人教九年级物理培优讲义第2讲.电荷、电流、电路教师版

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1、 漫画释义漫画释义 知识互联网知识互联网 2 2 2 电电电电荷荷荷荷、电电电电流流流流、电电电电路路路路 电 荷 带电现象 将一根摩擦过的塑料尺靠近轻小物体, 可以看见轻小物体将被塑料 尺吸引物体具有了吸引轻小物体的性质, 我们就说物体带了电, 若 物体不带电我们就说此物体呈电中性 两种电荷 自然界只有两种电荷, 于是我们便把其中的一种叫做正电荷, 另外 一种叫做负电荷 并且我们规定, 用丝绸摩擦过的玻璃棒带的电荷为 正电荷, 毛皮摩擦过的橡胶棒带的电荷叫负电荷 起电方式 摩擦起电、接触起电、感应起电 电荷间的相互作用 同种电荷相互排斥, 异种电荷相互吸引 知识导航知识导航 模块一 电荷的认

2、知 电荷量 电荷的多少叫做电荷量, 它的单位是库仑, 简称库, 符号(C) 电中和 两个带等量异种电荷的物体相互接触时, 带负电的物体上的多余电 子转移到带正电的物体上, 这两个物体都没有多余的电子, 也不缺 少电子, 都恢复成不带电的状态, 这种现象叫做正、负电荷的中 和电的中和现象也是电子转移的结果, 并不是电荷消失了 验电器 验电器的结构如右图, 它是用来检验物体是否带电的仪器, 利用的 是同种电荷相互排斥的原理如果我 们将一个带电物体接触验电器的金属 球, 带电物体上的电荷便会转移一部 分到金属箔上使金属箔的两个箔片带 上同种电荷由于同种电荷相互排斥 金属箔便会张开, 我们便知道物体带

3、 了电另外, 金属箔带的电荷越多, 张开的角度也就越大, 因此我们 还可以用验电器来比较带电量的大小 原 子 结 构 和 元 电 荷 原子结构 原子是由原子核和电子构成, 一个原子的质量几乎 全部集中在原子核上原子核处于原子的中心, 电 子在核外绕原子高速转动原子核带正电, 电子带 负电, 原子核所带正电荷量等于电子所带的负电荷 量, 所以整个原子是电中性的 元电荷 通过实验发现, 电子所带的电荷量的大小是自然界中最小的, 人们 把这个最小的电荷量叫做元电荷, 用符号 e 表示, 19 1.6 10e C 任 何带电体所带的电量都是元电荷的整数倍 注意：元电荷指的是最小电荷量, 并不是指电子

4、【例1】 如图, 将一根塑料绳一端握紧, 把绳尽可能撕成细丝, 用手从上向下捋几下, 观察到的 现象是 , 说明的道理是 . 【答案】 细丝会分开; 同种电荷相互排斥 【例2】 实验室里常常用验电器来检验物体是否带电, 用被丝绸摩擦过的玻璃棒接触验电器的 金属球, 可发现验电器的两片金属箔会因排斥而张开, 对这一现象理解正确的是( ) A金属箔带正电, 金属球不带电 B金属箔和金属球都带正电 C金属箔带正电, 金属球带负电 D金属箔和金属球都带负电 【答案】 B 【例3】 用毛皮摩擦过的橡胶棒去靠近甲和乙两个轻小物体, 结果与甲相排斥、跟乙相吸引于 是可以判定( ) A甲带正电, 乙带负电 夯

5、实基础夯实基础 B甲带负电, 乙带正电 C甲带负电, 乙不带电或带正电 D甲带正电, 乙不带电或带负电 【答案】 C 【例4】 用塑料梳子在干燥的头发上梳几下, 梳子上会带电, 经检验梳子带的是负电荷下列说 法中正确的是( ) A梳子得到了一些电子 B梳子失去了一些电子 C梳子失去了一些原子核 D摩擦创造了电荷 【答案】 A 教师拓展题目 1： 与火车相比, 汽车车厢外表面更容易堆积灰尘. 对于导致这种现象的原因分析, 你认为 下列说法中最可能的是( ) A. 火车车厢的外表面比汽车车厢的外表面光滑, 更不容易堆积灰尘. B. 火车行驶的速度比汽车的大, 产生的风更大, 更容易把灰尘吹掉. C

6、. 火车行驶的速度比汽车的大, 车厢外侧空气流动的速度比汽车的大, 车厢外侧气压 比汽车的小, 车厢的内外压强差比汽车的大, 更不容易堆积灰尘. D. 在车辆行驶过程中, 车厢外表面由于和空气摩擦而带电, 因为汽车的轮胎是绝缘的 橡胶, 和铁轮的火车相比更不容易把电荷导入地下, 因而更容易吸附灰尘. 【答案】 D 教师拓展题目 2: 把酒精灯火焰靠近带电的验电器的金属球, 发现验电器的箔片稍微合拢了一些, 这说明 验电器的电荷减少了, 其原因是( ) A电荷被火焰烧毁 B火焰使周围空气变成导体, 电荷转移到空气中 C电荷转移到酒精灯上 D火焰产生相反的电荷与它们中和 【解析】 验电器的箔片合拢

7、, 说明它的电荷减少了, 即发生了中和或者电荷的转移, 但火焰是不 能产生电荷的 【答案】 B 教师拓展题目 3: 运送汽油的汽车, 在它的车尾总装有一根铁链条拖在地上, 这是为什么? 【解析】 当汽车运行的过程中, 汽油会不断地与油槽的壁摩擦, 从而使油槽带电而汽车的后轮 是绝缘体橡胶, 电荷不能通过它传到地下, 会在油槽里越聚越多, 当达到一定程度时就 有可能发出电火花, 使极易燃烧的汽油着火燃烧而发生爆炸事故 在车尾装一根铁链条 拖在地上, 油槽里的电荷可通过铁链传到地下, 从而避免产生电火花而引起爆炸事故 模块二 电流的形成 电 流 1. 定义:电荷的定向移动称为电流. 2. 两个相同

8、的验电器 A、B其中 A 带电而 B 不带电用金属棒把 A 和 B 连接起来我 们可以发现验电器 B 也带上了电(金属箔张开) 从上面的现象我们发现电荷是可以移动的 我们将电荷的定向移动称为电流, 并且规 定电流的方向为正电荷的移动方向 注意：一定要注意“定向”二字,只有定向的电荷运动才能形成电流负电荷的移 动也可以产生电流, 电流的方向与负电荷的移动方向相反 导 体 和 绝 缘 体 1. 导电性能的差异：容易导电的物体叫导体(金属、石墨、人体、大地、酸碱盐的水溶 液等); 不容易导电的物体叫做绝缘体(橡胶、塑料、玻璃、陶瓷、空气等) 2. 物质结构差异：导体内有大量的可以自由移动的电荷即自由

9、电荷, 例如：在金属中 有大量能够自由移动的自由电子; 在酸、碱、盐的水溶液中有能自由移动的正、负 离子, 而在绝缘体中, 几乎没有能够自由移动的电荷, 所以绝缘体不容易导电 注意： (1)导体和绝缘体都可以导电 (2)导体和绝缘体没有明显的界限, 也就是说我们不能说导体导电能力大于多少的物 体叫做导体, 也不能说导电能力低于多少的物体叫做绝缘体 (3)导体和绝缘体可以相互转化, 当条件改变时, 绝缘体可变为导体例如当玻璃变成 炽热状态时, 由绝缘体变为导体在条件改变时, 导体也可以变为绝缘体, 例如： 酸、碱、盐的水溶液是导体, 当给水溶液通电后, 水溶液中的正、负离子向两极 移动, 并在两

10、极析出, 水溶液中的正、负离子逐渐减少, 水溶液会逐渐变为绝缘 体 【例5】 小红利用如图所示的电路装置来判断物体的导电性, 在 A、B 两个金属夹之间分别接入 下列物体时, 闭合开关不能使小灯泡发光的是( ) A塑料直尺 B铅笔芯 C钢制小刀 D铜制钥匙 【答案】 A 【例6】 关于电流的形成, 下列说法正确的是( ) A电荷的运动形成电流 B电子的定向移动才能形成电流 C只有正电荷的定向移动才能形成电流 D正负电荷的定向移动都能形成电流 【答案】 D 知识导航知识导航 夯实基础夯实基础 【例7】 下列说法正确的是( ) A验电器既能检验物体是否带电, 也能检验出物体带电的种类 B铜线中的电

11、流是靠自由电子定向移动形成的 C绝缘体不容易导电是因为绝缘体内没有电子 D电源是把电能转化为其他形式能量的装置 【答案】 B 【例8】 电视机工作时, 从显像管尾部的热灯丝发射出来的电子高速撞击在电视机的荧光屏上, 使荧光屏发光, 则在显像管内( ) A电流方向从荧光屏到灯丝 B电流方向从灯丝到荧光屏 C显像管内是真空, 没有电流 D显像管内电流方向不断改变 【答案】 A 电流的方向跟电子的移动方向相反 【例9】 如图甲所示, 验电器 A 带负电, B 不带电用带有绝缘柄的金属棒把验电器 A、B 两金 属球连接起来的瞬间(如图乙所示), 金属棒中( ) A电流方向由 A 到 B B电流方向由

12、B 到 A C有电流但方向无法确定 D始终无电流 【答案】 B 电 流 我们将电荷的定向移动称为电流, 并且规定电流的方向为正电荷的移动方 向 电 路 电 路 的 组 成 所谓电路, 就是把电源、用电器、开关用导线连接起来组 成的电流的路径 一个完整的电路应该包括电源、 用电器、 开关和导线四种电路元件, 缺一不可 右图就是一个最简 单的电路 电路中的电流总是从电源正极流出, 经过用电 器流到负极 知识导航知识导航 模块三 电路的识别 电 源 电源是提供电能的装 置, 它维持电路中有持 续电流, 它工作时是将 其他形式的能量转化 为电能常见的电源有: 干电池、蓄电池和发 电机等 用 电 器 用

13、电器是用电来工作的设备, 它在工作时是将 电能转化为其他形式的能常见的用电器有： 电灯、电炉、电视机、电铃、电冰箱等 电 路 的 三 种 状 态 电 路 的 连 接 方 式 1. 串联 2. 并联 3. 混联 【例10】 电路和水路有许多相似之处在电路中和水路中的阀门作用相似的是( ) A电源 B用电器 C开关 D导线 能力提升能力提升 【答案】 C 【例11】 如图所示, 在桌面上有两个小灯泡和一个开关, 它们的连 接电路在桌面下, 无法看到. 某同学试了一下, 闭合开关时 两灯泡均亮, 断开开关时, 两灯泡均熄灭, 这两个小灯泡究 竟是串联连接, 还是并联连接, 请你写出判断方法. 【答案

14、】 取下一个, 观察另一个是否还可以工作. 若能, 则并联; 若不能, 则串联. 【例12】 下图电路中, 开关能够同时控制两盏灯, 且两灯发光情况互不影响的电路是( ) 【答案】 D 【例13】 如图所示的四个电路中, 闭合开关 S, 三盏灯都能发光. 若其中任意一盏灯的灯丝烧断, 其它两盏灯仍然发光的, 一定是电路图( ) 【答案】 C 【例14】 如图所示, 要使灯泡 L1、L2并联在电路中, 则三个开关的断开、闭合情况是( ) AS1、S3闭合, S2断开 BS2、S3闭合, S1断开 CS2闭合, S1、S3断开 DS1闭合, S2、S3断开 【答案】 A 【例15】 如右图所示的电

15、路中, 若要使两灯串联, 应闭合开关_; 若要使两灯并联, 就要闭 合开关_ 【答案】 S3; S1, S2 【例16】 如图所示电路, 当S断开时, 三灯泡都发光, 则当开关S闭合 时( ) AL1、L3亮, L2不亮 BL1亮, L2、L3不亮 CL1、L2、L3都不亮 DL1、L2、L3都亮 【答案】 B 【例17】 如图所示的电路中, 开关闭合后, 两个灯泡并联的电路是( ) A B C D 【答案】 B 【例18】 请连接实物图, 使两个灯泡并联, 两个开关分别控制两盏灯; 并画出电路图. 【答案】 S2 S1 L2 L1 【例19】 只改动一根导线, 让两盏灯并联发光. S L3

16、L2 L1 【答案】 【例20】 想想议议: 教室有 6 盏灯, 3 个开关, 每个开关控制 2 盏灯, 画出符合要求的电路图. 【答案】 【例21】 如图所示, 电冰箱内有一个通过冰箱门来控制的开关, 当冰箱门打开时, 开关闭合使冰 箱内的照明灯点亮; 当冰箱门关闭时, 开关断开使冰箱内的照明灯熄灭在下面的四个 电路中, 能正确表示冰箱开门状态下冰箱内照明电路的是( ) A B C D 【答案】 C 【例22】 如图所示是一个能吹出冷热风的电吹风简化电路图, 图中 A 是吹风机, B 是电热丝, 则 下列分析正确的是( ) A只闭合开关 S1, 电吹风吹出冷风 B只闭合开关 S2, 电吹风吹

17、出热风 C同时闭合开关 S1、S2, 电吹风吹出冷风 模块四 电路的设计 D同时闭合开关 S1、S2, 电吹风吹出热风 【答案】 D 【例23】 某医院要安装一种呼唤电铃, 使病房内的各病人均可单独呼叫只要一按床头的开关, 值班室的电铃就响, 同时与这个病床对应的指示灯就亮请在图中画出正确的连接方 法 【答案】 由图看出值班室只有一个电铃, 说明电铃是共同使用的, 应该放在干路中, 每个病床的 病人单独呼叫, 说明互不影响, 应该各自为一条支路, 正确连接如图所示 【例24】 根据以下要求, 设计电路, 用笔画线代替导线在图中画出相应的实物连接图 (导线不能 交叉)要求： (1)只闭合 S1时

18、, 红灯发光, 绿灯不发光; (2)S1、 S2都闭合时, 两灯都发光; (3) 只闭合 S2时, 两灯均不发光 【答案】 【例25】 (2012绍兴)小敏在爷爷的卧室设计了一个如图的“聪明”电路, 方便爷爷“光控开关”在 光弱(晚上)时自动闭合, 光强(白天)时自动断开; “声控开关”在有声时自动闭合, 两分钟 后自动断开表中开关使用情况, 不符合电路设计工作要求的是( ) 选项 电路设计工作要求 开关使用情况 A 白天, 灯不亮 闭合 S2 断开 S1 B 晚上睡前, 灯亮 断开 S2 闭合 S1 C 晚上, 拍拍手, 灯亮 闭合 S2 断开 S1 D 晚上遇打雷, 灯不亮 断开 S2 闭

19、合 S1 A. A B. B C. C D. D 【答案】 B 【例26】 判断图中各电阻的连接方式： 【答案】 本题我们采用“节点法”, 如图所示的电路中, 节点a和c可以看成 同一点都是分流点, 节点 b 和 d 都是汇合点, 于是可把分流点 a、 c 合为一点, 把汇合点 b、d 合为一点, 则可将原电路图改画为右 图, 容易看出, 电阻 1 R、 2 R、 3 R是并联的 【例27】 在如图所示的电路中, 当电键 K 闭合时, 哪盏灯可以发光? 它们的连接关系是? 【答案】 4 盏等全部发光, 并联. 模块五 思考题 【练1】 小施学校的教学楼有东、南、西、北四扇大门, 放学后要求都要

20、将门关上平时传达室 的蒋师傅住在南门, 每天都要跑三个地方检查门是否关上, 非常辛苦小施学了电学后 为减轻蒋师傅的工作量, 设计了一电路图, 即三个门中只要有门没关好(相当于一个开 关断开), 则代表该扇门的指示灯就会发光下列电路图中符合要求的是( ) 【答案】 A 【练2】 (2012杭州)某档案馆的保密室进出门有下列要求： 甲、 乙两资料员必须同时用各自的钥 匙(S甲、S乙分别表示甲、乙两资料员的钥匙)使灯亮才能进入保密室; 而馆长只要用自 己的钥匙(S馆长表示馆长的钥匙)使灯亮就可以进入保密室下列电路中符合上述要求的 是( ) A. B. C. D. 【答案】 C 【练3】 如下图所示,

21、 当只闭合开关 S1时, 灯 可以工作; 当只闭合开关 S2时, 灯 可以工作; 当 S1、S2全都闭合时, 灯 可以工作. 【答案】 E1; E3; E1、E2、E3 实战演练实战演练 静电屏蔽静电屏蔽 如果将导体放在电场中, 导体内的自由电子在电场力的作用下, 会逆电场方向 运动。这样, 导体的负电荷分布在一边, 正电荷分布在另一边, 这就是静电感应现 象。由于导体内电荷的重新分布, 这些电荷在与外电场相反的方向形成另一电场。 根据场强叠加原理, 当导体内部总电场强度为零时, 导体内的自由电子不再移动。 物理学中将导体中没有电荷移动的状态叫做静电平衡。处于静电平衡状态的导体, 内部电场强度

22、处处为零。由此可推知, 处于静电平衡状态的导体, 电荷只分布在导 体的外表面上。 如果这个导体是中空的, 当它达到静电平衡时, 内部也将没有电场。 这样, 导体的外壳就会对它的内部起到“保护”作用, 使它的内部不受外部电场的 影响, 这种现象称为静电屏蔽。 法拉第曾经冒着被电击的危险, 做了一个闻名于世的实验法拉第笼实验。 法拉第把自己关在金属笼内, 当笼外发生强大的静电放电时, 他并未受到任何影 响. 在工程技术中, 如果需要屏蔽的区域较大, 还可采用金属屏蔽网,也有良好的 屏蔽效果。 在电子仪器中,为了免受静电干扰, 常利用接地的仪器金属外壳作屏蔽装 置。电测量仪器中的某些联接线的导线绝缘外面包有一层金属丝网做为屏蔽。某些 用途的电源变压器中, 常在初级绕组与次级绕组之间放置一不闭合的金属薄片作为 屏蔽装置。 法拉第笼实验 静电屏蔽的应用