第9章 第4节 静电的防止与利用-【名师导航】2024-2025学年高中物理必修第三册同步讲义(人教版)

第4节　静电的防止与利用 1．知道静电平衡的概念，理解静电平衡的形成过程，知道静电平衡状态的导体内部电场强度处处为0。 2．知道静电平衡状态下导体上电荷的分布规律。 3．了解尖端放电现象、静电屏蔽现象及其应用。 4．了解静电吸附在静电除尘等技术中的应用。 　静电平衡 1．静电感应现象：放入电场中的导体，由于静电感应，在导体的两侧感应出电荷的现象。 2．静电平衡状态：导体内的自由电子不再发生定向移动的状态。 3．导体内部电场强度特点：处于静电平衡状态的导体，其内部的电场强度处处为0。 如图所示，不带电的金属导体放到电场中，导体内的自由电子将发生定向移动，使导体两端出现等量异种电荷。请思考下列问题： (1)自由电子定向移动的原因是什么？定向移动的方向又如何？ (2)自由电子能否一直定向移动？为什么？ 提示：(1)静电力　与电场强度方向相反　(2)不能，自由电子也形成电场E′，当E′＝－E0时，不再定向移动。 1．对静电平衡的三点理解 (1)静电平衡是自由电子发生定向移动的结果，达到静电平衡时，自由电子不再发生定向移动。 (2)导体达到静电平衡后内部电场强度处处为零是指外电场E与导体两端的感应电荷产生的附加电场E′的合电场强度为零，即E′＝－E。 (3)处于静电平衡的导体，表面处的电场强度不为零，表面处的电场强度方向跟导体表面垂直。 2．处于静电平衡时的导体上的电荷分布特点 (1)净剩电荷只分布在导体外表面，内部没有净剩电荷。 (2)感应电荷分布于导体两端，电性相反，电荷量相等，近异远同，如图甲所示。 (3)净剩电荷在导体表面的分布不均匀，一般越是尖锐的地方电荷的分布越密集，如图乙所示。 3．处于静电平衡的导体周围的电场分布情况 静电平衡的导体尖端电荷集中，电荷电场线密集。 4．感应电荷电场强度的求解思路 (1)先求解外电场在该处电场强度的大小和方向。 (2)再利用导体内部合电场强度处处为零和电场的叠加原理，求解感应电荷在该处的电场强度，此电场强度与外电场的电场强度大小相等，方向相反。 　对静电平衡的理解 【典例1】　矩形金属导体处于正点电荷Q产生的电场中，静电平衡时感应电荷产生的电场在导体内的电场线分布情况正确的是(　　) A　　　　　　　　B C　　　　　　　　D A　[导体处于静电平衡状态时，导体内部电场强度处处为0，感应电荷在导体内部某处产生的电场与场源电荷Q在此处产生的电场的电场强度大小相等，方向相反，故A正确，B、C、D错误。] [跟进训练] 1．如图所示，将一个不带电的金属球A放在带正电的点电荷Q的左侧，当金属球达到静电平衡时，下列判断正确的是(　　) A．金属球将产生出正电荷 B．金属球左侧将出现负的净剩电荷 C．点电荷Q在A的球心处产生的电场强度为零 D．A的内部合电场强度处处为零 D　[由于静电感应，金属球左侧带正电，右侧带负电，A、B错误；点电荷在球心处产生的电场强度不为零，C错误；A的内部合电场强度处处为零，D正确。] 　利用静电平衡的特点求解电场强度 【典例2】　长为l的导体棒原来不带电，现将一带电荷量为＋q的点电荷放在距棒左端R处，如图所示。当棒达到静电平衡时，求棒上感应电荷在棒内中点P处产生的电场强度。 [解析]　导体棒在点电荷＋q的电场中发生静电感应，左端感应出负电荷，右端感应出正电荷，棒中任何一点都有两个电场，即外电场(＋q在该点形成的电场E0)和感应电场(棒上感应电荷在该点形成的电场E′)，达到静电平衡时E′＝E0。棒的中点与点电荷＋q的距离r＝R＋，于是有E′＝E0＝，E′和E0方向相反，即E′方向向左。 [答案]　　方向向左 　求处于静电平衡状态的导体内部某点感应电荷产生的电场强度的方法 (1)求出外电场在所求点的电场强度E外的大小和方向。 (2)由于导体处于静电平衡状态，则导体内部各点满足静电平衡条件E合＝0。 (3)由E合＝E外＋E感＝0，求出感应电荷在所求点电场强度E感的大小和方向。 [跟进训练] 2．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的电场在球心的电场强度大小等于(　　) A．k B．k C．0 D．k D　[静电平衡时球心处的电场强度为零，根据点电荷电场强度公式求得点电荷Q在球心处的电场强度大小E＝，则金属球上的感应电荷在球心处产生的电场强度大小与点电荷Q在球心处产生的电场强度大小相等，为E′＝E＝，故D正确。] 　尖端放电 1．电离：导体尖端的电荷密度越大，附近的电场强度越大，空气中的带电粒子剧烈运动，并与空气分子碰撞从而使空气分子中的正负电荷分离的现象。 2．尖端放电：导体尖端的强电场使附近的空气电离出带电粒子，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，与尖端的电荷中和，相当于导体从尖端失去电荷的现象。 3．尖端放电的应用与防止 (1)应用：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。 思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)避雷针避雷的原理是尖端放电能将云层中的电荷中和。 (√) (2)为了美观，通常把避雷针顶端设计成球形。 (×) (3)为了避免因尖端放电而损失电能，高压输电导线表面要尽量光滑。 (√) 　静电屏蔽 1．静电屏蔽：把一个电学仪器放在封闭的金属壳(网)里，即使壳(网)外有电场，由于壳(网)内电场强度保持为零，外电场对壳(网)内的仪器不会产生影响的现象。 2．静电屏蔽的应用：电学仪器外面有金属壳、野外高压线上方有两条导线与大地相连。 实现静电屏蔽不一定要用密闭的金属容器，金属网也可起到屏蔽作用。 (1)某同学在学习了电学知识后对电工穿的高压作业服进行了研究，如图所示，发现高压作业服是用铜丝编织的，你能告诉他其中的原理吗？ (2)高压输电线上方架着的与大地相连的两条导线的目的？ 提示：(1)静电屏蔽，将外面电场屏蔽掉，使电工不受影响。(2)形成了一个稀疏的金属网，以减小被雷击中的概率，利用了静电屏蔽。 1．静电屏蔽的实质 静电屏蔽的实质是利用了静电感应现象，使金属壳内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。 2．静电屏蔽的两种情况 导体外部电场不影响导体内部 接地导体内部的电场不影响导体外部 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在空腔内产生的电场的合电场强度为零，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 导体内空腔不受外界电荷影响 接地导体空腔外部不受内部电荷影响 本质 静电屏蔽是激发电场与感应电场叠加的结果，所以做静电屏蔽的材料只能是导体，不能是绝缘体 　静电外屏蔽 【典例3】　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从小孔中放入球壳内，但不与B接触，达到静电平衡后，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 [思路点拨]　(1)因静电感应，带正电小球A可使金属壳内外表面产生感应电荷。 (2)金属壳B的外表面接地，外表面与大地间可通过接地线发生电荷的转移，最终使金属壳外表面不带电。 D　[因为金属壳的外表面接地，所以外表面没有感应电荷，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，所以空腔内电场强度不为零，A错误。] [跟进训练] 3．如图所示，验电器A不带电，验电器B上装有带孔的空心金属球C，金属球C带电。D是带有绝缘手柄的金属小球，可以从C上方的小孔进入其内部。下列说法正确的是(　　) A．图甲中，使D跟C的外部接触，再让D跟A靠近时，A的箔片张开 B．图甲中，使D跟C的外部接触，再让D跟A接触时，A的箔片不张开 C．图乙中，使D跟C的内部接触，再让D跟A靠得更近些，A的箔片张开 D．图乙中，使D跟C的内部接触，再让D跟A接触，重复多次后，A的箔片张开 A　[空腔导体带电时净剩电荷分布于金属球外部，内部不带电，故让D先接触金属球C的外部，则D带上电荷，再让D跟A靠近时，由于发生静电感应，A的箔片张开，D跟A接触时，A的箔片也张开，故A正确，B错误；让不带电的D先跟C的内部接触，因为C的内部不带电，所以D始终不带电，再让D跟A靠得更近些或者接触，A的箔片始终不张开，故C、D错误。] 　静电内屏蔽 【典例4】　如图所示，用金属网把不带电的验电器罩起来，再使带电金属球靠近金属网，则下列说法正确的是(　　) A．箔片张开 B．箔片不张开 C．金属球带电荷量足够大时才会张开 D．金属网罩内部电场强度不为零 B　[金属网是导体，从而形成了静电屏蔽，使金属网罩内部电场强度为零，验电器上端不会感应出电荷，所以箔片不张开，与金属球所带电荷量无关。故选B。] 　处理静电屏蔽问题的三点注意 (1)空腔可以屏蔽外界电场作用，接地的空腔可以屏蔽内部的电场作用，其本质都是因为激发电场与感应电场叠加的结果，分析中应特别注意分清是哪一部分电场作用，还是合电场作用的结果。 (2)对静电感应，要掌握导体内部的自由电荷是如何移动的，是如何建立起附加电场的，何处会出现感应电荷。 (3)对静电平衡，要理解导体达到静电平衡时所具有的特点。 [跟进训练] 4．如图所示，将悬在绝缘细线上带正电的小球A放在不带电的金属空心球C内(不跟球壁接触)，再将一个悬挂在绝缘细线上的带负电的小球B向C靠近，但不接触时(　　) A．小球A往左偏离竖直方向，小球B往右偏离竖直方向 B．小球A的位置不变，小球B往右偏离竖直方向 C．小球A往左偏离竖直方向，小球B的位置不变 D．小球A和B的位置都不变 B　[对A受力分析：由于静电屏蔽，B球对球壳里面没有影响，A球受力情况不变，A球位置不变，A、C错误；对B受力分析：球壳C不接地，A球对外界有影响，B球受到球壳的引力，B球向右偏离，B正确，D错误。] 　静电吸附 静电吸附原理：在电场中，带电粒子受到静电力的作用，向着电极运动，最后会被吸附在电极上。静电吸附的应用有：静电除尘、静电喷漆、静电复印。 自然界中到处都有静电。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？ 提示：为了避免人体携带电荷，在接触金属加油枪时放电，放电产生静电火花，可能会引燃汽油，造成危险。 1．静电是如何产生的 两种不同的物体相互摩擦可以起电，甚至干燥的空气与衣物摩擦也会起电。摩擦起的电在能导电的物体上可迅速流失，而在不导电的绝缘体(如化纤、毛织物等物体)上就不会流失而形成静电，并聚集起来，当达到一定的电压时就产生放电现象，产生火花并发出声响。 2．静电的应用和防止 (1)静电的应用 利用静电的性质 应用举例 利用静电能吸引较小物体 静电复印、静电喷漆、静电喷雾、激光打印、静电除尘 利用高压产生的电场 静电保鲜、静电灭菌、农作物种子处理 利用放电产生物 臭氧防止紫外线、氮合成氨 (2)静电的防止 防止静电危害的基本办法是尽快把产生的静电导走，避免越积越多。 防止静电的途径主要有： ①避免产生静电，例如，在可能情况下选用不易产生静电的材料。 ②避免静电的积累，产生的静电要设法导走，例如，增加空气湿度、接地等。 【典例5】　(多选)静电的应用有多种，如静电除尘、静电喷涂、静电植绒、静电复印等，它们依据的原理都是让带电的物质粒子在静电力作用下奔向并吸附到电极上，静电喷漆的原理如图所示，则以下说法正确的是(　　) A．在喷枪喷嘴与被喷涂工件之间有一强电场 B．涂料微粒一定带正电 C．涂料微粒一定带负电 D．涂料微粒可以带正电，也可以带负电 AC　[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，而达到喷漆的目的，A正确；由题图知，待喷漆工件带正电，所以涂料微粒应带负电，C正确，B、D错误。] [跟进训练] 5．如图所示为静电除尘示意图，m、n 为金属管内两点。在 P、Q 两点加高电压时，金属管内空气电离。电离出来的电子在电场力的作用下，遇到烟气中的煤粉，使煤粉带负电，导致煤粉被吸附到管壁上，排出的烟就清洁了。就此示意图，下列说法正确的是(　　) A．Q 接电源的正极，且电场强度Em＝En B．Q 接电源的正极，且电场强度 Em＞En C．P 接电源的正极，且电场强度 Em＝En D．P 接电源的正极，且电场强度 Em＞En B　[管内接通静电高压时，管内存在强电场，它使空气电离而产生电子和正离子，电子在静电力的作用下，向正极移动时，碰到烟尘微粒使它带负电。所以金属管Q应接高压电源的正极，金属丝P接负极，构成类似于点电荷的辐向电场，所以越靠近金属丝，电场强度越强，故A、C、D错误，B正确。] 1．下列说法不正确的是(　　) A．避雷针避雷的原理是尖端放电能将云层中的电荷中和 B．为了美观，通常把避雷针顶端设计成球形 C．验电器的金属杆上端固定一个金属球而不是做成针尖状，这是为了防止尖端放电 D．为了避免因尖端放电而损失电能，高压输电导线表面要尽量光滑 B　[避雷针利用尖端放电的原理来避雷，必须做成针状，不能做成球形，带电云层靠近建筑物时，避雷针上产生的感应电荷会通过针尖放电，中和云层中的电荷，A正确，B错误；验电器的金属杆上端固定一个金属球而不是做成针尖状，这是为了防止尖端放电，C正确；高压输电导线表面要尽量光滑，这样可以避免因尖端放电而损失电能，D正确。故本题应选B。] 2．如图所示，接地的空心金属球壳B右侧有一原来不带电的枕形导体C，现将带正电的小球A置于空心金属球壳B的内部，则下列说法正确的是(　　) A．球壳B带负电，枕形导体C的左端带负电 B．球壳B带负电，枕形导体C的左端带正电 C．球壳B带负电，枕形导体C的左端不带电 D．球壳B不带电，枕形导体C的左端不带电 D　[A置于金属球壳B内部后，球内部感应出负电荷，由于球壳接地，球外部不带电，故枕形导体C的左端不带电，D正确。] 3．以下关于静电屏蔽实验说法正确的是(　　) A．甲图中验电器的金属箔张开 B．乙图中验电器的金属箔不会张开 C．丙图中验电器的金属箔不会张开 D．甲、乙、丙三图中验电器的金属箔都张开 C　[题图甲中金属箔不会张开，金属网可以屏蔽外电场，故A、D错误；题图乙中金属箔会张开，因为金属网未接地，网内的带电体可以对外界产生影响，故B错误；题图丙中金属箔不会张开，因为金属网已接地，网内的带电体对网外无影响，网外的带电体对网内也无影响，故C正确。] 4．如图所示，在玻璃管中心轴上安装一根直导线，玻璃管外绕有线圈，直导线的一端和线圈的一端分别跟感应圈的两放电柱相连。开始，感应圈未接通电源，点燃蚊香，让烟通过玻璃管冒出。当感应圈电源接通时，玻璃管中的导线和管外线圈间就会加上高电压，立即可以看到，不再有烟从玻璃管中冒出来了。过一会儿还可以看到管壁吸附了一层烟尘。 请思考一下：这是什么原因？ [解析]　静电除尘是指静电场使气体电离从而使尘粒带电吸附到电极上的除尘方法。在强电场中空气分子被电离为正离子和电子，电子奔向正极过程中遇到尘粒，使尘粒带负电吸附到正极。 [答案]　当感应圈电源接通时，玻璃管中的导线和管外线圈间就会加上高电压，形成强电场，烟尘颗粒都是带电的，在强电场中受静电力作用偏转后被吸附在管壁上。 回归本节知识，自我完成以下问题： 1．如图所示，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侧的平面上和CD侧的平面上将感应出什么电荷？ 提示：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。 2．静电平衡时，导体AB内部的电场强度有什么特点？ 提示：处于静电平衡状态的导体，其内部的电场强度处处为0。 3．什么叫作尖端放电？ 提示：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。这种现象叫作尖端放电。 4．尖端放电对高压设备有什么危害？应怎样减小危害？ 提示：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。 5．野外高压输电线是怎样利用静电屏蔽的？ 提示：野外高压输电线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，使其免遭雷击。 6．静电吸附主要有哪些应用？ 提示：静电除尘、静电喷漆、静电复印等。 课时分层作业(四)　静电的防止与利用 题组一　静电平衡 1．(2022·北京海淀区期末)如图所示，显示了在外加匀强电场E0的情况下，无穷大导体板中静电平衡的建立过程。下列说法正确的是(　　) 甲　　　　　乙　　　　　　丙 A．图甲、图乙显示了导体内部带负电的电子在静电力作用下运动，而带正电的粒子不受静电力作用 B．图丙中，导体内部电场强度处处为零 C．图丙中，导体内部没有电场 D．图丙中，导体AB表面感应电荷将在导体内部产生一个水平向左的电场，大小也为E0 B　[题图甲、乙显示了导体内部带负电的电子在静电力作用下向左运动，易知带正电的粒子同样会受到静电力的作用，A错误；题图丙中导体AB表面和CD表面的感应电荷将在导体内部产生一个水平向左的感应电场，大小也为E0，与原电场叠加后，使得导体内部电场强度处处为零，但感应电场和原电场依然存在，故B正确，C、D错误。] 2．一金属球，原来不带电，现沿球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(　　) A．Ea最大 B．Eb最大 C．Ec最大 D．Ea＝Eb＝Ec C　[处于静电平衡状态的导体内部电场强度处处为零，故a、b、c三点的电场强度都为零。处于静电平衡状态的导体内部电场强度为零是感应电荷产生的电场与外电场叠加的结果，所以感应电荷在球内某点产生的电场的电场强度与MN在这一点产生的电场的电场强度等大反向。比较a、b、c三点感应电场的电场强度，实质上是比较带电体MN产生的电场在这三点的电场强度，由于c点离MN最近，故MN在c点产生的电场强度最大，则感应电荷在c点产生的电场强度也最大。故选C。] 3．如图所示，xOy平面是无穷大导体的表面，该导体充满z<0的空间，z>0的空间为真空。将电荷量为q的点电荷置于z轴上z＝h处，则在xOy平面上会产生感应电荷。空间任意一点处的电场皆是由点电荷q和导体表面上的感应电荷共同激发的。已知静电平衡时导体内部电场强度处处为零，则在z轴上z＝处的电场强度大小为(k为静电力常量)(　　) A．k B．k C．k D．k D　[设点电荷为正电荷(不影响结果)，则导体上表面的感应电荷为负电荷。如图所示，设所求点为A点，取其关于xOy平面的对称点为B，点电荷在A、B两点的电场强度大小分别为E1、E2，感应电荷在A、B两点的电场强度的大小分别为EA、EB。由题意知，B点的合场强为零，EB＝E2＝，由对称性知，EA＝EB＝，故A点电场强度为E＝EA＋E1＝。] 4．一个带绝缘底座的空心金属球A带有4×10-8 C的正电荷，其上端开有适当小孔，有绝缘柄的金属小球B带有2×10-8 C的负电荷，使B球和A球内壁接触，如图所示，则A、B带电荷量分别为(　　) A．QA＝1×10-8 C、QB＝1×10-8 C B．QA＝2×10-8 C、QB＝0 C．QA＝0、QB＝2×10-8 C D．QA＝4×10-8 C、QB＝－2×10-8 C B　[B球与A球接触后成为一个新的导体，由于带电导体的电荷只能分布于导体的外表面，因此QB＝0，QA＝4×10-8 C－2×10-8 C＝2×10-8 C，故选B。] 题组二　尖端放电 5．如图所示是在一些较高的建筑物上安装的避雷针，有关建筑物能够避免被雷击的原因是(　　) A．避雷针尖端产生的感应电荷向云层放电，中和了云层中的电荷 B．避雷针与建筑物构成一个很大的电容器可以存储大量电荷 C．云层与避雷针发生摩擦，避雷针上产生的电荷被导入大地 D．以上说法都不对 A　[当带电云层靠近建筑物时，避雷针上产生的感应电荷会通过针尖放电，逐渐中和云中的电荷，使建筑物免遭雷击，其原理为尖端放电。故选A。] 6．如图所示是模拟避雷针作用的实验装置，金属板M接高压电源的正极，金属板N接负极。金属板N上有两个等高的金属柱A、B，A为尖头，B为圆头。逐渐升高电压，当电压达到一定数值时，可看到放电现象，则(　　) A．A容易放电 B．B容易放电 C．A、B都容易放电 D．无法判断 A　[根据导体表面尖锐程度越大的地方电荷分布越密集，可知金属柱A尖头处电荷密集，电场强，它与金属板M之间的空气容易发生电离，从而发生尖端放电现象。故选A。] 题组三　静电屏蔽 7．(多选)(2022·郑州一中期中)电力工作人员在几十万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，体内电场强度为零 D．屏蔽服中的金属网不能起到屏蔽作用 BC　[屏蔽服的作用是在穿上后，使处于高压电场中的人体外表面各部位形成一个屏蔽面，使人体内电场强度处处为零，从而使人体免受高压电场的危害，可知B、C正确，A、D错误。] 8．如图所示，用金属网把验电器罩起来，使带电金属球靠近验电器，下列有关此实验现象的描述或解释正确的是(　　) A．验电器的金属球因静电感应而带负电荷 B．验电器的金属箔片会因排斥而张开 C．整个金属网会因为静电感应而带负电荷 D．箔片不张开因为金属网内电场强度为0 D　[根据静电屏蔽原理可知，由于金属网的静电屏蔽使得金属网内电场强度为0，验电器的金属球不带电，验电器的金属箔片不张开，故A、B错误，D正确；根据静电感应原理可知，金属网上靠近带正电金属球的近端带负电，远离带正电金属球的远端带正电，故C错误。故选D。] 题组四　静电吸附 9．关于静电的利用与防范，下列说法正确的是(　　) A．印染厂应保持空气干燥，避免静电积累带来的潜在危害 B．燃气灶上的电子点火器电极做成针尖状，是利用了静电屏蔽 C．油罐车在运输过程中会带静电，为避免电荷越积越多，油罐车应绝缘良好 D．超高压带电工人穿戴的工作服选用含金属的材料是为了静电屏蔽 D　[印染厂的车间，有大量静电产生，因此要保持潮湿，这样才能及时将静电导走，故A错误；电子点火器需要瞬间高压放电，尖端电荷更容易聚集，所以燃气灶上的电子点火器电极做成针尖状，是利用了尖端放电，故B错误； 油罐车在运输过程中会带静电，为避免电荷越积越多，油罐车应及时地把产生的静电导走，有利于消除静电，故C错误；超高压带电工人穿戴的工作服选用含金属的材料构成金属网，起到静电屏蔽的作用，故D正确。] 10．静电喷漆利用了静电现象，其喷涂原理如图所示，以下说法正确的是(　　) A．在喷枪喷嘴与被喷涂工件之间不存在电场 B．涂料微粒一定带负电 C．涂料微粒一定带正电 D．涂料微粒可能带正电，也可能带负电 B　[根据题图可知，工件带正电，喷枪喷嘴带负电，在工件与喷枪喷嘴形成了强电场，A错误；为了达到喷涂的效果，微粒受到向左的静电力而向左运动，由于工件带正电，喷枪喷嘴带负电，电场方向整体向左，微粒所受静电力方向与电场方向相反，因此涂料微粒一定带负电，B正确，C、D错误。] 11．复印机的核心部件是有机光导体鼓，它是在一个金属圆柱表面涂盖一层有机光导体OPC(没有光照时OPC是绝缘体，受到光照时变成导体)而制成的。如图所示，复印机的基本工作过程是：(1)在暗处的有机光导体鼓和一个金属丝电极之间加上高电压，金属丝附近空气发生电离，使转动鼓体均匀带上正电荷；(2)文件反射的强光通过光学系统在鼓上成像，鼓上形成“静电潜像”；(3)鼓体转动经过墨粉盒，潜像将带相反电荷的墨粉吸引到鼓体带电部位；(4)鼓体继续转动经过复印纸，带电复印纸又将墨粉吸引到复印纸上。以下说法正确的是(　　) (1)　　　(2)　　　(3)　　　　(4) A．步骤(1)中发生了静电感应现象 B．步骤(2)中发生了局部导电现象 C．步骤(3)中发生了静电平衡现象 D．步骤(4)中发生了静电屏蔽现象 B　[在暗处的有机光导体鼓和一个金属丝电极之间加上高电压，金属丝附近的空气发生电离，这是将空气电离的现象，A错误；文件反射的强光使鼓体上部分OPC变成导体，将电荷导走，有字的部分则仍是绝缘体，保留电荷，这是局部导电现象，B正确；鼓体转动经过墨粉盒，潜像将带相反电荷的墨粉吸引到鼓体带电部位，这是异种电荷相互吸引现象，C错误；鼓体继续转动经过复印纸，带电复印纸又将墨粉吸引到复印纸上，这是异种电荷相互吸引现象，D错误。] 12．(多选)如图所示，P是一个带电体，N是一个不带电的金属空腔，在哪种情况中，放在绝缘板上的小纸屑S不会被P吸引(　　) 　　 A B 　　 C D AC　[选项A图中当负电荷放在金属壳外时，使金属壳上端带正电荷，下端带负电荷，两端形成感应电场，感应电场与外电场相叠加，所以内部电场强度为零，因此绝缘板上的小纸屑(图中S)不会被吸引，故A正确；选项B图中当负电荷放在金属壳内时，使金属壳内部带正电荷，外部带负电荷，导致外部出现感应电场，从而使得绝缘板上的小纸屑(图中S)会被吸引，故B错误；选项C图中当负电荷放在金属壳内时，由于接地，则使金属壳外不带电，所以外部没有电场，从而使得绝缘板上的小纸屑(图中S)不会被吸引，故C正确；选项D图中当负电荷放在金属壳外时，使金属壳上端带正电荷，下端带负电，两端形成感应电场，从而使得绝缘板上的小纸屑(图中S)会被吸引，故D错误。故选AC。] 13．如图所示，A为空心金属球，B为金属球，A、B原来不带电，将另一带正电荷的小球C从A球开口处放入A球中央，不接触A球，然后用手接触一下A球的外表面，再用手接触一下B球，再移走C球，则(　　) A．A球带负电荷，B球带正电荷 B．A球带负电荷，B球不带电 C．A、B两球都带负电荷 D．A、B两球都带正电荷 B　[首先带正电荷的小球C从A球开口处放入A球中央，根据静电感应现象可知，A球内表面带负电荷，外表面带正电荷，用手接触A的外表面相当于把A球接地，由大地传导过来的电子与A球外表面正电荷中和，使A球外表面不带电，此时A球对内起静电屏蔽作用，A球内的电场不影响外部。用手接触B时，无电荷移动，B球不带电，当带正电荷的C球从A球内移走后，A球内表面所带的负电荷移至外表面，所以此时A球带负电荷。由上述可知，选项B正确。] 14．(2022·长沙雅礼中学期中)如图所示，A是带正电的物体，B是金属网，C是原来不带电的验电器，则能使验电器的金属箔张开的是(　　) 　 A　　　　B　　　　C　　　 　D C　[达到静电平衡后，各图电荷分布情况大致如图所示。由于静电屏蔽，选项A中验电器的金属箔不能张开；选项B中虽然金属网接地，但是金属网仍然处于静电平衡状态，故其内部电场强度处处为0；选项C中金属网外壳带正电，能使验电器的金属箔张开；选项D中金属网外部没有电场，验电器的金属箔不会张开。 A　　　B　　　C　　　　D] 15．处于强电场中的空气分子会被电离为电子和正离子，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，缝被针与手摇起电机的负极相连，在铝板和缝被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，下列说法正确的是(　　) A．烟尘因为带正电而被吸附到缝被针上 B．同一烟尘颗粒在被吸附过程中离铝板越近速度越小 C．同一烟尘颗粒在被吸附过程中离铝板越近速度越大 D．同一烟尘颗粒在被吸附过程中如果带电荷量不变，离铝板越近则加速度越大 C　[转动手摇起电机，在铝板和缝被针中间形成强电场，处于强电场中的空气分子会被电离为电子和正离子，烟尘吸附电子带负电，而被吸附到铝板上，选项A错误；由于静电力做功，同一烟尘颗粒在被吸附过程中离铝板越近速度越大，选项C正确，B错误；由于离铝板越近，电场强度越小，同一烟尘颗粒在被吸附过程中如果带电荷量不变，离铝板越近则加速度越小，选项D错误。] 20/21 学科网（北京）股份有限公司 $$