９.4 静电的防止与利用-【教学无忧】2024-2025学年高二物理教学设计（人教版2019必修第三册）

课　题 静电的防止与利用 课　　型 新授课 授课人 授课时间 教材分析 本节是对“静电现象”本质分析，并能在理解静电现象发生原理的基础上有效的采取防范措施和利用静电现象服务与生产生活实践，属于将知识推进一步走向生活，是学生学习知识的意义和目的的体现。 学情分析 基于前边三节课的学习，学生已经掌握导体导电的原理，并能够很好解释三种起电方式的本质原因，能够用电场强度定量描述电场力的特性，能够用电场线定性描述电场力的特性，并能够分析带电体在平衡态下的受力情况，为进一步解释静电平衡与静电屏蔽打好了基础。 教学目标 1.知识目标：　认识静电感应，知道感应起电的原理和感应电荷正、负的判定。知道静电平衡状态；理解静电平衡的特点，导体内部的场强处处为零，电荷只分布在导体的外表面上；知道静电屏蔽现象及其应用与防止。 2.能力目标：通过观察演示实验及对实验现象的分析，引导学生运用所学知识进行分析推理，培养学生分析推理能力。 3.情感目标：通过对实验的观察和推理，培养学生科学的研究方法，以及严谨认真的学习态度。 重难点 1．教学重点：静电场中静电平衡状态下导体的特征，即其电荷分布、电场分布等。 2．教学难点：运用电场有关知识，分析、推理出实验现象的成因。 教学方法 实验法、问题驱动法、小组讨论法、分析讲授法。 教学过程 一、复习提问，引入新课 问题：什么是静电感应现象？ 问题：静电感应现象的实质是什么？ 问题：在静电感应时用手摸一下导体，再移走源电荷，则导体带什么电？若将导体接地则情况如何？左端接地呢？+ + + + - - - 知道了电场中的导体会发生静电感应现象，那为什么会产生静电感应现象呢？产生静电感应现象会导致怎样的结果，导体又有何特点呢？今天这节课就来学习这些问题。 2、 新课教学 （一）静电平衡状态下的导体 问题：把不带电的金属导体ABCD放到电场强度为E0 的电场中，会有什么现象？ 问题：导体中所有自由电子都会定向移动吗？ 正负电荷在两侧积累会出现感应电场E‘，感应电场与原电场叠加，当E’= E0，即导体内部合场强E为0时，导体内电子不再自由移动。 1、 静电平衡状态下导体的电场 （1）、电场中的导体，内部自由电子不再定向移动的状态叫静电平衡状态。 问题：处于静电平衡状态的导体的电场具有什么特点？ （2） 、特点： 1　 导体内部场强处处为零； 2　 导体为等势体，表面是等势面； 3　 导体表面场强垂直于表面； 2、导体上电荷的分布 思考：导体处在静电平衡时电荷的分布有何特点？ 演示：导体上电荷分布探究——法拉第“圆筒实验” 实验结论1：达到静电平衡时，导体内部没有电荷，电荷只分布在导体外表面。 演示：用电子感应圈演示尖端放电现象。 实验结论2：在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度（单位面积的电荷量）越大，凹陷的地方几乎没有电荷分布。 （2） 静电的应用与防范 1、尖端放电 视频演示：尖端放电 问题：你观察到了什么现象？什么原因造成的？ 教师引导：导体尖端附近的电场特别强，它会导致一个重要的后果，就是尖端放电。 原因：因为在尖端附近强电场的作用下空气中残留的离子会发生激烈的运动。在激烈的运动过程中它们和空气分子相碰时，会使空气分子电离，从而产生大量新的离子，这就使空气边得易于导电。在强电场作用下，物体曲率大的地方(如尖锐、细小的顶端，弯曲很厉害处)附近，等电位面密，电场强度剧增，致使这里空气被电离而产生气体放电现象，称为电晕放电．而尖端放电为电晕放电的一种，专指尖端附近空气电离而产生气体放电的现象。 问题：你能举出尖端放电的应用实例吗？ 视频演示：避雷针 问题：闪电是如何形成的？ 问题：雷雨天为避免雷击我们应该怎么办？ 闪电防护： 雷鸣电闪时在室外的人，为防雷击，应当遵从四条原则。 一是人体应尽量降低自己，以免作为凸出尖端而被闪电直接击中。 二是人体与地面的接触面要尽量缩小以防止因“跨步电压”造成伤害．所谓跨步电压是雷击点附近，两点间很大的电位差，如若人的两脚分得很开，分别接触相距远的两点，则两脚间便形成较大的电位差，有强电流通过人体使人受伤害。 三是不可到孤立大树下和无避雷装置的高大建筑体附近，不可手持金属体高举头顶。 四是不要进水中，因水体导电好。 教师介绍避雷针工作原理: 2、静电屏蔽 问题：将验电器放在带正电的金属球的附近，验电器上的箔片会张开吗？ 使带电的金属球靠近验电器。 现象：验电器的箔片张开。 结论：因为验电器的金属杆处于金属球的电场中，由于静电感应，它的金属球将带负电，而它的另一端──箔片将带正电，因而两箔片相斥而张开。 问题：若用金属网罩将验电器罩住，验电器的箔片还会张开吗？ 使带电的金属球靠近验电器，事先用金属网罩把验电器罩住。 现象：验电器的箔片不张开。 结论：因为金属网罩处于上正电荷产生的电场中，网罩上的电荷将重新分布，最后达到静电平衡。此时，网罩内部的电场强度为零，验电器上将不带电，因而箔片合拢。 外部电场对内部仪器没有影响。若将源电荷置于空腔内，则外对内没有影响，但内对外有影响。要想内部电场对外部也没有影响，实现全屏蔽，则可将空腔导体接地，如右图所示。 + + 实现静电屏蔽不一定要用密封的金属宣传品，金属网也能起到屏蔽作用。野外高压线受到雷击的可能性很大，所以在三条输电线的上方还有两条导线，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，免遭雷击。 1）视频演示：小孩在笼中 2）演示：静电屏蔽 3）用静电平衡现象的特征解释静电屏蔽 三、随堂练习 1．（多选）如图所示，电荷量为q的正点电荷放在原本不带电、长度为L的导体棒的左侧，点电荷在导体棒的中心轴线上距离棒左端R处的位置，导体棒内达到静电平衡。已知O点为导体棒的中心，静电力常量为k，下列说法正确的是（　　） A．导体棒左端带负电，右端带正电 B．导体棒上的感应电荷在O点处产生的电场强度大小为0 C．导体棒上的感应电荷在O点处产生的电场强度大小为 D．将导体棒左端接地后再断开，最后移走点电荷，导体棒最终带正电 【答案】AC 【详解】A．由于感应起电，导体棒左端带负电，右端带正电。故A正确； BC．导体棒内达到静电平衡后，导体棒中心O点处的电场强度为0，即导体棒上的感应电荷在O点处产生的电场强度与点电荷在O点处产生的电场强度等大反向，有 故B错误；C正确； D．将导体棒左端接地后，导体棒左端仍带负电，右端不带电，移走点电荷后，导体棒整体带负电。故D错误。 故选AC。 2．在一次科学晚会上，一位老师表演了一个“魔术”：如图，一个空塑料瓶上固定着一根铁锯条和一块易拉罐（金属）片，将锯条与静电起电机负极相连，金属片与静电起电机正极相连。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。在起电机摇动时，下列说法正确的是（　　） A．塑料瓶内存在的是匀强电场 B．锯条附近电场强度小 C．烟尘带负电，最终被吸附到金属片上 D．烟尘带负电，最终被吸附到锯条上 【答案】C 【详解】AB．由尖端附近的电场线比较密集可知，在锯条附近的电场强度大于金属片附近的电场强度，因此塑料瓶内存在的不是匀强电场，AB错误； CD．负离子在电场力作用下，向正极移动时，碰到烟尘微粒使它带负电，因此带负电烟尘在电场力作用下，向金属片运动，最终被吸附到金属片上，C正确，D错误。 故选C。 思考问题，并作答。 讨论：导体中自由电子会由于受到电场力作用而发生定向移动。 讨论：1，是，由于有电场力；2不是，电子累积会产生感应电场，感应电场与 讨论处于静电平衡的导体的特点。 观察实验，积极讨论，得出静电平衡状态下导体上电荷分布的特点。 分组讨论： 分析尖端放电原因：导体尖端电荷密度大，尖端周围电场强，空气中残留带电粒子剧烈运动，空气电离，正负电荷奔向异种电荷，尖端失去电荷，尖端放电。 避雷针 云层和点面之间的放电现象，积雨云下层带负电，地面因感应带正电，正负电荷积累越多，云层地面间电场越强，强力放电。 分组讨论。 复习静电感应现象 通过问题引导学生思考。 1. 抓住电场的重要性质，研究电场。体会物理探究的一般方法。 2.通过猜想，检验，再猜想，再检验的探究过程，体会物理概念建立过程中的艰辛与喜悦。 通过动画演示闪电，生动形象，符合学生认知规律。 理论探究静电屏蔽现象。 找到人为什么会安然无恙的原因 课堂小结： 1． 静电平衡状态下的导体的电场 2． 静电现象的应用与防止 1. 尖端放电 2.静电屏蔽 学生总结， 教师补充 精细复述， 及时回顾 板书设计 9.4 静电现象的应用与防范 一、静电平衡状态下的导体的电场 1、静电平衡状态 2. 处于静电平衡状态下导体的特征： （1） 导体内部场强处处为零 （2） 导体是一个等势体，导体表面是一个等势面 （3） 导体内部没有静电荷，只分布在导体表面；越尖锐处电荷密度越大 二、静电现象的应用与防止 3. 尖端放电 （4） 空气的电离 （5） 尖端放电 （6） 尖端放电的应用与防护 4. 静电屏蔽 课后作业 (限时：25分钟） 一、单选题 1．在气候干燥的秋冬季节，当手指靠近金属门把手时，有时突然有一种被电击的感觉，这是静电现象。这是因为运动摩擦使身体带电，当手指靠近门把手时，二者之间形成的放电现象。放电前，若手指带负电，有关金属门把手的两端被感应带电的情况，下列图中标示正确的是（　　） A． B． C． D． 2．一金属球，原来不带电，现在沿球直径的延长线上放置一根均匀带电的细杆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三点的场强大小分别为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．如图所示，先用金属网把不带电的验电器罩起来，再使带正电金属球靠近金属网。下列说法中正确的是（　　） A．验电器的箔片会张开 B．金属网外表面带负电荷，内表面带正电荷 C．金属网罩内部电场强度为零 D．金属网的电势比验电器箔片的电势高 4．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内不与C的内壁接触，在C附近另外有一个悬挂在细线上的带负电的小球B，则（　　） A．A，B两球均不偏离竖直方向 B．A球不偏离竖直方向，B球向右偏离竖直方向 C．A球向左偏离竖直方向，B球不偏离竖直方向 D．A球向左偏离竖直方向，B球向右偏离竖直方向 5．如图所示，放在绝缘台上的金属网罩B内放有一个不带电的验电器C，若把一带有正电荷的绝缘体A移近金属网罩B，则（　　） A．金属网罩B的内表面带正电荷，φB=φC=0 B．金属网罩B的右侧外表面带正电荷 C．验电器的金属箔片将张开，φB<φC D．φB≠φC，金属网罩B左、右两侧的电势不相等 二、多选题 6．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．高压输电线上方还有两根导线，可以起到防雷作用 D．打雷时，待在汽车里比待在木屋里要安全 7．如图所示的静电实验（虚线框为金属网）能使左边验电器的金属箔张开的是（　　） A． B． C． D． 8．如图所示，电力工作人员在几百万伏的高压线上进行带电作业，电工全身穿戴带电作业用的屏蔽服，屏蔽服是用导电金属材料与纺织纤维混纺交织成布后再做成的服装，下列说法正确的是（　　） A．采用金属材料编织衣服的目的是使衣服不易拉破 B．采用金属材料编织衣服的目的是利用静电屏蔽 C．电工穿上屏蔽服后，体内场强为零 D．屏蔽服中的金属网不能起到屏蔽作用 9．如图所示，A是带正电的球，B为不带电的导体，A、B均放在绝缘支架上，M、N是导体B中的两点，以无限远处为电势零点，当导体B达到静电平衡后，说法正确的是（　　） A．M、N两点电场强度大小的关系为EM=EN=0 B．M、N两点电势高低的关系为 C．M、N两点电势高低的关系为 D．感应电荷在M、N两点产生的电场强度为 10．如图所示，在真空中某竖直平面内固定一足够大的接地金属板MN，在MN右侧与其相距2d处的P点放置一电荷量为Q的正点电荷，如果从P点作MN的垂线，则O为垂足，A为O、P连线的中点，B为OP延长线上的一点，PB＝d。静电力常量为k，关于各点的电场强度，下列说法正确的是（　　） A．O点场强大小为 B．A点场强大小为 C．B点场强大小为 D．A、B两点场强大小相等，方向相反 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 $$ 课　题 静电的防止与利用 课　　型 新授课 授课人 授课时间 教材分析 本节是对“静电现象”本质分析，并能在理解静电现象发生原理的基础上有效的采取防范措施和利用静电现象服务与生产生活实践，属于将知识推进一步走向生活，是学生学习知识的意义和目的的体现。 学情分析 基于前边三节课的学习，学生已经掌握导体导电的原理，并能够很好解释三种起电方式的本质原因，能够用电场强度定量描述电场力的特性，能够用电场线定性描述电场力的特性，并能够分析带电体在平衡态下的受力情况，为进一步解释静电平衡与静电屏蔽打好了基础。 教学目标 1.知识目标：　认识静电感应，知道感应起电的原理和感应电荷正、负的判定。知道静电平衡状态；理解静电平衡的特点，导体内部的场强处处为零，电荷只分布在导体的外表面上；知道静电屏蔽现象及其应用与防止。 2.能力目标：通过观察演示实验及对实验现象的分析，引导学生运用所学知识进行分析推理，培养学生分析推理能力。 3.情感目标：通过对实验的观察和推理，培养学生科学的研究方法，以及严谨认真的学习态度。 重难点 1．教学重点：静电场中静电平衡状态下导体的特征，即其电荷分布、电场分布等。 2．教学难点：运用电场有关知识，分析、推理出实验现象的成因。 教学方法 实验法、问题驱动法、小组讨论法、分析讲授法。 教学过程 一、复习提问，引入新课 问题：什么是静电感应现象？ 问题：静电感应现象的实质是什么？ 问题：在静电感应时用手摸一下导体，再移走源电荷，则导体带什么电？若将导体接地则情况如何？左端接地呢？+ + + + - - - 知道了电场中的导体会发生静电感应现象，那为什么会产生静电感应现象呢？产生静电感应现象会导致怎样的结果，导体又有何特点呢？今天这节课就来学习这些问题。 2、 新课教学 （一）静电平衡状态下的导体 问题：把不带电的金属导体ABCD放到电场强度为E0 的电场中，会有什么现象？ 问题：导体中所有自由电子都会定向移动吗？ 正负电荷在两侧积累会出现感应电场E‘，感应电场与原电场叠加，当E’= E0，即导体内部合场强E为0时，导体内电子不再自由移动。 1、 静电平衡状态下导体的电场 （1）、电场中的导体，内部自由电子不再定向移动的状态叫静电平衡状态。 问题：处于静电平衡状态的导体的电场具有什么特点？ （2） 、特点： 1　 导体内部场强处处为零； 2　 导体为等势体，表面是等势面； 3　 导体表面场强垂直于表面； 2、导体上电荷的分布 思考：导体处在静电平衡时电荷的分布有何特点？ 演示：导体上电荷分布探究——法拉第“圆筒实验” 实验结论1：达到静电平衡时，导体内部没有电荷，电荷只分布在导体外表面。 演示：用电子感应圈演示尖端放电现象。 实验结论2：在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度（单位面积的电荷量）越大，凹陷的地方几乎没有电荷分布。 （2） 静电的应用与防范 1、尖端放电 视频演示：尖端放电 问题：你观察到了什么现象？什么原因造成的？ 教师引导：导体尖端附近的电场特别强，它会导致一个重要的后果，就是尖端放电。 原因：因为在尖端附近强电场的作用下空气中残留的离子会发生激烈的运动。在激烈的运动过程中它们和空气分子相碰时，会使空气分子电离，从而产生大量新的离子，这就使空气边得易于导电。在强电场作用下，物体曲率大的地方(如尖锐、细小的顶端，弯曲很厉害处)附近，等电位面密，电场强度剧增，致使这里空气被电离而产生气体放电现象，称为电晕放电．而尖端放电为电晕放电的一种，专指尖端附近空气电离而产生气体放电的现象。 问题：你能举出尖端放电的应用实例吗？ 视频演示：避雷针 问题：闪电是如何形成的？ 问题：雷雨天为避免雷击我们应该怎么办？ 闪电防护： 雷鸣电闪时在室外的人，为防雷击，应当遵从四条原则。 一是人体应尽量降低自己，以免作为凸出尖端而被闪电直接击中。 二是人体与地面的接触面要尽量缩小以防止因“跨步电压”造成伤害．所谓跨步电压是雷击点附近，两点间很大的电位差，如若人的两脚分得很开，分别接触相距远的两点，则两脚间便形成较大的电位差，有强电流通过人体使人受伤害。 三是不可到孤立大树下和无避雷装置的高大建筑体附近，不可手持金属体高举头顶。 四是不要进水中，因水体导电好。 教师介绍避雷针工作原理: 2、静电屏蔽 问题：将验电器放在带正电的金属球的附近，验电器上的箔片会张开吗？ 使带电的金属球靠近验电器。 现象：验电器的箔片张开。 结论：因为验电器的金属杆处于金属球的电场中，由于静电感应，它的金属球将带负电，而它的另一端──箔片将带正电，因而两箔片相斥而张开。 问题：若用金属网罩将验电器罩住，验电器的箔片还会张开吗？ 使带电的金属球靠近验电器，事先用金属网罩把验电器罩住。 现象：验电器的箔片不张开。 结论：因为金属网罩处于上正电荷产生的电场中，网罩上的电荷将重新分布，最后达到静电平衡。此时，网罩内部的电场强度为零，验电器上将不带电，因而箔片合拢。 外部电场对内部仪器没有影响。若将源电荷置于空腔内，则外对内没有影响，但内对外有影响。要想内部电场对外部也没有影响，实现全屏蔽，则可将空腔导体接地，如右图所示。 + + 实现静电屏蔽不一定要用密封的金属宣传品，金属网也能起到屏蔽作用。野外高压线受到雷击的可能性很大，所以在三条输电线的上方还有两条导线，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，免遭雷击。 1）视频演示：小孩在笼中 2）演示：静电屏蔽 3）用静电平衡现象的特征解释静电屏蔽 三、随堂练习 1．（多选）如图所示，电荷量为q的正点电荷放在原本不带电、长度为L的导体棒的左侧，点电荷在导体棒的中心轴线上距离棒左端R处的位置，导体棒内达到静电平衡。已知O点为导体棒的中心，静电力常量为k，下列说法正确的是（　　） A．导体棒左端带负电，右端带正电 B．导体棒上的感应电荷在O点处产生的电场强度大小为0 C．导体棒上的感应电荷在O点处产生的电场强度大小为 D．将导体棒左端接地后再断开，最后移走点电荷，导体棒最终带正电 【答案】AC 【详解】A．由于感应起电，导体棒左端带负电，右端带正电。故A正确； BC．导体棒内达到静电平衡后，导体棒中心O点处的电场强度为0，即导体棒上的感应电荷在O点处产生的电场强度与点电荷在O点处产生的电场强度等大反向，有 故B错误；C正确； D．将导体棒左端接地后，导体棒左端仍带负电，右端不带电，移走点电荷后，导体棒整体带负电。故D错误。 故选AC。 2．在一次科学晚会上，一位老师表演了一个“魔术”：如图，一个空塑料瓶上固定着一根铁锯条和一块易拉罐（金属）片，将锯条与静电起电机负极相连，金属片与静电起电机正极相连。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。在起电机摇动时，下列说法正确的是（　　） A．塑料瓶内存在的是匀强电场 B．锯条附近电场强度小 C．烟尘带负电，最终被吸附到金属片上 D．烟尘带负电，最终被吸附到锯条上 【答案】C 【详解】AB．由尖端附近的电场线比较密集可知，在锯条附近的电场强度大于金属片附近的电场强度，因此塑料瓶内存在的不是匀强电场，AB错误； CD．负离子在电场力作用下，向正极移动时，碰到烟尘微粒使它带负电，因此带负电烟尘在电场力作用下，向金属片运动，最终被吸附到金属片上，C正确，D错误。 故选C。 思考问题，并作答。 讨论：导体中自由电子会由于受到电场力作用而发生定向移动。 讨论：1，是，由于有电场力；2不是，电子累积会产生感应电场，感应电场与 讨论处于静电平衡的导体的特点。 观察实验，积极讨论，得出静电平衡状态下导体上电荷分布的特点。 分组讨论： 分析尖端放电原因：导体尖端电荷密度大，尖端周围电场强，空气中残留带电粒子剧烈运动，空气电离，正负电荷奔向异种电荷，尖端失去电荷，尖端放电。 避雷针 云层和点面之间的放电现象，积雨云下层带负电，地面因感应带正电，正负电荷积累越多，云层地面间电场越强，强力放电。 分组讨论。 复习静电感应现象 通过问题引导学生思考。 1. 抓住电场的重要性质，研究电场。体会物理探究的一般方法。 2.通过猜想，检验，再猜想，再检验的探究过程，体会物理概念建立过程中的艰辛与喜悦。 通过动画演示闪电，生动形象，符合学生认知规律。 理论探究静电屏蔽现象。 找到人为什么会安然无恙的原因 课堂小结： 1． 静电平衡状态下的导体的电场 2． 静电现象的应用与防止 1. 尖端放电 2.静电屏蔽 学生总结， 教师补充 精细复述， 及时回顾 板书设计 9.4 静电现象的应用与防范 一、静电平衡状态下的导体的电场 1、静电平衡状态 2. 处于静电平衡状态下导体的特征： （1） 导体内部场强处处为零 （2） 导体是一个等势体，导体表面是一个等势面 （3） 导体内部没有静电荷，只分布在导体表面；越尖锐处电荷密度越大 二、静电现象的应用与防止 3. 尖端放电 （4） 空气的电离 （5） 尖端放电 （6） 尖端放电的应用与防护 4. 静电屏蔽 课后作业 (限时：25分钟） 一、单选题 1．在气候干燥的秋冬季节，当手指靠近金属门把手时，有时突然有一种被电击的感觉，这是静电现象。这是因为运动摩擦使身体带电，当手指靠近门把手时，二者之间形成的放电现象。放电前，若手指带负电，有关金属门把手的两端被感应带电的情况，下列图中标示正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】放电前，若手指带负电，根据电荷间的相互作用规律可知门把手靠近手指一端带正电，远离手指一端带负电。 故选D。 2．一金属球，原来不带电，现在沿球直径的延长线上放置一根均匀带电的细杆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三点的场强大小分别为Ea、Eb、Ec，三者相比，则（　　） A．Ea最大 B．Eb最大 C．Ec最大 D．Ea=Eb=Ec 【答案】C 【详解】静电平衡后，金属球内的合电场强度处处为零，金属球上感应电荷产生的附加电场与带电的细杆MN产生的电场强度大小相等，方向相反，相互抵消。 c点离带电的细杆MN最近，带电的细杆MN在c点处产生的电场强度最大，则金属球上感应电荷在c点处产生的电场强度最大，即Ec最大， 而a点离带电的细杆MN最远，带电的细杆MN在a点处产生的电场强度最小，则金属球上感应电荷在a点处产生的电场强度最小，即Ea最小。 故选C。 3．如图所示，先用金属网把不带电的验电器罩起来，再使带正电金属球靠近金属网。下列说法中正确的是（　　） A．验电器的箔片会张开 B．金属网外表面带负电荷，内表面带正电荷 C．金属网罩内部电场强度为零 D．金属网的电势比验电器箔片的电势高 【答案】C 【详解】A．用金属网把验电器罩起来，金属网起到了静电屏蔽的作用，此时使带电金属球靠近验电器，箔片不张开，选项A错误； B．处于静电平衡的导体，静电荷都分布在导体外表面，内部没有静电荷，选项B错误； CD．静电屏蔽时，金属网罩内部电场强度为零，电势相等，选项C正确，D错误。 故选C。 4．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内不与C的内壁接触，在C附近另外有一个悬挂在细线上的带负电的小球B，则（　　） A．A，B两球均不偏离竖直方向 B．A球不偏离竖直方向，B球向右偏离竖直方向 C．A球向左偏离竖直方向，B球不偏离竖直方向 D．A球向左偏离竖直方向，B球向右偏离竖直方向 【答案】B 【详解】CD．由于静电屏蔽，小球B的电场对A无影响，小球A不会偏离竖直方向，选项CD错误； AB．由于静电感应空心球C的内表面带负电，外表面带正电，小球B和空心球C之间异种电荷相吸引，小球B会偏离竖直方向向右靠近C球，选项A错误，B正确。 故选B。 5．如图所示，放在绝缘台上的金属网罩B内放有一个不带电的验电器C，若把一带有正电荷的绝缘体A移近金属网罩B，则（　　） A．金属网罩B的内表面带正电荷，φB=φC=0 B．金属网罩B的右侧外表面带正电荷 C．验电器的金属箔片将张开，φB<φC D．φB≠φC，金属网罩B左、右两侧的电势不相等 【答案】B 【详解】A．金属罩B处于静电平衡状态，电荷分布在其外表面上，故A项错误； B．由于静电感应，使金属罩B的左侧外表面感应出负电荷，所以金属罩B的右侧外表面感应出正电荷，故B项正确； C．由于静电屏蔽，金属网罩内电场强度为零，故C上无感应电荷，验电器的金属箔片不会张开，故C项错误； D．由静电屏蔽特点知，导体是等势体，导体表面是等势面，故D项错误； 故选B。 二、多选题 6．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．高压输电线上方还有两根导线，可以起到防雷作用 D．打雷时，待在汽车里比待在木屋里要安全 【答案】BCD 【详解】A．电工高压带电作业时，全身穿戴金属丝网制成的衣、帽、手套、鞋，可以对人体起到静电屏蔽作用，所以电工穿金属衣安全，A错误； B．因为塑料和油容易摩擦起电，产生的静电荷不易导走，形成静电积累，会造成爆炸和火灾事故，故制作汽油桶的材料用金属比用塑料好，B正确； C．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根导线，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，C正确； D．一辆金属车身的汽车是最好的“避雷所”，一旦汽车被雷击中，它的金属构架会将闪电电流导入地下，D正确。 故选BCD。 7．如图所示的静电实验（虚线框为金属网）能使左边验电器的金属箔张开的是（　　） A． B． C． D． 【答案】AC 【详解】AB．净电荷分布在导体的外表面，故A正确，B错误； CD．选项C中两个验电器接触，左侧验电器金属箔应张开，选项D中左边的验电器处于金属网中，由于静电屏蔽，金属箔不会张开，故C正确，D错误。 故选AC。 8．如图所示，电力工作人员在几百万伏的高压线上进行带电作业，电工全身穿戴带电作业用的屏蔽服，屏蔽服是用导电金属材料与纺织纤维混纺交织成布后再做成的服装，下列说法正确的是（　　） A．采用金属材料编织衣服的目的是使衣服不易拉破 B．采用金属材料编织衣服的目的是利用静电屏蔽 C．电工穿上屏蔽服后，体内场强为零 D．屏蔽服中的金属网不能起到屏蔽作用 【答案】BC 【详解】屏蔽服的作用是在穿上后，使处于高压电场中的人体内电场强度处处为零，从而使人体免受高压电场及电磁波的危害，可知BC正确，AD错误; 故选BC。 9．如图所示，A是带正电的球，B为不带电的导体，A、B均放在绝缘支架上，M、N是导体B中的两点，以无限远处为电势零点，当导体B达到静电平衡后，说法正确的是（　　） A．M、N两点电场强度大小的关系为EM=EN=0 B．M、N两点电势高低的关系为 C．M、N两点电势高低的关系为 D．感应电荷在M、N两点产生的电场强度为 【答案】AD 【详解】AD．M、N两点的场强为导体球与B上感应电荷在这两处的场强之和，处于静电平衡的导体，合场强的大小为处处为零，即有 而带电球A在M、N两点产生的场强不同，故B上感应电荷在M、N两点产生的电场强度不相等，根据点电荷电场强度公式 可知，离A越远，电场强度越小，则感应电荷在M、N两点产生的电场强度 故AD正确； BC．处于静电平衡的导体，其整体是等势体，所以 故BC错误。 故选AD。 10．如图所示，在真空中某竖直平面内固定一足够大的接地金属板MN，在MN右侧与其相距2d处的P点放置一电荷量为Q的正点电荷，如果从P点作MN的垂线，则O为垂足，A为O、P连线的中点，B为OP延长线上的一点，PB＝d。静电力常量为k，关于各点的电场强度，下列说法正确的是（　　） A．O点场强大小为 B．A点场强大小为 C．B点场强大小为 D．A、B两点场强大小相等，方向相反 【答案】AC 【详解】A．系统达到静电平衡后，因为金属板接地，电势为零，所以电场线分布如图所示 所以金属板右侧的电场的电场线分布与等量异种点电荷连线的中垂线右侧的电场线分布相同，所以O点场强大小为 A正确； B．A点场强大小为 B错误； C．B点场强大小为 C正确； D．由上述分析可知AB点的场强大小不相等，方向相同，D错误。 故选AC。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 $$