2.3 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（粤教版2019）

第三节　静电的利用与防护 课程内容要求 核心素养提炼 　了解生产生活中关于静电的利用与防护 1.物理观念：静电喷涂、静电除尘、静电复印、静电植绒、尖端放电 2．科学意识与责任：知道静电现象在生活、生产和科技方面的应用 [对应学生用书P53] 一、静电喷涂 　静电喷涂是一种利用静电作用使雾化涂料微粒在高压电场作用下带上负电荷，并吸附于带正电荷的被涂物的涂装技术． 二、静电除尘 　静电除尘是利用电荷相互作用的性质，把带有不同电性的粉尘从烟气中分离出来，再分类处理的过程． 三、静电复印 　静电复印技术是美国物理学家卡尔逊(C.Carlson,1906－1968)于1938年发明的一种影印复印技术．它是一种利用正、负电荷的吸引力进行油墨转移的印刷方式，又称无压印刷．其核心部件是一个有机光导体鼓的金属圆柱，它的表面被涂上有机光导体(OPC)，没有光照时，OPC是绝缘体，受到光照时则变成导体． 如今，静电复印技术已发展成一门成熟的技术，被广泛应用于激光打印机、喷墨打印机、模拟式复印机、数字式复印机、速印机、传真机等． 四、静电植绒 静电植绒是利用电荷之间同性相斥、异性相吸的性质，通过使绒毛带上负电荷，令绒毛被吸引到带正电的被植体表面上． 近年来，静电在海水淡化、人工降雨、低温冷冻、喷洒农药、航天器补充燃料等方面也得到广泛应用． 五、尖端放电 1．电离 导体尖端的电荷密度很大，附近的电场很强，空气中残留的带电粒子在强电场的作用下发生剧烈的运动，把空气中的气体分子撞散，并使分子中的正、负电荷分离，我们把这种现象叫作空气的电离(ionization)． 2．尖端放电 两根放电针附近形成的强电场使空气发生了电离，电离后的电荷各自奔向与它自身带异种电荷的放电针，与尖端上的电荷中和．在这个过程中尖端电量减少，这种现象叫作尖端放电． 3．应用 避雷针是利用尖端放电原理保护建筑物等避免雷击的一种设施．它是由一根或几根尖锐的金属棒构成，被安装在建筑物的顶部，用粗导线将其与埋在地下的金属板连接，保持其与大地的良好接触． 六、防止静电危害 1．静电危害：静电危害一般分为两类：一是静电力造成的不良后果；二是静电火花引发的灾害． 2．防止措施：日常生活和生产中，防止静电产生的措施：一是控制静电的产生．可以采用起电较少的设备材料，如穿棉质含量高的衣服，用石棉等绝缘材料作为导体的外壳，在机械经常发生摩擦处添加抗静电剂等；二是把产生的电荷尽快导走．最简单又最可靠的办法是用导线把设备接地，这样可以把电荷导入大地，避免静电积累． [判断] 1．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．(×) 2．飞机轮上装有拖地线，油罐车后面拖条铁链都是把静电导入大地．(√) [对应学生用书P54] 1．(静电防止)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　[题中所述各项措施是为了消除静电，B正确．] 2．(尖端放电)下列应用和防护与尖端放电现象无关的是(　　) A．一般高压设备中导体的表面应该尽量光滑 B．一般马路表面建造得很平滑 C．夜间高压线周围会出现一层绿色光晕 D．一般高楼大厦顶部装有避雷针 B　[马路表面建造得很平滑与静电无关，A、C、D属于尖端放电现象，故选B.] 3．(尖端放电)每到夏季，各地纷纷进入雨季，雷雨等强对流天气频繁发生．当我们遇到雷雨天气时，一定要注意避防雷电．下列说法正确的是(　　) ①不宜使用无防雷措施的电器或防雷措施不足的电器及水龙头 ②不要接触天线、金属门窗、建筑物外墙，远离带电设备 ③固定电话和手提电话均可正常使用 ④在旷野，应远离树木和电线杆 A．①②③　　 B．①②④　　 C．①③④　　 D．②③④ B　[表面具有突出尖端的导体，在尖端处的电荷分布密度很大，使得其周围电场很强，就可能使其周围的空气发生电离而引发尖端放电．固定电话和手提电话的天线处有尖端，易引发尖端放电造成伤害，故不能使用．] 4．(静电除尘)利用静电除尘可以大量减少排放烟气中的粉尘．如图是静电除尘装置的示意图，烟气从管口M进入，从管口N排出，当A、B两端接上高压后，在电场作用下管道内的空气分子被电离为电子和正离子，而粉尘在吸附了电子后最终附着在金属管壁上，从而达到减少排放烟气中粉尘的目的．根据上述原理，下面做法正确的是(　　) A．A端接高压正极，B端接高压负极 B．A端接高压负极，B端接高压正极 C．A端、B端都接高压正极 D．A端、B端都接高压负极 B　[接通高压时，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B端应接高压电源的正极，A端接负极，故B正确，A、C、D错误．] 5．(静电除尘)(多选)如图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，在静电力的作用下向集尘极迁移并沉积，以达到除尘的目的．下列表述正确的是(　　) A．到达集尘极的尘埃带正电荷 B．电场方向由集尘极指向放电极 C．带电尘埃所受静电力的方向与电场方向相同 D．同一位置带电荷量越多的尘埃所受静电力越大 BD　[由题图知，集尘极连电源正极，电势高，所以电场方向由集尘极指向放电极，B正确；带电尘埃向集尘极迁移，带电尘埃所受静电力方向与电场方向相反，带负电，A、C错误；由F＝qE知，同一位置带电荷量越多的尘埃所受静电力越大，D正确．] 6．(静电复印)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．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．下列说法正确的是(　　) 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．] 7．(静电除尘)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．开始时，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．请思考这是什么原因． 解析　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，含尘气体经过时被电离，尘粒与电子结合带上负电，在强电场中受静电力作用偏转后被吸附在带正电的管壁上． 答案　见解析 学科网（北京）股份有限公司 $$