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第九章
静电场及其应用
课时1　电荷
核心 目标 1．知道两种电荷、电荷量的概念及其国际单位，知道元电荷概念且电荷量是不连续的．
2．能解释摩擦起电的原因，会分析静电感应现象，理解电荷守恒定律．
目标导学 各个击破
感应起电问题分析
感应起电的本质：在导体C上的电荷作用下，导体A、B上的自由电子发生定向移动，从而引起A端带负电，B端带正电，此时若将A、B分离，导体A、B则成为带等量异种电荷的带电体．
考向
1
　　　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．下列说法中正确的是
(　　)
1
B
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
解析：感应起电时，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，所以导体两端的金属箔片都张开，且左端带负电，右端带正电，A错误；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，金属箔片还是张开，B正确；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；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．
分析感应起电问题的方法
1．明确带电体与感应起电的导体．
2．弄清楚导体靠近带电体的一端和远离带电体的另一端，近端感应出异种电荷，远端感应出同种电荷．
3．注意拿走物体的顺序，若保持带电体不动，先分开导体的近端和远端，再移走带电体，则近端带异种电荷，远端带同种电荷；若先移走带电体，则导体上的电荷会立即中和，不再带电．
三种起电方式的比较
1．三种起电方式的比较
考向
2
三种起电方式 摩擦起电 感应起电 接触起电
产生条件 两种不同物质构成的绝缘体摩擦 带电体靠近导体 导体与带电体接触
现象 两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” 导体带上与带电体电性相同的电荷
微观 解释 不同物质原子核对电子的束缚能力不同．束缚能力强的得到电子，带负电；束缚能力弱的失去电子，带正电 电子在电荷间相互作用下发生转移，近端带异种电荷，远端带同种电荷 在电荷间相互作用下，电子从一个物体转移到另一个物体上，且重新分布
实质 任何起电方式都是电荷在物体之间或物体内部的转移 说明 无论哪种起电方式，发生转移的都是电子，正电荷不会发生转移 2．验电器的两种应用
同种电荷相互排斥，是验电器检验电荷的原理，且电荷量越大，金属箔片的张角越大．
(1) 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)，两金属箔片在斥力作用下张开，如图甲所示．
(2) 当带电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，如图乙所示．
　　　　一个金属小球带1 C电荷，若将相同的不带电的小球与其接触后移开，则该小球所带电荷量为 (　　)
A．0　　　　B．1 C　　　　C．0.25 C　　　　D．0.5 C
2
解析：金属小球带1 C电荷，与不带电的小球接触移开后，两个小球平分电荷，所以该小球所带电荷量为q＝0.5 C，故D正确．
D
　　　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．验电器金属箔片张开，因为整个验电器都带上了正电
B．验电器金属箔片张开，因为整个验电器都带上了负电
C．验电器金属箔片张开，因为验电器下部箔片都带上了正电
D．验电器金属箔片不张开，因为带电体A没有和验电器的金属球接触
3
解析：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，下端金属箔片带等量的正电荷，金属箔片张开．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，张开角度的大小取决于两金属箔片带电荷量的多少，带电的实质是电子在物体内部发生了转移，故A、B、D错误，C正确．
C
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．若两个完全相同的金属球带电荷量大小分别为q1、q2，相互接触后，则有
①
②
电荷的中和是指带等量异种电荷(正、负电荷的代数和为0)的两物体接触时，经过电荷的转移，物体达到电中性．
电荷守恒定律　元电荷
1．对电荷守恒定律的理解
电荷守恒定律是自然界中最基本的规律之一，任何带电现象都不能违背电荷守恒定律．
物体带电不是创造了电荷，物体不带电也不是消灭了电荷．物体带电的实质是电荷发生了转移，也就是物体间或物体内部电荷的重新分配．摩擦起电、感应起电和接触起电均遵循电荷守恒定律．
考向
3
2．对元电荷的理解
元电荷e又称“基本电荷量”，是物理学的基本常量之一，e＝1.60×10-19 C.
(1) 元电荷是最小的电荷量，而不是带电粒子，元电荷无正、负之分，没有电性之说．
(2) 虽然质子、电子的电荷量等于元电荷，但质子和电子都不是元电荷．
　　　　关于元电荷，下列说法中错误的是 (　　)
A．迄今为止，实验发现的所有带电体的电荷量大小都等于元电荷的整数倍
B．元电荷的值通常取e＝1.60×10-19 C
C．元电荷实际上是指电子和质子本身
D．电荷量e的数值最早是由密立根用实验测得的
4
解析：迄今为止，实验发现的所有带电体的电荷量大小都等于元电荷的整数倍，A正确；元电荷的值通常取e＝1.60×10-19 C，B正确；元电荷是基本的电荷量单位，不是指电子和质子本身，C错误；电荷量e的数值最早是由密立根用实验测得的，D正确．
C
随堂内化 即时巩固
1．在天气干燥的季节，女生梳头时头发常常会被塑料梳子吸引而飞起来．关于这个现象产生的原因，下列说法中正确的是 (　　)
A．头发本来是带电的 B．梳子本来是带电的
C．梳子与头发摩擦后带电 D．梳子与头发之间有摩擦力
解析：用塑料梳子梳头发时，塑料梳子与头发相互摩擦，使梳子和头发分别带上异种电荷而相互吸引，所以头发会随着梳子飞起来，C正确．
C
2．如图所示，验电器带有少量正电荷，将一个带负电的小球从远处逐渐靠近验电器的金属球．此过程中，可能看到金属箔片张开的角度 (　　)
A．不断增大 B．先减小至零，后逐渐增大
C．先增大，后减小 D．先增大，后不变
解析：带有负电荷的小球慢慢靠近一个带有少量正电荷的验电器金属球，根据异种电荷相互吸引得出金属箔片所带电荷变少，所以金属箔片的夹角先减小．随着小球的靠近，验电器的金属球上的正电荷越来越多，所以金属箔片上将开始带上负电荷，随着负电荷的增加，此时验电器金属箔片的张角也开始变大，即金属箔片的夹角增大，B正确．
B课时1　电　荷
1. 关于摩擦起电和感应起电，下列说法中正确的是(　　)
A. 摩擦起电说明通过做功可以创造电荷
B. 摩擦起电说明电荷可以被创造出来
C. 感应起电说明电荷可以从物体的一个部分转移到物体另一个部分
D. 感应起电说明电荷从带电的物体转移到原来不带电的物体上去了
2. 如图甲、乙、丙所示，将一整条塑料捆扎绳撕成几十条塑料丝，用黑胶布将上端裹紧，然后用手捏住黑胶布，取一条干净的干化纤布料，自上而下摩擦塑料丝，发现塑料丝分散开来.通过以上现象可知(　　)
A. 干化纤布料摩擦过的塑料丝一定带正电
B. 干化纤布料摩擦过的塑料丝一定带异种电荷
C. 干化纤布料摩擦过的塑料丝一定带同种电荷
D. 将干化纤布料换成湿布料同样可以出现图丙的现象
3. 绝缘泡沫板上安装有一绝缘支架，支架一端通过丝线悬吊着一个金属球.现通过接触使金属球带上一定量的负电，然后在小球下方(带上绝缘手套)不断叠放原本不带电的金属硬币，硬币始终未和小球接触.下列说法中正确的是(　　)
A. 丝线上的拉力保持不变
B. 丝线上的拉力会不断减小
C. 最上方的硬币会带正电
D. 用不带绝缘手套的手触摸硬币，上方硬币所带电荷会消失
4. 小明同学用自制的验电器进行了一些探究实验.如图所示，小明使验电器带了负电荷，经过一段时间后，他发现该验电器的金属箔片(用包装巧克力的锡箔纸制作)几乎闭合了.关于此问题，他跟学习小组讨论后形成了下列观点，你认为正确的是(　　)
A. 金属球上原有的负电荷逐渐消失了
B. 在此现象中，正电荷从金属球转移到金属箔中，中和了负电荷
C. 金属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的，不再遵循电荷守恒定律
5. M和N是两个不带电的物体，它们互相摩擦后，M带1.6×10－10 C的正电荷，下列说法中正确的是(　　)
A. 在摩擦前M和N的内部没有任何电荷
B. 摩擦的过程中正电荷从M转移到N
C. N在摩擦后一定带负电1.6×10－10 C
D. M在摩擦过程中失去1.6×10－10个电子
6. 静电现象在我们的生活中非常常见.如图所示，两个不带电的导体A和B，用一对绝缘柱支持使它们彼此接触.把一带正电荷的物体C置于A附近(　　)
A. 此时A带正电，B带负电
B. 此时A、B均带负电
C. 移去C，A、B都不带电
D. 先分开A、B，再移去C，则A不带电、B带负电
7. 如图所示，当带负电的绝缘金属球移近不带电的枕形绝缘金属导体MN时，枕形导体上的电荷移动情况是(　　)
A. 枕形金属导体上的正电荷向M端移动，负电荷不移动
B. 枕形金属导体中的带负电荷的电子向N端移动，正电荷不移动
C. 枕形金属导体中的正、负电荷同时分别向M端和N端移动
D. 枕形金属导体中的正、负电荷同时分别向N端和M端移动
8. 如图所示，用起电机使金属球A带上正电，靠近验电器B，则(　　)
A. 验电器金属箔片不张开，因为球A没有和B接触
B. 验电器金属箔片张开，因为整个验电器都带上了正电
C. 验电器金属箔片张开，因为整个验电器都带上了负电
D. 验电器金属箔片张开，因为验电器下部箔片都带上了正电
9. 如图所示，当人用手接触范德格拉夫起电机的金属球时会出现头发竖起来的现象.下列关于这个过程的描述不正确的是(　　)
A. 范德格拉夫起电机起电过程满足电荷守恒定律
B. 金属球带正电，手接触范德格拉夫起电机的金属球时，由于静电感应，人头发带上负电荷
C. 出现头发竖起来的现象能够说明同种电荷相互排斥
D. 手接触范德格拉夫起电机金属球时，要想出现头发竖起来的现象，人需站在绝缘材料上
10. (多选)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，贴在下部的两片金属箔片是闭合的，如图所示.手握绝缘棒，把带正电荷的带电体C移近导体A.下列对实验现象的描述正确的是(　　)
A. 带电体C移近导体A时，两边的金属箔片都张开
B. 保持C不动，先把导体A和B分开，然后移开C，张开的金属箔片都合拢
C. 保持A和B接触，用C触碰导体A的左端，则导体A、B下方的金属箔片都合拢
D. 保持A和B接触，用C触碰导体B的右端，则导体A、B下方的金属箔片都张开
11. 如图所示，将带正电荷Q的导体球C靠近不带电的导体，若沿虚线1将导体分成A、B两部分，这两部分所带电荷量分别为QA、QB；若沿虚线2将导体分成两部分，这两部分所带电荷量分别为Q'A和Q'B.对于上述实验，电荷量关系正确的是(　　)
A. QA与QB带同种电荷，QA＝Q'A
B. QA与QB带异种电荷，QA>Q'A
C. Q'A与Q'B带同种电荷，QB＝Q'B
D. Q'A与Q'B带异种电荷，QB课时1　电　荷
1. C
2. C　解析：干化纤布料，自上而下摩擦塑料丝，因为两种物质对电荷的束缚能力不同，所以发生摩擦起电，电荷发生了转移.塑料丝分散开说明彼此之间互相排斥，根据电荷间的相互作用规律可知干布料摩擦过的塑料丝一定带同种电荷，C正确，A、B错误；湿布料导电性较强，摩擦过程中不容易产生摩擦起电现象，所以不会出现图丙的现象，D错误.
3. C　解析：根据感应起电原理可知，最上方的硬币会带正电，硬币与小球相互吸引，丝线拉力变大，A、B错误，C正确；用不带绝缘手套的手触摸硬币，最上方硬币的始终带正电，D错误.
4. C　解析：带负电的验电器在潮湿的空气中，经过一段时间后，金属球上的负电荷(电子)被潮湿的空气导走了，但电荷在转移的过程中仍然守恒，C正确，A、B、D错误.
5. C　解析：摩擦起电的实质是电子的转移，说明在摩擦前M、N内部都有电荷，A错误；互相摩擦后M带1.6×10－10 C的正电荷，是M上的电子转移到N上，B错误；N原来是电中性，摩擦后M上1.6×10－10 C的电子转移到N上，故N在摩擦后一定带1.6×10－10 C的负电荷，C正确；M在摩擦过程中失去的电子数为n＝＝109个，D错误.
6. C　解析：带正电荷的物体C置于A附近，根据静电感应的规律，近异远同，则A带负电，B带正电，A、B错误；导体A和B先前不带电，把物体C置于A附近时，由于静电感应后带等量异种电荷，移去C，A、B所带电荷中和，都不带电，C正确；先分开A、B，再移去C，则A带负电，B带正电，D错误.
7. B　解析：金属导电的实质是自由电子的移动，即负电荷的移动；当带负电荷的绝缘金属球移近不带电的枕形绝缘金属导体MN时，根据电荷间的相互作用规律可知枕形金属导体中的带负电荷的电子向N端移动，正电荷不移动，故B正确.
8. D　解析：把一个带正电的物体A靠近原来不带电的验电器的金属小球，验电器的金属小球由于静电感应会带上负电荷，金属箔片由于静电感应会带上正电荷，而整个验电器不带电.所以验电器金属箔片张开，是因为验电器下部箔片都带上了正电，A、B、C错误，D正确.
9. B　解析：起电过程是电子转移的过程，只不过是电子从一个物体转移到另一个物体，或使电子从物体的一部分转移到另一部分，该过程中电荷的总量不变，A正确；若金属球带正电，手接触范德格拉夫起电机的金属球时，头发上的电子会转移到金属球上，从而使得人头发带上正电荷，B错误；出现头发竖起来的现象能够说明同种电荷相互排斥，C正确；当人在触摸金属球时，人站在绝缘材料上，人身体就会带上电荷，即人的头发上会带上同种电荷，由于同种电荷相互排斥，故此时人的头发会竖起来，D正确.
10. AD　解析：带电体C移近导体A时，由于发生了静电感应现象，靠近C的A带上了负电荷，远离C的B带上了正电荷，所以两边的金属箔片都张开，A正确；保持C不动，先把导体A和B分开，A、B带上等量异种电荷，然后移开C，金属箔片仍都张开，B错误；保持A和B接触，无论用C触碰导体A的左端还是B的右端，都会产生接触起电，导体A、B下方的金属箔片仍然张开，C错误，D正确.
11. D　解析：当导体处于静电平衡状态时，不管是沿虚线1将导体分开还是沿虚线2将导体分开，两部分均带异种电荷，若沿虚线1将导体分成A、B两部分，由于虚线1距正电荷Q较远，A部分感应出的正电荷较少，B部分感应出的负电荷也较少，有QA核心 目标 1．知道两种电荷、电荷量的概念及其国际单位，知道元电荷概念且电荷量是不连续的．
2．能解释摩擦起电的原因，会分析静电感应现象，理解电荷守恒定律．
考向1　感应起电问题分析
感应起电的本质：在导体C上的电荷作用下，导体A、B上的自由电子发生定向移动，从而引起A端带负电，B端带正电，此时若将A、B分离，导体A、B则成为带等量异种电荷的带电体．
　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．下列说法中正确的是(　B　)
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
解析：感应起电时，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，所以导体两端的金属箔片都张开，且左端带负电，右端带正电，A错误；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，金属箔片还是张开，B正确；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；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．
分析感应起电问题的方法
1．明确带电体与感应起电的导体．
2．弄清楚导体靠近带电体的一端和远离带电体的另一端，近端感应出异种电荷，远端感应出同种电荷．
3．注意拿走物体的顺序，若保持带电体不动，先分开导体的近端和远端，再移走带电体，则近端带异种电荷，远端带同种电荷；若先移走带电体，则导体上的电荷会立即中和，不再带电．
考向2　三种起电方式的比较
1．三种起电方式的比较
三种起 电方式 摩擦起电 感应起电 接触起电
产生 条件 两种不同物质构成的绝缘体摩擦 带电体靠近导体 导体与带电体接触
现象 两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” 导体带上与带电体电性相同的电荷
微观 解释 不同物质原子核对电子的束缚能力不同．束缚能力强的得到电子，带负电；束缚能力弱的失去电子，带正电 电子在电荷间相互作用下发生转移，近端带异种电荷，远端带同种电荷 在电荷间相互作用下，电子从一个物体转移到另一个物体上，且重新分布
实质 任何起电方式都是电荷在物体之间或物体内部的转移
说明 无论哪种起电方式，发生转移的都是电子，正电荷不会发生转移
2．验电器的两种应用
同种电荷相互排斥，是验电器检验电荷的原理，且电荷量越大，金属箔片的张角越大．
(1) 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)，两金属箔片在斥力作用下张开，如图甲所示．
甲 乙
(2) 当带电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，如图乙所示．
　一个金属小球带1 C电荷，若将相同的不带电的小球与其接触后移开，则该小球所带电荷量为(　D　)
A．0　　B．1 C　　C．0.25 C　　D．0.5 C
解析：金属小球带1 C电荷，与不带电的小球接触移开后，两个小球平分电荷，所以该小球所带电荷量为q＝0.5 C，故D正确．
　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(　C　)
A．验电器金属箔片张开，因为整个验电器都带上了正电
B．验电器金属箔片张开，因为整个验电器都带上了负电
C．验电器金属箔片张开，因为验电器下部箔片都带上了正电
D．验电器金属箔片不张开，因为带电体A没有和验电器的金属球接触
解析：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，下端金属箔片带等量的正电荷，金属箔片张开．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，张开角度的大小取决于两金属箔片带电荷量的多少，带电的实质是电子在物体内部发生了转移，故A、B、D错误，C正确．
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．若两个完全相同的金属球带电荷量大小分别为q1、q2，相互接触后，则有
①
②
电荷的中和是指带等量异种电荷(正、负电荷的代数和为0)的两物体接触时，经过电荷的转移，物体达到电中性．
考向3　电荷守恒定律　元电荷
1．对电荷守恒定律的理解
电荷守恒定律是自然界中最基本的规律之一，任何带电现象都不能违背电荷守恒定律．
物体带电不是创造了电荷，物体不带电也不是消灭了电荷．物体带电的实质是电荷发生了转移，也就是物体间或物体内部电荷的重新分配．摩擦起电、感应起电和接触起电均遵循电荷守恒定律．
2．对元电荷的理解
元电荷e又称“基本电荷量”，是物理学的基本常量之一，e＝1.60×10-19 C.
(1) 元电荷是最小的电荷量，而不是带电粒子，元电荷无正、负之分，没有电性之说．
(2) 虽然质子、电子的电荷量等于元电荷，但质子和电子都不是元电荷．
　关于元电荷，下列说法中错误的是(　C　)
A．迄今为止，实验发现的所有带电体的电荷量大小都等于元电荷的整数倍
B．元电荷的值通常取e＝1.60×10-19 C
C．元电荷实际上是指电子和质子本身
D．电荷量e的数值最早是由密立根用实验测得的
解析：迄今为止，实验发现的所有带电体的电荷量大小都等于元电荷的整数倍，A正确；元电荷的值通常取e＝1.60×10-19 C，B正确；元电荷是基本的电荷量单位，不是指电子和质子本身，C错误；电荷量e的数值最早是由密立根用实验测得的，D正确．
1．在天气干燥的季节，女生梳头时头发常常会被塑料梳子吸引而飞起来．关于这个现象产生的原因，下列说法中正确的是(　C 　)
A．头发本来是带电的
B．梳子本来是带电的
C．梳子与头发摩擦后带电
D．梳子与头发之间有摩擦力
解析：用塑料梳子梳头发时，塑料梳子与头发相互摩擦，使梳子和头发分别带上异种电荷而相互吸引，所以头发会随着梳子飞起来，C正确．
2．如图所示，验电器带有少量正电荷，将一个带负电的小球从远处逐渐靠近验电器的金属球．此过程中，可能看到金属箔片张开的角度(　B　)
A．不断增大
B．先减小至零，后逐渐增大
C．先增大，后减小
D．先增大，后不变
解析：带有负电荷的小球慢慢靠近一个带有少量正电荷的验电器金属球，根据异种电荷相互吸引得出金属箔片所带电荷变少，所以金属箔片的夹角先减小．随着小球的靠近，验电器的金属球上的正电荷越来越多，所以金属箔片上将开始带上负电荷，随着负电荷的增加，此时验电器金属箔片的张角也开始变大，即金属箔片的夹角增大，B正确．

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