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第九讲 电荷电流与电路
【衔接导入】
电在我们的日常生活中已经成为司空见惯的东西了。然而在一百六十多年前，它还是一种神秘莫测的“怪物呢”。
　　1745年，荷兰莱顿城的两个科学家发明了可以放电的电容器——莱顿瓶，把过去只是在摩擦时或打雷时一瞬而过的神秘东西——电，变成了可以人工控制并反复出现的事实。1831年，英国的法拉第打开了电学迷宫，将磁转变成电。
　　1879年，美国的爱迪生点亮了世界上第一盏电灯泡，开创了人类用电的新纪元。然而，鱼类用电的历史却更早。远在35000万年以前，鱼类的祖先——古老的无颌类甲鱼，就已经有了发电器官。而意大利的物理学家伏特，在1799年所发明的第一个直流电源——伏特电池，就是以鱼的发电器官为模式而设计的，所以伏特把自己设计的电池叫做“人造电器官”。由此可见，鱼类才是电的老祖宗。现代鱼类能够生电的有许多种，电压较高的有电鳐、电瞻星鱼、电鲶、电鳗等。
　　电鳐生活在热带和亚热带海洋中，我国东南沿海有双鳍电鳐和单鳍电鳐。它属于软骨鱼类，体型像一把肥厚的蒲扇。它眼睛很小，皮下粘液使得皮肤与肌肉连接得非常松弛。虽然其貌不扬，但身上却装有两台“发电机”。我们若将它头胸部的两侧皮肤剥开，就可以看到每侧各有一蜂窝状的器官，这就是它的“发电机”——发电器。
【知识新授】
一．摩擦起电
摩擦起电现象：摩擦过的物体能吸引轻小物体的现象叫做摩擦起电现象。
摩擦起电：物体之间的摩擦会使一个物体上的电子转移到另一个物体上，得到电子的那个物体就带负电了，另一个失去电子的物体就带等量的正电。这种现象称为摩擦起电。
摩擦起电的原因：当两物体相互摩擦时，电子由原子核对电子束缚本领弱的物体，转移到原子核对电子束缚本领强的物体上。失去电子的物体带正电，得到电子的物体带负电。
4.常见摩擦起电现象：（摩擦起电所带的电是静电）
电荷：物体内部分布着正电荷（质子），负电荷（电子），带电体的正负电荷数不相等。不带电体正负电荷相等。
（1）被丝绸摩擦过的玻璃棒（带“+”电） （2）被毛皮摩擦过的橡胶棒（带“-”电）
6.电荷间的相互作用（同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引）
电流与电路
1.电流：电荷的定向移动形成电流。（金属导体中发生定向移动的是自由电子）
电流方向：规定正电荷（定向）移动的方向为电流方向。（金属导体中电流方向跟自由电子定向移动的方向相反）
电路中电流：电路闭合时，在电源外部，电流方向是从电源正极经过用电器流向负极。
2.电路：把电源、用电器、开关用导线连接起来组成的电流路径。
电源：提供电能的装置，能把其他形式的能转化为电能。如：发电机、电池。
用电器：消耗电能的装置，能把电能转化为其他形式的能。
开关：控制电路的通断。
导线：连接电路，输送电能。
3.电路的三种状态
通路(闭合电路)
开路(断路)
短路
开关闭合，电路中有电流流过
断开的电路（断开指断开开关、导线松脱、电灯等烧坏……等）
不经过用电器，直接用导线将电源两极连接起来
电路中有电流,通常能供用电器工作。
电路中无电流通过。
电路会有极大的电流，可能把电源烧坏，是不允许的。
4.串联和并联
串联：
连接特点：逐个顺次---首尾相连。
电流路径：只有1条，通过一个元件的电流同时也通过另一个。
开关作用：能同时控制所有的用电器，电路中开关的位置对电路没有影响。
用电器工作：各用电器相互影响，并且一个元件破损或断开，整个电路开路。
并联：
连接特点：并列连接---首首尾尾相连。
电流路径：至少2条。
开关作用：如果开关在干路：是总开关，控制整个电路。如果开关在支路：只控制本支路。
用电器工作：各用电器互不影响，可以独立工作；一个破损不影响其他元件。
注：从电源两极到两个分支点的那部分电路叫做干路，两个分支点之间的两条电路叫做支路。
5.电路图
（1）定义：用元件符号代替实物表示电路的图称为电路图。
（2）实物图与电路图的转换
【例题分析】
电蚊拍灭蚊时，蚊子碰到金属网形成闭合电路，蚊子往往会被烧毁。下列说法不合理的是（ ???）
A.?蚊子是可以导电的??????????????????????????????????????????????B.?电蚊拍电压降低烧毁效果变差
C.?蚊子烧毁是因为电流的热效应?????????????????????????????D.?烧毁时可能没有电流通过蚊子
例2. 将静电球装置放在水平桌面上，未通电时，多只锡碗叠放在静电球上(图甲)，通电后，锡碗依次向上飞起(图乙)，最后落到桌面上，下列说法正确的是(??? )

A.?图甲中，静止的锡碗受到惯性的作用
B.?图乙中，以空中的锡碗为参照物，静电球是运动的
C.?图甲中，锡碗受到自身重力和桌面对它的支持力
D.?图乙中，锡碗能飞起来是由于同种电荷相互吸引
例3. 某款感应式垃圾桶如图所示，其工作原理如下：启动开关闭合后，垃圾桶才能正常使用，此时指示灯亮起；扔垃圾时只需将手伸到感应区上方一定距离内，感应开关自动闭合，动力装置工作，垃圾桶盖缓缓打开；手离开5秒后动力装置会控制桶盖闭合，然后感应开关自动断开，下列电路符合要求的是（ ???）

A.??????B.????????????C.????????????D.?
例4.（2020·平湖模拟）小明仿照楼道灯自动开关的原理，对爷爷卧室的电灯安装了光控开关(装在室外，夜晚无光时闭合)、声控开关(有声音自动闭合，无声2分钟后自动断开)的自动开关电路。另加装一个手动开关，必要时能使电灯常亮。下面符合要求的电路是（ ???）
A.???????????????????????????????????????????B.?
C.????????????????????????????????????????????D.?
例5.（2020八下·余姚期中）小华有一发光棒，闭合开关，众小灯齐发光；一段时间后，其中一小灯熄灭，如图所示，关于该小灯灭的原因以及众小灯的电路连接方式，下列猜想中合理的是( ???)
A.?若该小灯处断路，众小灯串联；若该小灯处短路，众小灯串联
B.?若该小灯处断路，众小灯并联；若该小灯处短路，众小灯并联
C.?若该小灯处断路，众小灯并联；若该小灯处短路，众小灯串联
D.?若该小灯处断路，众小灯串联；若该小灯处短路，众小灯并联
例6.（2020八下·余姚期中）指纹锁是一种集光学、电子计算机、精密机械等多项技术于一体的高科技产品，它的“钥匙”是特定人的指纹(S1)、磁卡(S2)或应急钥匙(S3)，三者都可以单独使电动机工作而打开门锁。下列电路设计符合要求的是( ???)
A.??????????????B.??????????????????C.????????D.?
例7. 如图所示，电动独轮车是新一代代步工具，它体形小巧、携带方便，而且依靠电力驱动，低碳环保，越来越受到年轻人的喜爱。某品牌独轮车工作原理：当电源开关S1闭合时指示灯亮起，人站在独轮车上开关S2自动闭合，电动机才能启动，开始运动。下列电路设计符合上述要求的是(??? )

A.?????????B.?????????????C.?????????????D.?
例8.如图所示给出了几种元件。
⑴在图上用笔画线表示导线，把电路元件连接起来，要求：
①灯L1与灯L2并联；
②滑动变阻器控制通过灯L2的电流大小。
⑵在下边的方框内画出对应的电路图。
根据左边电路图连接右边的实物图：
根据左侧实物图在右侧画出电路图:
例11.（2019八上·萧山月考）小北所在学校要举办科普知识竞赛，请你设计一个抢答器，要求不论哪一组按开关，主持台上的电铃都要响，而且用不同的灯泡告诉主持人是第几组按开关，按上述要求将上图所给的器件连成实物图。

例12.（2019八上·余杭期末）“为什么丝绸要与玻璃棒摩擦而毛皮要与橡胶棒摩擦”这个问题困扰着刚学习摩擦起电的科学研究小组的成员，于是他们进行了科学探究。
（1）首先是一道题给了他们启发：①用丝绸分别摩擦玻璃棒和保鲜膜，再将经丝绸摩擦过的玻璃棒和保鲜膜靠近，两者会相互吸引。可见保鲜膜经丝绸摩擦后带的是________电荷.②丝绸、玻璃棒、保鲜膜三者相比，在摩擦时最容易失去电子的是玻璃棒，最容易输获电子的是________。于是就排出了这三种物质捕获其他物质的电子能力的强弱，如法炮制就可以得到一张“摩擦起电顺序”表。他们感觉问题有了头绪。
（2）然后成员们做了一些材料，排了序，有些实验现象不明显，很难判断，他们想网上会不会有“摩擦起电顺序表”，于是上网查询，果真如愿。
根据你所学的摩擦起电知识和“摩擦起电顺序表”，判断下列说法正确的是? ??????
A.跟纸摩擦过的硬橡胶棒带正电
B.跟纸摩擦过的玻璃棒带负电
C.跟保鲜膜摩擦过的硬橡胶棒带正电
D.跟保鲜膜摩擦过的玻璃棒带负电
（3）解决了该问题后，同学们又发现塑料吸管与纸巾摩擦后能吸引小泡沫，说明吸管带了电.那么“用纸巾摩擦过的塑料吸管带的是正电还是负电”呢？给你玻璃棒、丝绸、橡胶棒、毛皮、塑料吸管、纸巾和细线，请你帮助他们设计一个可行的实验方案对此问题进行探究，简要说明实验步骤________。
【巩固练习】
1.（2020·宁波）某熨烫机电路主要由发热体、熔丝、控制开关盒等组成，其连接如图所示，其中控制开关盒内有开关、指示灯和分压保护电阻等元件。当该熨烫机接入家庭电路后，闭合开关，指示灯发光，发热体工作。现由于某种原因熔丝熔断，发热体不工作，但指示灯仍发光。下列控制开关盒内元件的连接方式符合要求的是（ ?）
A.?????????????????????B.?
C.????????????????????D.?
2. 高铁轨道中的螺丝会因震动而松动，检修工作非常艰苦且重要。青少年科技创新大赛的获奖作品《5G高铁轨道螺丝警报器》，设计了检测螺丝松动的报警方案。其主要的科学原理是：螺丝(螺丝在电路图中用虚线框表示，其电阻不计)连接在电路中，当螺丝松动时，它会与下端的导线分离而断开，此时电灯亮起而发出警报，及时提醒工人修理。下列符合题意的电路图是(??? )
A.??????B.??????C.??????D.?
3. 干燥的天气人接触汽车有时会被“电”一下，手拿如图所示的静电消除器接触汽车消除静电，下列选项不正确的是( ???)

A.?静电消除器前端是金属，金属能导电
B.?汽车上的“电”往往会使汽车吸附更多的灰尘
C.?若汽车带的是负电，则瞬间电流方向由汽车流向消除器
D.?汽车带电是因为汽车行驶时与空气摩擦发生了摩擦起电现象
4. 可调光的LED台灯，因其频闪小，有利于保护视力而深受欢迎。LED台灯无法通过改变电路中的电阻来调光，可通过改变触碰触摸开关的次数来控制灯的开、关和亮度，其实质是改变工作的LED灯的灯珠个数，从而调节其亮度，触摸开关由复杂的电子线路组成，可通过触摸控制多条电路的通断。下列简化电路中与该LED灯的工作情况相符的是(??? )
A.?????????????????????????????????????????B.?
C.??????????????????????????????????????????D.?
5. 如图所示的电路中，将开关S闭合，灯L1和灯L2均发光，下列说法中正确的是(??? )

A.?灯L1和灯L2串联??????????????????????????????????????????????????B.?灯L1和灯L2两端的电压一定相等
C.?通过灯L1的电流与通过灯L2的电流一定相等????????D.?通过等L1的电流与通过电源的电流一定相等
6.（2020·桐乡模拟）以下是某同学设计的四种调光灯电路。其中不能达到调光目的的是(??? )
A.?????????????????????????????????B.?
C.???????????????????????????????????D.?
7.（2020·温州模拟）如图所示，将一块铜片和一块锌片同时插入到一个橙子中，观察到与铜片和锌片相连的小灯泡被点亮，则下列各电路元件与虚线中装置的作用相同的是(??? )

A.?用电器????????????????????????????????????B.?开关????????????????????????????????????C.?电源????????????????????????????????????D.?导线
8.（2020·滨江模拟）如图所示，小女孩接触带电体后头发呈“爆炸”状。此时，该小女孩(??? )
A.?头发上一定都带了同种电荷????????????????????????????????B.?头发上一定都带了正电荷
C.?头发上一定都带了负电荷????????????????????????????????????D.?全身正电荷总和一定等于负电荷总和
9.（2020·杭州模拟）甲和乙是两个轻质泡沫小球，丙是用丝绸摩擦过的玻璃棒，甲、乙、丙三者之间相互作用时的场景如图所示，由此判断（??? ）

A.?小球甲一定带正电??????????????????????????????????????????????B.?小球乙一定带正电
C.?小球乙一定不带电??????????????????????????????????????????????D.?小球甲和乙一定带异种电荷
10.（2020·宁波模拟）在10月1日的新中国成立70周年庆祝大会群众游行活动上，浙江彩车“潮涌之江”号盛装亮相。则下列说法正确的是(??? )
A.?在游行过程中，彩车上的红船模型相对地面是静止的
B.?超轻复合材料可以减轻彩车对地面的压强
C.?彩车上分布在山两侧的大型LED屏的连接方式是串联
D.?六和塔模型对彩车的压力和它受到的支持力是一对平衡力
11.（2020八下·衢州期中）小科发现教室的投影幕布有一个开关，通过控制可以使幕布上升或下降。请教科学老师后得知，内部安装了一个电动机。于是他用单刀双掷开关及其它元件设计了如下四个电路图，其中能通过开关的转换而实现幕布升或降的是(??? )
A.????????????????????????????????????????B.?
C.??????????????????????????????????????????D.?
12.（2020九下·绍兴月考）通草球是取一种树木———通脱木的茎中的髓削成的。在物理学中主要作为轻小物体。如图，在某次静电小实验中，分别用毛皮摩擦过的橡胶棒、丝绸摩擦过的玻璃棒靠近小球，均被吸引，则小球(??? )

A.?带正电??????????????????????????B.?带负电??????????????????????????C.?不带电??????????????????????????D.?带电情况无法判断
13. 如图，小女孩接触静电金属球后，头发都竖起来了。对这一现象分析正确的是（ ???）
A.?头发上带了异种电荷，相互排斥?????????????????????????B.?头发上带了异种电荷，相互吸引
C.?头发上带了同种电荷，相互吸引?????????????????????????D.?头发上带了同种电荷，相互排斥
14 英国知名摄影师凯莱布?查兰最擅长的就是将看不见的科学原理变成艺术，他的作品《回归灯光》系列，使用水果和蔬菜为LED灯供电，让人惊叹不已。下列有关说法错误的是（ ???）
A.?发光二极管是电路中的用电器?????????????????????????????????B.?把水果和蔬菜串联起来可以提高电压?
C.?LED灯在发光时，导线中的电子在做无规则运动?????D.?水果和蔬菜在这里扮演了“电源”的角色
15.（2020八上·吴兴期末）汽车装有安全带未系提示系统，当乘客坐在副驾驶座椅上时，座椅下的开关S1闭合，若未系安全带，则开关S2断开，仪表盘上的指示灯亮起，蜂鸣器工作；若系上安全带，则开关S2闭合，指示灯熄灭，蜂鸣器不工作。图设计的电路图正确的是（ ???）
A.???????????????????????????????????????B.?
C.??????????????????????????????????????D.?
16. 骑行成为了很多人减压和锻炼的一种方式。
（1）自行车的橡胶手柄上设计有凹凸纹理主要是通过________从而增大摩擦，起到防滑的目的。
（2）在水平路面上骑行时，人和车总质量为70kg，每个轮子与地面的接触面积为10cm2 ， 则自行车对地面的压强为________Pa。
（3）为增加夜间骑行的安全，小科网购一款带有LED方向指示灯的衣服（如图甲）,该衣服手腕上带有控制开关，左手开关闭合，左侧灯亮，表示左拐弯；右手开关闭合，右侧灯亮，表示右拐弯。则下图中符合要求的电路是________。


17.（2019八上·萧山月考）如图，在一根横跨河流两岸的硬塑料管内穿有三根完全相同的电线。为了辨别哪两个线头为同一根导线的两端，可以用图示的测通器来测试，其操作过程如下：
（1）连接A和B，将测通器的m连接在D上。当n连接F时小灯泡发光，连接E时小灯泡不发光。由此可以确定________为同一导线的两端（填字母，下同）。
（2）为了弄清另两根导线的两端，可连接A和C，测通器的一端必须与________相连时，另一端只需接触一根导线就能将两两根导线辨别开。
（3）某同学在做此实验时，弄清三根导线的接头后，分别把电流表________在电路中，测得三次的电流示数分别为I1、I2和I3 ， 则它们大小关系如何________？。
18.（2019八上·天台月考）请你根据电路图甲，帮助小雨同学连接图乙实物电路。
19.请根据图(a)的实物连接情况在图(b)中画出相应的电路图。
20.如图所示的实物连接图中，甲图为两灯串联，乙图为两灯并联。图中是否有错？请在错处打“×”，并在原图上加以改正，改动的线要尽量少。
21.用滑动变阻器改变小灯泡的亮度：
（1）实验室中有一铭牌上标有“20Ω 2A”字样的滑动变阻器（如图甲所示），若要把它其中的两个接线柱连接到电路中去，共有________种接法；“20Ω”指的是________两接线柱间的电阻值，“2A”指的是________。
（2）现再给电源、小灯泡、开关各一个，导线若干，请在图乙中用笔画线代替导线连接电路，要求滑动变阻器的滑片向右移动灯泡变暗。
（3）如果你还想知道电路中电流值的改变情况，需在电路中再________联一个电流表，并增加________根导线。
22.（2018八上·义乌月考）??????????????????????? ??????????????
（1）现再给电源、小灯泡、开关各一个，导线若干，请在图中用笔画线代替导线连接电路，要求滑动变阻器的滑片向右移灯泡变暗.
（2）如果你还想知道电路中电流值的改变情况，需在电路中再________联一个电流表，并增加________根导线. ?
（3）请根据实物电路，在方框内画出电路图。
23.如图是小科同学把两种不同的金属片（铜片和锌片）插入橙子制成的“水果电池”．
（1）请根据甲图在方框内画出电路图．
（2）此水果电池工作时能量转化是________能转化为电能．
（3）此水果电池作为正极的是________．
24.学习了同种电荷相互排斥之后，小乐同学大胆的猜想，电荷间相互作用力的大小是否与两电荷所带的电荷量和它们之间的距离有关呢？于是他如图（1）所示，做起了实验．Q是一个带正电的物体，把系在丝线上的带正电的小球先后挂在A、B、C三处，比较小球在不同位置所受带电体的作用力的大小．则：
（1）这个力的大小可以通过________显示出来．
（2）为使实验现象更明显，悬挂在丝线上的小球应选用________
A? 小钢球????? B 塑料泡沫小球
（3）根据实验现象，可得出结论：________．
（4）做完以上实验后，用另一个小球靠近带正电的Q时，情景如图（2）所示，则另一个小球的带电情况是________．
A 带负电?????? B? 不带电?????? C? 二者都有可能．
25.（2010·宁波）轿车仪表盘上都有一个用来提醒司机车门是否关好的指示灯，若四个车门中任意一个车门未关好，该指示灯会一直发光，其工作原理如图所示。
（1）请具体说明保护电阻R0的作用________。
（2）指出该电路的一处不足________。
参考答案
例题分析
例1. D
例2. B
例3. C
例4. A
例5. C
例6. B
例7. C
例8.
例9.
例10.
例11.

例12. （1）负；保鲜膜
（2）C
（3）先用细线将纸巾摩擦过的塑料吸管悬挂起来；再用丝绸摩擦过的玻璃棒靠近塑料吸管；若塑料吸管和玻璃棒相互吸引，说明塑料吸管带负电，若相互排斥则带正电。（或其它合理答案）
巩固练习
1. B
2. D
3. C
4. B
5. B
6. A
7. C
8. A
9. B
10. B
11. C
12. C
13. D
14. C
15. B
二、填空题
16. （1）增大接触面的粗糙程度
（2）3.5×105
（3）A
17. （1）CE
（2）E
（3）串联；I1=I2=I3
三、解答题
18.
19.解：如图所示：
20.解：如图所示：
四、实验探究题
21. （1）三；AB；该变阻器允许通过的最大电流为2A
（2）
（3）串；一
22. （1）
（2）串；1
（3）

23. （1）解：水果电池作为电源，电压表并联在电源两端，如图所示：
（2）化学
（3）铜片
24. （1）丝线与竖直方向的夹角大小
（2）B
（3）在电荷量一定的情况下，电荷间的距离越小，电荷间的作用力越大
（4）C
25. （1）当四个车门都关好时，即四个开关都闭合时，灯泡被短路；如果没有R0 ， 那么整个电路短路，就可能发生火灾
（2）干路上缺少一个主开关，因此当汽车不用时，无法切断电路实现节能

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