1.5 静电的利用与防护（Word教参）-【优化指导】2024-2025学年高中物理必修第三册（鲁科版2019）

第5节　静电的利用与防护 核心素养 物理观念 科学思维 科学探究 科学态度与责任 了解静电的利用与防护，能解释相关的自然现象 分析讨论静电在激光打印、静电喷涂、静电除尘中的应用 通过学习静电现象的利用与防护，增强安全利用静电的意识 能对公众利用和防护静电的一些行为发表自己的观点，有进行科学普及的兴趣和责任感 [对应学生用书P22] 知识点一 静电的利用 1.三类常见的静电应用：静电除尘、静电喷雾、激光打印❶。 2．静电还有很多应用：静电处理的种子抗病能力强、发芽率高；利用静电处理水❷，既能杀菌，又能减少水垢；静电放电产生的臭氧是强氧化剂，有很强的杀菌作用；静电还被应用于空气净化、低温冷冻、海水淡化等方面。 1．利用静电把空气电离，除去烟气中的粉尘。(　√　) 2．利用静电吸附，将涂料微粒均匀地喷涂在接地金属物体上。(　√　) 3．利用静电放电产生的臭氧，进行杀菌。(　√　) 知识点二 静电的防护❸ 1.尖端放电是在强电场作用下，物体尖锐部分发生的一种放电现象。在导体的电荷量及其周围环境相同的情况下，导体尖端越尖，尖端效应越明显。避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施。 2．防护方法：尽快把静电导走，如印刷车间内空气保持适当的湿度，传送带上镀银，油罐车车尾装有导电拖地带等。 1．在生产、生活中，静电的应用十分广泛，但也有一定的危害。(　√　) 2．印刷车间防止静电的常用方法就是保持空气湿度。(　√　) 3．我们经常看到油罐车车尾有一根拖地铁链，其作用是将油罐车上的静电尽快导走。(　√　) 4．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。(　√　) 批注❶：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、喷涂、复印的效果。 批注❷：静电水处理器的工作原理：接通“220 V　50 Hz”的电源时，供给副机能量，使之阴阳极间形成高压静电场，被处理的水从电场经过时受电场作用，水分子的偶极矩增大，并呈链状排列。同时，水的一些物理性能(电导率，表面张力等)发生变化，此方法处理的水为静电活化水。 批注❸：生活小常识 (1)出门前去洗个手，或者先把手放墙上抹一下去除静电。 (2)为避免静电击打，可用棉抹布等先碰触大门、门把等消除静电，再用手触及。 (3)穿全棉的内衣，以防止摩擦起电。 (4)尽可能远离诸如电视机、电冰箱之类的电器，以防止感应起电。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 [对应学生用书P23] 探究点一　静电的利用　(物质观念之形成) ►情境探究 在静电除尘、静电喷漆和静电复印等静电的应用实例中，其理论依据是什么？ 提示：同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引，利用静电力控制带电粒子的运动或分布。 ►探究归纳 1．静电除尘能有效处理烟雾，与其他除尘方式相比，静电除尘耗能少，效率高。 2．静电喷涂是通过高压静电发生装置使喷出的雾滴带电的喷雾方法。 3．激光打印也是通过静电来实现打印的。 4．静电还有很多应用：空气净化器，用静电处理种子提高发芽率，利用静电处理水，既能杀菌还能减少水垢，等等。 ►对点例练 (2021·重庆实验中学高一期末)如图所示为静电除尘器除尘机理的示意图。尘埃在电场中通过某种机制带电，在电场力的作用下向集尘极迁移并沉积，以达到除尘的目的。下列表述不正确的是(　　) A．到达集尘极的尘埃带负电荷 B．电场方向由放电极指向集尘极 C．带电尘埃所受电场力的方向与电场方向相反 D．同一位置电荷量越大的尘埃所受电场力越大 B　解析：尘埃在电场力作用下向集尘极迁移并沉积，说明尘埃带负电，A不符题意；由于集尘极与电池的正极连接，电场方向由集尘板指向放电极，B符合题意；负电荷在电场中所受电场力的方向与电场方向相反，C不符题意；根据F＝Eq可得，同一位置电荷量越大的尘埃所受电场力越大，故D不符题意。 [练1](多选)(2022·浙江温州高一期末)在我们生产生活中到处存在静电防护与利用现象，下列属于静电利用的是(　　) A．家里洗衣机的接地线 B．学校的教学楼楼顶装有避雷针 C．某工厂的烟囱具有静电除尘功能 D．口罩中间层的熔喷布，能静电吸附靠近的含有病毒的飞沫 CD　解析：家里洗衣机的接地线是防止触电，且防止的是交变电流，A错误；学校教学楼楼顶的避雷针是将教学楼的电荷导入大地，是防止静电，B错误；某工厂的烟囱具有的静电除尘功能是使尘埃带上电荷，带电尘埃在电场力的作用下被吸附，是静电的利用，C正确；口罩中间层的熔喷布，能静电吸附靠近的含有病毒的飞沫，是静电的利用，D正确。 探究点二　静电的防护　(物质观念之形成) ►情境探究 金属笼子接上50 kV的高压，但笼子里的人为什么却安然无恙？ 提示：由于金属笼子的静电屏蔽作用。 ►探究归纳 1．静电危害产生的主要原因 静电危害起因于静电力和静电火花，静电危害中最严重的是静电放电引起可燃物的起火和爆炸。 2．静电的防护 (1)抑制静电的产生。 (2)加速静电的泄漏。 (3)进行静电中和。 常用的防护措施有：①接地；②搭接；③屏蔽；④对几乎不能泄漏静电的绝缘体用抗静电剂以增大电导率，使静电易于泄漏；⑤采用喷雾、洒水等方法提高环境湿度，抑制静电的产生；⑥使用静电消除器，进行静电中和。 3．静电平衡状态 (1)导体中没有电荷定向移动的状态。 (2)静电平衡状态下导体的特点： ①处于静电平衡状态的导体，内部电场强度处处为零。 ②导体表面的电场强度不为零，方向跟导体表面垂直。 4．静电平衡状态下导体电荷的分布 (1)处于静电平衡状态的导体，内部没有电荷，电荷只分布在导体的外表面。 (2)在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度(单位面积上的电荷量)越大，凹陷的位置几乎没有电荷。 5．静电屏蔽：导体达到静电平衡时，导体的表面就会对它的内部起到“保护”作用，使其内部不受外部电场的影响，这种现象称为静电屏蔽。 ►对点例练 (2022·浙江杭州高一期末)下列说法正确的是(　　) A．打雷时，待在汽车里比待在木屋里要安全 B．为了安全，避雷针的顶端应该设计成球形 C．制作汽油桶的材料用塑料比用金属好 D．超高压带电作业的工人穿包含金属丝制成的工作服时更危险 A　解析：一辆金属车身的汽车也是最好的“避雷所”，一旦汽车被雷击中，它的金属构架会将闪电电流导入地下，打雷时，待在汽车里更安全，A正确；为了更好地防止雷电对建筑物的损坏，要用到尖端放电，所以把避雷针设计成针形，B错误；塑料和油摩擦容易起电，产生的静电荷不易泄漏，容易形成静电积累，造成爆炸和火灾事故，C错误；电力工人高压带电作业，全身穿戴金属丝网制成的衣、帽、手套、鞋，可以对人体起到静电屏蔽作用，使人安全作业，D错误。 [练2](2021·江苏镇江中学高一月考)野外高压输电线受到雷击的可能性很大，所以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”，这个稀疏的金属“网”所起的作用是(　　) A．防止输电线脱落 B．增加输电线的强度 C．把高压线屏蔽起来，使其免遭雷击 D．防止输电线漏电 C　解析：外高压输电线在三条输电线的上方还有两条导线，它们与大地相连，形成一个稀疏的金属“网”，起到静电屏蔽的作用，把高压线屏蔽起来，免遭雷击。 探究点三　解决实际问题　(科学态度与责任之落实) [练3](生活情境)(2022·辽宁沈阳高一期末)疫情以来，我们上学每天戴口罩。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，它能阻隔几微米的病毒，这种静电的阻隔作用属于(　　) A．静电屏蔽 B．尖端放电 C．静电感应和静电屏蔽 D．静电感应和静电吸附 D　解析：由题意知，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，所以当几微米的病毒靠近时，由于静电感应而带电，从而被熔喷布吸附，无法透过，因此可以吸附以气溶胶形式存在的病毒，其工作原理是静电感应和静电吸附，故选D。 [练4](科学情境)(2022·江苏南通高一月考)在医疗手术中，为防止麻醉剂乙醚爆炸，地砖要用导电材料制成，医生和护士要穿由导电材料制成的鞋子和外套，一切设备要良好接地，甚至病人身体也要良好接地，这样做是为了(　　) A．除菌消毒 B．消除静电 C．利用静电 D．防止漏电 B　解析：乙醚为易挥发性物品，遇到火花易爆炸，良好接地，目的是为了消除静电，防止因为静电而发生爆炸，故选B。 [练5](生产情境)(多选)(2022·浙江台州高二期末)如图所示为滚筒式静电分选器，由料斗A、导板B、导体滚筒C、刮板D、料槽E、F和电极G等部件组成。C与G分别接于直流高压电源的正、负极，并令C接地。电源电压很高，足以使电极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落入料槽E，粉粒b落入料槽F。下列说法正确的是(　　) A．滚筒C要顺时针旋转 B．滚筒C要逆时针旋转 C．粉粒a的导电性能比粉粒b的好 D．粉粒b的导电性能比粉粒a的好 AD　解析：滚筒C要顺时针旋转，使物质粉粒靠近电极G而带上负电，A正确，B错误；在粉粒靠近电极G时，大量的电子或负离子被喷射在粉粒a、b上而带负电，粉粒b因为具有良好的导电性而与带正电荷的滚筒C接触后，其负电荷被中和并带上正电荷，故粉粒b一方面随滚筒转动，一方面受到C上正电荷的静电斥力而离开滚筒，最后落于料槽F；绝缘性能良好的粉粒a因为其负电荷不容易传给滚筒C，而受C的静电吸引作用附着于C的表面并随其转动，最后a中粉粒较大者在重力和刮板D作用下掉入料槽E，则粉粒b的导电性能比粉粒a的好，C错误，D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $$