9.4 静电的防止与利用 导学案-2025-2026学年高二上学期物理人教版必修第三册

第4节 静电的防止与利用 【知识梳理】 一、静电平衡 1．在源电荷的电场中引入金属导体后会对空间各点的场强有影响吗？ 2．静电平衡状态：导体内的自由电子不再发生定向移动。 3．静电平衡状态下导体的特点： （1）内部场强处处为零 （2）导体中没有自由电荷定向移动 （3）净电荷分布在导体表面 （4）导体表面附近电场线与表面垂直 4．静电平衡时导体周围电场分布： 二、尖端放电 1．电离：导体尖锐部位的电荷特别密集，尖端附近的电场特别强，会把空气分子“撕裂”，使分子中的正负电荷分离，这种现象叫电离。 2．尖端放电：中性的分子电离后变成带负电的自由电子和带正电的离子，这些带电的粒子与导体尖端的电荷异号粒子，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。这个现象叫尖端放电，如避雷针。 三、静电屏蔽 1．空腔导体的特点：净电荷只分布在外表面，内表面不带电，空腔内没有电场。 2．静电屏蔽 （1）静电屏蔽 （2）静电屏蔽的两种情况 ( + ) 外部电场对内部仪器没有影响 若将源电荷置于空腔内，则外对内没有影响，但内对外有影响 实验演示：将收音机置于金属网罩内则声音大小不变。 若将球壳接地，则内外各不影响 3．静电的防止 （1）接地释放静电； （2）调节空气湿度是防止静电危害的有效方法； （3）在易燃易爆气体和粉尘聚集的场所保持良好的通风，消除静电火花的引爆条件。 四、静电吸附： 1．静电除尘：（1）静电除法装置（2）工作原理 2．静电喷涂（漆）、静电植绒 3．静电复印 【典型例题】 例1：当导体达到静电平衡状态时，其场强的特征是： C A．外电场E0消失 B．感应电荷产生的电场E'为零 C．导体内部合场强E内=E0+ E'=0 D．导体表面和内部场强均为零 ( + R L O q )例2：长为L的金属棒原来不带电，现将一带电荷量为q的正电荷放在距棒左端R处且与棒在一条线上，则棒上感应电荷在棒内中点O处产生的场强的大小和方向。 答案：，水平向左 例3：一个不带电的空心金属球，在它的球心处放一个正点荷，其电场分布是下图中的哪一个 ： B ( A B + C )例4：如图所示，A、B是两个架在绝缘支座上的金属球，都不带电，中间用导线连接，现用一带正电的小球C靠近B，用手摸一下B球，再撤去导线，然后移走C球，则A、B带电情况： C 　　 A．A球带正电，B球带负电 B．A球带正电，B球不带电 C．A球不带电，B球带负电 D．以上说法都不正确 【课堂练习】 （ ）1．下列属于防止静电危害的是B A．静电除尘 B．油罐车拖铁链 　　C．静电喷漆 D．静电复印机 （ ）2．避雷针能够避免建筑物被雷击的原因是B A．云层中带的电荷被避雷针通过导线导入大地 　　B．避雷针的尖端向云层放电，中和了云层中的电荷 　　C．云层与避雷针发生摩擦，避雷针上产生的电荷被导入大地 　　D．以上说法都不对 ( o )3．带电量分别为+Q和-Q的两个点电荷相距为r，在两点电荷之间放入一个不带电的导体棒，如图所示，当导体达到静电平衡后，感应电荷在两点电荷连线中点O处产生的场强大小为多大？方向怎样？ 答案：，水平向左 【课后作业】 （ ）1．下列不属于静电应用的是D A．静电喷涂 B．静电植绒 C．静电复印 D．油罐车在地上拖一铁链 （ ）2．每到夏季，我省各地纷纷进入雨季，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B 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 （ ）3．在一个导体球壳内放一个电量为＋Q的点电荷，用Ep表示球壳外任一点的场强，则D A．当＋Q在球壳中央时，Ep＝0 B．不论＋Q在球壳内何处，Ep一定为零 C．只有当＋Q在球心且球壳接地时，Ep＝0 D．只要球壳接地，不论＋Q在球壳内何处，Ep一定为零 ( + A B C )（ ）4．如图所示，在一个原来不带电的金属导体壳的球心处 放一正电荷，试分析A、B、C三点的场强B A．EA≠0 ，EB=0 ，EC=0 B．EA≠0 ，EB≠0 ，EC=0 C．EA≠0 ，EB≠0 ，EC≠0 D．EA=0 ，EB≠0 ，EC=0 （ ）5．金属球壳原来带有电荷，而验电器原来不带电，如图所示，现将金属球壳内表面与验电器的金属小球相连，验电器的金属箔A 　　A．不会张开 　　B．一定会张开 　　C．先张开后闭合 D．可能会张开 （ ）6．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，下叙说法正确的是AD A．A、B两点场强相等，且都为零 B．A、B两点的场强不相等 C．感应电荷产生的附加场强大小是< D．当电键K闭合时，电子从大地沿导线向导体移动． 7．如图所示接地金属球A的半径为R，球外点电荷的电量为Q，到球心的距离为r，该点电荷的电场在球心的场强等于多少？ 答案：+ 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第4节 静电的防止与利用 【知识梳理】 一、静电平衡 1．在源电荷的电场中引入金属导体后会对空间各点的场强有影响吗？ 2．静电平衡状态：导体内的自由电子不再发生定向移动。 3．静电平衡状态下导体的特点： （1）内部场强处处为零 （2）导体中没有自由电荷定向移动 （3）净电荷分布在导体表面 （4）导体表面附近电场线与表面垂直 4．静电平衡时导体周围电场分布： 二、尖端放电 1．电离：导体尖锐部位的电荷特别密集，尖端附近的电场特别强，会把空气分子“撕裂”，使分子中的正负电荷分离，这种现象叫电离。 2．尖端放电：中性的分子电离后变成带负电的自由电子和带正电的离子，这些带电的粒子与导体尖端的电荷异号粒子，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。这个现象叫尖端放电，如避雷针。 三、静电屏蔽 1．空腔导体的特点：净电荷只分布在外表面，内表面不带电，空腔内没有电场。 2．静电屏蔽 （1）静电屏蔽 （2）静电屏蔽的两种情况 ( + ) 外部电场对内部仪器没有影响 若将源电荷置于空腔内，则外对内没有影响，但内对外有影响 实验演示：将收音机置于金属网罩内则声音大小不变。 若将球壳接地，则内外各不影响 3．静电的防止 （1）接地释放静电； （2）调节空气湿度是防止静电危害的有效方法； （3）在易燃易爆气体和粉尘聚集的场所保持良好的通风，消除静电火花的引爆条件。 四、静电吸附： 1．静电除尘：（1）静电除法装置（2）工作原理 2．静电喷涂（漆）、静电植绒 3．静电复印 【典型例题】 例1：当导体达到静电平衡状态时，其场强的特征是： A．外电场E0消失 B．感应电荷产生的电场E'为零 C．导体内部合场强E内=E0+ E'=0 D．导体表面和内部场强均为零 ( + R L O q )例2：长为L的金属棒原来不带电，现将一带电荷量为q的正电荷放在距棒左端R处且与棒在一条线上，则棒上感应电荷在棒内中点O处产生的场强的大小和方向。 例3：一个不带电的空心金属球，在它的球心处放一个正点荷，其电场分布是下图中的哪一个 ： ( A B + C )例4：如图所示，A、B是两个架在绝缘支座上的金属球，都不带电，中间用导线连接，现用一带正电的小球C靠近B，用手摸一下B球，再撤去导线，然后移走C球，则A、B带电情况： 　　 A．A球带正电，B球带负电 B．A球带正电，B球不带电 C．A球不带电，B球带负电 D．以上说法都不正确 【课堂练习】 （ ）1．下列属于防止静电危害的是 A．静电除尘 B．油罐车拖铁链 　　C．静电喷漆 D．静电复印机 （ ）2．避雷针能够避免建筑物被雷击的原因是 A．云层中带的电荷被避雷针通过导线导入大地 　　B．避雷针的尖端向云层放电，中和了云层中的电荷 　　C．云层与避雷针发生摩擦，避雷针上产生的电荷被导入大地 　　D．以上说法都不对 ( o )3．带电量分别为+Q和-Q的两个点电荷相距为r，在两点电荷之间放入一个不带电的导体棒，如图所示，当导体达到静电平衡后，感应电荷在两点电荷连线中点O处产生的场强大小为多大？方向怎样？ 【课后作业】 （ ）1．下列不属于静电应用的是 A．静电喷涂 B．静电植绒 C．静电复印 D．油罐车在地上拖一铁链 （ ）2．每到夏季，我省各地纷纷进入雨季，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 （ ）3．在一个导体球壳内放一个电量为＋Q的点电荷，用Ep表示球壳外任一点的场强，则 A．当＋Q在球壳中央时，Ep＝0 B．不论＋Q在球壳内何处，Ep一定为零 C．只有当＋Q在球心且球壳接地时，Ep＝0 D．只要球壳接地，不论＋Q在球壳内何处，Ep一定为零 ( + A B C )（ ）4．如图所示，在一个原来不带电的金属导体壳的球心处 放一正电荷，试分析A、B、C三点的场强 A．EA≠0 ，EB=0 ，EC=0 B．EA≠0 ，EB≠0 ，EC=0 C．EA≠0 ，EB≠0 ，EC≠0 D．EA=0 ，EB≠0 ，EC=0 （ ）5．金属球壳原来带有电荷，而验电器原来不带电，如图所示，现将金属球壳内表面与验电器的金属小球相连，验电器的金属箔 　　A．不会张开 　　B．一定会张开 　　C．先张开后闭合 D．可能会张开 （ ）6．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，下叙说法正确的是 A．A、B两点场强相等，且都为零 B．A、B两点的场强不相等 C．感应电荷产生的附加场强大小是< D．当电键K闭合时，电子从大地沿导线向导体移动． 7．如图所示接地金属球A的半径为R，球外点电荷的电量为Q，到球心的距离为r，该点电荷的电场在球心的场强等于多少？ 学科网（北京）股份有限公司 $$