第1章 7 静电的利用和防护-【优化探究】2025-2026学年新教材高中物理必修第三册同步导学案配套PPT课件（教科版）

7　静电的利用和防护 第一章　静电场 [学习目标]　1.知道静电在生活生产中的利用。2.了解静电喷漆、静电除尘和静电复印的工作原理。3.知道静电的危害及防治的方法。 课时作业 巩固提升 要点1　静电的利用 要点2　静电的危害与防治 内容索引 要点1　静电的利用 一 4 梳理 必备知识 自主学习 1.静电 (1)物体带电后,其周围会产生电场,电场中电势不同的两点间存在 　　　。电压高到一定程度,就会击穿周围的空气而发生 　 　　　　。  (2)带电体的　　 　　　越好,电荷越容易积累,产生的电压就会越 　　。  电压 火花放电 绝缘性能 高 2.静电的利用 (1)静电喷漆:设法使雾化的油漆液滴或固体涂料的细小颗粒飞离喷嘴时带上　　　电荷,在　　　　作用下飞向作为　　　的工件,由于同种电荷的排斥作用,就能够比较均匀地沉积于工件表面。  (2)静电除尘:烟尘中带有负电的颗粒在　　　　的作用下吸附到桶壁上,在　　　的作用下落入漏斗中,达到除尘的目的。  同种 电场力 电极 静电力 重力 (3)激光打印:硒鼓转动时带上负电,被光照射的部分硒鼓变成　　　　,电荷被导走,硒鼓上留下带负电的“静电潜像”经过墨盒时吸引不带电的墨粉,带　　电的打印纸受到硒鼓的滚压后“吸走”墨粉形成图像。  (4)利用静电的其他应用:　　　　　、　　　　　、　　　　　等。  半导体 正 静电屏蔽 静电复印 静电植绒 [思考与讨论] 班级在布置元旦晚会的会场时需要把气球布置到墙上和黑板上,你有什么好办法吗? 提示:可以将气球在头发上摩擦后使气球带电,从而吸附到墙上和黑板上。 1.静电的应用主要有以下几个方面 (1)根据静电能吸引轻小物体的性质,应用有:静电复印、静电喷洒农药、静电喷漆、静电除尘、静电植绒、静电净化空气等。 (2)利用高压静电产生的电场,应用有:静电保鲜、静电灭菌、处理作物种子等。 (3)利用静电放电时产生的臭氧灭菌消毒等。 归纳 关键能力 合作探究 2.静电利用的原理 带电粒子在静电力作用下聚集到相应带电极板,从而达到除尘、喷漆、复印等目的。 [典例1]　(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,金属管内的空气电离,电离出的电子在静电力的作用下运动,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。就此示意图,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EB>EA D.电场强度EB<EA AC 电子附着在煤粉上,使煤粉带上负电荷,煤粉吸附在管壁上,说明管壁带正电,因此可知N接电源正极,故A正确,B错误;金属棒与金属管可看成圆柱电极与圆环电极,电场线分布情况如图所示。由图可知金属棒附近的B点处电场线较密,而靠近金属管壁的A点处电场线较疏,故B处场强比A处场强大,即EB>EA,故C正确,D错误。 [针对训练]　1.(多选)静电喷漆是利用静电现象工作的,其喷涂原理如图所示,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.涂料微粒可能带正电,也可能带负电 AC 静电喷漆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,由正电荷对涂料的吸引作用可得出涂料带负电荷,故A、C正确。 二 要点2　静电的危害与防治 15 1.危害 (1)雷雨云的雷鸣电闪。云层向地面　　　,有可能造成人畜伤亡、击毁树木房屋、造成停电事故、酿成飞行事故、引发森林大火、 　　　无线电通信等。  (2)在存放易燃易爆品或产生粉尘、油雾较多的生产场所,　　　火花极易点燃这些易燃物质,引起　　　和火灾。  梳理 必备知识 自主学习 放电 干扰 静电 爆炸 (3)静电放电可能引起电子设备的故障,造成电　　干扰。静电放电还可能导致火箭和卫星发射失败,干扰航天飞行器的运行。  (4)静电放电还可以击穿集成电路和精密的电子元件。 磁 2.静电危害的防治 (1)要尽快　　　多余电荷,避免静电积累。  (2)调节空气的　　　。空气的湿度增大后,原来绝缘体的表面变得潮湿,从而成为导体,一些地方积累的电荷容易随时放出,无法进一步积累。潮湿的天气里不容易做好　　　实验,也是这个道理。  导走 湿度 静电 3.在易燃易爆气体和粉尘聚集的场所保持良好的通风、消除　　　火花的引爆条件。  4.给导体加一个　　　尖端,就能把积累的电荷由尖端放走,这称为 　　　放电。  静电 金属 尖端 [思考与讨论] 油罐车尾部都装有导电拖地带,你知道这是为什么吗? 提示:油罐车在运输的时候,油会与桶壁摩擦起电,油罐车后面拖一条导电拖地带就可以将产生的静电及时导走,防止静电积累到一定程度再放电发生爆炸危害。 [典例2]　(多选)(2024·四川绵阳期中)一则“女子自助加油静电起火点燃油枪”的视频被疯转!有关加油时静电起火,下列说法正确的是(　　) A.加油时可以通过整理衣服导走静电 B.通过与加油机接地的金属面板进行接触操作,会导走身上的静电 C.衣服上的静电产生方式属于接触起电 D.加油前可以先通过洗手以消除静电 归纳 关键能力 合作探究 BD 加油时整理衣服,衣物与空气产生摩擦,不仅不会导走静电,还会产生更多的静电,故A错误;通过加油机接地的金属面板进行操作,会导走身上的静电,故B正确;衣服上的静电产生方式属于摩擦起电,故C错误;加油前可以先洗手,手比较湿润,可以消除静电,故D正确。 [针对训练]　2.(多选)下列措施中,属于防止静电危害的是(　 　) A.存放易燃品的仓库的工人穿上导电橡胶做的防电靴 B.轿车顶部有一根露在外面的天线 C.印染车间总保持适当的湿度 D.铺在房间的地毯中夹杂着0.05 mm的不锈钢丝导电纤维 ACD 利用导电橡胶做的防电靴及时把产生的静电导走,防止工人在走动中产生静电,导致事故,所以属于防止静电危害,故A项正确;轿车顶部的天线是用来接收无线电信号的,如果不露在外面而置于车内,则天线处于金属外壳包围中,无法接收无线电信号或影响无线电信号的接收效果,故B项错误;印染车间保持适当的湿度,可以将由于摩擦等原因产生的静电及时散失,避免影响印染质量,故C项正确;地毯中夹杂导电纤维同样是为了及时导走由于摩擦等原因产生的静电,故D项正确。 三 课时作业 巩固提升 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 [A组　基础巩固练] 1.下列措施中不是利用静电作业的是(　　) A.静电复印 B.静电除尘 C.静电喷涂 D.高楼顶端安装避雷针 D 13 复印机复印文件资料,就是利用静电使墨粉成像在硒鼓上,故A属于静电的利用;静电除尘时除尘器中的空气被电离,烟雾颗粒吸附电子而带负电,颗粒向电源正极运动,故B属于静电的利用;喷枪喷出的油漆微粒带同种电荷,因相互排斥而散开,形成雾状,被喷涂的物体带异种电荷,对雾状油漆产生引力,把油漆吸到表面,故C属于静电的利用;在高楼顶端安装避雷针属于防止静电造成危害,D属于静电的防治,不属于静电的利用。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 2.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。逐渐升高电源电压,当电压达到一定数值时,可看到放电现象。先产生放电现象的是(　　) A.A金属柱 B.B金属柱 C.A、B金属柱同时 D.可能是A金属柱,也可能是B金属柱 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 A 13 由于导体尖端电荷比较密集,更容易产生放电现象,故选A。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 3.(2024·上海嘉定区检测)如图是制作口罩的一种新颖的“静电”绝缘纤维布,熔喷层经驻极工艺,表面带有电荷,它能阻隔几微米的飞沫,这种静电的阻隔作用属于(　　) A.静电喷涂　　　　　　 B.静电吸附 C.静电感应 D.尖端放电 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 B 13 带电物体能吸引轻小物体,带有病毒的飞沫靠近口罩的熔喷层后,会被吸附在表面,无法通过,从而起到隔离病毒的作用,属于静电吸附,故选B。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 4.(2024·四川绵阳检测)电学知识在生活中有着广泛的应用,下列说法不正确的是(　　) A.打雷时,待在汽车里比待在大街上要安全 B.复印机是利用异种电荷相互吸引而使碳粉吸附在纸上 C.高压输电线上方有两根导线与大地相连,这是为了免遭雷击 D.干燥的冬季,摸金属门把手有时会被电击,是因为手与门把手摩擦起电 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 D 13 打雷时待在汽车里比待在大街上要安全,是因为汽车的外壳能起到静电屏蔽的作用,故A正确;复印机是利用异种电荷相互吸引而使碳粉吸附在纸上,故B正确;高压输电线上方有两根导线与大地相连形成一个稀疏的金属网,可把高压线屏蔽起来,是为了输电线免遭雷击,故C正确;干燥的冬季,摸金属门把手有时会被电击,是因为在人运动的过程中衣服的摩擦起电,不是因为手与门把手摩擦起电,故D错误。本题选错误的,故选D。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 5.(2024·四川达州期末)如图所示,中国科技馆中有一实验项目,一实验员站在绝缘地板上,用手摸已经起电的范德格拉夫起电机的金属球,随着金属球对地电压升高,她的头发会竖起来。关于以上现象,下列说法正确的是(　　) A.实验员头发竖起来是她头发带同种电荷排斥所致 B.实验员头发竖立起来是她受到惊吓所致 C.起电机起电的过程就是创生电荷的过程 D.绝缘地板是起防滑作用的 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 A 13 实验员头发竖起来是她头发带同种电荷,而同种电荷间相互排斥所致,故A正确,B错误;起电机起电的过程是电荷转移的过程,故C错误;绝缘地板是防止积累在实验员身上的电荷被导入大地,故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 [B组　综合强化练] 6.(多选)(2024·浙江绍兴期末)武当山主峰——天柱峰上有一座金殿,常出现雷火炼殿的奇观:在雷雨交加时,屋顶常会出现盆大的火球,来回滚动。雨过天晴时,大殿屋顶金光灿灿,像被重新洗过一般,如图所示,对此下列分析正确的是(　　) A.出现雷火炼殿现象时,大殿内的人是危险的 B.金殿肯定是一个庞大的优良导体 C.金殿顶部肯定很少有带尖的结构,不易放电 D.金殿如果安装了避雷针,这种雷火炼殿现象仍会经常出现 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 BC 13 雷雨天气时,金殿上空聚集大量电荷,金殿是一个优良导体,由于静电屏蔽作用,大殿内的人是安全的,A错误,B正确;金殿顶部如果有较多带尖的结构,尖端放电效果明显,则无法观测到雷火炼殿现象,因此可以断定金殿顶部肯定很少有带尖的结构,不易放电,C正确;金殿如果安装了避雷针,雷雨天气时金殿上空聚集的电荷将被导入大地,雷火炼殿现象将无法被观察到,D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 7.(2024·浙江宁波检测)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,钢针与手摇起电机的负极相连,在铝板和钢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钢针上 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 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 C 13 在铝板和钢针中间形成强电场,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,进而被吸附到铝板上,A错误;由于电场力做功,同一烟尘颗粒在被吸附过程中离铝板越近速度越大,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,D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 8.(多选)静电喷涂的基本原理是将高压静电发生器产生的负高压电缆引到喷枪,使油漆带上负电。带负电的油漆经压缩空气作用而雾化成很细的雾粒后移出喷枪,在电场力的作用下,被吸附到带正电接地的工件上,在工件表面形成均匀的漆膜,以达到喷涂目的。下图为静电喷涂的简要示意图,某雾粒从A点运动到B点,忽略空气阻力、重力及雾粒间的相互作用。下列说法正确的是(　　) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 A.A点电势高于B点电势 B.雾粒在A点的电势能大于在B点的电势能 C.雾粒运动的轨迹一定与电场线重合 D.静电喷涂能显著减少飞散在空气中的漆雾,改善喷漆工人的劳动条件,消除职业病,而且还可以节约油漆,提高工作效率 答案:BD 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 由题图可知,电场线由B发出,止于A,所以A点电势低于B点电势,故A错误;雾粒带负电,负电荷在电势越低的位置反而电势能越高,所以它在A点的电势能大于在B点的电势能,故B正确;对于做曲线运动的雾粒,它所受电场力方向应指向运动轨迹的凹侧,而电场力方向又沿电场线的切线方向,此时雾粒运动的轨迹不可能与电场线重合,只有当雾粒沿直电场线做直线运动时二者才重合,故C错误;静电喷涂能显著减少 飞散在空气中的漆雾,改善喷漆工人的劳动 条件,消除职业病,而且还可以节约油漆, 提高工作效率,故D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 9.(多选)如图,新风系统除尘由机械除尘和静电除尘两部分构成,其中静电除尘是通过电离空气后使空气中的粉尘微粒带电,从而被电极吸附的空气净化技术。如图虚线为一带电粉尘(不计重力)在静电除尘管道内的运动轨迹,实线为电场线(未标方向),下列判定正确的是(　　) A.带电粉尘带正电 B.带电粉尘在除尘管道内做匀变速曲线运动 C.带电粉尘在a点的加速度小于在b点的加速度 D.带电粉尘在a点的电势能大于在b点的电势能 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 CD 13 带电粉尘向正极板弯曲,说明带电粉尘带负电,故A错误;管道内的电场不是匀强电场,带电粉尘在除尘管道内受变力作用,做变加速曲线运动,故B错误;电场线的疏密表示场强强弱,可知Ea<Eb,带电粉尘在a点所受电场力小于在b点所受电场力,所以带电粉尘在a点的加速度小于在b点的加速度,故C正确;带电粉尘从a点到b点电场力做正功,电势能减小,故D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 10.(2024·成都高二检测)静电复印是一种利用静电光敏半导体材料的感光特性形成影像的复印方法,复印过程大致可分为充电、曝光、显影、转印、分离、定影、清洁、消电8个基本步骤,部分步骤示意图如图所示。静电复印机的中心部件是一个可以旋转的接地的铝辊,表面镀着一层半导体硒,叫作感光鼓。半导体硒有特殊的光电性质。现通过电晕装置对感光鼓充电使其带正电,以下说法正确的是(　　) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 A.曝光时,半导体硒有光照区域的电阻增大,无光照区域的电阻减小 B.显影时,色粉被感光鼓上带电区域吸附,因此色粉需带负电 C.色粉的带电通常是通过色粉与载体的摩擦获得,摩擦后色粉的带电极性与载体的带电极性相同 D.转印时,若使色粉转移到复印纸上,则需使复印纸带负电 答案:B 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 曝光时字迹阴影部分应带电才能吸附色粉,光照部分不带电,因此半导体光照部分电阻应该减小,阴影部分电阻增大,A错误;感光鼓带正电,色粉若被吸附应带负电,B正确;色粉的带电通常是通过色粉与载体的摩擦获得,摩擦起电的两个物体所带电性相反,C错误;色粉带负电,若被吸附到复印纸上,纸张应带正电,D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 11.以煤作燃料的电站,每天排出的烟气带走大量的煤粉,不仅浪费燃料,而且严重污染环境,利用静电除尘可以除去烟气中的煤粉。如图所示是静电除尘器的原理示意图,除尘器由金属管A和悬在管中的金属丝B组成,在A、B上各引电极a、b接直流高压电源。假定煤粉只会吸附电子,而且距金属丝B越近场强越大。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 (1)试判断所接高压电源的极性; 答案:(1)a为正极,b为负极　 (1)a为正极,b为负极。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 (2)试定性说明静电除尘器的工作原理; 答案: (2)带电粒子在电场作用下奔向电极,并吸附在电极上　 (2)由于煤粉吸附电子带负电,故将在电场作用下奔向带正电的电极,并吸附在电极上。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 (3)设金属管A的内径r=3 m,长为L=50 m,该除尘器吸附煤粉的能力D=3.5×10-4 kg/(s·m2),求其工作一天能回收煤粉多少吨(最后结果取三位有效数字)? 答案: (3)28.5 t 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 (3)设一天回收煤粉的质量为m,管内表面积 S=2πrL。 则m== t≈28.5 t。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 [C组　培优选做练] 12.(2024·四川遂宁检测)产生闪电的积雨云底层带正电,为避免闪电造成的损害,高大的建筑物会有避雷针,图中虚线为避雷针周围的等势线,a、b两点的场强大小分别为Ea、Eb,a、b两点的电势分为φa、φb,则下列判断正确的是(　　) A.φa<φb B.Ea>Eb C.避雷针的顶端带负电 D.一带正电的雨滴从a下落至b,电场力做负功 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 C 13 产生闪电的积雨云底层带正电,根据静电感应可知,避雷针的顶端带负电,则电场线由积雨云底端指向避雷针顶端,根据沿着电场线方向,电势逐渐降低,可知φa>φb,故A错误,C正确;根据等势线密集的地方,电场线也密集,电场强度也越大,则由题图可知Ea<Eb,故B错误;由于电场线由积雨云底端指向避雷针顶端,即电场强度方向向下,则一带正电的雨滴从a下落至b,电场力向下,电场力做正功,故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13.(2024·四川南充期末)某静电除尘装置由带正电的金属圆筒Q和带负电的线状电极P组成,其横截面上的电场线分布如图所示,A、B、M、N四点到P距离相等,则(　　) A.A、B两点电势相等 B.M、N两点电场强度相同 C.带负电的粉尘从B点运动到C点,电势能增大 D.带电荷量均为-q的粉尘由P分别运动到A、B两点时,电场力所做的功WPA>WPB D 13 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 A、B到P距离相等,由电场线分布情况可知, A点到P的平均电场强度大于B点到P的平均电场强度,则有UAP>UBP可知A、B两点电势不相等,故A错误;根据对称性可知M、N两点电场强度大小相等,方向不同,故B错误;带负电的粉尘从B点运动到C点,电场力做正功,电势能减小,故C错误;带电荷量均为-q的粉尘由P分别运动到A、B两点时, 电场力做功分别为WPA=-qUPA=qUAP,WPB=-qUPB= qUBP,由于UAP>UBP,可得WPA>WPB,故D正确。 13 $$