内容正文:
第1节 两种电荷
【题型导航】
【重难题型讲解】 1
题型1 电荷间的相互作用 1
题型2 验电器和检验物体带电的方法 3
题型3 摩擦起电的原因 5
题型4 静电的防止和利用 8
【能力培优练】 9
【链接中考】 14
【重难题型讲解】
题型1 电荷间的相互作用
1、两种电荷:人们通过大量的实验发现,凡是与毛皮摩擦过的橡胶棒相吸引的,必定与丝绸摩擦过的玻璃棒相排斥,由此人们得出自然界中有且只有两种电荷:正电荷和负电荷。
(1)正电荷:用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电;实质:物质中的原子失去了电子。
(2)负电荷:用毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电;实质:物质中的原子得到了多余的电子。
2、电荷间的相互作用:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。
★特别提醒
一个带电体与另一个物体相互吸引,另一物体的带电情况有两种可能:(1)是另一物体与这个带电体带异种电荷,异种电荷相互吸引;(2)是另一物体不带电,带电体也能吸引不带电的轻小物体。
3、电荷量:电荷的多少叫电荷量,简称电量;在国际单位制中,电量单位是库仑,简称为库,符号是C。
★特别提醒
在各种带电微粒中,电子电量的大小是最小的,人们把最小电荷叫做元电荷;元电荷也是物理学的基本常数之一,常用符号e表示。基本电荷e=1.6021892×10-19库仑,是一个电子或一个质子所带的电荷量,任何带电体所带电荷都是e的整数倍。
4、中和:放在一起的等量异种电荷完全抵消的现象。
★特别提醒
(1)如果物体所带正、负电量不等,也会发生中和现象。这时,带电量多的物体先用部分电荷和带电量少的物体中和,剩余的电荷可使两物体带同种电荷。
(2)中和不是意味着等量正负电荷被消灭,实际上电荷总量保持不变,只是等量的正负电荷使物体整体显不出电性。
【典例1-1】四个轻小物体,甲乙带正电,丙带负电,丁不带电,图中它们之间的作用情况正确的是( )
A.B.C.D.
【典例1-2】如图甲所示,小女孩将气球在头发上摩擦后,气球会吸引她的头发飘起来,这是因为气球和头发带上了 (选填“同种”或“异种”)电荷从而相互吸引,其本质上是 的转移,再将气球靠近细小的水流,发现水流也会被气球吸引,如图乙所示。两图中“吸引”的原因 (选填“相同”或“不相同”)。
跟踪训练1甲、乙、丙三个轻质泡沫小球用绝缘细绳悬挂在天花板上,它们之间相互作用时的场景如图所示,丙球带正电,下列判断正确的是( )
A.甲、乙两球均带正电 B.甲、乙两球均带负电
C.甲球带正电,乙球可能带负电 D.甲球带负电,乙球可能不带电
跟踪训练2 我国学者王充在《论衡》中记有“顿牟掇芥”,意思是摩擦过的琥珀能吸引像草芥一类的轻小物体。用毛皮摩擦过的琥珀因为得到电子而带 电,两个带有同种电荷的琥珀靠近时会互相 。摩擦起电的实质是 。
跟踪训练3 探究“电荷间的相互作用规律”
(1)实验时应选择较 (选填“干燥”或“潮湿”)的环境,这样才容易产生摩擦起电现象;
(2)林红用纸巾与塑料吸管摩擦后,发现塑料吸管和纸巾都能吸引不带电的泡沫小球,这说明吸管和纸巾带了“电”,判断的根据是 ;
(3)林红想知道塑料吸管和纸巾带的是“正”电还是“负”电呢?他又进行了下面实验:用丝绸摩擦过的玻璃棒去靠近吸管,发现相互吸引,可判断吸管带 电:再用这个玻璃棒去靠近纸巾时,发现互相排斥,可判断纸巾与吸管带的是 种电荷。
题型2 验电器和检验物体带电的方法
1、验电器
(1)构造:金属球、金属杆、金属箔。如图所示。
(2)作用:检验物体是否带电和物体带电多少(带电多,金属箔张开角度大)。
验电器
使用方法:将被检验的物体与验电器金属球接触,如果验电器的两片金属箔张开一定角度,则说明物体带电
工作原理:利用同种电荷相互排斥的原理工作的;
使用方法:当用带电体接触验电器的金属球时,就有一部分电荷转移到验电器的金属箔上,这两片金属箔由于带同种电荷互相排斥而张开。验电器金属箔张开的角度不同,反映了带电体传给验电器的电荷的多少不同
2、物体带电:摩擦过的物体有吸引轻小物体的性质,我们就说物体带电。带电物体(带电体)的基本性质:吸引轻小物体(轻小物体指:碎纸屑、头发、通草球、灰尘、轻质球等)。
3、判断物体是否带电的方法:
(1)看物体能否吸引轻小物体,因为任何带电体都具有吸引轻小物体的性质。
(2)看物体是否会跟其他带电体相互排斥,因为只有该物体带了电,它才有可能跟其他带电体相互排斥.若相互排斥,这时可以肯定该物体带有与其他带电体相同性质的电荷。
(3)利用验电器;只要物体带电,则当它接触(或靠近)验电器的金属球时,验电器的金属箔都会张开一定的角度。
①验电器还能大致判别带电的多少(即通过观察验电器金属箔的张角大小来比较)。
②检验带电体所带电荷的种类(即将待检验的带电体与带有已知电性的电荷的验电器的金属球接触,观察验电器的金属箔的张角有无减小的过程,若有,则带电体上就带有跟验电器上电荷电性相异的电荷,反之,亦然)。
★特别提醒
(1)两个物体(不涉及磁体)相互排斥,有两种可能:a.都带正电;b.都带负电。
(2)两个物体相互吸引,有三种可能:a.一物体带正电,另一物体带负电;b.一物体带正电,另一物体不带电;c.一物体带负电,另一物体不带电。
【典例2-1】如图,用玻璃棒接触验电器的金属球,发现验电器的两片金属箔迅速张开,下列关于这个现象说法正确的是( )
A.说明玻璃棒带电
B.说明玻璃棒带正电
C.接触金属球后,玻璃棒的电荷消失了
D.两片金属棒带上了异种电荷
【典例2-2】如图,将用毛皮摩擦过的橡胶棒A接触验电器B,验电器B的金属箔张开,其原理是 ,这个过程中电流的方向是 (选填“A到B”或“B到A”)。
跟踪训练1用丝绸摩擦过的玻璃棒去靠近甲,乙两个轻小物体,结果甲被排斥,乙被吸引,由此我们可以判定( )
A.甲带正电,乙带负电 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
跟踪训练2如图所示,用毛皮摩擦过的橡胶棒接触验电器的金属球,就有一部分 (选填“正电荷”或“负电荷”)转移到验电器的两片金属箔上,这两片金属箔带 (选填“同种”或“异种”)电荷,由于互相 (选填“吸引”或“排斥”)而张开。
跟踪训练3物理课上某小组同学做了摩擦起电的演示实验。实验中使用了验电器,其主要结构由金属球、金属杆以及金属杆下端挂着的两块轻质金属箔片组成,如图(a)所示。实验过程中,用一根丝绸摩擦过的玻璃棒与验电器的金属球相接触,发现验电器的金属箔张开一个角度,如图(b)所示。
(1)验电器的工作原理是使金属箔带有同种电荷从而相互 (选填“吸引”或“排斥”);
(2)经查阅资料发现,金属导体中只有自由电子可以自由移动,自由电子带 电(选填“正”“负”);
(3)综合上述资料和所学知识,对金属箔张开一个角度的现象作出解释: 。
题型3 摩擦起电的原因
1、摩擦起电:用摩擦的方法使物体带电叫摩擦起电。原因:不同物质原子核束缚电子的本领不同。
摩擦起电的原因
(1)不同物质的原子核束缚电子的本领不同;
(2)失去电子的物体因为缺少电子而带正电;
(3)得到电子的物体因为有了多余电子而带等量的负电
摩擦起电的本质
摩擦起电并不是创造了电荷,而是电荷从一个物体转移到另一个物体,使正、负电荷分开
2、摩擦起电实质:电荷从一个物体转移到另一个物体使正负电荷分开;能的转化:机械能→电能。
(1)物质是由原子核与核外电子组成的,原子核带正电,核外电子带负电,通常情况下,原子核所带的正电荷与核外所有电子带的负电荷在数量上相等,整个原子不显电性,也就是物体对外不显电性。
(2)由于不同物质的原子核束缚电子的本领不同,当两个不同物体互相摩擦的时候,束缚电子本领弱的就会失去电子,失去电子的物体因缺少电电子带正电;束缚电子能力强的就会得到电子,得到电子的物体因有多余的电子而带等量的负电。
(3)在电荷转移的过程中,电荷的总量是保持不变的,即电荷是守恒的,在转移过程中,只能转移带负电荷的电子;可见,摩擦起电不是创造了电荷,而是电荷发生了转移。
★特别提醒
①摩擦起电并不是创造了电,而是两个物体在摩擦过程中,电子发生了转移,它从一个物体转移到另一个物体上,使失去电子的物体带正电,得到电子的物体带负电!
②不同物质组成的物体相互摩擦时,原子核束缚核外电子本领强的夺得电子,原子核束缚核外电子本领弱的失去电子!
【典例3-1】如图所示,小华利用身边物品做“会飞的章鱼”实验,她将塑料袋剪成细丝制成“章鱼”,用干毛巾分别摩擦“章鱼”和塑料管,然后将摩擦后的“章鱼”抛向空中,在下方用摩擦后的塑料管靠近“章鱼”,“章鱼”便飞起来。关于该实验,下列说法正确的是( )
A.摩擦后的塑料管与毛巾带上了同种电荷
B.毛巾摩擦后的“章鱼”细丝间会相互吸引
C.毛巾与塑料管摩擦的过程中创造了电荷
D.“章鱼”飞起的原理与验电器工作原理相同
【典例3-2】如图是部分不同物质的原子核对电子束缚能力强弱的排序图,可判断长白袜与蜡烛相互摩擦,长白袜由于 (选填“得到”或“失去”)电子而带 电。
跟踪训练1 如图所示是一个装有静电除尘纸的拖把,扫地时除尘纸与地板摩擦后带上负电,可以轻松地将附近的灰尘和头发清扫干净。下列说法正确的是( )
A.静电除尘纸失去了电子
B.静电除尘纸和地面摩擦时创造了电荷
C.静电除尘利用了带电体可以吸引轻小物体的性质
D.除尘纸与地板摩擦后带有同种电荷
跟踪训练2 两个同学开玩笑,把毛毯蒙在了一个同学的头上,嬉闹一会后,当她们把毛毯揭开的时候,出现了如图所示的情景。该同学的头发都竖起来的原因是毛毯摩擦头发而使头发带了 (选填“同种”或“异种”)电荷而相互排斥;实质上是毛毯和头发之间发生了电子的 。
跟踪训练3 如图所示,用细铁丝做成的支架上端可作为转轴,把一根中间戳有小孔(没有戳穿)的饮料吸管放在转轴上,吸管能在水平面内自由转动、用纸巾摩擦吸管P端;
(1)为了检验吸管两端是否带电和带电的电性,将毛皮摩擦过带 电a的橡胶棒缓慢靠近吸管P端,发现吸管被排斥,缓慢拿开后再缓慢靠近吸管Q端,发现吸管被吸引。说明P端 ;Q端 。
(2)纸巾摩擦吸管,吸管带电的实质是 (选填“吸管”或“纸巾”)的原子核对 的束缚能力强,使之发生转移。
题型4 静电的防止和利用
1、静电的基本概念
(1)静电:即相对静止不动的电荷,通常指因不同物体之间相互摩擦而产生的在物体表面所带的正负电荷。
(2)静电放电:指具有不同静电电位的物体由于直接接触或静电感应所引起的物体之间静电电荷的转移。通常指在静电场的能量达到一定程度之后,击穿其间介质而进行放电的现象。
2、静电产生的原因
(1)微观原因:根据原子物理理论,电中性时物质处于电平衡状态。由于不同物质原子的接触产生电子的得失,使物质失去电平衡,产生静电现象。
(2)宏观原因:①物体间摩擦生热,激发电子转移;②物体间的接触和分离产生电子转移;③电磁感应造成物体表面电荷的不平衡分布;④摩擦和电磁感应的综合效应。
3、静电造成的危害:
(1)高压静电放电造成电击,危及人身安全。
(2)在多易燃易爆品或粉尘、油雾的生产场所极易引起爆炸和火灾。
(3)电子工业:吸附灰尘,造成集成电路和半导体元件的污染,大大降低成品率。
(4)胶片和塑料工业:使胶片或薄膜收卷不齐;胶片、CD塑盘沾染灰尘,影响品质。
(5)造纸印刷工业:纸张收卷不齐,套印不准,吸污严重,甚至纸张黏结,影响生产。
(6)纺织工业:造成绒丝飘动、缠花断头、纱线纠结等危害。
4、静电的防范:(1)保持空气湿度;(2)使用避雷针;(3)良好接地。
★特别提醒
(1)在日常生活中,我们用梳子在理头发的时候,常常会发现毛发在高压静电场力的作用下形成射线状。我们在每天夜晚脱衣服的时候,也常常会发现一种闪光效应和劈了啪啦的闪光声响。有时,我们在触摸“猫或狗”的皮毛时,你会受到微量的“电击”。还有,你用梳子理一下你的头发,你就可以将碎纸屑吸引起来。这些都是日常的静电现象。
(2)静电现象往往和摩擦、静电感应有关,静电不会产生持续电流,静电累积到一定程度会产生放电现象,拌有火花和声音。
【典例4-1】静电虽然有时会带来很多麻烦,但是在工业和生活中也具有很重要的作用,下列属于静电应用的是( )
A.静电复印 B.车辆尾部挂铁链
C.导电橡胶轮胎 D.静电释放器
【典例4-2】N95口罩的中间层为多孔结构的熔喷布,它能过滤比自身空隙小得多的颗粒物,原因是:在生产过程中通过处理,使熔喷布得到大量电子而带 (选填“正”或“负”)电,具有了 的作用。由于熔喷布有很好的 (选填“导电性”或“绝缘性”),所以能长时间保留静电,但放在自来水龙头下冲洗晾干后,熔喷布对细微颗粒物的过滤效果严重下降。原因是潮湿后的熔喷布 (选填“带”或“不带”)电。
跟踪训练1 下列措施中,不属于防止静电危害的是( )
A.很高的建筑物顶端装上避雷针 B.很高的烟囱中安装静电除尘器
C.地毯中夹杂不锈钢导电纤维 D.油罐车装有一条拖在地上的铁链
跟踪训练2 “粘”字常用来表述一些物理现象。如:“便利贴”的背面有粘性,可方便地贴在课本上,这是因为分子间有 ;用久了的风扇上面“粘”满灰尘,这是因为风扇和空气发生了 ;穿在身上的化纤衣服易“粘”毛绒是因为衣服带了 的缘故。
【能力培优练】
1.如图所示把一根塑料绳一端扎紧,从另一端撕开成许多细丝,用干燥的手轻握细丝,从上向下摩擦几次后,发现细丝张开了,细丝张开的原因是( )
A.异种电荷相互吸引 B.同种电荷相互排斥 C.分子间的斥力 D.塑料丝的弹力
2.小晋在帮妈妈做饭时,不小心将胡椒粉洒在了粗盐粒上,小晋拿塑料小勺在毛料布上摩擦后靠近胡椒粉,胡椒粉立刻被吸到勺子上,成功与粗盐粒分开。下列说法正确的是( )
A.小勺摩擦后能吸物是因为带电体能吸引轻小物体
B.小勺摩擦后带电能吸物是因为异种电荷相互吸引
C.塑料小勺摩擦后带电是因为创造了电荷
D.若小勺摩擦后带正电,则小勺得到电子
3.小明学习了一些电学知识后,动手做了以下实验。下列相关原理说法正确的是( )
A.甲图:摩擦后的气球能够吸引细水流,是带电体吸引轻小物体
B.乙图:摩擦后的吸管带电是创造了电荷
C.丙图:验电器金属箔张开是异种电荷相互排斥
D.丁图:水果作为电源将电能转化为化学能
4.厨房烟雾中含有水汽、空气和油脂液滴等,直接排放会污染空气。抽油烟机可有效减少油烟污染,其中“静电分离”技术可让甲、乙金属板和油脂液滴分别带上电荷。当烟雾由下往上从两金属板间通过时,而带电的油脂液滴会被一侧的金属板吸附,并流入下方的油杯。下列关于金属板所带电荷及油杯位置符合要求的是( )
A. B. C. D.
5.实验小组把锌板与不带电的验电器金属球相连,再用带负电的橡胶棒接触金属球,验电器的金属箔张开,如图甲;用紫外线灯照射锌板,发现金属箔张角变小,如图乙,研究表明锌板中的某种电荷“逃”到空气中,以下说法正确的是( )
A.图甲中橡胶棒接触金属球的瞬间,电荷是由验电器转移到橡胶棒
B.图甲中橡胶棒接触金属球的瞬间,电流方向是从验电器到橡胶棒
C.图乙中验电器的金属箔张开是因为异种电荷互相排斥
D.图乙中从锌板“逃”出的是正电荷
6.下列对图中的现象,解释不正确的是( )
A.甲:被丝绸摩擦过的玻璃棒会带上正电荷,在这个过程中玻璃棒失去电子
B.乙:A中正电荷可以通过金属棒流向B,使B中的金属箔张开
C.丙:摩擦后的气球能吸引细水流,是因为气球带有电荷
D.丁:用细绳悬挂的轻质泡沫小球相互排斥,则两小球一定带有同种电荷
7.手工制造固体燃料在火箭与导弹领域十分重要,火药雕刻技术也直接决定了一个国家武器装备的国防实力。雕刻火药对精度要求极高,且雕刻车间需要采取严格的防静电技术。静电、不合理的摩擦,甚至刀具触碰到金属壳等都能导致其燃爆。结合以上材料,下列措施中不能有效防止静电的是( )
A.刀具触碰到金属壳 B.佩戴防静电腕带
C.触摸导静电棒释放静电 D.穿防静电工作服
8.如图甲所示,两个相同的验电器A和B,A不带电,B带正电。用带绝缘柄的金属棒把A和B连接起来,A金属箔的张角变大,B金属箔的张角变小,如图乙所示。则自由电子移动方向与瞬间电流方向分别是
A.由A到B 由B到A B.由B到A 由A到B
C.由A到B 由A到B D.由B到A 由B到A
9.下列物理常识中说法正确的是( )
A.燃料热值与燃料燃烧情况无关
B.随着技术进步,内燃机效率能达到100%
C.摩擦起电的实质是创造出新的电荷
D.一个物体带正电,是因为它获得了带正电的原子核
10.人类在探索微观世界的过程中,提出了很多的模型,如图是1911年,物理学家卢瑟福建立的核式结构模型,他认为原子是由原子核和核外带负电的 组成。摩擦的物体之所以能够带电是由于 (选填“摩擦创造了电荷”或“电子发生了转移”)。
11.荷叶上两滴水珠接触时,会自动结合成一大滴水珠,此事实说明分子间存在着 (选填“引力”或“斥力”);在干燥的天气里,用塑料梳子梳头,发现越梳头发越蓬松,这是因为头发带 (选填“同”或“异”)种电荷而相互排斥。
12.我们要养成“做中学”的良好学习习惯。如图甲所示,用丝绸摩擦气球后,发现气球温度升高了,这是通过 的方式改变气球的内能;将一只丝绸摩擦过的气球靠近水平桌面上静止的另一只丝绸摩擦过的气球,发现另一只气球向远处滚动,如图乙所示,这是因为同种电荷相互 ;实验室里的 (填仪器名称)的工作原理与这一规律相同。
13.静电复印技术已经逐渐走入人们的生活,如图所示的是利用身边的素材来简单模拟静电复印原理的示意图。找一块玻璃板,用丝绸快速摩擦整个板面,其意图是通过摩擦使玻璃板带 电,用干燥的手指在玻璃板上写一个“大”字,其意图是借助人体将“大”字部分的电荷导走,因为人体是 ,将玻璃板平放,在上面均匀地撒上一层干木屑,再将玻璃板缓慢竖起,随着玻璃板上干木屑的滑落,一个“大”字就在玻璃板上显现出来了。其他部分的干木屑被吸引是因为 。
14.教室的吊扇使用一段时间后,扇叶很容易粘灰尘。这是因为扇叶转动时与空气发生摩擦而 ,有了 的性质引起的。
15.下图所示是在探究“电荷间的相互作用规律”实验中的情景:
(1)小红同学用两根丝绸摩擦过的有机玻璃棒和两根毛皮摩擦过的橡胶棒,进行了如图所示的三次实验,根据实验现象可得出的结论是:同种电荷相互排斥,异种电荷相互 ;
(2)验电器的工作原理就是利用了上述中 这一结论来工作的;
(3)若毛皮摩擦过的橡胶棒带负电,说明它的摩擦过程中 (选填:“失去”或“得到”)了电子。
16.学习了电荷间的相互作用之后,小沈同学大胆地猜想,电荷间相互作用力的大小是否与两电荷所带的电荷量和它们之间的距离有关呢?于是他用如图甲所示装置,做起了实验,Q是一个带正电的物体,把系在细线上的带正电的小球先后挂在A、B、C三处,比较小球在不同位置所受带电物体的作用力的大小。回答下列问题:
(1)这个力的大小是通过 显示出来的。
(2)为使实验现象更明显,悬挂在细线上的小球应用 (选填“小钢球”或“塑料泡沫小球”)。
(3)根据实验现象,可得出结论:电荷量一定时, ,电荷间相互作用力越大。
(4)做完以上实验后,用另一个小球靠近带正电的物体Q时,情景如图乙所示,则另一个小球的带电情况可能是 。
【链接中考】
1.(2024·山东济宁·中考真题)在学习交流活动中,小明收集了一些观点:①人站在平面镜前,当走近平面镜时,他的像变大;②重力为的水能浮起重力为的物体;③力臂等于支点到力的作用点的距离;④海拔高度越高的地方,大气压强越大;⑤两物体相互摩擦,失去电子的物体带正电;⑥内燃机在做功冲程中将内能转化为机械能。下列选项中观点都正确的是( )
A.①③⑥ B.②③④ C.①④⑤ D.②⑤⑥
2.(2024·山东东营·中考真题)甲、乙、丙三个轻质小球用绝缘细线悬挂,相互作用情况如图所示。如果丙带负电,则甲( )
A.一定带负电 B.一定带正电
C.一定不带电 D.可能带负电
3.(2024·海南·中考真题)说明流体中流速大的地方压强小的原理是( )
A.将气球按压在钉板上,气球没有破裂
B.将气球放在里面有热气的瓶口上,气球被吞了进去
C.向气球中间吹气,两球靠拢
D.将两个被毛织品摩擦过的气球靠近,两球相互弹开
4.(2024·广东·中考真题)《本草纲目》记载:“琥珀如血色,以布拭热,吸得芥子者真也”。“拭”指摩擦,“以布拭热”是通过 (选填“做功”或“热传递”)的方式改变琥珀的内能。“吸得芥子”是由于琥珀因摩擦带 而 轻小的芥子。
5.(2024·山东菏泽·中考真题)电脑屏幕上“粘”了一层灰尘,小明想到了一个除尘办法:用塑料尺在头发上快速摩擦了几下,靠近电脑屏幕,灰尘就被吸下来。这是利用了带电体 的性质;塑料尺是 (选填“导体”或“绝缘体”)。
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第1节 两种电荷
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【重难题型讲解】 1
题型1 电荷间的相互作用 1
题型2 验电器和检验物体带电的方法 4
题型3 摩擦起电的原因 8
题型4 静电的防止和利用 11
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【链接中考】 22
【重难题型讲解】
题型1 电荷间的相互作用
1、两种电荷:人们通过大量的实验发现,凡是与毛皮摩擦过的橡胶棒相吸引的,必定与丝绸摩擦过的玻璃棒相排斥,由此人们得出自然界中有且只有两种电荷:正电荷和负电荷。
(1)正电荷:用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电;实质:物质中的原子失去了电子。
(2)负电荷:用毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电;实质:物质中的原子得到了多余的电子。
2、电荷间的相互作用:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。
★特别提醒
一个带电体与另一个物体相互吸引,另一物体的带电情况有两种可能:(1)是另一物体与这个带电体带异种电荷,异种电荷相互吸引;(2)是另一物体不带电,带电体也能吸引不带电的轻小物体。
3、电荷量:电荷的多少叫电荷量,简称电量;在国际单位制中,电量单位是库仑,简称为库,符号是C。
★特别提醒
在各种带电微粒中,电子电量的大小是最小的,人们把最小电荷叫做元电荷;元电荷也是物理学的基本常数之一,常用符号e表示。基本电荷e=1.6021892×10-19库仑,是一个电子或一个质子所带的电荷量,任何带电体所带电荷都是e的整数倍。
4、中和:放在一起的等量异种电荷完全抵消的现象。
★特别提醒
(1)如果物体所带正、负电量不等,也会发生中和现象。这时,带电量多的物体先用部分电荷和带电量少的物体中和,剩余的电荷可使两物体带同种电荷。
(2)中和不是意味着等量正负电荷被消灭,实际上电荷总量保持不变,只是等量的正负电荷使物体整体显不出电性。
【典例1-1】四个轻小物体,甲乙带正电,丙带负电,丁不带电,图中它们之间的作用情况正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【详解】A.甲乙带正电,同种电荷互相排斥,故A错误;
B.甲带正电,丙带负电,异种电荷互相吸引,故B错误;
C.乙带正电,丁不带电,带电体能够吸引不带电的轻小物体,故C错误;
D.乙带正电,丙带负电,异种电荷互相吸引,故D正确;
故选D。
【典例1-2】如图甲所示,小女孩将气球在头发上摩擦后,气球会吸引她的头发飘起来,这是因为气球和头发带上了 (选填“同种”或“异种”)电荷从而相互吸引,其本质上是 的转移,再将气球靠近细小的水流,发现水流也会被气球吸引,如图乙所示。两图中“吸引”的原因 (选填“相同”或“不相同”)。
【答案】 异种 电子 不相同
【详解】[1][2]将气球在头发上摩擦后,头发与气球因为相互摩擦,电子发生转移而带异种电荷,异种电荷相互吸引,所以女孩的头发会飘起来。
[3]将气球靠近细小的水流,水流被吸引变弯曲是因为带电体可以吸引轻小物体,故这两种“吸引”的原因不相同。
跟踪训练1甲、乙、丙三个轻质泡沫小球用绝缘细绳悬挂在天花板上,它们之间相互作用时的场景如图所示,丙球带正电,下列判断正确的是( )
A.甲、乙两球均带正电 B.甲、乙两球均带负电
C.甲球带正电,乙球可能带负电 D.甲球带负电,乙球可能不带电
【答案】C
【详解】已知丙球带正电,因为同种电荷相互排斥,所以甲球带正电;因为异种电荷相互吸引且带电体具有吸引轻小物体的性质,则乙可能带负电也可能不带电,故C正确,ABD错误。
故选C。
跟踪训练2 我国学者王充在《论衡》中记有“顿牟掇芥”,意思是摩擦过的琥珀能吸引像草芥一类的轻小物体。用毛皮摩擦过的琥珀因为得到电子而带 电,两个带有同种电荷的琥珀靠近时会互相 。摩擦起电的实质是 。
【答案】 负 排斥 电子的转移
【详解】[1]已知电子带负电,因此用毛皮摩擦过的琥珀因为得到电子而带负电。
[2]根据电荷间的相互作用可知,同种电荷相互排斥,因此两个带有同种电荷的琥珀靠近时会互相排斥。
[3]摩擦起电的实质不是创造了电荷,而是电子的转移。
跟踪训练3 探究“电荷间的相互作用规律”
(1)实验时应选择较 (选填“干燥”或“潮湿”)的环境,这样才容易产生摩擦起电现象;
(2)林红用纸巾与塑料吸管摩擦后,发现塑料吸管和纸巾都能吸引不带电的泡沫小球,这说明吸管和纸巾带了“电”,判断的根据是 ;
(3)林红想知道塑料吸管和纸巾带的是“正”电还是“负”电呢?他又进行了下面实验:用丝绸摩擦过的玻璃棒去靠近吸管,发现相互吸引,可判断吸管带 电:再用这个玻璃棒去靠近纸巾时,发现互相排斥,可判断纸巾与吸管带的是 种电荷。
【答案】(1)干燥
(2)带电体会吸引轻小的不带电物体
(3) 负 异
【详解】(1)实验时应选择较干燥的环境,防止电荷发生转移,这样才容易产生摩擦起电现象。
(2)林红用纸巾与塑料吸管摩擦后,发现塑料吸管和纸巾都能吸引不带电的泡沫小球,由带电体会吸引轻小的不带电物体说明吸管和纸巾带了“电”。
(3)[1]丝绸摩擦过的玻璃棒带正电,用丝绸摩擦 过的玻璃棒去靠近吸管,发现相互吸引,由异种电荷相吸引得,吸管带负电。
[2]用带正电得玻璃棒去靠近纸巾时,发现互相排 斥,由同种电荷相排斥得,纸巾与吸管带的是同种电荷。
题型2 验电器和检验物体带电的方法
1、验电器
(1)构造:金属球、金属杆、金属箔。如图所示。
(2)作用:检验物体是否带电和物体带电多少(带电多,金属箔张开角度大)。
验电器
使用方法:将被检验的物体与验电器金属球接触,如果验电器的两片金属箔张开一定角度,则说明物体带电
工作原理:利用同种电荷相互排斥的原理工作的;
使用方法:当用带电体接触验电器的金属球时,就有一部分电荷转移到验电器的金属箔上,这两片金属箔由于带同种电荷互相排斥而张开。验电器金属箔张开的角度不同,反映了带电体传给验电器的电荷的多少不同
2、物体带电:摩擦过的物体有吸引轻小物体的性质,我们就说物体带电。带电物体(带电体)的基本性质:吸引轻小物体(轻小物体指:碎纸屑、头发、通草球、灰尘、轻质球等)。
3、判断物体是否带电的方法:
(1)看物体能否吸引轻小物体,因为任何带电体都具有吸引轻小物体的性质。
(2)看物体是否会跟其他带电体相互排斥,因为只有该物体带了电,它才有可能跟其他带电体相互排斥.若相互排斥,这时可以肯定该物体带有与其他带电体相同性质的电荷。
(3)利用验电器;只要物体带电,则当它接触(或靠近)验电器的金属球时,验电器的金属箔都会张开一定的角度。
①验电器还能大致判别带电的多少(即通过观察验电器金属箔的张角大小来比较)。
②检验带电体所带电荷的种类(即将待检验的带电体与带有已知电性的电荷的验电器的金属球接触,观察验电器的金属箔的张角有无减小的过程,若有,则带电体上就带有跟验电器上电荷电性相异的电荷,反之,亦然)。
★特别提醒
(1)两个物体(不涉及磁体)相互排斥,有两种可能:a.都带正电;b.都带负电。
(2)两个物体相互吸引,有三种可能:a.一物体带正电,另一物体带负电;b.一物体带正电,另一物体不带电;c.一物体带负电,另一物体不带电。
【典例2-1】如图,用玻璃棒接触验电器的金属球,发现验电器的两片金属箔迅速张开,下列关于这个现象说法正确的是( )
A.说明玻璃棒带电
B.说明玻璃棒带正电
C.接触金属球后,玻璃棒的电荷消失了
D.两片金属棒带上了异种电荷
【答案】A
【详解】AB.用玻璃棒接触验电器的金属球,发现验电器的两片金属箔片迅速张开, 说明玻璃棒带电,但不能确定玻璃棒是否带正电荷,故A正确,B错误;
CD.带电的玻璃棒接触金属球后,电子在玻璃棒与验电器之间发生转移,玻璃棒所带电荷减少,验电器的两片金属箔带上同种电荷,两片金属箔片因同种电荷相互排斥而张开,故CD错误。
故选A。
【典例2-2】如图,将用毛皮摩擦过的橡胶棒A接触验电器B,验电器B的金属箔张开,其原理是 ,这个过程中电流的方向是 (选填“A到B”或“B到A”)。
【答案】 同种电荷相互排斥 B到A
【详解】[1]金属箔张开的原因是金属箔片带上了同种电荷,而同种电荷相互排斥,于是金属箔便张开了。
[2]用毛皮摩擦过的橡胶棒A带负电,金属箔张开的瞬间,橡胶棒上的负电荷转移到金属小球B上,而电流的方向是正电荷定向移动的方向,负电荷定向移动的方向与电流方向相反,所以电流的方向是由B到A。
跟踪训练1用丝绸摩擦过的玻璃棒去靠近甲,乙两个轻小物体,结果甲被排斥,乙被吸引,由此我们可以判定( )
A.甲带正电,乙带负电 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】D
【详解】与丝绸摩擦过的玻璃棒带的电荷是正电荷,用它去靠近甲和乙,甲被排斥,根据同种电荷相互排斥的特点可知,甲与玻璃棒带的是同种电荷,即甲带正电;乙被吸引,根据异种电荷相互吸引和带电体具有吸引轻小物体的性质可知:乙可能带负电荷、也可能不带电,故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
跟踪训练2如图所示,用毛皮摩擦过的橡胶棒接触验电器的金属球,就有一部分 (选填“正电荷”或“负电荷”)转移到验电器的两片金属箔上,这两片金属箔带 (选填“同种”或“异种”)电荷,由于互相 (选填“吸引”或“排斥”)而张开。
【答案】 负电荷 同种 排斥
【详解】[1][2][3]用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电(有多余的电子),用它去接触验电器的金属球时,橡胶棒上多余的电子(负电荷)会转移到验电器上,则验电器也带上负电,即验电器的金属球和两个金属箔片上都带上了同种电荷,由于同种电荷相互排斥,所以其两个金属箔片会张开。
跟踪训练3物理课上某小组同学做了摩擦起电的演示实验。实验中使用了验电器,其主要结构由金属球、金属杆以及金属杆下端挂着的两块轻质金属箔片组成,如图(a)所示。实验过程中,用一根丝绸摩擦过的玻璃棒与验电器的金属球相接触,发现验电器的金属箔张开一个角度,如图(b)所示。
(1)验电器的工作原理是使金属箔带有同种电荷从而相互 (选填“吸引”或“排斥”);
(2)经查阅资料发现,金属导体中只有自由电子可以自由移动,自由电子带 电(选填“正”“负”);
(3)综合上述资料和所学知识,对金属箔张开一个角度的现象作出解释: 。
【答案】(1)排斥 (2)负 (3)已知与丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷,当玻璃棒与验电器的金属球相接触时,由于电荷间的相互作用,金属箔片上的自由电子移动到玻璃棒上,两个金属箔片因为失去电子带正电荷,相互排斥而张开一个角度。
【详解】(1)验电器是利用同种电荷相互排斥原理工作的。
(2)根据原子的构成可知,自由电子带负电荷。
(3)已知与丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷,当玻璃棒与验电器的金属球相接触时,由于电荷间的相互作用,金属箔片上的自由电子移动到玻璃棒上,两个金属箔片因为失去电子带正电荷,相互排斥而张开一个角度。
题型3 摩擦起电的原因
1、摩擦起电:用摩擦的方法使物体带电叫摩擦起电。原因:不同物质原子核束缚电子的本领不同。
摩擦起电的原因
(1)不同物质的原子核束缚电子的本领不同;
(2)失去电子的物体因为缺少电子而带正电;
(3)得到电子的物体因为有了多余电子而带等量的负电
摩擦起电的本质
摩擦起电并不是创造了电荷,而是电荷从一个物体转移到另一个物体,使正、负电荷分开
2、摩擦起电实质:电荷从一个物体转移到另一个物体使正负电荷分开;能的转化:机械能→电能。
(1)物质是由原子核与核外电子组成的,原子核带正电,核外电子带负电,通常情况下,原子核所带的正电荷与核外所有电子带的负电荷在数量上相等,整个原子不显电性,也就是物体对外不显电性。
(2)由于不同物质的原子核束缚电子的本领不同,当两个不同物体互相摩擦的时候,束缚电子本领弱的就会失去电子,失去电子的物体因缺少电电子带正电;束缚电子能力强的就会得到电子,得到电子的物体因有多余的电子而带等量的负电。
(3)在电荷转移的过程中,电荷的总量是保持不变的,即电荷是守恒的,在转移过程中,只能转移带负电荷的电子;可见,摩擦起电不是创造了电荷,而是电荷发生了转移。
★特别提醒
①摩擦起电并不是创造了电,而是两个物体在摩擦过程中,电子发生了转移,它从一个物体转移到另一个物体上,使失去电子的物体带正电,得到电子的物体带负电!
②不同物质组成的物体相互摩擦时,原子核束缚核外电子本领强的夺得电子,原子核束缚核外电子本领弱的失去电子!
【典例3-1】如图所示,小华利用身边物品做“会飞的章鱼”实验,她将塑料袋剪成细丝制成“章鱼”,用干毛巾分别摩擦“章鱼”和塑料管,然后将摩擦后的“章鱼”抛向空中,在下方用摩擦后的塑料管靠近“章鱼”,“章鱼”便飞起来。关于该实验,下列说法正确的是( )
A.摩擦后的塑料管与毛巾带上了同种电荷
B.毛巾摩擦后的“章鱼”细丝间会相互吸引
C.毛巾与塑料管摩擦的过程中创造了电荷
D.“章鱼”飞起的原理与验电器工作原理相同
【答案】D
【详解】AC.毛巾与塑料管摩擦的过程中电子发生了转移,并非创造了电荷,一个物体得到电子,另一个物体失去电子,得到电子的物体带负电,失去电子的物体带正电,摩擦后的塑料管与毛巾带上了异种电荷,故AC错误;
B.毛巾摩擦后的“章鱼”细丝间会因带上同种电荷而相互排斥,故B错误;
D.“章鱼”飞起的原理是塑料管和“章鱼”因带上同种电荷而相互排斥,与验电器工作原理相同,故D正确。
故选D。
【典例3-2】如图是部分不同物质的原子核对电子束缚能力强弱的排序图,可判断长白袜与蜡烛相互摩擦,长白袜由于 (选填“得到”或“失去”)电子而带 电。
【答案】 失去 正
【详解】[1][2]由图可知,长白袜的束缚电子的能力比蜡烛弱,故长白袜与蜡烛摩擦容易起电,长白袜失去电子带正电,蜡烛得到电子带负电。
跟踪训练1 如图所示是一个装有静电除尘纸的拖把,扫地时除尘纸与地板摩擦后带上负电,可以轻松地将附近的灰尘和头发清扫干净。下列说法正确的是( )
A.静电除尘纸失去了电子
B.静电除尘纸和地面摩擦时创造了电荷
C.静电除尘利用了带电体可以吸引轻小物体的性质
D.除尘纸与地板摩擦后带有同种电荷
【答案】C
【详解】ABD.摩擦起电的实质是电荷的转移,而非创造了电荷。扫地时除尘纸与地板摩擦,除尘纸得到电子带负电,地板失去电子带正电,除尘纸与地板摩擦后带有异种电荷,故ABD错误;
C.静电除尘纸带上负电后可以轻松地将附近的灰尘和头发清扫干净,利用了带电体可以吸引轻小物体的性质,故C正确。
故选C。
跟踪训练2 两个同学开玩笑,把毛毯蒙在了一个同学的头上,嬉闹一会后,当她们把毛毯揭开的时候,出现了如图所示的情景。该同学的头发都竖起来的原因是毛毯摩擦头发而使头发带了 (选填“同种”或“异种”)电荷而相互排斥;实质上是毛毯和头发之间发生了电子的 。
【答案】 同种 转移
【详解】[1]同种电荷相排斥,异种电荷相吸引。毛毯摩擦头发而使头发带了同种电荷而相互排斥。
[2]摩擦起电,电子发生转移,毛毯和头发相互摩擦时,电子发生转移,得电子的带负电,失电子带正电。
跟踪训练3 如图所示,用细铁丝做成的支架上端可作为转轴,把一根中间戳有小孔(没有戳穿)的饮料吸管放在转轴上,吸管能在水平面内自由转动、用纸巾摩擦吸管P端;
(1)为了检验吸管两端是否带电和带电的电性,将毛皮摩擦过带 电a的橡胶棒缓慢靠近吸管P端,发现吸管被排斥,缓慢拿开后再缓慢靠近吸管Q端,发现吸管被吸引。说明P端 ;Q端 。
(2)纸巾摩擦吸管,吸管带电的实质是 (选填“吸管”或“纸巾”)的原子核对 的束缚能力强,使之发生转移。
【答案】(1) 负 带负电 可能带正电可能不带电
(2) 吸管 电子
【详解】(1)[1]毛皮摩擦过的橡胶棒带负电。
[2]用带负电的橡胶棒靠近吸管P端,发现吸管被排斥,根据电荷间相互作用规律,P端带负电。
[3]用带负电的橡胶棒靠近吸管Q端吸管被吸引,根据电荷间相互作用规律,Q端带正电。带电体也有吸引轻小物体的性质,Q端也可能不带电。因此Q端可能带正电可能不带电。
(2)[1][2]用纸巾摩擦过的吸管P端带负电,吸管P端得到电子,吸管的原子核对电子的束缚能力强。
题型4 静电的防止和利用
1、静电的基本概念
(1)静电:即相对静止不动的电荷,通常指因不同物体之间相互摩擦而产生的在物体表面所带的正负电荷。
(2)静电放电:指具有不同静电电位的物体由于直接接触或静电感应所引起的物体之间静电电荷的转移。通常指在静电场的能量达到一定程度之后,击穿其间介质而进行放电的现象。
2、静电产生的原因
(1)微观原因:根据原子物理理论,电中性时物质处于电平衡状态。由于不同物质原子的接触产生电子的得失,使物质失去电平衡,产生静电现象。
(2)宏观原因:①物体间摩擦生热,激发电子转移;②物体间的接触和分离产生电子转移;③电磁感应造成物体表面电荷的不平衡分布;④摩擦和电磁感应的综合效应。
3、静电造成的危害:
(1)高压静电放电造成电击,危及人身安全。
(2)在多易燃易爆品或粉尘、油雾的生产场所极易引起爆炸和火灾。
(3)电子工业:吸附灰尘,造成集成电路和半导体元件的污染,大大降低成品率。
(4)胶片和塑料工业:使胶片或薄膜收卷不齐;胶片、CD塑盘沾染灰尘,影响品质。
(5)造纸印刷工业:纸张收卷不齐,套印不准,吸污严重,甚至纸张黏结,影响生产。
(6)纺织工业:造成绒丝飘动、缠花断头、纱线纠结等危害。
4、静电的防范:(1)保持空气湿度;(2)使用避雷针;(3)良好接地。
★特别提醒
(1)在日常生活中,我们用梳子在理头发的时候,常常会发现毛发在高压静电场力的作用下形成射线状。我们在每天夜晚脱衣服的时候,也常常会发现一种闪光效应和劈了啪啦的闪光声响。有时,我们在触摸“猫或狗”的皮毛时,你会受到微量的“电击”。还有,你用梳子理一下你的头发,你就可以将碎纸屑吸引起来。这些都是日常的静电现象。
(2)静电现象往往和摩擦、静电感应有关,静电不会产生持续电流,静电累积到一定程度会产生放电现象,拌有火花和声音。
【典例4-1】静电虽然有时会带来很多麻烦,但是在工业和生活中也具有很重要的作用,下列属于静电应用的是( )
A.静电复印 B.车辆尾部挂铁链
C.导电橡胶轮胎 D.静电释放器
【答案】A
【详解】A.静电复印是利用异种电荷相互吸引而使碳粉吸附在纸上,属于静电应用。故A符合题意;
B.运输易燃品的车辆尾部挂有一条铁链是为了把产生的静电导走,属于静电的防护。故B不符合题意;
C.飞机在滑行过程中,容易产生静电,导电橡胶做的轮子能将静电导入地面,属于静电的防护,故C不符合题意;
D.静电释放器能将人在运动过程中产生的静电释放出去,属于静电的防护,故D不符合题意。
故选 A。
【典例4-2】N95口罩的中间层为多孔结构的熔喷布,它能过滤比自身空隙小得多的颗粒物,原因是:在生产过程中通过处理,使熔喷布得到大量电子而带 (选填“正”或“负”)电,具有了 的作用。由于熔喷布有很好的 (选填“导电性”或“绝缘性”),所以能长时间保留静电,但放在自来水龙头下冲洗晾干后,熔喷布对细微颗粒物的过滤效果严重下降。原因是潮湿后的熔喷布 (选填“带”或“不带”)电。
【答案】 负 吸引轻小物体 绝缘性 不带
【详解】[1][2]N95口罩在生产过程中通过处理,使熔喷布得到大量电子而带负电荷,由于带电体能吸引轻小物体,进而吸附一些粒径较小的污染物,甚至病毒这种纳米级的物质也会被吸附。
[3][4]熔喷布有很好的绝缘性,所以能长时间保留静电。但放在自来水龙头下冲洗晾干后,熔喷布对细微颗粒物的过滤效果严重下降。由于普通自来水是导体,N95口罩在自来水龙头下冲洗时潮湿后的熔喷布不带电。
跟踪训练1 下列措施中,不属于防止静电危害的是( )
A.很高的建筑物顶端装上避雷针 B.很高的烟囱中安装静电除尘器
C.地毯中夹杂不锈钢导电纤维 D.油罐车装有一条拖在地上的铁链
【答案】B
【详解】A.很高的建筑物顶端装上避雷针可以把雷电引入大地,保护建筑物的安全,这是防止静电危害,故A不符合题意;
B.很高的烟囱中安装静电除尘器,这是静电的应用,不是防止静电危害,故B符合题意;
C.地毯中夹杂不锈钢导电纤维可以及时把走过的过程中产生的静电导走,属于防止静电的危害,故C不符合题意;
D.油罐车装有一条拖在地上的铁链,这是及时将静电导走,防止静电的危害,故D不符合题意。
故选B。
跟踪训练2 “粘”字常用来表述一些物理现象。如:“便利贴”的背面有粘性,可方便地贴在课本上,这是因为分子间有 ;用久了的风扇上面“粘”满灰尘,这是因为风扇和空气发生了 ;穿在身上的化纤衣服易“粘”毛绒是因为衣服带了 的缘故。
【答案】 引力 摩擦起电 静电
【详解】[1]“便利贴”的背面有粘性,可以减小分子之间的距离,使分子间作用力变大,从而产生更大的引力,使“便利贴”方便地贴在课本上,利用的物理知识是分子间有引力。
[2]扇叶在转动过程中与空气摩擦带上了电荷,扇叶带电后会吸引轻小的灰尘,所以扇叶上会粘有灰尘。
[3]穿着的化纤衣服“粘”毛绒,因为衣服摩擦起电后带静电,会吸引轻小物体。
【能力培优练】
1.如图所示把一根塑料绳一端扎紧,从另一端撕开成许多细丝,用干燥的手轻握细丝,从上向下摩擦几次后,发现细丝张开了,细丝张开的原因是( )
A.异种电荷相互吸引
B.同种电荷相互排斥
C.分子间的斥力
D.塑料丝的弹力
【答案】B
【详解】把一根塑料绳一端扎紧,从另一端撕开成许多细丝,用干燥的手从上向下捋几下,由于摩擦起电,塑料绳带上了电,同种电荷相互排斥,所以塑料绳细丝张开了。故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
2.小晋在帮妈妈做饭时,不小心将胡椒粉洒在了粗盐粒上,小晋拿塑料小勺在毛料布上摩擦后靠近胡椒粉,胡椒粉立刻被吸到勺子上,成功与粗盐粒分开。下列说法正确的是( )
A.小勺摩擦后能吸物是因为带电体能吸引轻小物体
B.小勺摩擦后带电能吸物是因为异种电荷相互吸引
C.塑料小勺摩擦后带电是因为创造了电荷
D.若小勺摩擦后带正电,则小勺得到电子
【答案】A
【详解】AB.塑料小勺在毛料布上摩擦了几下,塑料小勺能吸引胡椒粉是因为摩擦带了电,带电体有吸引轻小物体的性质,故B错误,A正确;
C.摩擦起电的实质是电荷的转移,所以塑料小勺带电不是创造了电荷,而是发生了电荷的转移,故C错误;
D.若小勺摩擦后带正电,则是因为小勺在摩擦的过程中失去了电子,故D错误。
故选A。
3.小明学习了一些电学知识后,动手做了以下实验。下列相关原理说法正确的是( )
A.甲图:摩擦后的气球能够吸引细水流,是带电体吸引轻小物体
B.乙图:摩擦后的吸管带电是创造了电荷
C.丙图:验电器金属箔张开是异种电荷相互排斥
D.丁图:水果作为电源将电能转化为化学能
【答案】A
【详解】A.摩擦后的气球带了电,能够吸引轻小物体,摩擦后的气球能够吸引细水流,是带电体吸引轻小物体,故A正确;
B.摩擦起电的实质是电子的转移,摩擦起电过程中不能创造电荷,故B错误;C.同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引,验电器金属箔张开是因为同种电荷相互排斥,故C错误;
D.电源是将其他形式的能转化为电能的装置,水果作为电源将化学能转化为电能,故D错误。故选A。
4.厨房烟雾中含有水汽、空气和油脂液滴等,直接排放会污染空气。抽油烟机可有效减少油烟污染,其中“静电分离”技术可让甲、乙金属板和油脂液滴分别带上电荷。当烟雾由下往上从两金属板间通过时,而带电的油脂液滴会被一侧的金属板吸附,并流入下方的油杯。下列关于金属板所带电荷及油杯位置符合要求的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【详解】静电分离是让甲、乙金属板和油脂液滴分别带上电荷。当烟雾由下往上从两金属板间通过时,空气和水汽由于不带电顺利通过,而油脂液滴会被一侧的金属板吸附,说明两侧金属板带电荷不同,且油滴与吸引的金属板带异种电荷,由于油滴带负电荷,因而带正电的金属板吸引,并在重力作用下流入带正电金属板下方的油杯。
故选D。
5.实验小组把锌板与不带电的验电器金属球相连,再用带负电的橡胶棒接触金属球,验电器的金属箔张开,如图甲;用紫外线灯照射锌板,发现金属箔张角变小,如图乙,研究表明锌板中的某种电荷“逃”到空气中,以下说法正确的是( )
A.图甲中橡胶棒接触金属球的瞬间,电荷是由验电器转移到橡胶棒
B.图甲中橡胶棒接触金属球的瞬间,电流方向是从验电器到橡胶棒
C.图乙中验电器的金属箔张开是因为异种电荷互相排斥
D.图乙中从锌板“逃”出的是正电荷
【答案】B
【详解】AB.橡胶棒带负电,有多余的电子,橡胶棒接触不带电的验电器金属球,电子从橡胶棒移动到验电器,正电荷定向移动的方向是电流的方向,自由电子的定向移动方向与电流方向相反,所以电流方向是从验电器到橡胶棒,故A错误,B正确;
C.验电器的原理是同种电荷互相排斥,故C错误;
D.图乙中两个金属箔片带同种电荷相互排斥,金属箔的张角变小是由于两个金属箔带的电荷量减小,它们之间的斥力减小,其原因是电子转移走了,所以乙图中从锌板“逃”出的是电子,电子带负电荷,即从锌板“逃”出的是负电荷,故D错误。
故选B。
6.下列对图中的现象,解释不正确的是( )
A.甲:被丝绸摩擦过的玻璃棒会带上正电荷,在这个过程中玻璃棒失去电子
B.乙:A中正电荷可以通过金属棒流向B,使B中的金属箔张开
C.丙:摩擦后的气球能吸引细水流,是因为气球带有电荷
D.丁:用细绳悬挂的轻质泡沫小球相互排斥,则两小球一定带有同种电荷
【答案】B
【详解】A.甲图中被丝绸摩擦过的玻璃棒会带上正电荷,根据摩擦起电的实质可知,得到电子的带负电,失去电子的带正电,所以在这个过程中玻璃棒失去了电子,故A正确,不符合题意;
B.由于金属中正电荷不能移动,乙图中为B中的自由电子通过金属棒流向A,B中金属箔带正电,根据电荷间相互作用的规律,B中的金属箔带同种电荷而张开,故B错误,符合题意;
C.带电体具有吸引轻小物体的性质,因此丙图,摩擦后的气球能够吸引细水流,是因为气球带有电荷,带电体具有吸引轻小物体的性质,故C正确,不符合题意;
D.根据电荷间相互作用的规律可知,丁图中用细绳悬挂的轻质泡沫小球相互排斥,则两小球一定带有同种电荷,故D正确,不符合题意。
故选B。
7.手工制造固体燃料在火箭与导弹领域十分重要,火药雕刻技术也直接决定了一个国家武器装备的国防实力。雕刻火药对精度要求极高,且雕刻车间需要采取严格的防静电技术。静电、不合理的摩擦,甚至刀具触碰到金属壳等都能导致其燃爆。结合以上材料,下列措施中不能有效防止静电的是( )
A.刀具触碰到金属壳 B.佩戴防静电腕带
C.触摸导静电棒释放静电 D.穿防静电工作服
【答案】A
【详解】A.刀具触碰到金属壳这个行为是产生静电的潜在原因,因为金属之间的摩擦和接触容易产生静电,所以这不是防止静电的措施,而是应该避免的行为,故A不能有效防止静电,符合题意;
B.防静电腕带能有效将人体产生的静电导入大地,从而避免静电的积累,是有效的防止静电措施,故B能有效防止静电,不符合题意;
C.导静电棒可以提供一个低阻抗的通路,使人体或设备上的静电荷迅速释放到大地,也是有效的防止静电措施,故C能有效防止静电,不符合题意;
D.防静电服能有效防止静电的产生和积累,特别是在火药雕刻这样的高风险环境中,更是必不可少的防护措施,故D能有效防止静电,不符合题意。
故选A。
8.如图甲所示,两个相同的验电器A和B,A不带电,B带正电。用带绝缘柄的金属棒把A和B连接起来,A金属箔的张角变大,B金属箔的张角变小,如图乙所示。则自由电子移动方向与瞬间电流方向分别是( )
A.由A到B 由B到A B.由B到A 由A到B
C.由A到B 由A到B D.由B到A 由B到A
【答案】A
【详解】B带正电,A不带电,用金属棒把A、B连接起来时,由于B带正电,缺少电子,自由电子将从A到B。物理学规定正电荷定向移动的方向是电流的方向,故负电荷定向移动的反方向是电流的方向,电子带负电,所以瞬间电流的方向是从B到A。故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
9.下列物理常识中说法正确的是( )
A.燃料热值与燃料燃烧情况无关
B.随着技术进步,内燃机效率能达到100%
C.摩擦起电的实质是创造出新的电荷
D.一个物体带正电,是因为它获得了带正电的原子核
【答案】A
【详解】A.燃料的热值是指燃料完全燃烧后释放的热量与质量的比,是燃料的一种特性,与燃烧情况无关,故A正确;
B.热机在工作过程中,必然会有能量的损失,如废气带走热量、机械摩擦损耗等,所以内燃机的效率永远不可能达到 100%,故B错误;
C.摩擦起电的实质是电荷的转移,而不是创造了新的电荷。两个物体相互摩擦时,电子从一个物体转移到另外一个物体上,从而使物体分别带上了等量的异种电荷,故C错误;
D.一个物体带正电,是因为它失去了电子,而不是获得了带正电的原子核。通常情况下,原子核在物体内部是相对固定的,不会发生得失,故D错误。
故选 A。
10.人类在探索微观世界的过程中,提出了很多的模型,如图是1911年,物理学家卢瑟福建立的核式结构模型,他认为原子是由原子核和核外带负电的 组成。摩擦的物体之所以能够带电是由于 (选填“摩擦创造了电荷”或“电子发生了转移”)。
【答案】 电子 电子发生了转移
【详解】[1]卢瑟福认为原子的质量几乎全部集中在直径很小的核心区域,叫原子核,带负电的电子在原子核外绕核作轨道运动。
[2]摩擦起电的实质是电子的转移,得到电子的物体带负电荷,失去电子的物体带正电荷。
11.荷叶上两滴水珠接触时,会自动结合成一大滴水珠,此事实说明分子间存在着 (选填“引力”或“斥力”);在干燥的天气里,用塑料梳子梳头,发现越梳头发越蓬松,这是因为头发带 (选填“同”或“异”)种电荷而相互排斥。
【答案】 引力 同
【详解】[1]分子之间存在相互作用的引力和斥力,荷叶上两滴水珠接触时,会自动结合成一大滴水珠,是因为靠近的水分子之间有引力的作用。
[2]在干燥的天气里,用塑料梳子梳头,发现越梳头发越蓬松,是因为头发与梳子摩擦带了电,头发之间因带同种电荷而相互排斥。
12.我们要养成“做中学”的良好学习习惯。如图甲所示,用丝绸摩擦气球后,发现气球温度升高了,这是通过 的方式改变气球的内能;将一只丝绸摩擦过的气球靠近水平桌面上静止的另一只丝绸摩擦过的气球,发现另一只气球向远处滚动,如图乙所示,这是因为同种电荷相互 ;实验室里的 (填仪器名称)的工作原理与这一规律相同。
【答案】 做功 排斥 验电器
【详解】[1]用丝绸摩擦气球,需要克服摩擦做功,气球的内能增大,温度升高。这是通过做功的方式改变内能。
[2][3]将一只丝绸摩擦过的气球靠近水平桌面上静止的另一只丝绸摩擦过的气球,发现另一只气球向远处滚动,这是因为两只气球在与丝绸摩擦过程中带上了同种电荷,同种电荷相互排斥。实验室里验电器的工作原理与这一规律相同,验电器使用时,两个金属箔带上同种电荷,同种电荷相互排斥。
13.静电复印技术已经逐渐走入人们的生活,如图所示的是利用身边的素材来简单模拟静电复印原理的示意图。找一块玻璃板,用丝绸快速摩擦整个板面,其意图是通过摩擦使玻璃板带 电,用干燥的手指在玻璃板上写一个“大”字,其意图是借助人体将“大”字部分的电荷导走,因为人体是 ,将玻璃板平放,在上面均匀地撒上一层干木屑,再将玻璃板缓慢竖起,随着玻璃板上干木屑的滑落,一个“大”字就在玻璃板上显现出来了。其他部分的干木屑被吸引是因为 。
【答案】 正 导体 带电体能吸引轻小物体
【详解】[1]丝绸摩擦玻璃时,发生摩擦起电现象,玻璃板因束缚电子的本领弱而失去电子带正电。
[2]用干燥的手指在玻璃板上写一个“大”字,其意图是借助人体将“大”字部分的电荷导走,因为人体是导体,能够传导电荷。
[3]干木屑被吸引是因为带电体能吸引轻小物体,玻璃板上未被手指划过的部分仍带有电荷,因此能够吸引干木屑;而手指划过的部分电荷被导走,无法吸引干木屑,所以木屑会掉落。
14.教室的吊扇使用一段时间后,扇叶很容易粘灰尘。这是因为扇叶转动时与空气发生摩擦而 ,有了 的性质引起的。
【答案】 带电 吸引轻小物体
【详解】[1][2]扇叶转动时,与空气摩擦,电子在扇叶和空气之间发生了转移,使扇叶带了电,而带电体有吸引轻小物体的性质,于是容易粘灰尘。
15.下图所示是在探究“电荷间的相互作用规律”实验中的情景:
(1)小红同学用两根丝绸摩擦过的有机玻璃棒和两根毛皮摩擦过的橡胶棒,进行了如图所示的三次实验,根据实验现象可得出的结论是:同种电荷相互排斥,异种电荷相互 ;
(2)验电器的工作原理就是利用了上述中 这一结论来工作的;
(3)若毛皮摩擦过的橡胶棒带负电,说明它的摩擦过程中 (选填:“失去”或“得到”)了电子。
【答案】(1)吸引 (2)同种电荷相排斥 (3)得到
【详解】(1)根据图丙可知,异种电荷相互吸引。
(2)验电器的金属箔片带有同种电荷,验电器的工作原理就是利用了上述中同种电荷相互排斥。
(3)若毛皮摩擦过的橡胶棒带负电,说明它的摩擦过程中得到电子带负电,毛皮失去电子带正电。
16.学习了电荷间的相互作用之后,小沈同学大胆地猜想,电荷间相互作用力的大小是否与两电荷所带的电荷量和它们之间的距离有关呢?于是他用如图甲所示装置,做起了实验,Q是一个带正电的物体,把系在细线上的带正电的小球先后挂在A、B、C三处,比较小球在不同位置所受带电物体的作用力的大小。回答下列问题:
(1)这个力的大小是通过 显示出来的。
(2)为使实验现象更明显,悬挂在细线上的小球应用 (选填“小钢球”或“塑料泡沫小球”)。
(3)根据实验现象,可得出结论:电荷量一定时, ,电荷间相互作用力越大。
(4)做完以上实验后,用另一个小球靠近带正电的物体Q时,情景如图乙所示,则另一个小球的带电情况可能是 。
【答案】(1)细线偏离竖直方向的角度 (2)塑料泡沫小球 (3)电荷间距离越小 (4)带负电或者不带电
【详解】(1)在小球质量一定的情况下,细线与竖直方向的夹角越大,小球受到的电荷间作用力越大,这个力的大小可以通过细线与竖直方向的夹角大小显示出来,这种研究方法称之为转换法。
(2)为使实验现象更明显,悬挂在丝线上的小球应选用质量较小的塑料泡沫小球。
(3)由图知,A处小球偏转角度最大,C处小球偏转角度最小,故可得出结论:在电荷量一定的情况下,电荷间的距离越小,电荷间的作用力越大。
(4)电荷间的相互作用规律是:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引,相互排斥的一定是同种电荷,但相互吸引的可能是异种电荷,也可能一个带电,另一个不带电。
【链接中考】
1.(2024·山东济宁·中考真题)在学习交流活动中,小明收集了一些观点:①人站在平面镜前,当走近平面镜时,他的像变大;②重力为的水能浮起重力为的物体;③力臂等于支点到力的作用点的距离;④海拔高度越高的地方,大气压强越大;⑤两物体相互摩擦,失去电子的物体带正电;⑥内燃机在做功冲程中将内能转化为机械能。下列选项中观点都正确的是( )
A.①③⑥ B.②③④ C.①④⑤ D.②⑤⑥
【答案】D
【详解】①平面镜成的像和物体大小相等,人站在平面镜前,当走近平面镜时,他的像不变,故①错误;
②物体受到的浮力大小与液体的密度和排开液体的体积有关,与液体的重力无关,重力为5N的水能浮起重力为10N的物体,故②正确;
③力臂是支点到力的作用线的距离,而不是支点到力的作用点的距离,故③错误;
④海拔高度越高的地方,大气压强越小,故④错误;
⑤两物体相互摩擦,得到电子的物体带负电,失去电子的物体带正电,故⑤正确;
⑥内燃机在其做功冲程中,燃气膨胀做功,将燃气的内能转化为机械能,故⑥正确。
故选D。
2.(2024·山东东营·中考真题)甲、乙、丙三个轻质小球用绝缘细线悬挂,相互作用情况如图所示。如果丙带负电,则甲( )
A.一定带负电 B.一定带正电
C.一定不带电 D.可能带负电
【答案】B
【详解】根据电荷间的相互作用规律可知,同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引;已知丙带负电,由图可知,乙、丙相互吸引,则乙带正电或不带电;甲、乙相互排斥,则甲、乙均带电且带同种电荷。综上可知,甲一定带正电,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
3.(2024·海南·中考真题)说明流体中流速大的地方压强小的原理是( )
A.将气球按压在钉板上,气球没有破裂
B.将气球放在里面有热气的瓶口上,气球被吞了进去
C.向气球中间吹气,两球靠拢
D.将两个被毛织品摩擦过的气球靠近,两球相互弹开
【答案】C
【详解】A.将气球按压在钉板上,气球没有破裂,是因为钉子数量多,通过增大受力面积减小了压强,故A不符合题意;
B.将气球放在里面有热气的瓶口上,气球被吞了进去,是因为瓶内气体温度降低后气压减小,大气压将气球压入瓶内,故B不符合题意;
C.向气球中间吹气,两球中间的空气流速变大压强变小,两侧的空气流速小压强大,将两球压向中间,所以两球靠拢,故C符合题意;
D.将两个被毛织品摩擦过的气球靠近,两球相互弹开,是因为两球带有同种电荷,两种电荷相互排斥,故D不符合题意。
故选C。
4.(2024·广东·中考真题)《本草纲目》记载:“琥珀如血色,以布拭热,吸得芥子者真也”。“拭”指摩擦,“以布拭热”是通过 (选填“做功”或“热传递”)的方式改变琥珀的内能。“吸得芥子”是由于琥珀因摩擦带 而 轻小的芥子。
【答案】 做功 电 吸引
【详解】[1]改变物体内能的方法有热传递和做功。“以布拭热”是通过做功的方式改变了琥珀的内能。
[2][3]由于不同物质的原子核束缚电子的本领不同,琥珀和布摩擦时,因得失电子,二者都带上了电,由于带电体具有吸引轻小物体的性质,琥珀就把轻小的芥子吸起来。
5.(2024·山东菏泽·中考真题)电脑屏幕上“粘”了一层灰尘,小明想到了一个除尘办法:用塑料尺在头发上快速摩擦了几下,靠近电脑屏幕,灰尘就被吸下来。这是利用了带电体 的性质;塑料尺是 (选填“导体”或“绝缘体”)。
【答案】 具有吸引轻小物体 绝缘体
【详解】[1] 用塑料尺在头发上快速摩擦了几下后发生摩擦起电现象,塑料尺变成了带电体,而带电体具有吸引轻小物体的性质,所以将塑料尺靠近电脑屏幕,灰尘就被吸下来。
[2] 塑料尺导电性很差,属于绝缘体。
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