第9章 4. 静电的防止与利用-【新课程能力培养】2024-2025学年高中物理必修第三册学习手册（人教版2019）

学 高 中 物 理 必 修 第三册 （人教版） A． 2kq R 2 ， 方向沿半径指向 P 点 B． 2kq R 2 ， 方向沿半径背离 P 点 C． 3kq R 2 ， 方向沿半径指向 P 点 D． 3kq R 2 ， 方向沿半径背离 P 点 解析： 当 P 点的电荷量为 -q 时， 根据电场 的对称性， 可得在 O 点的电场强度为 0 ， 当 P 点的电荷为 +q 时， 可由 -q 和 +2q 两个电荷 等效替代， 故 O 点电场可以看作均匀带电圆 环和 +2q 产生的两个电场的叠加， 故 O 点的 电场强度为 E=0+k 2q R 2 。 电场方向为 +2q 在 O 点的电场方向， 即方向沿半径背离 P 点， 故 B 正确。 答案： B 变式训练答案 1． B 2. C 3. C 知 识 梳 理 知识点 1 静电平衡 1. 现象： 导体内的自由电子不再发生定向 移动。 2. 条件： E 内 =0 。 3. 特点。 （ 1 ） 导体内部没有净剩的电荷， 电荷只分布 在导体的外表面。 （ 2 ） 外表面电荷的分布与导体的形状有关， 且越尖锐的位置， 电荷密度越大。 知识点 2 尖端放电 1. 产生： 尖端处高密度的电荷产生强大的 电场， 使空气分子电离。 电离出的大量的 异种电荷奔向导体尖端， 与导体尖端的电 荷中和， 使导体尖端失去电荷。 这种现象 叫作尖端放电。 2. 应用： 安装避雷针进行尖端放电， 防止 建筑物遭雷电击毁。 知识点 3 静电屏蔽 1. 原理： 处于静电平衡状态的导体， 导体内 部的场强处处为 0 （包括内部的空腔处）。 2. 作用： 导体壳能保护它包围的区域， 使这 个区域不受外电场的影响。 知识点 4 静电吸附的应用 1. 静电除尘。 2. 静电喷漆。 3. 静电复印。 要 点 突 破 要点 1 对静电感应平衡中的平衡条件 的理解 E 内 =0 ， 其中 E 内 是合场强， 是 E 外 与 E 感 的 叠加， 即 E 内 =E 外 +E 感 ， E 感 =E 内 -E 外 。 例 1 一金属球， 原来不带电， 现沿球的直 径的延长线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 4. 静电的防止与利用 12 学 第九章 静电场及其应用 的直径上 a 、 b 、 c 三点的场强大小分别为 E a 、 E b 、 E c ， 三者相比 （ ） A. E a 最大 B. E b 最小 C. E c 最大 D. E a =E b =E c 解析： 导体处于静电感应平衡时， 内部场 强为 0 。 E 感 =-E 外 。 由于 E 外 在 c 处场强最 大， a 处最小， 故感应电荷在 c 处也最大， C 正确。 答案： C 变式训练 1 在真空中把一绝缘导 体向负电荷的小球 P 缓慢 靠近 （不相碰 ）， 下列说 法正确的是 （ ） A． M 端感应电荷越来越多 B． 导体内场强越来越大 C． 导体上 N 点的电势恒大于 M 点的电势 D． 导体上的感应电荷在 M 、 N 两点产生的 场强相等 要点 2 对静电屏蔽的理解 静电屏蔽分为外屏蔽和全屏蔽。 空腔导 体在外电场中处于静电平衡， 其内部的场强 总等于 0 。 因此外电场不可能对其内部空间 产生任何影响。 例 2 如图甲所示， 将一带正电 的小球 A 从小孔中放入金属球 壳 B 内， 但不与金属球壳发生 接触， 把原来不带电的金属球 壳 B 的外表面接地， 达到静电平衡后， 下列 说法正确的是 （ ） A. 金属球壳 B 的空腔内电场强度为 0 B. 金属球壳 B 不带电 C. 金属球壳 B 的外表面带正电 D. 金属球壳 B 的内表面带负电 解析： 由于 A 带正电， 所以金 属球壳发生静电感应时， 球壳 的内壁带负电， 球壳的外壁由 于和大地连接 ， 所以不带电 。 这样电场线从正电荷 A 出发， 到内壁的负 电荷处终止， 其他处无电场线， 如图乙所 示， A 、 C 错误； 金属球壳 B 整体带负电， 所以 B 错误。 答案： D 说明： 本题中的金属球 B 的外壳若不接地， 则外壳感应出正电荷， 电场线从这些正电荷 出发， 终止于无穷远， 所以金属球外也有 电场。 变式训练 2 如图所示， 放在绝缘台上的金属网罩 B a b c M N 例 1 题图 + A B 甲 + A B 乙 例 2 题图 思路点拨 一定要辨析是导体内部场强， 还是 外电场的场强， 或是感应电荷的场强。 思路点拨 首先要明确不是任何情况下金属球 壳内的场强都为 0 ， 此种情况下金属球壳 内的场强并不为 0 ， 电场的实际情况应该 从静电感应现象中电荷的分布入手。 N P M - 变式训练 1 题图 13 学 高 中 物 理 必 修 第三册 （人教版） 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 移近金属罩 B ， 则 （ ） A． 金属罩 B 的内表面带正电荷 B． 金属罩 B 的右侧外表面带正电荷 C． 验电器 C 的金属箔片将张开 D． 金属罩 B 左、 右两侧电荷电性相同 拓 展 创 新 （多选） 如图所示为静电除尘示意图， 在 M 、 N 两点间加高压电源时， 金属管内空 气电离， 电离的电子在电场力的作用下运 动， 遇到烟气中的煤粉， 使煤粉带负电荷， 因而煤粉被吸附到管壁上 ， 排出的烟就清洁了 。 如图 ， 下列说法正确的是 （ ） A． N 接电源的正极 B． M 接电源的正极 C． 电场强度 E m ＞E n D． 电场强度 E m ＜E n 解析： 电子附在煤粉上， 使煤粉带上负电 荷， 煤粉若能吸附在管壁上， 说明管壁带正 电荷， N 接电源正极， 故 A 正确， B 错误； 构建类似于点电荷的辐射电场， 越靠近金属 丝的电场强度越大， 即 E m ＞E n ， 故 C 正确， D 错误。 答案： AC 变式训练答案 1． A 2. B 变式训练 2 题图 N M n m C A B + 14