9.4 静电的防止与应用（分层作业）-【教学无忧】2025-2026学年高二物理同步精品备课（人教版2019必修第三册）

9.4 静电的防止与应用 知识点1　静电平衡　尖端放电 1.静电平衡 (1)静电平衡：导体内的自由电子不再发生定向移动的状态。 (2)处于静电平衡状态的导体，其内部的电场强度处处为0，即外电场E0和感应电荷产生的电场E′的关系为E0＝－E′。 (3)导体上电荷的分布 ①静电平衡时，导体内部没有净电荷(未被抵消的电荷)，电荷只分布在导体的外表面。 ②在导体外表面，越尖锐的位置，电荷的密度(单位面积的电荷量)越大，凹陷的位置几乎没有电荷。 (4)处于静电平衡状态的导体，其外表面任一点的电场强度方向跟该点的表面垂直。 2.尖端放电 (1)空气的电离：在一定条件下，导体尖端周围的强电场足以使空气中残留的带电粒子发生剧烈运动，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：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。 (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应该尽量光滑，减少电能的损失。 (4)处于静电平衡的导体周围的电场分布情况 电场线与导体表面垂直。静电平衡的导体尖端电荷集中，电荷电场线密集。 知识点2　静电屏蔽 1.定义：导体壳(或金属壳)内达到静电平衡后，外电场对内部不会产生影响，金属壳的这种作用叫作静电屏蔽。 2.实质：实质是利用了静电感应现象，使金属壳内的感应电荷的电场和外加电场的电场强度矢量和为零。 3.应用：(1)生活中有很多对静电屏蔽的应用，以此来保护壳内仪器不受外加电场影响。例如：电子仪器外部加装金属壳，通信电缆外面包有一层金属网，高压线路检修人员要穿屏蔽服。 (2)静电屏蔽不一定要用密封的金属容器，金属网也能起到屏蔽的作用，在野外的高压输电线的三条输电线上方还有两条导线，它们的作用就是与大地相连形成一个稀疏的金属网，以此来保护高压输电线不受雷击。 知识点3　静电吸附 1.静电吸附 在电场中，带电粒子受到静电力的作用，向着电极运动，最后被吸附在电极上的现象。 2.静电除尘 设法使空气中的尘埃带电，在静电力作用下，尘埃到达电极而被收集起来的过程。 3.静电喷漆 接负高压的涂料雾化器喷出的油漆微粒带负电，在静电力作用下，这些微粒向着作为正极的工件运动，并沉积在工件表面。 4.静电复印 复印机应用了静电吸附，复印机的有机光导体鼓表面涂覆有机光导体(OPC)，没有光照时，OPC是绝缘体，受到光照时变成导体。 考向1　对静电平衡的理解 1.如图所示，把一个架在绝缘支架上的枕形导体放在正点电荷形成的电场中，导体处于静电平衡状态。下列说法正确的是 (　　) A.导体内部A点的电场强度大于B点的电场强度 B.感应电荷在A、B两点产生的附加电场强度EA＝EB C.感应电荷在A、B两点产生的附加电场强度EA<EB D.当开关S闭合时，电子从大地沿导线向导体移动 考向2　处于静电平衡的导体的电荷分布 2 .一个带绝缘底座的空心金属球A带有4×10－8 C的正电荷，上端开有适当小孔，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 考向3 静电屏蔽 3. 如图所示，放在绝缘台上的金属网罩B内放有一个不带电的验电器C，若把一带有正电荷的绝缘体A移近金属罩B，则(　　) A.金属罩B的内表面带正电荷 B.金属罩B的右侧外表面带正电荷 C.验电器C的金属箔片将张开 D.金属罩B左、右两侧电荷电性相同 考向4 静电吸附 4 .(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，金属管内的空气被电离，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 5. (多选)如图是某款家用空气净化器及其原理示意图，污浊空气通过过滤网后尘埃带电。图中充电极b、d接电源负极，集尘极a、c、e接电源正极(接地)。下列说法正确的是(　　) A.通过过滤网后空气中的尘埃带负电 B.尘埃在被吸附到集尘极e的过程中动能增大 C.c、d两个电极之间的电场方向竖直向上 D.尘埃被吸附到集尘极a的过程中所受电场力做负功 1．（2021·浙江·高考真题）如图所示，在火箭发射塔周围有钢铁制成的四座高塔，高塔的功能最有可能的是（　　） A．探测发射台周围风力的大小 B．发射与航天器联系的电磁波 C．预防雷电击中待发射的火箭 D．测量火箭发射过程的速度和加速度 2．（2021·浙江·高考真题）如图所示是某一带电导体周围的电场线与等势面，A、C是同一等势面上的两点，B是另一等势面上的一点。下列说法正确的是（　　） A．导体内部的场强左端大于右端 B．A、C两点的电势均低于B点的电势 C．B点的电场强度大于A点的电场强度 D．正电荷从A点沿虚线移到B点的过程中电场力做正功，电势能减小 1 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $$ 9.4 静电的防止与应用 知识点1　静电平衡　尖端放电 1.静电平衡 (1)静电平衡：导体内的自由电子不再发生定向移动的状态。 (2)处于静电平衡状态的导体，其内部的电场强度处处为0，即外电场E0和感应电荷产生的电场E′的关系为E0＝－E′。 (3)导体上电荷的分布 ①静电平衡时，导体内部没有净电荷(未被抵消的电荷)，电荷只分布在导体的外表面。 ②在导体外表面，越尖锐的位置，电荷的密度(单位面积的电荷量)越大，凹陷的位置几乎没有电荷。 (4)处于静电平衡状态的导体，其外表面任一点的电场强度方向跟该点的表面垂直。 2.尖端放电 (1)空气的电离：在一定条件下，导体尖端周围的强电场足以使空气中残留的带电粒子发生剧烈运动，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：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。 (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应该尽量光滑，减少电能的损失。 (4)处于静电平衡的导体周围的电场分布情况 电场线与导体表面垂直。静电平衡的导体尖端电荷集中，电荷电场线密集。 知识点2　静电屏蔽 1.定义：导体壳(或金属壳)内达到静电平衡后，外电场对内部不会产生影响，金属壳的这种作用叫作静电屏蔽。 2.实质：实质是利用了静电感应现象，使金属壳内的感应电荷的电场和外加电场的电场强度矢量和为零。 3.应用：(1)生活中有很多对静电屏蔽的应用，以此来保护壳内仪器不受外加电场影响。例如：电子仪器外部加装金属壳，通信电缆外面包有一层金属网，高压线路检修人员要穿屏蔽服。 (2)静电屏蔽不一定要用密封的金属容器，金属网也能起到屏蔽的作用，在野外的高压输电线的三条输电线上方还有两条导线，它们的作用就是与大地相连形成一个稀疏的金属网，以此来保护高压输电线不受雷击。 知识点3　静电吸附 1.静电吸附 在电场中，带电粒子受到静电力的作用，向着电极运动，最后被吸附在电极上的现象。 2.静电除尘 设法使空气中的尘埃带电，在静电力作用下，尘埃到达电极而被收集起来的过程。 3.静电喷漆 接负高压的涂料雾化器喷出的油漆微粒带负电，在静电力作用下，这些微粒向着作为正极的工件运动，并沉积在工件表面。 4.静电复印 复印机应用了静电吸附，复印机的有机光导体鼓表面涂覆有机光导体(OPC)，没有光照时，OPC是绝缘体，受到光照时变成导体。 考向1　对静电平衡的理解 1.如图所示，把一个架在绝缘支架上的枕形导体放在正点电荷形成的电场中，导体处于静电平衡状态。下列说法正确的是 (　　) A.导体内部A点的电场强度大于B点的电场强度 B.感应电荷在A、B两点产生的附加电场强度EA＝EB C.感应电荷在A、B两点产生的附加电场强度EA<EB D.当开关S闭合时，电子从大地沿导线向导体移动 【答案】　D 【详解】　枕形导体在正点电荷附近，出现静电感应现象，导致电荷重新分布，因此在枕形导体内部出现感应电荷的电场与点电荷的电场叠加，静电平衡时，导体内部电场强度处处为零，A错误；导体内部的电场强度处处为零，所以感应电荷产生的附加电场强度的大小与点电荷产生的电场强度的大小相等，方向相反，故EA>EB，B、C错误；当开关S闭合时，由于导体处在正电荷形成的电场中，电子从大地沿导线向导体移动，D正确。　　　　 考向2　处于静电平衡的导体的电荷分布 2 .一个带绝缘底座的空心金属球A带有4×10－8 C的正电荷，上端开有适当小孔，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 【答案】　B 【详解】　B球与A球内壁接触后成为一个新的导体，处于静电平衡状态，内部的电荷量为零，带电导体的电荷只能分布于导体的外表面，故QB＝0，QA＝4×10－8 C－2×10－8 C＝2×10－8 C，B正确。 考向3 静电屏蔽 3. 如图所示，放在绝缘台上的金属网罩B内放有一个不带电的验电器C，若把一带有正电荷的绝缘体A移近金属罩B，则(　　) A.金属罩B的内表面带正电荷 B.金属罩B的右侧外表面带正电荷 C.验电器C的金属箔片将张开 D.金属罩B左、右两侧电荷电性相同 【答案】　B 【详解】　金属罩B处于静电平衡状态，电荷分布在其外表面上，A错误；由于静电感应，使金属罩B在左侧外表面感应出负电荷，金属罩B的右侧外表面感应出正电荷，B正确，D错误；由于静电屏蔽，金属网罩内电场强度为零，故验电器C上无感应电荷，验电器C的金属箔片不会张开，C错误。 考向4 静电吸附 4 .(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，金属管内的空气被电离，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 【答案】　AC 【详解】　电子附着在煤粉上，使煤粉带上负电荷，煤粉若能吸附在管壁上，说明管壁带正电荷，因此可知N接电源正极，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处的电场强度比A处的电场强度大，即EB>EA，C正确，D错误。 5. (多选)如图是某款家用空气净化器及其原理示意图，污浊空气通过过滤网后尘埃带电。图中充电极b、d接电源负极，集尘极a、c、e接电源正极(接地)。下列说法正确的是(　　) A.通过过滤网后空气中的尘埃带负电 B.尘埃在被吸附到集尘极e的过程中动能增大 C.c、d两个电极之间的电场方向竖直向上 D.尘埃被吸附到集尘极a的过程中所受电场力做负功 【答案】　AB 【详解】　尘埃通过过滤网后被正极吸引，所以尘埃带负电，故A正确；尘埃在被吸附到集尘极e的过程中电场力做正功，动能增大，故B正确；因为充电极b、d接电源负极，集尘极a、c、e接电源正极，所以 c、d两个电极之间的电场方向竖直向下，故C错误；尘埃被吸附到集尘极a的过程中所受电场力做正功，故D错误。 1．（2021·浙江·高考真题）如图所示，在火箭发射塔周围有钢铁制成的四座高塔，高塔的功能最有可能的是（　　） A．探测发射台周围风力的大小 B．发射与航天器联系的电磁波 C．预防雷电击中待发射的火箭 D．测量火箭发射过程的速度和加速度 【答案】C 【详解】在火箭发射塔周围有钢铁制成的四座高塔，因铁制的高塔有避雷作用，其功能是预防雷电击中发射的火箭。 故选C。 2．（2021·浙江·高考真题）如图所示是某一带电导体周围的电场线与等势面，A、C是同一等势面上的两点，B是另一等势面上的一点。下列说法正确的是（　　） A．导体内部的场强左端大于右端 B．A、C两点的电势均低于B点的电势 C．B点的电场强度大于A点的电场强度 D．正电荷从A点沿虚线移到B点的过程中电场力做正功，电势能减小 【答案】D 【详解】A．带电导体处于静电平衡状态，导体内部的场强处处为0，导体表面为等势面，整个导体为一个等势体，A错误； B．沿电场线方向电势降低，所以A、C两点的电势大于B点的电势，B错误； C．电场线的疏密程度表示电场强度的弱强，所以B点的电场强度小于A点的电场强度，C错误； D．根据可知，正电荷从高电势A点沿虚线移动到低电势B点，电势能减小，电场力做正功，D正确。 故选D。 1 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $$