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高中物理粤教版 (2019)必修 第三册第一节 静电现象学案设计
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这是一份高中物理粤教版 (2019)必修 第三册第一节 静电现象学案设计，共13页。
[学习目标] 1.知道三种起电方式，知道什么是静电感应现象.2.知道元电荷的概念，掌握元电荷的数值.3.理解电荷守恒定律.4.会从微观的角度，结合电荷守恒定律分析三种起电方式．
一、三种起电方式
1．摩擦起电：用摩擦的方法使物体带电的过程，相互摩擦的两个物体一般选择不同的材料．
2．接触起电：带电物体与不带电物体，通过电荷传导，原来不带电物体带上电荷．
3．感应起电：由于电荷间相互吸引或排斥，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．
静电感应：由于受附近带电体影响而引起导体中正负电荷重新分布的现象．
二、元电荷
1．电荷量：物体所带电荷数量的多少．单位：库仑，符号是C.
2．电子带有最少的负电荷，质子带有最少的正电荷，它们的电荷量的绝对值相等．电子的电荷量最早由密立根通过油滴实验测得．
3．元电荷：电子或质子所带电荷量的绝对值叫元电荷，其数值e＝1.60×10－19 C.
4．比荷：带电粒子的电荷量与其质量的比值．
三、电荷守恒定律
电荷守恒定律：电荷既不能被创造，也不能被消灭，它们只能从一个物体转移到其他物体，或者从物体的一部分转移到另一部分；在任何转移过程中，电荷的总量保持不变．
四、静电现象的解释
1．摩擦起电的实质：电子从一个物体转移到另一个物体．
2．静电感应的实质：在带电体上的电荷的作用下，导体上的正负电荷重新分布，使电荷从导体的一部分转移到另一部分．
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．( √ )
(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
答案 负 正
一、三种起电方式
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．
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？
②这时把A和B分开，然后移去C，金属箔片是否闭合？
③再让A和B接触，又会看到什么现象？
(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 (1)①C移近导体A，A、B下部的金属箔片都张开；
②金属箔片仍张开，但张角变小；
③A、B接触，金属箔片都闭合．
(2)正电荷，在这个过程中，有电子从物体B转移到物体A.
知识深化
1．三种起电方式的比较
2.感应起电的操作步骤
命题角度1 摩擦起电
(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( )
图3
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
答案 C
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
(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，使他们彼此接触，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
答案 AC
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、元电荷 电荷守恒定律
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？
(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 (1)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)物体所带的电荷量不是任意的，它只能是1.60×10－19 C的整数倍．由于4×10－19 C不是1.60×10－19 C的整数倍，所以物体所带的电荷量不能是4×10－19 C.
(3)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．
知识深化
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．
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．
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？
(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 (1)2∶3 (2)2∶1
解析 (1)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＝eq \f(1,2)q.
C与B接触后，B、C带电荷量为qB1＝qC2＝eq \f(q＋\f(1,2)q,2)＝eq \f(3,4)q.
故A、B带电荷量大小之比为eq \f(qA1,qB1)＝eq \f(\f(1,2)q,\f(3,4)q)＝eq \f(2,3).
(2)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＝＋eq \f(1,2)Q.
C与B接触后，B、C带电荷量为
QB＝QC′＝eq \f(\f(1,2)Q－Q,2)＝－eq \f(1,4)Q，
故A、B带电荷量大小之比为eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(\f(QA,QB)))＝eq \f(\f(1,2)Q,\f(1,4)Q)＝eq \f(2,1).
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．
三、验电器的原理和使用
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．
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
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( )
图6
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
答案 C
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
答案 C
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．
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( )
图7
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
答案 BCD
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正确．
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
答案 BCD
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，金属球A带正电，将A靠近验电器上的金属小球B，则( )
图8
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
答案 D
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．
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.
答案 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＝eq \f(q,2)＝1.0×10－5 C，再让小球B与球A接触后分开，则qA′＝qB＝eq \f(qA,2)＝5×10－6 C；最后让小球B与小球C接触后分开，则qB′＝qC′＝eq \f(qB＋qC,2)＝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
答案 B
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
答案 A
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，所有带电体所带的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.
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
答案 A
4．如图1是伏打起电盘示意图，其起电原理是( )
图1
A．摩擦起电 B．感应起电
C．接触起电 D．以上三种方式都不是
答案 B
解析 导电平板靠近带电绝缘板，然后接地，导电平板与大地组成“大导体”，发生静电感应，使导电平板带上负电荷，之后断开导电平板的接地线，使导电平板远离绝缘板，导电平板便带上了负电荷，为感应起电，选项B正确．
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( )
答案 B
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．
6．如图2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( )
图2
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
答案 A
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．
考点三 电荷守恒定律
7.(多选)如图3所示为科技馆里一个趣味体验项目的简化图，核心装置为一个金属球，在干燥的空气里，体验者双脚站在绝缘凳上，右手按在金属球上，并远离周围其他物体．一条特殊传送带(图中未画出)给金属球不断地输送电荷，过一段时间后，体验者的头发便会四处散开，甚至倒立，十分有趣，在此状态下，下列分析正确的是( )
图3
A．若用左手也去摸金属球，会被电击
B．若用左手与旁边的观众握手，会被电击
C．若右手离开金属球，则头发会立刻恢复常态
D．若右手离开金属球而且走下绝缘凳，头发会立刻恢复常态
答案 BD
解析 体验者双脚站在绝缘凳上，所以电荷不能通过体验者导走，体验者与金属球形成一个导体，不会被电击，选项A错误；若体验者用左手与旁边的观众握手，则电荷会通过观众向大地传导，所以二人都会被电击，选项B正确；若右手离开金属球，电荷不会转移，则头发仍然四处散开，选项C错误；若右手离开金属球而且走下绝缘凳，则电荷将导入大地，人体将不再带电，头发会立刻恢复常态，选项D正确．
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
答案 C
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
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1.6×10－15 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．
10．如图4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( )
图4
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
答案 D
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．
11.如图5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( )
图5
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
答案 C
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．
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
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＝4.0×10－5 C，然后B与C接触，接触后的电荷量均为：eq \f(4.0×10－5,2) C＝2.0×10－5 C，不可能比2.0×10－5 C小，C再与A接触后分开的电荷量为eq \f(4.0×10－5＋2.0×10－5,2) C＝3.0×10－5 C，C与B再次接触，接触后的电荷量为eq \f(3.0×10－5＋2.0×10－5,2) C＝2.5×10－5 C，故A、D错误，B、C正确．
13.(多选)如图6所示，A、B为相互接触并用绝缘支柱支持的金属导体，起初都不带电，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( )
图6
A．把C移近导体A时，A、B下方的金属箔片都张开
B．把C移近导体A后，先把A、B分开，然后移去C，A、B下方的金属箔片仍张开
C．把C移近导体A后，先把C移走，再把A、B分开，A、B下方的金属箔片仍张开
D．把C移近导体A后，先把A、B分开，再把C移走，最后重新让A、B接触，A下方的金属箔片张开，而B下方的金属箔片闭合
答案 AB
解析 A、B开始都不带电，把C移近导体A时，由于静电感应，A、B中的自由电子向左移动，使得A端聚集负电荷，B端聚集正电荷，所以A、B下方的金属箔片都张开，A正确；把带正电的小球C移近导体A，A、B就会带等量的异种感应电荷，此时把A、B分开，即使再移走C，A、B所带电荷量也不会变，金属箔片仍张开，B正确；把C移近导体A后，先移走C，A、B上的感应电荷会中和A、B不再带电，所以金属箔片都不会张开，C错误；把C移近导体A后，先把A、B分开，再移走C，A、B仍然带电，但重新让A、B接触后，A、B上的感应电荷完全中和，金属箔片都不会张开，D错误．
14．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
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，即接触后两小球带电荷量QA′＝QB′＝eq \f(QA＋QB,2)＝eq \f(6.4×10－9－3.2×10－9,2) C＝1.6×10－9 C
在接触过程中，电子由B球转移到A球，自身的负电荷全部中和后，继续转移，使B球带QB′的正电荷，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
则转移的电子数
n＝eq \f(ΔQ,e)＝eq \f(4.8×10－9,1.6×10－19) (个)＝3.0×1010 (个)．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
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
[学习目标] 1.知道三种起电方式，知道什么是静电感应现象.2.知道元电荷的概念，掌握元电荷的数值.3.理解电荷守恒定律.4.会从微观的角度，结合电荷守恒定律分析三种起电方式．
一、三种起电方式
1．摩擦起电：用摩擦的方法使物体带电的过程，相互摩擦的两个物体一般选择不同的材料．
2．接触起电：带电物体与不带电物体，通过电荷传导，原来不带电物体带上电荷．
3．感应起电：由于电荷间相互吸引或排斥，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．
静电感应：由于受附近带电体影响而引起导体中正负电荷重新分布的现象．
二、元电荷
1．电荷量：物体所带电荷数量的多少．单位：库仑，符号是C.
2．电子带有最少的负电荷，质子带有最少的正电荷，它们的电荷量的绝对值相等．电子的电荷量最早由密立根通过油滴实验测得．
3．元电荷：电子或质子所带电荷量的绝对值叫元电荷，其数值e＝1.60×10－19 C.
4．比荷：带电粒子的电荷量与其质量的比值．
三、电荷守恒定律
电荷守恒定律：电荷既不能被创造，也不能被消灭，它们只能从一个物体转移到其他物体，或者从物体的一部分转移到另一部分；在任何转移过程中，电荷的总量保持不变．
四、静电现象的解释
1．摩擦起电的实质：电子从一个物体转移到另一个物体．
2．静电感应的实质：在带电体上的电荷的作用下，导体上的正负电荷重新分布，使电荷从导体的一部分转移到另一部分．
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．( √ )
(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
答案 负 正
一、三种起电方式
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．
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？
②这时把A和B分开，然后移去C，金属箔片是否闭合？
③再让A和B接触，又会看到什么现象？
(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 (1)①C移近导体A，A、B下部的金属箔片都张开；
②金属箔片仍张开，但张角变小；
③A、B接触，金属箔片都闭合．
(2)正电荷，在这个过程中，有电子从物体B转移到物体A.
知识深化
1．三种起电方式的比较
2.感应起电的操作步骤
命题角度1 摩擦起电
(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( )
图3
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
答案 C
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
(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，使他们彼此接触，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
答案 AC
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、元电荷 电荷守恒定律
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？
(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 (1)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)物体所带的电荷量不是任意的，它只能是1.60×10－19 C的整数倍．由于4×10－19 C不是1.60×10－19 C的整数倍，所以物体所带的电荷量不能是4×10－19 C.
(3)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．
知识深化
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．
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．
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？
(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 (1)2∶3 (2)2∶1
解析 (1)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＝eq \f(1,2)q.
C与B接触后，B、C带电荷量为qB1＝qC2＝eq \f(q＋\f(1,2)q,2)＝eq \f(3,4)q.
故A、B带电荷量大小之比为eq \f(qA1,qB1)＝eq \f(\f(1,2)q,\f(3,4)q)＝eq \f(2,3).
(2)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＝＋eq \f(1,2)Q.
C与B接触后，B、C带电荷量为
QB＝QC′＝eq \f(\f(1,2)Q－Q,2)＝－eq \f(1,4)Q，
故A、B带电荷量大小之比为eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(\f(QA,QB)))＝eq \f(\f(1,2)Q,\f(1,4)Q)＝eq \f(2,1).
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．
三、验电器的原理和使用
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．
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
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( )
图6
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
答案 C
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
答案 C
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．
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( )
图7
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
答案 BCD
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正确．
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
答案 BCD
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，金属球A带正电，将A靠近验电器上的金属小球B，则( )
图8
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
答案 D
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．
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.
答案 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＝eq \f(q,2)＝1.0×10－5 C，再让小球B与球A接触后分开，则qA′＝qB＝eq \f(qA,2)＝5×10－6 C；最后让小球B与小球C接触后分开，则qB′＝qC′＝eq \f(qB＋qC,2)＝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
答案 B
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
答案 A
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，所有带电体所带的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.
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
答案 A
4．如图1是伏打起电盘示意图，其起电原理是( )
图1
A．摩擦起电 B．感应起电
C．接触起电 D．以上三种方式都不是
答案 B
解析 导电平板靠近带电绝缘板，然后接地，导电平板与大地组成“大导体”，发生静电感应，使导电平板带上负电荷，之后断开导电平板的接地线，使导电平板远离绝缘板，导电平板便带上了负电荷，为感应起电，选项B正确．
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( )
答案 B
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．
6．如图2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( )
图2
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
答案 A
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．
考点三 电荷守恒定律
7.(多选)如图3所示为科技馆里一个趣味体验项目的简化图，核心装置为一个金属球，在干燥的空气里，体验者双脚站在绝缘凳上，右手按在金属球上，并远离周围其他物体．一条特殊传送带(图中未画出)给金属球不断地输送电荷，过一段时间后，体验者的头发便会四处散开，甚至倒立，十分有趣，在此状态下，下列分析正确的是( )
图3
A．若用左手也去摸金属球，会被电击
B．若用左手与旁边的观众握手，会被电击
C．若右手离开金属球，则头发会立刻恢复常态
D．若右手离开金属球而且走下绝缘凳，头发会立刻恢复常态
答案 BD
解析 体验者双脚站在绝缘凳上，所以电荷不能通过体验者导走，体验者与金属球形成一个导体，不会被电击，选项A错误；若体验者用左手与旁边的观众握手，则电荷会通过观众向大地传导，所以二人都会被电击，选项B正确；若右手离开金属球，电荷不会转移，则头发仍然四处散开，选项C错误；若右手离开金属球而且走下绝缘凳，则电荷将导入大地，人体将不再带电，头发会立刻恢复常态，选项D正确．
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
答案 C
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
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1.6×10－15 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．
10．如图4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( )
图4
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
答案 D
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．
11.如图5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( )
图5
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
答案 C
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．
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
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＝4.0×10－5 C，然后B与C接触，接触后的电荷量均为：eq \f(4.0×10－5,2) C＝2.0×10－5 C，不可能比2.0×10－5 C小，C再与A接触后分开的电荷量为eq \f(4.0×10－5＋2.0×10－5,2) C＝3.0×10－5 C，C与B再次接触，接触后的电荷量为eq \f(3.0×10－5＋2.0×10－5,2) C＝2.5×10－5 C，故A、D错误，B、C正确．
13.(多选)如图6所示，A、B为相互接触并用绝缘支柱支持的金属导体，起初都不带电，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( )
图6
A．把C移近导体A时，A、B下方的金属箔片都张开
B．把C移近导体A后，先把A、B分开，然后移去C，A、B下方的金属箔片仍张开
C．把C移近导体A后，先把C移走，再把A、B分开，A、B下方的金属箔片仍张开
D．把C移近导体A后，先把A、B分开，再把C移走，最后重新让A、B接触，A下方的金属箔片张开，而B下方的金属箔片闭合
答案 AB
解析 A、B开始都不带电，把C移近导体A时，由于静电感应，A、B中的自由电子向左移动，使得A端聚集负电荷，B端聚集正电荷，所以A、B下方的金属箔片都张开，A正确；把带正电的小球C移近导体A，A、B就会带等量的异种感应电荷，此时把A、B分开，即使再移走C，A、B所带电荷量也不会变，金属箔片仍张开，B正确；把C移近导体A后，先移走C，A、B上的感应电荷会中和A、B不再带电，所以金属箔片都不会张开，C错误；把C移近导体A后，先把A、B分开，再移走C，A、B仍然带电，但重新让A、B接触后，A、B上的感应电荷完全中和，金属箔片都不会张开，D错误．
14．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
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，即接触后两小球带电荷量QA′＝QB′＝eq \f(QA＋QB,2)＝eq \f(6.4×10－9－3.2×10－9,2) C＝1.6×10－9 C
在接触过程中，电子由B球转移到A球，自身的负电荷全部中和后，继续转移，使B球带QB′的正电荷，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
则转移的电子数
n＝eq \f(ΔQ,e)＝eq \f(4.8×10－9,1.6×10－19) (个)＝3.0×1010 (个)．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
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
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