人教版九年级物理全册预习学案——15.1 两种电荷（有答案）

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第十五章 电流和电路
第1节 两种电荷
要点一、摩擦起电
1.摩擦起电：用摩擦的方法使物体带了电，这种方法叫做摩擦起电。
2.在通常情况下，原子核所带的正电荷与核外所有电子总共带的负电荷在数量上相等，整个原子呈中性,也就是原子对外不显带电的性质。
2.摩擦起电的原因：于不同物质原子核束缚电子的本领不同。两个物体相互摩擦时，原子核束缚电子的本领弱的物体,要失去电子,因缺少电子而带正电，原子核束缚电子的本领强的物体，要得到电子，因为有了多电子而带等的负电。
3.摩擦起电的实质
(1)由于不同物质的原子核对核外电子的束缚能力不同,两个物体相互摩擦的时候,束缚能力强的原子就会得到电子带负电，束缚能力弱的原子就会失去电子带正电。
(2)摩擦起电并不是创造了电荷，只是电荷从一个物体转移到另一个物体,即摩擦起电的实质是电荷在物体之间的转移。
要点诠释:
①在摩擦起电的过程中只能转移带负电荷的电子；
②摩擦起电的两个物体将带上等量异种电荷；
③摩擦起电的条件
a.摩擦起电必须在干燥的环境中进行，如果空气比较潮湿，即使物体带了电，电荷也会在潮湿的环境中流失。
b.只有两种不同物质组成的物体相互摩擦时，物体才可能带电。由同种物质组成的两物体摩擦不会起电；
④摩擦起电并不是创造电荷，只是电荷从一个物体转移到另一个物体，使正负电荷分开，但电荷总量守恒。
⑤摩擦起电时的能量转化：机械能转化为电能。
要点二、两种电荷的相互作用
1.两种电荷
(1)正电荷:用丝绸摩擦过的玻璃棒上所带的电荷为正电荷。
(2)负电荷:用毛皮摩擦过的橡胶棒上所带的电荷为负电荷。
2.电荷间的相互作用
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. 电荷量
(1)定义:物体所带电荷有多有少,电荷的多少叫电荷量,简称电荷。
(2)单位:库仑,简称库;符号为C。
4.验电器
原理:同种电荷互相排斥。
作用:检验物体是否带电。
说明:验电器本身并不带电，通过验电器张角的大小反映带电体所带电荷的多少，张角越大，带电体所带电荷越多。
使用方法：让被检验物体与验电器的金属球接触，若验电器的金属箔片张开一定角度则物体带电；若验电器的金属箔片没有张开则物体不带电
要点诠释:
1．相互排斥的一定带同种电荷,相互吸引的不一定带异种电荷,因为带电体还能吸引轻小物体。
2．带电体和另一物体相吸，另一物体可能带和带电体异种的电荷，也可能是不带电的轻小物体。
3．验电器只能检验物体是否带电，不能检验物体带何种电荷。若要检验物体带何种电荷，可用一个已知电性的物体去接触验电器的金属球，看验电器箔片的张合情况。
4．绝缘体不容易导电，但是通过摩擦可以带电。
5．金属导电靠的是大量的自由电子。
6.中和现象：等量的异种电荷放在--起完全抵消的现象。如用丝绸摩擦过玻璃棒后，两者带有等量的异种电荷，两者接触后，所带电荷相互抵消，不再显电性。
中和现象并不是电荷的消失，而是电荷发生了转移，使正、负电荷抵消。电中和过程必定伴随放电现象，剧烈的放电现象会产生电火花。
要点三、导体和绝缘体
a.导体和绝缘体:容易导电的物体叫做导体；不容易导电的物体叫做绝缘体。
常见的导体:金属、石墨、人体、大地、酸碱盐的水溶液等。
常见的绝缘体:橡胶、玻璃、塑料、油、陶瓷等。
b.半导体:导电能力在绝缘体和导体之间的物体，叫做半导体。
常见的半导体：硅、锗、砷化镓等。
半导体的应用：集成电路(包括二极管、三极管)、热敏电阻、光敏电阻等。
c.超导体：有些物质，当温度降到某一温度以下，电阻会突然变为零，这种现象叫做超导现象。能够发生超导现象的物体叫做超导体。
超导体的实际应用：磁悬浮列车。
超导体可以用作输电线或制造电子元件，并且无需考虑散热的问题。凡是利用电流的热效应来工作的电路中都不能使用超导体。
要点诠释:
1．导体容易导电的原因：里面有大量的自由电荷，它们可以脱离原子核的束缚，而在导体内部自由移动。
2． “导电”与“带电”的区别:导电过程是自由电荷定向移动的过程，导电体是导体；带电过程是电子得失的过程，能带电的物体可以是导体，也可以是绝缘体。
3.导体和绝缘体之间并没有绝对的界限，在一定条件下可相互转化。一定条件下，绝缘体也可变为导体。
3．验电器只能检验物体是否带电，不能检验物体带何种电荷。若要检验物体带何种电荷，可用一个已知电性的物体去接触验电器的金属球，看验电器箔片的张合情况。
4．绝缘体不容易导电，但是通过摩擦可以带电。
5．金属导电靠的是大量的自由电子。
2.4.1观察摩擦起电现象，了解静电现象。了解生产生活中关于静电防止和利用的技术。
5.3.2结合实例，了解一些新材料的特点及其应用。了解新材料的研发与应用对社会发展的影响。
例2了解半导体、超导体的主要特点，展望超导体应用对社会发展的影响。
【例题1】如图用一段细铁丝做一个支架，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，由此现象我们 （能/不能）判断该物体已经带电。
（2）把丝绸摩擦过的玻璃棒放在带电吸管一端的附近，吸管被推开，说明吸管带 电，吸管被推开的原因是 。并由摩擦起电的原因可知餐巾纸带 电。
【分析】
（1）带电体能够吸引轻小物体；
（2）丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，物质失去电子带正电。
【解答】
解：（1）带电体除了吸引带有异种电荷的物体外，还可以吸引不带电的轻小物体，所以不能判定物体是否带电；
（2）丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，带电吸管与它相互排斥，所以吸管带的应该是与玻璃棒相同的电荷，即带电吸管带正电，吸管被推开的原因是同种电荷相互排斥；用餐巾纸摩擦吸管，使吸管带正电，说明吸管失去电子，餐巾纸得到电子，带负电。
故答案为：（1）不能；（2）正；同种电荷相互排斥；负。
【例题2】金属锡的原子核带有50个大小与电子电荷相等的正电荷，它的原子核外有多少个电子 这些电子总共带多少库仑的电荷 为什么金属锡对外不显电性
【分析】
元电荷e=1.6×10-19C，根据电子数可以求出电子所带电荷的总量；金属锡的原子核所带的正电荷与核外电子所带的负电荷在数量上相等，所以金属锡对外不显电性。
【解答】
答：在原子结构中，原子核带正电，核外电子带负电，它们在数量上相等。
金属锡的原子核带有50个元电荷，则原子核外带有50个电子。
电子所带的总电荷Q=ne=50×1.6×10-19C=8×10-18C；
由于原子核所带正电荷与核外电子所带负电荷量相等，所以原子整体对外不显电性。
【例题3】小东用装有静电除尘纸的拖把擦地板时的情景，如图所示。静电除尘纸与地板摩擦，可以轻松地将灰尘和头发清扫干净。下列说法中正确的是（　　）
A．静电除尘纸和地板摩擦创造了电荷
B．静电除尘纸的工作原理是带电体可以吸引轻小物体
C．静电除尘纸和地板摩擦后与地板带有同种电荷
D．静电除尘纸吸附灰尘是利用同种电荷相互吸引
【分析】（1）摩擦起电并不是创造了电荷，只是发生了电荷的转移，使正负电荷分开；
（2）带电体具有吸引轻小物体的性质；
（3）摩擦起电过程中，得到部分电子的物体带负电，失去部分电子的物体带正电
【解答】A、静电除尘纸和地板摩擦并没有创造电荷，只是发生了电荷的转移，故A错误；
B、静电除尘纸的工作原理是带电体可以吸引轻小物体，故B正确；
C、静电除尘纸和地板摩擦后与地板带有异种电荷，故C错误；
D、静电除尘纸吸附灰尘是利用带电体可以吸引轻小物体的性质，故D错误。
故选：B。
【例题4】如图所示，用一段细铁丝做一个支架，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A端，然后手持用毛皮摩擦过的橡胶棒靠近吸管A端，A端会远离橡胶棒。靠近吸管B端，B端会靠近橡胶棒，可以判断（　　）
A．吸管是绝缘体，绝缘体不能导电的原因是物体内部含有的电荷较少
B．吸管A端带负电，B端带等量的正电
C．吸管与餐巾纸摩擦时，吸管的原子核束缚电子的本领比餐巾纸强
D．毛皮与橡胶棒摩擦时，橡胶棒上的电子转移到了毛皮上。
【分析】（1）容易导电的物体是导体，不容易导电的物体是绝缘体，导体导电是因为导体内部有大量的自由电荷，绝缘体不导电是因为绝缘体内部几乎没有自由电荷；导体和绝缘体没有绝对的界限；
（2）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；
（3）（4）摩擦起电的实质是电子的转移。
【解答】解：A、吸管不容易导电，是绝缘体，绝缘体不善于导电，是因为绝缘体内几乎没有可以自由移动的电荷存在，故A错误；
B、毛皮摩擦过的橡胶棒带负电，靠近吸管A端时互相排斥，说明吸管A端带负电，而B端靠近橡胶棒是因为带电体吸引轻小物体，故B错误；
C、吸管与餐巾纸摩擦时，吸管得到部分电子带负电，餐巾纸失去部分电子带正电，因此吸管的原子核束缚电子的本领比餐巾纸强，故C正确；
D、毛皮与橡胶棒摩擦时，毛皮上的部分电子转移到了橡胶棒上，故D错误。
故选：C。
【例题5】我国古药物学家常用布摩擦过的琥珀能否吸引干草屑来辨别琥珀的真假。摩擦后的琥珀能吸引干草屑，说明琥珀带了 。吸管和纸巾摩擦后，吸管带负电，说明摩擦过程中 （填“吸管”或“纸巾”）失去电子。
【分析】（不同物质在相互摩擦的过程中，束缚电子本领强的得电子带负电，束缚电子本领弱的失电子带正电，这就是摩擦起电的过程；带电体的基本性质是能吸引轻小物体。
【解答】解：摩擦后的琥珀能吸引干草屑，说明琥珀带了电，或者说带了电荷；吸管和纸巾摩擦后，吸管带负电，则纸巾带正电，说明摩擦过程中纸巾失去电子。
故答案为：电；纸巾。
1. 2023年1月28日，全球首架C919国产大飞机从上海虹桥飞抵南昌北国际机场，完成癸卯兔年的首次飞行。在机体主结构上，设计人员使用了第三代铝锂合金材料，使飞机整体减重7%左右。下列有关说法不正确的是（　　）
A．由于铝锂合金密度更小，所以相比同体积的普通铝合金质量更小
B．飞机的机翼装有静电释放器，用来释放飞机在空中飞行时因而摩擦而产生的静电
C．飞机升力产生的原因是因为机翼上方比下方空气流速小压强小
D．飞机在高空中受到的大气压强比地面附近的大气压强小
2. 如图甲所示，甲、乙两个带电的气球，悬挂在天花板上的同一个点上，静止时呈现图甲所示情形，这两个气球带的是 （选填“同”或“异”）种电荷，其中甲球对乙球力为F1，乙球对甲球的力为F2，F1、F2的大小关系是 ；图乙中，一根针插在绝缘底座上，把折成V字形的铝箔条水平架在针的顶端，将橡胶棒与一块毛皮摩擦后靠近轻质铝箔条一端时，原来静止的铝箔条绕针向橡胶棒方向旋转，对此的解释是：橡胶棒摩擦时 （选填“得到电子”或“失去电子”）而带上 （选填“正”或“负”）电，因此具有 的性质，使铝箔条跟着转动。
3. 母亲节，小慧自制了一个“爱心”礼物送给妈妈。她先在塑料板上画了一个心形图案，用丝绸在心形轮廓内反复摩擦（如图甲所示），再在塑料板上均匀撒上红色纸屑，然后竖起塑料板，板上就出现了一个红色的爱心（如图乙所示）。关于“爱心”礼物，下列说法正确的是（　　）
A．塑料板通过与丝绸摩擦带了电说明塑料是导体
B．塑料板在与丝绸摩擦的过程中一定创造了电子
C．塑料板与丝绸摩擦过后，两者一定带异种电荷
D．塑料板上出现了爱心是因为红色纸屑上带了电
4. “静电章鱼”实验如图所示，用比塑料易失去电子的毛皮分别摩擦塑料丝和塑料管，然后把塑料丝往空中抛出后将塑料管放在下面，此时塑料丝静止在空中形状像章鱼而且不会掉落，下列分析正确的是（　　）
A．塑料丝与塑料管带异种电荷后吸附在一起
B．塑料管经毛皮摩擦得到电子后带正电
C．塑料丝间以及塑料丝和塑料管间都是带同种电荷相互排斥而呈章鱼状而且不掉落
D．塑料管的重力和塑料丝对塑料管静电排斥力是一对平衡力
5. 如图所示，闭合开关S后，将下列物品接入A、B之间时，能够使电路中灯泡L发光的是（　　）
A．玻璃杯 B．塑料尺 C．金属勺 D．物理书
6. 小明用圆珠笔芯做了很多物理小实验：
（1）如图所示，用力弯折圆珠笔芯，笔芯变形，说明力可以 ；
（2）将圆珠笔芯用毛皮摩擦，发现它可以吸引 物体；
（3）将圆珠笔芯笔头取下，去除里面墨水，做成吸管，将吸管一端插入水中，用手堵住另一端，可以将水移走，这是因为 的作用。
请阅读《空气净化器》，回答小题。
空气净化器随着科技的进步，空气净化器逐渐走入家庭，“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，其工作过程如图所示：脏空气进入净化器时，灰尘被正电钨丝放电而带上正电，流到负电路栅板时，带电灰尘被吸附。此后经过活性炭层时，化学有毒气体被吸附，排出空气的污染物浓度大幅降低，多次循环后变成洁净空气。洁净空气量（CADR）反映其净化能力的性能指标，CADR值越大，其净化效率越高。利用CADR值，可以评估其在运行一定时间后，去除室内空气污染物的效果。按下列公式计算CADR：CADR=（V：房间容积；1：空气净化器使房间污染物的浓度下降90%运行的时间），其铭牌如表：
型号 额定电压 额定功率 产品净重 洁净空气量（CADR）
S89型 220V 44W 10kg 138m3/h
请根据上述材料，回答下列问题：
（1）灰尘接近正电钨丝时，受到强烈的吸引力，这是因为 。
（2）灰尘带上正电后，又被负电格栅板吸附，这是因为 。
（3）取出使用一段时间后的活性炭，可以闻到刺激性的气味，说明分子在不停地做 。
（4）某房间的使用面积为18m2，高度是3m,理论上此空气净化器使房间污染物浓度下降90%所需的时间为 小时。
2. 雾霾天气的主要污染物是PM2.5，PM2.5是大气中直径小于等于2.5μm的颗粒悬浮物，它们在空中做无规则运动，很难自然沉降到地面，吸入后会进入血液对人体形成危害。某大学的科研队伍成功研制出PM2.5净化器，其原理如图所示。闭合开关S1、S2后：
（1）风扇旋转吸入空气，气流外侧A处的颗粒物也被吸入净化器。颗粒物很快会被金属网C吸引，这是因为 。颗粒物接触金属网C后会带上 电（选填“正”或“负”）。
（2）带电颗粒物很快又会离开金属网C，这是因为 。离开金属网C后，颗粒物很快又被带有正电荷的棉芯D牢牢粘住，这又是因为 。
（3）室外空气中的PM2.5主要来自矿物燃料燃烧的排放。PM2.5在空中做无规则运动 （选填“属于”或“不属于”）扩散现象；列举一个有效减小PM2.5在空气中浓度的做法 。
参考答案：
热身训练：1. C；
2. 同；相等；得到电子；负；吸引轻小物体；
3. C；
4.C；
5.C；
6. （1）改变物体的形状；（2）轻小；（3）大气压。
拓展阅读：
1. （1）带电体具有吸引轻小物体的性质；（2）异种电荷相互吸引；（3）无规则运动；（4）0.9；
2. （1）带电体具有吸引轻小物体的性质；负；（2）同种电荷相互排斥；异种电荷相互吸引；（3）不属于；减少汽车尾气排放
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