(教用word)第9章　4　静电的防止与利用-【提分教练】2022-2023学年新教材高中物理必修第三册(人教版)

4　静电的防止与利用 核心素养目标 物理观念 科学思维 科学态度与责任 掌握处于静电平衡状态时导体的特征 认识尖端放电和静电屏蔽现象 掌握静电的应用和防止 一、静电平衡 静电平衡时，导体内部的电场强度处处为0。 二、尖端放电和静电屏蔽 1．避雷针应用的原理是尖端放电。 2．静电屏蔽 把一个电学仪器放在封闭的金属壳里，即使壳外有电场，但由于壳内电场强度保持为0，外电场对壳内的仪器不会产生影响。金属壳的这种作用叫作静电屏蔽。 三、静电吸附 静电在现代科技中的应用：现代科技中，可以应用静电来除尘、喷洒农药、静电喷漆、静电复印等。 1．判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)静电平衡时，导体内的自由电子不再定向移动。 (　√　) (2)处于静电平衡的导体，多余的电荷只分布在导体的外表面。 (　√　) 2．一个带电金属球，当它带的电荷量增加后(稳定)，其内部电场强度(　　) A．一定增加　　　　 B．一定减弱 C．可能增加，也可能减弱 D．不变 D　解析：原金属球处于静电平衡，其内部电场强度处处为0，所以当它带的电荷量增加后，其内部的电场强度不变，D正确。 　　 　　对静电平衡的理解和应用 如图所示，将一不带电的金属导体ABCD放到电场强度为E0的匀强电场中。导体ABCD内部的自由电子怎样移动？电子的移动最终会出现怎样的结果？ 提示：将呈电中性状态的金属导体放入电场强度为E0的静电场中，导体内的自由电子便受到与电场强度E0方向相反的电场力作用，如图甲所示。自由电子要向电场E0的反方向定向移动，并在导体的一个侧面聚集，使该侧面出现负电荷，而相对的另一侧出现“过剩”的等量的正电荷，导体沿着电场强度方向两端出现等量异种电荷，如图乙所示。等量异种电荷在导体内部形成与电场强度E0反向的电场强度E′，在导体内任一点的电场强度可表示为E内＝E0＋E′，因附加电场E′总与外电场E0方向相反，叠加的结果是削弱了导体内部的电场，随着导体两侧感应电荷继续增加，附加电场E′增强，合电场强度E内将逐渐减小，当E内＝0时，自由电子的定向移动也就停止了，这时就达到了静电平衡状态，如图丙所示。 1．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)金属导体达到静电平衡的时间是非常短的。 (3)导体达到静电平衡后，内部电场强度处处为0是指外电场E与导体两端的感应电荷产生的附加电场E′的合电场强度为0，E′＝－E。 2．处于静电平衡时的导体上的电荷分布特点 (1)净电荷只分布在导体表面，内部没有净电荷。 (2)感应电荷分布于导体两端，电性相反，电荷量相等，近异远同，如图甲所示。 (3)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分布越密集，如图乙所示。 一金属球原来不带电，现沿球直径的延长线放置一均匀带电的细杆MN，如图所示，金属球上感应电荷产生的电场在球内直径上a、b、c三点的电场强度大小分别为Ea、Eb、Ec，三者相比，则(　　) A．Ea最大 B．Eb最大 C．Ec最大 D．Ea＝Eb＝Ec C　解析：处于静电平衡的导体内部电场强度处处为0，故a、b、c三点的电场强度都为0。静电平衡的导体内部电场强度为0是感应电荷产生的电场与外电场叠加的结果，所以感应电荷在球内某点产生的电场的电场强度与MN在这一点形成的电场的电场强度等大反向。比较感应电场在a、b、c三点的电场强度，实质上是比较带电体MN产生的电场在这三点的电场强度。由于c点离MN最近，故MN产生的电场在c点的电场强度最大，故感应电荷产生的电场在c点的电场强度也最大，C正确。 感应电荷的电场强度的求解思路 (1)先求解外电场在该处电场强度的大小和方向。 (2)再利用导体内部合电场强度处处为0和电场的叠加原理，求解感应电荷在该处的电场强度，此场电场强度与外电场的电场强度大小相等，方向相反。 1．如图所示，一个不带电的表面绝缘的导体P正在向带正电的小球Q缓慢靠近，但不接触，也没有发生放电现象，则下列说法正确的是(　　) A．B端的感应电荷为负电荷 B．导体内电场强度越来越大 C．导体上的感应电荷在C点产生的电场强度始终大于在B点产生的电场强度 D．导体内电场强度越来越小 C　解析：根据“近异远同”特点，导体B端的感应电荷为正电荷，A错误；导体处于静电平衡状态，内部电场强度处处为0，B、D错误；导体处于静电平衡状态，感应电荷的电场强度和带电小球的电场强度等大、反向、共线，由于带电小球在C点产生的电场强度大，故感应电荷在C点产生的电场强度也大，C正确。 2．(多选)如图所示，在绝缘板上放有一个不带电的金箔验电器A和一个带正电荷的空腔导体B。下列实验方法能使验电器箔片张开的是(　　) A．用取电棒C(带绝缘柄的导体棒