课时9.4 静电的防止与利用-2024-2025学年高中物理同步练习分类专题教案（人教版2019必修第三册）

`` 第九章 静电场及其应用 课时9.4 静电的防止与利用 1. 知道什么是静电平衡状态，能说出处于静电平衡状态的导体的特征。 2. 知道静电平衡状态下电荷的分布规律。 3. 了解尖端放电、静电屏蔽现象及其应用，了解静电吸附的原理及其应用。 4. 了解生产、生活中静电的利用与防止。 （一）静电平衡 1. 静电感应现象 把不带电的金属导体放入电场中，导体内部的自由电子定向移动，而使导体两端出现等量异号电荷的现象。 2. 静电平衡状态 导体内（包括表面）的自由电子不再发生定向移动，我们就认为导体达到了静电平衡状态。 3. 静电平衡状态下导体的特点 处于静电平衡状态的导体，内部的场强处处为0，此时，外电场和感应电荷在导体内部产生的电场的场强大小相等，方向相反。 （二）尖端放电 1. 静电平衡时导体上的电荷分布 ① 导体内部没有净剩电荷，电荷只分布在导体的外表面； ② 在导体的外表面，越尖锐的位置电荷密度越大，凹陷的位置几乎没有电荷。 2. 尖端放电的原因：在一定条件下，导体尖端周围的强电场足以使空气发生电离，产生的带电粒子被吸引而奔向尖端，与尖端上的电荷中和。 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。这种现象叫作空气的电离。 尖端放电：空气被电离后，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，这种现象叫作尖端放电。 3. 尖端放电的应用与防止：安装在建筑物顶端的避雷针，使建筑物避免雷击；高压设备中导体的表面应该尽量光滑，避免尖端放电而造成损失或事故。 （三）静电屏蔽 1. 定义：导体壳（或金属网罩）内达到静电平衡后，内部不受外部电场的影响，导体壳的这种作用叫作静电屏蔽。 2. 说明：实现静电屏蔽不一定要用密封的金属容器，金属网也能起到屏蔽作用。 3. 原理：静电屏蔽的实质是利用了静电感应现象，使金属壳内的感应电荷的电场和外加电场的场强矢量和为零。 4. 应用：电子仪器外面都有金属壳，通信电缆外面包有一层金属网，高压线路的检修人员要穿屏蔽服，野外高压线上方还有两条导线与大地相连等，都是利用静电屏蔽消除外电场的影响。 （四）静电吸附 1. 原理：在电场中，带电粒子受到静电力的作用，向着电极运动，最后被吸附在电极上。 2. 静电除尘：设法使空气中的尘埃带电，在静电力作用下，尘埃到达电极而被收集起来，这就是静电除尘。 3. 静电喷漆：接负高压的涂料雾化器喷出的油漆微粒带负电，在静电力的作用下，这些微粒向着作为正极的工件运动，并沉积在工件的表面，完成喷漆工作。 4. 静电复印：复印机也应用了静电吸附。 基础过关练 题组一　静电平衡 1.(2023黑龙江鸡西四中月考，改编)对于电场中处于静电平衡状态的导体，下列说法错误的是　 (　 　) A.导体内部的场强处处为零 B.导体内部没有净剩电荷，电荷只分布在导体的外表面 C.导体内部场强是外电场与感应电荷电场叠加后的合场强，其大小为零 D.处于静电平衡的导体内部的自由电子不再运动 2.(2024江苏海安期中)一金属球原来不带电，现在球直径的延长线上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 3.(2024广东深圳期中)如图所示，不带电的金属棒AB长为L，O为AB的中点，在距离A点为R的C点处放一带电荷量为Q的正点电荷，C与AB在一条直线上，如图所示。下列说法正确的是 (　 　) A.金属棒上A端感应出正电荷 B.金属棒上感应电荷在O点处产生的电场强度为零 C.金属棒上感应电荷在O点产生的电场强度大小为k D.若将A端接地，金属棒将带上正电荷 题组二　尖端放电 4.(2024湖南株洲月考)在高大的建筑物上安装避雷针的目的是 (　 　) A.通过尖端放电中和云层中的电荷 B.避免放电现象的发生 C.直接导走云层中的电荷 D.增加电荷在建筑物上的积累 5.(2024北京第十二中学月考)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的正、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，熔喷布带电后对电场的影响可忽略不计，下列说法正确的是 (　 　) A.熔喷布上表面因捕获带电粒子将带负电 B.针状电极上，针尖附近的电场较弱 C.沿图中虚线向熔喷布运动的带电粒子，其加速度逐渐减小 D.沿图中虚线向熔喷布运动的带电粒子，其加速度逐渐