第八章 [应用拓展·素养提升8] 静电和电容器在生产、生活、科技中的应用-【创新教程】2024高考物理总复习大一轮教师用书word（新教材，人教版）

静电现象和电容器在生产、生活和科技中有着广泛的应用，引导考生认识科学技术与社会环境的关系，体现科学态度与责任的素心素养． 静电在生产、生活、科技中的应用 静电现象在生活中随处可见，随着人们对静电的认知逐渐深入，人们开始科学对待静电．学生要关注日常生活中常见的静电现象，形成用物理知识解释生活现象的习惯，知道静电在生活中的应用及防止，培养学以致用的责任感． [典例1]　人们行走时鞋子和地板摩擦会产生静电，带电的离子会在地板表面吸引空气中的灰尘，对电脑机房、电子厂房等单位造成一定的影响．防静电地板又叫耗散静电地板，如图所示，当它接地时，使电荷能够耗散．在施工中，防静电地板下面要铺设铝箔，铝箔要连接到地下预埋导体．下列关于防静电地板的说法正确的是(　　) A．地板下面铺设铝箔的作用是防潮 B．地板必须是绝缘体材料 C．地板必须是导电的，如地板中含有导电纤维 D．只要地板下面铺设铝箔，地板材料无所谓绝缘体或导体 [解析]　C　[在施工中，防静电地板下面要铺设铝箔，铝箔要连接到地下预埋导体就是为了将地板上的静电导走，所以防静电地板必须是导电的，如地板中含有导电纤维，故选项C正确，A、B、D错误．] [典例2]　在维护和检修高压供电线路时，为了不影响城市用电，电工经常要在高压线上带电作业．为了保障电工的安全，电工全身要穿上含金属丝线编织的衣服(如图甲所示)．图乙中电工站在高压直流输电线的A供电线上作业，其头顶上方有B供电线，B供电线的电势高于A供电线的电势．虚线表示电工周围某一截面上的等差等势面，c、d、e、f是不同等势面上的四个点，以下说法正确的是(　　) A．在c、d、e、f四点中，c点的场强最大 B．在c、d、e、f四点中，f点的电势最高 C．若将某电子由c移到f，其电势能将增大 D．将某电子在d点由静止释放，它会向e点所在等势面运动 [解析]　C　[根据等差等势面的疏密，可知在c、d、e、f四点中，f点的场强最大，故A错误；沿着电场线方向电势降低，因B供电线的电势高于A供电线的电势，则在c、d、e、f四点中，c点的电势最高，故B错误；若将某电子由c移到f，即从高电势处移到低电势处，电子带负电荷，其电势能将增大，故C正确；将某电子在d点由静止释放，在电场力作用下，它会向c点所在等势面运动，故D错误．] 电容器在生产、生活、科技中的应用 (1)电容器传感器是自动控制设备中不可缺少的元件，已经渗透到宇宙开发、环境保护、交通运输以及家庭生活等各种领域． (2)电容式传感器是根据电容器的动态变化原理工作的，在测量中有着重要的应用．解题的关键在于抓住所测物理量与电容器中电容的联系． [典例3]　(2023·广东深圳模拟)电容器是一种常用的电学元件，在电工、电子技术中有着广泛的应用．以下有关电容式传感器在生活中的应用的说法正确的是(　　) A．图甲中，手指是电容器的一个电极，如果改用绝缘笔，在电容式触摸屏上仍能正常操作 B．图乙中，力F增大过程中，电流计中的电流从a流向b C．图丙中，油箱液位上升时，电容变小 D．图丁中，传感器由静止突然向左加速，电容器处于充电状态 [解析]　D　[图甲中，电容式触摸屏在工作时，手指与触摸屏形成电容器，绝缘笔与触摸屏不能形成电容器，故不能正常操作，A项错误；在图乙中，力F增大，电容器两极板间距离d减小，由C＝可知电容器的电容增大，而电容器与电源并联稳定后，其两端电压保持不变，由Q＝CU可知，电容器所带电荷量增大，所以电流计中的电流方向是从b到a的，B项错误；图丙中，油箱液位上升时，电容器两极板间相对介电常数εr增大，由电容的决定式C＝可知，电容器的电容增大，C项错误；图丁中，传感器由静止开始突然向左加速，电介质插入电容器的长度变大，由电容的决定式C＝知电容器的电容增大，而其两端电压保持不变，由Q＝CU知电容器所带电荷量增大，即电容器处于充电状态，D项正确．] [典例4]　(多选)(2023·山东威海期末)我国成功研制了“3.0 V 12 000 F”石墨烯超级电容器．超级电容器充电时，电极表面将吸引周围电解质溶液中的异性离子，使这些离子附着于电极表面上形成相距小于0.5 nm、相互绝缘的等量异种电荷层，石墨烯电极结构使得该异种电荷层的面积成万倍增加．下列有关说法正确的是(　　) A．该电容器充满电后的带电荷量为36 000 C B．该电容器最多能储存108 000 J的电能 C．超级电容器电容大的原因是其有效正对面积大、板间距离小 D．当该电容器放电至两端电压为1.5 V时，其电容变为6 000 F [解析]　AC　[根据超级电容器的规格“3.0 V　12 000 F”，结合C＝可知该电容器充满电后的带电荷量Q＝CU＝12 000×3.0 C＝36 000 C，选项A正确；电容器是一种储能元件，该电容器充满电