2020-2021学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册课件：9.1 电荷59张PPT(需要wps打开)

第九章　静电场及其应用
1　电荷
1.知道自然界中的两种电荷及它们之间相互作用的规律，知道电
荷量的概念及电荷量的单位.
2.理解摩擦起电和感应起电.
3.掌握电荷守恒定律.
4.知道元电荷的概念，掌握元电荷的值.
学习目标
知识梳理
重点探究
随堂演练
内容索引
NEIRONGSUOYIN
课时对点练
一、电荷
知识梳理
1.自然界中有两种电荷： 电荷和 电荷.
2.电荷间的相互作用：同种电荷相互 ，异种电荷相互 .
3.电荷量：电荷的多少，用Q或q表示，国际单位制中的单位是 ，符号是 .
正
排斥
库仑
负
吸引
C
1.摩擦起电：当两种物质组成的物体互相摩擦时，一些受束缚较弱的电子会 到另一个物体上.于是，原来电中性的物体由于得到电子而带 ___电，失去电子的物体则带 电.
2.感应起电：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 带电体，使导体靠近带电体的一端带 电荷，远离带电体的一端带 电荷，这种现象叫作静电感应.利用 使金属导体带电的过程叫作感应起电.
二、摩擦起电和感应起电
转移
远离
同种
负
正
异种
静电感应
1.电荷守恒定律：电荷既不会 ，也不会 ，它只能从一个物体转移到 ，或者从物体的一部分转移到 ；在转移过程中，电荷的 保持不变.
2.电荷守恒定律的另一表述是：一个与外界没有电荷交换的系统，______________保持不变.
三、电荷守恒定律
另一个物体
另一部分
总量
电荷的代数和
创生
消灭
1.元电荷：最小的电荷量，e＝ C，由 测得.所有带电体的电荷量都是e的 .
2.比荷：带电粒子的 与其 的比值.
四、元电荷
1.60×10－19
密立根
整数倍
电荷量
质量
1.判断下列说法的正误.
(1)用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，是因为正电荷从丝绸转移到玻璃棒上.(　　)
(2)摩擦起电的过程是电子从一个物体转移到另一个物体的过程.(　　)
(3)两种不同物质组成的物体相互摩擦使物体带电，是由于两物体的原子核对核外电子束缚的能力不同.(　　)
即学即用
×
√
√
(4)原来不带电的丝绸和玻璃棒相互摩擦后分别带上了异种电荷，说明通过摩擦可以创造电荷.(　　)
(5)元电荷就是最小的带电体.(　　)
(6)某一带电体的电荷量可能等于5×10－19 C.(　　)
×
×
×
2.带正电的物体C靠近不带电的枕形导体AB，如图1所示，A端将带______电，B端将带______电.
图1
负
正
导学探究　(1)如图2所示，取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，贴在下部的金属箔片均是闭合的.
一、三种起电方式
重点探究
图2
①把带正电荷的物体C移近导体A，金属箔片有什么变化？
答案　C移近导体A，A、B下部的金属箔片都张开；
答案　金属箔片仍张开，但张角变小；
②这时把A和B分开，然后移去C，金属箔片是否闭合？
图2
③再让A和B接触，又会看到什么现象？
答案　A、B接触，金属箔片都闭合.
(2)带正电的物体A与不带电的物体B接触，使物体B带上了什么电荷？在这个过程中电荷是如何转移的？
答案　正电荷，在这个过程中，有电子从物体B转移到物体A.
1.三种起电方式的比较
知识深化
?
摩擦起电
感应起电
接触起电
产生条件
两个不同物体摩擦时
导体靠近带电体时
导体与带电体接触时
现象
两个物体带上等量异种电荷
导体两端出现等量异种电荷，且电性与原带电体“近异远同”
导体上带上与带电体相同电性的电荷
实质
均为自由电子在物体之间或物体内部的转移
2.感应起电的操作步骤
步骤
图示(以C带正电为例)
①使带电体C靠近接触的两导体A、B
?
②保持C不动，用绝缘工具分开A、B
?
③移走C，则A带上与C电性相反的电荷，B带上与C电性相同的电荷
?
命题角度1　摩擦起电
例１　(2019·融水中学高二段考)不带电的玻璃棒与丝绸，相互摩擦后都带上了电，如图3所示.其原因是
A.丝绸创造了负电荷
B.玻璃棒创造了正电荷
C.玻璃棒上有些电子转移到丝绸上
D.丝绸上有些电子转移到玻璃棒上
图3
√
解析　不带电的玻璃棒与丝绸，相互摩擦后玻璃棒带正电，丝绸带负电，是因为玻璃棒上有些电子转移到丝绸上，玻璃棒由于失去电子带正电，丝绸由于得到电子带负电，故选C.
命题角度2　感应起电
例2　(多选)如图4所示，取一对用绝缘柱支持的不带电的导体A和B，使它们彼此接触，现在把带正电荷的物体C移近导体A，发现贴在A、B下部的金属箔都张开，下列说法正确的是
图4
A.此时A带负电荷，B带正电荷
B.此时A和B都带负电荷
C.A和B分开后移去C，A、B上的金属箔仍保持张开
D.先移去C，再把A和B分开，A、B上的金属箔仍保持张开
√
√
解析　导体A和B接触时，将带正电荷的物体C移近导体A，由于静电感应，导体A带负电荷，导体B带正电荷，A正确，B错误；
若A、B分开后移去C，导体A带负电荷，导体B带正电荷，故A、B上的金属箔仍保持张开，C正确；
先移去C，再把A、B分开，则A、B上的负、正电荷中和，导体A、B不带电，故A、B上的金属箔将闭合，D错误.
二、电荷守恒定律　元电荷
导学探究　(1)在摩擦起电过程中，一个物体带上了正电荷，另一个物体带上了负电荷，该过程是否创造了电荷？在一个封闭的系统中，电荷的总量会增多或减少吗？
答案　摩擦起电的过程并没有创造电荷.一个封闭的系统中，电荷的总量保持不变.
(2)物体所带的电荷量可以是任意的吗？物体所带的电荷量可以是4×10－19 C吗？
(3)电子和质子就是元电荷吗？
答案　元电荷是最小的电荷量，不是实物粒子；电子和质子是实物粒子，不是元电荷.
答案　物体所带的电荷量不是任意的，它只能是1.60×10－19 C的整数倍．由于4×10－19 C是1.60×10－19 C的2.5倍，所以物体所带的电荷量不能是4×10－19 C.
1.起电过程的实质是物体中正、负电荷的分离或转移.在分离、转移过程中电荷的总量保持不变.也就是说，起电过程就是物体所带电荷量的重新分配.
2.电荷守恒定律和能量守恒定律一样，都是自然界中最基本的守恒定律，任何带电现象都不能违背电荷守恒定律.
知识深化
3.电荷的中和并不是指电荷消失，而是指带等量异种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.
4.元电荷
(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、电子所带的电荷量等于元电荷，但不能说质子、电子是元电荷.
例3　完全相同的两金属小球A、B带有相同大小的电荷量，相隔一定的距离，让第三个完全相同的不带电金属小球C，先后与A、B接触后移开.
(1)若A、B两球带同种电荷，接触后两球带电荷量大小之比为多大？
答案　2∶3
解析　设A、B带电荷量均为q，则A、C接触后，A、C带电荷量为qA1＝qC1＝ q.
(2)若A、B两球带异种电荷，接触后两球带电荷量大小之比为多大？
答案　2∶1
解析　设A带正电荷，B带负电荷，且所带电荷量大小均为Q.
则C与A接触后，A、C带电荷量为QA′＝QC′＝＋ Q.
总结提升
接触起电时电荷量的分配规律
1.导体接触起电时电荷量的分配与导体的形状、大小有关.
2.当两个完全相同的金属球接触后，电荷量将平均分配.
(1)若两个完全相同的金属球最初带同种电荷，接触后电荷量相加后均分；
(2)若两个完全相同的金属球最初带异种电荷，则接触后电荷先中和再均分.
验电器的两种应用方式及原理
1.带电体接触验电器：当带电的物体与验电器上面的金属球接触时，有一部分电荷转移到验电器上，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，如图5甲.
三、验电器的原理和使用
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(感应起电)，两个金属箔片在斥力作用下张开，如图乙.
图5
例4　如图6所示，用丝绸摩擦过的玻璃棒和验电器的金属球接触，使验电器的金属箔片张开，关于这一现象，下列说法正确的是
A.两片金属箔片上带异种电荷
B.两片金属箔片上均带负电荷
C.金属箔片上有电子转移到玻璃棒上
D.将玻璃棒移走，则金属箔片立即合在一起
√
图6
解析　用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷，若将其接触验电器的金属球，此时两片金属箔片上均带正电荷，故A、B错误；
在此过程中，金属箔片上有电子转移到玻璃棒上，故C正确；
移走玻璃棒后，金属箔片仍带电，不会立即合在一起，故D错误.
1.(摩擦起电)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创生了电子和质子
B.两种不同材料的不带电绝缘体互相摩擦后，同时带上等量同种电荷
C.丝绸摩擦玻璃棒时，电子从玻璃棒转移到丝绸上，玻璃棒因质子数多
　于电子数而显正电
D.摩擦起电是摩擦导致质子从一个物体转移到另一个物体而形成的
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随堂演练
√
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解析　摩擦起电现象的实质是电子的转移，而不是电荷的创生，故A错误；
两种不同材料的不带电绝缘体互相摩擦后，同时带上等量异种电荷，故B错误；
丝绸摩擦玻璃棒时，电子从玻璃棒转移到丝绸上，玻璃棒因质子数多于电子数而显正电，故C正确；
摩擦起电是摩擦导致电子从一个物体转移到另一个物体而形成的，故D错误.
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2.(感应起电)(多选)如图7所示，不带电的枕形导体的A、B两端各贴有一对金属箔.当枕形导体的A端靠近一带负电导体C时
A.A端金属箔张开，B端金属箔闭合
B.用手触摸枕形导体后(手不移开)，A端
金属箔仍张开，B端金属箔闭合
C.用手触摸枕形导体后，将手移开再移
走C，两对金属箔均张开
D.选项A中两对金属箔分别带异种电荷，选项C中两对金属箔带同种电荷
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图7
√
√
解析　带负电的导体C靠近枕形导体时，由于静电感应，A端带正电荷，B端带负电荷，两金属箔均因带同种电荷相斥而张开，选项A错误；
用手触摸枕形导体后(手不移开)，B端不是最远端了，B端不再带电荷，金属箔闭合，选项B正确；
用手触摸枕形导体时，只有A端带正电荷，先将手移开，再将C移走后，不再有静电感应，A端所带正电荷便分布在枕形导体上，A、B端均带有正电荷，两对金属箔均张开，选项C正确；
从以上分析可看出选项D也正确.
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3.(元电荷与电荷量)(多选)关于电荷量，以下说法中正确的是
A.物体所带的电荷量可以为任意实数
B.物体所带的电荷量只能是某些特定值
C.物体带电荷量为＋1.60×10－9 C，这是因为失去了1.0×1010个电子
D.物体所带电荷量的最小值为1.60×10－19 C
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解析　物体带电的原因是电子的得失，带正电是因为失去了电子，带负电是因为得到了电子.
物体所带电荷量是不能连续变化的，只能是e＝1.60×10－19 C的整数倍.
4.(验电器)如图8所示，用起电机使金属球A带正电，将A靠近验电器上的金属小球B，则
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A.验电器的金属箔不会张开，因为球A没有和B接触
B.验电器的金属箔张开，因为整个验电器都带上了正电
C.验电器的金属箔张开，因为整个验电器都带上了负电
D.验电器的金属箔张开，因为验电器下部的两片金属箔片都带上了正电
√
解析　带正电的金属球A靠近验电器上的金属小球B，由于静电感应，B球带负电，验电器的金属箔带正电，故两片金属箔片因带同种电荷相互排斥而张开，D正确.
图8
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5.(电荷守恒定律的应用)有三个相同的金属小球A、B、C，其中小球A带有q＝2.0×10－5 C的正电荷，小球B、C不带电，现在让小球C先与球A接触后取走，再让小球B与球A接触后分开，最后让小球B与小球C接触后分开，最终三球的带电荷量分别为qA′＝__________C，qB′＝__________C，qC′＝___________ C.
5×10－6
7.5×10－6
7.5×10－6
解析　小球C先与球A接触后分开，则qA＝qC＝ ＝1.0×10－5 C，再让小球B与球A接触后分开，则qA′＝qB＝ ＝5×10－6 C；
最后让小球B与小球C接触后分开，则qB′＝qC′＝ ＝7.5×10－6 C.
考点一　电荷量与元电荷
1.(2019·汕头市高二期中)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的整数倍
C.元电荷的电荷量大小是1 C
D.只有电子所带的电荷量等于元电荷
√
基础对点练
课时对点练
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2.带电微粒所带电荷量不可能是下列值中的
A.2.4×10－19 C B.－1.6×10－19 C
C.－1.6×10－18 C D.4.0×10－17 C
√
解析　最小的电荷量是1.6×10－19 C，人们把这个最小的电荷量叫作元电荷，所有带电体所带电荷量都是元电荷的整数倍.由于2.4×10－19 C不是1.6×10－19 C的整数倍，故选A.
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考点二　三种起电方式
3.下列关于起电的说法错误的是
A.一个带电体接触一个不带电的物体，两个物体一定会带上等量的同种　
　电荷
B.感应起电不是创造电荷，只是电荷从物体的一部分转移到了另一部分
C.摩擦可以起电，是普遍存在的现象，相互摩擦起电的两个物体总是同　
　时带等量的异种电荷
D.摩擦和感应都能使电子转移，只不过前者是电子从一个物体转移到另
　一个物体，后者则是电子从物体的一部分转移到另一部分
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4.(多选)把两个完全相同的金属球A和B接触一下，再分开一小段距离，发现两球间互相排斥，则A、B两球原来的带电情况可能是
A.A和B原来带有等量异种电荷
B.A和B原来带有同种电荷
C.A和B原来带有不等量异种电荷
D.A和B原来只有一个带电
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解析　两球接触并分开后相互排斥，说明此时两球一定带同种电荷，如果两球接触前带异种电荷，则一定不等量；
如果两球接触前带同种电荷，则不论电荷量多少，接触后两球一定带同种电荷；
如果两球接触前一个带电，另一个不带电，则接触后两球一定带同种电荷.
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5.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
解析　使带电金属球靠近不带电的验电器，会改变验电器上的电荷分布；
由于同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，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.
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6.如图1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，再取走导体A，则导体B将带负电
B.若用导线将Q接地，然后断开，再取走导体A，则导体B将带正电
C.若用导线将Q接地，然后断开，再取走导体A，则导体B将不带电
D.若用导线将P接地，然后断开，再取走导体A，则导体B将带正电
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图1
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解析　导体B在靠近带正电荷的导体A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，右端因失去电子而带正电，用接地导线接导体B的任何部位，大地的负电荷都会中和B导体右端的正电荷，因此断开导线，再取走导体A，导体B将带负电，故A正确，B、C、D错误.
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考点三　电荷守恒定律
7.下列对物体带电现象的叙述正确的是
A.经过摩擦使某物体带负电，那么该物体在摩擦过程中产生了额外的电子
B.某物体所带电荷量有可能为3.3×10－19 C
C.物体所带电荷量是元电荷的整数倍
D.电荷相互中和是电荷完全消失的现象
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解析　根据电荷守恒定律可知，电荷既不会创生，也不会消灭，所以选项A、D错误；
元电荷是最小电荷量，物体所带电荷量为元电荷的整数倍，所以选项B错误，C正确.
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8.导体球A带5q的正电荷，另一完全相同的导体球B带q的负电荷，将两导体球接触一会儿后再分开，则此时B所带电荷量qB为
A.－q B.q
C.2q D.4q
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解析　两个完全相同的带电导体球接触后，两者所带电荷量先中和后平分，
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9.(多选)甲、乙、丙三个物体最初均不带电，乙、丙是完全相同的导体，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＋1.6×10－15 C，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8×10－16 C的负电荷
B.乙物体可能带有电荷量为2.4×10－15 C的负电荷
C.丙物体一定带有电荷量为8×10－16 C的正电荷
D.丙物体一定带有电荷量为8×10－16 C的负电荷
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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1.6×10－15 C的正电荷，乙物体得到电子而带1.6×10－15 C的负电荷；
乙物体与不带电的丙物体相接触，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8×10－16 C，A、D正确.
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10.如图2所示，左边是一个不带电的导体，右边C是后来靠近的带正电荷的导体球，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，则下列结论正确的是
能力综合练
图2
A.沿虚线d切开，A带负电，B带正电，且QA＞QB
B.只有沿虚线b切开，才有A带正电，B带负电，且QA＝QB
C.沿虚线a切开，A带正电，B带负电，且QA＜QB
D.不管沿a、b、d哪一条虚线切开，都有A带正电，B带负电，且QA＝QB
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解析　导体原来不带电，在带正电荷的导体球C静电感应的作用下，导体中的自由电子向B部分转移，使B部分有了多余的电子而带负电，A部分少了电子而带正电.根据电荷守恒定律，A部分移走的电子数目和B部分多余的电子数目是相同的，因此不管沿a、b、d哪一条虚线切开，都有A带正电，B带负电，且QA＝QB，故D正确.
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11.如图3所示，把一个不带电的枕形导体靠近带正电荷的小球，由于静电感应，在a、b两端分别出现负、正电荷，则以下说法正确的是
A.闭合开关S1，有电子从枕形导体流向大地
B.闭合开关S2，有电子从枕形导体流向大地
C.闭合开关S1，有电子从大地流向枕形导体
D.闭合开关S2，没有电子通过开关S2
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图3
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解析　当闭合开关S1、S2中的任何一个以后，便把大地与枕形导体连通，由于静电感应，a端仍为负电荷，大地远处应感应出正电荷，因此无论闭合开关S1还是S2，都应有电子从大地流向枕形导体，故C正确.
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12.(多选)(2020·茂名一中高二期中)有A、B、C三个完全相同的金属球且三个球均对地绝缘，A带8.0×10－5 C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.5.0×10－5 C,2.0×10－5 C,1.0×10－5 C
B.4.0×10－5 C,2.0×10－5 C,2.0×10－5 C
C.3.0×10－5 C,2.5×10－5 C,2.5×10－5 C
D.6.0×10－5 C,1.0×10－5 C,1.0×10－5 C
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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，
故A、D错误，B、C正确.
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13.放在绝缘支架上的两个完全相同的金属小球A、B分别带有电荷量QA＝6.4×10－9 C、QB＝－3.2×10－9 C，让两个金属小球接触，在接触过程中，电子如何转移？转移了多少个？
答案　电子由B球转移到A球　3.0×1010个
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解析　两小球接触时，电荷量少的负电荷先被中和，剩余的正电荷再重新分配，由于两小球完全相同，剩余正电荷一定平分，
在接触过程中，电子由B球转移到A球，自身的净电荷全部中和后，继续转移，使B球带QB′的正电荷，
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这样共转移的电荷量为
ΔQ＝QB′－QB＝1.6×10－9 C－(－3.2×10－9 C)＝4.8×10－9 C
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本课结束