第九章 静电场及其运用总结提升 -2021-2022学年高二物理精讲精练（新人教版必修第三册）（解析版）

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第九章 静电场及其运用
第一部分 知识总结
内容 1：电荷
一、电荷
1．两种电荷：自然界只存在两种电荷，正电荷和负电荷。
2．电荷量：电荷的多少，常用 Q或q表示，国际单位制单位是库仑，简称库，符号是 C。
3．原子的组成
原子由原子核和核外电子组成，原子核由带正电的质子和不带电的中子组成，核外电子带负电。通常
原子内正、负电荷的数量相同，故整个原子对外界表现为电中性。
4．自由电子和离子
金属中原子的最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，失
去自由电子的原子便成为带正电的离子。
5．摩擦起电
两个物体相互摩擦时，电子从一个物体转移到另一个物体，原来呈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。
二、静电感应
1．静电感应：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的现象。
2．感应起电：利用静电感应使金属导体带电的过程。
三、电荷守恒定律的两种表述
1．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。
2．一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变。
四、元电荷
1．定义：实验发现的最小电荷量就是电子所带的电荷量，这个最小的电荷量叫作元电荷，用符号 e表
示。
2．所有带电体的电荷量都是 e的整数倍，电荷量是不能连续变化的物理量。
3．元电荷的大小：e＝1.602 176 634×10－19 C 在计算中通常取 e＝1.60×10－19_C。
4．电子的比荷：电子的电荷量 e与电子的质量 me之比。其值＝1.76×1011 C/kg。
知识演练
1．两个物体分别带有电荷(　　)
A．它们之间的静电力一定是引力
B．它们之间的静电力一定是斥力
C．如果它们带的是同种电荷，它们之间的静电力一定是引力
D．如果它们带的是异种电荷，它们之间的静电力一定是引力
【解析】D　根据同种电荷相排斥，异种电荷相吸引，得如果它们带的是异种电荷，它们之间的静电
力一定是引力，D正确。
2．关于摩擦起电和感应起电的实质，下列说法正确的是(　　)
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创造
C．感应起电说明电荷可以从物体的一部分转移到物体的另一部分
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
【解析】C　摩擦起电的实质是电子从一个物体转移到另一个物体，即说明了电荷可以从一个物体转
移到另一个物体，而电荷的总量是不变的，故 A、B错误；感应起电过程电荷在电场力作用下，从物体的
一部分转移到另一部分，故 C正确，D错误。
3．如图是伏打起电盘示意图，其起电原理是(　　)
甲　　　　乙　　　丙　　　　丁
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
【解析】B　导电平板靠近带电的绝缘板并接地时，导电平板由于静电感应，使导电平板带上负电荷 ，
故选项 B正确。
4．(多选)M和N是两个都不带电的物体。它们互相摩擦后，M带正电荷 2.72×10－9 C，下列判断正确
的有(　　)
A．在摩擦前 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．N在摩擦后一定带负电荷 2.72×10－9 C
D．M在摩擦过程中失去 1.7×1010 个电子
【解析】BCD　在摩擦前，物体内部存在着等量的异种电荷，对外不显电性，A错；M失去电子带正
电，N得到电子带负电，所以电子是从 M转移到 N，B对；在摩擦起电过程中，得失电子数目是相等的，
根据电荷守恒定律，M带正电荷 2.72×10－9 C，则 N一定带负电荷 2.72×10－9 C，C对；M失去的电子数为 n
＝＝个＝1.7×1010 个，D对。
5．情境：干燥的天气一个人脱了鞋在地毯上走，身上聚集了－4.8×10－5C的电荷。
问题：若电子质量 me＝9.1×10－31kg，电子电荷量 e＝－1.6×10－19C。则：
（1）多少个电子的电荷量等于－3.2×10－5C?
（2）此人身上有多少个剩余电子？
（3）他的质量增加了多少？
【解析】　(1)每个电子电荷量为 e＝－1.6×10－19 C，
则－3.2×10－5C的电量需要的电子为
n＝＝2×1014 个。
(2)此人身上有电子为
n′＝＝3×1014 个。
(3)电子质量 me＝9.1×10－31 kg，
所以他的质量增加
m＝3×1014×9.1×10－31 kg＝2.73×10－16 kg。
内容 2：库仑定律
一、电荷之间的作用力
1．实验探究
（1）带电小球由于受到带电体对其的作用力而使丝线偏离竖直方向 θ角。
（2）在电荷量不变的情况下，小球离带电体越近，角度 θ越大，离带电体越远，角度 θ越小。
（3）在距离不变的情况下，带电体电荷量越大，角度 θ越大，电荷量越小，角度 θ越小。
（4）结论：影响两电荷之间相互作用力的因素：距离、电荷量。电荷间的相互作用力随带电体间距
离的减小而增大，随带电体所带电荷量的增加而增大。
2．库仑定律：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它们的
距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。
3．静电力：电荷之间的相互作用力，也叫库仑力。
4．点电荷：当带电体之间的距离比它们自身的大小大得多，以至于带电体的形状、大小及电荷分布
状况对它们之间的作用力的影响可以忽略时，这样的带电体可以看作带电的点。点电荷是一种理想化模型。
二、库仑的实验
1．实验装置
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