第04讲 静电的防止与利用-2023-2024学年高二物理《考点•题型 •技巧》精讲与精练高分突破系列(人教版2019必修第三册)

第04讲：静电的防止与利用 【考点梳理】 考点一：静电感应现象 1.把导体放入电场，导体内的自由电荷在电场力作用下定向移动，而使导体两端出现等量异种电荷的现象． 2．静电平衡状态：导体在电场中发生静电感应现象，感应电荷的电场与原电场叠加，使导体内部各点的合电场等于零，导体内的自由电子不再发生移动的状态． 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．静电平衡导体上的电荷分布 带电的导体内部没有电荷，电荷分布在导体的外表面．且在导体表面越尖锐的位置，电荷的密度越大，凹陷的位置几乎没有电荷． 考点二：尖端放电与静电屏蔽 尖端放电 静电屏蔽 原理 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. 当金属外壳达到静电平衡时，内部没有电场，因而金属的外壳会对其内部起保护作用，使它内部不受外部电场的影响． 应用或防止 应用：避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施． 防止：高压设备中导体的表面尽量光滑会减少电能的损失. 应用：电学仪器外面有金属壳，野外高压线上方还有两条导线与大地相连. 技巧总结：对静电平衡的理解 1．静电平衡的实质：金属导体放到场强为E0的电场中，金属中的自由电荷在电场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，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E与导体两端的感应电荷产生的附加电场E′的合场强为零，E′＝－E. 3．静电平衡状态下的导体的电荷分布特点 (1)净电荷都分布在导体的表面，导体内部没有净电荷． (2)感应电荷分布于导体两端，电性相反，电量相等，远同近异． 【题型归纳】 题型一：静电的防止与利用 1．如图是某款家用空气净化器及其原理示意图，污浊空气通过过滤网后尘埃带电。图中充电极b、d接电源负极，集尘极a、c、e接电源正极（接地）。下列说法正确的是（　　） A．通过过滤网后空气中的尘埃带正电 B．尘埃在被吸附到集尘极e的过程中动能增大 C．c、d两个电极之间的电场方向竖直向上 D．尘埃被吸附到集尘极a的过程中所受电场力做负功 2．金属壳放在光滑的绝缘水平垫上，下列四幅图中金属壳不能起到屏蔽图中电荷产生电场作用的是（　　） A．B．C．D． 3．如图所示为科技馆里一个趣味体验项目的简化图，核心装置为一个金属球，在干燥的空气里，体验者双脚站在绝缘凳上，右手按在金属球上，并远离周围其他物体。一条特殊传送带（图中未画出）给金属球不断地输送电荷，过一段时间后，体验者的头发便会四处散开，甚至倒立，十分有趣，在此状态下，下列分析正确的是（　　） A．若用左手也去摸金属球，会被电击 B．若用左手与旁边的观众握手，会被电击 C．若右手离开金属球，则头发会立刻恢复常态 D．若右手离开金属球而且走下绝缘凳，头发不会立刻恢复常态 题型二：导体上电荷的分布与尖端放电 4．关于避雷针能够避免建筑物被雷击的原因，下列分析不正确的是（　　） A．云层中带的电荷被避雷针通过导线导入大地 B．避雷针的尖端向云层放电，中和了云层中的电荷 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．避雷针由尖锐的导体做成，利用的是尖端放电现象 5．如图所示，先用绝缘细线将导体悬挂起来，并使导体带电。然后用带绝缘柄的不带电小球接触A点，再用小球与验电器接触。用同样的方法检验B、C部位的带电情况，则（　　） A．与A接触再与验电器接触，验电器箔片张开的角度最大 B．与C接触再与验电器接触，验电器箔片张开的角度最大 C．与A、B、C接触再与验电器接触，验电器箔片张开的角度一样大 D．通过实验可确定导体上平坦部位电荷分布比较密集 6．某一静电实验装置如图所示，验电器A不带电，验电器B的上面安一个几乎封闭的金属圆桶C，并且B内的金属箔片是张开的，现手持一个带绝缘柄的金属小球D，使D接触C的内壁，再移出与A的金属小球接触，无论操作多少次，都不能使A带电。这个实验说明了（　　） A．C是一个等势体（电势处处相等） B．C的内部是不带电的 C．C的内部电势为零 D．C的内部场强不为零 题型三：静电平衡的内外电场及其电荷分布 7．如图所示，将一不带电的枕形导体放在一个点电荷+Q（）的右侧，C、D为枕