第9章 第4节 静电的防止与利用-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年高中物理必修第三册（人教版2024）

[变式2]D解析电场线越密场强越大，根据图可知EM<E、, 线向左，故M点的合电场强度大小为E一一尿一R, kQ kQ 3kQ 粒子在M点场强小，受到的电场力就小，加速度小，选项 A,B错误；根据粒子运动的轨迹弯曲方向可知受到的电场 方向沿轴线向左，选项C正确. 力斜向上，所以粒子带正电，又因为从M到N,点，电势降 低，粒子电势能减小，动能增大，所以有<，选项C错 误，D正确. [例题3]解扬(1)若电场沿着水平方向，以小球为对象，根据受 力平衡可得tan0=E, B mg 2.B解析根据运动轨迹可知，粒子受电场力指向右上方，则 解得E-gtan0 粒子一定带正电荷，选项A错误：因为M点电场线较N,点 稀疏，则M点场强较小，则粒子在M点的加速度小于它在 (2)当静电力的方向与细线垂直且向上时，电场强度最小， N,点的加速度，选项B正确：若粒子从M点到N,点电场力 根据受力平衡可得 做正功，动能变大，则粒子在M点的动能小于它在N点的动 mgsin 0=gE, 能：若粒子从N,点到M点运动，同理可得粒子在M点动能 解得最小电场强度为 小于它在N点的动能，选项C错误：由运动轨迹不能确定粒 E=mgsin 0 子一定是从M点运动到N点，选项D错误 9 3解析(1)根据平衡条件可知，小球所受电场力与电场强度方 又小球带负电，则所受静电力方向与场强方向相反，故场强 向相同，小球带正电： 方向为斜向左下方与水平方向的夹角为 (3)设细线长为，小球运动到最低，点时的速度为，细线对 (2)小球所受电场力的大小为F=qE, 小球的拉力为F,根据动能定理可得mgl(门一cos)= 对小球进行受力分析，根据平衡条件有am45°=E g 2m, 解得E=3.0×10NC 答索(1)正电(2)3.0×103NC 根据牛颜第二定律可得F-mg=m号 第4节静电的防止与利用 联立解得F=mg(3-2cos), 根据牛顿第三定律可知，小球对细线的拉力大小为mg(3一 课前·教材预案 2c0s0),方向竖直向下 知识点一 答系(1)mgan0(2)mgsin0 1.定向移动2.0 3.(1)内部外表面(2)越大 斜向左下方与水平方向的 知识点二 夹角为0(3)mg(3一2cos0),方向竖直向下 上.密度分离 [变式3]解析(1)由平衡条件得小球所受静电力大小 2.吸引中和失去电荷 F=mgtan 0. 3.(1)避雷针 (2)光滑 所以小球所在处的电场强度的大小 知识点三 E-F-wgtan 0_10X10X10X075 N C-7.5X 10 N/C. 1.0静电屏蔽 1.0×106 知识点四 (2)剪断细线后，小球所受合力大小 1.静电力 F=o7=1.25mg 3.正极 4.静电吸附 绝缘体 根据牛顿第二定律，小球的加逸度大小 [自主检测] a=Fa=1.25g=12.5m1g, 1.(1)/(2)/ (3)×(4)/ 所以经过1s时小球的速度大小v=at=12.5m/s,方向与 2.强度处处为零 等势体等势面 竖直方向夹角为37斜向左下. 课堂·深度探究 答系(1)7.5×10N/C(2)12.5ms方向与竖直方向夹 [情境导学] 角为37斜向左下 答多(1)自由电子受外加电场的静电力作用而定向移动，向 课末·随堂演练 着与电场相反的方向定向移动。 1,C解析见固P点的电场强度为零，所以半球面上的正电荷 (2)不能.感应电荷产生的电场与外加电场反向，阻碍电子的 q在P点产生的电场强度和点电荷Q在P点产生的电场强 定向移动，当这两个电场大小相等时，电子的定向移动终止· 度等大反向，即球面上的正电荷？在P点产生的电场强度大 [例题门D解析图甲、图乙显示了导体内部带负电的电子在 小为=保方向活轴线向右，现补金右侧半球面，如周所 静电力作用下向左运动，易知带正电的离子同样会受到静 电力的作用，选项A错误：图丙中导体AB表面和CD表面 示，根据均匀带电的封闭球壳内部电场强度处处为零知，均 的感应电荷将在导体内部产生一个水平向左的电场，场强 匀带电的封闭球面在M,点产生的电场强度为零，即左半球 大小也为E,与原电场叠加后，使得导体内部场强处处为 面在M,点产生的电场强度和右半球面在M,点产生的电场强 零，但感应电场和原电场依然存在，选项D正确，BC错误。 度等大反向，又由对称性知左半球面在P点产生的电场强度 [变式门C解析导体棒达到静电平衡状态时，棒上O点处的 和右半球面在M点产生的电场强度等大反向，则左半球面 在M点产生的电场强度大小为E:= 祭方向活轴线向右， 合场强为家，点电荷A在0点处的场强大小为E=9方 向向左，则棒上的感应电荷在O点处的场强大小也为E 点电荷Q在M点产生的电场强度大小为E= 侣方向沿轴 ?方的向右，诗项C正确. ·206 [情境导学] 话，手机很有可能成为闪电的放电对象，选项C正确：在雷雨 答案A中不会张开，金属网可以屏敲外电场：B中会张开，因 中快跑，身体的跨步越大，电压就越大，雷电也越容易伤人， 为金属网未接地，网内的带电体可以对外界产生影响：C中 选项D错误 不会张开，因为金属网已接地，网内的带电体对网外无影响， 3.B解析带正电的小球A放在不带电的金属空心球C内，由 网外的带电体对网内也无影响 于静电感应，空心球外壳带正电，内壁带负电，因此B所在处 [例题2]A解析金属空腔放在负点电荷电场中，出现静电感 有电场，所以B在静电力作用下向右偏而靠近C:由于空心 应现象，最终处于静电平衡状态，金属空腔内的场强处处为 球能屏藏B琼的电场，所以A所在处电扬强度为零，故A球 零：即P为等势体且处于负点电荷的电场中，所以金属空腔 不受静电力作用，位置不变，选项B正确。 的电势小于零，选项A正确：金属空脸放在负点电荷的电 4.B解析静电式空气净化器除灰尘，利用的是带电体具有吸 场中，最终处于静电平衡状态，导体内部的场强处处为零， 引轻小物体的性质，属于静电利用，选项A错误：下雨天，云 由于金属空腔接地，则金属空腔的电势为零，选项B错误： 层带电打雷，往往在屋顶安装避雷针，是导走静电，防止触 负点电荷放在金属空腔中，点电荷与金属空腔之间形成电 电，属于防范静电危害，选项B正确：复印机复印文件资料， 场，可知金属空腔内任一点场强不为零：金属空腔不接地， 就是利用静电墨粉成在鼓上，属于静电利用，选项C错误：静 则金属空腔外的场强也不等于零，金属空腔的电势小于零， 电喷涂是利用异种电荷间的吸引力来工作的，属于静电利 选项C错误：负，点电荷放在金属空腔中，点电荷与金属空腔 用，选项D错误。 之问形成电场，可知金属空腔内与金属空腔内壁上任意一 点场强不为零，选项D错误 章末复习方案 变式2]B解析超高压输电线周国存在很强的电扬，带电作 章末·素能提升 业的工人直接进入这样的强电场会有生命危险，此时工人 穿上钢丝编织的工作服，可以起到静电屏蔽的作用，电工被 素能提升 铜丝衣服所包裹，使体内形成等势体，从而使体内场强为 L,D解析选项A,B的电荷均为正和均为负，则根据电场强度 象，选项B正确】 的叠加法则可知，P点的场强不可能为零，选项A、B错误： [情境导学] 设PQ间的距离为r,则Q、Q在P点产生的合场强大小 答率油罐车在运输过程中，油与桶壁的摩擦、车身与空气的 )+() 摩擦都会产生静电，导电拖地带的作用是及时地把静电导 有c0s120 ,解得E=2g,而Q 42 走，防止产生电火花而发生爆炸 2. [例题3]AC解析金属管A接高压电源的正极，金属丝B接 高压电源的负极，煤粉等烟尘吸附电子后带负电，被吸在金 在P点产生的场强大小为E=3,则P点的场强不可能 4 属管A上，选项A正确，B错误：靠近金属丝B处的电场非 为零，选项C错误：设P,Q间的距离为r,则Q,Q在P点 常强，附近的空气被电离成正离子和电子，吸附了电子的煤 一E 粉等烟尘颗粒在电场的作用下被金属管A吸附后收集，从 产生的合场强大小有c0s120 (停)+() 2. ,解得 而避免污染大气，选项C正确，D错误. [变式3]D解析熔喷布产生的电场线不一定是直线，而只有 4r 电场线是直线，带电粒子的初速度为零或初速度方向与电 E=g,而Q在P点产生的场强大小为E=图g,则P点 2 场线方向在同一条直线上时带电粒子的轨迹才与电场线重 合，选项A错误：由于口罩材料表面长期带有正电荷，则被 的场强可能为零，选项D正确. 吸附的带电粉尘，一定是带负电荷，选项B错误：被吸附的 2.C解析取走A、B处两段孤长均为△L的小国孤上的电荷， 带电粉尘带负电荷，则负电荷靠近熔喷布的过程中电场力 根据对称性可知，圆环在O点产生的电场强度为与A在同 做正功，由于负电荷靠近熔喷布的过程中电场强度增大，电 一直径上的A,和与B在同一直径上的B1产生的电场强度 场力增大，由牛顿第二定律可知带电粉尘的加速度增大，选 的失量和，如图所示，因为两段孤长非常小，故可看成点电 项C错误，D正确. Q△L 课末·随堂演练 荷，则有E=k 2xR R 号器由图可知，两场强的夫角为 1.B解析当静电平衡时，空腔球形导体内壁感应出负电荷， 外表面感应出正电荷，画出电场线的分布如图所示，根据电 120,则两者的合场强为E-B=号器根据0点的合场 场线越密，场强越大，由于A处电场线较密，B处电场线较 强为0，则放在D点的点电荷带负电，大小为E=E 疏，C处场强为零，则E>EB>E,选项B正确. 9张核据E=录联立解得g-2兴，选项C 正确. 2C解析表面具有突出尖端的导体，在尖端的电荷分布密度 很大，使得其周国电场很强，就可能使其周国的空气发生电 3.B 离而引发尖端放电.因此不要在大树下避雨：别停留在山顶、 服折根据点电荷场强公式E=k是可知，作出P点处场 山眷的凉亭等地方，选项A、B错误：在空旷地带使用手机通 强的叠加示意图如图所示，则两，点电荷在卩点的场强大小均 ·207·null