第2讲 电学模块化突破
模块一 电流和电路 电压 电阻
【知识清单】
考点1 两种电荷
1.原子及其结构
原子
2.摩擦起电
(1)定义:用摩擦的方法使物体带电,叫作摩擦起电。
(2)实质:摩擦起电的实质是③ 。两个物体相互摩擦时,原子核束缚电子本领较强的物体就容易④ 电子,带⑤ 电;原子核束缚电子本领较弱的物体就容易⑥ 电子,带⑦ 电。
3.两种电荷
人们规定用丝绸摩擦过的玻璃棒带⑧ 电荷;用毛皮摩擦过的橡胶棒带⑨ 电荷。
4.带电体的性质
能够⑩ 轻小物体。如用塑料梳子梳头时,头发会随梳子飘起来。
5.电荷间的相互作用
同种电荷互相 ,异种电荷互相 。
注:两个轻小物体相互吸引时,可能带异种电荷,也可能一个带电另一个不带电;两个轻小物体相互排斥时,一定带同种电荷。
6.验电器
(1)作用:检验物体 。
(2)原理: 。
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
(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)摩擦起电的实质是电子的转移。
考点2 电流与电压
1.电流
(1)电荷的 形成电流。
(2)方向:把 电荷定向移动的方向规定为电流的方向。
(3)单位:国际单位是 ,符号 ,其他常用单位:毫安(mA)、微安(μA)。
(4)单位换算:1 A= mA,1 mA= μA。
2.电压
(1)国际单位是 、 ,其他常用单位:千伏(kV)、毫伏(mV)。
(2)单位换算:1 kV= V= mV。
3.电流表和电压表
元件 电流表 电压表
量程 0~0.6 A 0~3 A 0~3 V 0~15 V
分度值 0.02 A 0.1 A 0.1 V 0.5 V
连接方式 与电路中的用电器 ,电阻很小,一般情况下忽略不计,相当于导线,不能与电源两极直接相连 与电路中的用电器 ,电阻很大,一般情况下认为无穷大,在电路中相当于断路,可以与电源两极直接相连
使用规律 (1)使用前认真观察 和 ,并将指针调到 (2)选择合适的 ,不确定量程时应先用大量程试触 (3)必须让电流从正接线柱流入,从负接线柱流出 (4)读数时,看清所使用的量程和对应的分度值
两个相同的验电器A和B,A带正电,B不带电。如图所示,用带绝缘柄的金属棒把A、B连接起来,下列说法正确的是( )
A.A带正电是因为A创造了电荷
B.金属棒中有持续电流从A流向B
C.金属棒中自由电子从A流向B
D.金属棒中瞬间电流方向从A流向B
(1)摩擦起电的实质是电荷(电子)的转移;(2)电荷的定向移动形成电流,金属导体中是自由电子的定向移动形成电流;(3)规定正电荷定向移动的方向为电流的方向,自由电子的定向移动方向与电流方向相反。
如图所示电路,电流表和电压表的接法均正确的是 ( )
A. B.
C. D.
电流表要串联使用,电压表要与测量电路并联,正负接线柱要接正确。
考点3 电路
1.电路的三种状态
状态 通路 断路 短路
概念 的电路 的电路 连接电源的两端
特点 电路中有电流通过,用电器能够正常工作 电路中没有电流通过,用电器不能工作 电路中有很大的电流,可能把电源烧坏,这是不允许的
电路图
2.串、并联电路
电路状态 串联电路 并联电路
电路图
连接特点 依次连接 并列连接
电流路径 只有一条路径 有两条以上的路径
开关作用 控制所有用电器 干路开关控制所有用电器,支路开关控制本支路的用电器
工作特点 用电器相互影响 用电器互不影响
电流关系 处处相等,即I=I1=I2 干路中的电流等于各个支路电流之和,即
电压关系 电路两端的总电压等于各部分电路两端电压 ,即U= 各支路两端的电压 ,即
如图所示电路中,小明同学连好电路,闭合开关S,发现两灯均不亮。他取一根导线,分别连接ab、bc、cd和bd两点,两灯依然不亮。当导线连接ac两点时,灯L2亮,灯L1不亮。由此可以判定 ( )
A.灯L1与开关都处于断路
B.灯L2与开关都处于断路
C.灯L1与开关都处于短路
D.灯L2与开关都处于短路
用电器短路是指用一根导线将某个用电器的两端连接起来,被短路的用电器中无电流通过,但与导线串联的其他用电器若能工作,说明除被导线并联的部分电路外,其他电路是导通的。
考点4 电阻
1.电阻
(1)定义:表示导体对电流 的大小。导体的电阻越大,表示导体对电流的阻碍作用越大。用字母R表示。
(2)单位及换算:国际单位是 ,简称 ,符号是 。常用单位是千欧(kΩ)、兆欧(MΩ)。1 kΩ=103 Ω、1 MΩ=106 Ω。
(3)影响电阻大小的因素
导体的电阻是导体本身的一种性质,它的大小与导体的 、 和 等因素有关。
(4)导体、绝缘体、半导体、超导体
定义 举例
导体 的物体 金属、人体、大地、石墨、食盐溶液
绝缘体 的物体 橡胶、玻璃、塑料、陶瓷
半导体 导电性能介于 和 之间的物体 锗、硅、砷化镓
超导体 温度下降到一定值时,电阻变为零的导体 用于制作输电线或电子元件
2.滑动变阻器
(1)原理:通过改变 的电阻丝的 来改变电阻。
(2)参数意义:如滑动变阻器的铭牌上标有“20 Ω 1 A”字样,“20 Ω”表示该滑动变阻器可接到电路中的最大阻值为20 Ω;“1 A”表示该滑动变阻器允许通过的最大电流为1 A。
(3)滑动变阻器的使用: 在电路中,两接线头要接入“ ”两接线柱。若同时接“两上”则相当于导线,若同时接“两下”则相当于 ,在这两种情况下滑动变阻器均不能起到变阻的作用。接线时将滑片滑到阻值 ,同时通过滑动变阻器的电流不能超过允许通过的最大电流值。
(4)作用:一是改变电路中的电流;二是改变部分电路两端的电压;三是保护电路。
【核心突破】
核心突破点:摩擦起电和电荷间的相互作用规律
解题思维模型
如图所示,验电器是检测物体是否带电的仪器,其本质是带电体与验电器中的
发生了转移。用带电体接触验电器的金属球,金属箔就会张开,是因为两个金属箔片带有
(选填“同种”或“异种”)电荷,相互排斥。
金属导电依靠的是自由电子。验电器是根据同种电荷相互排斥的原理制作的,金属箔片所带的电荷量越多,其张角越大。
三维变式练
(传统文化)我国学者王充在《论衡》一书写下“顿牟掇芥”,此语意为摩擦过的琥珀带电,由于其得到了电子带 电,具有 性质。
小华在超市购物时,将一次性薄膜塑料袋的袋口在衣服上摩擦几下后,很容易地就打开了袋口。下列说法正确的是 ( )
A.摩擦过程中创造了电荷
B.正常情况下,塑料袋属于导体
C.塑料袋口因带同种电荷相互排斥而容易分开
D.小华提着装满物品的塑料袋沿水平路面匀速行走的过程中对塑料袋做了功
取两个相同的验电器A和B,用与丝绸摩擦过的玻璃棒接触验电器A的金属球,则A带 。若验电器B不带电(如图甲所示),用手拿 (选填“金属棒”“橡胶棒”或“带绝缘柄的铜棒”)把A和B连接起来,A的金属箔张开的角度减小,B的金属箔张开(如图乙所示),则负电荷移动的方向是 (选填“从A到B”或“从B到A”)。
实验探究 —— 学科核心素养提升
【围绕课标】
知识线:实验导航
实验:探究影响导体电阻大小的因素
实验器材 导体(不同规格不同材料)、电源、开关、导线、电流表
实验原理 导体电阻是导体本身的一种性质,它的大小取决于导体的材料、长度、横截面积和温度
实 验 设 计 电路
过程 (1)探究电阻与导体横截面积的关系 控制材料和长度不变,只改变横截面积,比较电流表示数的大小 (2)探究电阻与导体长度的关系 控制材料和横截面积不变,只改变长度,比较电流表示数的大小 (3)探究电阻与导体材料的关系 控制长度和横截面积不变,只改变材料,比较电流表示数的大小
注意事项 实验中注意控制变量法的应用,导体的电阻还和导体的温度有关,因此实验中应控制导体的温度不变
实验结论 导体的电阻和导体的长度、横截面积、材料有关
知识线:实验母题
在探究“影响导体电阻大小因素”实验中,实验电路图和使用电阻丝的规格如下。
编号 材料 长度/m 横截面积/mm2
A 镍铬合金 0.5 0.5
B 镍铬合金 1.0 0.5
C 镍铬合金 0.5 1.0
D 锰铜合金 0.5 0.5
问题
(1)实验猜想:
①导体的电阻与导体的 有关;
②导体的电阻与导体的 有关;
③导体的电阻与导体的 有关。
(2)本实验用到的实验方法: 、 。
证据
(3)实验中应通过观察 来比较电阻的大小,这种实验方法叫作 。
(4)实验中电流表的示数越大,对应的导线电阻越 ;为了验证上述猜想①,应该选用编号为 的两根电阻丝进行实验。
(5)研究电阻与导体材料关系时,应控制 和 不变,只改变材料,看电流表示数的变化,从而得出电阻与材料有关的结论。
解释
(6)通过实验现象和数据分析可以得出结论:影响电阻大小的因素有 、 、 ;在导体的材料和长度相同时,横截面积越小,电阻越 ;在导体的材料和横截面积相同时,长度越长,电阻越 。
交流
(7)实验中如果通过观察小灯泡亮度来比较电阻大小,相比于观察电流表示数的变化有什么缺点 。
用其中一个规格的材料做实验时,发现刚闭合开关电流表的读数和过一段时间后第二次电流表的读数有明显的不同,说明电阻的大小还受 的影响
真题精粹——河南6年真题精选及真题百变
考向1 原子及其结构 (6年1考)
1.(2023·河南)从微观世界到无垠宇宙,人们一直在探索着自然的奥秘,1897年,物理学家汤姆孙发现了电子,揭示了 是可分的。物理学家 在前人的研究积累上,发现日月星辰的运转与苹果下落有着某些相似,建立了著名的万有引力定律。
考向2 摩擦起电和电荷间的相互作用规律 (6年4考)
2.(2024·河南节选)蜜蜂飞行时与空气摩擦带正电,而花粉带负电。花粉能吸到蜜蜂身上,是由于异种电荷 。
3.(2023·河南节选)通过学习物理,我们要学会“见物识理”,用干毛巾擦过的镜子上会粘有细小绒毛,是由于镜子带了 能吸引轻小物体。
4.(2021·河南节选)梳过头发的塑料梳子能“吸”小纸屑,是因为梳子带了 。
5.(2020·河南)用毛皮摩擦过的橡胶棒由于得到电子而带 电。用这个橡胶棒接触验电器的金属球,如图所示,验电器的两金属箔片由于带同种电荷互相 而张开。
6.生活中,关于“吸”字表述的现象,其原因各不相同。在干燥的天气里,用梳子梳头发,头发
会被梳子“吸”起来,这是因为梳子和头发带 (选填“同”或“异”)种电荷。
考向3 物质的导电性 (6年5考)
7.(2023·河南)为避免引发安全事故,运输汽油的油罐车尾部需拴一条拖在地上的链子。下列最适合用来制作这种链子的材料是( )
A.橡胶 B.塑料
C.硅 D.铁
8.(2021·河南第11题B选项)“奋斗者”号潜水器用钛合金做外壳,是利用其导电性好。 ( )(判断正误)
9.(2020·河南)如果家中有人触电,在不能立即切断电源的情况下万万不能用手直接去拉触电者,可以用一些物品使触电者脱离带电体。下列物品中不能使用的是 ( )
A.木擀面杖 B.橡胶手套
C.铝拖把杆 D.塑料板凳
10.(2019·河南)一款5G手机的折叠屏由柔性发光二极管制成,其中制成发光二极管的材料是 ( )
A.导体 B.半导体
C.超导体 D.绝缘体
11.下列材料不能用来制作用于电路检修电工材料的是 ( )
A.塑料 B.橡胶
C.软木 D.铁
【参考答案】
回归教材
知识清单
考点1:
①正 ②负 ③电荷的转移 ④得到 ⑤负 ⑥失去 ⑦正 ⑧正 ⑨负 ⑩吸引 排斥 吸引 是否带电 同种电荷相互排斥
例题1 C
考点2:
定向移动 正 安培 A 103 103 伏特 V 103 106 串联 并联 量程 分度值 零刻度线处 量程
例题2 D
例题3 C
考点3:
正常接通 某处断开 用导线直接
I=I1+I2 之和 U1+U2 相等 U=U1=U2
例题4 A
考点4:
阻碍作用 欧姆 欧 Ω 材料 长度 横截面积 容易导电 不容易导电 导体 绝缘体 接入电路 长度 串联 一上一下
定值电阻 最大处
核心突破
例题 电荷 同种
变素材 负 吸引轻小物体的
变题型 C
变设问 正电 带绝缘柄的铜棒 从B到A
【解析】人们规定,用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷,用与丝绸摩擦过的玻璃棒接触验电器A的金属球,验电器A也会带正电荷;我们想要把两个验电器连接起来,必须用带绝缘柄的铜棒;把A和B连接起来,A的金属箔张开的角度减小,B的金属箔张开,A带正电,B也带正电,B失去电子,A得到电子,故电荷的移动方向是从B到A。
实验探究
围绕课标
考点线 实验母题
(1)长度 横截面积 材料
(2)控制变量法 转换法
(3)电流表示数 转换法
(4)小 A、B
(5)长度 横截面积
(6)材料 长度 横截面积 大 大
(7)电阻的大小变化很小时,小灯泡亮度的变化不明显
拓展设问 温度
真题精粹
1.原子 牛顿
2.相互吸引
3.电荷
4.电
5.负 排斥
【解析】由于毛皮和橡胶棒的原子核束缚电子本领不同,两者相互摩擦,本领强的橡胶棒得到电子而带负电。验电器是利用同种电荷互相排斥的原理工作的。
6.异
7.D
8.×
9.C 【解析】金属铝是导体,不能用来使触电者脱离带电体。
10.B 【解析】二极管是由硅和锗等材料制成,而硅和锗是半导体材料,所以发光二极管是用半导体材料制成的,故B正确。
11.D