1、第 1 节 电荷及其守恒定律1.自然界中有两种电荷，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。2使物体带电的方式有三种：摩擦起电、感应起电、接触起电，这三种起电方式本质都是电子的转移，起电的过程遵循电荷守恒定律。3电子或质子所带的电荷量是最小的电荷量，这个电荷量叫元电荷，用 e 表示，e 1.6010 19 C。4两个完全相同的带电小球相互接触后，它们把总电荷平均分配。设两个小球的电荷量分别为 q1 和 q2，则接触后每个小球的电荷量为 ，q 1、q 2 包含了电荷的电性。q1 q22电荷及三种起电方法自 学 教 材 1物质的电结构原子由带正电的原子核和带负电的电子组成，电子绕原子核高速旋转。原子核
2、的正电荷的数量跟核外的电子的负电荷数量相等，所以整个原子对外界较远位置表现为电中性。金属原子中离原子核较远的电子，往往会脱离原子核的束缚而在金属中自由活动，这种能自由活动的电子叫做自由电子，失去电子的原子便成了带正电的离子。2两种电荷及其相互作用规律自然界中只有两种电荷，即正电荷和负电荷，规定用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷为正电荷，用毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷为负电荷，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。3三种起电方法(1)接触起电：指一个不带电的金属导体跟另一个带电的金属导体 接触后分开，而使不带电的导体带上电荷的方式。(2)摩擦起电：由于相互摩擦的物体间的电子的得失而使物体分别带上等量
3、异种电荷。(3)感应起电：把一带电物体靠近导体使导体带电的方式。如图 111 所示，将带电体 C 去靠近相互接触的导体 A、B ，由于同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，导体A、B 上分别带上等量异种电荷，这时先把 A、B 分开，然后移去 C，则 A 和 B 两导体上分别带上了等量异种电荷。图 111重 点 诠 释 1三种起电方式的比较方式 内容 摩擦起电 感应起电 接触起电产生及条件 两种不同绝缘体摩擦时不带电导体靠近带电体时导体与带电体接触时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”导体上带上与带电体相同电性的电荷原因不同物质的原子核对核外电子的束缚力
4、不同而发生电子得失导体中的自由电子受带正(负)电物体吸引( 排斥)而靠近(远离)自由电荷在带电体与导体之间发生转移实质 均为电荷在物体之间或物体内部的转移2电荷的分配规律接触起电时，两个一般物体最终的电荷量的分配很复杂，大多靠实验才能确定，但有一种情况能确定电荷量的分配，即两个完全相同的导体球相互接触后的情况：(1)若带电导体球和不带电导体球接触，则电荷量平分；(2)若两个带电导体球带同种电荷，则总电荷量平分；(3)若两个带电导体球带异种电荷，则电荷量先中和再平分。特别提醒 两个完全相同的带电金属球，接触后再分开时各自的带电荷量可用公式QA QB 计算，Q A、Q B含有表示电性的正负号。QA
5、 QB21.如图 112 所示是一个带正电的验电器，当一个金属球 A 靠近验电器上的金属小球 B 时，验电器中金属箔片的张角减小，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 图 112解析：验电器金属箔片的张角减小， 说明箔片上的正电荷一定比原来减少了，由于金属球 A 只是靠近验电器而没有与验电器上的金属球 B 发生接触，要考虑感应起电的影响。故A、C 两 项都有可能。答案：AC电荷守恒定律及元电荷自 学 教 材 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
6、；在转移过程中，电荷的总量保持不变，这个结论叫做电荷守恒定律。(2)另一种表述：一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持 不变。2.元电荷(1)电荷量：它表示电荷的多少，其单位是“库仑” ，简称“库” ，用 C 表示。特别提醒 电荷有正、负之分，则电荷量就会有正值或负值。如 q13.510 15 C、q2 7.01015 C 等。(2)元电荷：最小的电荷量叫做“元电荷” ，用 e 表示，则 e1.6010 19 C。对元电荷的两点理解：a.电荷量不能连续变化，因为最小的电荷量为 1.601019 C，自然界中带电体的电荷量都是元电荷 e 的整数倍；b.质子及电子所带电荷量的绝对值与元电荷
7、相等，但不能说它们是元电荷。3比荷比荷即电荷量与质量的比，电子的比荷为 1.7610 11 C/kg。eme重 点 诠 释 对电荷守恒定律的理解(1)电荷守恒定律和能量守恒定律一样，也是自然界中最基本的守恒定律。(2)两种典型的摩擦起电现象：一是用丝绸摩擦玻璃棒，玻璃棒带正电；二是用毛皮摩擦橡胶棒，橡胶棒带负电。玻璃棒和橡胶棒上带的电都不是凭空产生的，而是通过摩擦使物体之间发生了电子得失的现象，符合电荷守恒定律，可以推断：与玻璃棒摩擦过的丝绸要带负电，与橡胶棒摩擦过的毛皮要带正电。(3)带等量异种电荷的两金属球相接触，发生电荷中和，两球都不再带电，这个过程中两球所带电荷的总量并没有变( 为零)
8、 ，电荷也是守恒的。(4)电荷守恒定律的广泛性：任何电现象都不违背电荷守恒定律，涵盖了包括近代物理实验发现的微观粒子在变化中遵守的规律。如：由一个高能光子可以产生一个正电子和一个负电子，一对正、负电子可同时湮没、转化为光子。在这种情况下，带电粒子总是成对产生或湮没，电荷的代数和不变。特别提醒 “中性” 、 “中和”的意义电中性的物体是有正、负电荷存在的，只是正、负电荷量的代数和为零，对外不显电性；电荷的中和是指等量异种电荷相互抵消而不带电的过程，使得净电荷减少或为零，但正、负电荷本身依然存在，并不是正、负电荷的消失。2有两个完全相同的带电金属小球 A、B 分别带有电荷量QA 6.4109 C、
9、Q B3.2 109 C，让两金属小球接触，在接触过程中，电子如何转移？转移了多少？解析：当两小球接触时，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，剩余正电荷必均分，即接触后两小球带电 荷量 QAQ B QA QB2C1.610 9 C6.410 9 3.210 92在接触过程中，电子由 B 球转移到 A 球。转移电子的电荷量为QQ AQ A(6.410 9 1.610 9 ) C4.810 9 C答案：电子由 B 球转移到 A 球，转移了 4.8109 C感应起电问题例 1 如图 113 所示，A、B 为相互接触的用绝缘支架支持的金属导体，起初它们不带电，在它们
10、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( )A把 C 移近导体 A 时，A、B 上的金属箔片都张开B把 C 移近导体 A，先把 A、B 分开，然后移去 C，A 、 B 上的 图113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 上的金属箔片闭合审题指导 解答本 题时应把握以下三点：(1)明确导体 A、B 接触与 C 球靠近时感应电荷的分布。(2)明确先分开导体 A、B 再移走 C 球时 A、B 的带电情况。(3)明确先移走 C 球再分开导体 A、B 时
11、A、B 的带电情况。解析 (1)C 移近 A 时，带正电的小球 C 对 A、B 内的电荷有力的作用，使 A、B 中的自由电子向左移动，使得 A 端积 累了负电荷， B 端积累了正电 荷，其下部的金属箔片也分 别带上了与 A、B 同种性 质的电荷。由于同种电荷间的斥力，所以金属箔片都张开，A 正确。(2)C 靠近后保持不动，把 A、B 分开， A、B 上的电荷因受 C 的作用力不可能中和，因而A、B 仍 带等量的异种感 应电荷，此时即使再移走 C，因 A、B 已经绝缘，所带电荷量也不会变，金属箔片仍张开，B 正确。(3)若先移走 C，再把 A、B 分开，则在移走 C 后，A、B 上的感 应电荷会
12、马上在其相互之间的引力作用下吸引中和，不再带电，所以箔片都不会 张开，C 错。(4)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，箔片都不会张开，D 错。答案 AB借题发挥 感应起电的判断方法(1)当一个带电体靠近导体时，产生静电感应现象，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。(2)凡是遇到接地问题时，该导体与地球可视为一个导体，而且该导体可视为近端物体，带异种电荷，地球就成为远端导体，带同种电荷。(3)绝缘体不能被感应起电。感应起电的实质是导体中的正负电荷在带电体的作用下，发生了分离。只有导体中的电子才能自由
13、移动，而绝缘体上的电子不能自由地移动，所以导体能够发生感应起电，而绝缘体不能。电荷守恒定律的理解及应用例 2 半径相同的两金属小球 A、B 带有相同的电荷量，相隔一定的距离，今让第三个半径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，接触后两球的电荷量之比为多大？(2)若 A、 B 两球带异种电荷，接触后两球的电荷量之比为多大？审题指导 解答本题时应把握以下三点：(1)两球带同种电荷时，接触后两球将总电荷量平分。(2)两球带异种电荷时，接触后两球先中和后将剩余电荷量再平分。(3)C 球接触 A 后带上了一定量的电荷，再与 B 接触， 电荷重新分配。解
14、析 A、B 带同种电荷，设电荷量为 Q，C 与 A 接触后，由于形状相同，二者平分电荷量，A 、C 所带的电荷量均为 Q。C 与 B 接触后平分二者电荷量，则 B、C 的电荷量均为12( Q Q) Q，A、B 最终的电荷量之比为 Q Q2 3。1212 34 12 34(2)A、B 带异种电荷，设电荷量分别为 Q、Q， A、C 接触后，平分电荷量，A、C 的电荷量均变为 Q，C 与 B 接触后，平分二者的电荷量，C 、B 的 电荷量均为 ( QQ ) Q，则12 1212 14A、B 最 终的电 荷量之比为 Q| Q|21。12 14答案 (1)23 (2)2 1借题发挥 两个完全相同的导体球
15、相互接触后的电荷的分配规律：(1)若为带电导体球和不带电导体球接触，则电荷平分；(2)若两个带电导体球带同种电荷，则总电荷平分；(3)若两个带电导体球带异种电荷，则先中和再平分。若例 2 中 A 球带电荷量为 7Q，B 球带电荷量为Q ，C 球不带电，让 C 球反复与A、B 两球多次接触，最后移走 C 球，试问：A、B 两球最后的带电荷量分别为多少？解析：题中所说 C 与 A、B 反复接触隐含一个解题条件：即 A、B 原先所带电荷量的总和，最后在三个相同的小球间均分，相当于将三个小球互相接触，正、负电荷中和以后平分，则A、B 两球后来带的电荷量均为 2Q。7Q Q3答案：2Q 2Q随堂基础巩固
16、1有 A、B 、C 三个塑料小球，A 和 B，B 和 C，C 和 A 间都是相互吸引的，如果 A 带正电，则( )AB、C 球均带负电BB 球带负电，C 球带正电CB、C 球中必有一个带负电，而另一个不带电DB、C 球都不带电解析：A 带正电，A 吸引 C，则 C 可能带负电或不带电；A 吸引 B，则 B 可能带负电或不带电；若 B 带负电，B 又吸引 C，则 C 此时不带电；同理，若 C 带负电，则 B 不带电。答案：C2毛皮与橡胶棒摩擦后，毛皮带正电，这是因为( )A毛皮上的一些电子转移到橡胶棒上B毛皮上的一些正电荷转移到橡胶棒上C橡胶棒上的一些电子转移到毛皮上D橡胶棒上的一些正电荷转移到
17、毛皮上解析：摩擦起电的实质是电子从一个物体转移到另一个物体上。中性的物体若缺少了电子带正电，多余了电子就带负电 。由于毛皮的原子核束 缚电 子的本领比橡胶棒弱，在摩擦的过程中毛皮上的一些电子转移到橡胶棒上，缺少了 电子的毛皮 带正电。而正 电荷是原子核内的质子，不能自由移动，所以 A 正确。答案：A3.绝缘细线上端固定，下端挂一轻质小球 a，a 的表面镀有铝膜；在a 近旁有一绝缘金属球 b，开始 a、b 都不带电，如图 114 所示，现使 b 带电，则( )Ab 将吸引 a，吸住后不放开Bb 先吸引 a，接触后又把 a 排斥开Ca、b 之间不发生相互作用 图 114Db 立即把 a 排斥开解析
18、：b 球带电后，使 a 产生静 电感应，感 应的结果是 a 靠近 b 的一侧出现与 b 异种的感应电荷，远离 b 的一侧出现 与 b 同种的感应电荷。 虽然 a 上的感应电荷等量异号，但因为异种电荷离 b 更近，所以 b 对 a 有吸引力，当 b 吸引 a 使两者接触后，由于接触带电，b、a又带上同种电荷，有斥力作用，因而又把 a 排斥开，所以 B 正确。答案：B4原来甲、乙、丙三物体都不带电，今使甲、乙两物体相互摩擦后，乙物体再与丙物体接触，最后，得知甲物体带正电 1.61015 C，丙物体带电 81016 C。求最后乙物体带电的电性和电荷量。解析：由于甲、乙、丙原来都不带电，即都没有净电荷
19、，甲、乙摩擦导致甲失去电子电荷量为 1.61015 C 而带正电 ，乙物体得到 电子而带电荷量 1.61015 C 的负电荷；乙物体与不带电的丙物体相接触，从而使一部分负电荷转移到丙物体上，故可知乙、丙两物体都 带负电荷，由电荷守恒可知乙最终 所带负电荷电荷量为 1.61015 C810 16 C810 16 C。答案：最后乙带负电 810 16 C课时跟踪训练(满分 50 分 时间 30 分钟)一、选择题(本大题共 8 个小题，每小题 4 分，共计 32 分。每小题至少有一个选项正确，把正确选项前的字母填在题后的括号内)1.挂在绝缘细线下的两个轻质小球，表面镀有金属薄膜。由于电荷的相互作用而
20、靠近或远离，分别如图 1 甲、乙所示，则( )A甲图中两球一定带异种电荷B乙图中两球一定带同种电荷C甲图中至少有一个带电 图 1D乙图中两球至多有一个带电解析：两球相互吸引的可能有两个：一是带异种电荷；二是一个带电，另一个被感应带电后吸引，因此 A 错误，C 正确；两球相斥一定是带同种电 荷，故 B 正确，D 错误。答案：BC2下列说法中正确的是( )A摩擦起电是创造电荷的过程B接触起电是电荷转移的过程C玻璃棒无论和什么物体摩擦都会带正电D带等量异种电荷的两个导体接触后，电荷会消失，这种现象叫电荷的湮灭解析：摩擦起电的实质是电荷发生转移，而不是 创造电荷，A 错误；接触起电就是通过物体接触而转
21、移电荷，B 正确；两种物体摩擦，对核外电子束缚能力弱的物体在摩擦中易失去电子而带正电，是否容易失去 电子由两物体的材料决定，因此玻璃棒不一定带正电，C 错；等量异种电荷可以中和但不会消失，只是宏观上显中性， D 错。答案：B3使带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器的箔片张开。图 2 中表示验电器上感应电荷的分布情况，正确的是( )图 2解析：把带电金属球移近不带电的验电器，若金属球 带正 电， 则将导体上的自由电子吸引上来，这样验电器的上部将 带负电，箔片 带正电；若金属球 带负电，则将导体上的自由电子排斥到最远端，这样验电器的上部将 带正电，箔片 带负电，所以 B 正确。答案：B4.如图
22、3 所示，不带电的枕形导体的 A、B 两端各贴有一对金箔。当枕形导体的 A 端靠近一带电导体 C 时( )AA 端金箔张开，B 端金箔闭合B用手触摸枕形导体后，A 端金箔仍张开，B 端金箔闭合 图 3C用手触摸枕形导体后，将手和 C 都移走，两对金箔均张开D选项 A 中两对金箔分别带异种电荷，选项 C 中两对金箔带同种电荷解析：根据静电感应现象，带 正电的导体 C 放在枕形导体附近，在 A 端出现了负电，在B 端出现 了正电，金箔上各带 同种电荷相斥而张开， 选项 A 错误；用手摸枕形导体后，B 端不是最远端了，人是导体，人的脚部甚至地球是最远端，这样 B 端不再有电荷，金箔闭合，选项 B 正
23、确；用手触摸导体时，只有 A 端带负电，将手和 C 移走后，不再有静电感应， A 端所带负电便分布在枕形导体上，A 、B 端均带有负电，两 对金箔均 张开，选项 C 正确；由以上分析看出，选项 D 正确。答案：BCD5保护知识产权，抵制盗版是我们每个公民的责任与义务。盗版书籍影响我们学习效率甚至给我们的学习带来隐患。小华有一次不小心购买了盗版的物理参考书，做练习时，他发现有一个关键数字看不清，拿来问老师，如果你是老师，你认为可能是下列几个数字中的( )A6.210 19 C B6.410 19 CC6.610 19 C D6.810 19 C解析：任何带电体的电荷量是元电荷的整数倍，即是 1.
24、61019 C 的整数倍，由计算可知，只有 B 选项 是 1.61019 C 的整数倍，故 B 正确。答案：B6目前普遍认为，质子和中子都是由被称为 u 夸克和 d 夸克的两类夸克组成。u 夸克带电荷量为 e，d 夸克带电荷量为 e，质子的带电荷量为 e，中子不带电。下列说法正23 13确的是( )A质子是由一个 u 夸克和一个 d 夸克组成，中子是由一个 u 夸克和两个 d 夸克组成B质子是由两个 u 夸克和一个 d 夸克组成，中子是由一个 u 夸克和两个 d 夸克组成C质子是由一个 u 夸克和一个 d 夸克组成，中子是由两个 u 夸克和两个 d 夸克组成D质子是由两个 u 夸克和一个 d
25、夸克组成，中子是由两个 u 夸克和两个 d 夸克组成解析：根据质子的带电荷量为 e。所以质子是由两个 u 夸克和一个 d 夸克组成，2 e23ee；中子不显电性，所以中子是由一个 u 夸克和两个 d 夸克组成。 e2 e0。故选项13 23 13B 正确。答案：B7导体 A 带 5Q 的正电荷，另一完全相同的导体 B 带 Q 的负电荷，将两导体接触一会儿后再分开，则 B 导体的带电荷量为( )AQ BQC2Q D4Q解析：两导体上的电荷先完全中和后再平分，所以每个导 体上带电荷量的大小为2Q。5Q Q2答案：C8下列说法正确的是( )A元电荷实质就是电子(或质子)本身B元电荷是表示跟电子所带电荷量数值相等的电荷量C元电荷是最小的电荷量单位D元电荷没有正、负之分解析：元电荷表示电子所带电荷量的数值，而不是 电子本身，故 A 错， B 对。元电荷只是电荷量的单位，不是带电粒子，没有正、负之分，故 C、D 正确。答案：BCD二、非选择题(本题共 2 小题，共 18 分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)9(9 分) 如图 4 所示，A 、B、 C 是三个安装在绝缘支架上的金属体，其中 C 球带正电，
