第一章DIYIZHANG电场 电流
一、电荷 库仑定律
课后训练案巩固提升
A组(20分钟)
1.(多选)下面关于电现象的叙述,正确的是( )
A.玻璃棒无论与什么物体摩擦都带正电,橡胶棒无论与什么物体摩擦都带负电
B.摩擦可以起电,是普遍存在的现象,摩擦起电的两个物体总是同时带等量的异种电荷
C.带电现象的本质是电子的转移,呈电中性的物体得到电子就一定显负电性,失去电子就一定显正电性
D.摩擦起电的过程,是通过摩擦创造了等量异种电荷的过程
解析:摩擦起电时得到电子还是失去电子取决于原子核对核外电子束缚能力的强弱,所以和其他不同物体摩擦时玻璃棒也不总是失去电子,橡胶棒也不总是得到电子,选项A错误;摩擦起电不是创造了电荷,只是电荷发生了转移,选项D错误。
答案:BC
2.关于电荷量,以下说法错误的是( )
A.物体所带的电荷量可以为任意实数
B.物体所带的电荷量只能是某些值
C.物体带正电荷1.6×10-9 C,这是因为失去了1.0×1010个电子
D.物体所带电荷量的最小值为1.6×10-19 C
解析:带电体所带的电荷量均是元电荷的整数倍而不是任意值,所以选项A错误,选项B、D正确;物体带正电荷是因为失去了等电荷量的电子,所以选项C正确。
答案:A
3.带电微粒的电荷量不可能是下列值中的( )
A.2.4×10-19 C B.-6.4×10-19 C
C.-1.6×10-19 C D.4.0×10-17 C
解析:选项B、C、D中数据均是1.6×10-19 C的整数倍,而A中2.4×10-19 C不是1.6×10-19 C的整数倍,故A不可能是带电微粒的电荷量,而B、C、D可能是带电微粒的电荷量。
答案:A
4.A、B两个点电荷间距离恒定,当其他电荷移到A、B附近时,A、B之间的库仑力将( )
A.可能变大 B.可能变小
C.一定不变 D.不能确定
解析:当其他电荷移到A、B附近时,虽然A、B两电荷所受库仑力的合力都会发生变化,但A、B之间相互作用的库仑力不会变化。选项C正确。
答案:C
5.(多选)如图所示,在真空中,把一个绝缘导体向带负电的球P慢慢靠近。关于绝缘导体的带电情况,下列说法正确的是( )
A.两端的感应电荷越来越多
B.导体两端的电荷是重新创造出来的
C.两端的感应电荷是异种电荷
D.导体带有电荷的总量在增多
解析:由于导体内有大量可以自由移动的电子,当它向带负电的球P慢慢靠近时,由于同种电荷相互排斥,导体上靠近P的一端的电子被排斥到远离P的一端,从而带正电荷,远离P的一端带上了等量的负电荷。导体离球P距离越近,电子被排斥得越多,感应电荷越多,两端的电荷量相等。选项A、C正确。电荷并非是重新创造出来的,虽然导体两端的电荷量越来越多,但是导体所带电荷的总量是不变的。选项B、D错误。
答案:AC
6.导学号66824003使两个完全相同的金属小球(均可视为点电荷)分别带上-3Q和+5Q的电荷后,将它们固定在相距为a的两点,它们之间库仑力的大小为F1。现用绝缘工具使两小球相互接触后,再将它们固定在相距为2a的两点,它们之间库仑力的大小为F2。则F1与F2之比为( )
A.2∶1 B.4∶1
C.16∶1 D.60∶1
解析:由库仑定律得F1=,两小球相互接触后每个小球的电荷量为Q,固定在相距为2a的两点时,它们之间库仑力的大小为F2=,则F1∶F2=60∶1。选项D正确。
答案:D
7.两个完全相同的带绝缘柄的金属小球A、B,分别带有电荷量QA=8×10-9 C,QB=-3.2×10-9 C,让两金属小球接触,在接触过程中,电子如何转移且转移了多少?
解析:QA'=QB'==2.4×10-9 C。
在接触过程中,电子由B球转移到A球,不仅将自身电荷中和,且继续转移,使B球带QB'的正电荷,这样,共转移的电荷量为ΔQ=-QB+QB'=3.2×10-9 C+2.4×10-9 C=5.6×10-9 C
转移的电子数N==3.5×1010。
答案:电子由B球转移到A球 转移的电子数为 3.5×1010
B组(15分钟)
1.(多选)关于摩擦起电现象,下列说法正确的是( )
A.摩擦起电现象使本没有电子和质子的物体产生了电子和质子
B.两种不同材料的绝缘体互相摩擦后,同时带上等量的异种电荷
C.摩擦起电,可能是因为摩擦而导致质子从一个物体转移到了另一个物体形成的
D.丝绸摩擦玻璃棒时,电子从玻璃棒上转移到丝绸上,玻璃棒因质子数多于电子数而带正电
解析:摩擦起电的实质是由于两个物体的原子核对核外电子的约束能力不相同,使电子可以在物体之间转移。若一个物体失去电子,其质子数比电子数多,则它带正电;若一个物体得到电子,其质子数比电子数少,则它带负电,即物体带电并不是创造出电荷。故选项B、D正确。
答案:BD
2.
绝缘细线上端固定,下端挂一轻质小球a,a的表面镀有铝膜;在a的旁边有一绝缘金属球b,开始时a、b都不带电,如图所示,现使b带电,则( )
A.b将吸引a,吸住后不放开
B.b先吸引a,接触后又把a排斥开
C.a、b之间不发生相互作用
D.b立即把a排斥开
解析:b球带电后,使a产生静电感应,感应的结果是a靠近b的一侧出现与b异种的感应电荷,远离b的一侧出现与b同种的感应电荷。虽然a上的感应电荷等量异号,但因为异种电荷离b更近,所以b对a的电场力为引力。当b吸引a使两者接触后,由于接触带电,a、b又带上同种电荷,有斥力作用,因而又把a排斥开,所以B项正确。
答案:B
3.导体A带5q的正电荷,另一完全相同的导体B带q的负电荷,将两导体接触一会儿后再分开,则导体B带的电荷量为( )
A.-q B.q C.2q D.4q
解析:相同带电体接触后,电荷先中和,后平分。
答案:C
4.两个点电荷放在真空中保持一定距离,若其中一个点电荷的电荷量增加了它原来的,但仍然保持它们之间的相互作用力不变,则另一个点电荷的电荷量减少了它原来的( )
A. B. C. D.
解析:两个点电荷间的距离不变,其中一个电荷量增加了它原来的,则电荷量变为原来的,根据库仑定律的数学表达式F=k可知,若保持相互作用力不变,则应让另一个电荷的电荷量变为原来的,即减少了它原来的,所以选项C正确。
答案:C
5.(多选)要使真空中的两个点电荷间的库仑力增大到原来的4倍,下列方法可行的是( )
A.每个点电荷的电荷量都增大到原来的2倍,电荷间的距离不变
B.保持点电荷的电荷量不变,使两个点电荷间的距离增大到原来的2倍
C.使一个点电荷的电荷量加倍,另一个点电荷的电荷量保持不变,同时使两点电荷间的距离减小为原来的
D.保持点电荷带的电荷量不变,将两个点电荷间的距离减小为原来的
解析:根据库仑定律公式F=k可知
FA==4F,A项正确;
FB=,B项错误;
FC==8F,C项错误;
FD==4F,D项正确。
答案:AD
6.真空中两个完全一样的金属小球,电荷量分别为q1=1.6×10-19 C,q2=-8×10-19 C,它们之间的球心距离为 r=2 m(r远大于小球半径),则它们之间的静电力大小为 N,是 (选填“吸引”或“排斥”)力;若把两金属小球接触后,再放到原位置,则它们之间的静电力大小为 N,是 (选填“吸引”或“排斥”)力。?
解析:根据库仑定律知:F=k=9×109× N=2.88×10-28 N,由于是异种电荷,故相互吸引。
接触后电荷先中和后平分,
则q1'=q2'=-3.2×10-19 C
F'=k
=9×109× N
=2.304×10-28 N,
由于是同种电荷,故相互排斥。
答案:2.88×10-28 吸引 2.304×10-28 排斥
7.导学号66824004在氢原子里,有一个电子和一个质子,已知质子、电子电荷量都是1.6×10-19 C,轨道半径r=5.3×10-11 m,m质子=1.67×10-27 kg,m电子=9.1×10-31 kg,G=6.7×10-11 N·m2/kg2,k=9.0×109 N·m2/C2。试计算在氢原子里电子和质子间的静电力和万有引力,并比较两者的大小。
解析:氢核与电子所带的电荷量都是1.6×10-19 C。
F库=k
=9.0×109× N
=8.2×10-8 N。
F引=G
=6.7×10-11× N
=3.6×10-47 N。
=2.3×1039。
答案:8.2×10-8 N 3.6×10-47 N F库?F引
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(共39张PPT)
第一章 电场 电流
一、电荷 库仑定律
读一读
辨一辨
一、电荷
阅读教材第2~4页“接引雷电下九天”和“电荷”部分,知道电荷间有相互作用,初步从物质的微观结构理解物体带电的本质。
1.1752年6月,富兰克林在美国费城进行了著名的风筝实验,证明了闪电是一种放电现象,跟地上的电是一样的,统一了天电和地电,使人类摆脱了对雷电现象的迷信。
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辨一辨
2.电荷
(1)种类
自然界中只存在两种电荷,分别是正电荷和负电荷。其中用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷,用毛皮摩擦过的硬橡胶棒带负电荷。
(2)相互作用
同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。
(3)电荷量
电荷的多少叫电荷量,用Q或q表示,在国际单位制中,单位为库仑,符号为C。通常,正电荷量用正数表示,负电荷量用负数表示。
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辨一辨
3.起电方式
(1)摩擦起电:摩擦起电的实质是电子从一个物体转移到另一个物体上,失去电子的物体带正电,得到电子的物体带负电。
(2)感应起电:把电荷移近不带电的导体,可以使导体带电的现象,叫作感应起电。
读一读
辨一辨
二、电荷守恒
阅读教材第4页“电荷守恒”部分,初步理解电荷守恒定律,理解元电荷的概念。
1.电荷守恒定律的内容是什么?
答案:电荷既不能创生,也不能消灭,只能从一个物体转移到另一个物体,或者从物体的一部分转移到另一部分,在转移的过程中,电荷的总量不变。
2.什么叫元电荷?物体所带电荷量与元电荷有什么关系?
答案:最小的电荷量叫元电荷,用e表示,数值上等于一个电子所带电荷量的绝对值,即e=1.60×10-19 C。实验指出,任何带电体的电荷量都等于e或者是e的整数倍。
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辨一辨
三、库仑定律
阅读教材第4~6页“库仑定律”部分,掌握库仑定律的内容,理解点电荷的概念。
1.内容:真空中两个静止点电荷之间的相互作用力,跟它们电荷量的乘积成正比,跟它们距离的二次方成反比,作用力的方向在它们的连线上。
2.表达式:F= 。静电力常量k=9.0×109 N·m2/C2。?
3.库仑定律的适用条件是什么?
答案:(1)在真空中;(2)点电荷。
4.什么是点电荷?实际带电体看成点电荷的条件是什么?
答案:如果带电体间的距离比它们自身线度的大小大得多,以至带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计,带电体可看作点电荷,它是理想化的模型,实际上并不存在。
读一读
辨一辨
1.思考辨析。
(1)玻璃棒和丝绸摩擦后,玻璃棒带正电说明丝绸上的正电荷移动到玻璃棒上。 ( )
解析:玻璃棒和丝绸摩擦时,电子会由玻璃棒移动到丝绸上,玻璃棒因失去电子而带正电。
答案:×
(2)甲物体带有+3 C电荷,乙物体带有-5 C电荷,甲带的电荷量大于乙带的电荷量。 ( )
解析:正负号表示物体带电荷的正负,比较电荷的多少时只能看物体带电荷的数量,与正、负无关。
答案:×
读一读
辨一辨
(3)一个物体所带的电荷量可能是1.80×10-19 C。 ( )
解析:带电体所带的电荷量是元电荷的整数倍,1.80×10-19不是1.60×10-19的整数倍。
答案:×
读一读
辨一辨
2.探究讨论。
(1)元电荷是电荷吗?
答案:不是。元电荷是最小的电荷量。
(2)两带电小球接触后都不带电了,是电荷消失了吗?电荷还守恒吗?
答案:没有消失。这是电荷的中和,电荷仍然守恒。
(3)真空中有两个点电荷,保持电荷间的距离不变,一个电荷的电荷量变为原来的4倍,另一个电荷的电荷量变为原来的,电荷间的作用力变为原来的多少?
答案:2倍。
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究一
探究二
探究三
探究一 对起电方式的理解
如图所示,取一对用绝缘柱支撑的导体A和B,使它们彼此接触。起初它们不带电,贴在下部的金属箔片是闭合的。
(1)把带正电的物体C移近导体A,金属箔片有什么变化?
(2)这时把A和B分开,然后移去C,金属箔片又有什么变化?
(3)再让A和B接触,又会看到什么现象?
(4)再把带正电物体C和A接触,金属箔片又有什么变化?
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究一
探究二
探究三
要点提示(1)C移近导体A,两侧金属箔片都张开;(2)金属箔片仍张开,但张角变小;(3)A、B接触,金属箔片都闭合;(4)两侧金属箔片都张开。
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究一
探究二
探究三
使物体带电的方法有三种:摩擦起电、感应起电和接触带电。
1.摩擦起电是由于相互摩擦的物体的电子的得失,而使物体分别带上等量异种电荷。玻璃棒与丝绸摩擦时,由于玻璃棒容易失去电子而带正电;橡胶棒与毛皮摩擦时,由于橡胶棒容易得到电子而带负电。
2.静电感应是当一个带电体靠近导体时,由于电荷间相互吸引或排斥,导体中的自由电荷便会趋向或远离带电体,使导体靠近带电体的一端带异种电荷,远离带电体的一端带同种电荷。利用静电感应使金属导体带电的过程叫作感应起电。
3.接触带电是指一个不带电的金属导体跟另一个带电的金属导体接触后分开,不带电的导体便带上了电荷。
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究一
探究二
探究三
【例题1】 (多选)如图所示,A、B为相互接触的用绝缘柱支撑的金属导体,在它们的下部贴有金属箔片,起初它们不带电。C是带正电的小球,下列说法正确的是( )
A.把C移近导体A时,A、B上的金属箔片都张开
B.把C移近导体A后,先把A、B分开,然后
移去导体C,A、B上的金属箔片仍张开
C.把C靠近A稳定后,先把C移走,再把A、B
分开,A、B上的金属箔片仍张开
D.把C靠近A稳定后,先把A、B分开,再把C移走,然后重新让A、B接触,A上的金属箔片张开,而B上的金属箔片闭合
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究一
探究二
探究三
解析:虽然A、B起初都不带电,但带正电的小球C对A、B内的电荷有力的作用,使A、B中的自由电子向左移动,使得A端积累了负电荷,B端积累了正电荷,其下部贴有的金属箔片分别带上了与A、B同种的电荷。由于同种电荷间的斥力,所以金属箔片都张开,选项A正确;C在A、B附近时,先把A、B分开,则A、B分别带上了等量的异种电荷,移去C后,A、B上的电性和电荷量不变化,两金属箔片张开,选项B正确;如果先移走C,A、B上的感应电荷会在其相互之间的作用下吸引中和,不再带电,所以金属箔片都不会张开,选项C错误;先把A、B分开,再移走C,A、B仍然带电,但重新让A、B接触后,A、B上的感应电荷完全中和,金属箔片都不会张开,选项D错误。
答案:AB
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究一
探究二
探究三
归纳总结(1)静电感应中,中性导体在两侧同时感应等量异种电荷。感应的过程,就是导体内电荷重新分布的过程。
(2)注意静电感应现象中要放上带电体后将两物体分开,两物体带等量异种电荷,若先将物体分开再移入带电体,移去带电体后,两物体均不会带电。
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究一
探究二
探究三
变式训练1下列说法正确的是( )
A.摩擦起电和静电感应都是使物体的正、负电荷分开,而总电荷量并未变化
B.用毛皮摩擦过的硬橡胶棒带负电,是摩擦过程中硬橡胶棒上的正电荷转移到了毛皮上
C.用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电,是摩擦过程中玻璃棒得到了正电荷
D.物体不带电,表明物体中没有电荷
解析:摩擦起电和感应起电的本质都是电子发生转移,不是正电荷在运动,正电荷处在原子核上无法移动,只有得到多余的电子带负电,失去电子带正电。物体显示中性时,是正、负电荷等量,不是没有电荷。故只有选项A正确。
答案:A
探究一
探究二
探究三
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究二 电荷守恒定律的理解及其应用
小明同学用自制的验电器进行了一些探究实验。如图所示,小明使验电器带了负电荷,经过一段时间后,他发现该验电器的金属箔片(用包装巧克力的锡箔纸制作)几乎闭合了。关于此问题,他跟学习小组讨论后形成了下列观点,你认为哪些是正确的?
探究一
探究二
探究三
问题导引
名师精讲
典例剖析
①金属球上原有的负电荷逐渐消失了;
②在此现象中,电荷不守恒;
③金属球上负电荷减少的主要原因是潮湿的空气将电子导走了;
④该现象是由于电子的转移引起的,仍然遵循电荷守恒定律。
要点提示带负电的验电器在潮湿的空气中,经过一段时间后,金属球上的负电荷(电子)被潮湿的空气导走了,但电荷在转移的过程中仍然守恒,故③④正确。
探究一
探究二
探究三
问题导引
名师精讲
典例剖析
1.“总量”含义:指电荷的代数和。
2.起电过程中电荷变化:不论哪一种起电过程都没有创造电荷,也没有消灭电荷,本质都是电子发生了转移,也就是说物体所带电荷重新分配。
3.守恒的广泛性:电荷守恒定律同能量守恒定律一样,是自然界中最基本的规律,任何电现象都不违背电荷守恒定律。
4.电荷守恒定律与三种起电方式完全对应:守恒定律中所谓的“电荷从一个物体转移到另一个物体”对应的是摩擦起电与接触起电;“电荷从物体的一部分转移到另一部分”对应的是感应起电。
探究一
探究二
探究三
问题导引
名师精讲
典例剖析
【例题2】66824001有两个完全相同的带电绝缘金属球A、B,分别带有电荷量QA=6.4×10-9 C,QB=-3.2×10-9 C。问:
(1)让两绝缘金属球接触后,A、B所带电荷量各是多少?此过程中电荷发生了怎样的转移,转移了多少?
(2)A、B两球接触前固定好,让第三个与它们相同的小球C反复与A、B接触,最终A、B两球的电荷量和电性如何?
探究一
探究二
探究三
问题导引
名师精讲
典例剖析
解析:(1)两小球接触时,电荷量少的负电荷先被中和,剩余的正电荷再重新分配,即接触后两小球的电荷量
在接触过程中,电子由B球转移到A球,自身的“净”电荷全部中和后,继续转移,直至其带QB'的正电荷,这样,共转移的电荷量为ΔQ=QB'-QB=1.6×10-9 C-(-3.2×10-9 C)=4.8×10-9 C。
(2)由于三球完全相同,反复接触后三球最终电荷量相同,均分中和后的电荷量,故A、B均带正电,电荷量为
答案:(1)均为1.6×10-9 C 电子由B球转移到了A球,转移的电荷量为4.8×10-9 C (2)均为 ×10-9 C 均为正电
探究一
探究二
探究三
问题导引
名师精讲
典例剖析
归纳总结导体接触带电时电荷量的分配与导体的形状、大小有关,当两个完全相同的金属球接触后,电荷将平均分配,即最后两个球一定带等量的同种电荷。若两个球原先带同种电荷,电荷量相加后均分;若两个球原先带异种电荷,则电荷先中和再均分。
探究一
探究二
探究三
问题导引
名师精讲
典例剖析
变式训练2(多选)原来不带电的甲、乙两物体相互摩擦,没有其他物体参与电荷的交换,发现甲物体带了9.6×10-16 C的正电荷。以下结论正确的是( )
A.甲物体失去了6×103个电子
B.乙物体失去了6×103个电子
C.乙物体带9.6×10-16 C的负电荷
D.乙物体带9.6×10-16 C的正电荷
解析:根据摩擦起电的特点,甲物体带了9.6×10-16 C的正电荷,说明甲物体失去了9.6×10-16 C的负电荷,即失去了 =6×103个电子;由电荷守恒定律可知,乙物体得到了6×103个电子,带9.6×10-16 C的负电荷。
答案:AC
探究一
探究二
探究三
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究三 对点电荷与库仑定律的理解
现有一个半径为20 cm的带电圆盘,能否把它看作点电荷?库仑定律能否用来计算任意带电体间相互作用的静电力?
要点提示不一定,能否把带电圆盘看作点电荷,不能只看大小,要视具体情况而定。若考虑它与10 m远处的一个电子的作用力时,完全可以把它看作点电荷;若电子距圆盘只有1 mm,这一带电圆盘就相当于一个无限大的带电平面,因而不能看作点电荷。不能,库仑定律是有适用条件的,只能用来计算真空中点电荷间相互作用的静电力。
探究一
探究二
探究三
问题导引
名师精讲
典例剖析
1.能否应用库仑定律的关键是看带电体是否能看成点电荷,是否满足库仑定律的条件。
2.计算静电力的大小时,只代入Q1、Q2的大小,不代入正负号,当带电体是均匀带电球体时,r应为球心距。
3.判断静电力方向的关键是判断两带电体的电性,库仑力一定作用在两者连线上,同种电荷间相互排斥,异种电荷间相互吸引。
4.点电荷与元电荷的区别与联系
探究一
探究二
探究三
问题导引
名师精讲
典例剖析
5.库仑定律中的三个关键词
探究一
探究二
探究三
问题导引
名师精讲
典例剖析
6.库仑定律与万有引力定律的比较
探究一
探究二
探究三
问题导引
名师精讲
典例剖析
【例题3】 甲球带有4.8×10-16 C的正电荷,乙球带有3.2×10-16 C的负电荷,放在真空中相距为10 cm的地方,甲、乙两球的半径远小于10 cm。
(1)试求两球之间的库仑力,并说明是引力还是斥力。
(2)将两个导体球相互接触,再放回原处,能否求出两球间的库仑力是多大?是斥力还是引力?
探究一
探究二
探究三
问题导引
名师精讲
典例剖析
解析:(1)因为两球的半径都远小于10 cm,因此可以作为两个点电荷来处理。根据库仑定律有
两球带异种电荷,它们之间的作用力是引力。
(2)由于题中并没有说明两个导体球是否完全一样,因此我们无法知道两球接触再放回原处后各自电荷量的多少,也就无法求出它们之间库仑力的大小。但可以肯定两球放回原处后,它们之间的作用力变为斥力。
答案:(1)1.38×10-19 N 引力 (2)力的大小无法求出 斥力
探究一
探究二
探究三
问题导引
名师精讲
典例剖析
归纳总结如果两个导体球完全相同,接触后电荷量重新分配,两球所分电荷量相同,由库仑定律可计算出两球之间的作用力。本题中两球没说明是完全相同的,就不能应用上述规律求解接触后带的电荷量的多少。在解题时应仔细分析题目所给条件,不能仅凭经验做题。
探究一
探究二
探究三
问题导引
名师精讲
典例剖析
变式训练366824002真空中有甲、乙两个点电荷,相距为r,它们间的静电力为F。若甲的电荷量变为原来的2倍,乙的电荷量变为原来的 ,它们间的距离变为2r,则它们之间的静电力变为( )
解析:根据题目给出的条件知,符合库仑定律条件,
答案:B
1 2 3 4 5
1.(三种起电方式的理解)冬天人穿毛衣时很容易产生静电,这种产生静电的方式属于( )
A.感应起电 B.接触起电
C.摩擦起电 D.毛衣本身就带电
解析:感应起电的实质是在其他带电体的影响下电荷从物体的一部分转移到另一部分;摩擦起电的实质是电子从一个物体转移到另一个物体。毛衣本身不带电,但在与皮肤摩擦时很容易产生静电,这种产生静电的方式属于摩擦起电,选项C正确。
答案:C
1 2 3 4 5
2.(元电荷的理解)关于元电荷的理解,下列说法正确的是 ( )
A.元电荷就是电子
B.元电荷就是质子
C.1 C的电荷量叫作元电荷
D.物体所带的电荷量都是元电荷的整数倍
解析:最小的电荷量叫作元电荷,电荷量为1.60×10-19 C,电子、质子的电荷量与元电荷相同,但它们是微观粒子,不是元电荷,选项A、B、C错误;物体所带的电荷量都是元电荷的整数倍,选项D正确。
答案:D
1 2 3 4 5
3.(静电感应的理解)使带电的金属球靠近不带电的验电器,验电器的金属箔片张开,如图所示表示验电器上感应电荷的分布情况,正确的是( )
1 2 3 4 5
解析:把带电金属球移近不带电的验电器,若金属球带正电荷,则将导体上的自由电子吸引上来,这样验电器的上部将带负电荷,箔片带正电荷;若金属球带负电荷,则将导体上的自由电子排斥到最远端,这样验电器的上部将带正电荷,箔片带负电荷。故选项B正确。
答案:B
1 2 3 4 5
4.(点电荷的理解)下列说法正确的是( )
A.点电荷就是体积很小的带电体
B.点电荷就是体积和电荷量都很小的带电体
C.根据F=k 可知,当r→0时F→∞
D.静电力常量的数值是由实验得出的
解析:`点电荷是带电体的理想模型,实际带电体在体积和形状上对问题的研究没有影响或影响不大时,都可以当成点电荷,A、B错误。库仑定律仅适用于真空中静止的点电荷,当r→0时,库仑定律不成立,C错误。静电力常量是库仑通过扭秤实验测得,D正确。
答案:D
1 2 3 4 5
5.(多选)(库仑定律和电荷守恒定律)两个半径、材料完全相同的金属小球,所带电荷量之比为1∶7,间距为r,把两球相互接触后再放回原来的位置上,则相互作用力可能为原来的( )
答案:CD
二、电场
课后训练案巩固提升
A组(20分钟)
1.关于电场强度的定义式E=,下列说法正确的是 ( )
A.E与F成正比
B.E与q成反比
C.E与F和q无关,由电场本身决定
D.以上说法均不对
解析:电场强度大小由电场自身决定,与试探电荷的电荷量及所受电场力大小无关,A、B、D错,C对。
答案:C
2.(多选)下列关于电场力和电场方向的关系正确的是( )
A.正电荷受到的电场力和该处的电场方向相同
B.负电荷受到的电场力和该处的电场方向相反
C.无论什么电荷受到的电场力都和该处的电场方向相同
D.无论什么电荷受到的电场力都和该处的电场方向相反
解析:根据对电场强度方向的规定知,电场中某点的电场强度的方向跟正电荷在该点所受的电场力的方向相同,A正确;按照这个规定,负电荷在电场中的受力方向与电场方向相反,B正确,C、D错误。
答案:AB
3.当在电场中的某点放入正电荷时,它受到的电场力向右,当放入负电荷时它受到的电场力向左。下列说法正确的是( )
A.放入正电荷时该点电场强度方向向右,放入负电荷时该点电场强度方向向左
B.只有在该点放入电荷时,该点才有电场强度
C.该点电场强度方向一定向右
D.以上说法均不对
解析:电场中某点的电场强度是由场源电荷决定的,与放入该点的电荷无关。物理学上规定:电场强度的方向与正电荷受到的电场力方向相同,即该点的电场强度方向向右。故A、B、D错,C对。
答案:C
4.一个试探电荷在电场中某点受到的电场力为F,这点的电场强度为E,如图能正确反映q、E、F三者关系的是 ( )
解析:电场中某点的电场强度由电场本身的性质决定,与放入该点的试探电荷及其所受电场力无关,A、B错误;试探电荷在该点受到的电场力F=Eq,F正比于q,C错误,D正确。
答案:D
5.静电场的一部分电场线的分布如图甲所示,下列说法正确的是( )
A.这个电场可能是负点电荷的电场
B.这个电场可能是匀强电场
C.点电荷q在A点时受到的电场力比在B点时受到的电场力大
D.负电荷在B点的速度方向一定沿B点切线方向(图乙)
解析:负的点电荷形成的电场的电场线是直线,选项A错误;该电场线不是间距相等的平行线就不是匀强电场的电场线,选项B错误;A点的电场线密集,电场强度大,点电荷受到的电场力就大,选项C正确;负电荷在B点的受力和切线共线,但不能说明速度方向共线,选项D错误。
答案:C
6.正电荷q在电场力作用下由P向Q做加速运动,而且加速度越来越大,那么可以断定,它所在的电场是下列四个图中的( )
解析:正电荷q做加速运动的加速度越来越大,则受到的电场力越来越大,电场强度越来越大,电场线应越来越密集,选项D正确。
答案:D
7.导学号66824006空间存在电场,在电场中的A点放入电荷量为2×10-9 C的正电荷,电荷受到方向向右、大小为4×10-4 N的电场力,A点的电场强度大小为N/C,方向 ;若在该点改放电荷量为4×10-9 C的负电荷,电荷受到的电场力大小为 N,方向 ;此时A点的电场强度大小为 N/C,方向 ;如果不在A点放电荷,该点的电场强度大小为 N/C,方向 。?
解析:根据E=,代入数据可求A点的电场强度,大小为2×105 N/C,方向为正电荷受力方向,向右。A点的电场强度与试探电荷无关,改变试探电荷的电荷量或不放试探电荷,该点的电场强度都是2×105 N/C,方向向右。在A点改放电荷量为4×10-9 C的负电荷,根据F=Eq,代入数据可求得电场力大小为8×10-4 N,方向与电场强度的方向相反,向左。
答案:2×105 向右 8×10-4 向左 2×105 向右 2×105 向右
B组(15分钟)
1.(多选)关于电场强度E的说法正确的是( )
A.电场中某点的电场强度方向跟正电荷在该点所受的电场力的方向相同
B.根据E=可知,电场中某点的电场强度与电场力F成正比,与电荷量q成反比
C.E是矢量,与F的方向一致
D.公式E=对任何电场都适用
解析:规定正电荷的受力方向就是该点电场强度的方向,A对;E是描述电场性质的物理量,只由电场本身决定,与试探电荷无关,B错;电场强度的方向与正电荷的受力方向相同,与负电荷的受力方向相反,C错;E=是电场强度的定义式,所以适用于任何电场,D对。
答案:AD
2.导学号66824007把质量为m的正点电荷q在电场中从静止释放,在它运动的过程的,如果不计重力,下面说法正确的是( )
A.点电荷的运动轨迹必定和电场线重合
B.点电荷的速度方向,必定和所在点的电场线的切线方向一致
C.点电荷的加速度方向,必定和所在点的电场线的切线方向垂直
D.点电荷的受力方向,必定和所在点的电场线的切线方向一致
解析:若电场线是曲线,则轨迹与电场线不重合,选项A错误;点电荷的速度方向与电场线方向没关系,选项B错误;点电荷的加速度方向和电场力方向相同,就和切线方向相同,选项C错误,选项D正确。
答案:D
3.如图是表示在一个电场中A、B、C、D四点分别引入试探电荷时,测得的试探电荷的电荷量跟它所受电场力的函数关系图象分别为a、b、c、d,那么下列叙述正确的是( )
A.这个电场是匀强电场
B.A、B、C、D四点的电场强度大小关系是ED>EA>EB>EC
C.A、B、C、D四点的电场强度大小关系是EA>EB>ED>EC
D.无法确定这四点的电场强度大小关系
解析:图象中给出了A、B、C、D四个位置试探电荷的电荷量跟所受电场力大小的变化关系。由电场强度的定义式E=可知,斜率较大对应电场强度较大。故正确选项为B。
答案:B
4.(多选)在图中实线是匀强电场的电场线,虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹,a、b是轨迹上两点,若带电粒子在运动中只受电场力作用,则( )
A.带电粒子带负电荷
B.带电粒子带正电荷
C.带电粒子所受电场力方向与电场线方向相反
D.带电粒子做匀变速运动
解析:由图可以看出,带电粒子通过该电场区域时,不论是由a向b还是由b向a,运动轨迹都向左弯曲,表明带电粒子所受电场力方向与电场方向相反,带电粒子应带负电。因带电粒子在匀强电场中所受的电场力是恒力,故运动的加速度大小和方向不变,做匀变速曲线运动。选项A、C、D正确。
答案:ACD
5.如图是真空中两点电荷P、Q及其周围的电场线,其中Q带正电。
(1)根据电场线分布,请在P“○”内写出该电荷的电性(用“+”或“-”表示)。
(2)A是PQ连线上的一点,请在图中画出A点的电场方向。
答案:(1)- (2)由Q指向P
6.如图所示,qA=3×10-8 C,qB=-3×10-8 C,A、B两球相距5 cm,在水平方向外加匀强电场作用下,A、B都能保持静止,悬线竖直。求该匀强电场的电场强度大小和方向(两带电小球可视为质点)。
解析:以A为研究对象,B对A的库仑力和外电场对A的电场力平衡,即E外qA=k。
即E外=k N/C=1.08×105 N/C。
E外方向与A受到B的库仑力方向相反,方向向左。
答案:1.08×105 N/C 方向向左
3
(共30张PPT)
二、电场
读一读
辨一辨
一、电场
阅读教材第7页“电场”部分,初步理解电场是一种物质。
1.什么是电场?
答案:电荷周围存在着的一种物质。
2.电场的基本性质是什么?
答案:对放入其中的电荷有力的作用。
3.物质存在的两种不同形式是什么?
答案:场和实物。
读一读
辨一辨
二、电场强度
阅读教材第7~8页“电场强度”部分,知道检验电荷或试探电荷的概念、电场强度的定义式和单位,知道电场强度方向的规定,并初步理解电场强度的矢量性。
1.什么是试探电荷或检验电荷?
答案:用来检验电场是否存在及其强弱分布的电荷。
2.为什么不能直接用试探电荷所受的力来表示电场的强弱?
答案:因为对于电荷量不同的试探电荷,即使在电场的同一点,所受的静电力也不相同。
3.写出电场强度的定义式和单位。
4.电场强度的方向是怎样规定的?
答案:正电荷受力的方向即为该点电场强度的方向。
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辨一辨
三、电场线
阅读教材第8~9页“电场线”部分,初步理解电场线的作用和特点,掌握匀强电场的电场线的特点。
1.定义
电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线,曲线上每点的切线方向表示该点的电场强度的方向,如图所示。
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辨一辨
2.电场线的特点
(1)电场线从正电荷或无限远出发,终止于无限远或负电荷。
(2)电场线在电场中不相交,这是因为在电场中任意一点的电场强度不可能有两个方向。
(3)在同一幅图中,电场强度较大的地方电场线较密,电场强度较小的地方电场线较疏,因此可以用电场线的疏密来表示电场强度的相对大小。
(4)电场线不是实际存在的曲线,是为了形象地描述电场而假想的线。
读一读
辨一辨
3.匀强电场
(1)概念:在电场中的某一区域里,如果电场强度的大小和方向都相同,这个区域的电场叫作匀强电场。
(2)电场线特点:匀强电场中的电场线是距离相等的平行直线。
(3)产生:平行正对的两金属板分别带有等量的正负电荷后,它们之间(除边缘外)的电场就是匀强电场。如图所示。
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辨一辨
1.思考辨析。
(1)电荷与电荷间的相互作用力是通过电场发生的。 ( )
解析:电荷甲受到电荷乙的作用力是电荷乙的电场给电荷甲的作用力,同样,电荷乙受到电荷甲的作用力是电荷甲的电场给电荷乙的作用力。
答案:√
(2)根据E= ,电场强度与电荷的电荷量和受的力有关。 ( )
解析:电场强度是电场自身的性质,与检验电荷的电荷量和受力均无关。
答案:×
(3)电场强度的方向就是电荷受力的方向。 ( )
解析:正电荷受力的方向规定为电场强度的方向。
答案:√
读一读
辨一辨
(4)电场线上某点的切线方向与电荷在该点受力方向可以不同。 ( )
解析:电场线的切线方向表示电场的方向,正电荷受力方向与电场方向相同,负电荷受力方向与电场方向相反,所以电场线上某点的切线方向与电荷在该点受力方向可以不同。
答案:√
(5)在多个电荷产生的电场中,电场线是可以相交的。 ( )
解析:电场中任意一点的电场强度不可能有两个方向。
答案:×
(6)电场线是闭合的曲线。 ( )
解析:电场线从正电荷或无穷远出发,终止于负电荷或无穷远,是不闭合的曲线。
答案:×
读一读
辨一辨
2.探究讨论。
答案:该同学的结论是错误的。因为电场强度是一个用比值定义的物理量,该物理量的大小与比值中的分子、分母的大小没关系。
(2)在相邻的两条电场线之间没画电场线的地方有电场吗?
答案:电场线是假想的。如果在每个地方都画电场线也就无法对电场进行描述了,所以在相邻的两条电场线之间没画电场线的地方也有电场。
(3)电场线是直线的电场一定是匀强电场吗?
答案:不一定。例如:点电荷的电场线是直线,但点电荷周围的电场不是匀强电场。
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究一
探究二
探究一 对电场强度的理解
在电场中的某点放一试探电荷+q,它所受的电场力大小为F,方向水平向右,则该点的电场强度大小EA= ,方向水平向右。若在该点放一个负试探电荷,该点的电场强度方向是否变化?若在该点放一个+2q的试探电荷,该点的电场强度大小是否变化?若在该点不放试探电荷,该点电场强度是否变化?
要点提示都不变,这是因为电场中某点电场强度E的大小和方向取决于电场本身(即场源电荷及该点的空间位置),与有无试探电荷、试探电荷的电性、电荷量的大小均无关。
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究一
探究二
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究一
探究二
【例题1】 电场中有一点P,下列说法正确的是( )
A.若放在P点的电荷的电荷量减半,则P点的电场强度减半
B.若P点没有试探电荷,则P点电场强度为零
C.P点电场强度越大,则同一电荷在P点所受电场力越大
D.P点的电场强度方向为该点的电荷的受力方向
解析:电场中某点的电场强度是客观存在的,不依赖于有无试探电荷。选项A、B错误。由E= 得F=Eq,当q一定时,F与E成正比,所以选项C正确。电场中某点的电场强度方向规定为正电荷在该点时受到的电场力方向,与负电荷受力的方向相反,选项D错误。
答案:C
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究一
探究二
规律总结电场强度是电场中的重要概念,初学时往往会认为“电荷受力越大电场强度就越大”。要明确电场强度是由电场力F与电荷量q的比值来定义的,对电场中确定的一点,其电场强度是一定的,与引入的试探电荷无关。
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究一
探究二
变式训练1(多选)关于电场强度的定义式E= ,下列说法正确的是( )
A.式中F是放入电场中的电荷所受的力,q是放入电场中的电荷的电荷量
B.电场强度E与电场力F成正比,与放入电场中的电荷的电荷量q成反比
C.电场中某一点的电场强度在数值上等于单位电荷在此点所受的电场力
D.电场强度的定义利用了比值定义法
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究一
探究二
解析:在E= 中q是引入的试探电荷的电荷量,F是试探电荷所受的电场力,E和 二者在数值上相等,但是E与F和q都无关,E是由电场本身决定的。电场强度E是由F与q的比值定义的,利用了比值定义法。
答案:ACD
探究一
探究二
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究二 对电场线的理解
按照以下步骤观察花粉在电场中的分布:
(1)将花粉均匀地拌在蓖麻油(或洗洁精)内,然后放到点电荷电场中,观察花粉的排列形状。
(2)将两块相互平行、比较靠近的金属板,分别接到起电机的两个放电球上,两板之间形成匀强电场。将拌有花粉的蓖麻油容器放进电场中。观察到的部分现象如图所示:
探究一
探究二
问题导引
名师精讲
典例剖析
从图中我们清楚地看到花粉在电荷周围规则排列,这是否说明带电体周围电场线是客观存在的?
探究一
探究二
问题导引
名师精讲
典例剖析
要点提示不是。花粉只是模拟了电荷周围电场线的分布。电场线只是为了形象描述电场而引入的一种模型。
探究一
探究二
问题导引
名师精讲
典例剖析
1.电场线的切线方向即为电场强度的方向。
2.电场线不是电场里实际存在的线,而是为形象地描述电场而假想的线,因此电场线是一种理想化模型。
3.电场线始于正电荷,止于负电荷。在正电荷形成的电场中,电场线起于正电荷,延伸到无穷远处;在负电荷形成的电场中,电场线起于无穷远处,止于负电荷。
4.电场线不闭合、不相交,也不是带电粒子的运动轨迹。在特殊情况下,带电粒子的运动轨迹可以与电场线重合。
5.在同一电场里,电场线越密的地方,电场强度越大;电场线越稀的地方,电场强度越小。
探究一
探究二
问题导引
名师精讲
典例剖析
电场线的疏密和电场强度的关系常见情况分析如下:
如图甲中,EA>EB。若只给一条直电场线,如图乙所示,则A、B两点的电场强度大小,无法由疏密程度来确定,对此情况可有多种推理判断:①若是正点电荷电场中的一根电场线,则有EA>EB;②若是负点电荷电场中的一根电场线,则有EA探究一
探究二
问题导引
名师精讲
典例剖析
【例题2】66824005(多选)如图所示带箭头的直线是某一电场中的一条电场线,在这条线上有A、B两点,用EA、EB表示A、B两点的电场强度大小,则( )
A.A、B两点的电场强度方向相同
B.电场线从A指向B,所以EA>EB
C.A、B同在一条电场线上,且电场线是直线,所以EA=EB
D.不知A、B附近的电场线分布状况,EA、EB的大小不能确定
解析:根据电场线的物理意义,线上各点的切线方向表示该点的电场强度方向。因题中的电场线是直线,所以A、B两点的电场强度方向相同,都沿着电场线向右;因为电场线的疏密程度反映了电场强度的大小,但由于题中仅画出一条电场线,不知道A、B附近电场线的分布状况,所以无法确定EA、EB的大小。
答案:AD
探究一
探究二
问题导引
名师精讲
典例剖析
归纳总结一条电场线不能反映电场的全部性质,只有多条电场线才能把电场的全部性质反映出来。
探究一
探究二
问题导引
名师精讲
典例剖析
变式训练2右图是点电荷Q周围的电场线,以下判断正确的是 ( )
A.Q是正电荷,A点的电场强度大小大于B点的电场强度大小
B.Q是正电荷,A点的电场强度大小小于B点的电场强度大小
C.Q是负电荷,A点的电场强度大小大于B点的电场强度大小
D.Q是负电荷,A点的电场强度大小小于B点的电场强度大小
解析:电场线起始于正电荷,指向负电荷或无穷远处,故Q是正电荷。电场线越密集的地方电场强度越强,即EA>EB。故选项A正确。
答案:A
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1.(电场的理解)下列说法不正确的是( )
A.只要有电荷存在,电荷周围就一定存在电场
B.电场不是物质,因为我们没有看见
C.电荷间的相互作用是通过电场产生的
D.电场的基本性质是对放入其中的电荷有力的作用
解析:电场是一种特殊的物质,看不见、摸不着,其基本性质是对放入其中的电荷有力的作用,电荷之间的相互作用是通过电场发生的,所以A、C、D正确,B错误。
答案:B
1 2 3 4 5
2.(电场和电场线)关于电场和电场线,下列说法正确的是 ( )
A.电场和电场线都看不见、摸不着,所以电场和电场线实际都不存在
B.虽然电场和电场线都看不见、摸不着,但电场是一种客观存在的物质,而电场线不存在
C.虽然电场和电场线都看不见、摸不着,但电场线是一种客观存在的物质,而电场不存在
D.虽然电场和电场线都看不见、摸不着,但电场和电场线都是客观存在的物质
解析:电场是一种客观存在的物质,而电场线是人们为了形象地描述电场引进的假想的线,实际不存在。
答案:B
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3.(多选)(电场强度的理解)下列关于电场强度的叙述正确的是( )
A.电场中某点的电场强度在数值上等于单位电荷受到的电场力
B.电场中某点的电场强度与该点试探电荷所受的电场力成正比
C.电场中某点的电场强度方向就是试探电荷在该点所受电场力的方向
D.电场中某点的电场强度与该点有无试探电荷无关
解析:由电场强度的定义知选项A正确;电场强度的大小和试探电荷无关,选项B错误,选项D正确;电场强度方向就是带正电的试探电荷在该点所受电场力的方向,选项C错误。
答案:AD
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4.(电场线)如图能正确描述负点电荷电场线的是( )
解析:正点电荷产生的电场的电场线似“光芒四射”,负点电荷产生的电场的电场线似“万箭穿心”,选项B正确。
答案:B
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5.(多选)(电场强度的理解)在电场中的某点A放一试探电荷+q,它所受到的电场力大小为F,方向水平向右,则A点的电场强度大小EA= ,方向水平向右。下列说法正确的是( )
A.在A点放一个负试探电荷,A点的电场强度方向变为水平向左
B.在A点放一个负试探电荷,它所受的电场力方向水平向左
C.在A点放置一个电荷量为2q的试探电荷,则A点的电场强度变为2EA
D.在A点放置一个电荷量为2q的试探电荷,则它所受的电场力变为2F
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解析:E= 是电场强度的定义式,某点电场强度大小和方向与场源电荷有关,而与放入的试探电荷没有任何关系,选项A、C错误,B正确。A点电场强度EA一定,放入试探电荷所受电场力大小为F=qEA,当放入电荷量为2q的试探电荷时,试探电荷所受电场力应为2F,故选项D正确。
答案:BD
三、生活中的静电现象
课后训练案巩固提升
(20分钟)
1.下列哪位科学家发现了尖端放电现象( )
A.丹麦物理学家奥斯特 B.英国物理学家法拉第
C.美国科学家富兰克林 D.法国物理学家库仑
解析:尖端放电是美国科学家富兰克林发现的,并以此发明了避雷针。
答案:C
2.(多选)雷雨天气,应谨防雷电。下面哪些做法是正确的 ( )
A.雷雨天气外出时,可以在孤立的高大建筑物和大树下避雨
B.雷雨天气外出时,在空地上应立即蹲下,以免成为雷电袭击的目标
C.雷雨天气外出时,不可以在户外打手机
D.以上说法都不对
解析:雷雨天气时,带电的云层与地面之间可能发生强烈放电,云层与孤立的高大建筑物和大树以及空地上站立的人之间更容易发生放电现象;雷雨天气在户外打手机也会引起雷电出现危险。所以正确做法是B、C。
答案:BC
3.(多选)下列措施中,属防止静电危害的是( )
A.油罐车后有一条拖在地面上的铁链条
B.小汽车上有一根露在外面的小天线
C.在印染厂中保持适当的湿度
D.在地毯中夹杂0.05~0.07 mm的不锈钢丝导电纤维
解析:油罐车后装一条拖在地面上的铁链条,可以及时导走油罐车上产生(摩擦等原因)的静电荷,避免电荷越积越多,从而产生高压放电,使油罐车起火爆炸,所以选项A正确。在地毯中夹杂导电纤维,同样是为了导走摩擦产生的静电荷,而保持印染厂空气适当湿度,是为了使静电荷及时散失,避免干扰印染的质量,所以选项C、D正确。而在小汽车外露出一根小天线,是为了接收电磁波,如果小天线不露在汽车外,车内处于被金属包围的环境中,发生静电屏蔽现象,从而无法接收到无线电信号,因此,选项B错误。
答案:ACD
4.高压输电线路的铁塔顶端有一条比下面输电线细的金属线,它的作用是( )
A.加强铁塔的稳定性
B.传输零线的电流
C.防雷电,起到避雷针的作用
D.作为备用线,供输电线断开时应急使用
解析:金属线起着与避雷针相似的作用,通过放电中和周围空气中的电荷,可以防止雷击。选项C正确。
答案:C
5.(多选)静电的应用有多种,如静电除尘、静电喷涂、静电植绒、静电复印等,它们依据的原理都是让带电的物质粒子在电场力作用下奔向并吸附到电极上,静电喷漆的原理如图所示,则以下说法正确的是( )
A.在喷枪喷嘴与被喷涂工件之间有一强电场
B.涂料微粒一定带正电
C.涂料微粒一定带负电
D.涂料微粒可以带正电,也可以带负电
解析:静电喷涂的原理就是让带电的涂料微粒在强电场的作用下被吸附到工件上,而达到喷漆的目的,所以A正确。由题图知,待喷漆工件带正电,所以涂料微粒应带负电,C正确。
答案:AC
6.导学号66824009如图所示,在桌上放两本书,把一块洁净的玻璃垫起来,使玻璃离开桌面2~3 cm。在宽0.5 cm的纸条上画出各种舞姿的人形,用剪刀把它们剪下来,放在玻璃下面,然后用一块硬泡沫塑料在玻璃上摩擦,就可以看到小纸人翩翩起舞了。
(1)为什么小纸人会翩翩起舞?
(2)如果实验前用一根燃着的火柴把“跳舞区”烤一烤,实验效果会更好,此现象说明了什么?
(3)如果向“跳舞区”哈一口气,小纸人跳得就不活跃了,此现象说明了什么?
(4)通过以上实验现象,找出一种防止静电的方法。
答案:(1)玻璃板与硬泡沫塑料摩擦后,分别带上等量异种电荷,玻璃板吸引轻小物体,小纸人接触玻璃板,带上与玻璃板相同的电荷,同种电荷相互排斥,小纸人落下,如此反复,小纸人就翩翩起舞了。
(2)说明在干燥环境中容易起电,因为干燥的空气不易把摩擦后的玻璃板上产生的电荷导走。
(3)说明在潮湿的条件下不易摩擦起电,因为潮湿的空气具有导电能力,把摩擦后的玻璃板上产生的电荷导走了。
(4)找一根导线,一端接在玻璃上,另一端接地,再用硬泡沫塑料摩擦玻璃,小纸人就不再起舞了。
2
(共25张PPT)
三、生活中的静电现象
读一读
辨一辨
一、放电现象
阅读教材第10页“放电现象”部分,了解两种常见的放电现象。
1.什么是火花放电?
答案:在干燥的天气里脱化纤布料的衣服时,会看到火花、听到噼啪声,这是火花放电现象。
2.什么是接地放电现象?
答案:在生活、生产中,为了防止电荷在导体上过量聚集,常常用导线把带电导体与大地连接起来,这是接地放电现象。
读一读
辨一辨
二、雷电和避雷
阅读教材第10~11页“雷电和避雷”部分,知道雷电产生的原因,了解尖端放电的原理。
1.雷电:云层之间或云层与大地之间发生的强烈的放电现象,并能产生耀眼的闪光和巨响。
2.尖端放电
(1)实验表明,电荷在导体表面的分布是不均匀的,突出的位置,电荷比较密集;平坦的位置,电荷比较稀疏,导体尖锐部位的电荷特别密集,尖端附近的电场就特别强,会产生尖端放电。
(2)避雷针是利用尖端放电的原理来工作的。
读一读
辨一辨
3.简述雷电对日常生活造成的危害和带来的好处。
答案:危害:闪电的电流可以高达几十万安培,会使建筑物损坏;
好处:闪电产生的高温促使空气中的氧和氮合成氮氧化物,随雨水降至地面,成为天然的氮肥;闪电产生的臭氧留在大气层中,能保护地球上的生物免遭紫外线的伤害。
读一读
辨一辨
三、静电的应用和防止
阅读教材第13页“静电的应用和防止”部分,知道人们对静电的应用,了解静电除尘的工作原理。
1.静电的应用主要有哪些?
答案:静电除尘、静电喷漆、静电复印等。
2.静电除尘的原理是怎样的?
答案:烟尘由于吸附了电子而带负电,在电场力的作用下向带异种电荷的电极运动,最后被吸附在电极上,这样可除去烟尘中的微粒。
读一读
辨一辨
1.思考辨析。
(1)物体放电后,对外不显电性,即物体原来带有的电荷消失了。 ( )
解析:物体放电实质是电荷的中和现象,物体原来带有的电荷并没有消失。
答案:×
(2)发现尖端放电现象的科学家是富兰克林。 ( )
解析:美国科学家富兰克林通过一系列实验发现了尖端放电现象。
答案:√
读一读
辨一辨
(3)油罐车后面装一条拖地的铁链是为了防止静电的危害。 ( )
解析:油罐车在行驶的过程中,由于摩擦容易积累大量电荷。电荷放电会产生火花以致引发火灾。在车后装一条拖地的铁链目的是尽快把产生的静电导走。
答案:√
读一读
辨一辨
2.探究讨论。
在干燥的冬季,回到家中脱去外套后如果接着去触摸导电体,比如门把手、水龙头、煤气开关、其他人等,常会被电击一下,如何减少这种受电击的情况呢?
答案:脱外套时内外衣物摩擦,会产生大量电荷,从而使人体带电。接着接触其他导体时,由于放电现象,会使人有被电击的感觉。要减少电击现象,一是脱衣时慢一些,从而减少摩擦生电,同时使内外衣物上的电荷能有充分的中和时间;二是脱衣后先不要用手接触导体,过一段时间后,身上的电荷和周围的异种电荷慢慢中和,人体就不带电了。
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究一
探究二
探究一 认识常见的放电现象
“在干燥的空气中脱化纤衣服时,会看到电火花,并听到噼啪声” “飞机降落时,它与空气摩擦产生的静电通过导电橡胶轮胎导入大地”分别属于哪类放电现象?
要点提示前者是当静电累积到一定程度时产生的“火花放电”,后者是带电体与大地连接后的接地放电现象。
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究一
探究二
1.放电现象
带电体失去电荷的现象。
2.火花放电
最常见的放电现象,当静电荷积累到一定程度时,就会产生火花放电。
火花放电在生活中常会遇到。在地毯上行走的人,与地毯摩擦而带的电荷如果足够多,当人伸手去拉金属门把手时,手与金属把手间会产生火花放电,严重时会使人痉挛;在空气中飞行的飞机,与空气摩擦而带的电在着陆过程中如果没有被导走,当地勤人员接近机身时,人与飞机间会产生火花放电,严重时能将人击倒;静电对现代高精密度、高灵敏度的电子设备颇有影响,带静电很多的人甚至可以使那些灵敏、脆弱、小巧玲珑的电子器件因火花放电而被击穿,毁坏一部电子仪器。
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究一
探究二
3.接地放电
(1)接地放电:用导线把带电体与大地连接起来,从而使带电体上的电荷导入大地,这就是接地放电现象。
(2)常见的接地放电现象
①油罐车尾部拖一铁链,把车上的电荷导入大地。
②飞机降落时,它与空气摩擦产生的静电通过导电橡胶轮胎导入大地。
③计算机房和大型电话交换机房的地板要用导电良好的材料制成,以防静电的积累。
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究一
探究二
4.尖端放电现象产生的原因
通常情况下空气是不导电的,但是如果电场特别强,气体分子中的正、负电荷受到方向相反的强电场力,有可能被“撕”开,这个现象叫作空气的电离。电离后空气中存在着负电荷(负离子、自由电子)和正离子。
由于同种电荷相互排斥,导体上的静电荷总是分布在表面上,而且一般说来分布是不均匀的,导体尖端的电荷特别密集,所以尖端附近空气中的电场特别强,使得空气中残存的少量离子加速运动。这些高速运动的离子撞击气体分子,使更多的分子电离,这时空气成为导体,于是产生了尖端放电现象。
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究一
探究二
5.尖端放电现象的重要应用——避雷针
带电云层靠近建筑物时,同种电荷受到排斥,流入大地,建筑物上留下了异种电荷。当电荷积累到一定程度时,会发生强烈的放电现象,可能产生雷击。
如果在建筑物上安装了避雷针,在避雷针上产生的感应电荷会通过针尖放出,逐渐中和云中的电荷,从而保护建筑物,使其免受雷击。
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究一
探究二
【例题1】 人们在晚上脱衣服时,有时会看到火花四溅,并伴有“噼啪”声,这是因为( )
A.衣服由于摩擦而产生了静电
B.人体本身是带电体
C.空气带电,在衣服上放电所致
D.以上说法均不正确
解析:本题考查的内容是对火花放电的理解。若我们身穿含有化纤成分的衣服,且不断运动,使衣服与衣服之间、衣服与皮肤之间不停地摩擦,在摩擦中就会使衣服上带有异种电荷。在脱衣服时,正电荷和负电荷碰到一起就产生放电现象,于是我们听到“噼啪”的放电声音,在晚上还可以看见火花。故选A。
答案:A
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究一
探究二
归纳总结对于放电现象,要掌握三种放电方式:火花放电、接地放电和尖端放电。要理解其各自的特点,并在此基础上去分析、解决有关问题。
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究一
探究二
变式训练1避雷针能够避免建筑物被雷击的原因是( )
A.云层中带的电荷被避雷针通过导线导入大地
B.避雷针的尖端向云层放电,中和了云层中的电荷
C.云层与避雷针发生摩擦,避雷针上产生的电荷被导入大地
D.以上说法都不对
解析:本题考查的内容是对避雷针避雷原理的理解。带电荷的云层靠近避雷针时,在避雷针的尖端感应出与云层电性相反的静电,达到一定程度时就会向空中放电,中和云层中的电荷,从而避免建筑物遭受雷击,故选B。
答案:B
探究一
探究二
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究二 静电的防止和应用
在给电脑硬件进行维修时,技师常把手在金属水龙头上触一下,这样做的目的是什么呢?
要点提示人在干燥的环境中工作时,由于人体与衣服的摩擦,常出现静电现象,与金属水龙头或地接触可以把电荷导走,防止静电把电脑上的电子元件损坏。
探究一
探究二
问题导引
名师精讲
典例剖析
1.静电的产生
两种不同的物体相互摩擦可以起电,甚至干燥的空气与衣物摩擦也会起电。摩擦起的电在能导电的物体上可迅速流失,而在不导电的绝缘体如化纤、毛织物等物体上就不会流失而形成静电,并聚集起来,当达到一定的电压时就产生放电现象,产生火花并发出声响。
2.静电的应用实例
静电除尘、静电喷漆、静电植绒、静电复印等。
3.静电的危害与防止
(1)危害:火花放电引发火灾;使人受到电击,干扰正常的生活;影响工厂正常的生产活动;毁坏精密的电子设备……
(2)防止:尽快把静电导走,避免过多的积累,如:室内要保持一定的空气湿度;避免使用化纤、塑料质地的饰物;穿柔软的棉织或丝织内衣;用湿毛巾擦手、脸;摸墙;赤足……
探究一
探究二
问题导引
名师精讲
典例剖析
【例题2】 66824008(多选)利用如图所示的装置可以消除烟气中的煤粉,
金属管A和悬挂在管中的金属丝B之间接高压电源,下面关于其工作情况的说法正确的是( )
A.靠近B的空气分子被电离为电子和正离子
B.电离出的电子在电场力的作用下向
A做匀加速运动
C.煤粉的颗粒被电离为正、负带电微粒,
分别吸附在B和A上,再从F处落下
D.从空气分子中电离出的电子在向A运动
的过程中,遇到煤粉使煤粉带负电,带负电
的煤粉被吸附到A上,再从F处落下
静电除尘装置
探究一
探究二
问题导引
名师精讲
典例剖析
解析:由于电极A、B是接在高压电源上,B为一细金属丝,从电场线的分布可知,越靠近B处电场越强,所以靠近B处的空气分子在强电场的作用下被电离,选项A正确;除尘装置中的电场是非匀强的,电子向A做变加速运动,选项B错误;电子遇到煤粉就会附着在煤粉上,使煤粉带上负电,带负电的煤粉在电场力作用下向A加速运动并吸附到A上,这样,烟气中的煤粉即被清除。注意被电离的是空气分子,而不是煤粉颗粒。选项C错误,选项D正确。
答案:AD
规律总结本题属于电场知识在生活、生产中的综合应用。解答本题的关键是要明确静电除尘的工作原理。
探究一
探究二
问题导引
名师精讲
典例剖析
变式训练2在医疗手术中,为防止麻醉剂乙醚爆炸,地砖要用导电材料制成,医生护士要穿由导电材料制
成的鞋子和棉布外套,一切设备要良好接地,甚至病人身体也要良好接地,这样做是为了( )
A.应用静电 B.除菌消毒
C.消除静电 D.防止漏电
解析:麻醉剂乙醚易挥发,遇明火容易发生爆炸,医生护士做手术时要穿由导电材料制成的鞋子和棉布外套,一切设备要良好接地,这样做是为了将摩擦产生的静电及时导走,防止放电产生火花而引起爆炸,C正确。
答案:C
1 2 3
1.(静电的防止)下列哪些措施是为了防止静电产生的危害( )
A.在高大的建筑物顶端安装上避雷针
B.在高大的烟囱中安装静电除尘器
C.静电复印
D.静电喷漆
解析:安装上避雷针是为了通过尖端放电将感应电荷及时导出,避免建筑物遭雷击。静电除尘器、静电复印、静电喷漆都是静电现象的应用。故应选A选项。
答案:A
1 2 3
2.(静电的应用)下列关于静电除尘的说法正确的是( )
A.进入除尘器后,烟雾中的颗粒被强电场电离而带正电,颗粒向电源负极运动
B.除尘器中的空气被电离,烟雾颗粒吸附电子而带负电,颗粒向电源正极运动
C.烟雾颗粒带电后,受到竖直向下的电场力而向下运动
D.烟雾颗粒被强电场粉碎成更小的颗粒,排到大气中人眼看不到
解析:静电除尘器的两个电极接高压电源,形成强电场,使空气发生电离,自由电子在电场力作用下,向正极加速运动,电子被烟雾颗粒吸附后,一起向电源正极运动,在正极积聚大量颗粒,在重力作用下,从除尘器的下部排出。
答案:B
1 2 3
3.(静电的防止与应用)下列措施中,哪些是用来防止火花放电的?哪些是利用火花放电的?
(1)汽车中汽油发动机的点火装置。
(2)飞机的轮胎用导电橡胶制作。
(3)地毯中夹杂着长为0.05~0.07 mm的不锈钢丝纤维。
解析:(1)汽车发动机的点火装置是利用火花放电,使汽油燃烧从而产生动力。
(2)飞机的轮胎用导电橡胶制作,是把飞机上积累的电荷导入大地,以防止火花放电。
(3)人在地毯上行走会发生摩擦起电现象,地毯中掺入导体是用来防止火花放电的。
答案:见解析
四、电容器
课后训练案巩固提升
(20分钟)
1.下列电学器件是电容器的是( )
解析:由题图可知,A为电流表,B为滑动变阻器,C为可变电容器,D为蓄电池。
答案:C
2.下列关于电容器的说法不正确的是( )
A.电容器由两个彼此绝缘的正对金属极板构成
B.电容器只能储存同种电荷
C.照相机闪光灯应用了电容器放电发出强光
D.电容器既能充电,也能放电
解析:电容器的两极板带有等量异种电荷,不可能带同种电荷,所以B项不正确。
答案:B
3.下列方法可以增大电容器电容的是( )
A.增大电容器极板的正对面积
B.减小电容器极板的正对面积
C.增大电容器极板的距离
D.以上方法均可以
解析:电容器极板的正对面积越大,极板间的距离越近,电容就越大,选项A正确,B、C、D错误。
答案:A
4.电容器是一种常用的电子元件,对电容器认识正确的是 ( )
A.电容器的电容表示其储存电荷的能力
B.电容器的电容与它所带的电荷量成正比
C.电容器的电容与它两极板间的电压成正比
D.电容的常用单位有μF和pF,1 μF=103 pF
解析:电容是表征电容器容纳电荷本领的物理量,其大小由电容器的本身因素决定,如极板正对面积、板间距离、电介质等,与是否带电、电压的高低等无关,1 μF=106 pF。选项A正确。
答案:A
5.某电容器上标有“1.5 μF 9 V”,则表示该电容器( )
A.只有在9 V的电压下它的电容才是1.5 μF
B.只有在9 V的电压时,电容器才能正常工作
C.所加的电压不应超过9 V
D.当它的电压为4.5 V时,它的电容变为0.75 μF
解析:电容器铭牌上的9 V是指电容器的耐压值,电容器工作时不能超过这个电压,选项C正确;电容器在不高于9 V的电压下都能正常工作,选项B错误;不论电容器的工作电压为多少,它的电容均为1.5 μF,选项A、D错误。
答案:C
6.导学号66824012(多选)如图所示,有关固定电容器的电荷量(Q)、电压(U)、电容(C)的关系图象正确的是 ( )
解析:电容器的电容由本身结构决定,不随电压、电荷量的变化而变化,选项B、D正确。
答案:BD
7.如图为电容器C与电压为U的电源连接成的电路,若开关S与1接通,电容器A板带 ,电容器B板带 ,这一过程称为电容器的 。电路稳定后,两板间的电压为 。若S与2接通,流过导体acb的电流方向为 ,这就是电容器的 。?
解析:当S与1闭合时,电容器被充电,则A板带负电,B板带正电,稳定后,两板间的电压等于电源电动势U;当S与2接通时,电容器放电,相当于电源,其中B板为正极,所以电流方向为bca。
答案:负电 正电 充电 U bca 放电
1
(共25张PPT)
四、电容器
读一读
辨一辨
一、电容器
阅读教材第14页第1~3自然段及“电容器”部分,知道什么是电容器,了解电容器的作用。
1.什么是平行板电容器?电容器的作用是什么?
答案:在两个正对的平行金属板中间夹一层绝缘物质,就组成一个最简单的电容器——平行板电容器。实际上任何两个彼此绝缘又相互靠近的导体,都可以组成电容器。
电容器的作用是储存电荷。
2.最早出现的电容器是什么?
答案:最早出现的电容器是莱顿瓶。
读一读
辨一辨
3.什么叫电容器的充电?
答案:把电容器的一个极板与电池组的正极相连,另一个极板与电池组的负极相连,就能使两个极板分别带上等量的异种电荷,这个过程叫作电容器的充电。
4.电容器是怎样帮助闪光灯实现其功能的?
答案:照相机的闪光灯,在不到 s的短暂时间内发出强烈闪光,瞬时电流很大,各种电池都不能承受。在实际中,常常用电容器帮助闪光灯实现它的功能。拍照前先用较长的时间(一般是几秒)给电容器充电,拍照时触发闪光灯,使电容器通过灯管放电,发出耀眼的白光。然后电源又给电容器充电,为下次闪光做准备。
读一读
辨一辨
二、电容器的电容
阅读教材第15页“电容器的电容”部分,知道电容器的电容大小的影响因素,电容器的单位等。
1.物理意义:用来描述电容器容纳电荷本领大小的物理量。
2.决定因素:电容器极板的正对面积越大,极板间的
距离越近,电容器的电容就越大。极板间电介质的性质也会影响电容器的电容。
3.单位及换算:在国际单位制中,电容的单位是法拉,简称法,符号是F。实际中常用的还有微法(μF)和皮法(pF)。它们的换算关系是
1 F=106 μF=1012 pF。
读一读
辨一辨
1.思考辨析。
(1)电容器的电容大,储存的电荷就多。 ( )
解析:电容器储存的电荷除与电容器的电容有关外,还与两极板的电压有关。在电压一定的情况下,电容越大,储存的电荷越多。
答案:×
(2)当电容器不带电时其电容为零。 ( )
解析:电容是电容器自身的因素决定的,与电容器所带电荷量的多少、电压的高低等因素无关。
答案:×
读一读
辨一辨
(3)一个电容器的规格是“10 μF,50 V”,则这个电容器所加电压不能低于50 V。 ( )
解析:电容器上所标的电压为电容器两端所允许施加的电压的最大值。
答案:×
2.探究讨论。
通过查阅资料,说说电容器可以通过改变哪些物理量来改变电容的大小?
答案:对于可变电容器来说,通常可以通过改变电容器两个极板的正对面积、两极板间的距离、极板间的电介质等因素来改变电容的大小。
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究一
探究二
探究一 对电容器的理解
“电容器”顾名思义就是容纳电荷的仪器。在电气设备中常用到各种型号的电容器,你知道它们在结构上有什么共同点吗?它们又是怎样储存电荷的呢?
要点提示尽管电容器的外形不尽相同,但都是由两个彼此绝缘又互相靠近的导体(又叫电容器的极板)组成的;由于两极板相对且靠得很近,正负电荷相互吸引,电容器就是以这种方式储存电荷的。
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究一
探究二
1.电容器是储存电荷的装置,莱顿瓶是最早出现的电容器。电容器是电气设备中的重要元件。任何两个彼此绝缘而又互相靠近的导体都可以看成电容器。
2.电容器带的电荷量等于一个极板所带电荷量的绝对值。
3.电容器储存的电荷只在极板上聚积而不通过电容器。
这要从电容器的结构上看:两极板均为导体,和电源的正、负极相连,它使两极板带上等量异种电荷。电容器两个极板间充满电介质,彼此绝缘,电介质中没有定向移动的自由电荷,所以两极板的电荷不会通过电介质。
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究一
探究二
4.常用电容器及标称值
常用的电容器,从构造上看,可以分为固定电容器和可变电容器两类。
加在电容器两极上的电压不能超过某一限度。超过这个限度,电介质将被击穿,电容器损坏。这个极限电压称为击穿电压。电容器工作时的电压应低于击穿电压。电容器上一般都标明电容器的电容和额定电压的数值。额定电压是指电容器长期工作时所能承受的电压,比击穿电压要低。
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究一
探究二
5.电容器的充电和放电
(1)充电
①定义:使电容器两极板带上等量异种电荷的过程叫作充电,如图甲所示。
②特征:两极板所带等量异种电荷均匀分布在两极板相对的内侧,充电的过程是将电能储存在电容器中。
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究一
探究二
(2)放电
①定义:使充电后的电容器失去电荷的过程叫作放电,如图乙所示。
②特征:放电过程是储存在电场中的电场能转化为其他形式的能。
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究一
探究二
【例题1】如图所示实验中,关于平行板电容器的充、放电,下列说法正确的是( )
A.开关接1时,平行板电容器充电,且上极板带正电
B.开关接1时,平行板电容器充电,且上极板带负电
C.开关接2时,平行板电容器充电,且上极板带正电
D.开关接2时,平行板电容器充电,且上极板带负电
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究一
探究二
解析:开关接1时,平行板电容器充电,上极板与电源正极相连而带正电,A对,B错;开关接2时,平行板电容器放电,放电结束后上下极板均不带电,C、D错。
答案:A
方法技巧电容器充电方法及特点
(1)充电方法:将电容器的两个极板与电源的正负两极相连接。
(2)充电的特点:
①与电源正极相连的极板带正电,与电源负极相连的极板带负电;②充电过程,其他能转化为电容器的电场能。
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究一
探究二
变式训练166824010(多选)下列关于电容器的叙述正确的是( )
A.电容器是储存电荷和电能的容器,只有带电的容器才称为电容器
B.任何两个彼此绝缘而又相互靠近的导体,都能组成电容器,而且跟这两个导体是否带电无关
C.电容器所带的电荷量是指单个极板所带电荷量的绝对值
D.电容器充电过程是将其他形式的能转变成电容器的电能并储存起来;电容器放电过程是将电容器储存的电能转化为其他形式的能
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究一
探究二
解析:电容器是任何两个彼此绝缘而又互相靠近的导体组成的能够储存电荷和电能的装置,与是否带电无关,则A错误,B正确。电容器充电时,将其他形式的能转化为电能储存起来;反之,放电过程是将它储存的电能转化为其他形式的能,故D正确。由电容器的性质知C正确。
答案:BCD
探究一
探究二
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究二 对电容器电容的理解
这个电容器的电容是多少?使用时两极间的电压不能超过多少伏?
要点提示100 μF 100 V
探究一
探究二
问题导引
名师精讲
典例剖析
1.电容器与电容的区别
电容器是一个电学元件,而电容是一个物理量,它表征了电容器容纳电荷的本领。
2.平行板电容器电容大小的决定因素
电容器的电容跟两极板的正对面积、两极板的间距以及两极板间的电介质有关。两极板的正对面积越大,极板间的距离越小,电介质的介电常数越大,电容器的电容就越大,反之,则越小。
通常的可变电容器就是通过改变两极板的正对面积来实现电容变化的。
3.电容器铭牌的含义
如果一容器上面标注有“50 μF,6 V”,则表示其电容大小为50 μF,额定电压6 V,加在其两端的电压不能超过6 V。
探究一
探究二
问题导引
名师精讲
典例剖析
【例题2】 (多选)关于电容器,下列说法正确的是( )
A.电容器和电容是同一个概念
B.电容器是储存电荷的装置
C.电容表示电容器储存电荷的本领
D.电容器极板的正对面积越大,板间距离越大,电容就越大
解析:电容器是储存电荷的装置,形形色色的电容器在生产生活中有着广泛的应用,电容是描述电容器储存电荷本领的物理量,二者是不同的,选项A错误,选项B、C正确;电容器电容的大小与极板的正对面积、极板间的距离有关,正对面积越大电容越大,极板间的距离越小电容越大,选项D错误。
答案:BC
归纳总结要知道电容器、电容的概念,知道两个概念的区别。知道电容的大小与哪些因素有关。
探究一
探究二
问题导引
名师精讲
典例剖析
变式训练266824011下列关于电容的说法正确的是( )
A.一只电容器所带的电荷量越大,电容越大
B.如果一个电容器两极板间没有电压,就没有电荷量,也就没有电容
C.对于可变电容器而言,在其他条件不变的基础上,电容器极板的正对面积越大,电容越小
D.对于可变电容器而言,在其他条件不变的基础上,电容器极板的正对面积越大,电容越大
探究一
探究二
问题导引
名师精讲
典例剖析
解析:电容是描述电容器容纳电荷本领大小的物理量,其大小是由电容器自身性质决定的,取决于两极板的正对面积、极板间的距离及两极板间电介质的种类这三个因素,所以选项A、B错误;对于可变电容器,动片旋入越多,正对面积越大,电容也就越大,故选项C错误,D正确。
答案:D
1 2 3 4
1.(电容器的符号)下列符号表示电容器的是( )
答案:A
1 2 3 4
2.(电容的单位)有关电容的单位,正确的是( )
A.1 F=106 μF B.1 F=10-6 μF
C.1 F=106 pF D.1 F=10-6 pF
解析:1 F=106 μF=1012 pF,故A对,B、C、D错。
答案:A
1 2 3 4
3.(多选)(电容器的理解)关于电容器,以下说法正确的是 ( )
A.电容器所带电荷量是指两个极板所带电荷量的绝对值之和
B.电容器所带电荷量是指一个极板所带电荷量的绝对值
C.可变平行板电容器的动片旋出(两极板正对面积减小),它的电容就增大;旋进,它的电容就减小
D.任何两个彼此绝缘而又相互靠近的导体,就组成了电容器,跟这两个导体是否带电无关
解析:电容器所带电荷量是指一个极板所带电荷量的绝对值,故选项A错误,B正确;减小平行板电容器的正对面积,其电容将减小,故选项C错误;任何两个彼此绝缘而又相互靠近的导体,就组成了电容器,跟这两个导体是否带电无关,故选项D正确。
答案:BD
1 2 3 4
4.(电容器的充、放电)如图所示,开关S闭合的瞬间和平行板电容器充电稳定后增大两极板距离的过程中,对电阻R来说,有无电流通过?如果有,方向怎样?
答案:S闭合的瞬间有电流,方向从A流向B,在增大两极板距离的过程中,也有电流,方向从B流向A。
五、电流和电源
课后训练案巩固提升
A组(20分钟)
1.一束正离子向东运动,形成电流,则电流的方向为( )
A.向东 B.向西 C.向南 D.向北
解析:由于正电荷定向移动的方向为电流的方向,故此电流的方向向东,A正确。
答案:A
2.关于电流,以下说法正确的是( )
A.通过导体横截面的电荷量的多少就是电流的大小
B.电流的方向就是电荷定向移动的方向
C.在导体中,只要自由电荷在运动,就一定会形成电流
D.导体两端没有电压就不能形成电流
解析:根据电流的概念,电流是单位时间内通过导体横截面的电荷量,选项A错误;规定正电荷定向移动的方向为电流方向,选项B错误;自由电荷持续地定向移动才会形成电流,选项C错误,选项D正确。
答案:D
3.如果导体中产生了电流,则下列说法正确的是( )
A.导体两端的电压不为零,导体内部的电场强度为零
B.导体两端的电压为零,导体内部的电场强度不为零
C.导体两端的电压不为零,导体内部的电场强度不为零
D.导体两端的电压为零,导体内部的电场强度为零
解析:形成电流的条件是导体的两端有电压,这样在导体内部就会有电场,自由电荷在静电力的作用下发生定向移动,从而形成电流。选项C正确。
答案:C
4.关于电流,下列说法正确的是( )
A.根据I=可知I与Q成正比
B.如果在任何相等的时间内通过导体横截面的电荷量相等,则导体中的电流是恒定电流
C.电流有方向,电流强度是矢量
D.电流强度的单位“安培”不是国际单位
解析:I=是电流的计算式,不是决定式,不能由此得出I与Q成正比,A错;根据电流的定义,若在任何相等的时间内通过导体横截面的电荷量相等,则导体中的电流恒定不变,B对;电流强度虽既有大小又有方向,但它的运算法则遵循代数法,是一个标量,C错;电流强度的国际单位是“安培”,D错。
答案:B
5.下列说法正确的是( )
A.用导线把开关、电灯等用电器连接起来就组成一个完整的电路
B.电源是使电路中有持续电流的装置
C.干电池、蓄电池、发电机、电动机都是电源
D.手电筒照明时,电流方向是由电池的负极经灯泡到正极的
解析:缺少电源是不能形成完整的电路的,选项A错。电动机不是电源,所以选项C错。电流是从电源的正极流向电源的负极的,所以选项D错。
答案:B
6.导学号66824015通过甲、乙两导线横截面的电荷量之比为3∶5,甲、乙两导线通电时间之比为3∶2,则通过甲、乙两导线的电流之比为( )
A.1∶5 B.2∶5
C.5∶2 D.5∶1
解析:由电流的计算式I=,B正确。
答案:B
7.某电解池中,若在1 s内各有1.0×1019个二价正离子和2.0×1019个一价负离子相向通过某截面,那么通过这个截面的电流多大?
解析:由题意可知,电流由正、负离子定向运动形成,故应用I=计算电流时,Q应是同一时间内正、负两种离子通过某横截面积的电荷量的绝对值之和,即
Q=1.6×10-19×2×1.0×1019 C+1.6×10-19×1×2.0×1019 C=6.4 C
所以I= A=6.4 A。
答案:6.4 A
B组(15分钟)
1.(多选)在下列单位中,是电流单位的是( )
A.C/s B.V C.A D.W/V
解析:其中V是电压的单位,A为电流单位,所以B错误,C正确;由电流定义I=知C/s也是电流单位,A正确;由初中所学功率的公式P=UI知I=,P的单位取W,U的单位取V,则电流I的单位为W/V,因此D正确。
答案:ACD
2.(多选)蓄电池的电动势为2 V,这表示( )
A.电路中每通过1 C的电荷量,电源把2 J的化学能转变为电能
B.蓄电池两极间的电压为2 V
C.蓄电池在1 s内将2 J的化学能转变为电能
D.蓄电池将化学能转变为电能的本领比一节干电池(电动势为1.5 V)的大
解析:蓄电池中电动势2 V表示每通过1 C的电荷量,电源把2 J的化学能转变为电能,故A对,C错;当电路闭合,蓄电池两极间的电压小于2 V,故B错;由于蓄电池的电动势大于1节干电池的电动势,故其化学能转变为电能的本领比干电池大,所以D对。
答案:AD
3.下列说法正确的是( )
A.电池用久了之后,电能都消失了,因此电池是一种消耗电能的装置
B.电路中电流的方向是由电源的负极流向电源的正极
C.电路中要有电流必须要有电源
D.只要有电源,电路中就会有电流
解析:选项A中,电源是把其他形式能转化为电能的装置;选项B中,电流的方向在外电路中是由电源的正极流向电源的负极;选项D中,电路中要有电流,除了有电源,还必须是一个完整的闭合的通路。
答案:C
4.导学号66824016
如图所示的电解槽接入电路后,在时间t内有n1个1价正离子通过溶液内横截面S,有n2个1价负离子通过溶液内横截面S,设e为元电荷,以下说法正确的是( )
A.当n1=n2时电流为0
B.当n1>n2时,电流方向A→B,电流I=
C.当n1D.电流方向A→B,电流I=
解析:金属导体中定向移动的是带负电的自由电子,这时电流的方向与自由电子定向移动的方向相反。在电解液导电时,定向移动的电荷有正离子和负离子,它们同时向相反方向移动形成电流,所以,电流I=,电流方向是A→B。
答案:D
5.某款手机锂离子电池的铭牌如图所示,根据铭牌上的信息可知,该电池的电动势是多少?若该手机的待机电流是10 mA,则该电池可使手机待机多长时间?
产品名称:锂离子电池
型号:3.7 V 1 800 mA·h
解析:由铭牌上可直接读出其电动势为3.7 V,储存最大电荷量Q=1 800 mA·h,如果待机时电流为10 mA,则待机时间为t= h=180 h。
答案:3.7 V 180 h
6.人体通过50 mA的电流时,就会引起呼吸器官麻痹。如果人体的最小电阻为720 Ω,求人体的安全工作电压。根据以上所给的数据可以说明:为什么人体接触到220 V的电线时会发生危险,而接触到干电池的两极时却没有感觉?
解析:由U=IR,得U=0.05×720 V=36 V,即安全电压是36 V。因为220 V远高于36 V的安全电压,在人体通过的电流将大大超过50 mA,因此会发生危险。干电池的电动势是1.5 V,在人体通过的电流远小于50 mA,因此人体接触到干电池的两极时没有感觉。
答案:见解析
3
(共26张PPT)
五、电流和电源
读一读
辨一辨
一、电流
阅读教材第16页第1、2自然段和“电流”部分,了解人们对电流认识的发展历程,知道电流的方向及求法。
1.哪位科学家发明了最早的直流电源——电堆?
答案:伏打。
2.电流是怎样形成的?电流的方向是怎样规定的?
答案:电荷的定向移动形成电流。习惯上规定正电荷定向移动的方向为电流的方向,与负电荷定向移动的方向相反。
3.在电源外部的电路中,电流从电源的正极流向负极。
读一读
辨一辨
4.什么是电流?电流的公式及单位是什么?
答案:用通过导体横截面的电荷量Q跟通过这些电荷量所用时间t的比值来描述电流的强弱。
单位:安培,简称安,国际符号A。
1毫安(mA)=10-3 A,1微安(μA)=10-6 A。
读一读
辨一辨
二、电源和电动势
阅读教材第17页“电源和电动势”部分,了解闭合电路的组成、电源在电路中所起的作用、电动势的单位等。
1.一个闭合电路的组成包含哪些元件?
答案:电源、开关、用电器和导线。
2.电源在电路中起什么作用?
答案:(1)保持导体上有持续电压。
(2)将其他形式的能转化为电能,提供给用电器使用。
读一读
辨一辨
3.电动势
(1)大小:电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压。
(2)决定因素:电源的电动势是由电源本身的性质决定的,它表征了电源把其他形式的能转化为电能的本领大小。
(3)符号及单位:电动势的符号是E ,单位与电压的单位相同,也是伏特。
读一读
辨一辨
1.思考辨析。
(1)电源是把其他形式的能转化为电能的装置。( )
解析:电源的作用就是把其他形式的能转化为电能,提供给用电器使用。
答案:√
(2)电源两极间的电压就是电源的电动势。( )
解析:电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压,当电源接入电路时,两极间的电压与电动势不相等。
答案:×
(3)通过导体横截面的电荷量越多,导体中的电流就越大。 ( )
解析:根据电流的定义式I= ,电流还与通过电荷量Q所用的时间有关。
答案:×
读一读
辨一辨
(4)金属导体中的自由电荷是电子,电流的方向为电子定向移动的反方向。 ( )
解析:电流的方向规定为正电荷定向移动的方向,与负电荷定向移动的方向相反。电子带负电,故电流的方向与电子定向移动的方向相反。
答案:√
读一读
辨一辨
2.探究讨论。
(1)什么条件下电荷才能做定向移动呢?
答案:把导体两端分别接到电源的两极上,导体两端就有了电压,这时导体中也有了电场,导体中的自由电荷在电场的作用下发生定向移动,形成电流。
(2)①用毛线将干电池和小灯泡接成闭合回路,小灯泡亮吗?
②若去掉干电池,用导线把小灯泡正负极相连呢?想想为什么?
答案:①中小灯泡不亮,原因是小灯泡中没有电流通过。因为毛线中无自由电荷,不导电。②中灯泡不亮是因为电路中无电源。
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究一
探究二
探究一 对电流的理解
电解液导电时,电解液中的自由电荷既有正电荷,也有负电荷,计算电流时,电荷量是用正电荷的电荷量,还是负电荷的电荷量?根据I= 能不能说电流与Q成正比,与t成反比?
要点提示在利用I= 计算电解液中电流的大小时,由于正、负离子定向移动的方向相反,形成的电流方向相同,所以此时的Q应为定向移动的正、负离子所带电荷量的绝对值之和,即Q=|Q1|+|Q2|,用此公式计算出的电流是t时间的平均值;由于I= 是电流的定义式,所以不能认为I与Q成正比,与t成反比。
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究一
探究二
1.形成电流的条件
(1)要有能自由移动的电荷。
一切导体中都有自由电荷,例如:金属导体中的自由电子,酸、碱、盐水溶液中的正、负离子,都是自由电荷。
(2)导体两端存在电压。
自由电荷只有定向移动才能形成电流,要使自由电荷定向移动,需要给自由电荷施加驱使它们做定向移动的作用力,这个作用力可以由电场施加。将导体的两端加上一定的电压(通过电源来实现),导体中就有了电场,导体中的自由电荷便在电场力的作用下定向移动,形成电流。所以形成电流还应满足:导体两端存在电压。
干电池、蓄电池、发电机等电源,它们在电路中的作用是保持导体两端的电压,使导体中有持续的电流。
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究一
探究二
2.对电流I= 的理解
通过导体横截面的电荷量Q与所用时间t的比值称为电流。公式为I= 。
(1)公式中Q是通过横截面的电荷量而不是单位横截面的电荷量。
(2)电荷量不等的同种电荷同向通过某一横截面时,Q=Q1+Q2,异种电荷反向通过某一横截面时,Q=Q1+Q2,不能相互抵消。
(3)该公式为电流的计算式,不是电流的决定式,电流的大小是由电路中的电压和电阻决定的。
(4)电流虽然有大小、有方向,但它不是矢量,电流的合成不遵循平行四边形定则,它是一个有方向的标量。
(5)电流是一个基本物理量,因此,它的单位A是国际单位制中的基本单位之一,常用单位还有mA,μA。
其换算关系为1 A=103 mA,1 A=106 μA。
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究一
探究二
【例题1】 通过某导体的电流为1 mA,在1 s内通过该导体横截面的自由电子数是多少?若“220 V 60 W”的白炽灯正常发光时的电流为273 mA,则20 s内通过灯丝横截面的电子数目是多少?
答案:6.25×1015个 3.4×1019个
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究一
探究二
归纳总结(1)根据I= 计算,注意单位的统一。
(2)金属导体中导电的是自由电子,自由电子所带的电荷量为e=1.6×10-19 C。
(3)当自由电子定向移动通过导体横截面时,若通过的自由电子个数为n,则Q=It=ne。
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究一
探究二
变式训练166824013在电解液导电中,若在5 s内分别有5 C的正离子和5 C的负离子通过电解槽中与电流方向垂直的某一截面,电路中电流是多少?
解析:在电解质溶液中,通过某一截面的正、负离子并不相互抵消,负电荷的反向移动等效于正电荷的同向移动,所以,电流等于同一截面上正、负电荷迁移电荷量的绝对值之和与所用时间之比,即I= =2 A。
答案:2 A
探究一
探究二
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究二 电源和电动势
日常生活中我们经常接触到各种各样的电池,如图所示的干电池和手机电池,它们分别标有“1.5 V”和“3.7 V”的字样。这些数值代表什么?它表示电池的何种特性?
要点提示电动势。把其他形式的能转化为电势能的本领。
探究一
探究二
问题导引
名师精讲
典例剖析
1.电源的作用
(1)从电荷移动角度看:电源的作用就是通过移送电荷,维持电源正、负极间有一定的电势差,从而保持电路中有持续电流。
(2)从能量转化的角度看:电源搬运电荷的过程就是将其他形式的能转化为电能的过程。如化学电池把化学能转化为电能,发电机把机械能转化为电能,太阳能电池把太阳能转化为电能。
温馨提示凡是能把其他形式的能量转化为电能的装置都叫电源,如各种电池、发电机等。
探究一
探究二
问题导引
名师精讲
典例剖析
2.电源的电动势
电动势是描述电源特性的物理量,是由电源本身决定的。不同类型的电源,电动势会不同。如:一节干电池的电动势是1.5 V,一节硫酸铅蓄电池的电动势是2 V。发电机的电动势由于发电机的不同而不同。电源的电动势在数值上等于电源不接用电器时电源两端的电压,用电压表可以直接测量电源的电动势。在接入电路中时,电源两端的电压小于电源的电动势。电源的电动势的大小反映了电源把其他形式的能转化为电能本领的大小,电动势越大,把其他形式的能转化为电能的本领越大。
温馨提示电源的电动势取决于电源自身的结构,与外电路的情况无关。
探究一
探究二
问题导引
名师精讲
典例剖析
【例题2】 关于电源,以下说法正确的是( )
A.电源的作用是在电源内部把电子由负极不断地搬运到正极,从而保持两极之间有稳定的电势差
B.电源的作用就是将其他形式的能转化为电能
C.只要电路中有电源,电路中就一定有电流
D.电源实质上也是一个用电器,也需要外界提供能量
探究一
探究二
问题导引
名师精讲
典例剖析
解析:电源的作用是保持正、负极之间恒定的电势差,这需要电源不断地将负电荷向负极聚集,将正电荷向正极聚集。因外电路中的自由电子在电场力的作用下向正极移动,故在电源内部,电源需要将正极上的电子搬运到负极,以维持电势差不变,故A错;从能量角度来看,电源在搬运电荷的过程中,需要克服电场力做功,将其他形式的能转化为电能,B对;电路中有电流时,不仅需要电源,还需要电路是闭合的,故C错;电源是对电路提供能量的装置,故D错。
答案:B
探究一
探究二
问题导引
名师精讲
典例剖析
变式训练266824014(多选)下列关于电源电动势的说法正确的是( )
A.电动势实质上就是电压
B.电动势越大,表明电源把其他形式的能转化为电能的本领越大
C.铅蓄电池的电动势为2 V,这表示蓄电池两极间的电压即为2 V
D.铅蓄电池的电动势为2 V,干电池的电动势为1.5 V,这说明蓄电池将化学能转变成电能的本领比一节干电池的大
解析:电动势和电压是不同的概念,不能混淆。铅蓄电池的电动势为2 V,但蓄电池两极间的电压却不一定等于2 V,只有在蓄电池没有接入电路时两极间的电压才等于2 V,选项A、C错误。电动势表征的是电源把其他形式的能转化为电能的本领,电动势越大,它将其他形式的能转化为电能的本领就越大,选项B、D正确。
答案:BD
1 2 3 4 5
1.(电源的作用)关于电源的作用,下列说法正确的是 ( )
A.电源的作用是能为电路持续地提供自由电荷
B.电源的作用是能够自己直接释放出电能
C.电源的作用就是能保持导体两端的电压,使电路中有持续的电流
D.电源的作用就是使自由电荷运动起来
解析:电路中的自由电荷是导体提供的,电源的作用是提供导体两端的电压,从而使电路中有持续的电流,A错;电源是把其他形式的能转化为电能的装置,而不是自己直接释放出电能,B错;若没有电源提供电压,自由电荷也在不停地无规则运动,当电源给导体提供电压时,就会使导体中的自由电荷定向运动,形成电流,C对,D错。
答案:C
1 2 3 4 5
2.(电流)关于电流的方向,下列说法正确的是( )
A.在金属导体中,电流的方向是自由电子定向移动的方向
B.在电解液中,电流的方向是负离子定向移动的方向
C.无论在何种导体中,电流的方向都与负电荷定向移动的方向相反
D.在电解液中,由于是正、负电荷定向移动形成电流,所以电流有两个方向
解析:电流的方向指正电荷定向移动的方向,与负电荷定向移动的方向相反,故选项A、B、D错误,选项C正确。
答案:C
1 2 3 4 5
3.(产生电流的条件)满足下列哪一个条件,就能产生持续电流( )
A.有自由电子
B.导体两端有电压
C.任何物体两端有电压
D.导体两端有恒定电压
解析:产生持续电流的条件是物体内有大量自由电荷;两端有恒定电压。所以A、B、C项错,D项对。
答案:D
1 2 3 4 5
4.(电动势的理解)关于电动势,下列说法错误的是( )
A.电动势的单位是伏特
B.电动势大小等于没有接入外电路时电源两端的电压
C.电动势大小由电源本身性质决定
D.电动势的单位是焦耳
解析:电动势的单位与电压的单位相同,是伏特,A对,D错;电动势在数值上等于没有接入外电路时电源两端的电压,B对;电动势大小仅由电源本身性质决定,与其他因素无关,C对。
答案:D
1 2 3 4 5
5.(公式I= 的理解)一个半径为R的绝缘圆盘,绕垂直圆盘的转动轴以角速度ω沿逆时针方向做匀速转动,圆盘边缘上均匀地分布着一圈负电荷,单位弧长上所带的电荷量为q,当圆盘转动时,这些电荷所形成的电流大小I= ,电流的方向为 。?
解析:圆盘边缘上的负电荷随圆盘转动可等效为环形电流。在运动轨迹上任取一截面,则在一个周期内通过截面的电荷量为Q=2πRq,根据圆周运动的知识可知,电子运动的周期为T= ,因此所求电流
为 。电流的方向为正电荷定向移动的方向,所以
该题中电流的方向为顺时针方向。
答案:ωRq 顺时针
六、电流的热效应
课后训练案巩固提升
A组(20分钟)
1.(多选)对计算任何类型的用电器的电功率都适用的公式是( )
A.P=I2R B.P=
C.P=UI D.P=
解析:选项D是定义式,选项C是通过定义式推导而得,而A、B都是通过欧姆定律推导,所以选项A、B只适用于纯电阻电路。
答案:CD
2.有两个定值电阻R1和R2,R1=2R2,对于它们工作所消耗的功率,下述正确的是( )
A.由公式P=I2R可知,P1=2P2
B.由公式P=可知,P1=P2
C.由P=UI可知,消耗的电功率与电阻无关,故P1=P2
D.在它们所加电压相同时,由公式P=可知,P1=P2
解析:题中未给出R1、R2怎样连接,若I1=I2,则A正确;若R1、R2两端电压相同,则B正确;若R1、R2两端电压相同,电流也相同,则C正确,但实际上电压和电流不能同时相同;因题中未给出这些条件,所以只有D正确。
答案:D
3.小明家的保险丝突然熔断,以下原因不可能的是( )
A.家用电器的总功率过大
B.导线绝缘皮损坏,火线、零线直接接触,造成短路
C.火线断路
D.灯座里的电线发生短路
解析:保险丝熔断是因为相同时间内产生热量过多,由于电阻一定,所以一定是电流过大。由P=UI知P增大,I增大,选项A正确;火线、零线直接接触,造成短路,电流增大,选项B正确;火线断路,无电流通过保险丝,不可能烧断,选项C错误;灯座里的电线发生短路,电流增大,选项D正确。
答案:C
4.甲、乙两只完全相同的电炉分别接入两个电路中,工作时甲的电流是乙的2倍,下列说法正确的是( )
A.甲的热功率是乙的2倍
B.甲的热功率是乙的4倍
C.若乙通电时间是甲的2倍,则它们产生的热量相同
D.因为甲、乙完全相同,所以热功率也相同
解析:根据题意知,甲、乙两只电炉的电阻相同,甲的电流是乙的2倍,由P=I2R得,甲的热功率是乙的4倍。根据Q=I2Rt可判断,若要它们产生相同的热量,则乙通电时间需是甲的4倍。
答案:B
5.一台电动机的额定电压是220 V,额定电流为5 A,电动机线圈的电阻是0.4 Ω。当该电动机正常工作时,每秒钟产生的热量是( )
A.1 100 J B.110 J
C.1 210 J D.10 J
解析:电热Q=I2Rt=52×0.4×1 J=10 J,故选项D正确。
答案:D
6.导学号66824019电子产品制作车间里常常使用电烙铁焊接电阻器和电容器等零件,技术工人常将电烙铁和一个灯泡串联使用,灯泡还和一只开关并联,然后再接到市电上(如图所示),下列说法正确的是( )
A.开关闭合时比开关断开时消耗的总电功率大
B.开关闭合时,灯泡熄灭,只有电烙铁通电,可使消耗的电功率减小
C.开关断开时,灯泡发光,电烙铁也通电,消耗的总功率增大,但电烙铁发热较少
D.开关断开时,灯泡发光,可供在焊接时照明使用,消耗的总功率不变
解析:开关闭合时,灯泡被短路,灯泡熄灭,电路的总电阻变小,电路的总功率P=变大,电烙铁的功率变大,A正确,B、C、D错误。
答案:A
7.一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380 V,线圈的电阻为2 Ω,线圈中的电流为10 A。若这台电动机正常工作1 s,求:
(1)消耗的电能W。
(2)产生的热量Q。
解析:(1)W=UIt=380×10×1 J=3 800 J。
(2)Q=I2Rt=102×2×1 J=200 J。
答案:(1)3 800 J (2)200 J
B组(15分钟)
1.关于运行中的电动机和点亮的白炽灯,下列说法正确的是( )
A.电动机和白炽灯的电功率均大于热功率
B.电动机和白炽灯的电功率均等于热功率
C.电动机的电功率大于热功率,而白炽灯的电功率则等于热功率
D.电动机的电功率等于热功率,而白炽灯的电功率则大于热功率
解析:电动机和白炽灯的不同之处是电动机的电路是非纯电阻电路,当正常工作时电动机的电功大于电热,而白炽灯是纯电阻,工作时,电功全部转化为电热,所以C项正确。
答案:C
2.下列对焦耳定律的理解,正确的是( )
A.任何情况下都可以用电功W=UIt代替电热Q=I2Rt
B.任何情况下都不可以用电功W=UIt代替电热Q=I2Rt
C.计算纯电阻产生的热量时,可以用电功W=UIt代替电热Q=I2Rt
D.计算电动机产生的热量时,不可以使用公式Q=I2Rt
解析:用电功W=UIt代替电热Q=I2Rt的前提是对于由白炽灯、电炉等组成的纯电阻电路,对于含电动机、电风扇等电器的非纯电阻电路,电功W=UIt大于电热Q=I2Rt,对于任何电路都可以用Q=I2Rt计算电热。故选项A、B、D错误,C正确。
答案:C
3.(多选)不考虑温度对电阻的影响,对于一个“220 V,40 W”的灯泡,下列说法正确的是( )
A.接在110 V电路上时功率为20 W
B.接在110 V电路上时功率为10 W
C.接在440 V电路上时功率为160 W
D.接在220 V电路上时功率为40 W
解析:灯泡标有“220 V,40 W”,说明当灯泡两端加上额定电压220 V时,功率将达到额定功率40 W,所以D正确。
由P额=得R= Ω=1 210 Ω
当电压U=110 V时,P= W=10 W
当电压U=440 V时,超过额定电压一倍,所以灯泡会烧坏。
答案:BD
4.下表为某电热水壶铭牌上的一部分内容。 根据表中的信息,可计算出电热水壶在额定电压下以额定功率工作时的电流约为( )
型 号 DF-938 额定功率 900 W
额定电压 220 V 额定容量 1.2 L
A.6.8 A B.4.1 A
C.1.2 A D.0.24 A
解析:根据题中图表可以获得下面的信息:额定功率与额定电压的数值,再根据电功率的表达式可以求出电流的数值。由关系式P=UI可知,I= A=4.1 A,B项对。
答案:B
5.如图所示,两个灯泡A(220 V,100 W)和B(220 V,25 W)串联后接在电路PQ段。为使两灯泡安全使用,电路PQ两端所加的电压最大值为多少?电路PQ段允许消耗的最大功率为多少?
解析:由P=得R=,解得RA=484 Ω,RB=1 936 Ω。由P=UI得I=,所以两灯的额定电流分别为IA= A= A,IB= A= A。因此PQ两端所加的最大电压为U=IB(RA+RB)=×(484+1 936) V=275 V,允许消耗的最大功率为P=(RA+RB)=2×(484+1 936) V=31.25 W。
答案:275 V 31.25 W
6.导学号66824020灯L与电动机D并联,灯L上标有200 W字样,电动机D上标有2 000 W字样,当电源两端A、B加上220 V电压时,灯和电动机均正常工作,求:电灯正常工作时的电阻。
解析:因为电灯是纯电阻用电器,所以电灯正常工作时的功率可表示为P=UI==I2R,灯正常工作时P=200 W,根据P=I2R知,只要求出灯正常工作时的电流,即可求出电灯正常工作时的电阻。对电路所有用电器,利用P=UI可求得电路中的电流强度。整个电路用电器正常工作的总功率为
PAB=PL+PD=2 200 W,
由于电压U=220 V。
根据P=UI得,电路中的电流强度I==10 A
对灯L,由P=I2R得灯正常工作时的电阻
RL==2 Ω
即灯正常工作时的电阻为2 Ω。
答案:2 Ω
1
(共21张PPT)
六、电流的热效应
读一读
辨一辨
一、电阻和电流的热效应
阅读教材第19~21页“电阻与电流的热效应”部分,知道什么是电流的热效应、影响导体发热的因素。了解焦耳定律。
1.什么是电流的热效应?
答案:电流通过导体时能使导体的温度升高,电能变成内能,这就是电流的热效应。
2.焦耳定律的内容是什么?公式呢?
答案:(1)内容:电流通过导体产生的热量跟电流的二次方、导体的电阻、通电时间成正比。
(2)公式:Q=I2Rt。
3.什么是热功率?热功率的表达式是什么?
答案:(1)电热器在单位时间内消耗的电能叫热功率。
(2)表达式:P= =I2R。
读一读
辨一辨
4.热功率的单位是什么?
答案:在国际单位制中,热功率的单位是瓦特,简称瓦,符号是W。
二、白炽灯
阅读教材第21页“白炽灯”部分,了解白炽灯的工作原理及其对人们生活的影响。
1.白炽灯的发光原理是什么?
答案:利用电流的热效应,使通电的金属丝温度升高,达到白热,从而发光。
2.对电灯的发明和改进作出贡献的科学家是谁?
答案:美国发明家爱迪生和英国化学家斯旺。
3.电灯的发明对人们生活产生了什么影响?
答案:改变了人们日出而作、日落而息的生活习惯,延长了人们的工作时间;使舞台光辉夺目、城市夜景灿烂炫目等。
读一读
辨一辨
1.思考辨析。
(1)通电导体的发热规律是由英国物理学家焦耳发现并总结的。 ( )
解析:英国物理学家焦耳通过一系列实验发现了通电导体发热所遵循的规律。
答案:√
(2)教材在研究电阻与电流的热效应关系时采用了先猜想后实验的研究方法,在实验中研究影响热效应的几个因素时,应用了控制变量法。 ( )
解析:实验中采用了先控制其中几个量,然后看一个量的影响,这就是控制变量法。
答案:√
读一读
辨一辨
2.探究讨论。
(1)使用电炉时,发现电炉丝热得发红,但跟电炉丝连接的铜导线并不怎么热,原因是什么?
答案:电炉丝使用电阻率较高的合金制作,其电阻远远高于铜导线,导线与电炉丝是串联的,电流相同,根据焦耳定律,导线发热量远远低于电炉丝。
(2)“220 V,40 W”规格的电炉,在照明电路中正常使用100 min,产生的热量为多少?
答案:Q=Pt=40×10×60 J=2.4×104 J。
(3)家庭用电中也要节约用电,那么在家庭用电中如何做到节约用电呢?
答案:家电不用时不要待机,应彻底切断电源;换用节能灯等。
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究一
探究二
探究一 焦耳定律的理解和应用
(1)初中我们学过电功,电流I通过某段电路,如果电路两端的电压为U,通电时间为t,则这段时间内的电功是多少?
(2)我们家庭中通常用如图所示的电能表来量度家中每月的用电量,其单位通常用“度”或“千瓦时”表示,已知1度=1千瓦时,则1度电相当于多少焦耳的电能?
要点提示(1)UIt。(2)1度=1千瓦时=1×103 W×3 600 s=3.6×106 J。
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究一
探究二
1.焦耳定律是一个实验定律,给出一个电阻或一个电器,无论是并联还是串联,无论是纯电阻电路还是非纯电阻电路(如电动机线圈),产生的热量都满足Q=I2Rt。
2.如果是纯电阻电路(白炽灯、电炉、电熨斗等),由I= ,可得Q= t和Q=UIt;如果是非纯电阻电路,则Q温馨提示对于含有电动机的电路,不能简单地理解成它一定是一个非纯电阻电路,要从纯电阻电路和非纯电阻电路在能量转化的区别上加以区分。
直流电动机两端加上电压以后,若电动机不转,则没有电能转化为机械能,此时损失的电能全部转化为内能,这时的电路就是纯电阻电路。
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究一
探究二
【例题1】 两电阻R1、R2,阻值R1>R2,接入同一电路经过相同时间,有关二者发热量,以下说法正确的是( )
A.二者串联则R1发热量更多,二者并联则R2发热量更多
B.二者串联则R2发热量更多,二者并联则R1发热量更多
C.无论串、并联,都是R1发热量多
D.无论串、并联,都是R2发热量多
解析:串联时电流相等,依据Q=I2Rt知,R1发热量更大;并联时电压相等,依据Q= 知,R2发热量更大。故选A。
答案:A
归纳总结解决这类问题的关键是先明确不变的量是电流不变还是电压不变,再确定判断依据的公式:电流不变用Q=I2Rt,电压不变用Q= 。
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究一
探究二
变式训练166824017(多选)一台电动机线圈的电阻与一只电炉的电阻相同,通过相同的电流,在相同时间内( )
A.电炉放的热与电动机放的热相等
B.电炉两端电压小于电动机两端电压
C.电炉两端电压等于电动机两端电压
D.电动机消耗的电能大于电炉的电能
解析:本题考查对纯电阻电路与非纯电阻电路的理解。由于电炉与电动机的线圈电阻相等,电流也相等,由Q=I2Rt得,相同的时间内放热相等,选项A正确;电炉属于纯电阻,电动机属于非纯电阻,电动机消耗的电能有一部分要对外做功,所以电动机消耗的电能大于电炉的电能,D正确;对于电炉有U=IR,对于电动机有U>IR,B正确,C错误。故选A、B、D。
答案:ABD
探究一
探究二
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究二 电功率与热功率的关系
电动机和白炽灯正常使用时在电能的转化上有何不同?电功率就是热功率吗?
要点提示电动机(如电风扇)正常使用时主要把电能转化为机械能,只有一少部分转化为内能,这种电路又叫非纯电阻电路。而白炽灯在正常使用时可以认为把电能全部转化为内能,这种电路称为纯电阻电路。由此可见,电功率与热功率是两个完全不同的概念,只有在纯电阻电路中两者才相等。
探究一
探究二
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究一
探究二
问题导引
名师精讲
典例剖析
【例题2】 (多选)不考虑温度对电阻的影响,一个“220 V,100 W”的灯泡,下列说法正确的是( )
A.接在110 V的线路上的功率为50 W
B.接在110 V的线路上的功率为25 W
C.接在440 V的线路上的功率为400 W
D.接在55 V的线路上的功率为6.25 W
解析:不考虑温度对电阻的影响,电灯的电阻为定值,
由P'= ,将110 V和55 V分别代入求得实际功率分别为25 W和6.25 W。而当灯两端电压为440 V时,已超过额定电压,灯将被烧坏。
答案:BD
探究一
探究二
问题导引
名师精讲
典例剖析
变式训练266824018为了使电炉消耗的电功率减小到原来的一半,应采取下列哪些措施( )
A.保持电阻不变,使电流减半
B.保持电阻不变,使电压减半
C.保持电炉两端电压不变,使其电阻减半
D.使电压和电阻各减半
探究一
探究二
问题导引
名师精讲
典例剖析
答案:D
1 2 3 4 5
1.(物理学史的考查)通电导体发热的规律是由下列哪位物理学家总结的( )
A.欧姆 B.焦耳
C.安培 D.法拉第
解析:根据物理学史知,焦耳总结了通电导体发热的规律,即焦耳定律。
答案:B
1 2 3 4 5
2.(电流的热效应)随着我国人民生活水平的不断提高,家庭中使用的电器越来越多。下列电器中主要利用电流的热效应工作的是( )
A.电风扇 B.电视机
C.洗衣机 D.电饭煲
解析:电风扇、洗衣机主要是将电能转化为机械能,电视机主要是将电能转化为光能和声能,电饭煲主要是将电能转化为内能,故选项D正确。
答案:D
1 2 3 4 5
3.(公式Q=I2Rt的应用)通过电阻R的电流强度为I时,在t时间内产生的热量为Q;若电阻为2R,电流强度为 ,则在t时间内产生的热量为( )
答案:C
1 2 3 4 5
4.(多选)(纯电阻电路和非纯电阻电路的理解)下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法正确的是( )
A.电功率越大,电流做功越快,电路中产生的焦耳热一定越多
B.W=UIt适用于任何电路,而W=I2Rt= t只适用于纯电阻的电路
C.在非纯电阻的电路中,UI>I2R
D.焦耳热Q=I2Rt适用于任何电路
1 2 3 4 5
路中,电流所做的功=焦耳热+其他形式的能,所以W>Q,即UI>I2R,C正确。Q=I2Rt是焦耳热的定义式,适用于任何电路中产生的焦耳热,D正确。
答案:BCD
1 2 3 4 5
5.(焦耳定律的应用)一根60 Ω的电阻丝接在36 V的电源上,在5 min内共产生多少热量?
答案: 6 480 J
(共14张PPT)
本章整合BENZHANG ZHENGHE
思考并回答下列问题
本章知识可分为两个单元。第一单元:电场;第二单元:电流。
1.思考关于电场的学习内容。完成下图。
电荷或无限远,止于无限远或负电荷;疏密表示电场强度的大小,切线方向表示电场强度的方向;电场线不相交、不闭合
2.思考关于电流的学习内容,正确填写下图。
答案:①电荷的定向移动 ②规定正电荷定向移动的方向为电流的方向 ③I= ④Q=I2Rt
3.电源在电路中的作用是什么?
答案:把其他形式的能转化成电能,提供给用电器使用。
4.列举生活中对静电的应用。
答案:静电除尘、静电复印、静电喷漆等。
专题一
专题二
专题三
专题一 库仑定律的理解与应用
1.库仑定律:F=k ,其中k是一个常量,叫静电力常量,F是两个点电荷间的静电力,q1、q2是它们所带的电荷量,r是它们之间的距离。
2.库仑定律的适用条件:(1)真空中。(2)点电荷。点电荷是指没有大小的带电体,是一种理想化的物理模型,实际上并不存在;带电体间的距离比它们自身线度的大小大得多,以至带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计,这样的带电体就可以看成点电荷。
3.库仑力的方向:沿连线方向,且同种电荷相斥,异种电荷相吸。
4.相互性:两个点电荷间的库仑力为相互作用力,满足牛顿第三定律。
专题一
专题二
专题三
【例题1】 对于库仑定律的理解错误的是( )
A.库仑定律适用于真空中的点电荷
B.当半径为r的两带电小球相距为r时,可用库仑定律计算它们间的静电力
C.在干燥空气中的两个点电荷间的静电力可用库仑定律计算
D.相互作用的两个点电荷,不论它们的电荷量是否相同,它们各自所受的库仑力大小一定相等
解析:由库仑定律可知选项A、C、D正确;当半径为r的两个带电小球相距为r时,不能看成点电荷,选项B错误。
答案:B
专题一
专题二
专题三
变式训练166824021(多选)两个完全相同的小金属球,它们带的电荷量之比为5∶1(皆可视为点电荷),它们在相距一定距离时相互作用力为F1,如果让它们接触后再放回各自原来的位置上,此时相互作用力变为F2,则F1∶F2可能为( )
A.5∶2 B.5∶4 C.5∶6 D.5∶9
答案:BD
专题一
专题二
专题三
专题二 对电场线的理解
1.电场线有始有终。在静电场中,电场线起始于正电荷或无限远,终止于无限远或负电荷。对孤立的正电荷,可认为负电荷在无限远处,电场线由正电荷出发伸向无限远;对孤立的负电荷,可认为正电荷在无限远处,电场线由无限远处伸向负电荷。
2.电场线上每一点的切线方向跟该点的电场强度方向一致。电场线上某点的切线方向是指跟电场线的行进方向一致的那个方向,如图所示。
3.电场线的疏密程度可定性地表示电场强度的大小。电场线越密的地方,电场强度越大;电场线越稀的地方,电场强度越小。
专题一
专题二
专题三
4.两条电场线不能相交。电场中某处的电场强度大小和方向是唯一确定的。
专题一
专题二
专题三
【例题2】 (多选)在静电场中,对电场线的理解正确的是( )
A.电场线是真实存在的一簇曲线
B.电场线从正电荷或无限远出发,终止于无限远或负电荷
C.电场线一定不相交
D.在同一幅电场线分布图中电场越弱的地方,电场线越密
解析:电场线是为了研究电场分布而假想的曲线,实际并不存在,选项A错误;电场线从正电荷或无限远出发,终止于无限远或负电荷,选项B正确;电场线一定不相交,选项C正确;在同一幅电场线分布图中电场越强的地方,电场线越密,选项D错误。
答案:BC
专题一
专题二
专题三
变式训练2关于电场线,下列说法正确的是( )
A.电场线方向一定是带电粒子在电场中受力的方向
B.两条电场线在电场中可以相交
C.电场线就是带电粒子在电场中的运动轨迹
D.在同一幅电场分布图中,电场越强的地方,电场线越密
解析:电场线方向是带正电的粒子受力的方向,选项A错误;电场线不能相交,选项B错误;电场线不是带电粒子的运动轨迹,选项C错误;电场线的疏密表示了电场的强弱,选项D正确。
答案:D
专题一
专题二
专题三
专题三 关于电功和电热的问题
1.电功是电流通过一段电路后,电能转化为其他形式能的量度,电流做多少功,就消耗了多少电能;公式W=UIt计算电功或消耗的电能,对所有用电器都适用。
2.电热是电流通过导体时电能转化为内能的量度,电流产生了多少电热,就有多少电能转化为内能,但并不是所有用电器都把消耗的电能全部转化为内能。公式Q=I2Rt只是用来计算用电器产生的电热的。
3.从能量转化的角度来看电功与电热的关系
(1)纯电阻电路把消耗的电能全部转化成了内能。
(2)非纯电阻电路把消耗的电能一部分转化成了内能,另一部分转化为其他形式的能。
专题一
专题二
专题三
4.公式适用的范围
(1)在计算消耗的电能、电功及电功率时,E=W=UIt,P=UI对所有的用电器都适用。
(2)在计算产生的电热和热功率时,Q=I2Rt,P=I2R对所有的用电器都适用。
(3)只有纯电阻电路Q=W,这些公式才通用;对非纯电阻电路W>Q,这些公式不能通用;欧姆定律只适用于纯电阻电路。
专题一
专题二
专题三
【例题3】 电吹风机中有电动机和电热丝两部分,已知电动机线圈的电阻为R1,它和阻值为R2的电热丝串联。设电吹风机工作时两端的电压为U,通过线圈的电流为I,消耗的电功率为P,则下列关系式正确的是( )
A.P>UI B.P=I2(R1+R2)
C.U=I(R1+R2) D.P>I2(R1+R2)
解析:由于电吹风机中有电动机,不是纯电阻用电器,电流做功的功率与热功率不相等,电流做功的功率可以由P=UI计算,这部分能量有两个用途,一是转化为机械能(让电动机转动),二是发热,而热功率则是电阻部分消耗的功率P热=I2(R1+R2)。由此可知选项A、B错误;P>P热,选项D正确;同理,两电阻两端的电压小于电吹风机两端的总电压,选项C错误。
答案:D
专题一
专题二
专题三
变式训练366824022(多选)一直流电动机所加电压为U,电流为I,线圈内阻为R,当它工作时,下列说法正确的是( )
B.电动机的发热功率为I2R
C.电动机的输出功率为IU-I2R
解析:电动机工作时是非纯电阻元件,热功率P热=I2R,电功率P=UI,输出功率P出=IU-I2R,故选项B、C正确。
答案:BC
第一章测评
(时间:60分钟 满分:100分)
一、选择题(本题共10小题,每小题5分,共50分)
1.对于电荷、点电荷的认识,下列说法正确的是( )
A.自然界中只有一种电荷
B.电子的电荷量为e=-1 C
C.点电荷是理想化模型
D.点电荷是电荷量很小的带电体
解析:自然界中存在两种电荷,正电荷和负电荷;电子的电荷量为-1.6×10-19 C;点电荷是一种理想化的模型,但并不是所带电荷量很小的带电体,故选项C正确。
答案:C
2.以下电器中,利用静电的吸附作用进行工作的是( )
A.电话机 B.复印机
C.电冰箱 D.电饭煲
解析:复印机是利用静电的吸附作用工作的。
答案:B
3.(多选)关于库仑定律的公式F=k,下列说法正确的是( )
A.当真空中的两个点电荷间的距离r→∞时,它们之间的静电力F→0
B.当真空中的两个点电荷间的距离r→0时,它们之间的静电力F→∞
C.当两个点电荷之间的距离r→∞时,库仑定律的公式就不适用了
D.当两个点电荷之间的距离r→0时,电荷不能看成是点电荷,库仑定律的公式就不适用了
解析:r→∞时,由F=k知F→0,A正确;r→0时,电荷不能看成点电荷,库仑定律已不成立,D正确。
答案:AD
4.电场中有一点P,下列说法正确的是( )
A.若放在P点的检验电荷的电荷量减半,则P点处的电场强度减半
B.若P点没有检验电荷,则P点的电场强度为0
C.P点的电场强度越大,则同一电荷在P点受到的静电力越大
D.P点电场强度的方向与该点放置的检验电荷的带电性质有关
解析:为了知道电场中某点的电场强度,我们可以把一个检验电荷放在该点,其受到的电场力F与其自身电荷量q的比值可反映该点电场的强弱,但这个比值对这一点来讲是个定值,即该点的电场强度由电场本身决定,与检验电荷电荷量的大小、正负、有无都没有关系,所以选项A、B错误;静电力公式F=Eq,当q一定时,E越大,F就越大,所以选项C正确;判断某点电场强度的方向时,我们可以在该点放置带正电或带负电的检验电荷,分析出检验电荷的受力方向,就可以确定该点电场强度的方向,但该点电场强度的方向与检验电荷的正负、有无都无关系,所以选项D错误。
答案:C
5.在点电荷Q激发的电场中A点,一试探电荷q受到的电场力为F,则( )
A.A点的电场强度为E=
B.A点的电场强度为E=
C.撤去试探电荷q,A点的电场强度就变为0
D.当试探电荷q的电荷量为2q时,则A点的电场强度增大为原来的2倍
解析:由电场强度的定义知电场强度为放入电场中某点的电荷所受静电力F跟它的电荷量q的比值,所以E=,A错误,B正确;电场强度是描述电场性质的物理量,它的大小由电场本身决定,与是否放入试探电荷及试探电荷电荷量的多少无关,选项C、D错误。
答案:B
6.导学号66824023如图所示的各电场中,A、B两点电场强度相同的是( )
解析:电场强度是矢量,要满足电场强度相同就要做到大小和方向都相同,A项中只满足了大小相同,B项中只满足了方向相同,D项中大小和方向都不相同,只有C项正确。
答案:C
7.关于电容器的电容,下列说法正确的是( )
A.电容器所带的电荷量越多,电容就越大
B.电容器两极板间的电压越高,电容就越大
C.电容器所带电荷量增加一倍,电容就增加一倍
D.电容是描述电容器容纳电荷本领的物理量
解析:公式C=为电容的定义式,电容的大小与电容器带的电荷量和电压无直接关系,故选项A、B、C说法错误。
答案:D
8.关于电流,下列说法正确的是( )
A.通过导线横截面的电荷量越多,电流越大
B.电子运动的速率越大,电流越大
C.单位时间内通过导线横截面的电荷量越多,导线中的电流越大
D.因为电流有方向,所以电流是矢量
解析:电流的大小与单位体积内的自由电子数、横截面积、电子的定向移动速率等都有关系,选项B错误;由I=知,选项A错误,选项C正确;电流虽有方向,但它是标量,选项D错误。
答案:C
9.把两根电阻相同的电热丝先串联后并联分别接在同一电源上,若要产生相等的热量,则两种方法所需的时间之比t串∶t并为( )
A.1∶1 B.2∶1 C.4∶1 D.1∶4
解析:串联后电阻为R1=2r,产生的热量为Q1=·t串=·t串;并联后电阻为R2=,产生的热量为Q2=·t并=·t并,若要Q1=Q2,所以有t串∶t并=4∶1。
答案:C
10.导学号66824024下面是对点电荷电场强度公式E=k 的几种不同理解,其中正确的是( )
A.当r→0时,E→∞
B.当r→∞时,E→0
C.某点电场强度大小与距离r成反比
D.以点电荷Q为中心、r为半径的球面上各处的电场强度相同
解析:本题考查的内容是对点电荷电场强度公式E=k的理解。当r→0时就不能将电荷视为点电荷了,因此r→0时E=k不再适用,故选项A错误;在点电荷形成的电场中,某点的电场强度大小与距离r的二次方成反比,当r→∞,E→0,故选项B正确,选项C错误;电场强度是矢量,有大小,有方向,故以点电荷Q为中心、r为半径的球面上各点电场强度大小相等,但方向不同,故选项D错误。
答案:B
二、填空题(本题2小题,共16分。把答案填在题中的横线上)
11.
(8分)如图所示,电源电压恒定,则闭合开关S的瞬间,通过电阻R的电流方向为从 到 。S闭合一段时间后,再断开S的瞬间,通过电阻R的电流方向为从 到 。?
解析:S闭合的瞬间,电源要给电容器充电,使其上极板带正电,下极板带负电,则通过R的电流方向为从A到B;S闭合后,再断开的瞬间,电容器要通过R、R0放电,此时通过R的电流方向为从B到A。
答案:A B B A
12.(8分)有两个完全相同的带电绝缘金属小球A、B,电荷量QA=6.4×10-9 C,QB=-3.2×10-9 C。让两球接触一下再分开,这时QA'= ,QB'= ,并且接触过程中有 个电子从 移到 上。?
解析:A、B接触,所带电荷先中和后平分,即QA'=QB'= C=1.6×10-9 C。电子从带负电的B转移到A上,转移个数n=个=3×1010个。
答案:1.6×10-9 C 1.6×10-9 C 3×1010 B A
三、解答题(本题3小题,共34分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
13.(10分)一个铭牌上写着“220 V,500 W”的电熨斗,正常工作时的电流是多少?如果不考虑温度对电阻的影响,把它接到110 V的电源上,它消耗的功率是多少?
解析:由P=UI得I= A=2.27 A
由P=得R= Ω=96.8 Ω
故U=110 V时,P1= W=125 W。
答案:2.27 A 125 W
14.
(12分)在如图所示的电场中,一电荷量 q=+1.0×10-8 C的点电荷在电场中的A点所受静电力F=2.0×10-4 N。
(1)求A点的电场强度E的大小。
(2)请在图中画出该点电荷所受静电力F的方向。
解析:(1)电场强度E= N/C=2×104 N/C。
(2)静电力F的方向如图所示。
答案:(1)2×104 N/C (2)如解析图所示
15.导学号66824025(12分)竖直放置的两块足够长的平行金属板间有匀强电场,其电场强度为E,在该匀强电场中,用丝线悬挂质量为m的带电小球,丝线跟竖直方向成θ角时小球恰好平衡,此时,小球与右侧金属板的距离为b,如图所示。
(1)小球带的电荷量是多少?
(2)若剪断丝线,小球打到金属板需要多长时间?
解析:
(1)由于小球处于平衡状态,对小球受力分析如图所示。
根据受力平衡可得
解得tan θ=
故q=。
(2)由第(1)问中第二个方程知FT=,剪断丝线后小球受电场力和重力的合力与未剪断丝线时丝线的拉力大小相等、方向相反,故剪断丝线后小球所受重力、电场力的合力F等于,小球的加速度a=,小球由静止开始沿着丝线拉力的反方向做匀加速直线运动,当碰到金属板时,它走的位移为x=,又由x=at2得t=。
答案:(1) (2)
1
