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第1节　电　荷
学习目标　1.知道自然界中只存在两种电荷,且电荷间存在相互作用。2.了解摩擦起电和感应起电的方式,会从物质微观结构的角度认识物体带电的本质。3.理解电荷守恒定律,会运用电荷守恒定律解释生活中的静电现象。4.知道电荷量、元电荷、比荷的概念,知道电荷量不能连续变化。
知识点一　电荷　静电感应
1.自然界中有两种电荷:正电荷和负电荷。
2.电荷间的相互作用:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。
3.电荷量:电荷的多少,用Q或q表示,在国际单位制中,它的单位是库仑,简称库,符号是C。正电荷的电荷量为正值,负电荷的电荷量为负值。
4.原子的组成
原子正、负电荷数量相同
原子表现为电中性
5.摩擦起电及其原因
(1)摩擦起电:由于摩擦而使物体带电的方式。用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电,用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电。
(2)起电原因: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转移到另一个物体上。于是,原来电中性的物体由于得到电子而带负电,失去电子的物体则带正电。
6.金属的导电实质
(1)自由电子:金属中原子的外层电子往往会脱离原子核的束缚而在金属中自由运动,这种电子叫作自由电子。
(2)正离子:失去自由电子的原子便成为带正电的离子。
(3)实质:每个正离子都在自己的平衡位置附近振动而不移动,只有自由电子穿梭其中,这就使金属成为导体。
7.静电感应
(1)静电感应现象: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远离带电体,使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。这种现象叫作静电感应。
(2)感应起电:利用静电感应使金属导体带电的过程。
8.接触起电:将一个带电体与另一个不带电的导体接触,就可以使不带电的物体带上与带电体电性相同的电荷,叫作接触起电。
【思考】
为什么摩擦起电的材料是绝缘体而不是导体
提示　如果是导体,即使摩擦出现电荷转移,也会因为自由电子在导体中自由移动而迅速中和,所以导体摩擦不会起电,而绝缘体中几乎不存在自由移动的电荷,所以摩擦后转移的电荷不容易再中和。
例1 (多选)(2026·山东济宁一中月考)下列说法正确的是(　　)
A.静电感应没有创造电荷,只是电荷从物体的一部分转移到另一部分
B.摩擦起电和感应起电都能使电子转移,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.摩擦起电时,一个电中性物体失去一些电子而带正电,另一个电中性物体得到这些电子而带负电
D.一个带电导体接触一个不带电的导体,两个物体可能带上异种电荷
答案　ABC
解析　静电感应没有创造电荷,只是电荷从物体的一部分转移到另一部分,故A正确;摩擦起电和感应起电都能使电子转移,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,故B正确;摩擦起电时,一个电中性物体失去一些电子而带正电,另一个电中性物体得到这些电子而带负电,故C正确;一个带电导体接触另一个不带电的导体时,电荷发生转移,所以两个物体一定带同种电荷,故D错误。
例2 如图所示,一对带绝缘支柱的导体M、N彼此接触,且均不带电,贴在两端下部的两金属箔均是闭合的。当把带正电荷的物体P移近导体M时,下列说法正确的是(　　)
A.M下部的金属箔张开,N下部的金属箔闭合
B.M下部的金属箔闭合,N下部的金属箔张开
C.M左端感应出正电荷,N右端感应出负电荷
D.若先用绝缘工具把M、N分开,再移去P,则M带负电,N带正电
答案　D
解析　一个带电的物体与不带电的导体相互靠近时,由于电荷间的相互作用,导体内部的电荷重新分布,根据“近异远同”可知导体M的左端感应出负电荷,导体N的右端感应出正电荷,导体两端的金属箔都张开,A、B、C错误;若先用绝缘工具把M、N分开,再移去物体P,则M带负电,N带正电,D正确。
总结提升　三种起电方式的比较
摩擦起电 感应起电 接触起电
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 导体带上与带电体同种的电荷
原因 不同物质原子核对电子的束缚能力不同。束缚能力强的得电子,带负电;束缚能力弱的失电子,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
实质 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
例3 如图所示,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
答案　A
解析　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Q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。
总结提升
1.只有导体中的电子才能自由移动。绝缘体中的电子不能自由移动,所以导体能够发生感应起电,而绝缘体不能。
2.凡是遇到接地问题时,该导体与地球可视为一个更大导体,而且该导体可视为近端,带异种电荷,地球可视为远端,带同种电荷,如图。
知识点二　电荷守恒定律　元电荷
(1)如图所示,在摩擦起电的过程中,电子由玻璃棒移向丝绸,玻璃棒带上正电荷,丝绸带上负电荷,该过程是否创造了电荷 在整个系统中,电荷的总量会增加或减少吗
(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
提示　(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.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)电荷守恒定律更普遍的表述是:一个与外界没有电荷交换的系统,电荷的代数和保持不变。
(3)物体带电的实质
使物体带电不是创造了电荷,使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,也就是物体间电荷的重新分配。摩擦起电、感应起电和接触起电,均符合电荷守恒定律。
2.元电荷
(1)元电荷:最小的电荷量,用e表示。e=1.60×10-19 C,最早由密立根测得。所有带电体的电荷量都是e的整数倍。
(2)比荷:带电粒子的电荷量与其质量之比。
【思考】
1.两个导体带有等量的异种电荷,当两导体相互接触时发生电中和,即对外不显电性,此过程是不是说明电荷消失了
提示　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。
2.对“电荷的总量保持不变”中“电荷的总量”是怎么理解的
提示　“电荷的总量”是指电荷的代数和。
例4 (人教版P5练习与应用3T改编)如图所示,左边是一个原先不带电的导体,右边C是后来靠近的带正电的导体球。若用绝缘工具沿图示某条虚线将导体切开,分导体为A、B两部分,这两部分所带电荷量的大小分别为QA、QB,则下列结论正确的有(　　)
A.沿虚线c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QAD.沿任意一条虚线切开,都有A带正电,B带负电,且QA=QB
答案　D
解析　由于静电感应,导体远离带正电导体球的一端A感应出正电荷,靠近的一端B感应出负电荷,根据电荷守恒定律可知,正、负电荷的代数和为零,所以无论怎样分割导体,一定是远离正电荷的那部分导体带正电,靠近正电荷的那部分导体带等量负电,即A带正电,B带负电,与沿哪条虚线切开无关,D正确。
例5 (多选)(2025·河北卷,8)如图,真空中固定在绝缘台上的两个相同的金属小球A和B,带有等量同种电荷,电荷量为q,两者间距远大于小球直径,两者之间的静电力大小为F。用一个电荷量为Q的同样的金属小球C先跟A接触,再跟B接触,移走C后,A和B之间的静电力大小仍为F,则Q∶q的绝对值可能是(　　)
A.1 B.2
C.3 D.5
答案　AD
解析　设A、B间的距离为L,A、B间原来的静电力为F=k。C先跟A接触后,A、C电荷量均变为q1=,C再跟B接触后,B、C的电荷量均变为q2==,移走C后,A、B间的静电力F=,联立解得Q=q或Q=-5q,则Q∶q的绝对值可能是1或5,故A、D正确。
总结提升
两金属导体接触后电荷量的分配规律
(1)当两个导体材料、形状不同时,其中一个带电,另一个不带电,接触后再分开,两者均带电,但无法确定电荷量的多少。
(2)若使两个完全相同的金属球带电荷量大小分别为q1、q2,则有
知识点三　验电器
1.验电器的结构及工作原理
如图所示,验电器主要由导体棒、金属丝、金属箔片、玻璃瓶外壳等构成。其工作原理是当导体棒、金属丝及金属箔片带电时,根据同种电荷相互排斥,两金属箔片会在斥力作用下张开。
2.验电器的常见用途及使用方法
(1)常见用途
①检验物体是否带电。
②粗略检验物体带电荷量的多少。
③检验物体所带电荷的电性(借助于一定的手段)。
(2)常见的两种使用方法
①带电体接触验电器:当带电体与验电器的金属球接触时,金属球带上电荷,与金属球相连的两金属箔片带上同种电荷,因相互排斥而张开。带电体所带电荷量越多,两金属箔片所带电荷量越多,受到的斥力越大,张开的角度也越大(如图甲)。
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与带电体异种的电荷,两金属箔片上会感应出与带电体同种的电荷,两金属箔片在斥力的作用下张开(如图乙)。
例6 如图所示,用带正电的带电体A靠近(不接触)不带电的验电器的金属球,则(　　)
A.验电器的金属箔片张开,因为整个验电器都带上了正电荷
B.验电器的金属箔片张开,因为整个验电器都带上了负电荷
C.验电器的金属箔片张开,因为验电器的两金属箔片都带上了正电荷
D.验电器的金属箔片不张开,因为带电体A没有和验电器的金属球接触
答案　C
解析　带正电的带电体A靠近不带电的验电器的金属球,因为异种电荷相互吸引,电子受到吸引移动到金属球上,所以金属球带负电荷,金属箔片失去电子带正电荷,由于同种电荷相互排斥,金属箔片张开,故C正确,A、B、D错误。
随堂对点自测
1.(电荷量与元电荷)关于元电荷的理解,下列表述正确的是(　　)
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.元电荷的大小是1库仑
D.只有电子和质子的带电荷量等于元电荷
答案　B
解析　最小电荷量叫作元电荷,常用符号e表示,任何带电体所带电荷量都是e的整数倍。在计算中常取元电荷的值为e=1.60×10-19 C,元电荷是基本电荷量,而不是电子或者质子,也不是只有电子和质子的带电荷量等于元电荷,故A、C、D错误,B正确。
2.(摩擦起电)(多选)两个原来不带电的物体M、N相互摩擦后,M带1.6×10-10 C的正电荷,则下列判断正确的是(　　)
A.摩擦前,M和N的内部没有任何电荷
B.摩擦过程中,电子从M转移到N
C.摩擦后,N一定带1.6×10-10 C的负电荷
D.摩擦过程中,M失去1.6×1010个电子
答案　BC
解析　原来不带电的物体处于电中性,不是内部没有电荷,而是正、负电荷量相等,整体对外不显电性,故A错误;摩擦起电过程中转移的是自由电子,失去电子的物体带正电,得到电子的物体带负电,即摩擦过程中M失去的电子,转移到了N上,故B正确;由电荷守恒定律可知,M带1.6×10-10 C的正电荷,N一定带1.6×10-10 C的负电荷,故C正确;摩擦过程中,M失去n=个=1.0×109个电子,故D错误。
3.(感应起电)(多选)如图所示,将带有负电荷的绝缘棒移近两个不带电的相同导体球甲、乙,两个导体球开始时互相接触且对地绝缘,下列方法能使两球都带电的是(　　)
A.先用绝缘工具把两球分开,再移走棒
B.先移走棒,再用绝缘工具把两球分开
C.先将棒接触一下其中的一个球,再用绝缘工具把两球分开
D.先使乙球瞬时接地,再移走棒
答案　ACD
解析　将带负电荷的绝缘棒移近两球,由于静电感应,甲球感应出正电荷,乙球感应出负电荷,用绝缘工具把两球分开后,它们带上了等量异种电荷,再移走棒并不影响两球带电情况,此时两球都带电,A正确;若先将棒移走,两球感应出的等量异种电荷立即全部中和,再用绝缘工具把两球分开,两球不会带上电荷,B错误;将棒与其中一个球接触,则两球会因接触而带上负电荷,C正确;若使乙球瞬时接地,则大地为远端,甲球为近端,由于静电感应,甲球带正电,再将棒移走,由于甲、乙两球是接触的,所以甲球上的电荷会重新分布在甲、乙两球上,则两球都带上正电荷,D正确。
4.(验电器)(多选)如图所示,有一带正电的验电器,当一个金属球A靠近验电器上的金属球B时,验电器中金属箔的张角减小,则(　　)
A.金属球A可能不带电
B.金属球A一定带正电
C.金属球A可能带负电
D.金属球A一定带负电
答案　AC
解析　验电器的金属箔之所以张开,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带电荷量的多少。如果金属球A带负电,靠近验电器的金属球B时,异种电荷相互吸引,使金属箔上的正电荷“上移”,从而使两金属箔张角减小;如果金属球A不带电,在靠近金属球B时,发生静电感应现象,使金属球A靠近金属球B的一面出现负的感应电荷,由于吸引作用,使金属箔上的正电荷“上移”,从而使金属箔张角减小;如果金属球A带正电,在靠近金属球B时,同种电荷相互排斥,使金属球B上的正电荷“下移”,从而使两金属箔张角增大,选项A、C正确,B、D错误。
基础对点练
题组一　电荷与元电荷　三种起电方式
1.(多选)下列说法正确的是(　　)
A.电子和质子都是元电荷
B.一个带电体的带电荷量为元电荷的205.5倍
C.元电荷是最小的带电单位
D.元电荷没有正、负之分
答案　CD
解析　元电荷是最小的带电单位,带电体的带电荷量均为元电荷的整数倍;元电荷不是带电粒子,没有正、负之分,故C、D正确。
2.A、B、C为三个塑料小球,A和B、B和C、C和A之间都是相互吸引的,如果A带正电,则(　　)
A.B、C两球都带负电
B.B球带负电,C球带正电
C.B、C两球中必有一个带负电,另一个不带电
D.B、C两球均不带电
答案　C
解析　根据题意知A带正电,A与B,A与C都是相互吸引的,则B、C都不可能带正电;若均带负电,则B、C相互排斥,与已知条件B和C相互吸引不符,若均不带电,B、C之间无相互作用,所以只能一个带负电,一个不带电,C正确。
3.如图所示,两个不带电的导体A和B,用一对绝缘柱支撑使它们彼此接触,把一带正电荷的物体C置于A附近,贴在A、B下部的金属箔片都张开,则(　　)
A.此时A带正电,B带负电
B.此时A、B都带正电
C.移去C,贴在A、B下部的金属箔片都闭合
D.先把A和B分开,然后移去C,贴在A、B下部的金属箔片都闭合
答案　C
解析　将一带正电荷的物体C置于A附近,由于静电感应,此时A带负电,B带正电,故A、B错误;移去C,A、B中正负电荷中和,则贴在A、B下部的金属箔片都闭合,故C正确;先把A和B分开,然后移去C,此时A带负电,B带正电,贴在A、B下部的金属箔片都张开,故D错误。
4.(多选)用金属箔做成一个不带电的圆环,放在干燥的绝缘桌面上。小明同学用绝缘材料做的笔套与头发摩擦后,将笔套自上而下慢慢靠近圆环,当距离约为0.5 cm时圆环被吸引到笔套上,如图所示。对上述现象的判断与分析,下列说法正确的是(　　)
A.摩擦使笔套带电
B.笔套靠近圆环时,圆环上、下部感应出异号电荷
C.圆环被吸引到笔套上的过程中,圆环处于超重状态
D.笔套碰到圆环后,笔套所带的电荷立刻被全部中和
答案　ABC
解析　笔套与头发摩擦后,能够吸引圆环,说明笔套上带了电荷,即摩擦使笔套带电,故A正确;笔套靠近圆环时,由于静电感应,会使圆环上、下部感应出异号电荷,故B正确;圆环被吸引到笔套上的过程中,圆环所受向上的吸引力大于圆环所受的重力,加速度方向向上,处于超重状态,故C正确;笔套接触到圆环后,笔套上的部分电荷转移到圆环上,使圆环带上与笔套相同性质的电荷,故D错误。
题组二　电荷守恒定律
5.关于电荷守恒定律,下列叙述不正确的是(　　)
A.一个物体所带的电荷量总是守恒的
B.在与外界没有电荷交换的情况下,一个系统所带的电荷量总是守恒的
C.在电荷转移的过程中,电荷的总量保持不变
D.电荷守恒定律并不意味着带电系统一定和外界没有电荷交换
答案　A
解析　根据电荷守恒定律可知,单个物体所带的电荷量是可以改变的,A错误;在与外界没有电荷交换的情况下,一个系统所带的电荷量总是守恒的,B正确;根据电荷守恒定律可知,C正确;电荷守恒定律并不意味着带电系统一定和外界没有电荷交换,D正确。
6.甲、乙两个原来不带电的物体相互摩擦,结果发现甲物体带了1.6 C的正电荷。下列说法正确的是(　　)
A.乙物体也带了1.6 C的正电荷
B.甲物体失去了1019个电子
C.乙物体失去了1019个电子
D.甲、乙两物体共失去了2×1019个电子
答案　B
解析　甲物体带了1.6 C的正电荷,由电荷守恒定律可知,乙物体带了1.6 C的负电荷,故A错误;甲物体在摩擦过程中失去的电子数为n=个=1019个,故B正确;乙物体得到了1019个电子,故C、D错误。
题组三　验电器
7.(2025·海南卷,2)如图所示,让带正电的金属球靠近不带电的验电器a端,但不接触,则验电器(　　)
A.a端和b端都带正电
B.a端和b端都带负电
C.a端带负电,b端带正电
D.a端带正电,b端带负电
答案　C
解析　根据同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引,可知带正电的金属球靠近不带电的验电器a端时,验电器中的自由电子从b端转移到a端,则验电器的a端带负电,b端带正电,C正确。
8.当用毛皮摩擦过的橡胶棒去接触验电器的金属球时,金属箔片张开。对上述实验分析正确的是(　　)
A.金属箔片所带的电荷为正电荷
B.金属箔片的起电方式是感应起电
C.金属箔片张开的原因是同种电荷相互排斥
D.金属箔片与金属球带异种电荷
答案　C
解析　毛皮摩擦过的橡胶棒带负电,用带负电的橡胶棒和不带电的验电器接触的起电方式叫接触起电,且验电器整体即金属球、金属杆、金属箔片都带负电,故A、B、D错误;橡胶棒和验电器金属球接触后,两个金属箔片均带负电,相互排斥,故金属箔片张开,故C正确。
9.验电器可以用来检验物体是否带电和所带电性。如图所示,现将一带电物体靠近原来已带电的验电器的金属球,下列判断正确的是(　　)
A.验电器带正电时,若金属箔张角变小,可知物体带正电
B.验电器带正电时,若金属箔张角变大,可知物体带负电
C.验电器带负电时,若金属箔张角变大,可知物体带负电
D.验电器带负电时,若金属箔张角变大,可知物体带正电
答案　C
解析　验电器上带正电荷后,验电器上的金属箔张开一定角度,如果用另一个带电体靠近验电器的金属球,金属箔张角变大,说明带电体带正电,吸引电子向金属球转移;如果金属箔张角变小,说明带电体带负电,排斥电子,电子向金属箔转移,选项A、B错误;验电器上带负电荷后,验电器上的金属箔张开一定角度,如果用另一个带电体靠近验电器的金属球,金属箔张角变大,说明带电体带负电,排斥电子向金属箔转移;如果金属箔张角变小,说明带电体带正电,吸引电子向金属球转移,选项C正确,D错误。
综合提升练
10.(多选)如图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(　　)
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　若用左手也去摸金属球,不会有电流产生,不会被电击,A错误;若用左手与旁边的观众握手,会发生放电现象而被电击,B正确;若右手离开金属球,电荷不会转移,头发仍然四处散开,C错误;若右手离开金属球而且走下绝缘凳,则电荷将进入大地,人体将不再带电,头发会立刻恢复常态,D正确。
11.(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后再分开,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,乙、丙两物体接触后再分开,乙、丙两物体分别带等量负电荷,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。
12.如图所示,通过调节控制电子枪产生的电子束,使其每秒有104个电子到达收集电子的金属瓶,经过一段时间,金属瓶上带有-8×10-12 C 的电荷量,求:
(1)金属瓶上收集到多少个电子
(2)实验的时间为多长
答案　(1)5×107个　(2)5 000 s
解析　(1)金属瓶上收集的电子数目为
N===5×107(个)。
(2)实验的时间t= s=5 000 s。(共59张PPT)
第1节　电　荷
第九章　静电场及其应用
1.知道自然界中只存在两种电荷,且电荷间存在相互作用。
2.了解摩擦起电和感应起电的方式,会从物质微观结构的角度认识物体带电的本质。
3.理解电荷守恒定律,会运用电荷守恒定律解释生活中的静电现象。
4.知道电荷量、元电荷、比荷的概念,知道电荷量不能连续变化。
学习目标
目 录
CONTENTS
知识点
01
随堂对点自测
02
课后巩固训练
03
知识点
1
知识点二　电荷守恒定律　元电荷
知识点一　电荷　静电感应
知识点三　验电器
知识点一　电荷　静电感应
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,在国际单位制中,它的单位是______,简称库,符号是___。正电荷的电荷量为___值,负电荷的电荷量为___值。
4.原子的组成
原子正、负电荷数量相同原子表现为电中性
正
负
排斥
吸引
库仑
C
正
负
5.摩擦起电及其原因
(1)摩擦起电:由于______而使物体带电的方式。用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电,用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电。
(2)起电原因: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转移到另一个物体上。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。
摩擦
负
正
6.金属的导电实质
(1)自由电子:金属中原子的______电子往往会脱离原子核的束缚而在金属中自由运动,这种电子叫作自由电子。
(2)正离子:失去自由电子的原子便成为带___电的离子。
(3)实质:每个正离子都在自己的平衡位置附近振动而不移动,只有自由电子穿梭其中,这就使金属成为导体。
外层
正
7.静电感应
(1)静电感应现象: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。
(2)感应起电:利用____________使金属导体带电的过程。
8.接触起电:将一个带电体与另一个不带电的导体接触,就可以使不带电的物体带上与带电体电性______的电荷,叫作接触起电。
远离
异种
同种
静电感应
相同
【思考】
为什么摩擦起电的材料是绝缘体而不是导体
提示　如果是导体,即使摩擦出现电荷转移,也会因为自由电子在导体中自由移动而迅速中和,所以导体摩擦不会起电,而绝缘体中几乎不存在自由移动的电荷,所以摩擦后转移的电荷不容易再中和。
例1 (多选)(2026·山东济宁一中月考)下列说法正确的是(　 　)
A.静电感应没有创造电荷,只是电荷从物体的一部分转移到另一部分
B.摩擦起电和感应起电都能使电子转移,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.摩擦起电时,一个电中性物体失去一些电子而带正电,另一个电中性物体得到这些电子而带负电
D.一个带电导体接触一个不带电的导体,两个物体可能带上异种电荷
ABC
解析　静电感应没有创造电荷,只是电荷从物体的一部分转移到另一部分,故A正确;摩擦起电和感应起电都能使电子转移,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,故B正确;摩擦起电时,一个电中性物体失去一些电子而带正电,另一个电中性物体得到这些电子而带负电,故C正确;一个带电导体接触另一个不带电的导体时,电荷发生转移,所以两个物体一定带同种电荷,故D错误。
例2 如图所示,一对带绝缘支柱的导体M、N彼此接触,且均不带电,贴在两端下部的两金属箔均是闭合的。当把带正电荷的物体P移近导体M时,下列说法正确的是(　　)
A.M下部的金属箔张开,N下部的金属箔闭合
B.M下部的金属箔闭合,N下部的金属箔张开
C.M左端感应出正电荷,N右端感应出负电荷
D.若先用绝缘工具把M、N分开,再移去P,则M带负电,N带正电
D
解析　一个带电的物体与不带电的导体相互靠近时,由于电荷间的相互作用,导体内部的电荷重新分布,根据“近异远同”可知导体M的左端感应出负电荷,导体N的右端感应出正电荷,导体两端的金属箔都张开,A、B、C错误;若先用绝缘工具把M、N分开,再移去物体P,则M带负电,N带正电,D正确。
总结提升　三种起电方式的比较
摩擦起电 感应起电 接触起电
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 导体带上与带电体同种的电荷
原因 不同物质原子核对电子的束缚能力不同。束缚能力强的得电子,带负电;束缚能力弱的失电子,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
实质 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
例3 如图所示,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
A
解析　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Q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。
总结提升
1.只有导体中的电子才能自由移动。绝缘体中的电子不能自由移动,所以导体能够发生感应起电,而绝缘体不能。
2.凡是遇到接地问题时,该导体与地球可视为一个更大导体,而且该导体可视为近端,带异种电荷,地球可视为远端,带同种电荷,如图。
知识点二　电荷守恒定律　元电荷
　　　(1)如图所示,在摩擦起电的过程中,电子由玻璃棒移向丝绸,玻璃棒带上正电荷,丝绸带上负电荷,该过程是否创造了电荷 在整个系统中,电荷的总量会增加或减少吗
(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
提示　(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.电荷守恒定律
(1)内容: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)电荷守恒定律更普遍的表述是:一个与外界没有电荷交换的系统,电荷的代数和____________。
创生
消灭
另一个物体
另一部分
总量
保持不变
(3)物体带电的实质
使物体带电不是创造了电荷,使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,也就是物体间电荷的重新分配。摩擦起电、感应起电和接触起电,均符合电荷守恒定律。
2.元电荷
(1)元电荷:最小的电荷量,用e表示。e=____________ C,最早由_________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______之比。
1.60×10-19
密立根
整数倍
电荷量
质量
【思考】
1.两个导体带有等量的异种电荷,当两导体相互接触时发生电中和,即对外不显电性,此过程是不是说明电荷消失了
提示　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。
2.对“电荷的总量保持不变”中“电荷的总量”是怎么理解的
提示　“电荷的总量”是指电荷的代数和。
例4 (人教版P5练习与应用3T改编)如图所示,左边是一个原先不带电的导体,右边C是后来靠近的带正电的导体球。若用绝缘工具沿图示某条虚线将导体切开,分导体为A、B两部分,这两部分所带电荷量的大小分别为QA、QB,则下列结论正确的有(　　)
A.沿虚线c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QAD.沿任意一条虚线切开,都有A带正电,B带负电,且QA=QB
D
解析　由于静电感应,导体远离带正电导体球的一端A感应出正电荷,靠近的一端B感应出负电荷,根据电荷守恒定律可知,正、负电荷的代数和为零,所以无论怎样分割导体,一定是远离正电荷的那部分导体带正电,靠近正电荷的那部分导体带等量负电,即A带正电,B带负电,与沿哪条虚线切开无关,D正确。
例5 (多选)(2025·河北卷,8)如图,真空中固定在绝缘台上的两个相同的金属小球A和B,带有等量同种电荷,电荷量为q,两者间距远大于小球直径,两者之间的静电力大小为F。用一个电荷量为Q的同样的金属小球C先跟A接触,再跟B接触,移走C后,A和B之间的静电力大小仍为F,则Q∶q的绝对值可能是(　　)
AD
A.1 B.2
C.3 D.5
解析　设A、B间的距离为L,A、B间原来的静电力为F=k。C先跟A接触后,A、C电荷量均变为q1=,C再跟B接触后,B、C的电荷量均变为q2==,移走C后,A、B间的静电力F=,联立解得Q=q或Q=-5q,则Q∶q的绝对值可能是1或5,故A、D正确。
总结提升
两金属导体接触后电荷量的分配规律
(1)当两个导体材料、形状不同时,其中一个带电,另一个不带电,接触后再分开,两者均带电,但无法确定电荷量的多少。
(2)若使两个完全相同的金属球带电荷量大小分别为q1、q2,则有
知识点三　验电器
1.验电器的结构及工作原理
如图所示,验电器主要由导体棒、金属丝、金属箔片、玻璃瓶外壳等构成。其工作原理是当导体棒、金属丝及金属箔片带电时,根据同种电荷相互排斥,两金属箔片会在斥力作用下张开。
2.验电器的常见用途及使用方法
(1)常见用途
①检验物体是否带电。
②粗略检验物体带电荷量的多少。
③检验物体所带电荷的电性(借助于一定的手段)。
(2)常见的两种使用方法
①带电体接触验电器:当带电体与验电器的金属球接触时,金属球带上电荷,与金属球相连的两金属箔片带上同种电荷,因相互排斥而张开。带电体所带电荷量越多,两金属箔片所带电荷量越多,受到的斥力越大,张开的角度也越大(如图甲)。
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与带电体异种的电荷,两金属箔片上会感应出与带电体同种的电荷,两金属箔片在斥力的作用下张开(如图乙)。
例6 如图所示,用带正电的带电体A靠近(不接触)不带电的验电器的金属球,则(　　)
A.验电器的金属箔片张开,因为整个验电器都带上了正电荷
B.验电器的金属箔片张开,因为整个验电器都带上了负电荷
C.验电器的金属箔片张开,因为验电器的两金属箔片都带上了正电荷
D.验电器的金属箔片不张开,因为带电体A没有和验电器的金属球接触
C
解析　带正电的带电体A靠近不带电的验电器的金属球,因为异种电荷相互吸引,电子受到吸引移动到金属球上,所以金属球带负电荷,金属箔片失去电子带正电荷,由于同种电荷相互排斥,金属箔片张开,故C正确,A、B、D错误。
随堂对点自测
2
B
1.(电荷量与元电荷)关于元电荷的理解,下列表述正确的是(　　)
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.元电荷的大小是1库仑
D.只有电子和质子的带电荷量等于元电荷
解析　最小电荷量叫作元电荷,常用符号e表示,任何带电体所带电荷量都是e的整数倍。在计算中常取元电荷的值为e=1.60×10-19 C,元电荷是基本电荷量,而不是电子或者质子,也不是只有电子和质子的带电荷量等于元电荷,故A、C、D错误,B正确。
BC
2.(摩擦起电)(多选)两个原来不带电的物体M、N相互摩擦后,M带1.6×10-10 C的正电荷,则下列判断正确的是(　　)
A.摩擦前,M和N的内部没有任何电荷
B.摩擦过程中,电子从M转移到N
C.摩擦后,N一定带1.6×10-10 C的负电荷
D.摩擦过程中,M失去1.6×1010个电子
解析　原来不带电的物体处于电中性,不是内部没有电荷,
而是正、负电荷量相等,整体对外不显电性,故A错误;摩擦
起电过程中转移的是自由电子,失去电子的物体带正电,得
到电子的物体带负电,即摩擦过程中M失去的电子,转移到
了N上,故B正确;由电荷守恒定律可知,M带1.6×10-10 C的正电荷,N一定带1.6×
10-10 C的负电荷,故C正确;摩擦过程中,M失去n=个=1.0×109个电子,故D错误。
ACD
3.(感应起电)(多选)如图所示,将带有负电荷的绝缘棒移近两个不带电的相同导体球甲、乙,两个导体球开始时互相接触且对地绝缘,下列方法能使两球都带电的是(　　 )
A.先用绝缘工具把两球分开,再移走棒
B.先移走棒,再用绝缘工具把两球分开
C.先将棒接触一下其中的一个球,再用绝缘工具把两球分开
D.先使乙球瞬时接地,再移走棒
解析　将带负电荷的绝缘棒移近两球,由于静电感应,甲球
感应出正电荷,乙球感应出负电荷,用绝缘工具把两球分开
后,它们带上了等量异种电荷,再移走棒并不影响两球带电
情况,此时两球都带电,A正确;若先将棒移走,两球感应出的
等量异种电荷立即全部中和,再用绝缘工具把两球分开,两球不会带上电荷,B错误;将棒与其中一个球接触,则两球会因接触而带上负电荷,C正确;若使乙球瞬时接地,则大地为远端,甲球为近端,由于静电感应,甲球带正电,再将棒移走,由于甲、乙两球是接触的,所以甲球上的电荷会重新分布在甲、乙两球上,则两球都带上正电荷,D正确。
AC
4.(验电器)(多选)如图所示,有一带正电的验电器,当一个金属球A靠近验电器上的金属球B时,验电器中金属箔的张角减小,则(　　)
A.金属球A可能不带电
B.金属球A一定带正电
C.金属球A可能带负电
D.金属球A一定带负电
解析　验电器的金属箔之所以张开,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带
电荷量的多少。如果金属球A带负电,靠近验电器的金属球B
时,异种电荷相互吸引,使金属箔上的正电荷“上移”,从而使
两金属箔张角减小;如果金属球A不带电,在靠近金属球B时,发
生静电感应现象,使金属球A靠近金属球B的一面出现负的感应电荷,由于吸引作用,使金属箔上的正电荷“上移”,从而使金属箔张角减小;如果金属球A带正电,在靠近金属球B时,同种电荷相互排斥,使金属球B上的正电荷“下移”,从而使两金属箔张角增大,选项A、C正确,B、D错误。
课后巩固训练
3
基础对点练
CD
题组一　电荷与元电荷　三种起电方式
1.(多选)下列说法正确的是(　　)
A.电子和质子都是元电荷
B.一个带电体的带电荷量为元电荷的205.5倍
C.元电荷是最小的带电单位
D.元电荷没有正、负之分
解析　元电荷是最小的带电单位,带电体的带电荷量均为元电荷的整数倍;元电荷不是带电粒子,没有正、负之分,故C、D正确。
C
2.A、B、C为三个塑料小球,A和B、B和C、C和A之间都是相互吸引的,如果A带正电,则(　　)
A.B、C两球都带负电
B.B球带负电,C球带正电
C.B、C两球中必有一个带负电,另一个不带电
D.B、C两球均不带电
解析　根据题意知A带正电,A与B,A与C都是相互吸引的,则B、C都不可能带正电;若均带负电,则B、C相互排斥,与已知条件B和C相互吸引不符,若均不带电,B、C之间无相互作用,所以只能一个带负电,一个不带电,C正确。
C
3.如图所示,两个不带电的导体A和B,用一对绝缘柱支撑使它们彼此接触,把一带正电荷的物体C置于A附近,贴在A、B下部的金属箔片都张开,则(　　)
A.此时A带正电,B带负电
B.此时A、B都带正电
C.移去C,贴在A、B下部的金属箔片都闭合
D.先把A和B分开,然后移去C,贴在A、B下部的金属箔片都闭合
解析　将一带正电荷的物体C置于A附近,由于静电感应,此时A带负电,B带正电,故A、B错误;移去C,A、B中正负电荷中和,则贴在A、B下部的金属箔片都闭合,故C正确;先把A和B分开,然后移去C,此时A带负电,B带正电,贴在A、B下部的金属箔片都张开,故D错误。
ABC
4.(多选)用金属箔做成一个不带电的圆环,放在干燥的绝缘桌面上。小明同学用绝缘材料做的笔套与头发摩擦后,将笔套自上而下慢慢靠近圆环,当距离约为0.5 cm时圆环被吸引到笔套上,如图所示。对上述现象的判断与分析,下列说法正确的是(　 　)
A.摩擦使笔套带电
B.笔套靠近圆环时,圆环上、下部感应出异号电荷
C.圆环被吸引到笔套上的过程中,圆环处于超重状态
D.笔套碰到圆环后,笔套所带的电荷立刻被全部中和
解析　笔套与头发摩擦后,能够吸引圆环,说明笔套上带了电荷,即摩擦使笔套带电,故A正确;笔套靠近圆环时,由于静电感应,会使圆环上、下部感应出异号电荷,故B正确;圆环被吸引到笔套上的过程中,圆环所受向上的吸引力大于圆环所受的重力,加速度方向向上,处于超重状态,故C正确;笔套接触到圆环后,笔套上的部分电荷转移到圆环上,使圆环带上与笔套相同性质的电荷,故D错误。
A
题组二　电荷守恒定律
5.关于电荷守恒定律,下列叙述不正确的是(　　)
A.一个物体所带的电荷量总是守恒的
B.在与外界没有电荷交换的情况下,一个系统所带的电荷量总是守恒的
C.在电荷转移的过程中,电荷的总量保持不变
D.电荷守恒定律并不意味着带电系统一定和外界没有电荷交换
解析　根据电荷守恒定律可知,单个物体所带的电荷量是可以改变的,A错误;在与外界没有电荷交换的情况下,一个系统所带的电荷量总是守恒的,B正确;根据电荷守恒定律可知,C正确;电荷守恒定律并不意味着带电系统一定和外界没有电荷交换,D正确。
B
6.甲、乙两个原来不带电的物体相互摩擦,结果发现甲物体带了1.6 C的正电荷。下列说法正确的是(　　)
A.乙物体也带了1.6 C的正电荷 B.甲物体失去了1019个电子
C.乙物体失去了1019个电子 D.甲、乙两物体共失去了2×1019个电子
解析　甲物体带了1.6 C的正电荷,由电荷守恒定律可知,乙物体带了1.6 C的负电荷,故A错误;甲物体在摩擦过程中失去的电子数为n=个=1019个,故B正确;乙物体得到了1019个电子,故C、D错误。
C
题组三　验电器
7.(2025·海南卷,2)如图所示,让带正电的金属球靠近不带电的验电器a端,但不接触,则验电器(　　)
A.a端和b端都带正电
B.a端和b端都带负电
C.a端带负电,b端带正电
D.a端带正电,b端带负电
解析　根据同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引,可知带正电的金属球靠近不带电的验电器a端时,验电器中的自由电子从b端转移到a端,则验电器的a端带负电,b端带正电,C正确。
C
8.当用毛皮摩擦过的橡胶棒去接触验电器的金属球时,金属箔片张开。对上述实验分析正确的是(　　)
A.金属箔片所带的电荷为正电荷
B.金属箔片的起电方式是感应起电
C.金属箔片张开的原因是同种电荷相互排斥
D.金属箔片与金属球带异种电荷
解析　毛皮摩擦过的橡胶棒带负电,用带负电的橡胶棒和不带电的验电器接触的起电方式叫接触起电,且验电器整体即金属球、金属杆、金属箔片都带负电,故A、B、D错误;橡胶棒和验电器金属球接触后,两个金属箔片均带负电,相互排斥,故金属箔片张开,故C正确。
C
9.验电器可以用来检验物体是否带电和所带电性。如图所示,现将一带电物体靠近原来已带电的验电器的金属球,下列判断正确的是(　　)
A.验电器带正电时,若金属箔张角变小,可知物体带正电
B.验电器带正电时,若金属箔张角变大,可知物体带负电
C.验电器带负电时,若金属箔张角变大,可知物体带负电
D.验电器带负电时,若金属箔张角变大,可知物体带正电
解析　验电器上带正电荷后,验电器上的金属箔张开一定角
度,如果用另一个带电体靠近验电器的金属球,金属箔张角变
大,说明带电体带正电,吸引电子向金属球转移;如果金属箔
张角变小,说明带电体带负电,排斥电子,电子向金属箔转移,
选项A、B错误;验电器上带负电荷后,验电器上的金属箔张
开一定角度,如果用另一个带电体靠近验电器的金属球,金属箔张角变大,说明带电体带负电,排斥电子向金属箔转移;如果金属箔张角变小,说明带电体带正电,吸引电子向金属球转移,选项C正确,D错误。
BD
综合提升练
10.(多选)如图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(　　)
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
解析　若用左手也去摸金属球,不会有电流产生,不会被电击,A错误;若用左手与旁边的观众握手,会发生放电现象而被电击,B正确;若右手离开金属球,电荷不会转移,头发仍然四处散开,C错误;若右手离开金属球而且走下绝缘凳,则电荷将进入大地,人体将不再带电,头发会立刻恢复常态,D正确。
AD
11.(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后再分开,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
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,乙、丙两物体接触后再分开,乙、丙两物体分别带等量负电荷,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。
12.如图所示,通过调节控制电子枪产生的电子束,使其每秒有104个电子到达收集电子的金属瓶,经过一段时间,金属瓶上带有-8×10-12 C 的电荷量,求:
(1)金属瓶上收集到多少个电子
(2)实验的时间为多长
答案　(1)5×107个　(2)5 000 s
解析　(1)金属瓶上收集的电子数目为N===5×107(个)。
(2)实验的时间t= s=5 000 s。
本节内容结束
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