第四节 静电的防止与利用（练习）（附教材课后题）-2023-2024学年高二物理同步精品课件及习题精练（含教材习题）（人教版2019必修第三册）

第九章 第四节 静电的防止与利用 考点一：静电平衡时导体内外电场及电荷分布规律 【技巧与方法】 1．静电平衡的实质 金属导体放到场强为E0的电场中，导体中的自由电子在静电力作用下定向移动，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，直到合场强为零时，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E0与导体两端的感应电荷产生的电场E′的合场强为零，E′＝－E0。 【例1】如图所示为空腔球形导体（不带电），现将一个带正电的小金属球放入空腔内，静电平衡时，图中A、B、C三点的电场强度E的大小关系是（　　） A．EA>EB=EC B．EA>EB>EC C．EA=EB=EC D．EA=EB>EC 【针对训练1】如图所示，一个不带电的导体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，C、B是导体P左、右两端内的点，则下列说法正确的是（　　） A．右端感应出负电荷 B．导体内场强越来越大 C．感应电荷在C点产生的场强始终大于在B点产生的场强 D．用手摸一下导体P的左端可使导体P带正电 考点二：静电屏蔽（金属壳内为电场被屏蔽） 【技巧与方法】 1．静电屏蔽的实质 静电屏蔽的实质是静电平衡。金属壳内的感应电荷的电场和外加电场矢量和为零，好像是金属壳将外电场“挡”在外面，即所谓的屏蔽作用，其实是壳内两种电场并存，矢量和为零。 2．静电屏蔽的两种情况 静电外屏蔽 静电内屏蔽 图示 实现过程 因场源电荷产生的电场与导体球壳表面上感应电荷的电场在空腔内的合场强为零，达到静电平衡状态，起到屏蔽外电场的作用 当空腔外部接地时，外表面的感应电荷因接地将传给地球，外部电场消失，起到屏蔽内电场的作用 最终结论 导体空腔内不受外界电场影响 接地导体空腔外部不受内部电场影响 本质 静电感应与静电平衡 3．静电屏蔽的应用和防止 (1)应用：为了防止外界信号的干扰，静电屏蔽被广泛地应用于科学技术工作中。许多电子仪器外面都套着金属罩；通讯电缆外面包着一层铅皮；高压带电作业人员穿金属网衣；又如电话线从高压线下经过，为了防止高压线对电话线的影响，在高压线与电话线之间装一金属网等，这些都是用来防止外界电场干扰的屏蔽措施。 (2)防止：静电屏蔽也可带来不利的影响。如通讯工具在钢筋结构建筑中接收信号较弱；宇宙飞船返回地球大气层时，与大气层高速摩擦，在飞船周围形成一层等离子体，对飞船产生静电屏蔽作用，导致飞船和地面控制中心的通信联络暂时中断。 【例2】如图用金属网把验电器罩起来，使带电金属球靠近验电器，下列有关此实验现象的描述或解释正确的是（　　） A．验电器的金属球因静电感应而带负电荷 B．验电器的金属箔片会因排斥而张开 C．整个金属网会因为静电感应而带负电荷 D．箔片不张开因为金属网内场强为0 【针对训练2】将带正电的小球A放在不带电的金属空心球C内，另一带负电的小球B向C靠近，结果将（　　） A．A向左偏离竖直线，B向右偏离竖直线 B．A位置不变，B向右偏离竖直线 C．A向左偏离竖直线，B的位置不变 D．A和B的位置都不变 考点三：尖端放电（导体上电荷的分布） 【技巧与方法】 1．处于静电平衡的导体上电荷的分布 (1)导体内部没有净剩电荷，电荷只分布在导体的外表面。 (2)在导体外表面，越尖锐的位置，电荷的密度(单位面积的电荷量)越大，周围的电场强度越大。 补充：若导体为空腔，则电荷只分布在外表面，内表面无电荷。 【例3】如图是在一些较高的建筑物上安装的避雷针，有关建筑物能够避免被雷击的原因是（　　） A．避雷针尖端产生的感应电荷向云层放电，中和了云层中的电荷 B．避雷针与建筑物构成一个很大的电容器可以存储大量电荷 C．云层与避雷针发生摩擦，避雷针上产生的电荷被导入大地 D．以上说法都不对 【针对训练3】如图所示为某带电导体的电场线分布，M、N是电场中两点，则（　　） A．导体左侧带正电，右侧带负电 B．导体电荷分布密度左侧大于右侧 C．M点的电场强度大于N点的电场强度 D．导体内部的P点不可能有净电荷 考点四：静电吸附 【技巧与方法】 1．静电除尘 如图，静电除尘器由板状收集器A和线状电离器B组成。A接到几千伏高压电源的正极，B接到高压电源的负极，它们之间有很强的电场，而且距B越近，电场强度越大。B附近的空气中的气体分子更容易被电离，成为正离子和电子。正离子被吸到B上，得到电子，又成为分子。电子在向着正极A运动的过程中，遇到烟气中的