摘要:
**基本信息**
本同步练习以“基础巩固-实验探究-综合应用”为分层逻辑,通过生活情境题、电路分析题及实验探究题,构建从单一知识点到综合能力的进阶路径,强化科学观念与探究实践素养。
**分层设计**
|层次|知识覆盖|设计特色|
|----|----------|----------|
|基础层(1-8题)|摩擦起电、电流形成、电路组成等单一知识点|以共享汽车充电(题1)、导体电流关系(题2)等生活情境题,巩固科学观念|
|提升层(9-10题)|串联并联电流特点、电流表读数与连接|通过双电流表读数(题9)、电路故障分析(题10),培养科学思维中的推理论证|
|综合层(11-14题)|电路图绘制、实验设计与数据处理|结合“探究并联电路电流特点”(题13-14),提升探究实践能力,体现科学探究完整流程|
内容正文:
第1节 电荷与电流
知识梳理
考点一、摩擦起电
探究过程
现象
将塑料笔的笔杆与头发摩擦后靠近小纸屑
塑料笔杆吸引小纸屑
将用丝绸摩擦过的玻璃棒靠近小纸屑
玻璃棒吸引小纸屑
将用毛皮摩擦过的橡胶棒靠近细水流
细水流被橡胶棒吸引变弯曲了
现象总结:分析以上探究过程可知,经摩擦后的物体具有共同的特征——能吸引轻小物体。
1.基本原理
(1)物体内有两种不同的带电粒子,带正电的质子(带1个单位的正电荷)和带负电的电子(带1个单位的负电荷)。因为通常情况下两者在数量上相等,正、负电荷相互抵消,所以物体整体上没有呈现带电性。
(2)物体之间的摩擦使物体上的电子发生了转移,得到电子的物体带负电,失去电子的物体带正电。
2.两种电荷
大量实验事实证明:自然界中只存在两种电荷,正电荷和负电荷。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。
3.摩擦起电
(1)物体之间的摩擦会使一个物体上的电子转移到另一个物体上,得到电子的那个物体就带负电,失去电子的物体就带等量的正电,这种现象称为摩擦起电。
(2)这种聚集于物体上的电荷叫作静电。
(3)带电物体具有吸引轻小物体的性质。
考点二、电荷间的作用
1.探究电荷间的相互作用规律
(1)现象探究
探究过程
现象
说明
两根用丝绸摩擦过的玻璃棒相互靠近
相互排斥
都是用丝绸摩擦过的玻璃棒,两玻璃棒带的电荷一定是相同的
两根用毛皮摩擦过的橡胶棒相互靠近
相互排斥
都是用毛皮摩擦过的橡胶棒,两橡胶棒带的电荷一定是相同的
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
相互吸引
橡胶棒和玻璃棒靠近时相互吸引,说明它们带的电荷不同
(2)归纳总结:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。
2.验电器
(1)验电器的构造如图所示。
(2)作用:检验物体是否带电。
(3)使用方法:将被检验的物体与验电器的金属球接触,如果验电器的两片金属箔张开一定角度,则说明物体带电。
(4)原理:同种电荷互相排斥。
(5)验电器能粗略地比较物体带电量的多少,对于同一验电器,金属箔张开的角度越大,说明带电体带的电荷越多。
考点三、电流
1.电流的形成
接入电路的电源,能使导体内部的电荷发生定向运动,形成持续不断的电流。
2.电流方向的规定
水在水管中沿着一定的方向流动,水管中就有了水流,同样,电荷的定向运动形成电流,科学上规定,正电荷定向运动的方向为电流的方向,负电荷定向运动的方向与电流方向相反。
电源接入电路时,电流从电源的正极流出,经过导线、用电器,最后流入电源负极。金属导体中的电流是由带负电的电子定向移动形成的。电子从电源的负极流出,流向电源的正极。电子运动方向与电流方向相反。
3.电流强度
(1)定义
导体中电流的大小称为电流强度,简称电流。电流是指通过导线某一截面的电荷的多少与通电时间之比,用字母I表示。
科学思维——类比法:在学习两个意义相近或相似的物理概念时,通过把两者加以比较,使我们得以加深理解新概念的方法,叫作类比法。研究电流时,用水流来类比电流。
(2)单位:安培,简称安,符号为A。更小的单位有毫安(mA)、微安(μA),其换算关系为1A=10³mA,1mA=10³μA。
(3)常见用电器的电流值
不同的用电器工作电流是不同的,同一个用电器在不同的工作状态下的电流也不相同。用电器说明书或铭牌上标注的电流值是指此用电器正常工作时的电流值。
(4)人体与电流
①心电图:人体心脏中的某些细胞会有节律地产生微弱的脉冲电流并传遍心肌,以此触发、控制心跳。这些微电流也会经身体组织传到皮肤。用专门的仪器可以探测到这些电流,将其放大后,可在显示屏上显示,这就是心电图,利用心电图可分析判断人的心脏的工作情况。
②测谎仪的工作原理:根据脑电流,可以对人脑的思维或情绪状态进行分析并作出推测或判断。
③人体对电流的反应:一般情况下,能引起人感觉的最小电流约为1mA,当通过人体的电流达到10mA以上时,人就有生命危险,故用电时要注意安全。
考点四、电路与电路图
1.电路的组成
电路是指把电源、用电器和开关用导线连接起来组成的电流路径。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。
2.电路中各元件的作用
(1)电源:电源是提供电能的装置,电源接入电路中,能使导体内部的电荷产生定向运动形成持续不断的电流,它工作时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。
(2)用电器:用电器是用电来工作的设备,它在工作时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。
(3)开关:它是用来接通或断开电路,起控制用电器工作的作用。开关闭合,用电器工作;开关断开,用电器不工作。常见的开关有拉线开关、拨动开关、闸刀开关、声控开关等。
(4)导线:导线将电源、用电器、开关连接起来,形成让电荷运动的通路。常用铜、铝制作导线,导线的外壳包层塑料、橡胶等绝缘材料。
3.电路的三种状态及短路的危害
(1)通路:开关闭合时,电路中会有电流,这样的电路叫通路。这时电路中有电流流过,用电器工作。
(2)开路:断开的电路叫开路,即开关断开,或电路中某一部分断开时,电路中没有电流,用电器不工作,常见造成开路的原因有以下几种:①开关没有闭合;②导线与其他电路元件连接处线头脱落或接触不良;③导线断了;④用电器损坏,比如灯泡灯丝断了。
(3)短路:闭合开关后,导线直接连接在电源的两极上,中间没有用电器,这样的电路叫电源短路,
电源短路时电路中电流会很大,会损坏电源,严重时会引发火灾,这是绝对不允许的。
拓展:
①正确理解电源短路
电源短路是绝对不允许的,但是电路在有用电器的情况下形成电源短路对我们的迷惑性很大,实际上不管电路中有几条“电流通道”,只要有一条不经过用电器,而直接用导线连接了电源的“+”“—”极,那么就形成了电源短路。如图所示电路,闭合开关将会出现电源短路现象。
②局部短路的应用
电路中某一用电器的两端用一根导线连接起来,这种情况称这个用电器被短路,如图所示,闭合开关后,左侧灯泡中没有电流通过,这种情况又叫局部短路。局部短路一般不会损坏电源。电源短路是严格禁止的,但是局部短路有时也应用在生产、生活中,可以用来控制某一段电路中电流的有无,这是近年来中考考查生活实际应用的一个热点。
4.电路图:用元件符号代替实物表示电路的图称为电路图。如图甲是实物图,乙是与实物图相对应的电路图。
(1)电路元件符号:科学上规定,每个元件都要用一个特定的图形符号来表示,如下表所示。
(2)电路的两种基本连接方式
(1)串联电路
①定义:把电路元件逐个顺次连接起来接入电路,这种连接方式叫做串联电路。
②特点:电流路径只有1条。开关控制整个电路,其作用与位置无关。各用电器相互影响。如开关同时控制两盏灯的亮灭。两盏灯相互影响。
(2)并联电路
①定义:把电路元件并列连接起来再接入电路,这种连接方式叫做并联电路。
②特点:电流有两条或两条以上的路径,有干路支路之分。干路上的开关控制整个电路的通断,支路上的开关只能控制它所在支路的通断。各路用电器可独立工作,互不影响。并联用电器的连接点叫做电路的分支点,从电源两极到两个分支点的那部分电路叫干路,干路上的开关s控制整个电路,叫总开关。两个分支点之间的电路叫支路,支路上的开关s控制灯L,开关S,控制灯L。
考点五、电流的测量
作用
电流表是测量电路中电流大小的仪表
实物图
电路图符号
量程和分度值
电流表有三个接线柱,“-”表示负接线柱,两个“+”接线柱(注意不是“+”极和“-”极)
使用“0.6”和“-”两个接线柱时,它的量程是0~0.6安,最大可测0.6安的电流,每个大格为0.2安,每个小格为0.02安,即分度值为0.02安;
用“3”和“-”两个接线柱时,量程是0~3安,最大可测3安的电流,每个大格为1安,每个小格为0.1安,即分度值为0.1安。同一刻度线,大量程数值是小量程数值的5倍
电流表的使用规范
(1)使用时按照“不超”“从小”原则选择合适量程。“不超”指被测电流不要超过电流表的量程(允许测量的最大电流),“从小”指在“不超”的前提下尽量使用小量程,比如电流大小只有0.4安,虽然两个量程都没超,要实行“从小”原则,选择0~0.6安量程,以使测量结果更准确。在不能预先估计被测电流大小的情况下,应采用“选择最大量程试触”的方法来选择合适量程。
(2)电流表必须和被测的用电器串联,不允许将电流表和用电器并联。
(3)电流表接入电路中时,应使电流从电流表的“+”接线柱流入,从“-”接线柱流出。
(4)绝对不允许不经用电器把电流表直接接到电源两极上,否则会烧坏电流表,也会损坏电源。
电流表的读数
首先明确电流表选用的量程(可由接线柱的连接情况确定)是0-0.6安,还是0-3安。然后根据量程确定电流表的分度值,当选用0-0.6安时,每个小格就是0.02安;选用0-3安时,每个小格就是0.1安。量后观察指针偏转的大格数和小格数。
①判断电流表测的是哪个用电器的电流,首先要明确它与哪个用电器串联。比如在并联电路中,要仔细辨别电流表与哪个用电器串联,与哪个用电器串联就测通过该用电器的电流大小。若电流表接在干路上,则电流表测电路的总电流。
②判断电流表在电路中连接是否正确,要看是否符合电流表的使用规则。一般要做到四项检查:A.电路是否发生短路;B.电流表在电路中是否串联;C.接线柱是否正确;D.选择量程是否合适。
拓展:“试触”出现的问题及解决方法:
图示
出现
的问题
可能电路中有开路,也可能电流表的接线有开路
电流表的正、负接线柱接反了
电流表选择的量程太小
电流表选择的量程太大
解决
方法
逐一检查各接线柱,排除故障
将电流表的正、负接线柱的接线换过来
换接大量程
换接小量程
(一)探究串联电路的电流特点
提出问题:串联电路中,电流有什么样的特点?
实验猜想:①A点的电流可能最大,然后依次减小,B点小些,C点最小,即Ia>Ib>Ic;②由于电流只有一条路径,A、B、C三点的电流应该相等,即Ia=Ib=Ic
设计并进行实验:
(1)按电路图连接电路,用电流表分别测出A、B、C三点的电流大小,实验数据记录在表格中。
(2)换用不同的灯泡进行实验,将实验数据记录在表格中。
实验结论:分析上表,得出的结论是串联电路中各处的电流相等,即Ia=Ib=Ic
(二)探究并联电路的电流特点
提出问题:并联电路中,电流有什么样的特点?
实验猜想:(1)并联电路中,干路电流I大于各支路电流,即Ic>Ib,Ic>Ia
(2)并联电路中,干路电流I等于各支路电流之和,即Ic=Ib+Ia
设计并进行实验:
(1)连接电路,用电流表分别测出A、B、C三点的电流大小,实验数据记录在表格中。
(2)换用不同规格的小灯泡进行实验,将实验数据记录在表格中。
实验结论:分析上表,得出的结论是并联电路中,干路电流等于各支路电流之和,即Ic=Ib+Ic
课堂练习
1.近两年,共享汽车逐渐出现在大街小巷。如图所示是充电桩正在给汽车充电,在充电过程中,充电桩相当于电路中的( )
A.电源 B.开关 C.导线 D.用电器
2.如图所示导体铸件,粗细两段的横截面积的关系是 S1=2S2.把该导体接入电路,则通过粗细两段导体的电流关系是( )
A.I1=I2 B.2I1=I2 C.4I1=I2 D.I1=2I2
3. 要想知道某段电路中通过的电流大小,可以用电流表来测量。如图所示,要用电流表测量通过L1 的电流,下列电路图正确的是( )
A. B. C. D.
4. 如图所示的电蚊拍具有灭蚊和照明等功能。当开关 S1闭合、S2 断开时,只有灭蚊网通电起到灭蚊作用;当开关 S1和S2都闭合时,灭蚊网与灯都通电,同时起到灭蚊和照明作用。电路设计符合这种要求的是( )
A. B. C. D.
5.如图所示,要使灯泡L1和L2组成并联电路,应( )
A.只闭合S2 B.只闭合S3 C.只闭合S2和S3 D.只闭合S1和S3
6.如图为一实物电路连接图,下列是某同学所画出的与其对应的电路图,其中正确的是( )
A. B. C. D.
7.如图所示电流表的示数是 ( )
A.1.8 A B.可能是1.4 A,也可能是0.33 A
C.可能是1.8 A,也可能是0.36 A D.0.36 A
8.如图所示,小应错把电流表并联在灯泡L1两端,此时若闭合开关,一定会发生( )
A.电流表损坏 B.电源短路 C.L1不亮 D.L2灯丝烧断
9.在如图所示的电路中,闭合开关后,两个电流表指针偏转均如图乙所示,则A1和A2中的电流分别为( )
A.0.25A,1.25A B.1.25A,0.25A
C.0.3A,1.5A D.1.5A,0.3A
10.如图甲电路,闭合开关S后,两个灯泡都能发光,乙图为电流表A1指针的位置,如果电流表A2读数是0.6A,则下列说法正确的是( )
A.电流表A1的读数是0.3A B.灯泡L1和L2并联
C.电流表A1可以连接“-、0.6”接线柱 D.通过灯L1的电流为0.6A
11.根据左图实验元件图,在右侧的框内画出对应的电路图。
12.根据电路图连接实物图。
13.在“探究并联电路电流特点”的实验中,小华设计了如图1所示的电路进行实验。
图2
实验序号
IA/A
IB/A
IC/A
1
0.46
0.18
0.28
2
0.36
0.20
0.16
3
0.7
0.32
0.38
(1)连接电路时,开关应处于 状态;
(2)根据图1连接实物图,电流表测量L1的电流。(画在答题纸上)
(3)分析实验数据可得:在并联电路中,干路电流与各支路电流的关系是 (写出关系式,用IA 、IB、IC表示);
(4)小华在某次实验时,测得C处电流IC为0.30 A,观察到A处电流表指针位置如图3所示,则A处电流大小为 A。
14.小明用如图甲所示的电路“探究并联电路中干路电流与各支路电流的关系”,把一个电流表分别接入电路中A、B、C处测量电流。
(1)图乙是他们测量电流时连接的实验电路,闭合开关前小明发现电流表指针如图丙所示,其原因是 ,排除故障后,此时电流表测量的是 (选填“A”“B”或“C”)处的电流。
(2)请在图乙中移动一根导线,测量另外一处的电流。在移动的导线上画“×”,并用笔画线代替导线连接正确的电路。
(3)进行实验,小明记录了如下数据:
实验次数
A处电流
B处电流
C处电流
1
0.1
0.1
0.2
2
0.2
0.2
0.4
3
0.3
0.3
0.6
分析以上实验数据,可以得到并联电路中干路电流与各支路电流的关系是:。
并且小明还得出“并联电路中通过各支路的电流总是相等的”结论,这个结论 (选填“正确”或“不正确”),得出该结论的原因可能是 。
参考答案
1-5.AADDC 6-10.CCCCB
11.
12.
13.(1)断开
(2)
(3)IA=IB+IC;
(4)0.8。
14.(1)电流表指针没有调零;C;
(2)
(3)不正确;选用的灯泡规格相同。
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