第九章 4.静电的防止与利用-【金版教程】2024-2025学年新教材高中物理必修第三册创新导学案课件PPT（人教版2019）

第九章　静电场 及其应用 4.静电的防止与利用 1．了解静电平衡的概念，知道处于静电平衡状态的导体内部的电场特点。2.了解静电平衡时带电导体上电荷的分布特点，了解尖端放电现象及其应用与防止。3.了解静电屏蔽的原理和应用，了解静电的危害。4.了解静电吸附的原理及其在生产技术上的应用。 目录 1 3 2 课前自主学习 课堂探究评价 课后课时作业 课前自主学习 目录 0 发生定向移动 处处为0 外表面 越大 越大 一　静电平衡 1．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，使导体内部各点的电场强度E＝eq \x(\s\up1(01))___，导体内的自由电子不再eq \x(\s\up1(02))______________的状态。 2．处于静电平衡状态的导体，其内部的电场强度eq \x(\s\up1(03))__________。 二　尖端放电 1．静电平衡时导体上电荷的分布 (1)导体内部没有净剩电荷，电荷只分布在导体的eq \x(\s\up1(01))_______。 (2)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)eq \x(\s\up1(02))_____，周围的电场强度eq \x(\s\up1(03))_____。 目录 电离 电离 相反 中和 避雷针 光滑 2．尖端放电 (1)定义：导体尖端周围的强电场使附近的空气eq \x(\s\up1(04))_____，电离后的带电粒子在强电场作用下加速，撞击空气中的分子，使空气分子进一步eq \x(\s\up1(05))_____，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eq \x(\s\up1(06))_____的粒子，由于被吸引而奔向尖端，与尖端上的电荷eq \x(\s\up1(07))_____，相当于导体从尖端失去电荷。这种现象叫作尖端放电。 (2)应用：eq \x(\s\up1(08))_______用尖端放电避免雷击的一种设施。 (3)防止：高压设备中导体的表面尽量eq \x(\s\up1(09))_____，以减少电能的损失。 目录 0 外电场 静电 电极 吸附 静电除尘 静电喷漆 静电复印 三　静电屏蔽 1．原理：当带空腔的导体达到静电平衡时，导体壳内空腔里的电场强度处处为eq \x(\s\up1(01))__，不受eq \x(\s\up1(02))_______的影响。 2．应用：电学仪器外面有金属壳，以使壳外电场对壳内仪器不会产生影响；野外高压输电线上方还有两条导线与大地相连，形成一个稀疏的金属“网”，把高压线屏蔽起来，使其免遭雷击。 四　静电吸附 1．原理：在电场中，带电粒子受到eq \x(\s\up1(01))_____力的作用，向着eq \x(\s\up1(02))_____运动，最后会被eq \x(\s\up1(03))_____在电极上。 2．应用：eq \x(\s\up1(04))__________、eq \x(\s\up1(05))__________、eq \x(\s\up1(06))__________。 目录 1．判一判 (1)因为静电平衡时外电场和所有感应电荷的电场在导体内部叠加的合电场场强为0，所以处于静电平衡的导体内部电场强度处处为0。(　　) (2)避雷针能避免建筑物被雷击，是因为云层中带的电荷被避雷针通过导线导入大地。(　　) (3)用金属网把验电器罩起来，再使带电金属球靠近验电器，则验电器箔片能张开。(　　) (4)静电都是很微弱的。(　　) (5)有时要利用静电来方便生活、生产，有时要防止静电产生的危害。(　　) √ √ × × × 目录 2．想一想 家用电视机、收音机外壳的制作材料为何一般是塑料，而不用金属？ 提示：若用金属制作家用电视机、收音机外壳，用电器的金属外壳就会形成静电屏蔽，电磁信号就难以被电视机、收音机这类电磁波接收器接收，电视机、收音机就不能正常工作。 提示 目录 课堂探究评价 目录 探究1　静电平衡 仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。 目录 活动1：如图甲所示，导体中的电子为什么向左运动？ 提示：自由电子带负电，受力与外部电场强度E0方向相反。 活动2：如图乙所示，导体内部的净电荷为什么少了？E′是什么？ 提示：随着自由电子的定向移动，在左右两侧堆积了越来越多的净电荷，使得它们产生的E′越来越大，内部电荷都要受到E0、E′的共同作用，这两个电场强度方向相反，使得内部场强越来越小，自由电子受到的力越来越小，能向左运动的自由电子越来越少。 提示 目录 活动3：图丙说明了什么？ 提示：当E′大小等于E0时，导体内的合场强E＝0，自由电子受到的静电力合力为零，自由电子便不能再向左做定向移动，达到静电平衡状态。 提示 目录 1．静电平衡的实质 金属导体放到场强为E0的电场中，导体中的自由电子在静电力作用下定向移动，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，直到合场强为零时，自由电荷的定向移动停止。 目录 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E0与导体两端的感应电荷产生的电场E′的合场强为零，E′＝－E0。 目录 例1　如图所示，点电荷A和B所带电荷量分别为＋3.0×10－8 C和－2.4×10－8 C，彼此相距6 cm。若在两点电荷连线中点O处放一个半径为1 cm的金属球壳，求球壳上感应电荷在O点处产生的电场强度。(静电力常量k＝9×109 N·m2/C2) [答案]　5.4×105 N/C，方向由O指向A 答案 目录 [实践探究]　(1)金属球壳内合场强等于多少？ (2)点电荷的电场强度如何计算？ 提示：金属球壳内合场强等于零。 提示 提示：点电荷的电场强度E＝keq \f(Q,r2)。 目录 规范解答 [规范解答]　点电荷A在O点的电场强度大小为E1＝keq \f(q1,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,2)))\s\up12(2))＝3×105 N/C，方向由O指向B；点电荷B在O点的电场强度大小为E2＝keq \f(q2,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,2)))\s\up12(2))＝2.4×105 N/C，方向由O指向B；设感应电荷在O点处产生的电场强度大小为E3，由静电平衡条件知E3＝E1＋E2＝5.4×105 N/C，方向由O指向A。 目录 规律点拨 导体中感应电荷的电场的计算 (1)首先求出外电场的电场强度E外的大小和方向。 (2)然后根据静电平衡条件E外＋E感＝0，求出感应电场的电场强度E感的大小和方向。 目录 [变式训练1]　如图所示，在原来不带电的金属细杆ab附近 P处，放置一个正点电荷，达到静电平衡后(　　) A．c处场强比d处大 B．c处场强比d处小 C．杆内c处场强的方向由b指向a D．杆内c处场强的方向由a指向b 解析　静电平衡后的导体内部场强处处为零，故Ec＝0<Ed，B正确，A、C、D错误。 答案 解析 目录 探究2　尖端放电与静电屏蔽 仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。 活动1：处于静电平衡的导体内部有电荷吗？为什么？ 提示：没有。若导体内部有电荷，则内部场强不为零，导体不处于静电平衡状态。 提示 目录 活动2：如图甲所示，把一个大的导体安放在绝缘支架上，并 使导体带电。然后用带绝缘柄的小验电球P接触它的A点，再与验 电器接触，检验A点的带电情况。按同样的方法检验B点和C点的 带电情况。如果电荷在带电导体表面分布是均匀的，在各次测试 中，验电器张开的角度应该是怎样的？实际情况是怎样的？ 提示：应该相同。实际情况是验电球跟带电体的A点接触后，验电器的金属箔张角较小；跟B点接触后，验电器的金属箔张角较大；跟尖端C点接触后，验电器的金属箔张角最大。 活动3：由活动2能得到什么结论？ 提示：电荷在导体表面的分布是不均匀的：突出的位置，电荷比较密集；平坦的位置，电荷比较稀疏。 提示 目录 活动4：如图乙、丙所示，两组实验装置完全相同，C为仅在上端开有小孔的空心金属球，D为绝缘手柄一端连接的不带电金属小球，使验电器B和空心金属球C带电，验电器A不带电。如图乙，若用金属小球D与C的外部接触，然后再跟A的金属球接触，观察到A的箔片张开；如图丙，若让D与C的内表面接触，然后再跟A的金属球接触，观察到A的箔片闭合。这两种现象说明了什么？空腔内电场有何特点？ 提示：说明C的外表面有电荷，内表面没有电荷。由静电平衡知，空腔内场强为零。 提示 目录 1．处于静电平衡的导体上电荷的分布 (1)导体内部没有净剩电荷，电荷只分布在导体的外表面。若导体为空腔，则电荷只分布在外表面，内表面无电荷。 (2)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。 拓展：(1)孤立的带电导体处于静电平衡状态时，其内部没有净剩电荷，内部电场强度为0。 (2)处于静电平衡状态的导体，其外表面任一点的电场强度方向必定跟该点处表面的切面垂直(否则该处的电荷会移动，不处于静电平衡状态)。 目录 2．尖端放电 利用导体表面电荷分布的特点，尖端的强电场使空气电离，中和尖端的电荷的现象。避雷针是这一现象的应用。越尖锐越易放电，故高压设备上的金属元件表面要尽量光滑，避免尖端放电。 3．静电屏蔽的实质 静电屏蔽的实质是静电平衡。金属壳内的感应电荷的电场和外加电场矢量和为零，好像是金属壳将外电场“挡”在外面，即所谓的屏蔽作用，其实是壳内两种电场并存，矢量和为零。 目录 4．静电屏蔽的两种情况 静电外屏蔽 静电内屏蔽 图示 实现过程 因场源电荷产生的电场与导体球壳表面上感应电荷的电场在空腔内的合场强为零，达到静电平衡状态，起到屏蔽外电场的作用 当空腔外部接地时，外表面的感应电荷因接地将传给地球，外部电场消失，起到屏蔽内电场的作用 最终结论 导体空腔内不受外界电场影响 接地导体空腔外部不受内部电场影响 本质 静电感应与静电平衡 目录 5.静电屏蔽的应用和防止 (1)应用：为了防止外界信号的干扰，静电屏蔽被广泛地应用于科学技术工作中。许多电子仪器外面都套着金属罩；通讯电缆外面包着一层铅皮；高压带电作业人员穿金属网衣；又如电话线从高压线下经过，为了防止高压线对电话线的影响，在高压线与电话线之间装一金属网等，这些都是用来防止外界电场干扰的屏蔽措施。 (2)防止：静电屏蔽也可带来不利的影响。如通讯工具在钢筋结构建筑中接收信号较弱；宇宙飞船返回地球大气层时，与大气层高速摩擦，在飞船周围形成一层等离子体，对飞船产生静电屏蔽作用，导致飞船和地面控制中心的通信联络暂时中断。 目录 例2　关于静电平衡导体上电荷的分布，下列说法正确的是(　　) A．导体内部既无正电荷，又无负电荷 B．导体内部正负电荷一样多 C．导体外表面的电荷代数和一定为零 D．导体外表面尖锐的位置电荷稀疏，平坦的位置电荷密集 答案 目录 [实践探究]　(1)导体内部没有电荷，是指既没有正电荷，也没有负电荷吗？ 提示：不是，是指正负电荷一样多，没有多余的“净”电荷。 (2)导体表面电荷分布情况是怎样的？ 提示：越尖锐的位置电荷密度越大，平坦的位置电荷密度小。 提示 目录 [规范解答]　处于静电平衡的导体，内部没有净剩电荷，即正负电荷一样多，A错误，B正确；导体外表面电荷的代数和不一定为零，例如处于静电平衡状态的孤立带电导体，C错误；导体表面尖锐的位置电荷密集，平坦的位置电荷稀疏，D错误。 规范解答 目录 规律点拨 处于静电平衡的导体，内部电场强度为零，即导体内部没有净剩电荷，电荷只分布在外表面上，且越尖锐的位置电荷越密集，平坦的位置电荷稀疏。 目录 [变式训练2]　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(不和球壁接触)，另有一个悬挂在细线上的带负电的小球B向C靠近，如图所示，下列说法正确的是(　　) A．A往左偏离竖直方向，B往右偏离竖直方向 B．A的位置不变，B往右偏离竖直方向 C．A往左偏离竖直方向，B的位置不变 D．A和B的位置都不变 答案 目录 解析　带正电的小球A放在不带电的金属空心球C内，通过静电感应，空心球外表面带正电，内壁带负电。因此，金属空心球C外表面和带电小球B带异种电荷，所以B受C球的吸引往右偏离竖直方向，而由于空心球C能屏蔽小球B所产生的外部电场，因此A球不受B球电场的影响而保持竖直位置不变，故B正确。 解析 目录 活动1：静电吸附在工业和生活中有很多重要的用途，你知道哪些？ 提示：静电除尘、静电喷漆、静电复印、静电植绒……。 活动2：想一想静电吸附的基本原理是什么？ 提示：带电粒子在静电场中受到静电力作用。 探究3　静电吸附 仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。 提示 目录 静电吸附的应用 1．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。 目录 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 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，受到光照时变成导体。复印机复印的工作过程如图所示。 目录 目录 例3　处于强电场中的空气分子会被电离，使灰尘颗粒 带电，利用此原理可以进行静电除尘。如图所示，是一个用 来研究静电除尘的实验装置，铝板与手摇起电机的正极相连， 一枚细针与手摇起电机的负极相连，在铝板和细针中间放置 点燃的蚊香。转动手摇起电机，蚊香放出的烟雾会被电极吸附，停止转动手摇起电机，蚊香的烟雾又会袅袅上升。关于这个现象，下列说法中正确的是(　　) A．烟尘因为带负电而被吸附到细针上 B．某烟尘颗粒在被吸附过程中离铝板越近速度越小 C．某烟尘颗粒在被吸附过程中离铝板越近速度越大 D．若某烟尘颗粒在被吸附过程中电荷量不变，离铝板越近则加速度越大 答案 目录 [实践探究]　(1)烟尘是如何被电极吸附的？ 提示：烟尘吸附空气电离产生的电子而带负电，在静电力作用下被吸附到铝板上。 (2)铝板与细针间的电场有什么特点？ 提示：电场由铝板指向细针，且越靠近细针电场越强。 提示 目录 [规范解答]　空气被电离生成的电子在静电力的作用下向正极移动时，遇到烟尘颗粒而使烟尘颗粒带负电，因此，带电烟尘颗粒在静电力的作用下向铝板运动，被吸附到铝板上，故A错误；烟尘颗粒向铝板运动时，在静电力作用下做加速运动，所以离铝板越近速度越大，故B错误，C正确；从针尖端到铝板，电场线越来越稀疏，同一烟尘颗粒离铝板越近，受到的静电力越小，则加速度越小，故D错误。 规范解答 目录 规律点拨 解答本类问题需掌握的几点 (1)同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。 (2)越尖锐的位置，电荷分布越密集，电场越强，同一带电粒子的加速度越大。 (3)静电力方向与运动方向成锐角时，带电粒子速度增大，成钝角时，速度减小。 目录 [变式训练3]　如图是静电喷涂原理的示意 图。喷枪喷嘴与被涂工件之间有强电场，喷嘴喷 出的带电涂料微粒在强电场的作用下会向工件高 速运动，最后被吸附到工件表面。则可知(　　) A．微粒一定带正电 B．微粒可能带正电，也可能带负电 C．微粒运动过程中，速度越来越小 D．微粒运动过程中，速度越来越大 答案 目录 解析　带正电的工件因为静电感应电荷分布在表面，微粒在静电力的作用下向工件运动，故微粒带负电，A、B错误；微粒运动过程中，静电力与速度方向成锐角，速度越来越大，故C错误，D正确。 解析 目录 课后课时作业 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1．(尖端放电)小黄在暑假旅游坐飞机时发现飞机尾翼尖端处有些很细的针，如图所示。这些细针的功能最有可能的是(　　) A．扰乱空气流 B．发射与地面飞机场联系的电磁波 C．预防雷电击中高空飞行的飞机 D．释放高速飞行与空气摩擦时产生的静电 解析　飞机高速飞行时与空气摩擦产生静电，电荷在越尖锐的地方分布越多，从而可以通过尖端放电将静电释放出去，故D正确。 答案 解析 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 2．(静电屏蔽)(多选)图中P是一个带电体，N是一个不带电的金属空腔，在哪些情况下放在绝缘板上的小纸屑(图中S)不会被吸引(　　) 解析　金属空腔不接地可屏蔽外部电场，接地可屏蔽内部电场，A、D正确。 答案 解析 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 3．(综合)N95口罩中间层的熔喷布是一种用绝缘材料做成的带有静电的超细纤维布，它能阻隔直径几微米的带病毒的粉尘，这种静电的阻隔作用属于(　　) A．静电屏蔽 B．尖端放电 C．静电感应和静电吸附 D．静电感应和静电屏蔽 解析　由题意可知，熔喷布是一种用绝缘材料做成的带有静电的超细纤维布，所以当直径几微米的带病毒的粉尘靠近时，由于静电感应而带电，从而被熔喷布吸附，则可知其原理为静电感应和静电吸附，故C正确，A、B、D错误。 答案 解析 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 4．(尖端放电与静电屏蔽的应用)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(包含金属丝的织物制成)安全 B．高压起电机的带电导体做成球形，是为了使导体获得更高的电荷量 C．燃气灶点火器的放电电极做成了针形，是防止出现尖端放电现象 D．USB数据线线芯的外层包裹着一层铜丝网，是为了增强线缆的机械强度 答案 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 解析　电工工作环境具有很强的电场，根据静电屏蔽可知穿金属衣比穿绝缘衣更安全，故A错误；高压起电机的带电导体做成球形，是为了防止出现尖端放电现象，从而使导体获得更高的电荷量，故B正确；燃气灶点火器的放电电极做成了针形，是利用尖端放电现象，故C错误；USB数据线线芯的外层包裹着一层铜丝网，是为了把数据线线芯屏蔽起来，使其免遭外部电场的干扰，故D错误。 解析 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 5．(静电平衡)如图所示，一个方形的金属盒原来不带电，现将一个电荷量为＋Q的点电荷放在盒左边附近，达到静电平衡后，盒上的感应电荷在盒子内部产生的电场分布情况正确的是(　　) 解析　金属盒由于处于静电平衡状态，因此内部每点的合电场强度都为0，即金属盒内的每一点，感应电荷产生的电场的电场强度都与点电荷＋Q在那点产生的电场的电场强度大小相等、方向相反，即感应电荷的电场线与点电荷＋Q的电场线重合，但方向相反，故C正确。 答案 解析 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 6．(静电屏蔽的原理)(多选)如图所示，在绝缘板上放 有一个不带电的验电器A和一个带正电荷的空腔导体B。下 列实验方法中能使验电器金属箔片张开的是(　　) A．用取电棒C(带绝缘柄的导体棒)先跟B的内壁接触 一下后再跟A接触 B．用取电棒C先跟B的外壁接触一下后再跟A接触 C．用绝缘导线把验电器跟取电棒C的导体部分相连，再把取电棒与B的内壁接触 D．使验电器A靠近B 答案 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 解析　用C接触B的内壁，因为净电荷只分布在B的外表 面上，所以不能使C带上电荷，所以，再移出C与A接触，无 论操作多少次，都不能使A带电，故A错误；用取电棒C先跟 B的外壁接触一下后再跟A接触，因为净电荷分布在B的外表 面上，所以能使C带上电荷，C与A接触时A能带电，使金属 箔片张开，故B正确；用绝缘导线把验电器跟取电棒C的导体部分相连，再把取电棒与B的内壁接触后三者组成新的静电平衡导体，电荷将转移到A，使金属箔片张开，故C正确；使验电器A靠近B，A将因为静电感应而带电，使金属箔片张开，故D正确。 解析 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 7.(静电除尘)为了消除和利用烟气中的煤粉，可采用如图所 示的静电除尘装置，它是由金属管A和悬在管中的金属丝B组成， A接到高压电源正极，B接到高压电源负极，且A要接地。A、B间 有很强的电场，距B越近电场________(填“越强”或“越弱”)，因此， B附近的空气分子被强电场电离为电子和正离子，正离子跑到B上 得到电子又变成空气分子，电子在奔向A的过程中遇到烟气中的煤 粉并附着在煤粉上，使其带负电，吸附到________(填“A”或“B”)上， 这样排出的烟就变清洁了。 越强 A 答案 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 解析　A接到高压电源正极，B接到高压电源负极，且A要接地，电极截面如图所示，由电场线可判断越靠近B电场越强；煤粉吸附电子后带负电，因此向正极A运动，被吸附到A上。 解析 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 8.(综合)如图所示，一导体AB放在一负电荷的电场中，导体AB与大地是绝缘的，当导体处于静电平衡时， (1)比较A点和B点场强大小：EA________EB； (2)比较A、B端外表面场强大小：EA′________EB′； (3)若A端接地，AB导体带________电； (4)若把A端和B端用导线连接，A、B端电荷是否中和：________。 ＝ > 正 否 答案 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 解析　 (1)A点和B点场强均为零，EA＝EB＝0。 (2)根据越尖锐的位置电荷越密集，平坦的位置电荷稀疏，可知EA′>EB′。 (3)AB导体处于负电荷的电场中，若导体接地，则相当于大地为远端，导体为近端，则导体带正电，与A、B哪端接地无关。 (4)若把A端和B端用导线相连，A端仍感应出正电荷，B端仍感应出负电荷，电荷不会中和。 解析 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 9.(静电吸附)(多选)滚筒式静电分选器由料斗A、导板B、导体滚筒C、刮板D、料槽E、F和放电针G等部件组成，C与G分别接于直流高压电源的正、负极上，并令C接地。如图所示，电源电压很高，足以使放电针G附近的空气发生电离而产生大量离子，现有导电性能不同的两种物质粉粒a、b的混合物从料斗A下落， 沿导板B到达转动的滚筒C上，粉粒a具有良好的导电性，粉粒 b具有良好的绝缘性。下列说法正确的是(　　) A．粉粒a落入料槽F，粉粒b落入料槽E B．粉粒b落入料槽F，粉粒a落入料槽E C．若滚筒C不接地而放电针G接地，从工作原理上看，这是不允许的 D．若滚筒C不接地而放电针G接地，从工作实用角度看，这是不允许的 答案 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 解析　因为C和G分别接在高压电源的正、负极上，在放电 针G附近形成很强的电场，使放电针G附近的空气电离而产生大 量电子和带正电的离子，其中的电子被吸附到粉粒a、b上，a、 b因吸附电子而带负电，被吸引到带正电的滚筒C上，因a具有良 好的导电性，a所带电荷被C上的正电荷中和并最终带上和C相 同的电荷，在C的排斥力和重力作用下落入料槽F中，粉粒b因具有良好的绝缘性所带负电荷不会被中和，被吸引到滚筒C上，直到被刮板D刮落而落入料槽E中，故A正确，B错误。若滚筒C不接地而放电针G接地，同样能使放电针附近的空气电离，从工作原理上看是允许的，但滚筒C不接地具有高压，不安全，从工作实用角度看，不允许，故C错误，D正确。 解析 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 10．(综合)(多选)当空气中的电场强度超过E0时，空气会被击穿。给外半径为R的、有一定厚度的孤立导体球壳充电，球壳所带电荷量的最大值为Q，已知静电力常量为k，球壳内空腔中有空气。则下列判断正确的是(　　) A．充电后，球壳内空腔中电场强度不为0 B．充电后，球壳内空腔中电场强度为0 C．Q＝eq \f(E0R2,2k) D．Q＝eq \f(E0R2,k) 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 解析 解析　充电后，球壳对壳内空腔形成静电屏蔽，空腔中电场强度为0，故A错误，B正确；均匀带电球壳在壳外某点产生的电场的场强，可以看作集中在球壳中心的、电荷量与球壳相等的点电荷在球外该点产生的电场的场强，则金属壳外表面处场强最大，根据题意知，此处最大场强为E0，由E0＝eq \f(kQ,R2)，可得Q＝eq \f(E0R2,k)，故C错误，D正确。 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 11．(综合)如图所示，一厚度不计的金属圆桶所带电荷总量为 Q＝＋4×10－6 C。 (1)此时，金属桶内、外表面所带电荷量分别为多少？ (2)如果用丝线在桶内悬挂一带电荷量q＝－2×10－6 C的金属小 球，桶内、外表面所带电荷量分别为多少？ (3)若桶内金属小球与内表面接触一下，桶内、外表面所带电荷量分别为多少？ (4)若小球悬挂时，用手接触一下桶外表面，然后再将小球从桶中取出，则金属圆桶内、外表面所带电荷量又为多少？ 答案　(1)q内＝0，q外＝＋4×10－6 C　(2)q内＝＋2×10－6 C，q外＝＋2×10－6 C (3)q内＝0，q外＝＋2×10－6 C　 (4)q内＝0，q外＝＋2×10－6 C 答案 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 解析　 (1)电荷仅分布在外表面上，q内＝0，q外＝＋4×10－6 C。 (2)由静电感应可知金属桶内表面感应出2×10－6 C的正电荷， 相当于负电荷将等量的正电荷吸引到内壁， 由电荷守恒定律可知q内＝＋2×10－6 C， 则q外＝Q－q内＝＋2×10－6 C。 (3)金属小球所带电荷与桶内表面电荷中和，桶内表面不带电，桶外表面所带电荷量不变，故q内＝0，q外＝＋2×10－6 C。 (4)用手接触桶外表面时，桶外表面电荷被导入人体，桶外表面不带电，桶内表面带电荷情况不变；再将小球从桶中取出，金属圆桶重新达到静电平衡，电荷全部分布在外表面，内表面不带电，故q内＝0，q外＝＋2×10－6 C。 解析 目录 　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　 R $$