電荷【典例精析+知識(shí)精講】 高二物理備課精研課件 （2019人教版必修第三冊）

9.1電荷第九章靜電場及其應(yīng)用摩擦可以使物體帶電。摩擦過的琥珀能夠吸引羽毛。為什么有的物體容易帶電，而有的物體很難帶電呢？一、電荷“電”的來歷16世紀(jì)，英王御醫(yī)吉爾伯特根據(jù)琥珀的希臘文創(chuàng)造了英文中的“電”（electricity）這個(gè)單詞。公元1世紀(jì)，我國學(xué)者王充在《論衡》一書中也寫下“頓牟掇芥”一詞1752年，美國科學(xué)家富蘭克林的風(fēng)箏實(shí)驗(yàn)雷電的性質(zhì)與摩擦產(chǎn)生的電的性質(zhì)完全相同，并命名了正電荷和負(fù)電荷。一、電荷電荷量Q比較電荷帶電的多少，要比較的是其電荷量的絕對值，絕對值大的帶電多。盡管電荷量有正負(fù)值（正號(hào)一般省略），要知道這里的”＋“－”號(hào)代表電荷的種類(電性)，與數(shù)學(xué)中的正負(fù)號(hào)的含義不同。定義：電荷的多少叫作電荷量，用Q或q來表示。單位：它的單位是庫侖，簡稱庫，符號(hào)是C。正電荷的電荷量為正值，負(fù)電荷的電荷量為負(fù)值。①被絲綢摩擦過的玻璃棒所帶的電荷命名為正電荷，用”+“表示。②被毛皮摩擦過的橡膠棒所帶的電荷命名為負(fù)電荷，用”-“表示。一、電荷電荷的來源質(zhì)子中子核外電子原子核1、物質(zhì)的原子結(jié)構(gòu)每個(gè)原子中質(zhì)子的正電荷數(shù)量與電子的負(fù)電荷數(shù)量一樣多，所以整個(gè)原子對外界表現(xiàn)為電中性。質(zhì)子（正電）中子（不帶電）原子（中性）原子核（正電）核外電子（負(fù)電）離原子核較遠(yuǎn)的核外電子容易受到外界的作用而脫離原子。質(zhì)子和中子之間有強(qiáng)相互作用核力的作用。一般情況下很難分開.一、電荷①金屬中原子的外層電子往往會(huì)脫離原子核的束縛而在金屬中自由運(yùn)動(dòng)，這種電子叫作自由電子。②失去自由電子的原子便成為帶正電的離子。如圖所示：每個(gè)正離子都排列在金屬內(nèi)部，它們都在自己的平衡位置附近振動(dòng)而不移動(dòng)，只有自由電子穿梭其中這就使金屬成為導(dǎo)體。注意：絕緣體中幾乎不存在能自由移動(dòng)的電荷。2、金屬的微觀結(jié)構(gòu)模型電荷的來源金屬的微觀結(jié)構(gòu)模型【例題1】(多選)關(guān)于摩擦起電現(xiàn)象，下列說法正確的是(

)A.摩擦起電現(xiàn)象使本來沒有電子和質(zhì)子的物體中產(chǎn)生電子和質(zhì)子B.兩種不同材料的絕緣體互相摩擦后，同時(shí)帶上等量異種電荷C.摩擦起電，可能是因?yàn)槟Σ翆?dǎo)致質(zhì)子從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到了另一個(gè)物體而形成的D.絲綢摩擦玻璃棒時(shí)，電子從玻璃棒上轉(zhuǎn)移到絲綢上，玻璃棒因質(zhì)子數(shù)多于電子數(shù)而顯正電解析：摩擦起電實(shí)質(zhì)是由于兩個(gè)物體的原子核對核外電子的約束能力不相同，因而電子可以在物體間轉(zhuǎn)移．若一個(gè)物體失去電子，其質(zhì)子數(shù)就會(huì)比電子數(shù)多，我們說它帶正電．若一個(gè)物體得到電子，其質(zhì)子數(shù)就會(huì)比電子數(shù)少，我們說它帶負(fù)電．使物體帶電并不是創(chuàng)造出電荷．BD觀察靜電感應(yīng)現(xiàn)象一對用絕緣柱支持的導(dǎo)體A和B，使它們彼此接觸。起初它們不帶電，貼在下部的兩片金屬箔是閉合的。主要實(shí)驗(yàn)器材:觀察靜電感應(yīng)現(xiàn)象1、手握絕緣棒，把帶正電荷的帶電體C移近導(dǎo)體A，金屬箔有什么變化？實(shí)驗(yàn)步驟:觀察靜電感應(yīng)現(xiàn)象2、手持絕緣柱把導(dǎo)體A和B分開，然后移開C，金屬箔又有什么變化？實(shí)驗(yàn)步驟:觀察靜電感應(yīng)現(xiàn)象3、再讓導(dǎo)體A和B接觸，又會(huì)看到什么現(xiàn)象？實(shí)驗(yàn)步驟:二、靜電感應(yīng)當(dāng)一個(gè)帶電體靠近導(dǎo)體時(shí)，由于電荷間相互吸引或排斥，導(dǎo)體中的自由電荷便會(huì)趨向或遠(yuǎn)離帶電體，使導(dǎo)體靠近帶電體的一端帶異種電荷，遠(yuǎn)離帶電體的一端帶同種電荷。這種現(xiàn)象叫作靜電感應(yīng)。利用靜電感應(yīng)使金屬導(dǎo)體帶電的過程叫作感應(yīng)起電?！纠}2】如圖所示，不帶電導(dǎo)體B在靠近帶正電的導(dǎo)體A后，P端及Q端分別感應(yīng)出負(fù)電荷和正電荷，則下列說法正確的是(

)A.若用導(dǎo)線將Q端接地，然后斷開，再取走A，則導(dǎo)體B將帶負(fù)電B.若用導(dǎo)線將Q端接地，然后斷開，再取走A，則導(dǎo)體B將帶正電C.若用導(dǎo)線將P端接地，然后斷開，再取走A，則導(dǎo)體B將不帶電D.若用導(dǎo)線將P端接地，然后斷開，再取走A，則導(dǎo)體B將帶正電解析：A當(dāng)導(dǎo)體B靠近帶正電的導(dǎo)體A后，由于靜電感應(yīng)，靠近A的P端感應(yīng)出負(fù)電荷，而遠(yuǎn)離A的Q端感應(yīng)出等量的正電荷，此時(shí)無論哪一端接地，導(dǎo)體B與大地成為一個(gè)新的大導(dǎo)體，這時(shí)大地變成了這個(gè)新導(dǎo)體的遠(yuǎn)端，而P端仍然是近端，故負(fù)電荷仍然留在P端，而Q端原來感應(yīng)出的正電荷被從大地流來的負(fù)電荷中和了，當(dāng)斷開導(dǎo)線再取走A后，P端的負(fù)電荷就留在導(dǎo)體B上，所以導(dǎo)體B帶負(fù)電，選項(xiàng)A正確．驗(yàn)電器兩片金屬箔絕緣塞金屬桿金屬帽金屬指針金屬外殼接線柱靜電計(jì)【例題3】(多選)原來甲、乙、丙三物體都不帶電，今使甲、乙兩物體相互摩擦后，乙物體再與丙物體接觸，最后，得知甲物體帶正電1.6×10－15

C，丙物體帶電量為8×10－16

C．則對于最后乙、丙兩物體的帶電情況，下列說法中正確的是(

)A.乙物體一定帶有負(fù)電荷8×10－16

CB.乙物體可能帶有負(fù)電荷2.4×10－15

CC.丙物體一定帶有正電荷8×10－16

CD.丙物體一定帶有負(fù)電荷8×10－16

C解析：物體經(jīng)過摩擦后，會(huì)帶有電．得到電子的帶負(fù)電，失去電子的帶正電．甲、乙兩物體相互摩擦后，甲物體帶正電1.6×10－15

C，則乙?guī)ж?fù)電1.6×10－15

C，若乙物體再與丙物體接觸，由于丙物體帶電量為8×10－16

C，且一定帶負(fù)電，則乙也一定帶負(fù)電，大小為8×10－16

C，故A、D正確，B、C錯(cuò)誤．AD三、電荷守恒定律起電的本質(zhì)無論是摩擦起電還是感應(yīng)起電都沒有創(chuàng)造電荷，只是電荷的分布發(fā)生了變化，電荷并沒有產(chǎn)生和消失。電荷既不會(huì)創(chuàng)生，也不會(huì)消滅，它只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分；在轉(zhuǎn)移過程中，電荷的總量保持不變。例如，一個(gè)高能光子在一定條件下可以產(chǎn)生一個(gè)正電子和一個(gè)負(fù)電子；一對正、負(fù)電子可以同時(shí)湮沒，轉(zhuǎn)化為光子。不過在這些情況下，帶電粒子總是成對產(chǎn)生或湮沒的，兩個(gè)粒子帶電數(shù)量相等但電性相反，而光子又不帶電，所以電荷的代數(shù)和仍然不變。一個(gè)與外界沒有電荷交換的系統(tǒng)，電荷的代數(shù)和保持不變。電荷守恒定律帶電粒子的產(chǎn)生和湮沒四、元電荷元電荷：所有帶電體的電荷量或者等于e，或者是e的整數(shù)倍.最小的電荷量叫做元電荷,用e表示。

例如：質(zhì)子、電子的電荷量的數(shù)值皆為1.60×10－19C，但它們不叫元電荷，它們電荷量的絕對值才叫元電荷。

帶電體的電荷量和質(zhì)量的比值，叫做荷質(zhì)比

，又稱比荷。元電荷是電荷量的單位，不是指某電荷。比荷：【例題4】如圖所示，左邊是一個(gè)原先不帶電的導(dǎo)體，右邊C是后來靠近導(dǎo)體的帶正電的金屬球。若用絕緣工具沿圖示某條虛線將導(dǎo)體切開，將導(dǎo)體分為A、B兩部分，這兩部分所帶電荷量的數(shù)值分別為QA、QB，則下列結(jié)論正確的有(

)A.沿虛線d切開，A帶負(fù)電，B帶正電，且QB>QAB.只有沿虛線b切開，才有A帶正電，B帶負(fù)電，且QB＝QAC.沿虛線a切開，A帶正電，B帶負(fù)電，且QB>QAD.沿任意一條虛線切開，都有A帶正電，B帶負(fù)電，而QA、QB的值與所切的位置有關(guān)解析：靜電感應(yīng)使得A部分帶正電，B部分帶負(fù)電。導(dǎo)體原來不帶電，只是在C的電荷的作用下，導(dǎo)體中的自由電子向B部分移動(dòng)，使B部分有了多余的電子而帶負(fù)電，A部分缺少了電子而帶正電。A部分失去的電子數(shù)目和B部分多余電子的數(shù)目是相等的，因此無論從哪一條虛線切開，兩部分的電荷總量是相等的。但由于電荷之間的作用力與距離有關(guān)，自由電子在不同位置所受C的作用力的強(qiáng)弱是不同的，這樣導(dǎo)致電子在導(dǎo)體上的分布不均勻。越靠近右端，負(fù)電荷密度越大；越靠近左端，正電荷密度越大。所以從不同位置切開時(shí)，導(dǎo)體的帶電荷量的值是不同的。故D正確。D解析：【例題5】有兩個(gè)完全相同的帶電絕緣金屬小球A、B，分別帶有電荷量QA＝6.4×10－9

C，QB＝－3.2×10－9

C，讓這兩個(gè)絕緣金屬小球接觸，在接觸過程中，電子如何轉(zhuǎn)移并轉(zhuǎn)移了多少？當(dāng)兩小球接觸時(shí)，帶電荷量少的負(fù)電荷先被中和，剩余的正電荷再重新分配，即接觸后兩小球帶電荷量為：

1、如圖所示，在用絲綢摩擦玻璃棒起電的過程中(

)

A.玻璃棒帶正電，絲綢不帶電

B.絲綢與玻璃棒帶電情況完全相同

C.玻璃棒中的負(fù)電荷轉(zhuǎn)移到絲綢上，絲綢帶負(fù)電

D.絲綢中的正電荷轉(zhuǎn)移到玻璃棒上，玻璃棒帶正電絲綢摩擦玻璃棒，玻璃棒帶正電，絲綢帶負(fù)電，A、B錯(cuò)誤；微觀解釋是玻璃棒上的電子轉(zhuǎn)移到絲綢上，玻璃棒帶正電，絲綢帶負(fù)電，C正確，D錯(cuò)誤。C2、(多選)用金屬箔做成一個(gè)不帶電的圓環(huán)，放在干燥的絕緣桌上．小明同學(xué)用絕緣材料做的筆套與頭發(fā)摩擦后，將筆套自上向下慢慢靠近圓環(huán)，當(dāng)距離約為0.5cm時(shí)圓環(huán)被吸引到筆套上，如圖所示．對上述現(xiàn)象的判斷與分析，下列說法正確的是(

)

筆套與頭發(fā)摩擦后，能夠吸引圓環(huán)，說明筆套上帶了電荷，即摩擦使筆套帶電，選項(xiàng)A正確；筆套靠近圓環(huán)時(shí)，由于靜電感應(yīng)，會(huì)使圓環(huán)上、下部感應(yīng)出異號(hào)電荷，選項(xiàng)B正確；圓環(huán)被吸引到筆套的過程中，是由于圓環(huán)所受靜電力的合力大于圓環(huán)所受的重力，故選項(xiàng)C正確；筆套接觸到圓環(huán)后，筆套上的部分電荷轉(zhuǎn)移到圓環(huán)上，使圓環(huán)帶上相同性質(zhì)的電荷，選項(xiàng)D錯(cuò)誤A.摩擦使筆套帶電B.筆套靠近圓環(huán)時(shí)，圓環(huán)上、下部感應(yīng)出異號(hào)電荷C.圓環(huán)被吸引到筆套的過程中，圓環(huán)所受靜電力的合力大于圓環(huán)的重力D.筆套碰到圓環(huán)后，筆套所帶的電荷立刻被全部中和ABC3、(多選)科學(xué)家在研究原子、原子核及基本粒子時(shí)，為了方便，常常用元電荷作為電荷量的單位，關(guān)于元電荷，下列說法正確的是(

)A.把質(zhì)子或電子叫元電荷B.1.6×10－19C的電荷量叫元電荷C.電子帶有最小的負(fù)電荷，其電荷量的絕對值叫元電荷D.質(zhì)子帶有最小的正電荷，其電荷量的絕對值叫元電荷元電荷又稱“基本電荷量”，在各種帶電微粒中，電子所帶的電荷量的絕對值是最小的，人們把這個(gè)最小的電荷量叫元電荷，常用符號(hào)e表示，任何帶電體所帶電荷量都等于元電荷或者是元電荷的整數(shù)倍，將電子或質(zhì)子所帶電荷量的絕對值稱為元電荷，而不是把質(zhì)子或電子叫元電荷，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；電子或質(zhì)子所帶電荷量的絕對值都是1.6×10－19C，故可把1.6×10－19C的電荷量叫元電荷，故選項(xiàng)B、C、D正確．BCDA.把C移近導(dǎo)體A時(shí)，A帶負(fù)電、B帶正電B.先把C移近導(dǎo)體A，再把A、B分開，然后移去C，則A、B上的金屬箔片仍張開C.先把C移走，再把A、B分開，A上的金屬箔片仍張開D.先把A、B分開，再把C移走，然后重新讓A、B接觸，則A上的金屬箔片仍張開，而B上的金屬箔片閉合3、（多選)如圖所示，A、B為相互接觸的用絕緣支柱支持的金屬導(dǎo)體，起始它們不帶電，在它們的下部貼有金屬箔片，C是帶正電的小球，下列說法中不正確的是(

)解析：感應(yīng)起電是使物體帶電的一種方法，根據(jù)電荷間的相互作用規(guī)律可知，導(dǎo)體A的左端會(huì)感應(yīng)出負(fù)電荷，導(dǎo)體B的右端會(huì)感應(yīng)出正電荷，所以導(dǎo)體兩端的金屬箔片都張開，且左端帶負(fù)電，右端帶正電，此時(shí)把A和B分開，A帶負(fù)電，B帶正電，金屬箔仍張開，故A、B正確；對于C選項(xiàng)，先把C移走，A、B不再帶電，再把A、B分開，A、B上的金屬箔片不會(huì)張開，故C不正