9.4 静电的防止与利用-2023-2024学年高二物理同步考点剖析讲义（人教版2019必修第三册）

9.4 静电的防止与利用 知识点1：静电平衡 （1）静电感应 一个带电的物体与不带电的导体相互靠近时由于电荷间的相互作用，会使导体内部的电荷重新分布，异种电荷被吸引到带电体附近，而同种电荷被排斥到远离带电体的导体另一端。 （2）静电平衡状态 导体中（包括表面上）没有电荷定向移动的状态叫做静电平衡状态。 （3）静电平衡产生原理 如下图所示，将金属导体放到外电场E0中，导体中自由电子受到外电场的电场力作用后向左移动，在右侧出现多余正电荷，导体两侧出现的正、负电荷在导体内部产生电场强度E’，该电场强度与外电场方向相反，这两个电场叠加后使原电场强度逐渐减弱，直至导体内部各点的合电场强度E=0为止，此时F＝Eq＝0，导体内的自由电子不再发生定向移动。 （4）静电平衡的条件 导体内部的合场强为零。 （5）静电平衡的特征 静电感应现象 1．如图，是一个带正电的电子和一个未知电性的导体，在a，b处由静止释放两个质量和体积很小的球（小球重力不计）。下列说法不正确的是（　　） A．导体可能带负电 B．若b球带负电，b球一定向左运动 C．若a球向右运动，则a一定带正电 D．若放入c球，质量稍比a球大，那么a可能绕c球运动 2．如图，将原来不带电与大地绝缘的导体静置于带正电的点电荷Q所形成的电场中，A、B两点在其表面，C点在其内部，达到静电平衡时，以下正确的是（　　） A．A点一侧表面带正电 B．感应电荷在C点产生的电场为零 C．感应电荷在C点产生的场强大小等于点电荷在C点产生场强的大小 D．若用手触摸一下导体，放手后导体将不带电 导体处于静电平衡状态时内外电场及电荷的分布规律 3．如图，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，导体分为A、B两部分，这两部分所带电荷量的数值分别为QA、QB，则下列结论正确的有（　　） A．沿虚线c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，且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 4．如图所示，A、B、C为等边三角形的三个顶点，相距为L的A、B两点分别固定有电荷量为和的点电荷，C点固定一个铜球。静电力常量为k。铜球上的感应电荷产生的电场在C点的电场强度大小为（　　） A． B． C． D． 知识点2：尖端放电 （1）导体的电荷分布特点 静电平衡时导体内部没有净电荷，电荷只分布在外表面上。外表面电荷分布不均匀，表面越尖 锐的位置电荷分布越密集，表面越平滑的位置电荷分布越稀疏，凹陷的位置几乎没有电荷。 （2）空气的电离 在一定条件下，导体尖端周围的强电场足以使空气中残留的带电粒子发生剧烈运动，并与空气分子碰撞从而使空气分子中的正负电荷分离。 （3）尖端放电 中性的分子电离后变成带负电的自由电子和失去电子而带正电的离子。这些带电粒子在强电 场的作用下加速，撞击空气中的分子，使它们进一步电离，产生更多的带电粒子。那些所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子，由于被吸引而奔向尖端，与尖端上的电荷中和，这相当于导体从尖端失去电荷。 （4）应用 制作避雷针。原理：当带电的雷雨云接近建筑物时，由于静电感应，金属棒出现与云层相反的 电荷。通过尖端放电，使得空气中的带电粒子与空气中的异号电荷中和，避免建筑物遭受雷击。 静电利用的防止 5．夏季，在雷云形成的过程中，由于摩擦起电一些云层带正电，另一些云层带负电，它们对大地的静电感应使地面产生异种电荷。当云层与云层间或云层与地面间的“电势差”达到几万伏以上时，空气被击穿，暴发电闪雷鸣。假如在户外我们遭遇雷电，下列防雷措施可行的是（　　） A．在大树下避雷雨 B．停留在山顶、山脊的凉亭等地方避雷雨 C．在空旷地带，最好关掉手机电源 D．在雷雨中快跑 6．如图所示为滚筒式静电分选器的示意图，由料斗A，导板B，导体滚筒C，刮板D，料槽E、F和放电针G等部件组成。滚筒C、放电针G分别接直流高压电源的正、负极，并令滚筒C接地，放电针G与转轮间施加高压并电离空气，颗粒经过电离空气后都带上电荷。现将金属和塑料碎成粉粒后加入滚筒，由于塑料及金属导电性能不同，最终可完成分离，并通过料槽E、F进行回收，则下列说法正确的是（　　） A．经过电离空气后，金属带正电，塑料带负电 B．金属粉粒会落入料槽F C．塑料粉粒会落入料槽F D．金属粉粒吸附滚筒的能力更强 导体上电荷的分布和尖端放电 7．口罩中使用的熔喷布经驻极处理后，对空气的过滤增加静电吸附功能。驻极处理装置如图所示，针状电极与平板电极分别接高压直流电源正负极，针尖附近的空气被电离后，带电粒子在电场力作用下运动，熔喷布捕获带电粒子带上静电。平板电极表面为等势面，熔