第1.4讲 静电的防止与利用-2022-2023学年高二物理链接教材精准变式练（人教版2019必修第三册）

第1.4讲 静电的防止与利用 【教材习题】P22，“练习与应用”第2题 解析：尖端附近的电场线密集，所以在锯条附近的场强大于金属片附近的场强，从瓶内结构分析，可知内部形成的电场是辐射状的而非匀强电场，当静电除尘装置接通静电高压时，存在强电场，它使空气电离成阴阳粒子，负离子在电场力的作用下，向正极移动时，碰到烟尘微粒使它带负电，带电烟尘在电场力的作用下，向正极移动，烟尘最终被吸附到金属片上，这样消除了烟尘中的尘粒。 [链接知识]静电除尘 【教材习题】P22，“练习与应用”第3题 解析：金属丝制成的工作服相当于一个金属“网”，利用静电屏蔽的原理来使得人体处于金属导体的空腔内，最后能做到保护的作用。 [链接知识]静电屏蔽 【教材习题】P17，“练习与应用”第4题 解析：在尖端处，电荷容易聚集，点火器需要瞬间高压放电，自然需要电荷密集，所以点火器的放电电极做成了针尖型，容易使空气电离形成电火花而放电。验电器的金属杆上端固定的电极要尽可能减少放电，所以固定一个金属球，是为了防止空气电离放电。 [链接知识]尖端放电 ( 精准变式题 ) 【变式1】如图所示，将一个不带电的金属球A放在带正电的点电荷Q的左侧，当金属球达到静电平衡时，下列判断正确的是(　　) A．金属球将产生出正电荷 B．金属球左侧将出现负的净电荷 C．点电荷Q在A的球心处产生的电场强度为零 D．A的内部合电场强度处处为零 解析：选D　由于静电感应，金属球左侧带正电，右侧带负电，A、B错误；点电荷在球心产生的电场强度不为零，C错误；A的内部合电场强度处处为零，D正确。 【变式2】如图所示，将悬在绝缘细线上带正电的小球A放在不带电的金属空心球C内(不跟球壁接触)，再将一个悬挂在绝缘细线上的带负电的小球B向C靠近，但不接触时(　　) A．小球A往左偏离竖直方向，小球B往右偏离竖直方向 B．小球A的位置不变，小球B往右偏离竖直方向 C．小球A往左偏离竖直方向，小球B的位置不变 D．小球A和B的位置都不变 解析：选B　对A受力分析：由于静电屏蔽，B球对球壳里面没有影响，A球受力情况不变，A球位置不变，A、C错；对B受力分析：球壳C不接地，A球对外界有影响，B球受到球壳的引力，B球向右偏离，B对D错。 【变式3】如图所示，把原来不带电的金属壳B的外表面接地，将一带正电的小球A从小孔中放入球壳内，但不与B接触，达到静电平衡后，则(　　) A．B的空腔内电场强度为零 B．B不带电 C．B的外表面带正电 D．B的内表面带负电 解析：D。因为金属壳的外表面接地，所以外表面没有感应电荷，只有内表面有感应电荷分布，且由于A带正电，则B的内表面带负电，D对，B、C错；B的空腔内有带正电的小球A产生的电场和金属壳内表面感应电荷产生的电场，所以空腔内电场强度不为零，A错． ( 教材知识链接 ) 一、静电平衡 1．静电感应现象：放入电场中的导体，由于静电感应，在导体的两侧出现感应电荷的现象。 若导体与外界相接，则自由电荷可以通过导体导走，使得导体最终整体带电；若导体不与外接相通，则一直保持两侧都带电的状态，此时导体内部则会有两个电场叠加，一个是导体外部原本的电场，第二个是导体自身形成的电场，对于导体内部来说有两个方向相反的电场同时存在，最后形成内部电场强度为0的状态，此时就形成了静电平衡的状态。 2．静电平衡状态：导体内的自由电荷不再发生定向移动的状态。 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.导体上电荷的分布 (1)导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的外表面． (2)在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度(单位面积的电荷量)越大，凹陷的位置几乎没有电荷． 2、 尖端放电 1. 净电荷在导体表面的分布不均匀，一般越是尖锐的地方电荷的分布越密集，如图乙所示。静电平衡的导体尖端电荷集中，电荷电场线密集。 甲　　　　　 　　　乙 2．电离：导体尖端的电荷密度很大，附近的电场强度很大，空气中的带电粒子剧烈运动，从而使空气分子被撞“散”而使空气分子中的正、负电荷分离的现象。 3．尖端放电：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的现象。 4．尖端放电的应用与防止 (1)应用：避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施。 (2)防止：高压设备中导体的表面尽量光滑，减少电能的损失。 三、静电屏蔽 1．静电屏蔽：静电平衡时，导体壳内空腔里的电场处处为零，外电场对壳内不会产生影响。 2．静电屏蔽的应用 (1)把电学仪