9.4 静电的防止与利用-2024-2025学年高二元创物理提前学+强基础（人教版2019必修第三册）

2023-2024学年 高一 元创物理 提前学 + 强基础 必修三第九章：静电场及其应用 4 静电的防止与利用 核心目标 1. 理解静电平衡状态的形成过程，知道处于静电平衡的导体内部电场强度处处为0。 2. 了解尖端放电、静电屏蔽现象，知道静电吸附原理，了解生活、生产中静电的防止和应用的原理。 【阅读+理解】----提前学知识要点 问题 自然界到处都有静电。生产中的搅拌、 挤压、切割等活动，生活中的穿衣、脱衣、运动等过程都可能产生静电。在加油站给车加油前，为什么要触摸一下静电释放器？ 1. 静电平衡 如图甲，把一个不带电的金属导体ABCD放到电场强度为 E0 的电场中。由于静电感应，在导体AB 侧的平面上将感应出负电荷，在 CD 侧的平面上将感应出正电荷。 导体两侧出现的正、负电荷在导体内部产生与电场强度E0 方向相反的电场，其电场强度为E′（如图乙）。 这两个电场叠加，使导体内部的电场减弱。在叠加后的电场作用下，仍有自由电子不断运动，直到导体内部各点的电场强度E＝0 为止（如图丙），导体内的自由电子不再发生定向移动。这时我们说，导体达到静电平衡状态。处于静电平衡状态的导体，其内部的电场强度处处为0。 2. 尖端放电 静电平衡时，导体内部没有净剩电荷，电荷只分布在导体的外表面。并且在导体外表面，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。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。这个现象叫作空气的电离。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（如图）。这种现象叫作尖端放电。 将尖锐的金属棒安装在建筑物的顶端，用粗导线与埋在地下的金属板连接，保持与大地的良好接触，就成为避雷针（如图）。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，这些电荷不断向大气释放，中和空气中的电荷，达到避免雷击的目的。尖端放电会导致高压设备上电能的损失，所以高压设备中导体的表面应该尽量光滑。夜间高压线周围有时会出现一层绿色光晕，俗称电晕，这是一种微弱的放电现象。 3. 静电屏蔽 处于静电平衡状态的导体内部没有电荷，电荷只分在导体的外表面。如果放入静电场中的是一个空腔导体， 电荷分布又有什么特点呢 我们讨论带空腔的导体（如图）。静电平衡时，内表面没有电荷，导体壳壁W内的电场强度为 0，即电场线只能在空腔C 之外，不会进入空腔之内。所以导体壳内空腔里的电场强度也处处为０。也就是说，无论导体外部电场是什么样的，导体内部都不会有电场。 导体壳的这种性质在技术上很有实用价值。把一个电学仪器放在封闭的金属壳里，即使壳外有电场，但由于壳内电场强度保持为 0，外电场对壳内的仪器不会产生影响。金属壳的这种作用叫作静电屏蔽。 演示 静电屏蔽 使带电的金属球靠近验电器，但不接触，箔片是否张开？解释看到的现象。用金属网把验电器罩起来，再使带电金属球靠近验电器，观察箔片是否张开（如图）。这个现象说明什么？ 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。野外高压输电线受到雷击的可能性很大，所以在三条输电线上方还有两条导线，它们与大地相连，形成一个稀疏的金属“网”，把高压线屏蔽起来（如图）， 使其免遭雷击。静电的危害可能随时发生。例如，医院手术台上，静电火花有可能引起麻醉剂爆炸 ；煤矿里，静电火花会引起瓦斯爆炸……因此，静电的危害必须引起人们的警惕。 科学漫步：雷火炼殿 武当山位于湖北省西北部，其主峰天柱峰屹立着一座光耀百里的金殿（如图），全部为铜铸鎏金。雷雨交加时，金殿的屋顶常会出现盆大的火球，来回滚动。雨过天晴时，大殿金光灿灿，像被重新炼洗过一般，这就是人们所说的“雷火炼殿”奇观。 武当山重峦叠嶂，气候多变，云层常带大量电荷。金殿屹 立峰巅，是一个庞大的优良导体。当带电的积雨云移来时，云层与金殿顶部之间形成巨大的电压，使空气电离，产生电弧， 也就是闪电。强大的电弧使周围空气剧烈膨胀而爆炸，看似火球，并伴有雷鸣。 金殿顶部，除海马等屋脊上的装饰外，很少有带尖的结构，不易放电，所以能使电压升得比较高，保证“炼殿”之需。如此，金殿五百年灿烂地屹立在天柱峰之巅。近些年来因为金殿周围的一些建筑物常遭雷击，金殿也安装了避雷设施。此后，雷火炼殿的奇观消失了。没有水火的炼洗，金殿的色泽暗淡了许多。 4.静电吸附 静电虽然会有危害，但也可以利用。在电场中，带电粒子受到静电力的作用，向着电极运动，最后会被吸附在电极上。这一原理在生产技术上被广泛应用。 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。 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，遇到烟气中的粉尘，使粉尘带负电。粉尘被吸附到正极A上，最后在重力的作用下落入下面的漏斗中。静电除尘用于粉尘较多的各种场所，除去有害的微粒，或者回收物资，如回收水泥粉尘。 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。 静电复印 复印机也应用了静电吸附。复印机的核心部件是有机光导体鼓，它是一个金属圆柱，表面涂覆有机光导体（OPC）。没有光照时，OPC 是绝缘体，受到光照 变成导体。复印机复印的工作过程如图所示。 【理解+记忆】----常思考笔记重点 一、静电平衡 1.感应：放入电场中的导体，由于静电感应，会在导体的两侧出现感应 　； 2.结果：感应电荷使导体内部的电场减弱，直到导体内部电场强度 　为止。 3.概念：导体内的自由电子不再发生定向移动的状态，叫静电平衡状态。 二、尖端放电 1. 静电平衡时，导体内部 　净剩电荷，电荷只分布在导体的 　表面． 2. 电离：导体尖端的电荷密度 　，附近的电场强度 　，空气中的带电粒子剧烈运动，与空气分子碰撞，使其正、负电荷 　的现象。 3. 尖端放电：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 　，相当于导体从尖端失去电荷的现象． 4. 尖端放电的利用与防止 (1) 利用： 　是利用尖端放电避免雷击的一种设施． (2) 防止：高压设备中导体的表面尽量 　，减少电能的损失． 三、静电屏蔽 1. 概念：静电平衡时，导体壳壁及空腔里的电场 　，外电场对壳内的仪器不会产生影响。金属壳的这种作用叫作静电屏蔽。 2. 静电屏蔽的利用 (1) 把电学仪器放在封闭的金属壳里． (2) 野外三条输电线上方架设两条导线，与大地相连，把输电线屏蔽起来． 3. 医院手术台上，静电火花有可能引起麻醉剂爆炸；煤矿里，静电火花会引起瓦斯爆炸……，静电的危害必须引起警惕。 四、静电吸附 在电场中，带电粒子受到静电力的作用，向着电极运动，最后会被 　在电极上．这一原理在生产技术上被广泛利用． 1. 静电除尘：使空气中的尘埃带电，在静电力作用下，尘埃到达电极被收集起来． 2. 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． 3. 静电复印的工作过程： (1) 充电；(2) 曝光；(3) 显影；(4) 转印；(5) 放电． 【例题+解析】----当检测深究错题 1. （2022河北省保定市期末）如图所示，不规则的导体处于电场强度大小为、方向水平向右的匀强电场中，处于静电平衡状态。对于导体内部由静电感应产生的电场的电场强度，下列说法正确的是（ ） A. 大小为 B. 大小为 C. 方向水平向左 D. 方向水平向右 2.如图所示，用金属网把验电器罩起来，再使带电金属球靠近验电器．关于验电器箔片，下列说法中正确的是( ) A. 箔片张开 B. 箔片不张开 C. 带电金属球电荷量足够大时，箔片才会张开 D. 箔片张开的原因是金属网罩感应带电产生的电场 3. （2022河北省衡水市武强中学期末）静电吸附的本质是利用带电粒子在电场中受到电场力，向着电极运动，最后吸附在电极上。下列属于这一原理在生产技术中应用的是（　　） A. 静电屏蔽 B. 静电喷漆 C. 静电复印 D. 静电除尘 4.(多选)如图所示，在真空中把一原来不带电的绝缘导体向带负电的小球P缓缓靠近(不相碰)，下列说法中正确的是( ) A. B端的感应电荷越来越多 B. 导体内电场强度越来越大 C. 导体的感应电荷在M点产生的电场强度恒大于在N点产生的电场强度 D. 导体的感应电荷在M、N两点产生的电场强度相等 5. （2022湖南省邵阳邵东市第一中学高二（上）第一次月考）下列说法正确的是（　　） A. 要实现静电屏蔽必须用密封的金属容器 B. 静电平衡时，导体外表面越尖锐的位置电荷的密度越小 C. 处于静电平衡状态的导体，其内部的电场强度处处为0 D. 处于静电平衡状态的导体，其感应电荷产生的电场强度处处为0 6. （2022江苏省连云港高级中学第二次阶段测试）下列四幅图描述的场景依次为雷电击中避雷针（图甲）、高压输电线上方还有两条与大地相连的导线（图乙）、燃气灶中的针尖状点火器（图丙）、工人穿戴着含金属丝制成的工作服进行超高压带电作业（图丁），关于这四幅图所涉及的物理知识，下列说法正确的是（ ） A. 图甲中避雷针的工作原理主要是静电屏蔽 B. 图丙中的点火器是利用摩擦起电的原理进行点火的 C. 图丙中的点火器的工作原理和图丁中工作服内掺入的金属丝的工作原理是相同的 D. 图乙中与大地相连的两条导线所起的作用和图丁中工作服内的金属丝所起的作用是相同的 【作业+练习】----强基础提升能力 【作业】 1.静电给人们带来很多方便，但有时也带来很多麻烦，甚至造成危害。例如：印刷厂里，纸张之间摩擦带电，会使纸张吸附在一起，给印刷带来麻烦；印染厂里染织物上带静电，会吸附空气中的尘埃，使印染质量下降；制药生产中，由于静电吸引尘埃，使药品达不到预定纯度。要采取措施防止以上事例中静电的影响，你会怎么做？ 2.在一次科学晚会上，一位老师表演了一个“魔术”：如图9.4-10，一个没有底的空塑料瓶上固定着一根铁锯条和一块易拉罐（金属）片，把它们分别跟静电起电机的两极相连。在塑料瓶里放一盘点燃的蚊香，很快就看见整个透明塑料瓶里烟雾缭绕。当把起电机一摇，顿时塑料瓶清澈透明，停止摇动，又是烟雾缭绕。起电机摇动时，塑料瓶内哪里电场强度最大？是锯条附近还是金属片附近？若锯条接电源负极，金属片接正极，这些烟尘最终到哪里去了？ 3.超高压带电作业的工人穿戴的工作服（图9.4-11），为什么要用包含金属丝的织物制成？ 4.在燃气灶和燃气热水器中，常常安装电子点火器，接通电子线路时产生高电压，通过高压放电的电火花来点燃气体。点火器的放电电极是钉尖形（图9.4-12）。这是为什么？与此相反，验电器的金属杆上端却固定一个金属球而不做成针尖状，这又是为什么？ 5.当我们使用有线话筒扩音时，有些由于周围环境中的静电现象或其他原因产生的电信号会通过话筒线混入功率放大器中进行放大，影响扩音的效果。因此，很多优质的话筒线在构造上都采取了防备措施。请观察图9.4-13的话筒线，你知道它采用了什么方法防止干扰信号从话筒线上侵入吗？ 【练习】 1．请用学过的电学知识判断，下列说法正确的是(　　) A．电工穿绝缘衣比穿金属衣安全 B．制作汽油桶的材料用金属比用塑料好 C．小鸟停在单根高压输电线上会被电死 D．打雷时，待在汽车里比待在木屋里要危险 2．在手术时，为防止麻醉剂乙醚爆炸，地砖要用导电材料制成，医生和护士要穿由导电材料制成的鞋子和外套、一切设备要良好接地，甚至病人身体也要良好接地。这是为了(　　) A．杀菌消毒 B．消除静电 C．利用静电 D．防止漏电 3. 如图所示，Q为一带正电的点电荷，P为原来不带电的枕形金属导体，a、b为导体内的两点．当导体P处于静电平衡状态时(　　) A. a、b两点的电场强度大小Ea、Eb的关系为Ea>Eb B. a、b两点的电场强度大小Ea、Eb的关系Ea<Eb C. 感应电荷在a、b两点产生的电场强度大小E′a和E′b的关系是E′a>E′b D. 感应电荷在a、b两点产生的电场强度大小E′a和E′b的关系是E′a<E′b 4. 在点电荷－Q的电场中，一金属圆盘处于静电平衡状态，若圆平面与点电荷在同一平面内，则盘上感应电荷在盘中A点所激发的附加电场强度E′的方向在下图中正确的是(　　) A B C D 5. 生活中为了避免火花放电的危害，会采取一些措施，下列哪种情况属于避免火花放电(　　) A. 运油车的尾部有一条铁链接触到地面 B. 电子打火机点火时 C. 发电厂排放废气时先进行静电除尘 D. 为了油漆较均匀采用静电喷涂 6.电工穿的高压作业服是用铜丝编织的,下列说法正确的是(　　) A.铜丝编织的衣服不易拉破 B.电工被铜丝衣服所包裹,比较柔软便于操作 C.电工被铜丝衣服所包裹,使体内电场强度为零 D.铜线电阻小,能对人体起到保护作用 7.某农村小塑料加工厂的高频热合机(焊缝用)产生的电磁波频率和电视信号频率接近，由于该村尚未通有线电视信号，空中的信号常常受到干扰，在电视荧屏上出现网状条纹，影响正常收看。为了使电视机不受干扰，可采取的办法是(　　) A．将电视机用一金属笼子罩起来 B．将电视机用一金属笼子罩起来，并将金属笼接地 C．将高频热合机用一金属笼子罩起来 D．将高频热合机用一金属笼子罩起来，并将金属笼接地 8. 静电喷涂利用了电荷之间的相互作用，其喷涂原理如图所示，则下列说法正确的是(　　) A.涂料微粒一定带正电 B.涂料微粒一定带负电 C.涂料微粒可能带正电，也可能带负电 D.喷嘴与工件之间的电场为匀强电场 9.如图所示，把原来不带电的金属壳B的外表面接地，将一带正电的小球A从小孔中放入金属壳内，但不与B接触，达到静电平衡状态后，则(　　) A.B的空腔内电场强度为零 B.B不带电 C.B的外表面带正电 D.B的内表面带负电 10.如图所示，较厚的空腔球形导体壳中有一个正点电荷，则图中a、b、c、d各点的电场强度大小关系为(　　) A.Ea>Eb>Ec>Ed B.Ea>Ec＝Ed>Eb C.Ea>Ec>Ed>Eb D.Ea<Eb<Ec＝Ed 11. 图中接地金属球A的半径为R，球外点电荷的电荷量为Q，到球心的距离为r.金属球上的感应电荷在球心处产生的感应电场的场强大小为(　　) A. k－k B. k＋k C. 0　 D. k 12. 如图所示，将悬挂在细线上的带正电的小球A放在不带电的金属空心球C内(始终不与球接触)，现将一个悬挂在绝缘细线上的带负电的小球B放在C附近，待稳定后，下列说法中正确的是(　　) A. A对B无静电力作用，B对A无静电力作用 B. A向左偏离竖直方向，B向右偏离竖直方向 C. A对B的静电力向左，B对A的静电力向右 D. A的位置不变，B的位置也不变 13.如图所示，一个原来不带电的半径为r的金属球放在绝缘支架上，在其左侧放置一个电荷量为+Q的点电荷，点电荷到金属球左端的距离为2r。 (1)求点电荷在金属球球心O点处产生的场强大小E。 (2)求金属球上感应电荷在球心O点处产生的场强大小E'，并说明方向。深度解析 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 $$2023-2024学年 高一 元创物理 提前学 + 强基础 必修三第九章：静电场及其应用 4 静电的防止与利用 核心目标 1. 理解静电平衡状态的形成过程，知道处于静电平衡的导体内部电场强度处处为0。 2. 了解尖端放电、静电屏蔽现象，知道静电吸附原理，了解生活、生产中静电的防止和应用的原理。 【阅读+理解】----提前学知识要点 问题 自然界到处都有静电。生产中的搅拌、 挤压、切割等活动，生活中的穿衣、脱衣、运动等过程都可能产生静电。在加油站给车加油前，为什么要触摸一下静电释放器？ 1. 静电平衡 如图甲，把一个不带电的金属导体ABCD放到电场强度为 E0 的电场中。由于静电感应，在导体AB 侧的平面上将感应出负电荷，在 CD 侧的平面上将感应出正电荷。 导体两侧出现的正、负电荷在导体内部产生与电场强度E0 方向相反的电场，其电场强度为E′（如图乙）。 这两个电场叠加，使导体内部的电场减弱。在叠加后的电场作用下，仍有自由电子不断运动，直到导体内部各点的电场强度E＝0 为止（如图丙），导体内的自由电子不再发生定向移动。这时我们说，导体达到静电平衡状态。处于静电平衡状态的导体，其内部的电场强度处处为0。 2. 尖端放电 静电平衡时，导体内部没有净剩电荷，电荷只分布在导体的外表面。并且在导体外表面，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。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。这个现象叫作空气的电离。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（如图）。这种现象叫作尖端放电。 将尖锐的金属棒安装在建筑物的顶端，用粗导线与埋在地下的金属板连接，保持与大地的良好接触，就成为避雷针（如图）。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，这些电荷不断向大气释放，中和空气中的电荷，达到避免雷击的目的。尖端放电会导致高压设备上电能的损失，所以高压设备中导体的表面应该尽量光滑。夜间高压线周围有时会出现一层绿色光晕，俗称电晕，这是一种微弱的放电现象。 3. 静电屏蔽 处于静电平衡状态的导体内部没有电荷，电荷只分在导体的外表面。如果放入静电场中的是一个空腔导体， 电荷分布又有什么特点呢 我们讨论带空腔的导体（如图）。静电平衡时，内表面没有电荷，导体壳壁W内的电场强度为 0，即电场线只能在空腔C 之外，不会进入空腔之内。所以导体壳内空腔里的电场强度也处处为０。也就是说，无论导体外部电场是什么样的，导体内部都不会有电场。 导体壳的这种性质在技术上很有实用价值。把一个电学仪器放在封闭的金属壳里，即使壳外有电场，但由于壳内电场强度保持为 0，外电场对壳内的仪器不会产生影响。金属壳的这种作用叫作静电屏蔽。 演示 静电屏蔽 使带电的金属球靠近验电器，但不接触，箔片是否张开？解释看到的现象。用金属网把验电器罩起来，再使带电金属球靠近验电器，观察箔片是否张开（如图）。这个现象说明什么？ 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。野外高压输电线受到雷击的可能性很大，所以在三条输电线上方还有两条导线，它们与大地相连，形成一个稀疏的金属“网”，把高压线屏蔽起来（如图）， 使其免遭雷击。静电的危害可能随时发生。例如，医院手术台上，静电火花有可能引起麻醉剂爆炸 ；煤矿里，静电火花会引起瓦斯爆炸……因此，静电的危害必须引起人们的警惕。 科学漫步：雷火炼殿 武当山位于湖北省西北部，其主峰天柱峰屹立着一座光耀百里的金殿（如图），全部为铜铸鎏金。雷雨交加时，金殿的屋顶常会出现盆大的火球，来回滚动。雨过天晴时，大殿金光灿灿，像被重新炼洗过一般，这就是人们所说的“雷火炼殿”奇观。 武当山重峦叠嶂，气候多变，云层常带大量电荷。金殿屹 立峰巅，是一个庞大的优良导体。当带电的积雨云移来时，云层与金殿顶部之间形成巨大的电压，使空气电离，产生电弧， 也就是闪电。强大的电弧使周围空气剧烈膨胀而爆炸，看似火球，并伴有雷鸣。 金殿顶部，除海马等屋脊上的装饰外，很少有带尖的结构，不易放电，所以能使电压升得比较高，保证“炼殿”之需。如此，金殿五百年灿烂地屹立在天柱峰之巅。近些年来因为金殿周围的一些建筑物常遭雷击，金殿也安装了避雷设施。此后，雷火炼殿的奇观消失了。没有水火的炼洗，金殿的色泽暗淡了许多。 4.静电吸附 静电虽然会有危害，但也可以利用。在电场中，带电粒子受到静电力的作用，向着电极运动，最后会被吸附在电极上。这一原理在生产技术上被广泛应用。 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。 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，遇到烟气中的粉尘，使粉尘带负电。粉尘被吸附到正极A上，最后在重力的作用下落入下面的漏斗中。静电除尘用于粉尘较多的各种场所，除去有害的微粒，或者回收物资，如回收水泥粉尘。 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。 静电复印 复印机也应用了静电吸附。复印机的核心部件是有机光导体鼓，它是一个金属圆柱，表面涂覆有机光导体（OPC）。没有光照时，OPC 是绝缘体，受到光照 变成导体。复印机复印的工作过程如图所示。 【理解+记忆】----常思考笔记重点 一、静电平衡 1.感应：放入电场中的导体，由于静电感应，会在导体的两侧出现感应 电荷　； 2.结果：感应电荷使导体内部的电场减弱，直到导体内部电场强度 处处为0　为止。 3.概念：导体内的自由电子不再发生定向移动的状态，叫静电平衡状态。 二、尖端放电 1. 静电平衡时，导体内部 没有　净剩电荷，电荷只分布在导体的 外　表面． 2. 电离：导体尖端的电荷密度 很大　，附近的电场强度 很大　，空气中的带电粒子剧烈运动，与空气分子碰撞，使其正、负电荷 分离　的现象。 3. 尖端放电：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的现象． 4. 尖端放电的利用与防止 (1) 利用： 避雷针　是利用尖端放电避免雷击的一种设施． (2) 防止：高压设备中导体的表面尽量 光滑　，减少电能的损失． 三、静电屏蔽 1. 概念：静电平衡时，导体壳壁及空腔里的电场 处处为0　，外电场对壳内的仪器不会产生影响。金属壳的这种作用叫作静电屏蔽。 2. 静电屏蔽的利用 (1) 把电学仪器放在封闭的金属壳里． (2) 野外三条输电线上方架设两条导线，与大地相连，把输电线屏蔽起来． 3. 医院手术台上，静电火花有可能引起麻醉剂爆炸；煤矿里，静电火花会引起瓦斯爆炸……，静电的危害必须引起警惕。 四、静电吸附 在电场中，带电粒子受到静电力的作用，向着电极运动，最后会被 吸附　在电极上．这一原理在生产技术上被广泛利用． 1. 静电除尘：使空气中的尘埃带电，在静电力作用下，尘埃到达电极被收集起来． 2. 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． 3. 静电复印的工作过程： (1) 充电；(2) 曝光；(3) 显影；(4) 转印；(5) 放电． 【例题+解析】----当检测深究错题 1. （2022河北省保定市期末）如图所示，不规则的导体处于电场强度大小为、方向水平向右的匀强电场中，处于静电平衡状态。对于导体内部由静电感应产生的电场的电场强度，下列说法正确的是（ ） A. 大小为 B. 大小为 C. 方向水平向左 D. 方向水平向右 1.AC 解析 静电平衡状态下，导体内部合场强为零，故感应电场的电场强度与原电场的电场强度等大反向，AC正确，BD错误。故选AC。 2.如图所示，用金属网把验电器罩起来，再使带电金属球靠近验电器．关于验电器箔片，下列说法中正确的是( ) A. 箔片张开 B. 箔片不张开 C. 带电金属球电荷量足够大时，箔片才会张开 D. 箔片张开的原因是金属网罩感应带电产生的电场 2. B 解析：用金属网把验电器罩起来，再使带电金属球靠近验电器，箔片不张开．故B正确． 3. （2022河北省衡水市武强中学期末）静电吸附的本质是利用带电粒子在电场中受到电场力，向着电极运动，最后吸附在电极上。下列属于这一原理在生产技术中应用的是（　　） A. 静电屏蔽 B. 静电喷漆 C. 静电复印 D. 静电除尘 3.BCD 解析 静电屏蔽使金属导体壳内的仪器或工作环境不受外部电场影响，也不对外部电场产生影响，不属于静电吸附，A错误；静电喷漆是利用高压静电电场使带负电的漆料微粒沿着电场相反的方向定向运动，并将漆料微粒吸附在工件表面的一种喷涂方法，属于静电吸附在生产技术中应用，B正确；静电复印是利用静电将墨吸附在纸张上的，属于静电吸附在生产技术中应用，C正确；静电除尘时除尘器中的空气被电离，烟雾颗粒吸附电子而带负电，颗粒向电源正极运动，属于静电吸附在生产技术中应用，D正确。故选BCD。 4.(多选)如图所示，在真空中把一原来不带电的绝缘导体向带负电的小球P缓缓靠近(不相碰)，下列说法中正确的是( ) A. B端的感应电荷越来越多 B. 导体内电场强度越来越大 C. 导体的感应电荷在M点产生的电场强度恒大于在N点产生的电场强度 D. 导体的感应电荷在M、N两点产生的电场强度相等 4. AC 解析：在绝缘导体向带电小球移动过程中，导体中自由电荷受到外电场的作用力变大，使自由电荷不断定向移动，B端的感应电荷越来越多，故A正确；由于导体缓慢移动，所以移动过程中导体可视为总是处于静电平衡状态，其内部电场强度应等于零，故B错误；导体内合电场强度等于零，则感应电荷在M、N两端的电场强度应与带电小球P在M、N两端产生的电场强度大小相等、方向相反，由E＝，可知C正确，D错误． 5. （2022湖南省邵阳邵东市第一中学高二（上）第一次月考）下列说法正确的是（　　） A. 要实现静电屏蔽必须用密封的金属容器 B. 静电平衡时，导体外表面越尖锐的位置电荷的密度越小 C. 处于静电平衡状态的导体，其内部的电场强度处处为0 D. 处于静电平衡状态的导体，其感应电荷产生的电场强度处处为0 5. C 解析 要实现静电屏蔽必须用金属容器，但是不一定是密封的，金属导体和金属网都能实现静电屏蔽，A错误；静电平衡时，导体外表面越尖锐的位置电荷的密度越大，B错误；处于静电平衡状态的导体，其内部的电场强度处处为0，其感应电荷产生的电场强度与外界电场等大反向，合场强处处为0，C正确，D错误；故选C。 6. （2022江苏省连云港高级中学第二次阶段测试）下列四幅图描述的场景依次为雷电击中避雷针（图甲）、高压输电线上方还有两条与大地相连的导线（图乙）、燃气灶中的针尖状点火器（图丙）、工人穿戴着含金属丝制成的工作服进行超高压带电作业（图丁），关于这四幅图所涉及的物理知识，下列说法正确的是（ ） A. 图甲中避雷针的工作原理主要是静电屏蔽 B. 图丙中的点火器是利用摩擦起电的原理进行点火的 C. 图丙中的点火器的工作原理和图丁中工作服内掺入的金属丝的工作原理是相同的 D. 图乙中与大地相连的两条导线所起的作用和图丁中工作服内的金属丝所起的作用是相同的 6. D 解析 避雷针的工作原理主要是利用尖端放电避免雷击，A错误；放电电极做成针尖状，更容易累积电荷从而发生尖端放电现象，B错误；点火器是利用高压尖端放电的原理，而工作服内掺入的金属丝，是利用了静电屏蔽的原理，C错误；高压输电线的上方还有两条导线，这两条导线的作用是它们与大地相连，形成稀疏的金属“网”把高压线屏蔽起来，免遭雷击，与工作服内掺入的金属丝，都是利用了静电屏蔽的原理，D正确。故选D。 【作业+练习】----强基础提升能力 【作业】 1.静电给人们带来很多方便，但有时也带来很多麻烦，甚至造成危害。例如：印刷厂里，纸张之间摩擦带电，会使纸张吸附在一起，给印刷带来麻烦；印染厂里染织物上带静电，会吸附空气中的尘埃，使印染质量下降；制药生产中，由于静电吸引尘埃，使药品达不到预定纯度。要采取措施防止以上事例中静电的影响，你会怎么做？ 2.在一次科学晚会上，一位老师表演了一个“魔术”：如图9.4-10，一个没有底的空塑料瓶上固定着一根铁锯条和一块易拉罐（金属）片，把它们分别跟静电起电机的两极相连。在塑料瓶里放一盘点燃的蚊香，很快就看见整个透明塑料瓶里烟雾缭绕。当把起电机一摇，顿时塑料瓶清澈透明，停止摇动，又是烟雾缭绕。起电机摇动时，塑料瓶内哪里电场强度最大？是锯条附近还是金属片附近？若锯条接电源负极，金属片接正极，这些烟尘最终到哪里去了？ 3.超高压带电作业的工人穿戴的工作服（图9.4-11），为什么要用包含金属丝的织物制成？ 4.在燃气灶和燃气热水器中，常常安装电子点火器，接通电子线路时产生高电压，通过高压放电的电火花来点燃气体。点火器的放电电极是钉尖形（图9.4-12）。这是为什么？与此相反，验电器的金属杆上端却固定一个金属球而不做成针尖状，这又是为什么？ 5.当我们使用有线话筒扩音时，有些由于周围环境中的静电现象或其他原因产生的电信号会通过话筒线混入功率放大器中进行放大，影响扩音的效果。因此，很多优质的话筒线在构造上都采取了防备措施。请观察图9.4-13的话筒线，你知道它采用了什么方法防止干扰信号从话筒线上侵入吗？ 【作业参考答案】 【练习】 1．请用学过的电学知识判断，下列说法正确的是(　　) A．电工穿绝缘衣比穿金属衣安全 B．制作汽油桶的材料用金属比用塑料好 C．小鸟停在单根高压输电线上会被电死 D．打雷时，待在汽车里比待在木屋里要危险 2．在手术时，为防止麻醉剂乙醚爆炸，地砖要用导电材料制成，医生和护士要穿由导电材料制成的鞋子和外套、一切设备要良好接地，甚至病人身体也要良好接地。这是为了(　　) A．杀菌消毒 B．消除静电 C．利用静电 D．防止漏电 3. 如图所示，Q为一带正电的点电荷，P为原来不带电的枕形金属导体，a、b为导体内的两点．当导体P处于静电平衡状态时(　　) A. a、b两点的电场强度大小Ea、Eb的关系为Ea>Eb B. a、b两点的电场强度大小Ea、Eb的关系Ea<Eb C. 感应电荷在a、b两点产生的电场强度大小E′a和E′b的关系是E′a>E′b D. 感应电荷在a、b两点产生的电场强度大小E′a和E′b的关系是E′a<E′b 4. 在点电荷－Q的电场中，一金属圆盘处于静电平衡状态，若圆平面与点电荷在同一平面内，则盘上感应电荷在盘中A点所激发的附加电场强度E′的方向在下图中正确的是(　　) A B C D 5. 生活中为了避免火花放电的危害，会采取一些措施，下列哪种情况属于避免火花放电(　　) A. 运油车的尾部有一条铁链接触到地面 B. 电子打火机点火时 C. 发电厂排放废气时先进行静电除尘 D. 为了油漆较均匀采用静电喷涂 6.电工穿的高压作业服是用铜丝编织的,下列说法正确的是(　　) A.铜丝编织的衣服不易拉破 B.电工被铜丝衣服所包裹,比较柔软便于操作 C.电工被铜丝衣服所包裹,使体内电场强度为零 D.铜线电阻小,能对人体起到保护作用 7.某农村小塑料加工厂的高频热合机(焊缝用)产生的电磁波频率和电视信号频率接近，由于该村尚未通有线电视信号，空中的信号常常受到干扰，在电视荧屏上出现网状条纹，影响正常收看。为了使电视机不受干扰，可采取的办法是(　　) A．将电视机用一金属笼子罩起来 B．将电视机用一金属笼子罩起来，并将金属笼接地 C．将高频热合机用一金属笼子罩起来 D．将高频热合机用一金属笼子罩起来，并将金属笼接地 8. 静电喷涂利用了电荷之间的相互作用，其喷涂原理如图所示，则下列说法正确的是(　　) A.涂料微粒一定带正电 B.涂料微粒一定带负电 C.涂料微粒可能带正电，也可能带负电 D.喷嘴与工件之间的电场为匀强电场 9.如图所示，把原来不带电的金属壳B的外表面接地，将一带正电的小球A从小孔中放入金属壳内，但不与B接触，达到静电平衡状态后，则(　　) A.B的空腔内电场强度为零 B.B不带电 C.B的外表面带正电 D.B的内表面带负电 10.如图所示，较厚的空腔球形导体壳中有一个正点电荷，则图中a、b、c、d各点的电场强度大小关系为(　　) A.Ea>Eb>Ec>Ed B.Ea>Ec＝Ed>Eb C.Ea>Ec>Ed>Eb D.Ea<Eb<Ec＝Ed 11. 图中接地金属球A的半径为R，球外点电荷的电荷量为Q，到球心的距离为r.金属球上的感应电荷在球心处产生的感应电场的场强大小为(　　) A. k－k B. k＋k C. 0　 D. k 12. 如图所示，将悬挂在细线上的带正电的小球A放在不带电的金属空心球C内(始终不与球接触)，现将一个悬挂在绝缘细线上的带负电的小球B放在C附近，待稳定后，下列说法中正确的是(　　) A. A对B无静电力作用，B对A无静电力作用 B. A向左偏离竖直方向，B向右偏离竖直方向 C. A对B的静电力向左，B对A的静电力向右 D. A的位置不变，B的位置也不变 13.如图所示，一个原来不带电的半径为r的金属球放在绝缘支架上，在其左侧放置一个电荷量为+Q的点电荷，点电荷到金属球左端的距离为2r。 (1)求点电荷在金属球球心O点处产生的场强大小E。 (2)求金属球上感应电荷在球心O点处产生的场强大小E'，并说明方向。深度解析 【练习参考答案】 1.B　解析：由静电屏蔽的知识可知，A、D选项均错误；金属可以消除多余的静电，B项正确；单根高压输电线上相距较近的两点之间电阻很小，因而电压较小，小鸟不会被电死，C选项错误。 2. B　解析：在可燃气体环境(如乙醚)中产生的静电，容易引起爆炸，应设法把产生的静电消除掉(如导入大地)，因此选项B正确。 3. C　解析：当导体P处于静电平衡状态时，导体内部电场强度处处为零，故a、b两点的电场强度大小Ea、Eb的关系为Ea＝Eb＝0，故A、B错误；感应电荷在a、b两点产生的电场强度与点电荷在a、b两点产生的电场强度等大反向，则感应电荷在a、b两点产生的电场强度在大小E′a和E′b的关系是E′a>E′b，C正确，D错误． 4. A　解析：感应电荷在盘中A点激发的附加电场强度E′应与－Q在A点产生的电场强度等大反向，故A正确． 5. A　解析：油罐车上的搭地铁链是为了把产生的静电导走，避免火花放电造成的危害，故A正确；电子打火机点火时，发电厂排放废气时先进行静电除尘以及为了油漆较均匀采用静电喷涂，这些都是利用了放电原理，故B、C、D错误． 6.C解析：高压线路的检修人员在进行高压作业时,要穿上用铜丝网制成的高压作业服,相当于把人体用铜丝网罩起来。这样,外部电场就不会影响到人体,从而避免了感应电场对人体的伤害。故选项C正确。 7. D 解析：为了使电视机能接收电磁波信号，但又不接收高频热合机产生的电磁波，应将高频热合机产生的电磁波信号屏蔽，而接地金属笼子具有屏蔽内电场的作用，D正确。 8. A 解析：根据电荷间的相互作用特点结合题目中原理图分析。静电喷涂的原理就是让带电的涂料微粒在强电场的作用下被吸附到工件上，而达到喷涂的目的，喷嘴与工件之间的电场是非匀强电场，选项D错误；由题图知，待喷涂工件带负电，所以涂料微料应带正电，选项A正确，B、C错误。 9.D 解析：因为金属壳的外表面接地，所以外表面无感应电荷，只有内表面有感应电荷分布，且由于A带正电，则B的内表面带负电，D正确，B、C错误；B的空腔内有带正电的小球A产生的电场和金属壳内表面感应电荷产生的电场，由电场叠加知，电场线的方向由A指向B，所以空腔内电场强度不为零，A错误。 10. C 解析　当静电平衡时，空腔球形导体壳内壁感应出负电荷，外壁感应出正电荷，感应电荷形成的场强与点电荷形成的电场叠加，导致空腔球形导体壳中场强为零。画出电场线的大致分布如图所示。由于a处电场线较密，c处电场线较疏，d处电场线最疏，b处场强为零，则Ea>Ec>Ed>Eb，C正确。 11. D　解析：处于静电平衡状态的导体内部场强处处为零，即感应电荷在O点产生的电场与点电荷Q在O点产生的电场大小相等、方向相反，E＝k. 12. A　解析：A在空心金属球内，由于静电感应，使得C外表面带正电，B、C相互吸引，所以B向右偏；而金属空腔可以屏蔽外部电场，所以B的电荷对空腔C的内部无影响，即A、B之间无相互的静电力，所以A位置不变．A正确． 13.(1)k (2)k，方向向左 解析　(1)点电荷到金属球球心的距离为3r，根据点电荷场强公式E=k， 可知点电荷在金属球球心O点处产生的场强大小为E=k，方向向右。 (2)根据静电平衡知识可知O点场强为零，即感应电荷在O点产生的场强与点电荷在O点产生的场强大小相等、方向相反，所以E'=E=k，方向向左。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 $$