摘要:
本讲义聚焦初中物理“两种电荷”这一核心知识点,系统构建从摩擦起电现象到电荷间相互作用规律,再到验电器原理与静电应用的完整知识链条,层层递进,逻辑清晰。通过实验探究、生活实例和典型例题,帮助学生建立“电荷”概念,理解摩擦起电本质是电子转移,掌握判断带电情况的方法,形成对电现象的科学认知。
资料设计亮点突出,融合物理观念、科学思维与科学探究三大素养,体现学科育人价值。例如,利用“验电器的两能两不能”技巧训练学生推理能力,强化模型建构意识;通过“怒发冲冠”等真实情境引导学生解释生活现象,提升科学解释力;设置多道中考真题变式训练,既巩固基础又拓展思维深度。课中可作为教师演示与互动支架,课后便于学生自主查漏补缺,实现学练结合,有效提升学习效率与核心素养水平。
内容正文:
第1节 两种电荷
目 录
【学习目标】 1
【思维导图】 3
【知识梳理】 4
知识点一:电荷间的相互作用 4
知识点二:摩擦起电的原因 9
知识点三:静电的防止和利用 13
【方法技巧】 16
方法技巧1 解决物体是否带电问题 16
方法技巧2 验电器的“两能”与“两不能” 17
【巩固训练】 17
【学习目标】
(一)学习目标
核心素养
具体目标内容
物理观念:建立 “电荷” 的基本概念,形成对电现象的初步认知;
科学思维:通过规律总结,培养逻辑推理能力,区分概念本质与表象。
1. 知道自然界中只有两种电荷,能说出正电荷和负电荷的规定。
2. 了解电荷间的相互作用规律,能准确表述该规律。
3. 知道验电器的构造和工作原理,能说明验电器检验物体是否带电以及粗略判断带电多少的原理。
4. 了解摩擦起电的实质,能区分 “摩擦起电” 与 “电荷创造” 的误区。
科学探究:通过实验操作与现象分析,提升观察能力、实验操作能力和现象归纳能力;
解决问题能力:运用电荷知识解释生活现象,解决 “判断物体带电情况” 的实际问题。
1. 能通过生活实例归纳出 “物体带电” 的现象,并用电荷相关知识解释这些现象。
2. 能完成 “摩擦起电”“用验电器检验带电体” 的基础实验操作,观察实验现象并记录,根据现象推导结论。
3. 能根据电荷间的相互作用规律,判断未知物体的带电情况。
科学态度:形成尊重事实、严谨求实的科学态度;
社会责任:建立安全用电意识,认识科学技术对社会发展的影响。
1. 感受电现象在生活中的广泛存在,激发对电学知识的学习兴趣。
2. 通过了解摩擦起电的历史与科学家对电现象的探索过程,体会科学研究的严谨性与持续性。
3. 培养安全用电的意识,初步了解 “静电危害” 与 “静电利用”,认识科学知识的两面性。
(二)重点难点
1.重点
(1)两种电荷的规定及电荷间的相互作用规律;
(2)验电器的工作原理;
(3)摩擦起电的实质。
2.难点
(1)对 “异种电荷相互吸引” 的灵活应用;
(2)摩擦起电实质的理解;
(3)用电荷相关知识解释复杂生活现象。
【思维导图】
【知识梳理】
知识点一:电荷间的相互作用
摩擦起电现象
实验过程
现象
分析
归纳
用塑料梳子在头发上摩擦,然后靠近碎纸屑
经摩擦后的物体具有共同的特点--能够吸引轻小物体,我们可以说物体带了“电”或者说带说带了电荷
用摩擦的方法使物体带电叫摩擦起电
用毛皮摩擦过的气球靠近干燥的头发
毛皮摩擦过的气球靠近细水流
1.摩擦起电
(1)定义:用摩擦的方法使物体带电。
(2)摩擦起电的条件
①环境干燥:若空气环境比较潮湿,即使物体带电,电荷会在潮湿的环境中流失。
②不同种物体相互摩擦可能带电,同种物体相互摩擦一定不带电。
2.带电体的性质
带电的物体具有吸引轻小物体的性质,我们可以利用带电体的这种性质检验物体是否带电。
【实验】探究两种电荷的相互作用
【实验过程及现象】
(1)用丝绸摩擦过的两个玻璃棒相互靠近,现象如图甲所示。
(2)用毛皮摩擦过的两个橡胶棒相互靠近,现象如图乙所示。
(3)用丝绸摩擦过的玻璃棒和用毛皮摩擦过的橡胶棒相互靠近,现象如图丙所示。
【实验结论】
(1)用丝绸摩擦过的玻璃棒和用毛皮摩擦过的橡胶棒,所带电荷的性质不同;
(2)电荷间的相互作用规律:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。
3.两种电荷
(1)把与丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷规定为正电荷;
(2)把与毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷规定为负电荷。
4.电荷间的相互作用
(1)同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。
(2)利用电荷间的相互作用可以判断物体是否带电及带电的性质。如带正电的物体靠近另一物体,若相互排斥,则另一物体一定带正电;若相互吸引,则另一物体可能带负电,可能不带电,此时可再把另一物体靠近轻小物体,如吸引带负电,不吸引则不带电。
5.电荷量
(1)定义:物体带电的多少,叫电荷量,简称电荷,用符号Q或q表示。
(2)单位:库仑,简称库,符号C。
(3)元电荷:自然界中最小的电荷量叫元电荷,用“e”表示,e=1.6×10-19C;自然界中其它的电荷量均为元电荷的整数倍。
6.验电器
(1)构造:金属球、金属杆、金沙箔及绝缘外壳;
(2)原理:同种电荷相互排斥;
(3)作用:检验物体是否带电。
运用电荷间的相互作用规律分析带电情况——推理法
综合运用电荷间的相互作用规律判断物体的带电情况,注意以下规律:
1.由已知带电情况的物体入手,借用相互作用情况依次判断每个物体的带电情况。
2.若带电体能吸引轻小物体,轻小物体的带电情况有两种:可能不带电,可能带异种电荷。
【典例1】(2025·江苏无锡·中考真题)如图所示,将一根针插在绝缘底座上,把折成V字形的不带电铝箔条水平架在针的顶端。现用塑料棒靠近铝箔条的一端时,发现铝箔条偏转,则塑料棒( )
A.一定带电 B.一定不带电 C.一定带正电 D.一定带负电
【答案】A
【解析】带电体具有吸引轻小物体的性质。铝箔条不带电,用塑料棒靠近铝箔条的一端时,发现铝箔条偏转,铝箔条被塑料棒吸引,说明塑料棒一定带电,但电性无法确定。故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
【典例2】如图所示,将甲、乙两个带电小球放在光滑的绝缘水平面上,其中甲球带负电荷、乙球带正电荷,为了使这两个小球在原来的位置静止,沿着甲、乙两球的球心连线方向,在某一位置放上一个带电小球丙,可以恰好使得三球均保持静止。则丙球可能( )
A.带正电,放在Ⅰ区域 B.带负电,放在Ⅰ区域
C.带正电,放在Ⅲ区域 D.带负电,放在Ⅱ区域
【答案】A
【解析】A.甲球带负电荷、乙球带正电荷,因为异种电荷相互吸引,同种电荷相互排斥,若将带正电的小球放在甲球左侧,甲球对乙球和丙球的吸引力使其相互靠近,但由于丙球和乙球相互排斥,所以三个小球可以保持静止,故A符合题意;
B.若将带负电的丙球放在甲球左侧,丙球和甲球相互排斥,乙球和甲球相互吸引,甲球受到向右的作用力无法保持静止,故B不符合题意;
C.若将带正电的丙球放在乙球右侧,丙球和乙球相互排斥,甲球和乙球相互吸引,甲球受到向左的作用力无法保持静止,故C不符合题意;
D.若将带负电的丙球放在两球中间,乙球和丙球相互吸引,甲球和丙球相互排斥,丙球将受到向右的作用力无法保持静止,故D不符合题意。
故选A。
【变式1】如图a,用绝缘线分别悬吊甲、乙两轻小物体,摩擦后失去电子的玻璃棒丙分别靠近甲、乙,现象如图b所示,则( )
A.甲一定带负电 B.乙可能不带电
C.丙一定带正电 D.甲和乙靠近时,一定如图c所示
【答案】C
【解析】A.摩擦后失去电子的玻璃棒丙带正电,甲与丙相互吸引,甲可能带负电,也可能不带电,故A错误;
B.丙带正电,丙和乙相互排斥,乙一定带正电,故B错误;
C.摩擦后失去电子的玻璃棒丙一定带正电,故C正确;
D.乙带正电,甲可能带负电,也可能不带电,甲和乙靠近时,会相互吸引,故D错误。
故选C。
【变式2】(多选)关于如图所示的各种电现象,下列解释错误的是( )
A.图甲:用丝绸摩擦过的玻璃棒会带上正电荷,在这个过程中丝绸得到了电子
B.图乙:验电器A中正电荷通过金属棒流向验电器B,使验电器B中的金属箔带同种正电荷而张开
C.图丙:摩擦后的气球能够吸引细水流,是因为带电体具有吸引轻小物体的性质
D.图丁:用细绳悬挂的轻质泡沫塑料小球相互排斥,则两小球一定带有异种电荷
【答案】BD
【解析】A.摩擦起电的实质是得失电子,得到电子带负电,失去电子带正电。用丝绸摩擦过的玻璃棒会带上正电荷,则玻璃棒失去电子,所以在这个过程中丝绸得到了电子带负电,故A正确,不符合题意;
B.金属中能发生定向移动的只有电子。将带正电的验电器A与不带电的验电器B连接起来,验电器B失去电子带正电,即电子由B转移到A,故B错误,符合题意;
C.摩擦可以使物体带电,所以摩擦后的气球带了电,而带电体具有吸引轻小物体的性质,所以能够吸引细水流,故C正确,不符合题意;
D.同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。用细绳悬挂的轻质泡沫塑料小球相互排斥,则两小球一定带有同种电荷,故D错误,符合题意。
故选BD。
【变式3】验电器
(1)作用:实验室中通常用验电器来 。
(2)原理: 。
(3)工作过程:当带电的物体接触不带电的验电器的金属球时,验电器的两金属箔张开了一定的角度,这表明两金属箔带上了 电荷。说明在这个过程中,有电荷通过金属球和金属杆发生了 ,验电器的金属箔带上了同种电荷。
【答案】(1)检验物体是否带电 (2)同种电荷相互排斥 (3)同种 转移
【解析】(1)验电器的作用:实验室中通常用验电器来检验物体是否带电。若物体带电,金属箔片张开。
(2)带电体与金属球接触,金属箔与物体间通过金属杆和金属球进行电荷的转移,使金属箔片带上同种电荷而张开,因此验电器的原理:同种电荷相互排斥。
(3)[1][2]工作过程:当带电的物体接触不带电的验电器的金属球时,由于同种电荷相互排斥,验电器的两金属箔张开了一定的角度,这表明两金属箔带上了同种电荷。说明在这个过程中,有电荷通过金属球和金属杆发生了转移,若物体带正电,金属箔的电子通过金属杆和金属球转移到了物体,金属箔片都带了正电荷;若物体带负电,物体的电子通过金属球和金属杆转移到了金属箔片,金属箔片都带了负电荷,因此验电器的金属箔带上了同种电荷。
知识点二:摩擦起电的原因
1.原子及其结构
(1)20世纪初,卢瑟福提出了原子的核式结构模型。
(2)物质由大量的原子、分子构成。原子由位于中心的原子核和核外电子构成;原子核由质子和中子构成。
(3)原子呈电中性;原子核带正电,电子带负电;质子带正电,中子不带电。
(4)1个质子带有最小的正电荷,电荷量为1.6×10-19C;1个电子带有最小的负电荷,电荷量为-1.6×10-19C。
2.摩擦起电的原因及实质
(1)通常情况下,原子呈电中性是因为原子内部原子核所带的正电荷数量与核外电子所带的负电荷数量相等,不显电性。
(2)摩擦起电的原因
由于不同物质的原子核对核外电子的束缚能力不同,当原子核对核外电子束缚能力强的物质构成的物体与原子核对核外电子束缚能力弱的物质构成的物体摩擦时,原子核对电子束缚能力强的物质将得到电子带负电,原子核对电子束缚能力弱的物质将失去电子带正电。
(3)摩擦起电的实质
电子从一种物质转移到另一种物质,电荷的总量不变。
生活物理
高速飞行的飞机与空气发生摩擦带上了电荷,着陆时若电荷不能及时转移,容易危及地勤人员的生命,所以飞机的轮胎中含有导体材料,便于及时导走电荷,避免造成危险。
【例3】(2025·山东济南·中考真题)汤姆孙发现阴极射线是由高速运动的带负电粒子组成的,这种带负电的粒子是( )
A.分子 B.原子 C.质子 D.电子
【答案】D
【解析】原子是由带正电的原子核和带负电的核外电子组成的,原子核是由不带电的中子和带正电的质子组成的。1897年汤姆孙发现阴极射线是由高速运动的带负电的粒子组成,这种粒子是电子。
故选D。
【例4】(2025·江苏徐州·中考真题)一根不带电的橡胶棒,用毛皮摩擦后带上了负电。摩擦过程中发生转移的粒子是( )
A.原子核中的质子 B.原子核中的中子
C.原子核外的电子 D.核子中的夸克
【答案】C
【解析】摩擦起电的实质是核外电子的转移,原子核束缚电子本领强的物质得到电子带负电,原子核束缚电子本领弱的物质失去电子带正电。橡胶棒与毛皮摩擦后带负电,是因为电子从毛皮转移到橡胶棒,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
【变式1】图是锂(Li)原子结构示意图,下列说法不正确的是( )
A.锂原子核所带正电荷与核外电子所带负电荷相等
B.锂原子由带正电的原子核和带负电的核外电子组成
C.锂原子失去电子后带正电
D.锂原子失去电子后带负电
【答案】D
【解析】AB.根据原子结构可知,锂原子是由锂原子核与核外绕原子核高速运动的电子构成的。锂原子的质子数跟核外电子数目相等,其中原子核中中子不带电,质子带正电,电子带负电,即原子核所带的正电荷量与核外电子所带的负电荷量相等,故锂原子不带电,故AB正确,不符合题意;
CD.质子带正电,核外电子带负电。锂原子失去电子后,原子核内质子数比核外电子数要多,所以锂原子失去电子后带正电,故C正确,不符合题意,D错误,符合题意。
故选D。
【变式2】图甲为部分物质的原子核对核外电子束缚能力强弱情况,束缚能力越弱越容易失去电子。现用丝绸摩擦石蜡,然后将该石蜡靠近轻质小球,发现它们相互排斥,再将石蜡触碰了验电器的金属球,发现金属箔片张开,如图乙。下列说法中正确的是( )
A.金属箔片一定带负电
B.小球可能带负电也可能不带电
C.丝绸和石蜡摩擦过程中,石蜡一定失去电子
D.验电器和石蜡接触后,验电器一定失去电子
【答案】A
【解析】AD.观察图甲可知,石蜡的原子核对核外电子束缚能力,高于丝绸的能力,则现用丝绸摩擦石蜡,电子会从丝绸转移到石蜡上,丝绸带正电,石蜡带负电,石蜡接触了验电器的金属球后,验电器的金属箔片就带负电,验电器相当于得到了电子,故A正确,D错误;
B.由上述解析可知,石蜡带负电,将该石蜡靠近轻质小球,发现它们相互排斥,根据同种电荷互相排斥,可知轻质小球也带负电,不可能不带电,否则因带电物体会吸引轻质物体,石蜡会吸引轻质小球,故B错误;
C.由AD解析可知,丝绸和石蜡摩擦过程中,石蜡对电子的束缚能力强,故石蜡会得到电子,失去电子的是丝绸,故C错误。
故选A。
【变式3】(多选)部分物质的原子核对核外电子束缚能力的强弱如表所示,小明同学将与丝绸摩擦后的玻璃棒靠近悬挂的轻质小球,发现轻质小球被吸引,如图所示,下列说法正确的是( )
原子核对核外电子的束缚能力:弱强
玻璃
毛皮
丝绸
纸
金属
硬橡胶
涤纶
硬塑料
A.玻璃棒一定带正电 B.小球一定带负电
C.摩擦时玻璃棒失去电子 D.摩擦时玻璃棒得到了电子
【答案】AC
【解析】ACD.因为丝绸束缚电子本领强,故丝绸与玻璃摩擦时,玻璃失去电子,带正电。故AC正确,D错误;
B.带正电的玻璃吸引小球,有两种可能,一是带电的玻璃能够吸引的不带电的小球;二是小球带负电,正、负电荷相互吸引。所以,不能确定电球一定带负电。故B错误。
故选AC。
知识点三:静电的防止和利用
1.静电的危害
(1)爆炸和火灾:在易燃易爆环境(如加油站、化工车间)中,静电火花释放的能量可能引燃可燃气体、粉尘或液体,导致严重事故。
(2)人体电击:静电放电对人体产生瞬间刺痛感,虽无致命伤害,但可能导致坠落、机械误操作等其他伤害。
(3)生产损害与设备故障:
静电导致粉体堵塞管道、印刷品质量下降或纸张粘连;静电放电可击穿半导体元件,造成计算机故障或数据丢失。
2. 静电的防止
(1)控制静电的产生:
限制流体流速,减少摩擦起电;避免使用化纤材料,优先选择棉、麻等天然纤维衣物。
(2)加快静电的消散(接地处理):
导体设备接地以泄放电荷;环境增湿:维持湿度40%-60%,减少电荷积累;使用抗静电剂或消除器:中和物体表面静电。
(3)个体与场所防护:
易燃场所穿戴防静电服、鞋靴,并设置触摸式接地装置;电子车间采用导静电地板和清洁环境,防止粉尘吸附。
3. 静电的利用
(1)静电除尘:使烟尘中的颗粒带上负电荷,颗粒便被吸引到带正电荷的金属网上,这就是静电除尘。
(2)静电喷涂:使喷出的雾状油漆带负电荷,待喷涂物件带正电荷,油漆液滴便会均匀地附着在物件表面,这就是静电喷涂。
(3)静电拖把:利用摩擦使地面上的毛发等碎屑和拖把上的静电除尘纸带电,碎屑被静电除尘纸吸附带走,从而达到清洁的目的。
【典例5】下列措施中能有效防止静电的是( )①刀具触碰到金属壳 ②佩戴防静电腕带 ③触摸静电棒释放静电 ④必须穿防静电服
A.①②③ B.②③④
C.①②④ D.①③④
【答案】B
【解析】①刀具触碰到金属壳,可能会产生静电放电等情况,不能有效防止静电,反而可能引发问题。 ②佩戴防静电腕带,能将人体产生的静电及时导走,有效防止静电。 ③触摸静电棒释放静电,可把人体积累的静电释放掉,有效防止静电。 ④穿防静电服,能减少人体静电的产生和积累,有效防止静电。所以②③④能有效防止静电,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
【典例6】运送汽油的油罐车后面拖着一条金属链,这是因为( )
A.让金属链与地面摩擦发出声音提示行人注意安全
B.能够提升油罐车的稳定性
C.能够随时释放车体上的静电荷,以防电荷累积和放电
D.可以让油罐车更加美观并且提高辨识度
【答案】C
【解析】运送汽油的油罐车会产生摩擦起电现象,容易带上电荷,后面拖着一条金属链,能够随时释放车体上的静电荷,将电荷导向大地,以防电荷累积和放电,这属于静电现象的防护,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
【变式1】在某些场合,静电可能会给人类带来灾难,可有时,利用静电现象也可以造福人类。以下事例中属于静电现象的应用的是( )
A.在工厂的尾气排放系统中加入静电除尘装置 B.油罐车尾拖有一条铁链
C.在高精密的工厂车间的地毯中植入导电金属丝 D.飞机的轮胎使用导电橡胶
【答案】A
【解析】A.在工厂的尾气排放系统中加入静电除尘装置,属于静电现象的应用,故A符合题意;
B.油罐车在运输过程中易产生静电,若不及时导走可能会发生危险,可通过铁链将静电导入大地,不属于静电现象的应用,故B不符合题意;
C.在高精密的工厂车间的地毯中植入导电金属丝,是为了导走静电,防止静电的积累,不属于静电现象的应用,故C不符合题意;
D.飞机的轮胎使用导电橡胶,目的是将飞机在飞行过程中积累的静电在着陆时导入大地,以防止静电危害,不属于静电现象的应用,故D不符合题意。
故选A。
【变式2】下列实例中,不属于静电防护的是( )
A.飞机轮胎用导电橡胶制成 B.静电复印机复印文件资料
C.油罐车车辆尾部挂有一条铁链 D.高大建筑的顶端都装有避雷针
【答案】B
【解析】A.飞机轮胎用导电橡胶制成,是为了将飞机因摩擦产生的静电导出,从而避免静电产生的危害,故A不符合题意;
B.静电复印机复印文件资料,利用了静电吸附的原理工作,不是静电防护,故B符合题意;
C.油罐车车辆尾部挂有一条铁链,可以将油罐车因摩擦产生的静电导入大地,防止静电积累,故C不符合题意;
D.高大建筑的顶端都装有避雷针,可以将云层因摩擦产生的静电引入大地,避免建筑物遭受雷击,故D不符合题意。
故选B。
【变式3】如图甲,静电喷涂时,喷枪喷出带负电的涂料粒子,快速向带 电的被涂物移动,是因为 ;如图乙,加热后的瓷勺勺头能将火柴点燃,但勺柄不烫手,是因为瓷的 性较差。
【答案】正 异种电荷相互吸引 导热性
【解析】[1][2]静电喷涂时,根据异种电荷相互吸引的原理,喷枪喷出带负电的涂料粒子会快速向带正电的被涂物移动,从而使涂料均匀地吸附在被涂物表面。
[3]勺头温度很高,能将火柴点燃,但由于瓷的导热性较差,热量不容易从勺头传递到勺柄,勺柄温度不会很快升高,所以勺柄不烫手。
【方法技巧】
方法技巧1 解决物体是否带电问题
1、掌握规律
电荷间的作用规律:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。
2、状态分析
(1)相互排斥:一定带同种电荷。
(2)相互吸引
情形一:两物体带异种电荷
情形二:一个物体带电,另一个物体不带电。
方法技巧2 验电器的“两能”与“两不能”
1、“两能”
(1)验电器只能检验物体是否带电
(2)只能通过验电器金属箔片张角的大小来定性判断物体所带电荷量
2、“两不能”
(1)不能检验物体所带电荷的电性
(2)不能定量地测量物体所带电荷的多少
【巩固训练】
1.(2025·新疆阿克苏·三模)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带负电是由于( )
A.琥珀失去了电子 B.琥珀得到了电子
C.琥珀失去了原子核 D.琥珀得到了原子核
【答案】B
【解析】电子带负电荷,用毛皮摩擦过的琥珀带负电,说明琥珀在摩擦过程中得到了电子(毛皮束缚电子的能力较弱,失去电子带正电,琥珀束缚电子能力较强,得到电子带负电)。原子核带正电且不会发生转移,故ACD错误,B正确。
故选B。
2.小凯同学将与毛皮摩擦后的橡胶棒靠近悬挂的轻质小球,发现轻质小球被吸引,如图所示,下列说法正确的是( )
A.小球一定带正电 B.毛皮和橡胶棒摩擦创造了电荷
C.摩擦时毛皮得到正电荷 D.摩擦时橡胶棒得到电子
【答案】D
【解析】A.与毛皮摩擦后的橡胶棒带负电;与毛皮摩擦后的橡胶棒靠近悬挂的轻质小球,发现轻质小球被吸引,由异种电荷相吸引、带电体吸引不带电的轻小物质可知,小球可能带正电,可能不带电,故A错误;
BCD.毛皮和橡胶棒摩擦电子产生转移,没有电荷产生;毛皮失去电子,带正电,橡胶棒得到电子,带负电,故BC错误,D正确。
故选D。
3.如图所示,将用丝绸摩擦过的玻璃棒接触验电器的金属球后,发现验电器的金属箔片张开了一定的角度。下列说法正确的是( )
A.验电器的两个金属箔片都带上了负电荷 B.玻璃棒上的正电荷转移到了验电器上
C.验电器的工作原理是同种电荷相互排斥 D.玻璃棒中部分电子转移到了金属球
【答案】C
【解析】与丝绸摩擦过的玻璃棒因失去电子而带正电,当它与验电器的金属球接触后,金属箔片上的电子会通过金属杆和金属球转移到玻璃棒上来,使两金属箔片失去电子都带上了正电荷,验电器的工作原理是同种电荷相互排斥,故验电器的金属箔会张开,故ABD错误,C正确。
故选C。
4.(2025·湖南长沙·中考真题)小湘来回晃动晾晒在塑料盘中的米粒后,发现有些米粒会吸附在塑料盘上,且米粒间相互排斥,如图所示。下列说法正确的是( )
A.塑料盘是导体 B.与米粒摩擦后的塑料盘不带电
C.摩擦过程中创造了电荷 D.米粒相互排斥是由于带上了同种电荷
【答案】D
【解析】A.塑料不容易导电,塑料盘是绝缘体,故A错误;
BC.塑料盘与米粒相互摩擦,由于电子的相互转移而导致他们都带上异种电荷,摩擦起电的本质是电子的转移而不是创造了电荷,故BC错误;
D.异种电荷相互吸引,同种电荷相互排斥,因此米粒相互排斥是由于带上了同种电荷,故D正确。
故选D。
5.(2025·吉林·一模)如图所示,小朋友玩滑梯时,头发一根根竖了起来,出现了“怒发冲冠”的现象。下列说法正确的是( )
A.“怒发冲冠”现象的原因与验电器的工作原理相同
B.由于同名磁极相互排斥,导致小朋友头发竖了起来
C.小朋友从滑梯上下滑的过程中,电能转化为机械能
D.人的身体与滑梯摩擦时创造了电荷,导致身体带电
【答案】A
【解析】A.验电器的工作原理是同种电荷相互排斥,“怒发冲冠”是因为头发带同种电荷,同种电荷相互排斥,因此“怒发冲冠”,故A正确;
B.小朋友玩滑梯,人与滑梯发生摩擦,摩擦起电,是由于同种电荷相互排斥,导致小朋友头发竖了起来,故B错误;
C.小朋友从滑梯上下滑的过程中,重力势能转化为动能和内能,不是电能转化为机械能,故C错误;
D.摩擦起电的实质是电子的转移,人的身体与滑梯摩擦时电子转移,导致身体带电,摩擦起电不会创造电荷,故D错误。
故选A。
6.原子的结构
(1)原子的中心是 ,有一定数目的 在原子核外运动。 是带有最小负电荷的粒子,所带电荷量为。
(2)原子核带 。在通常情况下,原子核所带的正电荷与核外所有电子所带的负电荷在数量上 ,原子整体 电性,物体对外也不显电性。
【答案】(1)原子核 电子 电子 (2)正电 相等 不显
【解析】(1)[1]原子的结构与太阳系类似,中心部分是原子核,它集中了原子的大部分质量,所以此处填原子核。
[2]原子核外存在着绕其运动的粒子,这些粒子是电子,它们在不同的轨道上高速运动,因此填电子。
[3]在原子的组成粒子中,电子带有最小的负电荷,其电荷量是物理学中的基本电荷之一,所以此处填电子。
(2)[1]原子核由质子和中子组成,其中质子带有正电荷,中子不带电,因此原子核整体带正电。
[2]在正常状态下,原子处于电中性,这是因为原子核所带的正电荷总量,与核外所有电子所带的负电荷总量在数量上是相等的。
[3]由于原子核的正电荷与核外电子的负电荷数量相等、电性相反,它们的作用相互抵消,所以原子整体不显电性。
7.如图所示,甲、乙、丙三个轻质小球,甲吸引乙,甲排斥丙,如果丙带负电荷,则甲一定带 (选填“正”或“负”)电,乙可能带 (选填“正”或“负”)电或不带电。
【答案】负 正
【解析】[1][2]由同种电荷相互排斥可知,甲、丙相互排斥,说明甲、丙一定带同种电荷,丙带负电荷,则甲一定带负电荷;由异种电荷相互吸引和带电物体会吸引轻小物体可知,甲、乙相互吸引,说明乙带正电或乙不带电。
8.有甲、乙、丙三个轻质小球,乙球所带的电荷与用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷相同。将甲球分别与乙、丙两球靠近,它们相互作用的情况如图a、b所示,则甲、丙两球的带电情况:甲球 ,丙球 。
【答案】带负电 带负电
【解析】用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电,乙球所带的电荷与用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷相同,即乙球带正电;由图b得,甲、丙球相排斥,由同种电荷相排斥得,甲、丙球带同种电荷;由图a得,甲、乙球相吸引,由异种电荷相吸引得,甲、乙球带异种电荷,乙球带正电,则甲球带负电,丙球带负电。
9.A、B、C、D四个带电小球,将它们靠近时,A吸引B,B排斥C,C吸引D,已知D带正电,则A带 电,B带 电,C带 电。
【答案】正 负 负
【解析】[1][2][3]由题意可知,因为四个小球都带电,根据同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引的规律可知,C吸引D,D带正电,那么C带负电,B排斥C,则B也带负电,A吸引B,则A带正电。
10.如图,阳阳用锡纸搓成轻质小球C放入笔杆内,将回形针A和B固定在笔杆两端,制成静电消除器。手拿B,用A接触带电的毛衣,A带电可以 轻质小球C;C与A接触后,因与A带 电荷相互排斥,使C与B接触,将电荷通过人体导向大地。
【答案】 吸引 同种
【解析】[1][2]用A接触带电的毛衣,A接触后带电,带电体有吸引轻小物体的性质,所以A可以吸引轻质小球C;C与A接触后,带上同种电荷,同种电荷相互排斥,所以C会被A推开与B接触,将电荷通过人体导向大地。
11.(2025·甘肃兰州·中考真题)为了提升人们的生活品质,一些家庭安装了空气净化器,其工作原理如图所示。受到污染的空气被净化器吸入后,颗粒物进入电离区带上电荷,然后在集尘器上被带电金属网捕获。金属网吸引颗粒物的原理是 。
【答案】异种电荷相互吸引
【解析】由题意知,受到污染的空气被净化器吸入后,颗粒物进入电离区带上电荷,由于异种电荷相互吸引,所以受到污染的空气在集尘器上被带电金属网捕获。
12.(2025·广东·中考真题)如图所示原子结构示意图中,原子核带 电,其质量 (选填“大于”或“小于”)电子的质量。原子整体 (选填“显”或“不显”)电性。
【答案】正 大于 不显
【解析】[1][2][3]原子由原子核与核外电子组成,原子核内的质子带正电,中子不带电,原子核的质量大于电子的质量,原子核外的电子带等量的异种电荷,所以原子对外不显电性。
13.小明通过查资料找到了科学家研究摩擦起电得出的物体带电次序(表格所示),表格中任何两种物体相互摩擦时,次序在前的带正电,次序在后的带负电。
来自西尔斯资料
石棉
玻璃
云母
羊毛
毛皮
铅
绢
来自蒙科马利资料
羊毛
尼龙
粘胶丝
木棉
酸碱盐
丙烯树脂
聚乙烯醇
(1)物理学中把用毛皮摩擦过的 上所带的电荷叫作负电荷。
(2)由表中可知,玻璃与石棉摩擦后,玻璃带 电。
(3)羊毛对电子的束缚能力要比绢 (选填“强”或“弱”)。
(4)根据表格 (选填“能”或“不能”)判断毛皮和尼龙摩擦后两者的带电情况。
【答案】(1)橡胶棒 (2)负 (3)弱 (4)不能
【解析】(1)自然界中有两种电荷,物理学中规定:用毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷叫作负电荷。
(2)由题意可知,表格中任何两种物体相互摩擦时,次序在前的带正电,次序在后的带负电。由于玻璃在石棉的后面,所以二者摩擦后,玻璃带负电。
(3)由于羊毛在绢的前面,所以羊毛与绢摩擦后,羊毛带正电;由摩擦起电的原理可知,束缚电子弱的物体会失去电子,带正电,故羊毛对电子的束缚能力要比绢弱。
(4)由西尔斯资料可知,毛皮对电子的束缚能力比羊毛强,由蒙科马利资料可知,尼龙对电子的束缚能量比羊毛强,故不能判断毛皮和尼龙摩擦后两者带电情况。
14.摩擦起电的实质是电子在物体之间的转移。用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电,原因是玻璃棒的原子核对电子的束缚能力较 (选填“强”或“弱”),在摩擦过程中玻璃棒 (选填“得到”或“失去”)电子。
【答案】弱 失去
【解析】[1][2]摩擦起电的实质是电子在物体之间的转移,得到电子带负电,失去电子带正电。用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电,原因是玻璃棒的原子核对电子的束缚能力较弱,在摩擦过程中玻璃棒失去电子。
15.如图,同学们表演“气球悬浮术”时,先用毛皮反复摩擦两个气球,随后两气球自动分开,这是因为摩擦使气球带 电荷而相互排斥;接着老师用带电的气球靠近碎纸片,纸片被吸起,说明带电体能吸引 。
【答案】同种 轻小物体
【解析】[1][2]用毛皮反复摩擦两个气球,气球会因摩擦起电带上同种电荷,根据同种电荷相互排斥的原理,两气球会自动分开。而带电的气球靠近碎纸片时,纸片被吸起,这是因为带电体具有吸引轻小物体的性质。
16.我们在某些科学杂志的封面上常能看到如图所示的图片,其实这是原子结构的模型。图中处于中心的是 ,带 电;周围绕它运动的是带 电的 ,但整个原子对外 (选填“显示”或“不显”)电性。
【答案】原子核 正 负 电子 不显
【解析】[1][2][3][4][5]原子结构中,原子核位于原子的中心,带正电,核外为绕核转动的电子,电子带负电;由于核外电子的数量与原子核所带正电的数量相等,故原子对外不显电性。
17.如图所示,在干燥的天气里,用塑料梳子梳完头发后,发现梳子能吸引碎纸屑。这是因为梳子与头发 带上了 ,带电体具有 的性质,所以碎纸屑被吸在梳子上。
【答案】摩擦 电荷 吸引轻小物体
【解析】[1][2][3]在干燥的天气里,用塑料梳子梳头发时发生摩擦起电现象,由于电子的转移,梳子带上了电荷,又因为带电体具有吸引轻小物体的性质,所以碎纸屑被吸在梳子上。
18.用餐巾纸摩擦一根可以绕铁支架自由转动的吸管,使它带上电。
(1)取一根玻璃棒,与丝绸摩擦后玻璃棒带 电。将玻璃棒靠近带电吸管的一端时,吸管的运动情况如图甲所示。根据 (填电荷间作用规律)可知,吸管摩擦后带了 电荷;
(2)如图乙所示,取一根橡胶棒,用毛皮摩擦后橡胶棒带 电;将橡胶棒靠近带电吸管的一端时,吸管将 (选填“靠近”或“远离”)橡胶棒,利用的规律是 (填电荷间作用规律)。
【答案】(1)正 同种电荷互相排斥 正 (2) 负 靠近 异种电荷互相吸引
【解析】(1)[1]与丝绸摩擦后的玻璃棒,失去电子,带正电。
[2][3]将玻璃棒靠近带电吸管的一端时,吸管向远离玻璃棒的方向移动,说明吸管与带正电的玻璃棒相排斥,由同种电荷互相排斥得,吸管摩擦后带了正电荷。
(2)[1]用毛皮摩擦后的橡胶棒,得到电子,带负电。
[2]将橡胶棒靠近带电吸管的一端时,由异种电荷互相吸引得,带负电的橡胶棒与带正电的吸管相吸引,则吸管将靠近橡胶棒。
19.小东参观科技馆时,对一组静电实验兴趣浓厚,回来后做起了实验,如图所示。
(1)从图甲(或图乙或图丙)可得出的结论是 ;
(2)比较 两图,可知电荷间作用力的大小与电荷的多少有关,这个力的大小可以通过图中 显示出来;
(3)比较 两图可得到结论:电荷量相等,距离越远,电荷间作用力 ;
(4)为使实验现象更明显,悬挂在丝线上的小球应选 (选填“小钢球”或“泡沫小球”)。
【答案】(1)同种电荷互相排斥 (2) 甲、丙 细线与竖直方向的夹角大小 (3)甲、乙 越小
(4)泡沫小球
【解析】(1)根据题图可知,两个带同种电荷的小球,相互排斥,说明同种电荷相互排斥。
(2)[1]要探究电荷间作用力大小与电荷的多少有关,应控制两球之间的距离相同,改变两球所带的电荷量,故应比较甲、丙两图。甲、丙两图中小球初始距离相同,所带电荷量不同。
[2]电荷间相互作用力越大,细线与竖直方向的夹角就越大,故这个力的大小可以通过图中细线与竖直方向的夹角体现出来。
(3)[1][2]比较甲、乙两图可以发现,两小球所带的电荷量相同,而乙图中两小球之间的距离要大于甲图中两小球之间的距离,而乙图中细线与竖直方向的夹角小于甲图中的夹角,说明乙图中电荷间的相互作用力比甲图的小,故可得出结论:电荷量相等,距离越远,电荷间作用力越小。
(4)为使实验现象更明显,应选用质量较轻的泡沫小球,若选用质量较大的小钢球,小钢球所受重力较大,在相同情况下,细线与竖直方向的夹角较小,实验现象不明显,难以比较,故选用泡沫小球。
20.(2025·江苏淮安·中考真题)用丝绸摩擦有机玻璃棒,用毛皮摩擦橡胶棒,使有机玻璃棒和橡胶棒带电。探究带电体间相互作用的实验现象,如图甲、乙、丙所示。
(1)摩擦起电是将 由一个物体转移到另一个物体。
(2)图甲或图乙中的实验现象表明 。
(3)小明用一根和干抹布摩擦过的塑料吸管靠近悬挂着的有机玻璃棒,出现排斥现象,则可以推测该吸管靠近悬挂着的橡胶棒时,出现 现象。
【答案】(1)电子 (2)同种电荷相互排斥 (3)吸引
【解析】(1)摩擦起电的实质是电子的转移,得到电子的一方带负电,失去电子的一方带正电。
(2)用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电,用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电,从图甲和图乙可以看出,他们都是带了同种电荷而相互排斥,所以可以得出结论:同种电荷相互排斥。
(3)用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电,塑料吸管跟它相互排斥,由同种电荷相互排斥知,塑料吸管带正电荷,用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电,因为异种电荷相互吸引,所以当带正电的塑料吸管靠近带负电的橡胶棒时,它们会相互吸引。
来自西尔斯资料
石棉
玻璃
云母
羊毛
毛皮
铅
绢
纸
木棉
蜡
来自蒙科马利资料
羊毛
尼龙
粘胶丝
木棉
酸碱盐
炳烯树脂
聚乙烯醇
﹣﹣﹣﹣
﹣﹣﹣﹣
﹣﹣﹣﹣
21.如表是几位科学家研究摩擦起电得出的物体带电次序,表格中任何两种物体相互摩擦时,次序在前的带正电,次序在后的带负电。
(1)物理学中把与丝绸摩擦过的 带的电荷叫正电荷,把与毛皮摩擦过的 带的电荷叫负电荷;
(2)由表中可知玻璃与石棉摩擦后,玻璃带 电;
(3)羊毛对电子的束缚能力要比纸 ;(选填“强”或“弱”)
(4)由表中 判断毛皮和尼龙摩擦后两者带电情况;(选填“能”或“不能”)
(5)A、B、C、D是四个带电小球,将它们用细线吊起来后静止时的情况如图所示,已知B球带负电,则A球带 电,C球带 电,D球带 电。
【答案】玻璃棒 橡胶棒 负 弱 不能 负 正 正
【解析】(1)[1][2]物理学中把与丝绸摩擦过的玻璃棒带的电荷叫正电荷;把与毛皮摩擦过的橡胶棒带的电荷叫负电荷。
(2)[3]因为表格中任意两种物质相互摩擦时,次序在前的带正电,次序在后的带负电,所以石棉和玻璃摩擦后,石棉带正电,玻璃带负电。
(3)[4]按照题意,可知所给出的材料中次序越后的其原子核对电子的束缚能力越强。羊毛与纸摩擦后,羊毛带正电,所以羊毛对电子的束缚能力要弱。
(4)[5]由西尔斯资料可知,毛皮对电子的束缚能量比羊毛强,由蒙科马利资料可知,尼龙对电子的束缚能量比羊毛强,故不能判断毛皮和尼龙摩擦后两者带电情况。
(5)[6][7][8]已知B球带负电,由图可知:A排斥B,说明B与A带同种电荷,即A带负电;B吸引C,说明B与C带异种电荷,即C带正电;C排斥D,说明C与D带同种电荷,即D带正电。
22.由于雾霾天气的增多,空气净化器逐渐走入千家万户。随着科技的进步,“净化”的原理不断优化,功能也逐渐增强。最早的空气净化器由于大多采用“风机+滤网”的模式,很长时间才能将室内空气全部过滤一遍,另外PM2.5等小微粒能轻易透过滤网。后来滤网采用“静电驻极式”技术,灰尘通过滤网前,先由高压钨丝放电而带上正电,再被同样带电的滤网吸附(如图所示),大大提高净化能力。现在有一种“主动式空气净化”技术,净化器向空气中释放负离子,负离子能够主动出击、寻找空气中的污染颗粒物,并与其凝聚成团,主动将其沉降,净化能力再次明显提升。
(1)“PM2.5”指的是环境空气中直径小于等于2.5微米的细微颗粒物,它 (选填“是”或“不是”)分子。室外空气中的PM2.5主要来自矿物燃料燃烧的排放,室内空气中的PM2.5主要来自吸烟产生的烟雾,那么能够有效减少PM2.5在空气中的浓度的做法是 (合理即可);“静电驻极式”技术中滤网应带 电荷。
(2)“静电驻极式”技术中小微粒经过滤网时被吸附的原理是 .“主动式空气净化”技术向空气中释放负离子,负离子之所以能够主动出击、寻找空气中的污染颗粒物,是因为带电粒子具有 (选填“吸引”或“排斥”)轻小物体的作用。
(3)“主动式空气净化”技术中负离子与污染颗粒物凝聚成团后能沉降到地面是由于所受重力 (选填“大于”“小于”或“等于”)浮力。
【答案】(1)不是 不在室内吸烟 负 (2)异种电荷相互吸引 吸引 (3)大于
【解析】(1)[1]分子的直径约为,“PM2.5”指的是环境空气中直径小于等于2.5微米()的细微颗粒物,远大于分子直径,所以它不是分子。
[2]要减少“PM2.5”浓度,对于室外来自矿物燃料燃烧的情况,可减少矿物燃料燃烧;室内来自吸烟烟雾,可室内禁止吸烟等。
[3]灰尘被高压钨丝放电带上正电,滤网要吸附带正电的灰尘,根据异种电荷相互吸引,所以滤网应带负电荷。
(2)[1]静电驻极式”技术中,小微粒带正电,滤网带负电,依据异种电荷相互吸引的原理,小微粒被滤网吸附。
[2]带电粒子具有吸引轻小物体的性质,所以负离子能主动出击吸引污染颗粒物。
(3)根据物体的浮沉条件,当物体所受重力大于浮力时,物体下沉;当物体所受重力等于浮力时,物体悬浮;当物体所受重力小于浮力时,物体上浮。“主动式空气净化”技术中负离子与污染颗粒物凝聚成团后能沉降到地面,说明其处于下沉状态,所以所受重力大于浮力。
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第1节 两种电荷
目 录
【学习目标】 1
【思维导图】 3
【知识梳理】 4
知识点一:电荷间的相互作用 4
知识点二:摩擦起电的原因 9
知识点三:静电的防止和利用 13
【方法技巧】 16
方法技巧1 解决物体是否带电问题 16
方法技巧2 验电器的“两能”与“两不能” 17
【巩固训练】 17
【学习目标】
(一)学习目标
核心素养
具体目标内容
物理观念:建立 “电荷” 的基本概念,形成对电现象的初步认知;
科学思维:通过规律总结,培养逻辑推理能力,区分概念本质与表象。
1. 知道自然界中只有两种电荷,能说出正电荷和负电荷的规定。
2. 了解电荷间的相互作用规律,能准确表述该规律。
3. 知道验电器的构造和工作原理,能说明验电器检验物体是否带电以及粗略判断带电多少的原理。
4. 了解摩擦起电的实质,能区分 “摩擦起电” 与 “电荷创造” 的误区。
科学探究:通过实验操作与现象分析,提升观察能力、实验操作能力和现象归纳能力;
解决问题能力:运用电荷知识解释生活现象,解决 “判断物体带电情况” 的实际问题。
1. 能通过生活实例归纳出 “物体带电” 的现象,并用电荷相关知识解释这些现象。
2. 能完成 “摩擦起电”“用验电器检验带电体” 的基础实验操作,观察实验现象并记录,根据现象推导结论。
3. 能根据电荷间的相互作用规律,判断未知物体的带电情况。
科学态度:形成尊重事实、严谨求实的科学态度;
社会责任:建立安全用电意识,认识科学技术对社会发展的影响。
1. 感受电现象在生活中的广泛存在,激发对电学知识的学习兴趣。
2. 通过了解摩擦起电的历史与科学家对电现象的探索过程,体会科学研究的严谨性与持续性。
3. 培养安全用电的意识,初步了解 “静电危害” 与 “静电利用”,认识科学知识的两面性。
(二)重点难点
1.重点
(1)两种电荷的规定及电荷间的相互作用规律;
(2)验电器的工作原理;
(3)摩擦起电的实质。
2.难点
(1)对 “异种电荷相互吸引” 的灵活应用;
(2)摩擦起电实质的理解;
(3)用电荷相关知识解释复杂生活现象。
【思维导图】
【知识梳理】
知识点一:电荷间的相互作用
摩擦起电现象
实验过程
现象
分析
归纳
用塑料梳子在头发上摩擦,然后靠近碎纸屑
经摩擦后的物体具有共同的特点--能够吸引轻小物体,我们可以说物体带了“电”或者说带说带了电荷
用摩擦的方法使物体带电叫摩擦起电
用毛皮摩擦过的气球靠近干燥的头发
毛皮摩擦过的气球靠近细水流
1.摩擦起电
(1)定义:用摩擦的方法使物体带电。
(2)摩擦起电的条件
①环境干燥:若空气环境比较潮湿,即使物体带电,电荷会在潮湿的环境中流失。
②不同种物体相互摩擦可能带电,同种物体相互摩擦一定不带电。
2.带电体的性质
带电的物体具有吸引轻小物体的性质,我们可以利用带电体的这种性质检验物体是否带电。
【实验】探究两种电荷的相互作用
【实验过程及现象】
(1)用丝绸摩擦过的两个玻璃棒相互靠近,现象如图甲所示。
(2)用毛皮摩擦过的两个橡胶棒相互靠近,现象如图乙所示。
(3)用丝绸摩擦过的玻璃棒和用毛皮摩擦过的橡胶棒相互靠近,现象如图丙所示。
【实验结论】
(1)用丝绸摩擦过的玻璃棒和用毛皮摩擦过的橡胶棒,所带电荷的性质不同;
(2)电荷间的相互作用规律:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。
3.两种电荷
(1)把与丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷规定为正电荷;
(2)把与毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷规定为负电荷。
4.电荷间的相互作用
(1)同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。
(2)利用电荷间的相互作用可以判断物体是否带电及带电的性质。如带正电的物体靠近另一物体,若相互排斥,则另一物体一定带正电;若相互吸引,则另一物体可能带负电,可能不带电,此时可再把另一物体靠近轻小物体,如吸引带负电,不吸引则不带电。
5.电荷量
(1)定义:物体带电的多少,叫电荷量,简称电荷,用符号Q或q表示。
(2)单位:库仑,简称库,符号C。
(3)元电荷:自然界中最小的电荷量叫元电荷,用“e”表示,e=1.6×10-19C;自然界中其它的电荷量均为元电荷的整数倍。
6.验电器
(1)构造:金属球、金属杆、金沙箔及绝缘外壳;
(2)原理:同种电荷相互排斥;
(3)作用:检验物体是否带电。
运用电荷间的相互作用规律分析带电情况——推理法
综合运用电荷间的相互作用规律判断物体的带电情况,注意以下规律:
1.由已知带电情况的物体入手,借用相互作用情况依次判断每个物体的带电情况。
2.若带电体能吸引轻小物体,轻小物体的带电情况有两种:可能不带电,可能带异种电荷。
【典例1】(2025·江苏无锡·中考真题)如图所示,将一根针插在绝缘底座上,把折成V字形的不带电铝箔条水平架在针的顶端。现用塑料棒靠近铝箔条的一端时,发现铝箔条偏转,则塑料棒( )
A.一定带电 B.一定不带电 C.一定带正电 D.一定带负电
【典例2】如图所示,将甲、乙两个带电小球放在光滑的绝缘水平面上,其中甲球带负电荷、乙球带正电荷,为了使这两个小球在原来的位置静止,沿着甲、乙两球的球心连线方向,在某一位置放上一个带电小球丙,可以恰好使得三球均保持静止。则丙球可能( )
A.带正电,放在Ⅰ区域 B.带负电,放在Ⅰ区域
C.带正电,放在Ⅲ区域 D.带负电,放在Ⅱ区域
【变式1】如图a,用绝缘线分别悬吊甲、乙两轻小物体,摩擦后失去电子的玻璃棒丙分别靠近甲、乙,现象如图b所示,则( )
A.甲一定带负电 B.乙可能不带电
C.丙一定带正电 D.甲和乙靠近时,一定如图c所示
【变式2】(多选)关于如图所示的各种电现象,下列解释错误的是( )
A.图甲:用丝绸摩擦过的玻璃棒会带上正电荷,在这个过程中丝绸得到了电子
B.图乙:验电器A中正电荷通过金属棒流向验电器B,使验电器B中的金属箔带同种正电荷而张开
C.图丙:摩擦后的气球能够吸引细水流,是因为带电体具有吸引轻小物体的性质
D.图丁:用细绳悬挂的轻质泡沫塑料小球相互排斥,则两小球一定带有异种电荷
【变式3】验电器
(1)作用:实验室中通常用验电器来 。
(2)原理: 。
(3)工作过程:当带电的物体接触不带电的验电器的金属球时,验电器的两金属箔张开了一定的角度,这表明两金属箔带上了 电荷。说明在这个过程中,有电荷通过金属球和金属杆发生了 ,验电器的金属箔带上了同种电荷。
知识点二:摩擦起电的原因
1.原子及其结构
(1)20世纪初,卢瑟福提出了原子的核式结构模型。
(2)物质由大量的原子、分子构成。原子由位于中心的原子核和核外电子构成;原子核由质子和中子构成。
(3)原子呈电中性;原子核带正电,电子带负电;质子带正电,中子不带电。
(4)1个质子带有最小的正电荷,电荷量为1.6×10-19C;1个电子带有最小的负电荷,电荷量为-1.6×10-19C。
2.摩擦起电的原因及实质
(1)通常情况下,原子呈电中性是因为原子内部原子核所带的正电荷数量与核外电子所带的负电荷数量相等,不显电性。
(2)摩擦起电的原因
由于不同物质的原子核对核外电子的束缚能力不同,当原子核对核外电子束缚能力强的物质构成的物体与原子核对核外电子束缚能力弱的物质构成的物体摩擦时,原子核对电子束缚能力强的物质将得到电子带负电,原子核对电子束缚能力弱的物质将失去电子带正电。
(3)摩擦起电的实质
电子从一种物质转移到另一种物质,电荷的总量不变。
生活物理
高速飞行的飞机与空气发生摩擦带上了电荷,着陆时若电荷不能及时转移,容易危及地勤人员的生命,所以飞机的轮胎中含有导体材料,便于及时导走电荷,避免造成危险。
【例3】(2025·山东济南·中考真题)汤姆孙发现阴极射线是由高速运动的带负电粒子组成的,这种带负电的粒子是( )
A.分子 B.原子 C.质子 D.电子
【例4】(2025·江苏徐州·中考真题)一根不带电的橡胶棒,用毛皮摩擦后带上了负电。摩擦过程中发生转移的粒子是( )
A.原子核中的质子 B.原子核中的中子
C.原子核外的电子 D.核子中的夸克
【变式1】图是锂(Li)原子结构示意图,下列说法不正确的是( )
A.锂原子核所带正电荷与核外电子所带负电荷相等
B.锂原子由带正电的原子核和带负电的核外电子组成
C.锂原子失去电子后带正电
D.锂原子失去电子后带负电
【变式2】图甲为部分物质的原子核对核外电子束缚能力强弱情况,束缚能力越弱越容易失去电子。现用丝绸摩擦石蜡,然后将该石蜡靠近轻质小球,发现它们相互排斥,再将石蜡触碰了验电器的金属球,发现金属箔片张开,如图乙。下列说法中正确的是( )
A.金属箔片一定带负电
B.小球可能带负电也可能不带电
C.丝绸和石蜡摩擦过程中,石蜡一定失去电子
D.验电器和石蜡接触后,验电器一定失去电子
【变式3】(多选)部分物质的原子核对核外电子束缚能力的强弱如表所示,小明同学将与丝绸摩擦后的玻璃棒靠近悬挂的轻质小球,发现轻质小球被吸引,如图所示,下列说法正确的是( )
原子核对核外电子的束缚能力:弱强
玻璃
毛皮
丝绸
纸
金属
硬橡胶
涤纶
硬塑料
A.玻璃棒一定带正电 B.小球一定带负电
C.摩擦时玻璃棒失去电子 D.摩擦时玻璃棒得到了电子
知识点三:静电的防止和利用
1.静电的危害
(1)爆炸和火灾:在易燃易爆环境(如加油站、化工车间)中,静电火花释放的能量可能引燃可燃气体、粉尘或液体,导致严重事故。
(2)人体电击:静电放电对人体产生瞬间刺痛感,虽无致命伤害,但可能导致坠落、机械误操作等其他伤害。
(3)生产损害与设备故障:
静电导致粉体堵塞管道、印刷品质量下降或纸张粘连;静电放电可击穿半导体元件,造成计算机故障或数据丢失。
2. 静电的防止
(1)控制静电的产生:
限制流体流速,减少摩擦起电;避免使用化纤材料,优先选择棉、麻等天然纤维衣物。
(2)加快静电的消散(接地处理):
导体设备接地以泄放电荷;环境增湿:维持湿度40%-60%,减少电荷积累;使用抗静电剂或消除器:中和物体表面静电。
(3)个体与场所防护:
易燃场所穿戴防静电服、鞋靴,并设置触摸式接地装置;电子车间采用导静电地板和清洁环境,防止粉尘吸附。
3. 静电的利用
(1)静电除尘:使烟尘中的颗粒带上负电荷,颗粒便被吸引到带正电荷的金属网上,这就是静电除尘。
(2)静电喷涂:使喷出的雾状油漆带负电荷,待喷涂物件带正电荷,油漆液滴便会均匀地附着在物件表面,这就是静电喷涂。
(3)静电拖把:利用摩擦使地面上的毛发等碎屑和拖把上的静电除尘纸带电,碎屑被静电除尘纸吸附带走,从而达到清洁的目的。
【典例5】下列措施中能有效防止静电的是( )①刀具触碰到金属壳 ②佩戴防静电腕带 ③触摸静电棒释放静电 ④必须穿防静电服
A.①②③ B.②③④
C.①②④ D.①③④
【典例6】运送汽油的油罐车后面拖着一条金属链,这是因为( )
A.让金属链与地面摩擦发出声音提示行人注意安全
B.能够提升油罐车的稳定性
C.能够随时释放车体上的静电荷,以防电荷累积和放电
D.可以让油罐车更加美观并且提高辨识度
【变式1】在某些场合,静电可能会给人类带来灾难,可有时,利用静电现象也可以造福人类。以下事例中属于静电现象的应用的是( )
A.在工厂的尾气排放系统中加入静电除尘装置 B.油罐车尾拖有一条铁链
C.在高精密的工厂车间的地毯中植入导电金属丝 D.飞机的轮胎使用导电橡胶
【变式2】下列实例中,不属于静电防护的是( )
A.飞机轮胎用导电橡胶制成 B.静电复印机复印文件资料
C.油罐车车辆尾部挂有一条铁链 D.高大建筑的顶端都装有避雷针
【变式3】如图甲,静电喷涂时,喷枪喷出带负电的涂料粒子,快速向带 电的被涂物移动,是因为 ;如图乙,加热后的瓷勺勺头能将火柴点燃,但勺柄不烫手,是因为瓷的 性较差。
【方法技巧】
方法技巧1 解决物体是否带电问题
1、掌握规律
电荷间的作用规律:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。
2、状态分析
(1)相互排斥:一定带同种电荷。
(2)相互吸引
情形一:两物体带异种电荷
情形二:一个物体带电,另一个物体不带电。
方法技巧2 验电器的“两能”与“两不能”
1、“两能”
(1)验电器只能检验物体是否带电
(2)只能通过验电器金属箔片张角的大小来定性判断物体所带电荷量
2、“两不能”
(1)不能检验物体所带电荷的电性
(2)不能定量地测量物体所带电荷的多少
【巩固训练】
1.(2025·新疆阿克苏·三模)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带负电是由于( )
A.琥珀失去了电子 B.琥珀得到了电子
C.琥珀失去了原子核 D.琥珀得到了原子核
2.小凯同学将与毛皮摩擦后的橡胶棒靠近悬挂的轻质小球,发现轻质小球被吸引,如图所示,下列说法正确的是( )
A.小球一定带正电 B.毛皮和橡胶棒摩擦创造了电荷
C.摩擦时毛皮得到正电荷 D.摩擦时橡胶棒得到电子
3.如图所示,将用丝绸摩擦过的玻璃棒接触验电器的金属球后,发现验电器的金属箔片张开了一定的角度。下列说法正确的是( )
A.验电器的两个金属箔片都带上了负电荷 B.玻璃棒上的正电荷转移到了验电器上
C.验电器的工作原理是同种电荷相互排斥 D.玻璃棒中部分电子转移到了金属球
4.(2025·湖南长沙·中考真题)小湘来回晃动晾晒在塑料盘中的米粒后,发现有些米粒会吸附在塑料盘上,且米粒间相互排斥,如图所示。下列说法正确的是( )
A.塑料盘是导体 B.与米粒摩擦后的塑料盘不带电
C.摩擦过程中创造了电荷 D.米粒相互排斥是由于带上了同种电荷
5.(2025·吉林·一模)如图所示,小朋友玩滑梯时,头发一根根竖了起来,出现了“怒发冲冠”的现象。下列说法正确的是( )
A.“怒发冲冠”现象的原因与验电器的工作原理相同
B.由于同名磁极相互排斥,导致小朋友头发竖了起来
C.小朋友从滑梯上下滑的过程中,电能转化为机械能
D.人的身体与滑梯摩擦时创造了电荷,导致身体带电
6.原子的结构
(1)原子的中心是 ,有一定数目的 在原子核外运动。 是带有最小负电荷的粒子,所带电荷量为。
(2)原子核带 。在通常情况下,原子核所带的正电荷与核外所有电子所带的负电荷在数量上 ,原子整体 电性,物体对外也不显电性。
7.如图所示,甲、乙、丙三个轻质小球,甲吸引乙,甲排斥丙,如果丙带负电荷,则甲一定带 (选填“正”或“负”)电,乙可能带 (选填“正”或“负”)电或不带电。
8.有甲、乙、丙三个轻质小球,乙球所带的电荷与用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷相同。将甲球分别与乙、丙两球靠近,它们相互作用的情况如图a、b所示,则甲、丙两球的带电情况:甲球 ,丙球 。
9.A、B、C、D四个带电小球,将它们靠近时,A吸引B,B排斥C,C吸引D,已知D带正电,则A带 电,B带 电,C带 电。
10.如图,阳阳用锡纸搓成轻质小球C放入笔杆内,将回形针A和B固定在笔杆两端,制成静电消除器。手拿B,用A接触带电的毛衣,A带电可以 轻质小球C;C与A接触后,因与A带 电荷相互排斥,使C与B接触,将电荷通过人体导向大地。
11.(2025·甘肃兰州·中考真题)为了提升人们的生活品质,一些家庭安装了空气净化器,其工作原理如图所示。受到污染的空气被净化器吸入后,颗粒物进入电离区带上电荷,然后在集尘器上被带电金属网捕获。金属网吸引颗粒物的原理是 。
12.(2025·广东·中考真题)如图所示原子结构示意图中,原子核带 电,其质量 (选填“大于”或“小于”)电子的质量。原子整体 (选填“显”或“不显”)电性。
13.小明通过查资料找到了科学家研究摩擦起电得出的物体带电次序(表格所示),表格中任何两种物体相互摩擦时,次序在前的带正电,次序在后的带负电。
来自西尔斯资料
石棉
玻璃
云母
羊毛
毛皮
铅
绢
来自蒙科马利资料
羊毛
尼龙
粘胶丝
木棉
酸碱盐
丙烯树脂
聚乙烯醇
(1)物理学中把用毛皮摩擦过的 上所带的电荷叫作负电荷。
(2)由表中可知,玻璃与石棉摩擦后,玻璃带 电。
(3)羊毛对电子的束缚能力要比绢 (选填“强”或“弱”)。
(4)根据表格 (选填“能”或“不能”)判断毛皮和尼龙摩擦后两者的带电情况。
14.摩擦起电的实质是电子在物体之间的转移。用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电,原因是玻璃棒的原子核对电子的束缚能力较 (选填“强”或“弱”),在摩擦过程中玻璃棒 (选填“得到”或“失去”)电子。
15.如图,同学们表演“气球悬浮术”时,先用毛皮反复摩擦两个气球,随后两气球自动分开,这是因为摩擦使气球带 电荷而相互排斥;接着老师用带电的气球靠近碎纸片,纸片被吸起,说明带电体能吸引 。
16.我们在某些科学杂志的封面上常能看到如图所示的图片,其实这是原子结构的模型。图中处于中心的是 ,带 电;周围绕它运动的是带 电的 ,但整个原子对外 (选填“显示”或“不显”)电性。
17.如图所示,在干燥的天气里,用塑料梳子梳完头发后,发现梳子能吸引碎纸屑。这是因为梳子与头发 带上了 ,带电体具有 的性质,所以碎纸屑被吸在梳子上。
18.用餐巾纸摩擦一根可以绕铁支架自由转动的吸管,使它带上电。
(1)取一根玻璃棒,与丝绸摩擦后玻璃棒带 电。将玻璃棒靠近带电吸管的一端时,吸管的运动情况如图甲所示。根据 (填电荷间作用规律)可知,吸管摩擦后带了 电荷;
(2)如图乙所示,取一根橡胶棒,用毛皮摩擦后橡胶棒带 电;将橡胶棒靠近带电吸管的一端时,吸管将 (选填“靠近”或“远离”)橡胶棒,利用的规律是 (填电荷间作用规律)。
19.小东参观科技馆时,对一组静电实验兴趣浓厚,回来后做起了实验,如图所示。
(1)从图甲(或图乙或图丙)可得出的结论是 ;
(2)比较 两图,可知电荷间作用力的大小与电荷的多少有关,这个力的大小可以通过图中 显示出来;
(3)比较 两图可得到结论:电荷量相等,距离越远,电荷间作用力 ;
(4)为使实验现象更明显,悬挂在丝线上的小球应选 (选填“小钢球”或“泡沫小球”)。
20.(2025·江苏淮安·中考真题)用丝绸摩擦有机玻璃棒,用毛皮摩擦橡胶棒,使有机玻璃棒和橡胶棒带电。探究带电体间相互作用的实验现象,如图甲、乙、丙所示。
(1)摩擦起电是将 由一个物体转移到另一个物体。
(2)图甲或图乙中的实验现象表明 。
(3)小明用一根和干抹布摩擦过的塑料吸管靠近悬挂着的有机玻璃棒,出现排斥现象,则可以推测该吸管靠近悬挂着的橡胶棒时,出现 现象。
来自西尔斯资料
石棉
玻璃
云母
羊毛
毛皮
铅
绢
纸
木棉
蜡
来自蒙科马利资料
羊毛
尼龙
粘胶丝
木棉
酸碱盐
炳烯树脂
聚乙烯醇
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21.如表是几位科学家研究摩擦起电得出的物体带电次序,表格中任何两种物体相互摩擦时,次序在前的带正电,次序在后的带负电。
(1)物理学中把与丝绸摩擦过的 带的电荷叫正电荷,把与毛皮摩擦过的 带的电荷叫负电荷;
(2)由表中可知玻璃与石棉摩擦后,玻璃带 电;
(3)羊毛对电子的束缚能力要比纸 ;(选填“强”或“弱”)
(4)由表中 判断毛皮和尼龙摩擦后两者带电情况;(选填“能”或“不能”)
(5)A、B、C、D是四个带电小球,将它们用细线吊起来后静止时的情况如图所示,已知B球带负电,则A球带 电,C球带 电,D球带 电。
22.由于雾霾天气的增多,空气净化器逐渐走入千家万户。随着科技的进步,“净化”的原理不断优化,功能也逐渐增强。最早的空气净化器由于大多采用“风机+滤网”的模式,很长时间才能将室内空气全部过滤一遍,另外PM2.5等小微粒能轻易透过滤网。后来滤网采用“静电驻极式”技术,灰尘通过滤网前,先由高压钨丝放电而带上正电,再被同样带电的滤网吸附(如图所示),大大提高净化能力。现在有一种“主动式空气净化”技术,净化器向空气中释放负离子,负离子能够主动出击、寻找空气中的污染颗粒物,并与其凝聚成团,主动将其沉降,净化能力再次明显提升。
(1)“PM2.5”指的是环境空气中直径小于等于2.5微米的细微颗粒物,它 (选填“是”或“不是”)分子。室外空气中的PM2.5主要来自矿物燃料燃烧的排放,室内空气中的PM2.5主要来自吸烟产生的烟雾,那么能够有效减少PM2.5在空气中的浓度的做法是 (合理即可);“静电驻极式”技术中滤网应带 电荷。
(2)“静电驻极式”技术中小微粒经过滤网时被吸附的原理是 .“主动式空气净化”技术向空气中释放负离子,负离子之所以能够主动出击、寻找空气中的污染颗粒物,是因为带电粒子具有 (选填“吸引”或“排斥”)轻小物体的作用。
(3)“主动式空气净化”技术中负离子与污染颗粒物凝聚成团后能沉降到地面是由于所受重力 (选填“大于”“小于”或“等于”)浮力。
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