4．靜電的防止與利用第九章靜電場(chǎng)及其應(yīng)用整體感知·自我新知初探[學(xué)習(xí)任務(wù)]

1．知道什么是靜電平衡狀態(tài)，能說(shuō)出靜電平衡狀態(tài)下的導(dǎo)體特點(diǎn)。2．知道導(dǎo)體上電荷的分布特征，了解尖端放電、靜電屏蔽現(xiàn)象及其成因。3．了解靜電除塵、靜電噴漆、靜電復(fù)印的工作原理。[問(wèn)題初探]

問(wèn)題1．靜電平衡狀態(tài)指的是什么狀態(tài)？問(wèn)題2．靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體內(nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)度有什么特點(diǎn)？問(wèn)題3．避雷針的原理是什么？[提示]問(wèn)題1．導(dǎo)體內(nèi)的自由電子不再發(fā)生定向移動(dòng)的狀態(tài)。問(wèn)題2．內(nèi)部的電場(chǎng)強(qiáng)度處處為零。問(wèn)題3．尖端放電。[自我感知]經(jīng)過(guò)你認(rèn)真的預(yù)習(xí)，結(jié)合你對(duì)本節(jié)課的理解和認(rèn)識(shí)，請(qǐng)畫(huà)出本節(jié)課的知識(shí)邏輯體系。探究重構(gòu)·關(guān)鍵能力達(dá)成1．靜電感應(yīng)現(xiàn)象：放入電場(chǎng)中的導(dǎo)體，由于靜電感應(yīng)，在導(dǎo)體的兩側(cè)感應(yīng)出______的現(xiàn)象。2．靜電平衡狀態(tài)：導(dǎo)體內(nèi)的自由電子不再發(fā)生__________的狀態(tài)。3．導(dǎo)體內(nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)度特點(diǎn)：處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，其內(nèi)部的電場(chǎng)強(qiáng)度_________。知識(shí)點(diǎn)一靜電平衡電荷定向移動(dòng)處處為0如圖所示，不帶電的金屬導(dǎo)體放到電場(chǎng)中，導(dǎo)體內(nèi)的自由電子將發(fā)生定向移動(dòng)，使導(dǎo)體兩端出現(xiàn)等量異種電荷。問(wèn)題1．自由電子定向移動(dòng)的原因是什么？定向移動(dòng)的方向又如何？提示：靜電力，與電場(chǎng)強(qiáng)度方向相反。問(wèn)題2．自由電子能否一直定向移動(dòng)？為什么？提示：不能，自由電子也形成電場(chǎng)E′，當(dāng)E′＝－E0時(shí)，不再定向移動(dòng)。1．對(duì)靜電平衡的三點(diǎn)理解(1)靜電平衡是自由電荷發(fā)生定向移動(dòng)的結(jié)果，達(dá)到靜電平衡時(shí)，自由電荷不再發(fā)生定向移動(dòng)。(2)金屬導(dǎo)體建立靜電平衡的時(shí)間是非常短暫的。(3)導(dǎo)體達(dá)到靜電平衡后內(nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)度處處為零是指外電場(chǎng)E與導(dǎo)體兩端的感應(yīng)電荷產(chǎn)生的附加電場(chǎng)E′的合電場(chǎng)強(qiáng)度為零，E′＝－E。2．處于靜電平衡時(shí)的導(dǎo)體上的電荷分布特點(diǎn)(1)凈電荷只分布在導(dǎo)體外表面，內(nèi)部沒(méi)有凈電荷。(2)感應(yīng)電荷分布于導(dǎo)體兩端，電性相反，電荷量相等，近異遠(yuǎn)同，如圖甲所示。(3)凈電荷在導(dǎo)體外表面的分布不均勻，一般越是尖銳的地方電荷的分布越密集，如圖乙所示?！镜淅?】(對(duì)靜電平衡的理解)如圖所示，把一個(gè)架在絕緣支架上的枕形導(dǎo)體放在正點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)中，導(dǎo)體處于靜電平衡狀態(tài)。下列說(shuō)法正確的是(

)A．導(dǎo)體內(nèi)部A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大于B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度B．感應(yīng)電荷在A、B兩點(diǎn)產(chǎn)生的附加電場(chǎng)強(qiáng)度EA＝EBC．感應(yīng)電荷在A、B兩點(diǎn)產(chǎn)生的附加電場(chǎng)強(qiáng)度EA<EBD．當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，電子從大地沿導(dǎo)線向?qū)w移動(dòng)√D

[枕形導(dǎo)體在正點(diǎn)電荷附近，出現(xiàn)靜電感應(yīng)現(xiàn)象，導(dǎo)致電荷重新分布，因此在枕形導(dǎo)體內(nèi)部出現(xiàn)感應(yīng)電荷的電場(chǎng)與點(diǎn)電荷的電場(chǎng)疊加，靜電平衡時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)度處處為零，A錯(cuò)誤；導(dǎo)體內(nèi)部的電場(chǎng)強(qiáng)度處處為零，所以感應(yīng)電荷產(chǎn)生的附加電場(chǎng)強(qiáng)度的大小與點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小相等，方向相反，故EA>EB，B、C錯(cuò)誤；當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，電子從大地沿導(dǎo)線向?qū)w移動(dòng)，D正確。]【典例2】

(處于靜電平衡的導(dǎo)體的電荷分布)(多選)如圖所示，在絕緣板上放有一個(gè)不帶電的金箔驗(yàn)電器A和一個(gè)帶正電荷的空腔導(dǎo)體B。下列實(shí)驗(yàn)方法中能使驗(yàn)電器箔片張開(kāi)的是(

)A．用取電棒C(帶絕緣柄的導(dǎo)體棒)先跟B的內(nèi)壁接觸一下后再跟A接觸B．用取電棒C先跟B的外壁接觸一下后再跟A接觸C．用帶絕緣外皮的導(dǎo)線把驗(yàn)電器A跟取電棒C的導(dǎo)體部分相連，再把取電棒C與B的外壁接觸D．使驗(yàn)電器A靠近B√√√BCD

[A項(xiàng)中取電棒先和B的內(nèi)壁接觸后，由于B的內(nèi)壁本身沒(méi)有電荷，所以再接觸A時(shí)驗(yàn)電器箔片不張開(kāi)；B項(xiàng)中可以使取電棒帶電，從而使A帶電；C項(xiàng)中用帶絕緣外皮的導(dǎo)線連接實(shí)際上是將驗(yàn)電器A和C連成了一個(gè)導(dǎo)體，A因接觸而帶電；D項(xiàng)中是感應(yīng)起電。所以B、C、D項(xiàng)正確。]【典例3】

(利用靜電平衡的特點(diǎn)求解電場(chǎng)強(qiáng)度)長(zhǎng)為l的導(dǎo)體棒原來(lái)不帶電，現(xiàn)將一帶電荷量為＋q的點(diǎn)電荷放在距棒左端R處，如圖所示。當(dāng)棒達(dá)到靜電平衡時(shí)，求棒上感應(yīng)電荷在棒內(nèi)中點(diǎn)P處產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度。

解題技巧

求處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體內(nèi)部某點(diǎn)感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的方法(1)求出外電場(chǎng)在所求點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度E外的大小和方向。(2)由于導(dǎo)體處于靜電平衡狀態(tài)，則導(dǎo)體內(nèi)部各點(diǎn)滿(mǎn)足靜電平衡條件E合＝0。(3)由E合＝E外＋E感＝0，求出感應(yīng)電荷在所求點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度E感的大小和方向。[鏈接教材]教材中如圖所示的實(shí)驗(yàn)中，用金屬網(wǎng)把驗(yàn)電器罩起來(lái)，驗(yàn)電器的金屬箔片能張開(kāi)嗎？為什么？知識(shí)點(diǎn)二尖端放電靜電屏蔽提示：不會(huì)張開(kāi)，金屬網(wǎng)可以屏蔽外電場(chǎng)。1．電離：導(dǎo)體尖端的電荷密度______，附近的電場(chǎng)強(qiáng)度______，使空氣中的帶電粒子發(fā)生劇烈運(yùn)動(dòng)，并與空氣分子碰撞從而使空氣分子中的正負(fù)電荷______的現(xiàn)象。2．尖端放電：導(dǎo)體尖端的強(qiáng)電場(chǎng)使附近的空氣電離出帶電粒子，那些所帶電荷與導(dǎo)體尖端的電荷符號(hào)相反的粒子，由于被吸引而奔向尖端，與尖端的電荷______，相當(dāng)于導(dǎo)體從尖端失去電荷的現(xiàn)象。3．尖端放電的應(yīng)用與防止(1)應(yīng)用：________是利用尖端放電避免雷擊的一種設(shè)施。(2)防止：高壓設(shè)備中導(dǎo)體的表面盡量______，減少電能的損失。越大越大分離中和避雷針光滑4．靜電屏蔽：把一個(gè)電學(xué)儀器放在______的金屬殼(網(wǎng))里，即使殼(網(wǎng))外有電場(chǎng)，由于____________________保持為零，外電場(chǎng)對(duì)殼(網(wǎng))內(nèi)的儀器不會(huì)__________的現(xiàn)象。5．靜電屏蔽的應(yīng)用：電學(xué)儀器外面有金屬殼、野外高壓線上方有__________與大地相連。封閉殼(網(wǎng))內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度產(chǎn)生影響兩條導(dǎo)線如圖所示，超高壓帶電作業(yè)的工人穿戴的工作服，是用銅絲編織的。問(wèn)題1．為什么要用包含金屬絲的織物制成？提示：利用了靜電屏蔽，將外面電場(chǎng)屏蔽掉，使電工不受影響。問(wèn)題2．高壓輸電線上方架著與大地相連的兩條導(dǎo)線的目的？

提示：形成了一個(gè)稀疏的金屬網(wǎng)，以減小被雷擊中的概率，利用了靜電屏蔽。1．尖端放電導(dǎo)體尖端電荷密度大，周?chē)碾妶?chǎng)強(qiáng)度大，把周?chē)目諝怆婋x，帶電粒子在強(qiáng)電場(chǎng)的作用下加速撞擊空氣中的分子，使它們進(jìn)一步電離，所帶電荷與導(dǎo)體尖端的電荷符號(hào)相反的粒子被吸引而奔向尖端，與尖端上的電荷中和。2．靜電屏蔽(1)靜電屏蔽的實(shí)質(zhì)靜電屏蔽的實(shí)質(zhì)是利用了靜電感應(yīng)現(xiàn)象，使金屬殼內(nèi)感應(yīng)電荷的電場(chǎng)和外加電場(chǎng)矢量和為零，好像是金屬殼將外電場(chǎng)“擋”在外面，即所謂的屏蔽作用，其實(shí)是殼內(nèi)兩種電場(chǎng)并存，矢量和為零。(2)靜電屏蔽的兩種情況

導(dǎo)體外部電場(chǎng)不影響導(dǎo)體內(nèi)部接地導(dǎo)體內(nèi)部的電場(chǎng)不影響導(dǎo)體外部圖示

導(dǎo)體外部電場(chǎng)不影響導(dǎo)體內(nèi)部接地導(dǎo)體內(nèi)部的電場(chǎng)不影響導(dǎo)體外部實(shí)現(xiàn)過(guò)程因場(chǎng)源電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)與導(dǎo)體球殼表面上感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)在空腔內(nèi)的合電場(chǎng)強(qiáng)度為零，達(dá)到靜電平衡狀態(tài)，起到屏蔽外電場(chǎng)的作用當(dāng)空腔外部接地時(shí)，外表面的感應(yīng)電荷因接地將傳給地球，外部電場(chǎng)消失，起到屏蔽內(nèi)電場(chǎng)的作用

導(dǎo)體外部電場(chǎng)不影響導(dǎo)體內(nèi)部接地導(dǎo)體內(nèi)部的電場(chǎng)不影響導(dǎo)體外部最終結(jié)論導(dǎo)體內(nèi)空腔不受外界電荷影響接地導(dǎo)體空腔外部不受內(nèi)部電荷影響本質(zhì)靜電感應(yīng)與靜電平衡，所以做靜電屏蔽的材料只能是導(dǎo)體，不能是絕緣體【典例4】

(對(duì)尖端放電的理解)如圖所示是模擬避雷針作用的實(shí)驗(yàn)裝置，金屬板M接高壓電源的正極，金屬板N接負(fù)極。金屬板N上有兩個(gè)等高的金屬柱A、B，A為尖頭，B為圓頭。逐漸升高電源電壓，當(dāng)電壓達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，可看到放電現(xiàn)象。先產(chǎn)生放電現(xiàn)象的是(

)A．A金屬柱B．B金屬柱C．A、B金屬柱同時(shí)D．可能是A金屬柱，也可能是B金屬柱A

[由于導(dǎo)體尖端電荷比較密集，更容易產(chǎn)生放電現(xiàn)象。]√【典例5】

(靜電外屏蔽)如圖所示，把原來(lái)不帶電的金屬殼B的外表面接地，將一帶正電的小球A從小孔中放入球殼內(nèi)，但不與B接觸，達(dá)到靜電平衡后，則(

)A．B的空腔內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度為零B．B不帶電C．B的外表面帶正電D．B的內(nèi)表面帶負(fù)電√[思路點(diǎn)撥]

(1)因靜電感應(yīng)，帶正電小球A可使金屬殼內(nèi)外表面產(chǎn)生感應(yīng)電荷。(2)金屬殼B的外表面接地，外表面與大地間可通過(guò)接地線發(fā)生電荷的轉(zhuǎn)移，最終使金屬殼外表面不帶電。D

[因?yàn)榻饘贇さ耐獗砻娼拥?，所以外表面沒(méi)有感應(yīng)電荷，只有內(nèi)表面有感應(yīng)電荷分布，且由于A帶正電，則B的內(nèi)表面帶負(fù)電，D正確，B、C錯(cuò)誤；B的空腔內(nèi)有帶正電的小球A產(chǎn)生的電場(chǎng)和金屬殼內(nèi)表面感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)，所以空腔內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度不為零，A錯(cuò)誤。]【典例6】

(靜電內(nèi)屏蔽)如圖所示，用金屬網(wǎng)把不帶電的驗(yàn)電器罩起來(lái)，再使帶電金屬球靠近金屬網(wǎng)，則下列說(shuō)法正確的是(

)A．箔片張開(kāi)B．箔片不張開(kāi)C．金屬球帶電荷量足夠大時(shí)才會(huì)張開(kāi)D．金屬網(wǎng)罩內(nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)度不為零√B

[金屬網(wǎng)是導(dǎo)體，從而形成了靜電屏蔽，使金屬網(wǎng)罩內(nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)度為零，驗(yàn)電器上端不會(huì)感應(yīng)出電荷，所以箔片不張開(kāi)，與金屬球所帶電荷量無(wú)關(guān)。故選B。]規(guī)律方法

處理靜電屏蔽問(wèn)題的三點(diǎn)注意(1)空腔可以屏蔽外界電場(chǎng)作用，接地的空腔可以屏蔽內(nèi)部的電場(chǎng)作用，其本質(zhì)都是因?yàn)榧ぐl(fā)電場(chǎng)與感應(yīng)電場(chǎng)疊加的結(jié)果，分析中應(yīng)特別注意分清是哪一部分電場(chǎng)作用，還是合電場(chǎng)作用的結(jié)果。(2)對(duì)靜電感應(yīng)，要掌握導(dǎo)體內(nèi)部的自由電荷是如何移動(dòng)的，是如何建立起附加電場(chǎng)的，何處會(huì)出現(xiàn)感應(yīng)電荷。(3)對(duì)靜電平衡，要理解導(dǎo)體達(dá)到靜電平衡時(shí)所具有的特點(diǎn)。1．靜電吸附：在電場(chǎng)中，帶電粒子在________作用下，向著電極運(yùn)動(dòng)，最后被吸附在電極上的現(xiàn)象。2．靜電除塵：當(dāng)空氣中的塵埃帶電時(shí)，在靜電力作用下，塵埃到達(dá)電極而被收集起來(lái)的過(guò)程。3．靜電噴漆：接負(fù)高壓的涂料霧化器噴出的油漆微粒帶負(fù)電，在靜電力作用下，向著作為_(kāi)_____的工件運(yùn)動(dòng)，并沉積在工件表面。知識(shí)點(diǎn)三靜電吸附靜電力正極4．靜電復(fù)?。簭?fù)印機(jī)應(yīng)用了__________的原理，復(fù)印機(jī)的有機(jī)光導(dǎo)體鼓表面涂覆有機(jī)光導(dǎo)體(OPC)，無(wú)光照時(shí)，OPC是________，受光照時(shí)變成導(dǎo)體。靜電吸附絕緣體問(wèn)題1．油罐車(chē)尾部都裝有導(dǎo)電拖地帶，你知道這是為什么嗎？提示：油罐車(chē)在運(yùn)輸過(guò)程中，油與桶壁的摩擦、車(chē)身與空氣的摩擦都會(huì)產(chǎn)生靜電，導(dǎo)電拖地帶的作用是及時(shí)地把靜電導(dǎo)走，防止產(chǎn)生電火花而發(fā)生爆發(fā)。問(wèn)題2．在加油站給車(chē)加油前，為什么要觸摸一下靜電釋放器？

提示：為了避免人體攜帶電荷，在接觸金屬加油槍時(shí)放電，放電產(chǎn)生靜電火花，可能會(huì)引燃汽油，造成危險(xiǎn)。1．靜電的應(yīng)用利用靜電的性質(zhì)應(yīng)用舉例利用靜電能吸引較小物體靜電復(fù)印、靜電噴漆、靜電噴霧、激光打印、靜電除塵利用高壓產(chǎn)生的電場(chǎng)靜電保鮮、靜電滅菌、農(nóng)作物種子處理利用放電產(chǎn)生物臭氧防止紫外線、氮合成氨2．靜電的防止防止靜電危害的基本辦法是盡快把產(chǎn)生的靜電導(dǎo)走，避免越積越多。防止靜電的途徑主要有：(1)避免產(chǎn)生靜電，例如，在可能情況下選用不易產(chǎn)生靜電的材料。(2)避免靜電的積累，產(chǎn)生的靜電要設(shè)法導(dǎo)走，例如，增加空氣濕度、接地等。【典例7】

(靜電除塵)如圖所示，為靜電除塵器除塵機(jī)理的示意圖。塵埃在電場(chǎng)中通過(guò)某種機(jī)制帶電，在靜電力的作用下向集塵極遷移并沉積，以達(dá)到除塵目的，下列表述正確的是(

)A．帶電塵埃帶正電荷B．電場(chǎng)方向由放電極指向集塵極C．帶電塵埃所受靜電力的方向與電場(chǎng)方向相同D．同一位置帶電荷量越多的塵埃所受靜電力越大√D

[集塵極接電源的正極，塵埃在靜電力作用下向集塵極遷移并沉積，說(shuō)明塵埃帶負(fù)電，A錯(cuò)誤；由于集塵極與電池的正極連接，電場(chǎng)方向由集塵極指向放電極，B錯(cuò)誤；負(fù)電荷在電場(chǎng)中受靜電力的方向與電場(chǎng)方向相反，C錯(cuò)誤；根據(jù)F＝qE可得，同一位置帶電荷量越多的塵埃所受靜電力越大，D正確。]【典例8】

(靜電噴涂)靜電噴涂利用了電荷之間的相互作用，其噴涂原理如圖所示，則下列說(shuō)法正確的是(

)A．涂料微粒一定帶正電B．涂料微粒一定帶負(fù)電C．涂料微粒可能帶正電，也可能帶負(fù)電D．噴嘴與工件之間的電場(chǎng)為勻強(qiáng)電場(chǎng)√A

[由于工件帶負(fù)電，因此根據(jù)同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引，涂料微粒一定帶正電，才能更容易吸附在工件上，A正確，B、C錯(cuò)誤；根據(jù)題圖中的信息可知，噴嘴與工件之間的電場(chǎng)是非勻強(qiáng)電場(chǎng)，D錯(cuò)誤。]【教用·備選例題】如圖所示，一個(gè)帶負(fù)電的金屬球放在絕緣的支架上，處于靜電平衡狀態(tài)，金屬球內(nèi)部的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E1，若減少金屬球的帶電荷量，再次處于靜電平衡狀態(tài)后，金屬球內(nèi)部的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E2，則(

)A．E2＜E1 B．E2＞E1C．E2＝E1 D．無(wú)法確定√C

[處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體內(nèi)部的電場(chǎng)強(qiáng)度處處為零，選項(xiàng)C正確。]應(yīng)用遷移·隨堂評(píng)估自測(cè)1．關(guān)于靜電的防止與利用，下列說(shuō)法正確的是(

)A．飛機(jī)上的著地輪用絕緣橡膠做輪胎，是為了及時(shí)地把飛機(jī)在飛行過(guò)程中由于摩擦而產(chǎn)生的電荷轉(zhuǎn)移給大地，以免發(fā)生放電現(xiàn)象，保證飛機(jī)和乘客的安全B．給病人做麻醉的醫(yī)生和護(hù)士都要穿絕緣性能良好的化纖制品，可防止麻醉藥燃燒C．避雷針是利用了靜電的尖端放電現(xiàn)象制作的，通常把避雷針頂端設(shè)計(jì)成球形是為了美觀D．高壓輸電線表面要很光滑，才能避免因尖端放電而損失電能√D

[飛機(jī)上的著地輪是用導(dǎo)電橡膠做輪胎，而不是用絕緣橡膠的，故A錯(cuò)誤；絕緣性能良好的化纖制品制成的衣服不能及時(shí)把靜電導(dǎo)入大地，容易造成手術(shù)事故，故B錯(cuò)誤；避雷針是利用了靜電的尖端效應(yīng)制作的，故避雷針必須做成針狀，不能做成球形，故C錯(cuò)誤；由于尖端放電現(xiàn)象，高壓輸電線表面要很光滑，才能避免因尖端放電而損失電能，故D正確。]2．(多選)如圖所示，絕緣金屬球殼的空腔內(nèi)、外各有一小球B和A，球殼接地。下列說(shuō)法正確的是(

)A．若A球帶電，則球殼內(nèi)的B球處的電場(chǎng)強(qiáng)度為零B．若B球帶電，則A球處的電場(chǎng)強(qiáng)度不為零C．若A球和B球均帶電，則彼此也不會(huì)相互影響D．若A球和B球均帶電，則由于球殼接地，A球?qū)球沒(méi)有影響，但B球?qū)球有影響√√AC

[若A球帶電，則B球相當(dāng)于放置在金屬球殼內(nèi)，B球處的電場(chǎng)強(qiáng)度為零，故A正確；若B球帶電，則A球相當(dāng)于放置在金屬球殼和大地構(gòu)成的導(dǎo)體球殼內(nèi)，A球處的電場(chǎng)強(qiáng)度也為零，故B錯(cuò)誤；由于靜電屏蔽，A、B兩球彼此不會(huì)相互影響，故C正確，D錯(cuò)誤。]3．如圖所示，一個(gè)原來(lái)不帶電的半徑為r的空心金屬球放在絕緣支架上，在其右側(cè)與球心等高處放置一個(gè)電荷量為＋Q的點(diǎn)電荷，點(diǎn)電荷到金屬球表面的最近距離為2r。由于靜電感應(yīng)，使金屬球上出現(xiàn)了感應(yīng)電荷，則球的左側(cè)帶________(選填“正”或“負(fù)”)電?？招慕饘偾蜻_(dá)到靜電平衡狀態(tài)時(shí)，球心處的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為_(kāi)_______，感應(yīng)電荷在球心處產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為_(kāi)_______，方向___________。正0

回歸本節(jié)知識(shí)，完成以下問(wèn)題：1．如圖所示，把一個(gè)不帶電的金屬導(dǎo)體ABCD放到電場(chǎng)強(qiáng)度為E0的電場(chǎng)中。由于靜電感應(yīng)，在導(dǎo)體AB側(cè)的平面上和CD側(cè)的平面上將感應(yīng)出什么電荷？

提示：在導(dǎo)體AB側(cè)的平面上將感應(yīng)出負(fù)電荷，在CD側(cè)的平面上將感應(yīng)出正電荷。2．靜電平衡時(shí)，導(dǎo)體ABCD內(nèi)部的電場(chǎng)強(qiáng)度有什么特點(diǎn)？提示：處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，其內(nèi)部的電場(chǎng)強(qiáng)度處處為0。3．什么叫作尖端放電？提示：中性的分子電離后變成帶負(fù)電的自由電子和失去電子而帶正電的離子。這些帶電粒子在強(qiáng)電場(chǎng)的作用下加速，撞擊空氣中的分子，使它們進(jìn)一步電離，產(chǎn)生更多的帶電粒子。那些所帶電荷與導(dǎo)體尖端的電荷符號(hào)相反的粒子，由于被吸引而奔向尖端，與尖端上的電荷中和，這相當(dāng)于導(dǎo)體從尖端失去電荷。這種現(xiàn)象叫作尖端放電。4．尖端放電對(duì)高壓設(shè)備有什么危害？應(yīng)怎樣減小危害？提示：尖端放電會(huì)導(dǎo)致高壓設(shè)備上電能的損失，所以高壓設(shè)備中導(dǎo)體的表面應(yīng)該盡量光滑。5．野外高壓輸電線是怎樣利用靜電屏蔽的？提示：野外高壓輸電線在三條輸電線上方還有兩條導(dǎo)線，它們與大地相連，形成一個(gè)稀疏的金屬“網(wǎng)”，把高壓線屏蔽起來(lái)，使其免遭雷擊。6．靜電吸附主要有哪些應(yīng)用？提示：靜電除塵、靜電噴漆、靜電復(fù)印等。

題組一靜電平衡1．如圖所示，顯示了在外加勻強(qiáng)電場(chǎng)E0的情況下，無(wú)窮大導(dǎo)體板中靜電平衡的建立過(guò)程。下列說(shuō)法正確的是(

)1題號(hào)2345678910111213課時(shí)分層作業(yè)(四)靜電的防止與利用1題號(hào)23456789101112131題號(hào)2345678910111213A．圖甲、圖乙顯示了導(dǎo)體內(nèi)部帶負(fù)電的電子在靜電力作用下運(yùn)動(dòng)，而帶正電的粒子不受靜電力作用B．圖丙中，導(dǎo)體內(nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)度處處為零C．圖丙中，導(dǎo)體內(nèi)部沒(méi)有電場(chǎng)D．圖丙中，導(dǎo)體AB表面感應(yīng)電荷將在導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生一個(gè)水平向左的電場(chǎng)，大小也為E0√B

[題圖甲、乙顯示了導(dǎo)體內(nèi)部帶負(fù)電的電子在靜電力作用下向左運(yùn)動(dòng)，易知帶正電的粒子同樣會(huì)受到靜電力的作用，A錯(cuò)誤；題圖丙中導(dǎo)體AB表面和CD表面的感應(yīng)電荷將在導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生一個(gè)水平向左的感應(yīng)電場(chǎng)，大小也為E0，與原電場(chǎng)疊加后，使得導(dǎo)體內(nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)度處處為零，但感應(yīng)電場(chǎng)和原電場(chǎng)依然存在，故B正確，C、D錯(cuò)誤。]1題號(hào)23456789101112132．如圖所示，空心金屬球殼上所帶電荷量為＋Q，關(guān)于O、M兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度EO、EM的說(shuō)法中正確的是(

)A．EO≠0

EM＝0B．EO＝0

EM≠0C．EO＝0

EM＝0D．EO≠0

EM≠0√1題號(hào)2345678910111213C

[靜電平衡狀態(tài)中的導(dǎo)體內(nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)度處處為零。故C正確。]3．在點(diǎn)電荷－Q形成的電場(chǎng)中，一金屬圓盤(pán)處于靜電平衡狀態(tài)，若圓盤(pán)所在平面與點(diǎn)電荷在同一平面內(nèi)，則能正確表示圓盤(pán)上感應(yīng)電荷在圓盤(pán)中A點(diǎn)所激發(fā)的附加電場(chǎng)強(qiáng)度E′的方向的是右圖中的(

)1題號(hào)2345678910111213

A

B

C

D√A

[由于圓盤(pán)處于靜電平衡狀態(tài)，感應(yīng)電荷在圓盤(pán)中A點(diǎn)激發(fā)的附加電場(chǎng)強(qiáng)度E′應(yīng)與－Q在A點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度E等大反向，選項(xiàng)A正確。]1題號(hào)2345678910111213

題組二尖端放電靜電屏蔽4．(2021·浙江6月選考)如圖所示，在火箭發(fā)射塔周?chē)袖撹F制成的四座高塔，高塔的功能最有可能的是(

)√1題號(hào)2345678910111213A．探測(cè)發(fā)射臺(tái)周?chē)L(fēng)力的大小B．發(fā)射與航天器聯(lián)系的電磁波C．預(yù)防雷電擊中待發(fā)射的火箭D．測(cè)量火箭發(fā)射過(guò)程的速度和加速度C

[在火箭發(fā)射塔周?chē)袖撹F制成的四座高塔，因鋼鐵制的高塔有避雷作用，其功能是預(yù)防雷電擊中待發(fā)射的火箭。故選C。]5．請(qǐng)用學(xué)過(guò)的電學(xué)知識(shí)判斷下列說(shuō)法正確的是(

)A．電工穿絕緣衣比穿金屬衣安全B．制作汽油桶的材料用金屬比用塑料好C．小鳥(niǎo)停在單根高壓輸電線上會(huì)被電死D．打雷時(shí)，待在汽車(chē)?yán)锉却谀疚堇镆ｋU(xiǎn)√1題號(hào)2345678910111213B

[電工穿絕緣衣容易產(chǎn)生大量的靜電，反而比較危險(xiǎn)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；塑料油桶會(huì)因摩擦而帶電，因?yàn)樗芰鲜墙^緣材料，不能把電荷導(dǎo)走，所以塑料油桶內(nèi)易產(chǎn)生火花導(dǎo)致塑料油桶爆炸，選項(xiàng)B正確；小鳥(niǎo)停在單根高壓輸電線上時(shí)，加在小鳥(niǎo)兩腳間的電壓非常小，小鳥(niǎo)不會(huì)被電死，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；打雷時(shí)，待在汽車(chē)?yán)?，汽?chē)的金屬外殼起到靜電屏蔽的作用，而木屋沒(méi)有靜電屏蔽作用，所以待在汽車(chē)?yán)锉却谀疚堇镆踩?，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。]1題號(hào)23456789101112136．(多選)金屬殼放在光滑的絕緣水平墊上，下列四幅圖中金屬殼能起到屏蔽圖中電荷產(chǎn)生電場(chǎng)作用的是(

)√1題號(hào)2345678910111213A

B

C

D√√ABD

[選項(xiàng)A中，由于金屬殼發(fā)生靜電感應(yīng)，內(nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)度為零，金屬殼起到屏蔽外電場(chǎng)的作用，選項(xiàng)A正確；選項(xiàng)B中，金屬殼同大地連為一體，外殼起到屏蔽外電場(chǎng)的作用，選項(xiàng)B正確；選項(xiàng)C中電荷會(huì)引起金屬殼內(nèi)、外表面帶電，外表面電荷會(huì)在殼外空間中產(chǎn)生電場(chǎng)，即金屬殼起不到屏蔽作用，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；選項(xiàng)D中，將金屬殼接地后，外表面不帶電，殼外不產(chǎn)生電場(chǎng)，金屬殼起到屏蔽內(nèi)電場(chǎng)的作用，選項(xiàng)D正確。]1題號(hào)2345678910111213

題組三靜電吸附7．(多選)如圖所示為靜電除塵示意圖，在M、N兩點(diǎn)間加高壓電源時(shí)，金屬管內(nèi)的空氣電離，電離出的電子在靜電力的作用下運(yùn)動(dòng)，遇到煙氣中的煤粉，使煤粉帶負(fù)電荷，因而煤粉被吸附到管壁上，排出的煙就清潔了。就此示意圖，下列說(shuō)法正確的是(

)A．N接電源的正極B．M接電源的正極C．電場(chǎng)強(qiáng)度EB＞EAD．電場(chǎng)強(qiáng)度EB＜EA1題號(hào)2345678910111213√√AC

[電子附著在煤粉上，使煤粉帶上負(fù)電荷，煤粉若能吸附在管壁上，說(shuō)明管壁帶正電荷，因此可知N接電源正極，A正確，B錯(cuò)誤；金屬棒與金屬管可看成圓柱電極與圓環(huán)電極，電場(chǎng)線分布情況如圖所示，由圖可知金屬棒附近的B點(diǎn)處電場(chǎng)線較密，而靠近金屬管壁的A點(diǎn)處電場(chǎng)線較疏，故B處電場(chǎng)強(qiáng)度比A處電場(chǎng)強(qiáng)度大，即EB＞EA，C正確，D錯(cuò)誤。]1題號(hào)23456789101112138．復(fù)印機(jī)的核心部件是有機(jī)光導(dǎo)體鼓，它是在一個(gè)金屬圓柱表面涂覆有機(jī)光導(dǎo)體(OPC)而制成的，沒(méi)有光照時(shí)，OPC是絕緣體，受到光照時(shí)變成導(dǎo)體。如圖所示，復(fù)印機(jī)的基本工作過(guò)程是：(1)在暗處的有機(jī)光導(dǎo)體鼓和一個(gè)金屬絲電極之間加上高電壓，金屬絲附近空氣發(fā)生電離，使轉(zhuǎn)動(dòng)鼓體均勻帶上正電荷；(2)文件反射的強(qiáng)光通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)在鼓上成像，鼓上形成“靜電潛像”；(3)鼓體轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)過(guò)墨粉盒，潛像將帶相反電荷的墨粉吸引到鼓體帶電部位；(4)鼓體繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)過(guò)復(fù)印紙，帶電復(fù)印紙又將墨粉吸引到復(fù)印紙上。以下說(shuō)法正確的是(

)1題號(hào)23456789101112131題號(hào)2345678910111213A．步驟(1)中發(fā)生了靜電感應(yīng)現(xiàn)象B．步驟(2)中發(fā)生了局部導(dǎo)電現(xiàn)象C．步驟(3)中發(fā)生了靜電平衡現(xiàn)象D．步驟(4)中發(fā)生了靜電屏蔽現(xiàn)象√B

[在暗處的有機(jī)光導(dǎo)體鼓和一個(gè)金屬絲電極之間加上高電壓，金屬絲附近的空氣發(fā)生電離，這是將空氣電離的現(xiàn)象，A錯(cuò)誤；文件反射的強(qiáng)光使鼓體上部分OPC變成導(dǎo)體，將電荷導(dǎo)走，有字的部分則仍是絕緣體，保留電荷，這是局部導(dǎo)電現(xiàn)象，B正確；鼓體轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)過(guò)墨粉盒，潛像將帶相反電荷的墨粉吸引到鼓體帶電部位，這是異種電荷相互吸引現(xiàn)象，C錯(cuò)誤；鼓體繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)過(guò)復(fù)印紙，帶電復(fù)印紙又將墨粉吸引到復(fù)印紙上，這是異種電荷相互吸引現(xiàn)象，D錯(cuò)誤。]1題號(hào)23456789101112139．(多選)如圖所示，在左邊的絕緣支架上插上頂針(其頂端是尖的)，在頂針上裝上金屬風(fēng)針，若給風(fēng)針附近的圓形金屬板接上正高壓極，風(fēng)針接負(fù)高壓極，風(fēng)針尖端放電會(huì)使其旋轉(zhuǎn)起來(lái)，下列說(shuō)法中正確的是(

)1題號(hào)23456789101112131題號(hào)2345678910111213A．風(fēng)針尖端附近的電場(chǎng)線分布較密B．風(fēng)針附近的空氣在強(qiáng)電場(chǎng)下發(fā)生電離C．空氣中的陽(yáng)離子會(huì)向風(fēng)針的尖端運(yùn)動(dòng)D．交換金屬板與風(fēng)針?biāo)鶐щ姾呻娦?，風(fēng)針的尖端會(huì)有正電荷射出√√√ABC

[在導(dǎo)體外表面，越尖銳的位置電荷的密度越大，附近的電場(chǎng)越強(qiáng)，所以風(fēng)針尖端附近的電場(chǎng)線分布較密，故A正確；風(fēng)針附近的空氣中殘留的帶電粒子在強(qiáng)電場(chǎng)的作用下發(fā)生劇烈的運(yùn)動(dòng)，把空氣中的氣體分子撞“散”，也就是使分子中的正負(fù)電荷分離，即發(fā)生電離，故B正確；因?yàn)轱L(fēng)針接負(fù)高壓極，所以空氣中的陽(yáng)離子會(huì)向風(fēng)針的尖端運(yùn)動(dòng)，故C正確；交換金屬板與風(fēng)針?biāo)鶐щ姾呻娦?，風(fēng)針的尖端不會(huì)有正電荷射出，因?yàn)檎姾晒潭ㄔ诮饘僭雍藘?nèi)，故D錯(cuò)誤。]1題號(hào)234567891011121310．如圖所示，A為空心金屬球，B為金屬球，A、B原來(lái)不帶電，將另一帶正電荷的小球C從A球開(kāi)口處放入A球中央，不接觸A球，然后用手接觸一下A球的外表面，再用手接觸一下B球，再移走C球，則(

)A．A球帶負(fù)電荷，B球帶正電荷B．A球帶負(fù)電荷，B球不帶電C．A、B兩球都帶負(fù)電荷D．A、B兩球都帶正電荷√1題號(hào)2345678910111213B

[首先帶正電荷的小球C從A球開(kāi)口處放入A球中央，根據(jù)靜電感應(yīng)現(xiàn)象可知，A球內(nèi)表面帶負(fù)電荷，外表面帶正電荷，用手接觸A的外表面相當(dāng)于把A球接地，由大地傳導(dǎo)過(guò)來(lái)的電子與A球外表面正電荷中和，使A球外表面不帶電，此時(shí)A球?qū)ν馄痨o電屏蔽作用，A球內(nèi)的電場(chǎng)不影響外部。用手接觸B時(shí)，無(wú)電荷移動(dòng)，B球不帶電，當(dāng)帶正電荷的C球從A球內(nèi)移走后，A球內(nèi)表面所帶的負(fù)電荷移至外表面，所以此時(shí)A球帶負(fù)電荷。由上述可知，選項(xiàng)B正確。]1題號(hào)234567891011121311．一金屬球，原來(lái)不帶電，現(xiàn)沿球直徑的延長(zhǎng)線放置一均勻帶電的細(xì)桿MN，如圖