13.1 两种电荷(讲义)物理新教材沪粤版九年级上册
2026-08-28
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摘要:
本讲义聚焦初中物理“两种电荷”核心知识点,从摩擦起电现象切入,探究其电子转移的微观实质,明确两种电荷的规定及“同种排斥、异种吸引”规律,学习验电器构造与工作原理,最终延伸至静电现象的应用与防护,构建完整知识支架。
该资料以“现象-实质-规律-应用”逻辑链培养科学思维,通过随学随练、分层练习(基础、素养、迁移)强化科学探究能力,结合静电除尘等实例渗透科学态度与责任。课中辅助教师突破重难点,课后帮助学生查漏补缺。
内容正文:
第十三章
简单电路
第1节 两种电荷
课标要点
观察摩擦起电现象,探究并了解同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。
了解验电器的构造、原理及其作用。
知道静电现象的应用与防护,认识科学技术对社会发展的影响。
学习重难点
重点:两种电荷的规定、电荷间的相互作用规律、验电器的工作原理。
难点:理解摩擦起电的实质(电子转移);利用电荷作用规律判断物体带电情况(特别是“吸引”的两种可能性)。
知识点 摩擦起电
1. 现象描述
用丝绸摩擦过的玻璃棒、用毛皮摩擦过的橡胶棒等物体,能够吸引碎纸屑、头发等轻小物体。
2. 核心概念
带电:物体有了 的性质,我们就说它带了电,或者说带了电荷。
摩擦起电:用摩擦的方法使物体带电,叫做摩擦起电。
带电体性质:能吸引轻小物体。
3. 微观实质
原子结构:原子由带正电的原子核和带负电的核外电子组成。正常情况下,正负电荷电量相等,原子呈电中性。
起电原因:不同物质的原子核束缚电子的本领不同。
束缚本领弱 失去电子 带 。
束缚本领强 得到电子 带 。
结论:摩擦起电并不是创造了电荷,只是电荷(电子)从一个物体转移到另一个物体。
特别提醒
摩擦起电中,两个物体带上的是等量异种电荷。例如:丝绸摩擦玻璃棒,玻璃棒失电子带正电,丝绸得电子带负电。
随学随练
1.下列几种关于“吸”的现象中,涉及摩擦起电的是( )
A.隔音墙“吸”收部分噪声 B.两船并行相“吸”碰撞
C.将两光滑铅块压紧后“吸”住 D.梳头后的塑料梳子会“吸”头发
2.工厂里经常使用静电除尘技术,用一块带电的金属板,把浮尘吸附在金属板上。静电除尘的原理是带电体有吸引______的性质。
知识点 两种电荷及其相互作用(重点)
1. 两种电荷的规定
自然界中只存在两种电荷:
正电荷:用 摩擦过的 所带的电荷。(记忆口诀:丝玻正)
负电荷:用 摩擦过的 所带的电荷。(记忆口诀:毛橡负)
2. 电荷间的相互作用规律
通过实验探究发现:
两根用丝绸摩擦过的玻璃棒靠近 相互排斥。
两根用毛皮摩擦过的橡胶棒靠近 相互排斥。
玻璃棒与橡胶棒靠近 相互吸引。
总结规律:
同种电荷相互 。
异种电荷相互 。
3. 带电情况的判断逻辑
若已知甲物体带电,乙物体与甲物体发生相互作用:
若排斥:乙一定带与甲同种电荷。
若吸引:乙可能带与甲异种电荷,也可能不带电(因为带电体具有吸引轻小物体的性质)。
易错提醒
“吸引”不能直接断定两物体带异种电荷,必须排除“一个带电、一个不带电”的情况。只有“排斥”才能确定两物体都带电且电性相同。
随学随练
3.在“探究电荷的种类和相互作用规律”的实验中,实验过程如图所示。
(1)两根用丝绸摩擦过的玻璃棒靠近时会相互___ ,而用丝绸摩擦过的玻璃棒去靠近用毛皮摩擦过的橡胶棒时,它们之间会相互___ ,由此得到初步结论:电荷间相互作用的规律是__________ 。
(2)大量实验证明,自然界中一种电荷与用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷相同,另一种与被毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷相同,所以可以得出的结论是:自然界只有____种电荷。
4.橡胶棒跟毛皮摩擦的过程中,橡胶棒带上了________电荷;如图所示甲、乙、丙三个轻质小球相互靠近时的情景。若得知甲与跟丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷相同时,则丙的带电情况是________(选填“正电荷”“正电荷或不带电”、“负电荷”、“负电荷或不带电”);跟丝绸摩擦过的玻璃棒________(选填“失去”或“得到”)电子。
知识点 验电器
1. 构造与作用
构造:金属球、金属杆、金属箔(两片)、绝缘垫、外壳。
作用:检验物体 ;粗略比较带电量的多少。
2. 工作原理
原理: 。
过程分析:当带电体接触验电器的金属球时,电荷通过金属杆传导到两片金属箔上。由于两片金属箔带上了同种电荷,它们会因相互排斥而张开。
张角含义:金属箔张开的角度越大,说明物体带的电荷量越多。
教材延伸
验电器只能检验物体是否带电,不能直接判断物体带的是正电还是负电。若要判断电性,需先用已知电性的带电体(如带正电的玻璃棒)接触验电器使其带电,再用待测物体靠近金属球,观察张角变化进行推断。
随学随练
5.如图,验电器是用来检测物体是否带________的仪器。用带电体接触验电器的金属球,金属箔就会张开,这是因为两个金属箔片带有________(填“同种”或“异种”)电荷,相互________(填“吸引”或“排斥”)。
6.如图所示,小华用毛皮摩擦过的橡胶棒靠近验电器的金属球(不接触)。回答下面的问题:
(1)用毛皮摩擦过的橡胶棒带________电。橡胶棒靠近时,金属箔会________,移开橡胶棒,金属箔会________。
(2)小华又将橡胶棒与金属球接触,验电器的金属箔会________。
(3)验电器金属箔张开的角度与所带电量大小有关,即电量越大,金属箔张开角度越________。
知识点 静电现象的应用与防护
1. 静电的应用
静电除尘:利用带电体吸引灰尘颗粒的原理,净化空气。
静电喷漆:让油漆微粒带电,被吸附在工件表面,涂层均匀且节省油漆。
静电复印:利用光导半导体和静电潜影技术进行文件复制。
2. 静电的危害与防护
危害:
加油站、面粉厂等场所,静电火花可能引发火灾或爆炸。
雷电击中建筑物或人员。
干扰精密电子设备。
防护措施:
接地:油罐车尾部拖一条铁链,将静电导入大地。
避雷针:高层建筑安装避雷针,引导雷电流入大地。
增加湿度:干燥季节使用加湿器,减少静电积累。
使用抗静电材料:如防静电手环、防静电地板。
随学随练
7.(多选)生活中静电现象很常见,如图所示,下列选项中属于利用静电的是( )
A.静电释放器 B.静电拖把
C.静电喷漆 D.静电复印
8.如图甲所示,是加油站的一款静电释放器。加油站上的工作人员在加油前,会用手接触静电释放器,从而把人体带的静电释放出去,避免因静电引起火灾。这是在_______(选填“利用”或“防止”)静电。如图乙所示,是一款静电拖把。它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。这是在_______(选填“利用”或“防止”)静电。
题型 电荷性质的综合判断
(1)逻辑推理模型:
排斥:必带同种电荷(都正或都负)。
吸引:①异种电荷;
②一带电一不带电。
无作用:都不带电。
(2)常见误区澄清:
误认为“吸引”就是带异种电荷。
误认为摩擦起电创造了电荷。
活学活用
1.如图所示,用一段细铁丝做一个支架,竖直的部分作为转动轴。把一根中间戳有小孔(没有戳穿)的饮料吸管放在转动轴上,吸管能在水平面内自由转动。用餐巾纸摩擦吸管使其带电。
(1)把某个物体放在带电吸管一端的附近,发现吸管向物体靠近,由此是否可以判断这个物体已经带电?
(2)把用丝绸摩擦过的玻璃棒放在带电吸管一端的附近,发现玻璃棒与吸管互相吸引,吸管带哪种电荷?餐巾纸带哪种电荷?为什么?
(3)吸管和餐巾纸摩擦起电时,哪个失去了电子?哪个得到了电子?
2.(多选)下列对图中的现象,解释正确的是( )
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
题型 判断物体带电的方法
(1)根据电荷的相互作用:
同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。
注意:如果是吸引,可能是因为带电体具有吸引轻小物体的性质。
(2)用验电器:
作用:检验物体是否带电。
原理:同种电荷相互排斥。
注意:如果带电体带的电荷更多,金属箔张开的角度会更大。说明张角大小可以粗略反映带电量的多少。
活学活用
3.小明将铝箔小球a和b用细线吊起,随后分别用丝绸摩擦过的玻璃棒靠近它们,具体情况如图所示。下列判断正确的是( )
A.a一定带负电,b一定带正电 B.a可能不带电,b可能不带电
C.a一定带正电,b一定带负电 D.a可能不带电,b一定带正电
4.如图所示是实验室的验电器,它的工作原理是同种电荷___________,验电器的金属箔所带的电荷量越多,金属箔的张角___________,验电器___________(选填“能”或“不能”)直接检验物体带哪种电荷。
基础通关
1.如图所示,电风扇叶片运行时会与尘埃摩擦而带正电,停转后叶片吸引轻质小球M,则( )
A.轻质小球M一定带负电
B.轻质小球M可能带正电
C.叶片和尘埃摩擦后分别带异种电荷
D.叶片得到了正电荷
2.关于静电现象,下列说法正确的是( )
A.摩擦起电是创造了电荷
B.静电复印机的工作原理是利用静电正、负电荷能互相排斥制成的
C.用塑料梳子梳头,头发会变得蓬松是头发间带上异种电荷而互相排斥
D.在空气干燥的冬天,化纤衣服表面很容易吸附灰尘是带电体能吸引轻小物体
3.如图所示,下列关于静电现象的说法正确的是( )
A.图甲所示是加油站里常见的“静电释放器”(与大地相连),司机或工作人员提起油枪加油前,必须用手触摸“静电释放器”来清除身体上的静电。“除电”时,人体、“静电释放器”和大地连通,形成通路,有电流通过
B.图乙验电器是利用了异种电荷相互吸引的原理制成的
C.图丙细绳悬挂的轻质泡沫塑料小球相互吸引,则两小球一定带有异种电荷
D.图丁丝绸摩擦过的玻璃棒会带上正电荷,在这个过程中丝绸会失去电子
4.将甲、乙、丙三个轻质泡沫小球用绝缘线悬挂起来,静止时三个小球的位置如图所示。已知乙球带负电,下列说法正确的是( )
A.甲球一定带正电,乙球带负电、丙球可能不带电
B.甲、丙两球均带正电,乙球带负电
C.甲球可能不带电,乙、丙两球均带正电
D.甲球可能不带电,乙、丙两球均带负电
5.丝绸摩擦过的玻璃棒带正电,毛皮摩擦过的橡胶棒带负电,是因为在摩擦过程中( )
A.玻璃棒得到质子
B.玻璃棒得到电子
C.橡胶棒得到电子
D.橡胶棒失去质子
6.如图所示,用毛皮摩擦过的橡胶棒接触不带电的验电器的金属球时,验电器的两片金属箔张开,是因为( )
A.同种电荷互相排斥 B.同种电荷互相吸引
C.异种电荷互相排斥 D.异种电荷互相吸引
7.四个悬挂着的轻质通草小球,静止时的位置关系如图所示,下列说法正确的是( )
A.4个小球中至少有3个球带电
B.B球与D球一定带有同种电荷
C.A球与C球一定带有电荷
D.B球可能带电,也可能不带电
8.《博物志》中有“今人梳头、脱著衣时,有随梳、解结有光者,亦有咤声”的记载,其中“随梳”是指梳头发时,头发随梳子飘动的现象。产生该现象的原因是头发与梳子摩擦,梳子和头发带上________电荷而互相________。
9.如图所示,小红用扫帚扫地,如果给扫帚头部套一个塑料袋,可以方便地清洁地上的细小毛发,这是因为塑料袋与地面_____过程中使塑料袋带了电荷,从而具有吸引______的性质。
10.用丝绸摩擦后的玻璃棒带___电,将此玻璃棒靠近带电小球A,相互作用的场景如图所示,带电小球A带___ 电。
11.如图所示为静电复印原理图,静电复印时,硒鼓表面带负电荷,文件在强光反射下经凸透镜成像,硒鼓表面的部分电荷受到强光照射消失,剩余的电荷会___________(选填“吸引”或“排斥”)带正电荷的墨粉,将其加热软化后压到纸张上。验电器的原理与静电复印的原理___________(选填“相同”或“不同”)。
12.如图甲中,验电器A的金属球与丝绸摩擦过的玻璃棒接触后,金属箔张开一定角度,此时验电器A带______(选填正电、负电)。现用一金属棒连接验电器A、B的金属球,出现了如图乙所示现象,可见有部分电子____________(填“从A转移到B”或“从B转移到A”)。
素养提升
13.用两根绝缘细线,分别将甲、乙两个相同的轻质小球悬挂起来,两个小球都带正电,但甲球带的电荷比乙球的多,在将乙球慢慢靠近甲球时,会出现的情形是( )
A. B.
C. D.
14.毛皮与硅胶管均不带电,小叶戴着绝缘手套用毛皮摩擦硅胶管后,小叶对硅胶管的带电情况十分好奇。下列操作以及现象中,既证明硅胶管带电,也证明摩擦过程中硅胶管带正电性质的是( )
A. B.
C. D.
15.静电现象在生活和生产中有着广泛的应用,有时又需要防止静电带来危害。生活中的应用与涉及的静电知识对应正确的是( )
A.静电空气净化器利用静电产生臭氧,吸附空气中的细菌
B.静电复印利用同种电荷相互排斥,使墨粉附着在纸张上
C.油罐车尾部的铁链可以消除车身上的静电,防止静电放电引发危险
D.静电拖把利用异种电荷相互吸引,使毛发、碎屑等吸附在除尘纸上
16.如图所示是空气净化器的原理图,受到污染的空气被净化器吸入后,其中的颗粒物进入电离区带上电荷,随后在集尘器处被带电金属网捕获,金属网吸引颗粒物的原理是异种电荷互相____,此原理与验电器工作原理_______(选填“相同”或“不同”)。若颗粒带正电,说明颗粒_______(选填“得到”或“失去”)了电子。
17.如图甲是装有静电除尘纸的拖把,扫地时除尘纸与地板摩擦就可以轻松地将灰尘和头发清扫干净,这是因为带电体能够______。如图乙是静电植绒的流程示意图,将绒毛放在带负电的容器中,使绒毛带上负电,移动容器靠近布卷,绒毛便加速飞到需要植绒的布卷表面,图中带电极板带______(选填“正”或“负”)电荷。如图丙是氦的原子模型示意图,A是电子,B是______。
迁移创新
18.小明刚接触电学学习时便产生了浓厚兴趣,以下是他查阅的资料和所做的实验。
(1)小明查到下表是两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,次序在后的物体对电子的束缚能力更强。
次序
1
2
3
4
5
6
7
西耳斯资料
石棉
玻璃
云母
羊毛
猫皮
纸
木棉
赫西蒙科马利资料
羊毛
尼龙
粘胶丝
木棉
火碱
丙烯树脂
聚乙烯醇
①由表中可知,石棉与羊毛摩擦后,羊毛__________(选填“得到”或“失去”)电子。
②尼龙与云母相互摩擦,玻璃与羊毛相互摩擦,云母带_______(选填“正电”或“负电”)尼龙与玻璃将相互_________(选填“吸引”或“排斥”)。
(2)由表中__________(选填“能”或“不能”)判断玻璃和尼龙摩擦后两者的带电情况,理由是:_________________________________________________。
19.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,空气和水汽不带电可顺利通过,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.
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第十三章
简单电路
第1节 两种电荷
课标要点
观察摩擦起电现象,探究并了解同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。
了解验电器的构造、原理及其作用。
知道静电现象的应用与防护,认识科学技术对社会发展的影响。
学习重难点
重点:两种电荷的规定、电荷间的相互作用规律、验电器的工作原理。
难点:理解摩擦起电的实质(电子转移);利用电荷作用规律判断物体带电情况(特别是“吸引”的两种可能性)。
知识点 摩擦起电
1. 现象描述
用丝绸摩擦过的玻璃棒、用毛皮摩擦过的橡胶棒等物体,能够吸引碎纸屑、头发等轻小物体。
2. 核心概念
带电:物体有了 吸引轻小物体 的性质,我们就说它带了电,或者说带了电荷。
摩擦起电:用摩擦的方法使物体带电,叫做摩擦起电。
带电体性质:能吸引轻小物体。
3. 微观实质
原子结构:原子由带正电的原子核和带负电的核外电子组成。正常情况下,正负电荷电量相等,原子呈电中性。
起电原因:不同物质的原子核束缚电子的本领不同。
束缚本领弱 失去电子 带 正电 。
束缚本领强 得到电子 带 负电 。
结论:摩擦起电并不是创造了电荷,只是电荷(电子)从一个物体转移到另一个物体。
特别提醒
摩擦起电中,两个物体带上的是等量异种电荷。例如:丝绸摩擦玻璃棒,玻璃棒失电子带正电,丝绸得电子带负电。
随学随练
1.下列几种关于“吸”的现象中,涉及摩擦起电的是( )
A.隔音墙“吸”收部分噪声 B.两船并行相“吸”碰撞
C.将两光滑铅块压紧后“吸”住 D.梳头后的塑料梳子会“吸”头发
【答案】D
【详解】A.隔音墙“吸”收部分噪声是在传播过程中减弱噪声,与摩擦起电无关,故A不符合题意;
B.当船并行时,中间的水流动速度增大,压强减小。船外侧大的压强将船向中间挤压,造成相吸相撞,利用的是流体压强和流速的关系,故B不符合题意;
C.两光滑铅块压紧后“吸”住,说明分子之间存在引力,故C不符合题意;
D.用梳子梳头发时,梳子与头发相互摩擦,发生了摩擦起电现象,从而使梳子和头发分别带上异种电荷而互相吸引,故D符合题意。
故选D。
2.工厂里经常使用静电除尘技术,用一块带电的金属板,把浮尘吸附在金属板上。静电除尘的原理是带电体有吸引______的性质。
【答案】轻小物体
【详解】带电体具有吸引轻小物体的基本性质。浮尘颗粒质量很小,属于轻小物体范畴,当它们靠近带电的金属板时,会被金属板吸引并附着在其表面,从而达到除尘的目的。
知识点 两种电荷及其相互作用(重点)
1. 两种电荷的规定
自然界中只存在两种电荷:
正电荷:用 丝绸 摩擦过的 玻璃棒 所带的电荷。(记忆口诀:丝玻正)
负电荷:用 毛皮 摩擦过的 橡胶棒 所带的电荷。(记忆口诀:毛橡负)
2. 电荷间的相互作用规律
通过实验探究发现:
两根用丝绸摩擦过的玻璃棒靠近 相互排斥。
两根用毛皮摩擦过的橡胶棒靠近 相互排斥。
玻璃棒与橡胶棒靠近 相互吸引。
总结规律:
同种电荷相互 排斥 。
异种电荷相互 吸引 。
3. 带电情况的判断逻辑
若已知甲物体带电,乙物体与甲物体发生相互作用:
若排斥:乙一定带与甲同种电荷。
若吸引:乙可能带与甲异种电荷,也可能不带电(因为带电体具有吸引轻小物体的性质)。
易错提醒
“吸引”不能直接断定两物体带异种电荷,必须排除“一个带电、一个不带电”的情况。只有“排斥”才能确定两物体都带电且电性相同。
随学随练
3.在“探究电荷的种类和相互作用规律”的实验中,实验过程如图所示。
(1)两根用丝绸摩擦过的玻璃棒靠近时会相互___ ,而用丝绸摩擦过的玻璃棒去靠近用毛皮摩擦过的橡胶棒时,它们之间会相互___ ,由此得到初步结论:电荷间相互作用的规律是__________ 。
(2)大量实验证明,自然界中一种电荷与用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷相同,另一种与被毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷相同,所以可以得出的结论是:自然界只有____种电荷。
【答案】(1) 排斥 吸引 同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引
(2)两
【详解】(1)用丝绸摩擦过的玻璃棒带的都是正电荷,两根带同种正电荷的玻璃棒靠近时会相互排斥;用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电荷,正电荷和负电荷属于异种电荷,所以丝绸摩擦过的玻璃棒靠近毛皮摩擦过的橡胶棒时会相互吸引。由此得出电荷间相互作用的规律:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。
(2)自然界中一种电荷与用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷相同,另一种与被毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷相同,所以可以得出的结论是:自然界中电荷只有两种,即正电荷和负电荷。
4.橡胶棒跟毛皮摩擦的过程中,橡胶棒带上了________电荷;如图所示甲、乙、丙三个轻质小球相互靠近时的情景。若得知甲与跟丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷相同时,则丙的带电情况是________(选填“正电荷”“正电荷或不带电”、“负电荷”、“负电荷或不带电”);跟丝绸摩擦过的玻璃棒________(选填“失去”或“得到”)电子。
【答案】
负
负电荷或不带电
失去
【详解】毛皮与橡胶棒摩擦时,橡胶棒的原子核束缚电子的能力更强,会得到多余电子,因此带上负电荷;
丝绸摩擦过的玻璃棒带正电,而甲与玻璃棒所带的电荷相同,即甲也带正电,再观察左图,可看到甲和乙相互排斥,根据同种电荷互相排斥可知,乙也带正电,接着观察右图,乙和丙互相吸引,根据异种电荷互相吸引及带电的物体能够吸引轻小不带电的物体,可知道,丙带负电荷或不带电;
丝绸摩擦玻璃棒时,玻璃棒的原子核束缚电子的能力更弱,电子会从玻璃棒转移到丝绸上,因此玻璃棒失去电子,因缺少电子带上正电。
知识点 验电器
1. 构造与作用
构造:金属球、金属杆、金属箔(两片)、绝缘垫、外壳。
作用:检验物体 是否带电 ;粗略比较带电量的多少。
2. 工作原理
原理: 同种电荷相互排斥 。
过程分析:当带电体接触验电器的金属球时,电荷通过金属杆传导到两片金属箔上。由于两片金属箔带上了同种电荷,它们会因相互排斥而张开。
张角含义:金属箔张开的角度越大,说明物体带的电荷量越多。
教材延伸
验电器只能检验物体是否带电,不能直接判断物体带的是正电还是负电。若要判断电性,需先用已知电性的带电体(如带正电的玻璃棒)接触验电器使其带电,再用待测物体靠近金属球,观察张角变化进行推断。
随学随练
5.如图,验电器是用来检测物体是否带________的仪器。用带电体接触验电器的金属球,金属箔就会张开,这是因为两个金属箔片带有________(填“同种”或“异种”)电荷,相互________(填“吸引”或“排斥”)。
【答案】 电 同种 排斥
【详解】验电器是用来检验物体是否带电的仪器;用带电体接触验电器的金属球时,电荷通过验电器的金属球传给金属杆再传给两片金属箔,两片金属箔因带同种电荷互相排斥而张开。
6.如图所示,小华用毛皮摩擦过的橡胶棒靠近验电器的金属球(不接触)。回答下面的问题:
(1)用毛皮摩擦过的橡胶棒带________电。橡胶棒靠近时,金属箔会________,移开橡胶棒,金属箔会________。
(2)小华又将橡胶棒与金属球接触,验电器的金属箔会________。
(3)验电器金属箔张开的角度与所带电量大小有关,即电量越大,金属箔张开角度越________。
【答案】(1) 负 张开 闭合
(2)张开
(3)大
【详解】(1)毛皮摩擦橡胶棒时,橡胶棒会得到电子,带负电;带负电的橡胶棒靠近验电器金属球(不接触)时,发生静电感应:验电器的自由电子受到橡胶棒负电荷的排斥,会向远端的金属箔移动,使两片金属箔带上同种负电荷,同种电荷相互排斥,因此金属箔会张开;移开橡胶棒后,验电器内的电荷重新分布恢复原状,金属箔上不再有多余的同种电荷,因此金属箔会闭合。
(2)橡胶棒和金属球接触时,橡胶棒上的多余负电荷会转移到验电器上,让两片金属箔都带上负电,同种电荷相互排斥,因此金属箔会张开。
(3)金属箔的张开是依靠同种电荷的排斥力,验电器带的电量越大,两片金属箔带的同种电荷越多,相互的排斥力就越大,张开的角度也就越大。
知识点 静电现象的应用与防护
1. 静电的应用
静电除尘:利用带电体吸引灰尘颗粒的原理,净化空气。
静电喷漆:让油漆微粒带电,被吸附在工件表面,涂层均匀且节省油漆。
静电复印:利用光导半导体和静电潜影技术进行文件复制。
2. 静电的危害与防护
危害:
加油站、面粉厂等场所,静电火花可能引发火灾或爆炸。
雷电击中建筑物或人员。
干扰精密电子设备。
防护措施:
接地:油罐车尾部拖一条铁链,将静电导入大地。
避雷针:高层建筑安装避雷针,引导雷电流入大地。
增加湿度:干燥季节使用加湿器,减少静电积累。
使用抗静电材料:如防静电手环、防静电地板。
随学随练
7.(多选)生活中静电现象很常见,如图所示,下列选项中属于利用静电的是( )
A.静电释放器 B.静电拖把
C.静电喷漆 D.静电复印
【答案】BCD
【详解】A.静电释放器将人体静电导入大地,防止静电火花引起火灾,属于防止静电危害,故A不符合题意;
BCD. 静电拖把利用带电体吸引轻小物体的性质吸附灰尘,静电喷漆利用异种电荷相互吸引使油漆吸附在工件表面,静电复印利用静电吸附墨粉,三者均属于利用静电,故BCD符合题意。
故选BCD。
8.如图甲所示,是加油站的一款静电释放器。加油站上的工作人员在加油前,会用手接触静电释放器,从而把人体带的静电释放出去,避免因静电引起火灾。这是在_______(选填“利用”或“防止”)静电。如图乙所示,是一款静电拖把。它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。这是在_______(选填“利用”或“防止”)静电。
【答案】 防止 利用
【详解】图甲的静电释放器,以消除、导走静电为目的,属于静电防止;
图乙的静电拖把,以主动利用静电特性,吸引轻小物体为目的,属于静电利用。
题型 电荷性质的综合判断
(1)逻辑推理模型:
排斥:必带同种电荷(都正或都负)。
吸引:①异种电荷;
②一带电一不带电。
无作用:都不带电。
(2)常见误区澄清:
误认为“吸引”就是带异种电荷。
误认为摩擦起电创造了电荷。
活学活用
1.如图所示,用一段细铁丝做一个支架,竖直的部分作为转动轴。把一根中间戳有小孔(没有戳穿)的饮料吸管放在转动轴上,吸管能在水平面内自由转动。用餐巾纸摩擦吸管使其带电。
(1)把某个物体放在带电吸管一端的附近,发现吸管向物体靠近,由此是否可以判断这个物体已经带电?
(2)把用丝绸摩擦过的玻璃棒放在带电吸管一端的附近,发现玻璃棒与吸管互相吸引,吸管带哪种电荷?餐巾纸带哪种电荷?为什么?
(3)吸管和餐巾纸摩擦起电时,哪个失去了电子?哪个得到了电子?
【答案】(1)由题意可知,塑料吸管带电;物体靠近吸管时,吸管被吸引,可能是带电体与不带电体相互吸引,也可能是异种电荷相互吸引,所以不能确定物体是否带电
(2)被丝绸摩擦过的玻璃棒带正电,与带电的吸管互相吸引,根据异种电荷相互吸引可知,吸管带负电;餐巾纸与吸管摩擦时,吸管带负电,所以餐巾纸带正电
(3)餐巾纸与吸管摩擦时,餐巾纸带正电、吸管带负电,是由于吸管得到电子、餐巾纸失去电子
【详解】(1)根据电荷间的相互作用规律和带电体的性质:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。带电体具有吸引轻小物体的性质(即带电体可以吸引不带电的物体)。 当带电吸管向物体靠近时,说明两者之间是相互吸引的。产生吸引现象有两种可能: 1. 物体带与吸管相反的电荷(异种电荷相互吸引); 2. 物体不带电(带电体吸引轻小物体)。
(2)用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷(这是物理学中的规定)。现象: 玻璃棒与吸管互相吸引。推断吸管电荷: 因为吸管已经带电,且与带正电的玻璃棒相互吸引,根据“异种电荷相互吸引”的规律,吸管一定带负电荷。推断餐巾纸电荷: 吸管是用餐巾纸摩擦使其带电的。摩擦起电时,两个相互摩擦的物体分别带上等量异种电荷。既然吸管带负电荷,那么餐巾纸必然带正电荷。
(3)摩擦起电的实质是电子的转移。失去电子的物体因缺少负电荷而带正电,得到电子的物体因多余负电荷而带负电。由第(2)问可知,吸管带负电,餐巾纸带正电。结论:吸管得到了电子(带负电);餐巾纸失去了电子(带正电)。
2.(多选)下列对图中的现象,解释正确的是( )
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】ACD
【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;
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中金属箔失去电子带正电,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;
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;
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。
故选ACD。
题型 判断物体带电的方法
(1)根据电荷的相互作用:
同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。
注意:如果是吸引,可能是因为带电体具有吸引轻小物体的性质。
(2)用验电器:
作用:检验物体是否带电。
原理:同种电荷相互排斥。
注意:如果带电体带的电荷更多,金属箔张开的角度会更大。说明张角大小可以粗略反映带电量的多少。
活学活用
3.小明将铝箔小球a和b用细线吊起,随后分别用丝绸摩擦过的玻璃棒靠近它们,具体情况如图所示。下列判断正确的是( )
A.a一定带负电,b一定带正电 B.a可能不带电,b可能不带电
C.a一定带正电,b一定带负电 D.a可能不带电,b一定带正电
【答案】D
【详解】丝绸摩擦过的玻璃棒带正电。由图可知,玻璃棒吸引a,根据带电体具有吸引轻小物体的性质及异种电荷相互吸引,a可能带负电或不带电;玻璃棒排斥b,根据同种电荷相互排斥,b一定带正电。故ABC错误,D正确。
故选D。
4.如图所示是实验室的验电器,它的工作原理是同种电荷___________,验电器的金属箔所带的电荷量越多,金属箔的张角___________,验电器___________(选填“能”或“不能”)直接检验物体带哪种电荷。
【答案】 互相排斥 越大 不能
【详解】[1]对物体进行检验时,先将物体放在金属球上,只要物体有带电的情况下,电荷就会移动到金属箔上面,因为金属箔的电量和电荷相同,故由同种电荷相互排斥可知,金属箔会张开。
[2]验电器的金属箔所带的电荷量越多,则电荷间的相互排斥力越大,故金属箔的张角也越大。
[3]验电器只能检验物体是否带电,但不能检验物体带哪种电荷。
基础通关
1.如图所示,电风扇叶片运行时会与尘埃摩擦而带正电,停转后叶片吸引轻质小球M,则( )
A.轻质小球M一定带负电
B.轻质小球M可能带正电
C.叶片和尘埃摩擦后分别带异种电荷
D.叶片得到了正电荷
【答案】C
【详解】AB.叶片带正电,吸引小球M,由异种电荷相互吸引及带电体吸引轻小物体可知,M可能带负电或不带电,若带正电则排斥,故AB不符合题意。
C.摩擦起电实质是电子转移,两物体摩擦后带异种电荷,故C符合题意;
D.叶片带正电是因为失去电子,并非得到正电荷,故D不符合题意;
故选C。
2.关于静电现象,下列说法正确的是( )
A.摩擦起电是创造了电荷
B.静电复印机的工作原理是利用静电正、负电荷能互相排斥制成的
C.用塑料梳子梳头,头发会变得蓬松是头发间带上异种电荷而互相排斥
D.在空气干燥的冬天,化纤衣服表面很容易吸附灰尘是带电体能吸引轻小物体
【答案】D
【详解】A.摩擦起电的本质是电荷的转移,并非创造电荷,故A错误;
B.静电复印机的工作原理是利用异种电荷相互吸引,故B错误;
C.用塑料梳子梳头时,头发间带同种电荷相互排斥使得头发蓬松,故C错误;
D.化纤衣服摩擦后带电,带电体能够吸引轻小物体,因此易吸附灰尘,故D正确。
故选D。
3.如图所示,下列关于静电现象的说法正确的是( )
A.图甲所示是加油站里常见的“静电释放器”(与大地相连),司机或工作人员提起油枪加油前,必须用手触摸“静电释放器”来清除身体上的静电。“除电”时,人体、“静电释放器”和大地连通,形成通路,有电流通过
B.图乙验电器是利用了异种电荷相互吸引的原理制成的
C.图丙细绳悬挂的轻质泡沫塑料小球相互吸引,则两小球一定带有异种电荷
D.图丁丝绸摩擦过的玻璃棒会带上正电荷,在这个过程中丝绸会失去电子
【答案】A
【详解】A.人体带静电,触摸静电释放器时,人体、释放器和大地连通形成通路,电荷发生定向移动形成电流,故A正确;
B.验电器是利用同种电荷相互排斥的原理制成的,故B错误;
C.两小球相互吸引,可能带异种电荷,也可能一个带电一个不带电,故C错误;
D.丝绸摩擦过的玻璃棒带正电,是因为玻璃棒失去电子,丝绸得到电子,故D错误。
故选A。
4.将甲、乙、丙三个轻质泡沫小球用绝缘线悬挂起来,静止时三个小球的位置如图所示。已知乙球带负电,下列说法正确的是( )
A.甲球一定带正电,乙球带负电、丙球可能不带电
B.甲、丙两球均带正电,乙球带负电
C.甲球可能不带电,乙、丙两球均带正电
D.甲球可能不带电,乙、丙两球均带负电
【答案】D
【详解】由图知乙、丙相互排斥,根据同种电荷相互排斥及乙带负电可知,丙带负电;甲、乙相互吸引,根据异种电荷相互吸引或带电体具有吸引轻小物体的性质可知,甲带正电或不带电;故D正确,ABC错误。
故选D。
5.丝绸摩擦过的玻璃棒带正电,毛皮摩擦过的橡胶棒带负电,是因为在摩擦过程中( )
A.玻璃棒得到质子
B.玻璃棒得到电子
C.橡胶棒得到电子
D.橡胶棒失去质子
【答案】C
【详解】AD.摩擦起电本质是电子的转移,质子无法在摩擦过程中转移,故A、D错误;
B.带正电的物体为失去电子,玻璃棒带正电是失去电子,故B错误;
C.带负电的物体为得到电子,橡胶棒带负电是得到电子,故C正确。
故选C。
6.如图所示,用毛皮摩擦过的橡胶棒接触不带电的验电器的金属球时,验电器的两片金属箔张开,是因为( )
A.同种电荷互相排斥 B.同种电荷互相吸引
C.异种电荷互相排斥 D.异种电荷互相吸引
【答案】A
【详解】橡胶棒接触金属球使两片金属箔带上同种电荷,由电荷间相互作用规律可知同种电荷互相排斥,故金属箔张开,故选A。
7.四个悬挂着的轻质通草小球,静止时的位置关系如图所示,下列说法正确的是( )
A.4个小球中至少有3个球带电
B.B球与D球一定带有同种电荷
C.A球与C球一定带有电荷
D.B球可能带电,也可能不带电
【答案】A
【详解】AB球相互排斥,因此它们一定带同种电荷,可能是正电,也可能是负电;BC球相互吸引,则C球可能带异种电荷,也可能为轻小物体;CD球相互吸引,若C球带电,则D球为轻小物体或带异种电荷;若C球不带电,则D球一定带电,所以CD球必然有一个带电。综上所述,故A正确,BCD错误。
故选A。
8.《博物志》中有“今人梳头、脱著衣时,有随梳、解结有光者,亦有咤声”的记载,其中“随梳”是指梳头发时,头发随梳子飘动的现象。产生该现象的原因是头发与梳子摩擦,梳子和头发带上________电荷而互相________。
【答案】 异种 吸引
【详解】梳头发时梳子与头发摩擦,发生了电子的转移,使梳子和头发带上异种电荷,根据电荷间的相互作用规律,异种电荷相互吸引,因此头发随着梳子飘动。
9.如图所示,小红用扫帚扫地,如果给扫帚头部套一个塑料袋,可以方便地清洁地上的细小毛发,这是因为塑料袋与地面_____过程中使塑料袋带了电荷,从而具有吸引______的性质。
【答案】 摩擦 轻小物体
【详解】塑料袋与地面摩擦时,发生电荷转移,使塑料袋带电;
带电体具有吸引轻小物体的性质,塑料袋带电,因此能吸附细小毛发。
10.用丝绸摩擦后的玻璃棒带___电,将此玻璃棒靠近带电小球A,相互作用的场景如图所示,带电小球A带___ 电。
【答案】 正 负
【详解】用丝绸摩擦玻璃棒时,玻璃棒的原子核束缚电子的能力更弱,会失去电子从而带正电。
如图所示,当用带正电的玻璃棒靠近带电A小球时,二者相互吸引,根据异种电荷相互吸引,说明A带负电。
11.如图所示为静电复印原理图,静电复印时,硒鼓表面带负电荷,文件在强光反射下经凸透镜成像,硒鼓表面的部分电荷受到强光照射消失,剩余的电荷会___________(选填“吸引”或“排斥”)带正电荷的墨粉,将其加热软化后压到纸张上。验电器的原理与静电复印的原理___________(选填“相同”或“不同”)。
【答案】 吸引 不同
【详解】由电荷间的相互作用规律可知,异种电荷相互吸引,故硒鼓剩余的负电荷会吸引带正电的墨粉;验电器的工作原理是同种电荷相互排斥,与静电复印利用异种电荷相互吸引,二者原理不同。
12.如图甲中,验电器A的金属球与丝绸摩擦过的玻璃棒接触后,金属箔张开一定角度,此时验电器A带______(选填正电、负电)。现用一金属棒连接验电器A、B的金属球,出现了如图乙所示现象,可见有部分电子____________(填“从A转移到B”或“从B转移到A”)。
【答案】
正电
从B转移到A
【详解】因与丝绸摩擦过的玻璃棒带正电,接触验电器A后,A带正电;现用一金属棒连接验电器A、B的金属球,由图乙可知,验电器B也张开了一定角度,而验电器A张开的角度变小,说明验电器B带上了正电,有部分电子从B转移到A,B的金属球因失去电子而带上了正电。
素养提升
13.用两根绝缘细线,分别将甲、乙两个相同的轻质小球悬挂起来,两个小球都带正电,但甲球带的电荷比乙球的多,在将乙球慢慢靠近甲球时,会出现的情形是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】AC.甲、乙两个小球都带正电,根据同种电荷相互排斥可知,两球均受到斥力作用,都会偏离竖直方向,故AC不符合题意;
BD.物体间的力的作用是相互的,甲对乙的排斥力和乙对甲的排斥力是一对相互作用力,大小相等;又因为两个小球完全相同,重力等自身条件一致,所以两个小球偏离竖直方向的幅度应当相等,对应B选项的情形。 电荷多少只会改变排斥力的整体大小,不会打破相互作用力的大小相等关系,因此不会出现D选项中甲偏角远大于乙的情况。故B符合题意,D不符合题意。
故选B。
14.毛皮与硅胶管均不带电,小叶戴着绝缘手套用毛皮摩擦硅胶管后,小叶对硅胶管的带电情况十分好奇。下列操作以及现象中,既证明硅胶管带电,也证明摩擦过程中硅胶管带正电性质的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【详解】A.硅胶管接触不带电的验电器后金属箔张开,仅能证明硅胶管带电,但无法判断其带的是正电还是负电,故A不符合题意;
BD.硅胶管吸引轻小吸管,硅胶管吸引不带电的小纸屑,带电体吸引不带电轻小物体的性质,只能证明硅胶管带电,不能确定电性,故BD不符合题意;
C.已知有机玻璃棒带正电,硅胶管和它发生排斥现象,根据“同种电荷相互排斥”的规律,既可以证明硅胶管带电,也能直接确定硅胶管带正电,故C符合题意;
故选C。
15.静电现象在生活和生产中有着广泛的应用,有时又需要防止静电带来危害。生活中的应用与涉及的静电知识对应正确的是( )
A.静电空气净化器利用静电产生臭氧,吸附空气中的细菌
B.静电复印利用同种电荷相互排斥,使墨粉附着在纸张上
C.油罐车尾部的铁链可以消除车身上的静电,防止静电放电引发危险
D.静电拖把利用异种电荷相互吸引,使毛发、碎屑等吸附在除尘纸上
【答案】C
【详解】A.静电空气净化器的原理是使灰尘颗粒物带电后,利用静电吸附作用捕获颗粒物,故A错误;
B.静电复印是利用异种电荷相互吸引使墨粉附着在纸张上,故B错误;
C.油罐车运输过程中,油与罐体摩擦会产生静电,铁链是导体,可以将车身上的静电导入大地,消除静电,防止静电放电引发爆炸危险,故C正确;
D.带电体能够吸引轻小物体,静电拖把使除尘纸带上静电,吸附轻小的毛发、碎屑,故D错误。
故选C。
16.如图所示是空气净化器的原理图,受到污染的空气被净化器吸入后,其中的颗粒物进入电离区带上电荷,随后在集尘器处被带电金属网捕获,金属网吸引颗粒物的原理是异种电荷互相____,此原理与验电器工作原理_______(选填“相同”或“不同”)。若颗粒带正电,说明颗粒_______(选填“得到”或“失去”)了电子。
【答案】 吸引 不同 失去
【详解】集尘的带电金属网和带异种电荷的颗粒物相互作用,原理是异种电荷互相吸引;
验电器的工作原理是同种电荷相互排斥,和异种电荷吸引的原理不同;
颗粒在电离过程中失去了带负电的电子,从而带上正电。
17.如图甲是装有静电除尘纸的拖把,扫地时除尘纸与地板摩擦就可以轻松地将灰尘和头发清扫干净,这是因为带电体能够______。如图乙是静电植绒的流程示意图,将绒毛放在带负电的容器中,使绒毛带上负电,移动容器靠近布卷,绒毛便加速飞到需要植绒的布卷表面,图中带电极板带______(选填“正”或“负”)电荷。如图丙是氦的原子模型示意图,A是电子,B是______。
【答案】 吸引轻小物体 正 原子核
【详解】除尘纸与地板摩擦后带电,根据带电体的基本性质,带电体能够吸引轻小物体,因此可以吸附灰尘、头发,完成清扫。
绒毛已经带上负电,会向带电极板运动,根据“异种电荷相互吸引”可知,带电极板带正电荷。
原子由位于中心的原子核和核外带负电的电子组成,图丙中A是核外电子,因此位于中心的B是原子核。
迁移创新
18.小明刚接触电学学习时便产生了浓厚兴趣,以下是他查阅的资料和所做的实验。
(1)小明查到下表是两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,次序在后的物体对电子的束缚能力更强。
次序
1
2
3
4
5
6
7
西耳斯资料
石棉
玻璃
云母
羊毛
猫皮
纸
木棉
赫西蒙科马利资料
羊毛
尼龙
粘胶丝
木棉
火碱
丙烯树脂
聚乙烯醇
①由表中可知,石棉与羊毛摩擦后,羊毛__________(选填“得到”或“失去”)电子。
②尼龙与云母相互摩擦,玻璃与羊毛相互摩擦,云母带_______(选填“正电”或“负电”)尼龙与玻璃将相互_________(选填“吸引”或“排斥”)。
(2)由表中__________(选填“能”或“不能”)判断玻璃和尼龙摩擦后两者的带电情况,理由是:_________________________________________________。
【答案】(1) 得到 正电 吸引
(2) 能 见解析
【详解】(1)[1]由表可知,石棉与羊毛相比,羊毛对电子的束缚能力更强,石棉与羊毛摩擦后,羊毛得到电子。
[2][3]根据西耳斯资料可知,云母与羊毛相比,羊毛对电子的束缚能力更强。根据赫西蒙科马利资料可知,尼龙与羊毛相比,尼龙对电子的束缚能力更强。故尼龙与云母相比,尼龙对电子的束缚能力更强,尼龙与云母相互摩擦,尼龙带负电,云母带正电。根据西耳斯资料可知,玻璃与羊毛相比,羊毛对电子的束缚能力更强,相互摩擦后,玻璃失去电子,带正电。异种电荷相互吸引,尼龙与玻璃将相互吸引。
(2)[1][2]由西耳斯资料可得,玻璃与羊毛相比,羊毛对电子的束缚能力更强;由赫西蒙科马利资料可得,羊毛与尼龙相比,尼龙对电子的束缚能力更强;所以,玻璃和尼龙相比,尼龙对电子的束缚能力更强,玻璃和尼龙摩擦后尼龙得到电子带负电,玻璃失去电子带正电。因此表中数据能判断玻璃和尼龙摩擦后两者的带电情况。
19.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,空气和水汽不带电可顺利通过,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。
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