帮你学科学八下第三章[下学期]

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第三章 电
【概念与规律】
一、自然界的电现象
1．静电现象（phenomenon of electrostatic）
带电物体具有吸引轻小物体（如纸屑、头发丝、泡沫屑等）的性质。
2．摩擦起电
（1）物体因摩擦而带电的现象叫做摩擦起电。
（2）电荷的相互作用规律：同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引。
（3）摩擦起电的实质是电子的转移或得失。物体得到电子带负电，物体失去电子带正电。
（4）摩擦起电后，两物体带等量的异种电荷。
3．电荷守恒
摩擦起电并没有创造电荷，只是电荷的转移，电荷的总量保持不变，即电荷守恒。
4．接触起电
接触起电可以使原本不带电的物体带上同种电荷。
5．大气中的放电现象
（1）火花放电和尖端放电是大气中常见的气体放电现象。
（2）火花放电是等量的正负电荷发生剧烈的电中和现象，并伴随发光、发声等现象。
（3）尖端放电是较缓慢的局部电中和现象。利用尖端放电可以制造避雷针。
（4）闪电（lightning）是自然界发生的剧烈的电中和现象。
二、常用电器
1．导体和绝缘体
（1）容易导电的材料叫做导体（conductor），如人体、大地、金属和酸、碱、盐的水溶液等。
（2）不容易导电的材料叫做绝缘体（insulator），如橡胶、塑料、玻璃等。
（3）绝缘体在一定的条件下可以转化为导体，如红热的玻璃和潮湿的空气等。
2．电路（electric circuit）
电路是指电荷流过的路径，通常由导线、电源、开关和用电器组成。
3．电路图（schematic diagram）
（1）用电路的元件符号（standard symbols for the circuit elements）表示电路中各元件的连接关系的图叫做电路图。
（2）常见的电路元件及其符号
名称 电池（组） 电灯 电铃 电动机 电阻器
符号
名称 滑动变阻器 开关 电流表 电压表
符号
4．电路的连接方式
连接方式 实物图 电路图 连接特点 电路特征
串联 用电器依次相连 电流只有一条通路
并联 用电器两端并列 电流通路不止一条
三、电流、电压
1．通过电器的电流
（1）单位时间里通过导体任一横截面的电量叫做电流强度，简称电流（electric current）。
（2）电流表示导体中通过的电流的大小，符号I；单位安培，单位符号A。
2．电流表
（1）科学上规定：正电荷的移动方向为电流的方向。
（2）电路中的电流从电源的正极流出，从负极流入。
（3）电路中的电流大小可以用电流表（ammeter）来进行测量。
（4）实验室常见的电流表有0.6A和3A两个量程，对应的最小刻度分别为0.02A和0.1A。
（5）使用电流表应该注意以下原则：
① 电流表必须串联在待测电路中；
② 电流从电流表的“＋”流入、“－”流出；
③ 所测电流不能超过电流表的量程；
④ 读数时一般无需估读；
⑤ 绝不允许将电流表直接接在电源的两极上。
3．电源电压
（1）金属导体中存在着大量的作无规则运动的自由电子。
（2）电源能产生电压，电压能迫使自由电荷发生定向移动而形成电流。
（3）电压的符号为U；电压的单位是伏特，单位符号为V。
（4）不同类型的电源产生的电压一般不同。
4．电压表（voltmeter）
（1）电压表可以测量电路两端的电压大小。
（2）实验室常见的电压表有3V和15V两个量程，对应的最小刻度分别是0.1V和0.5V。
（3）使用电压表应该注意以下原则：
① 电压表必须并联在待测电路的两端；
② 电流从电压表的“＋”流入、“－”流出；
③ 所测电压不能超过电压表的量程；
④ 读数时一般无需估读；
四、电阻（resistance）
1．导体的电阻
（1）导体对电流阻碍作用叫做导体的电阻。
（2）电阻的符号为R；电阻的单位是欧姆，单位的符号是Ω。
（3）电阻是导体的一种性质，决定导体电阻大小的因素是：材料、横截面积和长度。
（4）对于金属导体，温度会影响电阻值的大小。
2．滑动变阻器
（1）变阻器（variable resistor）是能改变电阻大小的一种仪器。
（2）滑动变阻器是变阻器的一种，它靠改变接入电路中的电阻丝的长度来改变电阻的大小。
3．半导体（semiconductor）和超导体（superconductor）
（1）导电性能介于金属和绝缘体之间的一种导电物质叫做半导体。
（2）半导体的材料一般为硅、锗及其化合物。
（3）半导体的电阻值可随杂质含量、光照强度或温度等因素而发生敏感的变化。
（4）超导现象是指导体的电阻为“零”的状态；处于这一状态下的导体叫做超导体。
五、电流与电压和电阻的关系
1．欧姆定律（Ohm`s law）
（1）欧姆定律：导体中的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比。
（2）公式：I＝U/R。
（3）对于公式R＝U/I的理解：
① 对于同一导体，电阻的大小为电压与电流的比值，据此可以通过实验测出电压和电流，求出电阻的大小；
② 对于不同导体，在相同电压的条件下，通过的电流越大，则它的电阻越小。
2．电阻的串联和并联
连接 电路图 电流关系 电压关系 电阻关系
串联 I＝I1＝I2电流处处相等 U＝U1＋U2总电压等于各分电压之和 R＝R1＋R2总电阻等于各分电阻之和
并联 I＝I1＋I2总电流等于各支路电流之和 U＝U1＝U2各支路的电压和总电压相等 总电阻的倒数等于各支路电阻的倒数之和
【启迪与拓展】
例1 如图3-1所示，将四个带电的通草球悬挂起来，已知A带正电，A与B排斥，B与C吸引，C与D吸引，则带负电的球有（ ）
A．B和C B．B和D 图3-1
C．C和D D．只有C
分析：
根据电荷的相互作用规律：同种电荷相互排斥，异种电荷或许吸引。因为A带正电，A与B排斥，所以B带正电；因为B与C吸引，所以C带负电；因为D与C吸引，所以D带正电。答案为D。
例2 如图3-2所示两个验电器，其中A有多余的电子，B缺少电子；现用一根金属导线将它们的金属球连接起来，那么在瞬间：
（1）电流的方向是（ ） 图3-2
A．从A到B B．从B到A C．没有电流产生
（2）金属导线中的自由电子移到方向（ ）
A．从A到B B．从B到A C．不发生移动
分析：
验电器A有多余的电子，故验电器A带负电；验电器B缺少电子，故验电器B带正电。用金属导线连接验电器A、B后，将发生电子的转移，电子将沿导线从有多余电子的验电器A转移到缺少电子的验电器B上。因为电流的方向规定为正电荷的移动方向，而电子带负电，所以电子移动的方向与所形成的电流方向相反。因此（1）的答案为B，（2）的答案为A。
例3 如图3-3所示是某电流表串接在某部分电路中，测量电流时，刻度盘中的示数，当使用的是“＋”和“0.6”两接线柱时，图中所指示电流表示数是________，当使用的是“＋”和“3”两接线柱时，图中所指示电流表示数是_______安。
分析： 图3-3
此电流表有0～0.6A和0～3A两档量程，对应的最小刻度分别是0.02A和0.1A。电流表（包括电压表）的读数方法为：读数＝最小刻度×格数。图中指针所指的格数为26格，如果使用0.6A的量程，则读数为0.52A；如果使用3A的量程，读数为2.6A。
例4 有甲、乙、丙、丁四根导线，其中甲、乙、丙三根是铜导线，丁是锰铜导线，甲、乙两导线粗细相同，甲比乙短；乙、丙两导线长短一样，乙比丙粗；丁与丙长短、粗细都一样，则四根导线按其电阻大小排列应是（ ）
A．R甲＞R乙＞R丙＞R丁　 B．R甲＜R乙＜R丙＜R丁
C．R甲＝R乙＝R丙＞R丁　 D．R甲＝R乙＝R丙＜R丁
分析：
导体的电阻由长度、材料、横截面积决定，在分析此类题目时，注意变量的控制条件。根据题意，甲、乙都是铜导线，且粗细相同，因甲比乙短，所以R甲＜R乙；乙、丙都是铜导线，它们长短一样，因乙比丙粗，所以R乙＜R丙；丁与丙长短、粗细都一样，因丙是铜导线，丁是锰铜导线，所以R丙＜R丁。综合上述结论，可以得出R甲＜R乙＜R丙＜R丁，即答案为B。
例5 如图3-4所示，滑动变阻器上标有“40Ω2A”的字样，将滑片移到中点，此时接入电路的电阻为__________欧姆，如果滑片向左移动，那么电路中的电流将_________。
分析： 图3-4
滑动变阻器通过改变接在电路中的导体长度来改变电阻，从而控制电路中电流的大小。根据题意，滑动变阻器的最大阻值为40Ω，当将滑片移到中点，此时接入电路的电阻丝长度为整个电阻丝长度的一半，则电阻值也为总电阻的一半，即电阻值为20Ω。此时电阻丝左边一段接入电路中，当滑片向左移动时，接入电路中的电阻丝长度减小，则电阻值减小，而电路中的电流将增大。
例6 某段导体两端加上8伏电压后，测得它的电阻是20欧，若它两端的电压为零时，则它的电阻值应是（ ）
A．0欧　　 　B．10欧　　 　C．20欧　　 　D．30欧
分析：
导体的电阻是导体的一种性质，电阻值大小由长度、材料、横截面积决定。公式R＝U/I只是表示导体电阻值的大小等于U与I的比值，但跟U或I无关。因此，导体两端无论电压是多少，电阻始终保持20欧不变，答案为C。
例7 如图3-5所示，某同学把电路元件连成电路，那么他所选择的电路图是图中的（ ）
图3－5
分析：
电路连接的基本方式有串联和并联两种。串联的特征的是电流只有一条通路，并联的特点是电流的通路不止一条。根据实物图，显然电路的接法是并联。然后分析各支路中的电路元件连接，其中一条支路只有一盏灯，另一条支路是灯和开关串联，由此确定电路图应该是D。
例8 如图3-6所示电路，下列叙述正确的是（ ）
A．A1测灯L1的电流
B．A2测灯L1的电流
C．A3测灯L1和L2的总电流
D．A1测灯L2的电流 图3-6
分析：
分析电路可知，这是一个并联电路，A1接在干路中，A2与L1串联，A3与L2串联。可知：A1测总电流，A2测L1电流，A3测L2电流，所以答案为B。
例9 如图3-7所示的电路，滑动变阻器的最大阻值是电阻R阻值的7倍，电源电压为U（恒定不变）。当滑动变阻器的滑片P由a端移到b端时，电阻R两端电压的变化为（ ） 图3-7
A．从0变化到U／7 　B．从U变化到U／8
C．从0变化到U／8 　 D．从U变化到U／7
分析：
当滑片位于a时，电路中只有一个电阻R，此时R两端的电压等于电源电压U。当滑片位于b时，电阻R与滑动变阻器串联，电阻R两端的电压：U1＝U×R/（R＋7R）＝U/8，所以答案为B。
【思考与练习】
1．在通常情况下，原子是_____性的，由原子组成的物体也呈中性。两个物体互相摩擦时，原子核束缚电子的本领较弱的，它的_______就会转移到另一个物体上，而失去电子，另一物体会获得电子。_______电子的物体因缺少电子而带________电；________电子的物体因为有多余的电了而会带等量的_______电，这就是摩擦起电的原因。
2．_______放电和__________放电是大气中常见的放电现象，闪电是自然界中发生的剧烈的_____________现象，利用_______________原理可以制成避雷针。
3．关于摩擦起电下面说明正确的是（ ）
A．当两个物体摩擦时它们分别产生了正电荷和负电荷
B．当两个物体摩擦时，其中一物体失去电子，而带负电，另一物体得到电子而带等量的正电
C．当两个物体摩擦时其中一物体失去电子而带正电，另一物体得到电子而带等量的负电。　
D．当两个物体摩擦时，其中一物体失去电子而带正电，另一物体得到电子而带负电，但它们是不相等的
4．__________________的物体叫做导体。如图3-8所示，在电路的A、B间分别接入硬币、铅笔芯、橡皮、塑料尺等，发现能导电的物体有_________________。
5．通常情况下，下列四组物体中，都是绝缘体的一组是（ ） 图3-8
A．石墨和陶瓷　　 　　B．塑料和油
C．大地和盐的水溶液 D．人体和玻璃
6．如图3-9所示，这是一个简单而完整的电路，从中可以知道，电路的组成元件有__________、_________、________、和___________。 图3-9
7．在图3-10右边的框内画出左边实物的电路图。
图3-10
8．如图3-11所示的电路中，错误的电路图是（ ）
图3-11
9．在如图3-12所示的电路中，A表示______，灯L2与A______联，A、L2与灯L1______联，要使灯L1发光，必须闭合电键______。 图3-12
10．一个开关能同时控制两个灯泡的通电与断电，则这两个灯泡（ ）
A．只能是串联 B．只能是并联
C．可能是串联，也可能是并联 D．上述三种情况都不对
11．电荷的__________________形成电流，科学上规定：_____电荷移动方向为电流的方向；电流总是从电源的_______极流出，从_______极流入；在金属导体中，自由电子定向移动形成电流，所以金属导体内的电流方向与电子的定向移动方向_________。
12．电流的大小用__________表示，定义为________内通过导体____________的电量。字母为_______，单位___________，单位的符号____________。
13．电流表是测量____________的仪器，它的元件符号为_______；实验室用的直流安培表有两个量程，分别是___________和__________，对应的最小刻度为____________和____________。使用电流表首先要选择合适的___________，让电流从安培表的______接线柱流入、______接线柱流出，电流表必须_______联在被测电路中。
14．如图3-13所示是某电流表串接在某部分电路中，测量电流时，刻度盘中的示数，当使用的是“＋”和“0.6”两接线柱时，图中所指示电流表示数是______，当使用的是“＋”和“3”两接线柱时，图中所指示电流表示数是_____。 图3-13
15．电压是使________发生定向移动形成________的原因，________就是能产生电压的装置；国际上用字母________表示电压，电压的单位是________，单位的符号是________。
16．测量电路两端电压的仪表叫________，电路中的符号是________，要测量某部分电路两端的电压，必须把它跟这部分电路________起来，让电流从表的____接线柱流入、______接线柱流出，还要注意被测电压不得超过它的________。
17．某电压表使用时刻度盘的指针如下图3-14所示。若选用“0～3”伏的量程，每小格为______伏，此时读数为_______伏；若选用“0～15” 伏的量程，每小格为_______伏，此时读数为_______伏。 图3-14
18．一切导体都有阻碍电流的性质，这种性质叫导体的________，在国际上通用字母________表示。电阻的单位是__________，单位符号_________。
19．不同的导体，电阻一般________，电阻是导体的一种________，导体电阻的大小决定于导体的________、________和________。
20．导电性能介于金属和绝缘体之间的一种导电物质叫做__________，其材料一般为_______、________及其化合物，其的电阻可随____________、_________或_____________等因素而发生敏感的变化。
21．超导现象是指导体的电阻为“______”的状态；处于这一状态下的导体叫做___________。
22．如图3-15所示为实验室使用的______________，它的原理是电阻大小随导体的_________而改变，从而控制电路中的___________大小。
23．如图3-16所示，一个完整的电路，闭合开关，将滑 图3-15
片向左移动时，电流表的读数将（ ）
A．增大 B．减小 C．不变 D．无法确定
24．欧姆定律的内容表述为：导体中的_____________，
跟导体两端的________成______比，跟导体的_______ 图3-16
成_______比；欧姆定律的数学表达式为____________。
25．一段导体两端电压是4伏特，导体中的电阻为5欧姆，则导体中的电流强度是_______安培。如果两端的电压为6伏特，那么通过它的电流为_________安培。
26．关于I＝U/R，下列说法正确的是（ ）
A．电流强度和电压成正比
B．电阻和电流强度成反比
C．导体的电阻一定时通过导体的电流跟加在这段导体两端的电压成正比
D．对同一导体它两端的电压和通过它的电流成正比
27．某电路两端电压一定，电路两端接入10欧姆的电阻时，通过这导体的电流强度是1.2安培，若改接24欧姆电阻时，则通过电路的电流强度是________安培。
28．电路里串联着一个3欧的定值电阻和一个电流表，电流表的示数是1.2A，那么定值电阻两端的电压是______伏，若定值电阻两端的电压增大1倍，则这个电阻的阻值是________欧。
【探索与实验】
示例1 伏安法测小灯泡的电阻
1．实验原理：R＝U/I
2．实验器材：电流表、电压表、滑动变阻器（20Ω1A）、干电池2节、开关、2.5V小灯泡、导线若干。
3．实验电路：如图3-17所示。
4．实验步骤：
（1）按电路图连接好实物，并检查连接是否正确；
（2）闭合开关，观察小灯泡的发光情况； 图3-17
（3）移动滑动变阻器的滑片，当小灯泡发光正常时，观察电流表和电压表的读数并记录；
（4）根据R＝U/I，算出小灯泡的电阻。
5．探究思考：小灯泡发光程度从暗变亮时，对应的电阻值是否发生变化？可以得出什么样的结论？
示例2 只用一只电压表测未知电阻的阻值
1、实验原理：利用串联电路的相关知识：Rx＝Ux/Ix，Ix＝Ih＝Uh/Rh。
2．实验器材：电压表、滑动变阻器（20Ω1A）、干电池2节、开关、待测电阻、导线若干。
3．实验电路：如图3-18所示。
4．实验步骤：
（1）按电路图连接好实物，并检查连接是否正确；
（2）闭合开关，将滑动变阻器的滑片移到最大阻 图3-18
值位置；用电压表测得滑动变阻器两端的电压值Uh，记录数据；
（3）滑动变阻器的滑片不移动，将电压表接在待测电阻的两端，测得待测电阻两端的电压值Ux，记录数据；
（4）Rh＝20Ω，Ih＝Uh/Rh，Ix＝Ih，Rx＝Ux/Ix，求出电阻值。
实践 只用一只电流表测未知电阻的阻值
所提供的实验器材：电流表、滑动变阻器（20Ω1A）、干电池2节、开关、待测电阻、导线若干。
1．写出实验原理；
2．涉及实验的电路图；
3．写出完整的实验步骤。
【科学撷萃】
我国古代对电的认识
我们的祖先，很早就十分注意大自然中的雷电现象，并且进行了细致的观察。远在公元前1500多年，殷商时代的甲骨文字中就出现了“雷”字。到稍晚的西周，在青铜器上又出现了“电”字。
　　关于雷电的成因及其本质，我国古代的思想家和科学家，从对自然界物质本源的认识出发也作过不少探讨。东汉的王充在《论衡》中，对雷电成因作了如下的解释：夏天阳气占支配地位，阴气与它相争，于是发生碰撞、摩擦、爆炸和激射，从而形成雷电。他还举出五个例证说明雷电就是火，并用以驳斥了雷电是“天公发怒”的迷信之说。
　　关于尖端放电现象，早在西汉末年，人们就已开始对它进行观察记录了。三国和南北朝时代，古籍中就出现过“避雷室”，这说明当时我国已经有了避雷装置。
　　关于物体经过摩擦后能够吸引轻小物体的现象，我国认识得也很早。西汉末年（约公元20年前后），《春秋纬·考异邮》中就记载有，经过摩擦的玳瑁（一种跟龟相似的海生爬行动物，它的甲壳叫玳瑁）能够吸引轻小物体。
　　西晋时的张华在他所写的《博物志》中，记载了常见的静电现象，如梳子与头发摩擦而起电、外衣与不同质料的内衣（如毛皮、丝绸）摩擦也可以起电，而且天气干燥时，还能看到小火星，并听到微弱的声音。
伏特与伏特电池
意大利物理学家伏特（Alessandro Volta又译作伏打），1745年2月18日生，1827年3月5日逝世。他的主要贡献是发明了电池。1775年伏特因对电有兴趣而发明了用来产生静电的仪器（起电盘）。1778年发现并分离了甲烷气体，一年后被任为帕维亚大学物理学教授。1780年他的朋友伽伐尼发现两种不同的金属与蛙的肌肉接触就产生电流。1794年他开始单用金属实验，发现产生电流并不需要动物组织。这个发现引起动物生电和金属生电派的很多争论。但是，随着1800年展示了第一个电池，他取得决定性的胜利。1801年他在巴黎把电池表演给拿破仑看，拿破仑封他为伯爵和伦巴第王国参议员。奥地利皇帝在1815年任命他为帕多瓦大学哲学院院长。电压的单位是伏特，就是为纪念他而命名。
超导体
1911年昂内斯发现：汞的电阻在－269.0℃左右的低温度时急剧下降，以致完全消失（即零电阻），并在一篇论文中首次以“超导电性”一词来表达这一现象。由于“对低温下物质性质的研究，并使氦气液化”方面的成就，昂内斯获1913年诺贝尔物理学奖。
“超导电性”现象被发现之后，引起了各国科学家的关注和研究，并寄于很大期望。通过研究，人们发现：所有超导物质，如钛、锌、铊、铅、汞等，当温度降至临界温度（超导转变温度）时，皆显现出某些共同特征：（1）电阻为零，一个超导体环移去电源之后，还能保持原有的电流。（2）完全抗磁性。
60年代以来超导体的研究重心逐渐转向对超导新材料的开发方面。开发高临界温度的超导体材料将能为超导体的大规模应用创造条件。
德国物理学家柏诺兹和瑞士物理学家缪勒于1986年发现了一种氧化物材料，其超导转变温度比以往的超导材料高出12度。这一发现导致了超导研究的重大突破，美国、中国、日本等国的科学家纷纷研究，很快就发现了在液氮温度区获（－196℃以下）得超导电性的陶瓷材料，此后不断发现高临界温度的超导材料。这就为超导的应用提供了条件。柏诺兹和缪勒也因此获1987年诺贝尔物理奖。
超导电性现象被发现之后，不少人就想到了如何应用的问题。由于当时很多问题在技术上一时还难以解决，应用还只是可望不可及的事情。随着近年来研究工作的深入，超导体的某些特性已具有实用价值，例如超导磁浮列车已在某些国家进行试验，超导量子干涉器也研制成功，超导船、用约瑟夫森器件制成的超级计算机等正在研制过程中，超导体材料已经深入到科研、工业和人们的生活之中。
第三章 电
1．中性 电子 失去 正 得到 负 2．火花 尖端 电中和 尖端 3．C 4．容易导电 硬币、铅笔芯 5．B 6．电源 开关 用电器 导线 7．（略） 8．B 9．电铃 串 并 K2 10．C 11．定向移动 正 正 负 相反 12．电流强度 单位时间 横截面积 I 安培 A 13．电流大小 ? 0.6A 3A 0.02A 0.1A 量程 “＋” “－” 串 14．0.52A 2.6A 15．自由电荷 电流 电源 U 伏特 V 16．电压表 ? 并联 “＋” “－” 量程 17．0.1 2.2 0.5 11 18．电阻 R 欧姆 Ω 19．不同 性质 长度 横截面积 材料 20．半导体 硅 锗 杂质含量 温度 光照 21．零 超导体 22．滑动变阻器 长度 电流 23．A 24．电流强度 电压 正 电阻 反 I＝U/R 25．0.8 1.2 26．C 27．0.5 28．3.6 3
A
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第三章
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第三章