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第十五章 電流和電路
第1節 兩種電荷
要點一、摩擦起電
1.摩擦起電：用摩擦的方法使物體帶了電，這種方法叫做摩擦起電。
2.在通常情況下，原子核所帶的正電荷與核外所有電子總共帶的負電荷在數量上相等，整個原子呈中性,也就是原子對外不顯帶電的性質。
2.摩擦起電的原因：于不同物質原子核束縛電子的本領不同。兩個物體相互摩擦時，原子核束縛電子的本領弱的物體,要失去電子,因缺少電子而帶正電，原子核束縛電子的本領強的物體，要得到電子，因為有了多電子而帶等的負電。
3.摩擦起電的實質
(1)由于不同物質的原子核對核外電子的束縛能力不同,兩個物體相互摩擦的時候,束縛能力強的原子就會得到電子帶負電，束縛能力弱的原子就會失去電子帶正電。
(2)摩擦起電并不是創造了電荷，只是電荷從一個物體轉移到另一個物體,即摩擦起電的實質是電荷在物體之間的轉移。
要點詮釋:
①在摩擦起電的過程中只能轉移帶負電荷的電子；
②摩擦起電的兩個物體將帶上等量異種電荷；
③摩擦起電的條件
a.摩擦起電必須在干燥的環境中進行，如果空氣比較潮濕，即使物體帶了電，電荷也會在潮濕的環境中流失。
b.只有兩種不同物質組成的物體相互摩擦時，物體才可能帶電。由同種物質組成的兩物體摩擦不會起電；
④摩擦起電并不是創造電荷，只是電荷從一個物體轉移到另一個物體，使正負電荷分開，但電荷總量守恒。
⑤摩擦起電時的能量轉化：機械能轉化為電能。
要點二、兩種電荷的相互作用
1.兩種電荷
(1)正電荷:用絲綢摩擦過的玻璃棒上所帶的電荷為正電荷。
(2)負電荷:用毛皮摩擦過的橡膠棒上所帶的電荷為負電荷。
2.電荷間的相互作用
電荷間的相互作用規律:同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引。
3. 電荷量
(1)定義:物體所帶電荷有多有少,電荷的多少叫電荷量,簡稱電荷。
(2)單位:庫侖,簡稱庫;符號為C。
4.驗電器
原理:同種電荷互相排斥。
作用:檢驗物體是否帶電。
說明:驗電器本身并不帶電，通過驗電器張角的大小反映帶電體所帶電荷的多少，張角越大，帶電體所帶電荷越多。
使用方法：讓被檢驗物體與驗電器的金屬球接觸，若驗電器的金屬箔片張開一定角度則物體帶電；若驗電器的金屬箔片沒有張開則物體不帶電
要點詮釋:
1．相互排斥的一定帶同種電荷,相互吸引的不一定帶異種電荷,因為帶電體還能吸引輕小物體。
2．帶電體和另一物體相吸，另一物體可能帶和帶電體異種的電荷，也可能是不帶電的輕小物體。
3．驗電器只能檢驗物體是否帶電，不能檢驗物體帶何種電荷。若要檢驗物體帶何種電荷，可用一個已知電性的物體去接觸驗電器的金屬球，看驗電器箔片的張合情況。
4．絕緣體不容易導電，但是通過摩擦可以帶電。
5．金屬導電靠的是大量的自由電子。
6.中和現象：等量的異種電荷放在--起完全抵消的現象。如用絲綢摩擦過玻璃棒后，兩者帶有等量的異種電荷，兩者接觸后，所帶電荷相互抵消，不再顯電性。
中和現象并不是電荷的消失，而是電荷發生了轉移，使正、負電荷抵消。電中和過程必定伴隨放電現象，劇烈的放電現象會產生電火花。
要點三、導體和絕緣體
a.導體和絕緣體:容易導電的物體叫做導體；不容易導電的物體叫做絕緣體。
常見的導體:金屬、石墨、人體、大地、酸堿鹽的水溶液等。
常見的絕緣體:橡膠、玻璃、塑料、油、陶瓷等。
b.半導體:導電能力在絕緣體和導體之間的物體，叫做半導體。
常見的半導體：硅、鍺、砷化鎵等。
半導體的應用：集成電路(包括二極管、三極管)、熱敏電阻、光敏電阻等。
c.超導體：有些物質，當溫度降到某一溫度以下，電阻會突然變為零，這種現象叫做超導現象。能夠發生超導現象的物體叫做超導體。
超導體的實際應用：磁懸浮列車。
超導體可以用作輸電線或制造電子元件，并且無需考慮散熱的問題。凡是利用電流的熱效應來工作的電路中都不能使用超導體。
要點詮釋:
1．導體容易導電的原因：里面有大量的自由電荷，它們可以脫離原子核的束縛，而在導體內部自由移動。
2． “導電”與“帶電”的區別:導電過程是自由電荷定向移動的過程，導電體是導體；帶電過程是電子得失的過程，能帶電的物體可以是導體，也可以是絕緣體。
3.導體和絕緣體之間并沒有絕對的界限，在一定條件下可相互轉化。一定條件下，絕緣體也可變為導體。
3．驗電器只能檢驗物體是否帶電，不能檢驗物體帶何種電荷。若要檢驗物體帶何種電荷，可用一個已知電性的物體去接觸驗電器的金屬球，看驗電器箔片的張合情況。
4．絕緣體不容易導電，但是通過摩擦可以帶電。
5．金屬導電靠的是大量的自由電子。
2.4.1觀察摩擦起電現象，了解靜電現象。了解生產生活中關于靜電防止和利用的技術。
5.3.2結合實例，了解一些新材料的特點及其應用。了解新材料的研發與應用對社會發展的影響。
例2了解半導體、超導體的主要特點，展望超導體應用對社會發展的影響。
【例題1】如圖用一段細鐵絲做一個支架，作為轉動軸，把一根中間戳有小孔（沒有戳穿）的飲料吸管放在轉動軸上，吸管能在水平面內自由轉動。用餐巾紙摩擦吸管使其帶電。
（1）把某個物體放在帶電吸管一端的附近，發現吸管向物體靠近，由此現象我們 （能/不能）判斷該物體已經帶電。
（2）把絲綢摩擦過的玻璃棒放在帶電吸管一端的附近，吸管被推開，說明吸管帶 電，吸管被推開的原因是 。并由摩擦起電的原因可知餐巾紙帶 電。
【分析】
（1）帶電體能夠吸引輕小物體；
（2）絲綢摩擦過的玻璃棒帶正電，同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引，物質失去電子帶正電。
【解答】
解：（1）帶電體除了吸引帶有異種電荷的物體外，還可以吸引不帶電的輕小物體，所以不能判定物體是否帶電；
（2）絲綢摩擦過的玻璃棒帶正電，帶電吸管與它相互排斥，所以吸管帶的應該是與玻璃棒相同的電荷，即帶電吸管帶正電，吸管被推開的原因是同種電荷相互排斥；用餐巾紙摩擦吸管，使吸管帶正電，說明吸管失去電子，餐巾紙得到電子，帶負電。
故答案為：（1）不能；（2）正；同種電荷相互排斥；負。
【例題2】金屬錫的原子核帶有50個大小與電子電荷相等的正電荷，它的原子核外有多少個電子 這些電子總共帶多少庫侖的電荷 為什么金屬錫對外不顯電性
【分析】
元電荷e=1.6×10-19C，根據電子數可以求出電子所帶電荷的總量；金屬錫的原子核所帶的正電荷與核外電子所帶的負電荷在數量上相等，所以金屬錫對外不顯電性。
【解答】
答：在原子結構中，原子核帶正電，核外電子帶負電，它們在數量上相等。
金屬錫的原子核帶有50個元電荷，則原子核外帶有50個電子。
電子所帶的總電荷Q=ne=50×1.6×10-19C=8×10-18C；
由于原子核所帶正電荷與核外電子所帶負電荷量相等，所以原子整體對外不顯電性。
【例題3】小東用裝有靜電除塵紙的拖把擦地板時的情景，如圖所示。靜電除塵紙與地板摩擦，可以輕松地將灰塵和頭發清掃干凈。下列說法中正確的是（　　）
A．靜電除塵紙和地板摩擦創造了電荷
B．靜電除塵紙的工作原理是帶電體可以吸引輕小物體
C．靜電除塵紙和地板摩擦后與地板帶有同種電荷
D．靜電除塵紙吸附灰塵是利用同種電荷相互吸引
【分析】（1）摩擦起電并不是創造了電荷，只是發生了電荷的轉移，使正負電荷分開；
（2）帶電體具有吸引輕小物體的性質；
（3）摩擦起電過程中，得到部分電子的物體帶負電，失去部分電子的物體帶正電
【解答】A、靜電除塵紙和地板摩擦并沒有創造電荷，只是發生了電荷的轉移，故A錯誤；
B、靜電除塵紙的工作原理是帶電體可以吸引輕小物體，故B正確；
C、靜電除塵紙和地板摩擦后與地板帶有異種電荷，故C錯誤；
D、靜電除塵紙吸附灰塵是利用帶電體可以吸引輕小物體的性質，故D錯誤。
故選：B。
【例題4】如圖所示，用一段細鐵絲做一個支架，作為轉動軸，把一根中間戳有小孔（沒有戳穿）的飲料吸管放在轉動軸上，吸管能在水平面內自由轉動。用餐巾紙摩擦吸管A端，然后手持用毛皮摩擦過的橡膠棒靠近吸管A端，A端會遠離橡膠棒。靠近吸管B端，B端會靠近橡膠棒，可以判斷（　　）
A．吸管是絕緣體，絕緣體不能導電的原因是物體內部含有的電荷較少
B．吸管A端帶負電，B端帶等量的正電
C．吸管與餐巾紙摩擦時，吸管的原子核束縛電子的本領比餐巾紙強
D．毛皮與橡膠棒摩擦時，橡膠棒上的電子轉移到了毛皮上。
【分析】（1）容易導電的物體是導體，不容易導電的物體是絕緣體，導體導電是因為導體內部有大量的自由電荷，絕緣體不導電是因為絕緣體內部幾乎沒有自由電荷；導體和絕緣體沒有絕對的界限；
（2）同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引；帶電體具有吸引輕小物體的性質；
（3）（4）摩擦起電的實質是電子的轉移。
【解答】解：A、吸管不容易導電，是絕緣體，絕緣體不善于導電，是因為絕緣體內幾乎沒有可以自由移動的電荷存在，故A錯誤；
B、毛皮摩擦過的橡膠棒帶負電，靠近吸管A端時互相排斥，說明吸管A端帶負電，而B端靠近橡膠棒是因為帶電體吸引輕小物體，故B錯誤；
C、吸管與餐巾紙摩擦時，吸管得到部分電子帶負電，餐巾紙失去部分電子帶正電，因此吸管的原子核束縛電子的本領比餐巾紙強，故C正確；
D、毛皮與橡膠棒摩擦時，毛皮上的部分電子轉移到了橡膠棒上，故D錯誤。
故選：C。
【例題5】我國古藥物學家常用布摩擦過的琥珀能否吸引干草屑來辨別琥珀的真假。摩擦后的琥珀能吸引干草屑，說明琥珀帶了 。吸管和紙巾摩擦后，吸管帶負電，說明摩擦過程中 （填“吸管”或“紙巾”）失去電子。
【分析】（不同物質在相互摩擦的過程中，束縛電子本領強的得電子帶負電，束縛電子本領弱的失電子帶正電，這就是摩擦起電的過程；帶電體的基本性質是能吸引輕小物體。
【解答】解：摩擦后的琥珀能吸引干草屑，說明琥珀帶了電，或者說帶了電荷；吸管和紙巾摩擦后，吸管帶負電，則紙巾帶正電，說明摩擦過程中紙巾失去電子。
故答案為：電；紙巾。
1. 2023年1月28日，全球首架C919國產大飛機從上海虹橋飛抵南昌北國際機場，完成癸卯兔年的首次飛行。在機體主結構上，設計人員使用了第三代鋁鋰合金材料，使飛機整體減重7%左右。下列有關說法不正確的是（　　）
A．由于鋁鋰合金密度更小，所以相比同體積的普通鋁合金質量更小
B．飛機的機翼裝有靜電釋放器，用來釋放飛機在空中飛行時因而摩擦而產生的靜電
C．飛機升力產生的原因是因為機翼上方比下方空氣流速小壓強小
D．飛機在高空中受到的大氣壓強比地面附近的大氣壓強小
2. 如圖甲所示，甲、乙兩個帶電的氣球，懸掛在天花板上的同一個點上，靜止時呈現圖甲所示情形，這兩個氣球帶的是 （選填“同”或“異”）種電荷，其中甲球對乙球力為F1，乙球對甲球的力為F2，F1、F2的大小關系是 ；圖乙中，一根針插在絕緣底座上，把折成V字形的鋁箔條水平架在針的頂端，將橡膠棒與一塊毛皮摩擦后靠近輕質鋁箔條一端時，原來靜止的鋁箔條繞針向橡膠棒方向旋轉，對此的解釋是：橡膠棒摩擦時 （選填“得到電子”或“失去電子”）而帶上 （選填“正”或“負”）電，因此具有 的性質，使鋁箔條跟著轉動。
3. 母親節，小慧自制了一個“愛心”禮物送給媽媽。她先在塑料板上畫了一個心形圖案，用絲綢在心形輪廓內反復摩擦（如圖甲所示），再在塑料板上均勻撒上紅色紙屑，然后豎起塑料板，板上就出現了一個紅色的愛心（如圖乙所示）。關于“愛心”禮物，下列說法正確的是（　　）
A．塑料板通過與絲綢摩擦帶了電說明塑料是導體
B．塑料板在與絲綢摩擦的過程中一定創造了電子
C．塑料板與絲綢摩擦過后，兩者一定帶異種電荷
D．塑料板上出現了愛心是因為紅色紙屑上帶了電
4. “靜電章魚”實驗如圖所示，用比塑料易失去電子的毛皮分別摩擦塑料絲和塑料管，然后把塑料絲往空中拋出后將塑料管放在下面，此時塑料絲靜止在空中形狀像章魚而且不會掉落，下列分析正確的是（　　）
A．塑料絲與塑料管帶異種電荷后吸附在一起
B．塑料管經毛皮摩擦得到電子后帶正電
C．塑料絲間以及塑料絲和塑料管間都是帶同種電荷相互排斥而呈章魚狀而且不掉落
D．塑料管的重力和塑料絲對塑料管靜電排斥力是一對平衡力
5. 如圖所示，閉合開關S后，將下列物品接入A、B之間時，能夠使電路中燈泡L發光的是（　　）
A．玻璃杯 B．塑料尺 C．金屬勺 D．物理書
6. 小明用圓珠筆芯做了很多物理小實驗：
（1）如圖所示，用力彎折圓珠筆芯，筆芯變形，說明力可以 ；
（2）將圓珠筆芯用毛皮摩擦，發現它可以吸引 物體；
（3）將圓珠筆芯筆頭取下，去除里面墨水，做成吸管，將吸管一端插入水中，用手堵住另一端，可以將水移走，這是因為 的作用。
請閱讀《空氣凈化器》，回答小題。
空氣凈化器隨著科技的進步，空氣凈化器逐漸走入家庭，“凈化”的原理不斷優化，功能也逐漸增強。最早的空氣凈化器由于大多采用風機+濾網的模式，很長時間才能將室內空氣全部過濾一遍，另外PM2.5等小微粒能輕易透過濾網。后來濾網采用“靜電駐極式”技術，其工作過程如圖所示：臟空氣進入凈化器時，灰塵被正電鎢絲放電而帶上正電，流到負電路柵板時，帶電灰塵被吸附。此后經過活性炭層時，化學有毒氣體被吸附，排出空氣的污染物濃度大幅降低，多次循環后變成潔凈空氣。潔凈空氣量（CADR）反映其凈化能力的性能指標，CADR值越大，其凈化效率越高。利用CADR值，可以評估其在運行一定時間后，去除室內空氣污染物的效果。按下列公式計算CADR：CADR=（V：房間容積；1：空氣凈化器使房間污染物的濃度下降90%運行的時間），其銘牌如表：
型號 額定電壓 額定功率 產品凈重 潔凈空氣量（CADR）
S89型 220V 44W 10kg 138m3/h
請根據上述材料，回答下列問題：
（1）灰塵接近正電鎢絲時，受到強烈的吸引力，這是因為 。
（2）灰塵帶上正電后，又被負電格柵板吸附，這是因為 。
（3）取出使用一段時間后的活性炭，可以聞到刺激性的氣味，說明分子在不停地做 。
（4）某房間的使用面積為18m2，高度是3m,理論上此空氣凈化器使房間污染物濃度下降90%所需的時間為 小時。
2. 霧霾天氣的主要污染物是PM2.5，PM2.5是大氣中直徑小于等于2.5μm的顆粒懸浮物，它們在空中做無規則運動，很難自然沉降到地面，吸入后會進入血液對人體形成危害。某大學的科研隊伍成功研制出PM2.5凈化器，其原理如圖所示。閉合開關S1、S2后：
（1）風扇旋轉吸入空氣，氣流外側A處的顆粒物也被吸入凈化器。顆粒物很快會被金屬網C吸引，這是因為 。顆粒物接觸金屬網C后會帶上 電（選填“正”或“負”）。
（2）帶電顆粒物很快又會離開金屬網C，這是因為 。離開金屬網C后，顆粒物很快又被帶有正電荷的棉芯D牢牢粘住，這又是因為 。
（3）室外空氣中的PM2.5主要來自礦物燃料燃燒的排放。PM2.5在空中做無規則運動 （選填“屬于”或“不屬于”）擴散現象；列舉一個有效減小PM2.5在空氣中濃度的做法 。
參考答案：
熱身訓練：1. C；
2. 同；相等；得到電子；負；吸引輕小物體；
3. C；
4.C；
5.C；
6. （1）改變物體的形狀；（2）輕小；（3）大氣壓。
拓展閱讀：
1. （1）帶電體具有吸引輕小物體的性質；（2）異種電荷相互吸引；（3）無規則運動；（4）0.9；
2. （1）帶電體具有吸引輕小物體的性質；負；（2）同種電荷相互排斥；異種電荷相互吸引；（3）不屬于；減少汽車尾氣排放
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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