9.4 静电的防止与利用-2021-2022学年高二物理精讲与精练高分突破考点专题系列（人教版2019必修第三册）

第九章 静电场及其应用 9.4：静电的防止与利用 一：知识精讲归纳 一．静电感应现象 1.把导体放入电场，导体内的自由电荷在电场力作用下定向移动，而使导体两端出现等量异种电荷的现象． 2．静电平衡状态：导体在电场中发生静电感应现象，感应电荷的电场与原电场叠加，使导体内部各点的合电场等于零，导体内的自由电子不再发生移动的状态． 3．静电平衡状态的特征 (1)处于静电平衡状态的导体，内部的场强处处为零． (2)处于静电平衡状态的导体，外部表面附近任何一点的场强方向必跟该点的表面垂直． (3)处于静电平衡状态的整个导体是个等势体，导体的表面为等势面． 4．静电平衡导体上的电荷分布 带电的导体内部没有电荷，电荷分布在导体的外表面．且在导体表面越尖锐的位置，电荷的密度越大，凹陷的位置几乎没有电荷． 二：尖端放电与静电屏蔽 尖端放电 静电屏蔽 原理 导体尖端的强电场使附近的空气电离，电离后的异种离子与尖端的电荷中和，相当于导体从尖端失去电荷. 当金属外壳达到静电平衡时，内部没有电场，因而金属的外壳会对其内部起保护作用，使它内部不受外部电场的影响． 应用或 防止 应用：避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施． 防止：高压设备中导体的表面尽量光滑会减少电能的损失. 应用：电学仪器外面有金属壳，野外高压线上方还有两条导线与大地相连. 技巧总结：对静电平衡的理解 1．静电平衡的实质：金属导体放到场强为E0的电场中，金属中的自由电荷在电场力作用下定向移动导致导体一侧聚集负电荷，而另一侧聚集正电荷，感应电荷在导体内部产生与原电场方向相反的电场，导致合场强减小．当感应电荷继续增加，合场强逐渐减小，合场强为零时，自由电荷的定向移动停止． 2．对静电平衡的三点理解 (1)静电平衡是自由电荷发生定向移动的结果，达到静电平衡时，自由电荷不再发生定向移动． (2)金属导体建立静电平衡的时间是非常短暂的． (3)导体达到静电平衡后内部场强处处为零是指外电场E与导体两端的感应电荷产生的附加电场E′的合场强为零，E′＝－E. 3．静电平衡状态下的导体的电荷分布特点 (1)净电荷都分布在导体的表面，导体内部没有净电荷． (2)感应电荷分布于导体两端，电性相反，电量相等，远同近异． 二：考点题型归纳 一：静电的防止与利用 1．关于静电的利用和防范，以下说法中正确的是（　　） A．静电复印是防范静电的 B．为了防止静电积聚，飞机起落架的轮胎必须用绝缘橡胶制成 C．油罐车行驶途中车尾有一条铁链拖在地上，可以避免产生电火花引起的爆炸 D．电工被铜丝编织的衣服所包裹，使体内的电势为零，对人体保护作用 2．以下几个生活中的物理现象，涉及的物理原理与其他三个不同的是（　　） A．夜间高压线周围有时会出现一层绿色光晕 B．优质的话筒线在信号传输线外又多包了一层金属网 C．超高压带电作业的工人穿戴的工作服包含金属丝织物 D．精密的电子仪器放在封闭的金属壳里就不受外界电场的影响 3．在一次科学晚会上，一位老师表演了一个“魔术”：一个没有底的空塑料瓶上固定着一根铁锯条和一块易拉罐（金属）片，把它们分别跟静电起电机的两极相连。在塑料瓶里放一盘点燃的蚊香，很快就看见整个透明塑料瓶里烟雾缭绕。当把起电机一摇，顿时塑料瓶清澈透明，停止摇动，又是烟雾缭绕。关于以上实验说法正确的是（　　） A．需要加大室内的空气湿度，这个实验才可能完成好 B．起电机摇动前，需先让烟尘颗粒带上电荷才能做成功 C．起电机摇动时，塑料瓶内易拉罐（金属）片边电场强度最大 D．若锯条接电源负极，金属片接正极，则这些烟尘附着在金属片上面 二：导体上电荷的分布与尖端放电 4．如图所示，左边是一个原先不带电的导体，右边C是后来靠近导体的带正电金属球，若用绝缘工具沿图示某条虚线将导体切开，分导体为A、B两部分，这两部分所带电荷量的数值分别为QA、QB，则下列结论正确的是（　　） A．沿虚线d切开，A带负电，B带正电，且QB > QA B．只有沿虚线b切开，才有A带正电，B带负电，并QB = QA C．沿虚线a切开，A带正电，B带负电，且QB > QA D．沿任意一条虚线切开，都有A带正电，B带负电，而QA、QB的值与所切的位置有关 5．如图所示，一个原来不带电的半径为r的空心金属球放在绝缘支架上，右侧放一个电荷量为+Q的点电荷，点电荷到金属球的球心距离为3r。达到静电平衡后，下列说法正确的是（　　） A．金属球内的合场强处处为零 B．金属球的左侧感应出负电荷，右侧感应出正电荷 C．金属球可以感应带电，说明电荷可以被创造出来。 D．感应电荷在金属球球心处产生的电场场强大小为 6．一个带正电的金属导体处于静电平衡状态。下列说法正确的是（　　） A．导体内部场强不一定为0 B．导体上各点的电势相等 C．导体外表面的电荷