将闭合，故选项A正确，选项BCD错误．
点睛：体现物体静电感应起电的实质，及静电平衡状态时，带电体的电荷只分布在外表面，内部电场强度为零，且导体的电势处处相等．
8．C
【解析】
【详解】
A．摩擦起电的本质是使微观带电粒子在物体之间或物体内部转移，而不是创造了电荷，故A错误；
B．丝绸摩擦过的玻璃棒能吸引轻小物体，无法吸引铁钉，故B错误；
C．普通验电器只能通过观察金属箔片的张角大小直接检测物体带电荷的多少，不能直接检测物体带有何种电荷，若要检测物体带有何种电荷，除了待测带电体外还需要准备已知电性的带电体，而这样做显然不符合题目中“直接”检测的要求，故C正确；
D．摩擦起电是自由电子从一个物体转移到另一个物体，正电荷位于原子核内不能移动，故D错误。
故选C。
9．A
【解析】
【详解】
AB．验电器的工作过程是通过图中的a与带电体接触，将电荷导入c部分，让金属箔带上同性电荷而相互排斥，所以b应是导体，故A正确、B错误；
CD．用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电，靠近a时，会因为静电感应现象让a带上正电荷，c部分两金属箔片带上负电荷，故CD错误。
故选A。
10．B
【解析】
【详解】
同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，由于C带负电荷，当C靠近A球，且A球用导线接地一下时，A球带上正电荷，将C移走后，A球的电荷分到B球上一部分，再将A、B分开后，A、B均带上正电荷。
故选B。
11．B
【解析】
【详解】
富兰克林在利用风筝把雷电释放的电荷电引入莱顿瓶中，富兰克林用雷电进行了各种电学实验，证明了天上的雷电与人工摩擦产生的地电具有完全相同的性质，故A说法正确；静电力和引力的性质不完全一样，故B说法错误；美国物理学家密立根通过油滴实验测定了电子的电荷量，确认为元电荷电量，故C说法正确；库仑通过扭秤实验测定出静电力常量，故D说法正确．所以选B．
12．A
【解析】
【详解】
A．用导体棒接触图甲验电器顶端小球，发现验电器金属箔片张开角度减小，可能是异种电荷中和了一部分，即导体棒可能带负电；故A正确。
B．图甲中，若导体棒不带电，则电子从导体棒转移到验电器上；故B错误。
C．图乙中，根据静电感应可知，A端感应负电荷，即电子从B端移至A端；故C错误。
D．图乙中，用手接触A端，表示接地，则A端金属箔片不变，B端金属箔片将闭合；故D错误。
故选A。
13．C
【解析】
【详解】
摩擦起电的实质是电子从一个物体转移到另一个物体，即说明了电荷可以从一个物体转移到另一个物体。摩擦起电现象说明机械能可以转化为电能，但并没有创造电荷。电荷只是发生转移。感应起电过程电荷在电场力作用下，从物体的一部分转移到另一个部分。电荷可以从带电的物体转移到原来不带电的物体是接触带电。
AD．电荷既不能被创造，也不能被消灭，这三种方式都没有产生电荷，这三种方式都符合电荷守恒定律。故A错误，D错误；
BC．摩擦起电、接触起电、感应起电是起电的三种不同方式，但实质是一样的，都是电子从一个物体转移到另一个物体，这三种方式都符合电荷守恒定律。故B错误，C正确；
故选C。
14．C
【解析】
【分析】
【详解】
将一带正电的小球O移近导体P后，由于静电感应，P的左端带负电，Q的右端带正电；然后把P、Q分开，则P带负电，Q带正电，再移走O，P、Q上的电荷不发生变化，仍然是P带负电，Q带正电。
故选C。
15．D
【解析】
【详解】
A．美国科学家富兰克林首先命名了自然界中的两种电荷——正电荷和负电荷，密立根较准确的测定了元电荷的值，故A错误；
B．两种活性不同绝缘体材料互相摩擦后，可以带上等量异种电荷，而两种金属导体材料摩擦后分开，是不会带电的，故B错误；
C．假若两条电场线相交，交点位置的电场强度的方向则有两个不同的方向，而电场中某点的电场方向是唯一的，故假设错误，所以电场线不可能相交，故C错误；
D．静电场中某点的电势与电势零点的选取有关，但某两点间的电势差与电势零点的选取无关，故D正确。
故选D。
16．BC
【解析】
【详解】
AB．顾客受到的支持力与扶梯受到的压力为一对作用力与反作用力，即大小相等，方向相板，所以扶梯整个过程中，顾客受到的支持力都等于扶梯受到的压力，故A项错误，B项正确；
C．在慢慢加速的过程中，顾客加速度与速度同方向，合力斜向左下方，因而根据牛顿第二定律可知，顾客受到的支持力小于其重力．顾客处于失重状态，故C项正确；
D．在慢慢加速的过程中，顾客受到的合力斜向左下方，因而顾客受到的摩擦力与接触面平行水平向左，所以顾客受重力，支持力，摩擦力三个力的作用，故D项错误．
17．ABD
【解析】
【详解】
由题意可知，π+带电量为+e，故由u和组成，故A正确；π﹣由d和组成，B正确；中子由2个d和1个u组成，选项D正确，C错误；故选ABD.
18．AB
【解析】
【详解】
试题分析：
A、不管是哪种起电方式，本质是相同的，都是电荷的转移，A选项正确
B、当两种不同材料的物体互相摩擦时，一些束缚得不紧的电子往往从一个物体转移到另一个物体，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．B选项正确
C、只有完全相同的两个带电体接触是才等分电荷量，C选项错误
D、一个带电物体去接触另一个不带电体时，电荷会转移到那个导体上，使物体带电，只能是同种电荷，D选项错误
故选AB
考点：静电的产生
点评：容易题，大量事实证明，电荷既不能创造电不会消灭，只能从物体的一部分转移到另一部分，或者从一个物体转移到另一个物体，在转移的过程中，电荷的总量保持不变．
19．(1)，方向从一个球指向另一球；(2)，方向背离小球
【解析】
【详解】
（1）两电荷相距0.5m时，库仑力
因两球带异种电荷，库仑力为引力，故方向从一个球指向另一球。
（2）两小球带异种电荷，接触后的电荷中和后再均分，电荷量均为
库仑力为
同种电荷相排斥，故方向背离小球。
20． 富兰克林 风筝
【解析】
【详解】
[1][2]1752年6月，富兰克林在利用风筝把雷电释放的电荷电引入莱顿瓶中，富兰克林用雷电进行了各种电学实验，证明了天上的雷电与人工摩擦产生的电具有完全相同的性质，闪电是一种放电现象。