4. 静电的防止与利用（高效培优讲义）物理人教版2019必修第三册

4. 【题型导航】 【重难题型讲解】 1 题型1 静电平衡 1 题型2 尖端放电 4 题型3 静电屏蔽 8 题型4 静电吸附 11 【能力培优练】 14 【链接高考】 23 【重难题型讲解】 题型1 静电平衡 1、静电感应现象：放在电场中的导体，其内部自由电荷在电场力作用下定向移动，而使导体两端出现等量异号电荷的现象。 2、静电平衡状态：导体中（包括表面）自由电子不再发生定向移动，我们就认为导体达到了静电平衡状态。 3、静电平衡产生原理：如下图所示，将金属导体放到外电场E0中，导体中自由电子受到外电场的电场力作用后向左移动，在右侧出现多余正电荷，导体两侧出现的正、负电荷在导体内部产生电场强度E’，该电场强度与外电场方向相反，这两个电场叠加后使原电场强度逐渐减弱，直至导体内部各点的合电场强度E=0为止，此时F＝Eq＝0，导体内的自由电子不再发生定向移动。 4、静电平衡状态下导体的特点 （1）处于静电平衡状态的导体，内部的场强处处为零。 （2）处于静电平衡状态的整个导体是一个等势体，它的表面是一个等势面。 （3）表面处的场强不为零，表面处的场强方向跟导体表面垂直。 5、导体上电荷的分布 （1）处于静电平衡状态的导体，内部没有电荷，电荷只分布在外表面上。 （2）在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度（单位面积的电荷量）越大，凹陷的位置几乎无电荷。 ★特别提醒 人与大地都是导体，在人触摸导体的过程中，带电体、人、大地组成一个新导体，地球往往是新导体的远端。 【探究归纳】静电平衡状态是指导体中（包括表面）自由电子不再发生定向移动的情况。 【典例1-1】如图所示，原来不带电，长为l的导体棒水平放置，现将一个电荷量为（）的点电荷放在棒的中心轴线上距离棒的左端R处，A、B分别为导体棒左右两端的一点，静电力常量为k。当棒达到静电平衡后，下列说法正确的是（　　） A．棒的两端都感应出负电荷 B．棒上感应电荷在棒的中心轴线上距棒的右端处产生的电场强度大小为 C．棒上感应电荷在棒的中心O处产生的电场强度方向水平向右 D．若用一根导线将A、B相连，导线上不会产生电流 【答案】D 【详解】A．由静电感应可知，棒左端感应出负电荷，右端感应出正电荷，故A错误； BC．q在棒中心O处产生的电场方向向右，根据平衡关系可知，棒上感应电荷在棒中心O处产生的电场方向向左，大小相同； 同理可知，棒上感应电荷在棒的中心轴线上距棒的右端处产生的电场强度大小为 故BC错误； D．导体棒是等势体，左右端电势相等，若用一根导线将A、B相连，导线上不会产生电流，故D正确。 故选D。 【典例1-2】（多选）关于静电平衡，下列说法正确的是（　　） A．导体内部的电场强度处处为0 B．导体内的自由电子在发生定向移动 C．导体的外表面没有电荷 D．越尖锐的位置，电荷的密度越大 【答案】AD 【详解】A．处于静电平衡状态的导体，内部电场强度处处为零，故A正确； B．由于导体内部场强为零，则导体内没有定向移动的自由电子，故B错误； C．导体的外表面有电荷分布，故C错误； D．越尖锐的位置，电荷的密度越大，故D正确。 故选AD。 跟踪训练1 如图所示，原来不带电的绝缘金属导体A、B，在其两端下面都悬挂着金属验电箔，当把一个带负电的绝缘金属球C靠近导体的A端后，导体AB处于静电平衡，以下说法正确的是（　　） A．导体A端的电势比导体B端的电势低 B．绝缘金属球C在导体内部产生的场强处处为零 C．所有感应电荷在导体内部产生的电场的方向由B指向A D．将导体A与B移开一小段距离，再移去绝缘金属球C，两端的验电箔仍然张开 【答案】D 【详解】A．金属导体处在负电荷的电场中，由于静电感应现象，最终导体AB处于静电平衡，导体AB为一等势体，所以导体A的电势等于导体B的电势；故A错误； BC．绝缘金属球C在导体内部各处产生的场强为 方向由该处指向绝缘金属球C。由于导体处于静电平衡，导体内部各处场强为0，即绝缘金属球C在导体内部各处产生的场强与感应电荷在导体内部各处产生的场强大小相等，方向相反。故BC错误； D．将导体A与B移开一小段距离，再移去绝缘金属球C，导体A仍带正电荷，导体B仍带负电荷，所以两端的验电箔仍然张开，故D正确。 故选D。 跟踪训练2 （多选）如图所示，不规则的导体处于电场强度大小为、方向水平向右的匀强电场中，处于静电平衡状态。对于导体内部由静电感应产生的电场的电场强度，下列说法正确的是（    ） A．大小为 B．大小为 C．方向水平向左 D．方向水平向右 【答案】AC 【详解】静电平衡状态下，对于导体内部合场强为零，故感应电场的电场强度与原电场的电场强度等大反向，故AC正确，BD错误。 故选AC。 跟踪训练3 （1）处于静电平衡状态的导体，内部的电场 。 （2）处于静电平衡状态的整个导体是个 ，导体的表面为 。 【答案】 强度处处为零 等势体 等势面 【详解】(1)[1]处于静电平衡状态的导体，电荷分布在外表面上，因此在金属导体内部出现感应电荷的电场，正好与点电荷的电场叠加，内部电场强度处处为零。 (2)[2][3]处于静电平衡状态的整个导体是个等势体，导体的表面为等势面。 题型2 尖端放电 1、导体的电荷分布特点：静电平衡时导体内部没有净电荷，电荷只分布在外表面上。外表面电荷分布不均匀，表面越尖锐的位置电荷分布越密集，表面越平滑的位置电荷分布越稀疏，凹陷的位置几乎没有电荷。 2、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。 3、尖端放电：中性的分子电离后变成带负电的自由电子和失去电子而带正电的离子。这些带电粒子在强电场的作用下加速，撞击空气中的分子，使它们进一步电离，产生更多的带电粒子。那些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。 4、尖端放电的应用 （1）制作避雷针。原理：当带电的雷雨云接近建筑物时，由于静电感应，金属棒出现与云层相反的电荷。通过尖端放电，使得空气中的带电粒子与空气中的异号电荷中和，避免建筑物遭受雷击。 （2）高压设备中导体的表面应该尽量光滑，以减少电能损失。 【探究归纳】尖端放电是指带电导体尖端附近电场强，导致周围气体电离并放电的现象；尖端放电在生活中普遍存在，其应用包括建筑物的顶端安装避雷针以达到避免雷击的目的；高压设备中导体的表面应该尽量光滑，以减少电能损失。 【典例2-1】如图，将带正电荷Q的导体球C靠近不带电的导体。若沿虚线1将导体分成A、B两部分，这两部分所带电荷量分别为、；若沿虚线2将导体分成两部分，这两部分所带电荷量分别为和。则（    ） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】根据静电感应现象可知，导体近端感应负电荷，远端感应正电荷，即QA和QA′带正电，QB和QB′带负电；导体原来不带电，只是在C的电荷的作用下，导体中的自由电子向B部分移动，使B部分多带了电子而带负电；A部分少了电子而带正电。根据电荷守恒可知，A部分转移的电子数目和B部分多余的电子数目是相同的，因此无论从哪一条虚线切开，两部分的电荷量总是相等的，且都小于场源电荷C的电荷量，即 故ACD错误，B正确； 故选B。 【典例2-2】（多选）如图所示，在绝缘板上放有一个不带电的金箔验电器A和一个带正电荷的空腔导体B。下列实验方法中能使验电器箔片张开的是（　　） A．用取电棒C（带绝缘柄的导体棒）先跟B的内壁接触一下后再跟A接触 B．用取电棒C先跟B的外壁接触一下后再靠近A，则验电器的金箔感应出负电荷并张开 C．用绝缘导线把验电器A跟取电棒C的导体部分相连，再把取电棒C与B的内壁接触 D．使验电器A靠近B 【答案】CD 【详解】A．手持一个带绝缘柄的金属小球C，把C接触B的内壁，由于净电荷只分布在外表面上，所以不能使小球C带上电荷，所以，再移出C与A的金属小球接触，无论操作多少次，都不能使A带电，故A错误； B．用取电棒C先跟B的外壁接触一下后再靠近A，小球C带上正电荷，A的近端感应负电荷，A的远端感应正电荷，则金箔感应出正电荷并张开，故B错误； C．用绝缘导线把验电器跟取电棒C的导体部分相连，再把取电棒与B的内壁接触后三者组成新的等势体，电荷将传递到A，使金属箔张开，故C正确； D．使验电器A靠近B，A将由于静电感应，金属球处带上负电荷，而金属箔处带上正电荷，使金属箔张开，故D正确。 故选CD。 跟踪训练1 夏天，受强对流天气影响，经常有雷电发生。为避免雷电造成的损害，某建筑顶部装有避雷针。如图所示为某次闪电前瞬间避雷针周围电场的等势面分布情况。在等势面中有A、B、C三点，其中A、B两点位置关于避雷针对称。下列说法正确的是（　　） A．A、B两点的场强相同 B．此次闪电前瞬间避雷针尖端一定带负电 C．从云层沿直线向避雷针尖端运动的电荷受到的电场力可能越来越小 D．某正电荷从点移动到点，电场力对该电荷做负功 【答案】D 【详解】A．根据图中数据可知，相邻等势线之间的电势差相等，均为1kV，由于等差等势线分布的密集程度能够间接表示电场的强弱，A、B两点位置关于避雷针对称，但这两点位置的等势线分别密集程度不同，可知这两点的电场强度大小不等，由于电场线垂直于等势线，由高电势点指向低电势点，而电场强度的方向沿电场线的切线方向，可知A、B两点的电场强度的方向不同，即A、B两点的场强不相同，故A错误； B．根据上述可知，电场线整体方向由下指向上，即起源于避雷针，而电场线起源于正电荷或无穷远，可知此次闪电前瞬间避雷针尖端一定带正电，故B错误； C．根据上述，结合图形可知，从云层沿直线向避雷针尖端运动的电荷所在位置的等势线分布逐渐变密集，即电场强度逐渐变大，电荷受到的电场力也越来越大，故C错误； D．根据图像可知 某正电荷从点移动到点，电场力对该电荷做功为 可知，某正电荷从点移动到点，电场力对该电荷做负功，故D正确。 故选D。 跟踪训练2 （多选）关于避雷针的说法不正确的是（　　） A．避雷针的物理原理就是尖端放电 B．避雷针的尖端安装在建筑物的顶部，并通过金属线与埋在地下的金属板相连 C．避雷针通过尖端放电使云中的电荷完全消失 D．为了美观，可把避雷针顶端设计成球形 【答案】CD 【详解】AC．避雷针是利用了静电的尖端效应制作的，故避雷针必须做成针状，不能为了美观而做成球形，而避雷针放电过程是电荷的中和并不是电荷完全消失，故A正确，不符合题意，C错误，符合题意； BD．避雷针装在建筑物的顶部，并通过金属线与埋在地下的金属板相连，从而及时消除云层与地面的电势差，可保护建筑物，使建筑物免遭雷击，但不是使云中的电荷完全消失，而是使其中和，故B正确，不符合题意，D错误，符合题意。 故选CD。 题型3 静电屏蔽 1、静电屏蔽 （1）静电屏蔽定义：当金属外壳达到静电平衡时，内部没有电场，因而金属的外壳会对其内部起屏蔽作用，使它内部不受外部电场影响的现象。 （2）静电屏蔽应用：电子仪器和电子设备外面都有金属壳，通信电缆外面包有一层金属网，高压线路的检修人员要穿屏蔽服等，都是利用静电屏蔽现象消除外电场的影响。 ★特别提醒 绝缘球壳中没有自由电荷，当放入外电场时，不会发生静电感应现象，壳内场强也不会为零．即不能起到屏蔽外电场的作用。 2、静电屏蔽的本质 （1）导体内部不受外部电场的影响的情况 现象：由于静电感应，验电器箔片张开，如图1甲，将验电器放入导体网罩内部后验电器箔片不张开，如图1乙，即外部电场影响不到导体内部。 本质：是静电感应，导体外表面感应电荷与外电场在导体内部任一点的场强的叠加结果为零。 （2）接地导体壳内部电场对壳外空间无影响情况 现象：如图2甲导体壳没有接地时，处于内部电场中，达到静电平衡，导体壳内外表面出现等量异种电荷，壳内外表面之间场强处处为零，壳外场强不为零。 导体壳接地后，如图2乙所示，导体壳外的正电荷被大地负电荷中和，正电荷出现在地球的另一端无穷远处，导体壳内外表面之间及导体外部场强处处为零，导体外部空间不受内部电场影响。 本质：仍然是静电感应，使导体内表面感应电荷与壳内电荷在导体壳表面以外空间叠加结果为零。 ★特别提醒 处于静电平衡的导体，内部场强为零，但电势不一定为零。 【探究归纳】静电屏蔽指用导体壳隔绝内外电场影响，本质是静电平衡。 【典例3-1】下列各种现象中属于静电屏蔽的是（　　） A．电工钳柄上套有绝缘胶套 B．高大建筑顶上安装有避雷针 C．油罐车后面装有一条拖地的铁链 D．野外高压输电线上方有两条与大地相连的导线 【答案】D 【详解】A．电工钳柄上套有绝缘胶套，是为了使工人与电源隔离开，不是静电屏蔽，故A错误； B．高大建筑上的避雷针是为了将雷雨天气中云层中所带的电荷导入大地，不是静电屏蔽，故B错误； C．油罐车尾部有一条拖到地面上的铁链，是因为油罐在装载、运输及卸油过程中都会产生静电，这样有危险，所以需要用铁链将静电导向大地，不是静电屏蔽，故C错误； D．野外高压输电线上方有两条与大地相连的导线，是静电屏蔽，故D正确。 故选D。 【典例3-2】（多选）如图所示，在绝缘板上放有一个不带电的金箔验电器A和一个带正电荷的空腔导体B，下列实验方法中能使验电器金属箔片张开的是（　     　） A．用取电棒C（带绝缘柄的导体棒）先跟B的内壁接触一下后再跟A接触 B．用绝缘导线把验电器跟取电棒C的导体部分相连，再把取电棒与B的内壁接触 C．使验电器A靠近B，再用金属网罩罩住B D．使验电器A靠近B，再用金属网罩罩住A 【答案】BC 【详解】A．导体球壳B的电荷都在外表面上，因此用取电棒C跟B的内壁接触，根本取不到电荷，因此不会使验电器的金属箔片张开，A错误； B．用绝缘导线把验电器跟取电棒C的导体部分相连，再把取电棒与B的内壁接触，这时验电器的金属球和导体壳电势相等，会带上同种电荷，因此验电器金属箔片会张开，B正确； CD．使验电器A靠近B，即使用金属网罩罩住B，在金属网内表面感应出负电荷，外表面感应出正电荷，在金属网外仍有电场，会使金属球A带负电荷，金属箔片带正电荷，金属箔片会张开；而如果金属网罩罩住A，由于静电屏蔽，A不会有感应电荷，金属箔片不会张开，因此C正确，D错误。 故选BC。 跟踪训练1 关于各图所涉及的物理知识，下列说法正确的是（　　） A．图甲，导体棒因静电感应A端带负电荷，B端带正电荷 B．图乙，用铜丝编织的管线包裹话筒线是利用静电吸收信号 C．图丙，静电计的金属杆上端固定一个金属球而不做成针尖状可防止尖端放电 D．图丁，工作人员在超高压下带电作业时，穿绝缘橡胶服比金属丝编制的工作服更安全 【答案】C 【详解】A．图甲，把大地和导体棒看成一个整体，导体棒是近端，因静电感应A端和B端均带负电荷，故A错误； B．图乙，用铜丝编织的管线包裹话筒线是利用静电屏蔽，使金属外衣内不受外衣外的电场的干扰，故B错误； C．图丙，静电计的金属杆上端固定一个金属球而不做成针尖状可防止尖端放电，故C正确； D．图丁中，超高压带电作业的工作人员，穿上金属丝制成的衣服，起到静电屏蔽的作用，可以保证安全，故D错误。 故选C。 跟踪训练2 （多选）如图所示，阴影部分表示导体，在各图中，P点的电场强度为零的是（　　） A． B． C． D． 【答案】ABC 【详解】A．由静电屏蔽理论可知A项正确； B．把导体环的右侧接地后，右侧无感应电荷，但不会影响导体环对内部的屏蔽作用，B项正确； C．场源电荷在导体环的内部，静电感应使导体环的内壁带负电，外壁带正电，且导体的电势比大地的电势要高，因为它处在正点电荷的电场中，当导体环接地后，它外壁感应出的正电荷将全部被大地上的电子中和，使外壁不带电，所以P点的电场强度也为零，故C正确； D．通过对C项的分析可知，D项中的导体环外壁将带正电，导体环将有电场存在，所以D错误。 故选ABC。 题型4 静电吸附 1、静电的利用与防止一直以来都与生活息息相关，除了尖端放电核静电屏蔽之外，静电还有其他的作用，如静电吸附等。另外就是再不需要静电的场合，要采取合理的方式防止静电带来的危害。 2、静电吸附的应用 （1）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。 （2）静电唢漆：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，并沉积在工件的表面，完成喷漆工作。 （3）静电复印：复印机的核心部件是有机光导体鼓，在没有光照时它是绝缘体，受到光照时变成导体。复印机复印的工作过程：充电、曝光、显影、转印、放电。 【探究归纳】静电吸附是利用带电体对轻小物体的吸引力使其附着，原理为电荷异性相吸及电场使物体极化带电。 【典例4-1】物理和生活息息相关。下列有关电学知识的说法正确的是（　　） A．图甲中，静电除尘装置将带负电的尘埃收集在极柱B上 B．图乙中，建筑物顶端的避雷针利用了尖端放电原理 C．图丙中，采用金属编织网包裹着导体线芯是为了增加线束的导电性 D．图丁中，毛皮与橡胶棒摩擦起电时，毛皮带正电是因为在摩擦过程中它得到正电荷 【答案】B 【详解】A．图甲中，静电除尘装置将带负电的尘埃收集在两个带正电的极板A上，故A错误； B．图乙中，建筑物顶端的避雷针利用了尖端放电原理，故B正确； C．图丙中，采用金属编织网包裹着导体线芯是屏蔽线外的电磁信号干扰，故C错误； D．图丁中，毛皮与橡胶棒摩擦起电时，毛皮带正电是因为在摩擦过程中它失去了带负电的电子，故D错误。 故选B。 【典例4-2】（多选）在汽车喷漆中，有一门技术叫做静电喷涂，在市场上已经得到广泛的运用。静电喷涂是一种利用电荷和电场将雾化涂料的微粒吸附到喷涂对象上的喷涂工艺，如图所示为其原理结构图。下列说法正确的是（　　） A．静电喷涂属于尖端放电 B．雾化涂料向工件运动的过程中做匀变速曲线运动 C．喷口喷出的雾化涂料微粒带负电，被涂工件接正极 D．雾化涂料向工件运动的过程中，电场力做正功，电势能减小 【答案】CD 【详解】A．静电喷涂属于静电吸附，故A错误； B．雾化涂料向工件运动的过程中，电场力变化，加速度变化，因此不是做匀变速曲线运动，故B错误； C．由图可知，由喷口喷出的雾化涂料微粒带负电，被涂工件接正极，通过雾化涂料和工件之间的电场，加强吸附效果，故C正确； D．雾化涂料向工件运动的过程中，电场力做正功，电势能减小，故D正确。 故选CD。 跟踪训练1 科学晚会上，一位老师表演了一个“魔术”。魔术道具如图甲所示，手摇起电机旁有一个没有底的空塑料瓶，起电机两根放电杆分别与瓶内的锯条、金属片相连。瓶内俯视图如图乙所示。瓶内放一盘点燃的蚊香，很快就看见整个塑料瓶内烟雾缭绕。转动手摇起电机手柄，瓶内烟雾很快消失；停止转动手柄，瓶内又恢复烟雾缭绕的状态。起电机工作时，下列说法正确的是（　　） A．烟尘颗粒在向某极运动过程中做匀加速运动 B．金属片与锯条间的场强方向由锯条指向金属片 C．烟尘颗粒因被电离而吸附在金属片上 D．烟尘颗粒运动过程中电势能减小 【答案】D 【详解】A．尖端附近的电场线比较密集，所以在锯条附近的电场强度大于金属片附近的电场强度，故烟尘在向某极运动过程中受到的电场力不是恒力，烟尘不是做匀加速运动，故A错误； B．由于不知道锯条与金属片的电势高低，所以不能确定场强的方向，故B错误； C．当静电除尘装置接通起电机的静电高压时，存在强电场，使空气电离而产生负离子和正离子，负离子碰到烟尘微粒使它带负电，带负电微粒在电场力作用下，向正极运动，由于不确定正负极，所以烟尘不一定吸附在金属片上，故C错误； D．烟尘在运动过程中电场力对烟尘做正功，则烟尘的电势能减少，故D正确。 故选D。 跟踪训练2 （多选）如图甲所示为静电除尘设备的结构示意图，把高压电源的正极接在金属圆筒上，负极接到圆筒中心悬挂的金属线上，其横向截面图如图乙所示，虚线PQ是某带电粉尘的运动轨迹，则下列说法正确的是（　　）    A．电场中P点的场强大于Q点的场强 B．电场中P点的电势高于Q点的电势 C．粉尘最终会附着在中心金属线上并沿中心金属线下落 D．粉尘由Q点运动至P点，电势能逐渐减小 【答案】BD 【详解】A．电场线的疏密反映场强的大小，P点的场强小于Q点的场强，故A错误； B．沿电场线电势降低，P点的电势高于Q点的电势，故B正确； CD．强电场作用下，空气发生电离，粉尘会吸附电子带负电，从而受到指向侧壁的电场力，则粉尘由Q点运动至P点，电势能减小，最终会附着在圆筒侧壁上，故C错误，D正确。 故选BD。 【能力培优练】 1．对于书本中几幅插图所涉及的物理现象或原理，下列说法正确的是（   ） A．甲图中，该女生和带电的金属球带有异种性质的电荷 B．乙图为静电除尘装置的示意图，带负电的尘埃被收集在线状电离器B上 C．丙图中，燃气灶中电子点火器点火应用了尖端放电的原理 D．丁图中，两条优质的话筒线外面包裹着金属外衣是为了防止漏电 【答案】C 【详解】A．甲图中，属于电荷的转移，金属球将电荷转移给了该女生，应为同种电荷，A错误； B．线状电离器带负电，带负电的尘埃应被带正电的A所吸引，B错误； C．电子打火器利用尖端放电点燃燃气，C正确； D．包裹着金属外衣是为了实现电磁屏蔽，防止干扰，D错误。 故选C。 2．如图为静电除尘机原理示意图，废气先经过一个机械过滤装置再进入静电除尘区，带负电的尘埃在电场力的作用下向集尘极迁移并沉积，以达到除尘目的。图中虚线为电场线（方向未标）。不考虑尘埃在迁移过程中的相互作用和电量变化，则（　　） A．图中A 点电势低于 B点电势 B．每个尘埃的运动轨迹都与一条电场线重合 C．尘埃在迁移过程中做匀变速运动 D．尘埃在迁移过程中电势能增大 【答案】A 【详解】A．带负电的尘埃在电场力的作用下向集尘极迁移，则知集尘极带正电荷，是正极，所以电场线方向由集尘极指向放电极，A点更靠近放电极，所以图中A点电势低于B点电势，故A正确； B．粒子仅受电场力，电场线为直线时，运动轨迹才有可能与电场线重合，并且要求初速度为零或者方向与电场线方向一致；尘埃运动方向和电场力方向有夹角，运动轨迹不能与电场线重合，故B错误； C．放电极与集尘极间建立非匀强电场，尘埃所受的电场力是变化的，尘埃的加速度是变化的，所以尘埃在迁移过程中不是做匀变速运动，故C错误； D．尘埃在迁移过程中，电场力对尘埃做正功，则尘埃电势能减少，故D错误。 故选A。 3．电晕放电在电选矿、静电除尘等方面均有广泛应用。以针板式电晕放电为例，如图，针式电极周围空气在高电压作用下发生电离，在周围产生电晕区，生成正离子和负离子。电晕区的负离子在电场力的作用下向集尘极移动，途中黏附在灰尘上，并在电场力作用下继续向集尘极移动，最后沉积在集尘极上。下列说法正确的是 （　　） A．供电装置上端为电源正极，下端为电源负极 B．针式电极附近电场较弱 C．带电灰尘飞向集尘极的过程中，电势能减小 D．带电灰尘飞向集尘极的过程中，做匀加速直线运动 【答案】C 【详解】A．负离子在电场力的作用下向集尘极移动，说明集尘极为正极，故供电装置上端为电源负极，下端为电源正极，故A错误； B．导体尖端的电荷比较密集，所以附近电场比较强，故B错误； C．带电灰尘飞向集尘极的过程中，电场力做正功，电势能减小，故C正确； D．由于电场并非匀强电场，另外，灰尘受到重力作用，所以带电灰尘做变加速运动，故D错误。 故选C。 4．如图所示，将一个半径为r的不带电的金属球放在绝缘支架上，金属球的右侧放置一个电荷量为Q的带正电的点电荷，点电荷到金属球表面的最近距离也为r。由于静电感应在金属球上产生感应电荷。设静电力常量为k。则关于金属球内的电场以及感应电荷的分布情况，以下说法中不正确的是（　　） A．金属球内部电场强度处处为零 B．电荷Q与感应电荷在金属球内任意位置激发的电场场强都是等大且反向的 C．电荷Q在金属球球心处激发的电场强度，方向向右 D．感应电荷在金属球球心处激发的电场强度，方向向右 【答案】C 【详解】AB．电荷Q与感应电荷在金属球内任意位置激发的电场场强都是等大且反向，金属球内部合电场为零，电荷不再移动，处于静电平衡状态，故AB正确； C．由公式 电荷Q在金属球球心处激发的电场强度为 方向向左，故C错误； D．感应电荷在金属球球心处激发的电场场强与点电荷在球心处产生的电场强度大小相等，方向相反，即为，方向向右，故D正确。 本题选不正确的，故选C。 5．下列关于起电和防止静电危害下列说法中错误的是（　　） A．不管是何种起电方式，都要遵循电荷守恒定律 B．摩擦起电时，失去电子的物体带正电，得到电子的物体带负电 C．一个带电体接触一个不带电的物体，则两个物体带上等量异种电荷 D．印染车间里保持适当的湿度、飞机的轮胎装有搭地线或用导电的橡胶制造都是防止静电危害 【答案】C 【详解】A．电荷不能凭空产生，也不能凭空消失，电荷只能从一个物体转移到另一个物体，或从物体的一部分转移到另一部分，在转移的过程中，电荷的总量保持不变，则不管是何种起电方式，都要遵循电荷守恒定律，故A正确，不符合题意； B．摩擦起电时，失去电子的物体带正电，得到电子的物体带负电，故B正确，不符合题意； C．一个带电体接触一个不带电的物体，电荷会发生转移，使两个物体带上同种电荷，故C错误，符合题意； D．印染车间里保持适当的湿度、飞机的轮胎装有搭地线或用导电的橡胶制造都是防止静电危害，故D正确，不符合题意。 故选C。 6．在水平向右的场强大小为的匀强电场中，放入一不带电的导体球，导体球在静电平衡后其周围的电场分布如图所示，以球心O为坐标原点建立直角坐标系，x轴平行于原匀强电场的方向。已知M、N为x轴上关于O点对称的两个点，两点场强分别为、，P、Q为y轴上关于O点对称的两个点，两点场强分别为、，且有，，下列选项正确的是（　　） A． B． C．导体球上的感应电荷在M点产生的电场方向向左 D．导体球上的感应电荷在P点产生的电场方向向左 【答案】D 【详解】根据对称性可知 ，， 所以导体球上的感应电荷在M点产生的电场方向向右,因为 所以导体球上的感应电荷在P点产生的电场方向向左。 故选D。 7．长为L的导体棒原来不带电，将一带电量为q的点电荷放在距棒左端R处，如图所示。当达到静电平衡后棒上感应的电荷在棒内中点处产生的场强的大小等于（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】导体棒处于静电平衡状态，内部场强处处为0，即感应电荷在棒内中心点产生的场强与点电荷在该点产生的场强叠加为0，即感应的电荷在棒内中点处产生的场强为 故选D。 8．空气净化器及其原理示意图如图所示。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）。下列表述正确的是（　　） A．带电尘埃所受电场力的方向与电场方向相同 B．尘埃被吸附到集尘极a的过程中所受电场力做负功 C．c、d两个电极之间的电场方向竖直向上 D．尘埃在被吸附到集尘极e的过程中动能增大 【答案】D 【详解】A．图像可知尘埃经过过滤网后被正极吸引，所以尘埃带负电，带电尘埃所受电场力的方向与电场方向相反，故A错误； B．尘埃被吸附到集尘极a的过程中所受电场力做正功，故B错误； C．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； D．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D正确。 故选D。 9．（多选）如图所示，把一个架在绝缘支架上的枕形导体放在正电荷形成的电场中，导体处于静电平衡时，下列说法正确的是（   ） A．A、B两点电场强度相等，且都不为零 B．感应电荷产生的附加电场的电场强度大小 C．当开关闭合时，电子从导体沿导线向地面移动 D．当开关闭合时，电子从大地沿导线向导体移动 【答案】BD 【详解】A．导体处于静电平衡状态，导体是一个等势体，导体内部场强处处为零，A、B两点电场强度都为零，故A错误； B．在导体内部，感应电荷产生的附加电场与正电荷在同一点产生的场强等值反向，正电荷A在点产生的场强较大，故 B正确； C．当电键闭合时，导体右侧的电场线指向无穷远处，即导体的电势大于零，电子从低电势运动到高电势，电子从大地沿导线向导体移动，C错误； D．当开关闭合时，电子从大地沿导线向导体移动，D正确。 故选BD。 10．（多选）电学知识在生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是（     ） A．打雷时，待在大街上比待在汽车里要安全 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，这是为了保护输电线免遭雷击 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 【答案】BC 【详解】A．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错误； B．复印机是利用异种电荷相互吸引而使碳粉吸附在纸上，属于静电的利用，故B正确； C．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，把高压线屏蔽起来，可免遭雷击，故C正确； D．干燥的冬季，人在运动的过程中衣服会发生摩擦带电，摸金属门把手有时会被电击，是因为手与门把手感应起电，故D错误。 故选BC。 11．（多选）从生活走向物理，从物理走向社会，物理和生活息息相关，联系生活实际是学好物理的基础。下列有关电学知识的相关说法中，正确的是（　　） A．图甲中工作人员在超高压带电作业时，穿用金属丝编制的工作服应用了静电屏蔽的原理 B．图乙为家用煤气灶的点火装置，是根据尖端放电的原理而制成的 C．图丙为静电除尘装置的示意图，带负电的尘埃被收集在带负电的金属板上 D．图丁为静电喷漆的示意图，静电喷漆时使被喷的金属件与油漆雾滴带不同的电荷 【答案】ABD 【详解】A．图甲中工作人员在超高压带电作业时，穿用金属丝编制的工作服应用了静电屏蔽的原理，故A正确； B．图乙为家用煤气灶的点火装置，是根据尖端放电的原理而制成的，故B正确； C．图丙为静电除尘装置的示意图，带负电的尘埃被收集在带正电的金属板上，故C错误； D．图丁为静电喷漆的示意图，静电喷漆时使被喷的金属件与油漆雾滴带不同的电荷，从而产生引力，故D正确。 故选ABD。 12．（多选）如图所示为一简易的静电除尘器，静电高压电源的负极与矿泉水瓶中的铜丝连接，正极连接铝片，充入烟尘，通电后烟尘在电场中通过某种机制带电，被吸附在了铝片上，达到除尘效果。则（ ） A．烟尘在电场中带上的是负电 B．矿泉水瓶内部形成的电场是匀强电场 C．矿泉水瓶内越靠近铜丝，电势越低 D．带电后，向铝片运动的过程中，电场力越来越大 【答案】AC 【详解】A．由于带电烟尘颗粒被吸附在了铝片上，即高压电源的正极，所以烟尘应受到指向正极的电场力，说明烟尘颗粒带负电，故A正确； BD．矿泉水瓶内的电场在水平面上的分布类似于负点电荷电场，并非匀强电场，烟尘带电后，向铝片运动的过程中，电场力越来越小，故BD错误； C．矿泉水瓶内电场线方向由铝片指向铜丝，沿着电场线方向电势逐渐降低，则越靠近铜丝，电势越低，故C正确。 故选AC。 13．如图所示，在观察静电感应现象实验中，取一对用绝缘柱支持的导体A和B使它们彼此接触。起初它们不带电，贴在它们下面的金属箔是闭合的。    （1）手握绝缘棒，把带正电的带电体C移近导体A，金属箔都张开，A导体带 （填“正电”或“负电”） （2）先移走C，再把A，B分开，此时A （填“带正电”或“带负电”或“不带电”） （3）如果在此次实验中A带上了的电荷，则B失去的电子数为 个。 【答案】 负电 不带电 【详解】（1）[1]把带正电荷的带电体C移近导体A时，根据静电感应的“近异远同”规律可知，A端带负电； （2）[2]先移走C，A、B中正负电荷中和，再把A、B分开，则A不带电； （3）[3] B失去的电子数为 14．如图所示，在真空中有A和B两个点电荷，电荷量分别为－Q和+2Q，它们相距为L，如果在两个点电荷间有一个半径为r（2r<L）的空心金属球，且球心位于A、B连线的中点O，求球壳上的感应电荷在O点处产生的场强的大小和方向。 【答案】；沿A、B连线指向B 【详解】两个点电荷和金属球壳上的感应电荷在O点处产生的场强的矢量和为零，故球壳上的感应电荷在O点处产生的场强与两个点电荷在O点处产生的合场强大小相等，方向相反，即 方向沿A、B连线指向B 【链接高考】 1．（2025·江苏盐城·三模）下列四幅图描述的场景依次为雷电击中避雷针（图甲）、高压输电线上方还有两条与大地相连的导线（图乙）、燃气灶中的针尖状点火器（图丙）、工人穿戴着含金属丝制成的工作服进行超高压带电作业（图丁），关于这四幅图所涉及的物理知识，下列说法正确的是（    ） A．图甲中避雷针的工作原理主要是静电屏蔽 B．图乙中与大地相连的两条导线的作用和图丁中工作服内的金属丝的作用是相同的 C．图丙中的点火器是利用摩擦起电的原理进行点火的 D．图丙中的点火器的工作原理和图丁中工作服内掺入的金属丝的工作原理是相同的 【答案】B 【详解】A．避雷针的工作原理主要是利用尖端放电避免雷击，故A错误； BD．高压输电线的上方还有两条导线，这两条导线的作用是它们与大地相连，形成稀疏的金属“网”把高压线屏蔽起来，免遭雷击，与工作服内掺入的金属丝，都是利用了静电屏蔽的原理，故B正确，D错误。 C．点火器是利用高压尖端放电的原理，而工作服内掺入的金属丝，是利用了静电屏蔽的原理，故C错误； 故选B。 2．（2025·天津南开·二模）如图所示为静电除尘器原理示意图，废气先经过一个机械过滤装置再进入静电除尘区，尘埃在电场中易带上电子，在电场力的作用下向集尘极迁移并沉积，以达到除尘目的。图中虚线为电场线(方向未标)，一颗尘埃在向集尘极迁移过程中先后经过A、B两点。若电场力远大于重力，下列说法正确的是（　　） A．电场方向由放电极指向集尘极 B．尘埃在A位置的加速度比B位置小 C．尘埃在A 位置的电势能比B位置大 D．尘埃在A位置的动能比 B位置大 【答案】C 【详解】A．因为尘埃带上电子，在电场力的作用下向集尘极迁移并沉积，可知电场方向由集尘极指向放电极，选项A错误； B．因A点电场线较B点密集，可知A点场强大于B点，可知尘埃在A位置的加速度比B位置大，选项B错误； CD．从A到B电场力做正功，则电势能减小，动能增加，可知尘埃在A 位置的电势能比B位置大，尘埃在A位置的动能比 B位置小，选项C正确，D错误。 故选C。 3．（2025·浙江嘉兴·三模）如图所示，正六棱柱金属壳上下底面的中心为O1，O2，A为棱角顶点，在O1正上方置一正点电荷Q，则达到静电平衡后（　　） A．O1点电势高于O2点电势 B．相比于A点，O1点的电荷密集程度更高 C．在正六棱柱金属壳内部电场强度处处为零 D．在上表面O1点上方附近的电场方向与上表面平行 【答案】C 【详解】A．由于处于静电平衡状态的金属壳为等势体，其表面为等势面，所以O1点电势与O2点电势相等，故A错误； B．金属壳表面的感应电荷集中于尖端，所以相比于A点，O1点的电荷密集程度更低，故B错误； C．由于金属壳处于静电平衡状态，其内部电场强度处处为零，故C正确； D．由于金属壳为等势体，所以在上表面O1点上方附近的电场方向与上表面垂直，故D错误。 故选C。 4．（2025·重庆·三模）（多选）如图是一半径为R的带正电的空心金属球壳，正电荷均匀分布在球壳上，球壳厚度不计。以球心为原点建立O-xyz空间直角坐标系，A、B、C三点的坐标分别为、、。已知均匀带电的球壳在球壳内部产生的电场强度处处为零，在球壳外部产生的电场与一个位于其球心的电荷量相同的点电荷产生的电场相同。下列说法正确的是（　　） A．A点的电势大于B点的电势 B．A点的电势等于C点的电势 C．电子在O点的电势能比在其他点的电势能都低 D．A、B、C三点的场强大小关系为 【答案】AB 【详解】A．球壳带正电，由分析知，A点的电势大于B点的电势，故A正确； BC．球壳内部产生的电场强度处处为零，整个球是一个等势体，A点的电势等于C点的电势，电子在O点的电势能不一定比在其他点的电势能都低，故B正确，C错误； D．C点场强为零，根据 可知，A、B、C三点的场强大小关系为 故D错误。 故选AB。 5．（2025·上海·一模）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，当金属丝A、B两端接直流高压电源后，可实现减少排放烟气中粉尘的目的。为提高除尘的效率，A端应接直流高压电源的 （选填：A．正极 B．负极），在除尘过程中，粉尘吸附的是空气分子在强电场作用下电离生成的 （选填：A．阳离子 B．电子）。 【答案】 B B 【详解】[1]在电场作用下，管道内的空气分子被电离为电子和正离子，而粉尘吸附了电子后附着在金属管壁上，从而达到减少排放烟气中粉尘的目的，由此可知，A端与金属丝相连，A端应接直流高压电源的负极。 故选B。 [2]在除尘过程中，粉尘吸附的是空气分子在强电场作用下电离生成的电子。 故选B。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 4. 【题型导航】 【重难题型讲解】 1 题型1 静电平衡 1 题型2 尖端放电 3 题型3 静电屏蔽 5 题型4 静电吸附 7 【能力培优练】 9 【链接高考】 14 【重难题型讲解】 题型1 静电平衡 1、静电感应现象：放在电场中的导体，其内部自由电荷在电场力作用下定向移动，而使导体两端出现等量异号电荷的现象。 2、静电平衡状态：导体中（包括表面）自由电子不再发生定向移动，我们就认为导体达到了静电平衡状态。 3、静电平衡产生原理：如下图所示，将金属导体放到外电场E0中，导体中自由电子受到外电场的电场力作用后向左移动，在右侧出现多余正电荷，导体两侧出现的正、负电荷在导体内部产生电场强度E’，该电场强度与外电场方向相反，这两个电场叠加后使原电场强度逐渐减弱，直至导体内部各点的合电场强度E=0为止，此时F＝Eq＝0，导体内的自由电子不再发生定向移动。 4、静电平衡状态下导体的特点 （1）处于静电平衡状态的导体，内部的场强处处为零。 （2）处于静电平衡状态的整个导体是一个等势体，它的表面是一个等势面。 （3）表面处的场强不为零，表面处的场强方向跟导体表面垂直。 5、导体上电荷的分布 （1）处于静电平衡状态的导体，内部没有电荷，电荷只分布在外表面上。 （2）在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度（单位面积的电荷量）越大，凹陷的位置几乎无电荷。 ★特别提醒 人与大地都是导体，在人触摸导体的过程中，带电体、人、大地组成一个新导体，地球往往是新导体的远端。 【探究归纳】静电平衡状态是指导体中（包括表面）自由电子不再发生定向移动的情况。 【典例1-1】如图所示，原来不带电，长为l的导体棒水平放置，现将一个电荷量为（）的点电荷放在棒的中心轴线上距离棒的左端R处，A、B分别为导体棒左右两端的一点，静电力常量为k。当棒达到静电平衡后，下列说法正确的是（　　） A．棒的两端都感应出负电荷 B．棒上感应电荷在棒的中心轴线上距棒的右端处产生的电场强度大小为 C．棒上感应电荷在棒的中心O处产生的电场强度方向水平向右 D．若用一根导线将A、B相连，导线上不会产生电流 【典例1-2】（多选）关于静电平衡，下列说法正确的是（　　） A．导体内部的电场强度处处为0 B．导体内的自由电子在发生定向移动 C．导体的外表面没有电荷 D．越尖锐的位置，电荷的密度越大 跟踪训练1 如图所示，原来不带电的绝缘金属导体A、B，在其两端下面都悬挂着金属验电箔，当把一个带负电的绝缘金属球C靠近导体的A端后，导体AB处于静电平衡，以下说法正确的是（　　） A．导体A端的电势比导体B端的电势低 B．绝缘金属球C在导体内部产生的场强处处为零 C．所有感应电荷在导体内部产生的电场的方向由B指向A D．将导体A与B移开一小段距离，再移去绝缘金属球C，两端的验电箔仍然张开 跟踪训练2 （多选）如图所示，不规则的导体处于电场强度大小为、方向水平向右的匀强电场中，处于静电平衡状态。对于导体内部由静电感应产生的电场的电场强度，下列说法正确的是（    ） A．大小为 B．大小为 C．方向水平向左 D．方向水平向右 跟踪训练3 （1）处于静电平衡状态的导体，内部的电场 。 （2）处于静电平衡状态的整个导体是个 ，导体的表面为 。 题型2 尖端放电 1、导体的电荷分布特点：静电平衡时导体内部没有净电荷，电荷只分布在外表面上。外表面电荷分布不均匀，表面越尖锐的位置电荷分布越密集，表面越平滑的位置电荷分布越稀疏，凹陷的位置几乎没有电荷。 2、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。 3、尖端放电：中性的分子电离后变成带负电的自由电子和失去电子而带正电的离子。这些带电粒子在强电场的作用下加速，撞击空气中的分子，使它们进一步电离，产生更多的带电粒子。那些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。 4、尖端放电的应用 （1）制作避雷针。原理：当带电的雷雨云接近建筑物时，由于静电感应，金属棒出现与云层相反的电荷。通过尖端放电，使得空气中的带电粒子与空气中的异号电荷中和，避免建筑物遭受雷击。 （2）高压设备中导体的表面应该尽量光滑，以减少电能损失。 【探究归纳】尖端放电是指带电导体尖端附近电场强，导致周围气体电离并放电的现象；尖端放电在生活中普遍存在，其应用包括建筑物的顶端安装避雷针以达到避免雷击的目的；高压设备中导体的表面应该尽量光滑，以减少电能损失。 【典例2-1】如图，将带正电荷Q的导体球C靠近不带电的导体。若沿虚线1将导体分成A、B两部分，这两部分所带电荷量分别为、；若沿虚线2将导体分成两部分，这两部分所带电荷量分别为和。则（    ） A． B． C． D． 【典例2-2】（多选）如图所示，在绝缘板上放有一个不带电的金箔验电器A和一个带正电荷的空腔导体B。下列实验方法中能使验电器箔片张开的是（　　） A．用取电棒C（带绝缘柄的导体棒）先跟B的内壁接触一下后再跟A接触 B．用取电棒C先跟B的外壁接触一下后再靠近A，则验电器的金箔感应出负电荷并张开 C．用绝缘导线把验电器A跟取电棒C的导体部分相连，再把取电棒C与B的内壁接触 D．使验电器A靠近B 跟踪训练1 夏天，受强对流天气影响，经常有雷电发生。为避免雷电造成的损害，某建筑顶部装有避雷针。如图所示为某次闪电前瞬间避雷针周围电场的等势面分布情况。在等势面中有A、B、C三点，其中A、B两点位置关于避雷针对称。下列说法正确的是（　　） A．A、B两点的场强相同 B．此次闪电前瞬间避雷针尖端一定带负电 C．从云层沿直线向避雷针尖端运动的电荷受到的电场力可能越来越小 D．某正电荷从点移动到点，电场力对该电荷做负功 跟踪训练2 （多选）关于避雷针的说法不正确的是（　　） A．避雷针的物理原理就是尖端放电 B．避雷针的尖端安装在建筑物的顶部，并通过金属线与埋在地下的金属板相连 C．避雷针通过尖端放电使云中的电荷完全消失 D．为了美观，可把避雷针顶端设计成球形 题型3 静电屏蔽 1、静电屏蔽 （1）静电屏蔽定义：当金属外壳达到静电平衡时，内部没有电场，因而金属的外壳会对其内部起屏蔽作用，使它内部不受外部电场影响的现象。 （2）静电屏蔽应用：电子仪器和电子设备外面都有金属壳，通信电缆外面包有一层金属网，高压线路的检修人员要穿屏蔽服等，都是利用静电屏蔽现象消除外电场的影响。 ★特别提醒 绝缘球壳中没有自由电荷，当放入外电场时，不会发生静电感应现象，壳内场强也不会为零．即不能起到屏蔽外电场的作用。 2、静电屏蔽的本质 （1）导体内部不受外部电场的影响的情况 现象：由于静电感应，验电器箔片张开，如图1甲，将验电器放入导体网罩内部后验电器箔片不张开，如图1乙，即外部电场影响不到导体内部。 本质：是静电感应，导体外表面感应电荷与外电场在导体内部任一点的场强的叠加结果为零。 （2）接地导体壳内部电场对壳外空间无影响情况 现象：如图2甲导体壳没有接地时，处于内部电场中，达到静电平衡，导体壳内外表面出现等量异种电荷，壳内外表面之间场强处处为零，壳外场强不为零。 导体壳接地后，如图2乙所示，导体壳外的正电荷被大地负电荷中和，正电荷出现在地球的另一端无穷远处，导体壳内外表面之间及导体外部场强处处为零，导体外部空间不受内部电场影响。 本质：仍然是静电感应，使导体内表面感应电荷与壳内电荷在导体壳表面以外空间叠加结果为零。 ★特别提醒 处于静电平衡的导体，内部场强为零，但电势不一定为零。 【探究归纳】静电屏蔽指用导体壳隔绝内外电场影响，本质是静电平衡。 【典例3-1】下列各种现象中属于静电屏蔽的是（　　） A．电工钳柄上套有绝缘胶套 B．高大建筑顶上安装有避雷针 C．油罐车后面装有一条拖地的铁链 D．野外高压输电线上方有两条与大地相连的导线 【典例3-2】（多选）如图所示，在绝缘板上放有一个不带电的金箔验电器A和一个带正电荷的空腔导体B，下列实验方法中能使验电器金属箔片张开的是（　     　） A．用取电棒C（带绝缘柄的导体棒）先跟B的内壁接触一下后再跟A接触 B．用绝缘导线把验电器跟取电棒C的导体部分相连，再把取电棒与B的内壁接触 C．使验电器A靠近B，再用金属网罩罩住B D．使验电器A靠近B，再用金属网罩罩住A 跟踪训练1 关于各图所涉及的物理知识，下列说法正确的是（　　） A．图甲，导体棒因静电感应A端带负电荷，B端带正电荷 B．图乙，用铜丝编织的管线包裹话筒线是利用静电吸收信号 C．图丙，静电计的金属杆上端固定一个金属球而不做成针尖状可防止尖端放电 D．图丁，工作人员在超高压下带电作业时，穿绝缘橡胶服比金属丝编制的工作服更安全 跟踪训练2 （多选）如图所示，阴影部分表示导体，在各图中，P点的电场强度为零的是（　　） A． B． C． D． 题型4 静电吸附 1、静电的利用与防止一直以来都与生活息息相关，除了尖端放电核静电屏蔽之外，静电还有其他的作用，如静电吸附等。另外就是再不需要静电的场合，要采取合理的方式防止静电带来的危害。 2、静电吸附的应用 （1）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。 （2）静电唢漆：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，并沉积在工件的表面，完成喷漆工作。 （3）静电复印：复印机的核心部件是有机光导体鼓，在没有光照时它是绝缘体，受到光照时变成导体。复印机复印的工作过程：充电、曝光、显影、转印、放电。 【探究归纳】静电吸附是利用带电体对轻小物体的吸引力使其附着，原理为电荷异性相吸及电场使物体极化带电。 【典例4-1】物理和生活息息相关。下列有关电学知识的说法正确的是（　　） A．图甲中，静电除尘装置将带负电的尘埃收集在极柱B上 B．图乙中，建筑物顶端的避雷针利用了尖端放电原理 C．图丙中，采用金属编织网包裹着导体线芯是为了增加线束的导电性 D．图丁中，毛皮与橡胶棒摩擦起电时，毛皮带正电是因为在摩擦过程中它得到正电荷 【典例4-2】（多选）在汽车喷漆中，有一门技术叫做静电喷涂，在市场上已经得到广泛的运用。静电喷涂是一种利用电荷和电场将雾化涂料的微粒吸附到喷涂对象上的喷涂工艺，如图所示为其原理结构图。下列说法正确的是（　　） A．静电喷涂属于尖端放电 B．雾化涂料向工件运动的过程中做匀变速曲线运动 C．喷口喷出的雾化涂料微粒带负电，被涂工件接正极 D．雾化涂料向工件运动的过程中，电场力做正功，电势能减小 跟踪训练1 科学晚会上，一位老师表演了一个“魔术”。魔术道具如图甲所示，手摇起电机旁有一个没有底的空塑料瓶，起电机两根放电杆分别与瓶内的锯条、金属片相连。瓶内俯视图如图乙所示。瓶内放一盘点燃的蚊香，很快就看见整个塑料瓶内烟雾缭绕。转动手摇起电机手柄，瓶内烟雾很快消失；停止转动手柄，瓶内又恢复烟雾缭绕的状态。起电机工作时，下列说法正确的是（　　） A．烟尘颗粒在向某极运动过程中做匀加速运动 B．金属片与锯条间的场强方向由锯条指向金属片 C．烟尘颗粒因被电离而吸附在金属片上 D．烟尘颗粒运动过程中电势能减小 跟踪训练2 （多选）如图甲所示为静电除尘设备的结构示意图，把高压电源的正极接在金属圆筒上，负极接到圆筒中心悬挂的金属线上，其横向截面图如图乙所示，虚线PQ是某带电粉尘的运动轨迹，则下列说法正确的是（　　）    A．电场中P点的场强大于Q点的场强 B．电场中P点的电势高于Q点的电势 C．粉尘最终会附着在中心金属线上并沿中心金属线下落 D．粉尘由Q点运动至P点，电势能逐渐减小 【能力培优练】 1．对于书本中几幅插图所涉及的物理现象或原理，下列说法正确的是（   ） A．甲图中，该女生和带电的金属球带有异种性质的电荷 B．乙图为静电除尘装置的示意图，带负电的尘埃被收集在线状电离器B上 C．丙图中，燃气灶中电子点火器点火应用了尖端放电的原理 D．丁图中，两条优质的话筒线外面包裹着金属外衣是为了防止漏电 2．如图为静电除尘机原理示意图，废气先经过一个机械过滤装置再进入静电除尘区，带负电的尘埃在电场力的作用下向集尘极迁移并沉积，以达到除尘目的。图中虚线为电场线（方向未标）。不考虑尘埃在迁移过程中的相互作用和电量变化，则（　　） A．图中A 点电势低于 B点电势 B．每个尘埃的运动轨迹都与一条电场线重合 C．尘埃在迁移过程中做匀变速运动 D．尘埃在迁移过程中电势能增大 3．电晕放电在电选矿、静电除尘等方面均有广泛应用。以针板式电晕放电为例，如图，针式电极周围空气在高电压作用下发生电离，在周围产生电晕区，生成正离子和负离子。电晕区的负离子在电场力的作用下向集尘极移动，途中黏附在灰尘上，并在电场力作用下继续向集尘极移动，最后沉积在集尘极上。下列说法正确的是 （　　） A．供电装置上端为电源正极，下端为电源负极 B．针式电极附近电场较弱 C．带电灰尘飞向集尘极的过程中，电势能减小 D．带电灰尘飞向集尘极的过程中，做匀加速直线运动 4．如图所示，将一个半径为r的不带电的金属球放在绝缘支架上，金属球的右侧放置一个电荷量为Q的带正电的点电荷，点电荷到金属球表面的最近距离也为r。由于静电感应在金属球上产生感应电荷。设静电力常量为k。则关于金属球内的电场以及感应电荷的分布情况，以下说法中不正确的是（　　） A．金属球内部电场强度处处为零 B．电荷Q与感应电荷在金属球内任意位置激发的电场场强都是等大且反向的 C．电荷Q在金属球球心处激发的电场强度，方向向右 D．感应电荷在金属球球心处激发的电场强度，方向向右 5．下列关于起电和防止静电危害下列说法中错误的是（　　） A．不管是何种起电方式，都要遵循电荷守恒定律 B．摩擦起电时，失去电子的物体带正电，得到电子的物体带负电 C．一个带电体接触一个不带电的物体，则两个物体带上等量异种电荷 D．印染车间里保持适当的湿度、飞机的轮胎装有搭地线或用导电的橡胶制造都是防止静电危害 6．在水平向右的场强大小为的匀强电场中，放入一不带电的导体球，导体球在静电平衡后其周围的电场分布如图所示，以球心O为坐标原点建立直角坐标系，x轴平行于原匀强电场的方向。已知M、N为x轴上关于O点对称的两个点，两点场强分别为、，P、Q为y轴上关于O点对称的两个点，两点场强分别为、，且有，，下列选项正确的是（　　） A． B． C．导体球上的感应电荷在M点产生的电场方向向左 D．导体球上的感应电荷在P点产生的电场方向向左 7．长为L的导体棒原来不带电，将一带电量为q的点电荷放在距棒左端R处，如图所示。当达到静电平衡后棒上感应的电荷在棒内中点处产生的场强的大小等于（　　） A． B． C． D． 8．空气净化器及其原理示意图如图所示。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）。下列表述正确的是（　　） A．带电尘埃所受电场力的方向与电场方向相同 B．尘埃被吸附到集尘极a的过程中所受电场力做负功 C．c、d两个电极之间的电场方向竖直向上 D．尘埃在被吸附到集尘极e的过程中动能增大 9．（多选）如图所示，把一个架在绝缘支架上的枕形导体放在正电荷形成的电场中，导体处于静电平衡时，下列说法正确的是（   ） A．A、B两点电场强度相等，且都不为零 B．感应电荷产生的附加电场的电场强度大小 C．当开关闭合时，电子从导体沿导线向地面移动 D．当开关闭合时，电子从大地沿导线向导体移动 10．（多选）电学知识在生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是（     ） A．打雷时，待在大街上比待在汽车里要安全 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，这是为了保护输电线免遭雷击 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 11．（多选）从生活走向物理，从物理走向社会，物理和生活息息相关，联系生活实际是学好物理的基础。下列有关电学知识的相关说法中，正确的是（　　） A．图甲中工作人员在超高压带电作业时，穿用金属丝编制的工作服应用了静电屏蔽的原理 B．图乙为家用煤气灶的点火装置，是根据尖端放电的原理而制成的 C．图丙为静电除尘装置的示意图，带负电的尘埃被收集在带负电的金属板上 D．图丁为静电喷漆的示意图，静电喷漆时使被喷的金属件与油漆雾滴带不同的电荷 12．（多选）如图所示为一简易的静电除尘器，静电高压电源的负极与矿泉水瓶中的铜丝连接，正极连接铝片，充入烟尘，通电后烟尘在电场中通过某种机制带电，被吸附在了铝片上，达到除尘效果。则（ ） A．烟尘在电场中带上的是负电 B．矿泉水瓶内部形成的电场是匀强电场 C．矿泉水瓶内越靠近铜丝，电势越低 D．带电后，向铝片运动的过程中，电场力越来越大 13．如图所示，在观察静电感应现象实验中，取一对用绝缘柱支持的导体A和B使它们彼此接触。起初它们不带电，贴在它们下面的金属箔是闭合的。    （1）手握绝缘棒，把带正电的带电体C移近导体A，金属箔都张开，A导体带 （填“正电”或“负电”） （2）先移走C，再把A，B分开，此时A （填“带正电”或“带负电”或“不带电”） （3）如果在此次实验中A带上了的电荷，则B失去的电子数为 个。 14．如图所示，在真空中有A和B两个点电荷，电荷量分别为－Q和+2Q，它们相距为L，如果在两个点电荷间有一个半径为r（2r<L）的空心金属球，且球心位于A、B连线的中点O，求球壳上的感应电荷在O点处产生的场强的大小和方向。 【链接高考】 1．（2025·江苏盐城·三模）下列四幅图描述的场景依次为雷电击中避雷针（图甲）、高压输电线上方还有两条与大地相连的导线（图乙）、燃气灶中的针尖状点火器（图丙）、工人穿戴着含金属丝制成的工作服进行超高压带电作业（图丁），关于这四幅图所涉及的物理知识，下列说法正确的是（    ） A．图甲中避雷针的工作原理主要是静电屏蔽 B．图乙中与大地相连的两条导线的作用和图丁中工作服内的金属丝的作用是相同的 C．图丙中的点火器是利用摩擦起电的原理进行点火的 D．图丙中的点火器的工作原理和图丁中工作服内掺入的金属丝的工作原理是相同的 2．（2025·天津南开·二模）如图所示为静电除尘器原理示意图，废气先经过一个机械过滤装置再进入静电除尘区，尘埃在电场中易带上电子，在电场力的作用下向集尘极迁移并沉积，以达到除尘目的。图中虚线为电场线(方向未标)，一颗尘埃在向集尘极迁移过程中先后经过A、B两点。若电场力远大于重力，下列说法正确的是（　　） A．电场方向由放电极指向集尘极 B．尘埃在A位置的加速度比B位置小 C．尘埃在A 位置的电势能比B位置大 D．尘埃在A位置的动能比 B位置大 3．（2025·浙江嘉兴·三模）如图所示，正六棱柱金属壳上下底面的中心为O1，O2，A为棱角顶点，在O1正上方置一正点电荷Q，则达到静电平衡后（　　） A．O1点电势高于O2点电势 B．相比于A点，O1点的电荷密集程度更高 C．在正六棱柱金属壳内部电场强度处处为零 D．在上表面O1点上方附近的电场方向与上表面平行 4．（2025·重庆·三模）（多选）如图是一半径为R的带正电的空心金属球壳，正电荷均匀分布在球壳上，球壳厚度不计。以球心为原点建立O-xyz空间直角坐标系，A、B、C三点的坐标分别为、、。已知均匀带电的球壳在球壳内部产生的电场强度处处为零，在球壳外部产生的电场与一个位于其球心的电荷量相同的点电荷产生的电场相同。下列说法正确的是（　　） A．A点的电势大于B点的电势 B．A点的电势等于C点的电势 C．电子在O点的电势能比在其他点的电势能都低 D．A、B、C三点的场强大小关系为 5．（2025·上海·一模）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，当金属丝A、B两端接直流高压电源后，可实现减少排放烟气中粉尘的目的。为提高除尘的效率，A端应接直流高压电源的 （选填：A．正极 B．负极），在除尘过程中，粉尘吸附的是空气分子在强电场作用下电离生成的 （选填：A．阳离子 B．电子）。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$