第一章 7 静电的利用和防护(Word教参)-【步步高】2024-2025学年高一物理必修第三册学习笔记（教科版）

本讲义聚焦静电的产生、利用及防护核心知识点，先阐述静电产生原理（带电体周围电场、电荷积累与电压关系），再通过静电除尘、喷漆等实例说明利用方式，最后分析危害及防治措施（导走电荷、调节湿度等），构建从原理到应用再到安全的完整知识支架。 资料通过模拟静电除尘实验引导科学探究，结合静电喷涂、避雷针等生活实例培养科学态度与责任，例题分析（如电势判断、电势能比较）提升科学思维。课中辅助教师演示教学，课后课时对点练帮助学生查漏补缺，强化知识应用。

7　静电的利用和防护 [学习目标]　1.了解静电的产生及特点。2.了解静电在生产、生活中的利用。3.了解静电的危害及防治静电危害的方法。 一、静电和静电的利用 模拟静电除尘实验：如图所示，将铝片和铜丝放入去掉底部的矿泉水瓶中，且静电高压电源的负极连接铜丝，正极连接铝片，这样便制成了简易的静电除尘器。请简述其中蕴含的道理。 答案　空气中的带电尘埃，在电场力作用下到达电极而被收集起来。 1．静电 (1)物体带电后，其周围会产生电场，电场中电势不同的两点间存在电压。电压高到一定程度，就会击穿周围的空气而发生火花放电。 (2)带电体的绝缘性能越好，电荷越容易积累，产生的电压就会越高。 2．静电的利用 (1)静电喷漆 设法使雾化的油漆液滴或固体涂料的细小颗粒飞离喷嘴时带上同种电荷，在电场力作用下飞向作为电极的工件，由于同种电荷的排斥作用，就能够比较均匀地沉积于工件表面。 (2)静电除尘：烟尘中带有负电的颗粒在静电力的作用下吸附到桶壁上，在重力的作用下落入漏斗中，达到除尘的目的。 (3)激光打印：在不受光照时，硒是绝缘体，硒鼓旋转时被喷射电子，带上负电荷，被光照射的部分硒变成半导体，电荷被导走，硒鼓上留下带负电的“静电潜像”，经过墨盒时吸引不带电的墨粉，带正电的打印纸受到硒鼓的滚压后“吸走”墨粉形成图像。 (4)利用静电的其他应用：静电屏蔽、静电复印、静电植绒等。 例1　(多选)静电喷涂的基本原理是将高压静电发生器产生的负高压电缆引到喷枪，使油漆带上负电。带负电的油漆经压缩空气作用而雾化成很细的雾粒后移出喷枪，在电场力的作用下，被吸附到带正电接地的工件上，在工件表面形成均匀的漆膜，以达到喷涂目的。如图为静电喷涂的简要示意图，某雾粒从A点运动到B点，忽略空气阻力、重力及雾粒间的相互作用。下列说法正确的是(　　) A．A点电势高于B点电势 B．雾粒在A点的电势能大于在B点的电势能 C．雾粒运动的轨迹一定与电场线重合 D．静电喷涂能显著减少飞散在空气中的漆雾，改善喷漆工人的劳动条件，减少职业病，而且还可以节约油漆，提高工作效率 答案　BD 解析　由题图可知，电场线由B发出，止于A，所以A点电势低于B点电势，故A错误；雾粒带负电，负电荷在电势越低的位置电势能越高，所以它在A点的电势能大于在B点的电势能，故B正确；对于做曲线运动的雾粒，它所受电场力方向应指向运动轨迹的凹侧，而电场力方向又沿电场线的切线方向，此时雾粒运动的轨迹不可能与电场线重合，故C错误；静电喷涂能显著减少飞散在空气中的漆雾，改善喷漆工人的劳动条件，减少职业病，而且还可以节约油漆，提高工作效率，故D正确。 例2　(2023·成都市高二阶段练习)静电复印是一种利用静电光敏半导体材料的感光特性形成影像的复印方法，复印过程大致可分为充电、曝光、显影、转印、分离、定影、清洁、消电8个基本步骤，部分步骤示意图如图所示。静电复印机的中心部件是一个可以旋转的接地的铝辊，表面镀着一层半导体硒，叫作感光鼓。半导体硒有特殊的光电性质。现通过电晕装置对感光鼓充电使其带正电，以下说法正确的是(　　) A．曝光时，半导体硒有光照区域的电阻增大，无光照区域的电阻减小 B．显影时，色粉被感光鼓上带电区域吸附，因此色粉需带负电 C．色粉的带电通常是通过色粉与载体的摩擦获得，摩擦后色粉的带电极性与载体的带电极性相同 D．转印时，若使色粉转移到复印纸上，则需使复印纸带负电 答案　B 解析　曝光时字迹阴影部分应带电才能吸附色粉，光照部分不带电，因此半导体光照部分电阻减小，阴影部分电阻增大，A错误；感光鼓带正电，色粉被吸附，需带负电，B正确；色粉的带电通常是通过色粉与载体的摩擦获得，摩擦起电的两个物体带电极性相反，C错误；色粉带负电，若被吸附到复印纸上，复印纸带正电，D错误。 1．应用静电现象的基本原理一般是让带电微粒在电场力作用下奔向并吸附到异性电极或带电体上。 2．强电场电离空气后，电子在电场力作用下向高电势运动，从而使微粒吸附电子而带负电。 二、静电的危害与防治 1．危害 (1)雷雨云的雷鸣电闪。云层向地面的放电，有可能造成人畜伤亡、击毁树木房屋、造成停电事故、酿成飞行事故、引发森林大火、干扰无线电通信等。 (2)在存放易燃易爆品或产生粉尘、油雾较多的生产场所，静电火花极易点燃这些易燃物质，引起爆炸和火灾。 (3)静电放电可能引起电子设备的故障，造成电磁干扰。静电放电还可能导致火箭和卫星发射失败，干扰航天飞行器的运行。 (4)静电放电还可以击穿集成电路和精密的电子元件。 2．静电危害的防治 (1)要尽快导走多余电荷，避免静电积累。 (2)调节空气的湿度。空气的湿度增大后，原来绝缘体的表面变得潮湿，从而成为导体，一些地方积累的电荷容易随时放出，无法进一步积累。潮湿的天气里不容易做好静电实验，也是这个道理。 (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。 (4)给导体加一个金属尖端，就能把积累的电荷由尖端放走，这称为尖端放电。 例3　(多选)(2023·四川绵阳市南山中学高二期中)一则“女子自助加油静电起火点燃油枪”的视频被疯转！有关加油时静电起火，下列说法正确的是(　　) A．加油时可以通过整理衣服导走静电 B．通过与加油机接地的金属面板进行接触操作，会导走身上的静电 C．衣服上的静电产生方式属于接触起电 D．加油前可以先通过洗手以消除静电 答案　BD 解析　加油时整理衣服，衣物与空气产生摩擦，不仅不会导走静电，还会产生更多的静电，故A错误；通过加油机接地的金属面板进行操作，会导走身上的静电，故B正确；衣服上的静电产生方式属于摩擦起电，故C错误；加油前可以先洗手，手比较湿润，可以消除静电，故D正确。 例4　(2024·成都市棠湖中学高二月考)人们行走时鞋子会和地板摩擦产生静电，带电的离子会在地板表面对空气中的灰尘产生吸引，对电脑机房、电子厂房等单位会造成一定的影响。防静电地板又叫作耗散静电地板，当它接地时，能够使电荷耗散。地板在施工时，地板下面要铺设铝箔，铝箔要连接到地下预埋导体。下列关于防静电地板的说法，正确的是(　　) A．地板下面铺设铝箔的作用是防潮 B．地板必须是绝缘体材料 C．地板必须是导电的，如地板中含有导电纤维 D．只要地板下面铺设铝箔，地板材料是绝缘的或导电的均可 答案　C 解析　地板在施工时，地板下面要铺设铝箔，铝箔要连接到地下预埋导体，即要将地板上的静电导走，所以防静电地板必须是导电的，如地板中含有导电纤维，故选C。 课时对点练　[分值：60分] 1～6题每题5分，共30分 1．(2024·南宁市外国语学校高二月考)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，不正确的是(　　) A．图甲中该女生和带电的金属球带有同种性质的电荷 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正电的金属板上 D．图丁为静电喷漆的情景图，静电喷漆时使被喷的金属件与油漆雾滴带同种性质的电荷 答案　D 解析　题图甲中，该女生接触带电的金属球，与金属球带同种性质的电荷，故A正确；题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；题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正确；题图丁为静电喷漆的情景图，静电喷漆时使被喷的金属件与油漆雾滴带异同性质的电荷，从而产生引力，故D错误。 2．(2023·上海市嘉定区第二中学高二期中)如图是制作口罩的一种新颖的“静电”绝缘纤维布，熔喷层经驻极工艺，表面带有电荷，它能阻隔几微米的飞沫，这种静电的阻隔作用属于(　　) A．静电喷涂 B．静电吸附 C．静电感应 D．尖端放电 答案　B 解析　带电物体能吸引轻小物体，带有病毒的飞沫靠近口罩的熔喷层后，会被吸附在表面，无法通过，从而起到隔离病毒的作用，属于静电吸附，故选B。 3.如图所示是模拟避雷针作用的实验装置，金属板M接高压电源的正极，金属板N接负极。金属板N上有两个等高的金属柱A、B，A为尖头，B为圆头。逐渐升高电源电压，当电压达到一定数值时，可看到放电现象。先产生放电现象的是(　　) A．A金属柱 B．B金属柱 C．A、B金属柱同时 D．可能是A金属柱，也可能是B金属柱 答案　A 解析　由于导体尖端电荷比较密集，更容易产生放电现象，故选A。 4．(多选)(2023·四川遂宁中学高二阶段练习)很多以煤做燃料的电厂，每天排出的烟气带走大量的煤粉，如图甲所示，这不仅浪费燃料，而且严重地污染环境，为了消除烟气中的煤粉，可利用静电除尘，如图乙，在P、Q两点加高电压时，金属管内空气电离。电离出来的电子在电场力的作用下，遇到烟气中的煤粉，使煤粉带负电，导致煤粉被吸附在管壁上，排出的烟就清洁了。m、n为金属管内两点。下列说法正确的是(　　) A．Q接电源的正极 B．金属管内越靠近Q极电势越高 C．在煤粉颗粒靠近筒壁过程中，电场力对其做负功 D．某时刻分别处于m、n两点的两煤粉颗粒电势能Em>En 答案　AB 解析　管内接高电压时，管内产生强电场，它使空气电离而产生电子，电子在电场力的作用下，向正极移动时，碰到烟尘微粒使煤粉带负电，所以Q应接高压电源的正极，P接负极，A正确；根据上述分析可知，电场线由Q到P，沿电场线电势降低，由于P接电源负极，所以越靠近P电势会越小，越靠近Q极电势越高，B正确；电场强度方向由Q指向P，煤粉颗粒带负电，所受电场力方向由P指向Q，可知在煤粉颗粒靠近筒壁过程中，电场力做正功，电势能减小，C错误；根据Ep＝qφ可知，电势能大小与电势φ、电荷量q有关，由于两煤粉颗粒带电荷量大小关系未知，所以m、n两点处的两煤粉颗粒电势能大小无法比较，D错误。 5.(2024·信阳高级中学高二月考)如图是静电喷涂原理的示意图。发射极喷枪喷嘴与吸极被涂工件之间有强电场。在强电场作用下，一带电的涂料微粒(不计重力)从发射极由静止释放，加速飞向吸极，以达到喷涂目的。下列说法正确的是(　　) A．加速飞向吸极的带电的涂料微粒带正电荷 B．带电的涂料微粒加速飞向吸极，电场强度方向由发射极指向吸极 C．在强电场中同一位置带电荷量越多的涂料微粒所受电场力越大 D．带电的涂料微粒所受电场力的方向与电场强度方向相同 答案　C 解析　由于发射极与电源负极相连，吸极与电源正极相连，电场强度方向由吸极指向发射极，则加速飞向吸极的带电的涂料微粒带负电荷，故A、B错误；根据F＝qE，可知在强电场中同一位置带电荷量越多的涂料微粒所受电场力越大，故C正确；由于涂料微粒带负电，可知带电的涂料微粒所受电场力的方向与电场强度方向相反，故D错误。 6.(多选)(2023·绵阳市高二期中)如图所示是闪电击中广州塔的画面，广州塔的尖顶是一避雷针，雷雨天气时，底端带负电的云层经过避雷针上方时，避雷针尖端放电形成瞬间强电流，乌云所带的负电荷经避雷针导入大地，在此过程中，下列说法正确的是(　　) A．云层靠近避雷针时，针尖感应出正电荷 B．越靠近避雷针尖端，电势越低 C．避雷针尖端附近的电场强度比避雷针底端附近的电场强度小 D．云层上负电荷流向避雷针的过程中，其电势能减小 答案　AD 解析　根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，可知云层靠近避雷针时，针尖感应出正电荷，A正确；由于避雷针带正电，故越靠近避雷针尖端，电势越高，B错误；由于电荷更容易集中到尖端，从而避雷针尖端附近的电场强度比避雷针底端附近的电场强度大，C错误；云层上负电荷流向避雷针的过程中，电场力做正功，电势能减小，D正确。 7、8题每题7分，9、10题每题8分，共30分 7．关于静电的利用和防治，以下说法正确的是(　　) A．印染厂应保持环境干燥，避免静电积累带来的潜在危害 B．油罐车行驶途中车尾有一条铁链拖在地上，避免产生电火花引起爆炸 C．飞机起落架的轮胎用绝缘橡胶制成，可防止静电积聚 D．手术室的医生和护士都要穿绝缘性能良好的化纤制品，可防止麻醉药燃烧 答案　B 解析　印染厂的车间，有大量静电产生，因此要保持潮湿，这样才能及时将静电导走，故A错误；油罐车在运动的过程中，由于里面的油在晃动，也会摩擦产生静电，后面拖一条铁链就可以及时地把产生的静电导走，避免产生电火花引起爆炸，故B正确；飞机上的着地轮装有搭地线或用导电橡胶做轮胎，是为了及时地把飞机在飞行过程中由于摩擦而产生的电荷通过导体而转移给大地，以免发生放电现象，保证飞机和乘客的安全，故C错误；绝缘性能良好的化纤制品的衣服不能及时把静电导入大地，容易造成手术事故，故D错误。 8.(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，金属管内的空气电离，电离出的电子在电场力的作用下运动，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 解析　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，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处电场强度比A处电场强度大，即EB＞EA，C正确，D错误。 9．(多选)(2024·普宁市第二中学高二月考)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、料糟E、F和电极G等部件组成。滚筒C和电极G分别直接接直流高压电源的正、负极，并令滚筒C接地，电源电压很高，足以使电极G附近的空气发生电离产生大量离子，电子会吸附在粉粒表面。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到达转动着的滚筒C，粉粒a具有良好的绝缘性，粉粒b具有良好的导电性能，则下列说法正确的是(　　) A．滚筒C应该顺时针旋转 B．刮板D的作用是将吸附在滚筒C上的粉粒a刮下来 C．粉粒b从滚筒至落入料槽的过程中电场力对其做正功 D．电极G电离空气产生大量离子，使得粉粒a、b都带负电，粉粒a、b都吸附在导体滚筒C上，最后被刮板D刮入槽中 答案　ABC 解析　滚筒C应顺时针旋转，使粉粒靠近电极G而带上负电，A项正确；电极G电离空气产生大量离子，使得粉粒a、b都带负电，粉粒a绝缘性能良好，粉粒a被吸附在滚筒C上，最后被刮板D刮入料槽E中，B正确；粉粒b导电性能良好，会与滚筒C上的正电荷先中和，然后带上正电，根据同种电荷相互排斥，电场力对粉粒b做正功，故粉粒b落在料槽F中，故C正确，D错误。 10．(2023·郑州市高二联考)日常生活中，用手碰触一下带静电的物体，物体所带的静电就会通过这条“人体导线”注入大地。如果工厂流水线上的产品需要除静电，挨个摸一下显然不现实，于是一种适合流水线上除静电的设备——除静电风扇就应运而生了。这种风扇出风口有一层金属丝网，含有大量正、负电荷，宏观上呈电中性的气流从金属丝网吹向流水线上的产品，产品所带的静电就被除去了。这种静电风扇简单可靠，因而获得了普遍应用。关于这种除静电风扇，下面说法正确的是(　　) A．除静电风扇只能去除流水线上产品所带的正电荷 B．除静电风扇只能去除流水线上产品所带的负电荷 C．除静电风扇使用过程中金属丝网必须可靠接地 D．除静电风扇使用过程中金属丝网不用接地 答案　C 解析　除静电风扇出风口有一层金属丝网，含有大量正、负电荷，宏观上呈电中性的气流从金属丝网吹向流水线上的产品，因此除静电风扇既能除去流水线上产品所带的正电荷，也能除去流水线上产品所 带的负电荷，A、B错误。 由消除静电的原理可知，除静电风扇使用过程中金属丝网必须可靠接地，使流水线上产品所带的静电荷除去，C正确，D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $