9.1 电荷 学案 高中物理新人教版必修第三册

第九章 静电场及其应用9.1 电荷学案
学校：___________姓名：___________班级：___________考号：___________
知识点1 电荷及其相互作用
电荷之间的相互作用就是指它们之间通过电场产生的力。电荷能在其周围的空间产生电场，这个电场能够对处在里面的其他电荷产生力的作用。同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引。
课外扩展资料：
电荷的最基本的性质是：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。物质的固有属性之一。琥珀经摩擦后能够吸引轻小物体的现象是物体带电的最早发现。
继而发现雷击、感应、加热、照射等等都能使物体带电。电荷分正、负，同号排斥，异号吸引，正负结合，彼此中和；电荷可以转移，此增彼减，而总量不变。
构成物质的基本单元是原子，原子由电子和原子核构成，核又由质子和中子构成。电子带负电，质子带正电，中子不带电。
所谓物体不带电，就是电子数与质子数相等，物体带电则是这种平衡的破坏。在自然界中不存在脱离物质而单独存在的电荷。在一个孤立系统中，不管发生了什么变化，电子、质子的总数不变，只是组合方式或所在位置有所变化，因而电荷必定守恒。
例题1
以下判断小球是否带电的说法中正确的是(　　)
A． 用一个带电体靠近它，如果能够吸引小球，则小球一定带电
B． 用一个带电体靠近它，如果能够排斥小球，则小球一定带电
C． 用验电器的金属球接触它后，如果验电器的金属箔能改变角度，则小球一定带电
D． 如果小球能吸引小纸屑，则小球一定带电
【要点记录】
练习1
绝缘细线上端固定，下端悬挂一轻质小球a，a的表面镀有铝膜，在a的近旁有一绝缘金属球b，开始时a、b不带电，如图所示，现使b球带电，则(　　)
A． a、b之间不发生相互作用
B． b将吸引a，吸在一起不分开
C． b立即把a排斥开
D． b先吸引a，接触后又把a排斥开
练习2
如图所示，挂在绝缘细线下的小轻质通草球，由于电荷的相互作用而靠近或远离，所以(　　)
A． 甲图中两球一定带异种电荷B． 乙图中两球一定带同种电荷
C． 甲图中两球至少有一个带电D． 乙图中两球至少有一个带电
练习3
有ABC三个塑料小球，A和B，B和C，C和A都是相互吸引的，如果A带正电，则
A． 球B，C均带负电
B． 球B带负电，C不带电
C． 球B，C中有一个带负电，另一个不带电
D． 球B，C都不带电
思维提升：1.电荷之间的相互作用：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。
2. 用一个带电体靠近小球，如果能够吸引小球，小球可能带异种电荷，也可能不带电
3. 如果能够排斥小球，则小球一定带同种电荷
4. 用验电器的金属球接触小球时，还需知道验电器金属球的带电情况才能予以判断
5. 带电小球能吸引轻小物体是带电体的性质
知识点2 起电的三种方式
“起电的方法有三种：摩擦起电、感应起电、接触起电。摩擦起电也叫接触摩擦分离起电。原理由于各种物质束缚电子的能力不一样，摩擦两个不同物体就会引起电子的转移，使得到电子的一个物体显负电，另一个显正电。两个被摩擦的物体带的是异种等量电荷。用摩擦的方法可以使物体带电。摩擦起电不是创造了电荷，而是使物体中的正负电荷分开，实质是电子的转移感应起电。（感应起电也不是创造了电荷，而是使物体的正负电荷分开，使电荷从物体的一部分转移到另一部分）实质是使电荷从物体的一部分转移到另一部分接触起电。它的实质是电荷从一个物体转移到另一个物体。两个相同物质摩擦不能起电。
例题2
如图所示，不带电的枕形导体的A、B两端各贴有一对金箔．当枕形导体的A端靠近一带电导体C时(　　)
A． A端金箔张开，B端金箔闭合
B． 用手触摸枕形导体后，A端金箔仍张开，B端金箔闭合
C． 用手触摸枕形导体后，将手和C都移走，两对金箔均张开
D． 选项A中两对金箔分别带异种电荷，选项C中两对金箔带同种电荷
【要点记录】
例题3
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
【要点记录】
练习4
如图所示，A、B为两个相互接触的、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，下列说法中正确的是(　　)
A． 把C移近导体A时，A、B上的金属箔片都张开
B． 把C移近导体A，先把A、B分开，然后移去C，A、B上的金属箔片仍然张开
C． 先把C移走，再把A、B分开，A、B上的金属箔片仍然张开
D． 先把A、B分开，再把C移去，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
练习5
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而带正电，另一个物体得到这些电子而带负电
C． 摩擦和感应都能使电子转移，只不过前者使电子从一个物体转移到另一个物体上，而后者则使电子从物体的一部分转移到另一部分
D． 一个带电体接触一个不带电的物体，两个物体可能带上异种电荷
练习6
如图所示，放在绝缘支架上带正电的导体球A，靠近放在绝缘支架上不带电的导体B，导体B用导线经开关接地，现把S先合上再断开，再移走A，则导体
A． 带负电B． 带正电
C． 不带电D． 不能确定
思维提升：1.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。感应起电是电荷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。
2. 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。
知识点3 元电荷与电荷守恒定律
元电荷：最小的电荷量叫做元电荷，用e表示.所有带电体的电荷量或者等于e，或者是e的整数倍.元电荷e的数值最早是由美国物理学家密立根测得的，在我们的计算中，可取e＝1.60×10－19 C.
注意：
①元电荷是最小的电荷量，而不是实物粒子，元电荷无正、负之分.
②虽然质子、电子的电荷量等于元电荷，但不能说质子、电子是元电荷.
③电子的比荷：电子的电荷量e与电子的质量me之比，叫做电子的比荷.
电荷守恒定律：电荷既不能创造，也不能消灭，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。在转移的过程中，电荷的总量不变。
对电荷守恒定律的理解
1、使物体带电的实质不是创造了电荷，而是物体所带的电荷发生了转移，也就是物体间或物体内部电荷的重新分布.
2、电荷的中和是指带等量异号电荷的两物体接触时，经过电子的转移，物体达到电中性的过程.
3、导体接触带电时电荷量的分配与导体的材料、形状、大小有关，当两个完全相同的金属球接触后，电荷将平均分配，即最后两个球一定带等量的同种电荷.
例题4
一带负电绝缘金属小球放在潮湿的空气中，经过一段时间后，发现该小球上的电荷几乎不存在了，这说明(　　)
A． 小球上原有的负电荷逐渐消失了
B． 在此现象中，电荷不守恒
C． 小球上负电荷减少的主要原因是潮湿的空气将电子导走了
D． 该现象是由于电子的转移引起，仍然遵循电荷守恒定律
【要点记录】
例题5
有三个相同的绝缘金属小球 、 、 ，其中小球 带有 的正电荷，小球 带有 的负电荷，小球 不带电。先将小球 与小球 接触后分开，再将小球 与小球 接触后分开，则这时三球的带电荷量分别是多少？
【要点记录】
练习7
把两个完全相同的金属小球A和B接触一下，再分开一段距离，发现两球之间相互排斥，则A、B两球带电情况可能是
A． 带有等量异种电荷B． 带同种电荷
C． 带不等量异种电荷D． 无法确定
练习8
关于元电荷和点电荷的理解正确的是
A． 元电荷就是电子
B． 元电荷是表示跟电子所带电量数值相等的电量
C． 体积很小的带电体就是点电荷
D． 点电荷是一种理想化模型，对于任何带电球体总可把它看作电荷全部集中在球心的点电荷
练习9
下列关于点电荷和元电荷的说法中，不正确的是
A．把 的电荷量叫元电荷
B．任何带电体所带电荷量都是元电荷的整数倍
C．只有体积很小的带电体才可以看成点电荷
D．带电体间的距离比它们本身的大小大得多，以至于带电体的形状和大小对它们间的相互作用力的影响可忽略不计时，带电体就可以视为点电荷
思维提升：1.绝缘小球上的电荷量减少是由于电子通过空气导电转移到外界，只是小球上的电荷量减小，但这些电子并没有消失，就小球和整个外界组成的系统而言，其电荷总量保持不变。
2. 自然界中的电荷量不是任意无限可分的。其最小单位为元电荷所带电荷量为 ，把 的电荷量叫元电荷，任何带电体所带电荷量都是元电荷的整数倍。
3. 当两个带电体形状和大小及电荷分布对它们间的相互作用力的影响可忽略时，这两个带电体可看作点电荷，点电荷是一种理想化的物理模型，并不是只有体积很小的带电体才可以看成点电荷
4. 金属导电的实质是自由电子的移动，即负电荷在外电场的作用下枕形金属导体自由电子向 移动，正电荷不移动
经典例题参考答案
例题1
【答 案】 BD
【解 析】 用一个带电体靠近它，如果能够吸引小球，小球可能带异种电荷，也可能不带电，A错误；如果能够排斥小球，则小球一定带同种电荷，故B正确；用验电器的金属球接触它时，还需知道验电器金属球的带电情况才能予以判断，因此C不对；带电小球能吸引轻小物体是带电体的性质，D正确．
例题2
【答 案】 BCD
【解 析】 根据静电感应现象，带正电的导体C放在枕形导体附近，在A端出现了负电，在B端出现了正电，金箔上各带同种电荷相斥而张开，选项A错误；用手摸枕形导体后，B端不是最远端了，人是导体，人的脚部甚至地球是最远端，这样B端不再有电荷，金箔闭合，选项B正确；用手触摸导体时，只有A端带负电，将手和C移走后，不再有静电感应，A端所带负电便分布在枕形导体上，A、B端均带有负电，两对金箔均张开，选项C正确．由以上分析看出，选项D正确．
例题3
【答 案】 C
【解 析】 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。感应起电是电荷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AD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。
例题4
【答 案】 CD
【解 析】 绝缘小球上的电荷量减少是由于电子通过空气导电转移到外界，只是小球上的电荷量减小，但这些电子并没有消失，就小球和整个外界组成的系统而言，其电荷总量保持不变，因此C、D选项均正确．
例题5
【答案】 、 、
【解析】由题意 ，，。
与 接触后分开时：
，
与 接触后分开时：
，
即此时三球 、 、 所带电荷量分别为 、 、 。
练习参考答案
练习1
【答 案】 D
【解 析】
　b球带电就能吸引轻质小球a，接触后电荷量重新分配，那么a、b球带同种电荷，然后就要相互排斥．因此本题突出“近旁”，以表示能吸引并能接触．
练习2
【答 案】 BC
【解 析】
带电体对不带电导体也吸引，A错；只有同种电荷相互排斥，D错．
练习3
【答 案】 C
【解 析】 ABAB.相互吸引、又A带正电，说明B可能带负电，也可能不带电。而BC相互吸引，因此当B不带电时，则C一定带电，若B带负电，则C可能带正电，也可能不带电。但C和A间是相互吸引，因此C不可能带正电，所以B、C球中必有一个带负电，而另一个不带电，故C正确，ABD错误。
故选C。
练习4
【答 案】 AB
【解 析】 把C移近导体A时，A、B上的金属箔片都张开，A上带负电荷，B上带正电荷，A项正确；把C移近导体A，先把A、B分开，然后移去C，A、B仍带电，再重新让A、B接触，A、B上的电荷就会相互中和，故B对，D错；先把C移去，再把A、B分开，A、B上的电荷已相互中和，都不再带电，故C项错误．
练习5
【答 案】 ABC
【解 析】 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，A正确；
B、摩擦起电时，一个物体失去一些电子而带正电，另一个物体得到这些电子而带负电，B正确；
C、摩擦和感应都能使电子转移，只不过前者使电子从一个物体转移到另一个物体上，而后者则使电子从物体的一部分转移到另一部分，C正确；
D、接触时先中和再分电荷，所以一个带电体接触一个不带电的物体，两个物体一定带同种电荷，D错误；
练习6
【答 案】 A
【解 析】 当闭合开关时S，由于静电感应的作用，金属导体B右端带的正电荷会被从大地上来的负电荷中和，所以导体B右端不再带有电荷，左端带负电，再断开S，再移走A，则导体B带负电，故A正确。
练习7
【答 案】 BC
【解 析】 A、两个小球原来分别带等量异种电荷，接触后电荷完全中和，两球不存在排斥力。故A错误。
B、两个小球原来分别带同种电荷，把两个完全相同的小球接触后电荷重新平分，带上等量同种电荷，存在排斥力。故B正确。
C、两个小球原来分别带不等量异种电荷，小球接触后电荷先中和再平分，带上等量同种电荷，存在排斥力。故C正确。
D、两球均不带电，接触后也不会带电，故两球之间不会有排斥力；然后结合ABC的分析可知，D错误。
练习8
【答 案】 B
【解 析】 A.元电荷的电量等于电子的电量，但不是电子。元电荷是带电量的最小单元。没有电性之说，故A错误；
B.元电荷是表示跟电子所带电量数值相等的电量，故B正确；
C.当两个带电体的形状对它的相互作用力的影响可忽略时，这两个带电体可看作点电荷，并不是体积小就是点电荷，故C错误；
D.当带电体之间的距离不是很大时，带电球体就不能看作电荷全部集中在球心的点电荷，因为此时带电体之间的电荷会影响电荷的分布，故D错误。
练习9
【答案】C
【解析】把 的电荷量叫元电荷，故A正确；
任何带电体所带电荷量都是元电荷的整数倍，故B正确；
当两个带电体形状和大小及电荷分布对它们间的相互作用力的影响可忽略时，这两个带电体可看作点电荷，点电荷是一种理想化的物理模型，并不是只有体积很小的带电体才可以看成点电荷，故C错误，D正确。