第一章 第7节 静电的利用和防护（Word练习）-【新课程学案】2025-2026学年高中物理必修第三册（教科版）

第7节　静电的利用和防护 核心素养导学 物理观念 (1)了解生产生活中静电的利用，知道静电在静电除尘、静电喷漆、激光打印中的作用，能解释相关的简单现象。 (2)了解静电的危害，知道静电的常用防治措施。 科学态度与责任 能对公众利用和防护静电的一些行为发表自己的观点，有进行科学普及的兴趣和责任感。 一、静电的利用 1.静电：静止的电荷。 2.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　　　电荷，在电场力作用下飞向作为电极的工件。  3.静电除尘 (1)结构：由金属管和悬挂在管中心的金属导线组成，中心导线接　　极，金属管接地。  (2)原理：离金属导线越近，电场越强，导线附近的气体分子被强电场电离，形成　　　和　　　　，电子在向正极运动过程中，使烟尘中的颗粒带上负电，带电颗粒在静电力作用下被吸附到正极上，最后在重力作用下落入下方的漏斗中。  4.其他应用：激光打印、静电屏蔽、静电复印、静电植绒等也都利用了静电。 二、静电的危害 1.云层向地面放电，可能造成人畜伤亡、击毁树木房屋、造成停电事故等。 2.静电火花极易点燃易燃物质，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　　　　　　。  4.静电放电可以击穿集成电路和精密的电子元件。 三、静电危害的防治 1.导走多余电荷，避免静电　　　。  2.调节空气的湿度，使绝缘体的表面变得潮湿，使积累的电荷容易随时　　　。  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，把积累的电荷由尖端放走，即为　　　放电。  1.飞机在云层与云层之间飞行或起飞、着陆时都有可能遭遇雷击(如图所示)。但是当飞机遭遇雷击时，电流可以从雷电云到达飞机头部，纵向流过机身外壳，最后从机尾凌空打到地上或从其中一机翼打过另一机翼，横向流过机身，但不管怎样，闪电都只会沿着飞机外壳流过，而不会进入机舱内对乘客造成伤害，你知道这是为什么吗? 2.为防止雷击对建筑物造成损坏，常在建筑物的顶端安装避雷针，那么，避雷针是如何避免建筑物遭雷击的? 　　　　　　　　　　　　　 新知学习(一)|静电的利用和防护 [任务驱动] 　　在静电除尘、静电喷漆和静电复印等静电的应用实例中，其理论依据是什么? [重点释解] 1.静电的利用 (1) 静电除尘的工作原理： ①如图所示，接高压电源负极的金属丝悬挂于接电源正极的金属筒中，当电压达到一定值时，金属丝与筒之间会形成很强的电场，使空气电离，大部分烟雾颗粒或粉尘在吸附电离后的负电荷后，在电场力的作用下向金属筒运动，并粘于金属筒上。 ②当尘埃积累到一定程度时，下落至灰尘收集器，而通过除尘后的净化空气从出口排出。 (2)静电喷漆的工作原理：将喷枪和待喷漆的工件分别接于高压直流电源的两极，从喷枪喷出的漆便带上了一种电荷，由于同种电荷相互排斥的作用，形成了大团的雾状漆。这些带电的细小漆珠在电场力的作用下非常准确地向带有另一种电荷的工件奔去，牢固地黏附在工件的表面，完成喷漆。 (3)静电复印机的工作原理： ①复印机内有一重要部件——硒鼓，它是金属制成的圆筒，其上镀着一层硒。预先充电，使硒鼓带正电，当光照射到硒鼓时，静电层才导电。 ②如图所示，把准备复印的文件放在复印机玻璃板上，文件的影像会聚焦在硒鼓上。硒鼓上的正电荷因光的照射而被带走，没有光照射的地方则保留正电荷，在硒鼓上形成原文件影像的静电图样。 ③将带负电的黑色着色粉撒在硒鼓上，色粉只吸附在带电区。当纸张压过带电圆筒时，着色粉可粘在纸上，加热后，纸上便留下永久的影像，最后被送出来。 2.静电的防护措施 (1)防止静电的危害应遵守的原则和采取的方法 基本 原则 控制静电的产生，把产生的静电迅速引走以避免静电的积累。减少因摩擦而产生的静电 方法 接地放电、增加湿度、非导电材料的抗静电处理等 (2)静电的防止——放电 火花 放电 当电荷在物体上大量聚集时，在物体周围会产生电场，如果电场足够强，原来是绝缘体的空气被强电场击穿变为导体，这一现象称为空气的电离，强大的电流通过电离的空气时发声、发光、产生电火花并放出大量的热，这就是火花放电现象 接地 放电 用导线把带电体与大地连接起来，从而使带电体上的电荷导入大地。这是接地放电现象 [针对训练] 1.(选自鲁科版教材课后练习)(多选)静电除尘器除尘原理如图所示。尘埃在电场中通过某种机制带电，在静电力的作用下向收尘极迁移并沉积，以达到除尘目的。下列表述正确的是 (　 ) A.带电尘埃带正电荷 B.电场方向由收尘极指向电晕极 C.带电尘埃所受静电力的方向与电场方向相同 D.在同一位置，带电荷量越多的尘埃所受静电力越大 2.(多选)静电喷涂机原理如图所示。静电喷涂机接高压电源，工作时涂料微粒会向带正电的被喷涂工件高速运动，微粒最后被吸附到工件表面上。关于静电喷涂机的涂料微粒，下列表述正确的有 (　 ) A.微粒带正电 B.微粒带负电 C.微粒可能带正电，也可能带负电 D.微粒受电场力作用 3.在一次科学晚会上，一位老师表演了一个“魔术”：一个没有底的空塑料瓶上固定着一根铁锯条和一块金属片，把它们分别跟静电起电机的两极相连。在塑料瓶里放一盘点燃的蚊香，很快就看见整个透明塑料瓶里烟雾缭绕。当把起电机一摇，顿时塑料瓶清澈透明。停止摇动，又是烟雾缭绕。下列关于以上实验的说法正确的是 (　 ) A.室内的空气湿度越大，实验效果越好 B.若锯条接电源负极，金属片接正极，则这些烟尘附着在金属片上面 C.起电机摇动前，需先让烟尘颗粒带上电荷才能做成功 D.起电机摇动时，塑料瓶内金属片边电场强度最大 新知学习(二)|静电平衡问题 [重点释解] 1.静电平衡状态的实质 由于静电感应，在导体两侧出现等量异种的感应电荷，感应电荷在导体内部形成与原电场E0反向的电场E'，在导体内任一点E'=-E0，使得合电场强度E内=0。 2.对孤立带电导体的理解 对一孤立带电导体，可视为导体处于自己所带电荷的电场中，达到静电平衡时，也有两个基本特点：一是导体内部的场强处处为零，二是导体所带电荷只能分布在导体的外表面上。这种情况下导体内部场强为零的本质是：导体表面所带全部电荷在内部任一处产生的电场强度的矢量和为零。 3.对静电平衡时导体上电荷的分布的理解 (1)实心导体：导体内部无电荷，电荷只分布在导体外表面上。 (2)空腔导体：空腔内无电荷时，电荷分布在外表面上(内表面无电荷)；空腔内有电荷时，内表面因静电感应出现等量的异号电荷，外表面有感应电荷。 [典例体验] 　　[典例]　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 　　听课记录： /方法技巧/ 静电平衡状态感应电荷产生的场强求解方法 (1)先求出外电场场强E外的大小和方向。 (2)由于导体处于静电平衡状态，则满足静电平衡条件E合=0。 (3)由E外+E感=0，求出感应电场E感的大小和方向。 [针对训练] 1.(2025·广西高考)用带电玻璃棒接触验电器的金属球，移走玻璃棒，验电器内的两片金属箔张开，稳定后如图所示。图中a、b、c、d四点电场强度最强的是 (　 ) A.a点　　　　　　 B.b点 C.c点 D.d点 2.如图所示，一个方形的金属盒原来不带电，现将一个带电荷量为+Q的点电荷放在盒左边附近，达到静电平衡后，盒上的感应电荷在盒内部产生的电场分布情况正确的是 (　 ) 新知学习(三)|对静电屏蔽的理解 [任务驱动] 　　如图所示为带有高电压的法拉第笼，笼内站有几名同学。请思考下列问题： (1)法拉第笼内各处的电场强度是多大? (2)为什么在带高电压的笼内的人安然无恙? [重点释解] 1.导体内部不受外部电场影响的情况 (1)现象：由于静电感应，验电器箔片张开，如图甲所示。将验电器放入导体网罩内部后验电器箔片不张开，如图乙所示，即外部电场影响不到导体内部。 (2)本质：由于静电感应，导体外表面感应电荷与外电场在导体内部任一位置的电场强度的叠加结果为零。 2.接地导体壳内部电场对壳外空间无影响的情况 (1)现象 ①如图甲所示，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。 ②导体壳接地后，如图乙所示，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影响。 (2)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。 [针对训练] 1.在一个原来不带电的孤立导体球壳的球心处放一正点电荷，则图中能正确地表示球壳内外的电场线分布情况的是 (　 ) 2.(多选)图中P是一个带电小球，N是一个不带电的金属空腔，在下列情况下放在绝缘板上的小纸屑(图中S)不会被吸引的是 (　 ) 3.如图所示，一个验电器用金属网罩罩住，当加上水平向右、场强大小为E的匀强电场时，下列说法正确的是 (　 ) A.验电器的箔片张开 B.金属网罩内部空间存在向右的匀强电场 C.金属网罩上的感应电荷在金属网罩内部空间产生的电场方向水平向左 D.金属网罩内外表面都存在感应电荷 一、好素材分享——看其他教材如何落实核心素养 ◉科学探究——避雷针为什么能避雷 1.(选自沪科版教材“实验探究”)用如图所示的感应圈，可以观察“实验室中的雷电现象”，帮助我们理解避雷针的避雷原理。将两枚放电针分别安装在感应圈的接线柱上，再将低压电源的8~10 V直流电接在感应圈上，闭合开关，适当调节感应圈上振动簧片的位置(有些感应圈会自动完成这一操作)，就可以观察到火花放电的现象。 (1)请比较火花放电图景与雷电时看到的闪电图景。它们有哪些相似之处? (2)试用放电针放电的现象说明避雷针的原理。 ◉科学态度与责任——雷火炼殿 2.(选自人教版教材“科学漫步”)武当山位于湖北省西北部，其主峰天柱峰屹立着 一座光耀百里的金殿，全部为铜铸鎏金。 雷雨交加时，金殿的屋顶常会出现盆大的火球，来回滚动。雨过天晴时，大殿金光灿灿，像被重新炼洗过一般，这就是人们所说的“雷火炼殿”奇观。 武当山重峦叠嶂，气候多变，云层常带大量电荷。金殿屹立峰巅，是一个庞大的优良导体。当带电的积雨云移来时，云层与金殿顶部之间形成巨大的电压，使空气电离，产生电弧，也就是闪电。强大的电弧使周围空气剧烈膨胀而爆炸，看似火球，并伴有雷鸣。 金殿顶部，除海马等屋脊上的装饰外，很少有带尖的结构，不易放电，所以能使电压升得比较高，保证“炼殿”之需。如此，金殿五百年灿烂地屹立在天柱峰之巅。 近些年来因为金殿周围的一些建筑物常遭雷击，金殿也安装了避雷设施。此后。雷火炼殿的奇观消失了。没有水火的炼洗，金殿的色泽暗淡了许多。 二、新题目精选——品立意深处所蕴含的核心价值 1.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。如图所示，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。以下说法正确的是 (　 ) 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 2.(多选)如图所示，市场上有一种仪器叫作“纺织物摩擦带电荷量测试仪”，用于测量防静电服面料所带电荷量。该仪器主要由旋转摩擦机和双层金属筒组成，双层金属筒内筒和外筒之间用绝缘橡胶垫隔离。测试时将面料放入旋转摩擦机中，摩擦起电后，再将带电面料放入双层金属筒的内筒并与内壁接触，与内筒相连的仪表就能测出面料所带电荷量。在外筒接地开关K闭合的情况下，下面说法正确的是 (　 ) A.内筒的内壁不带电 B.内筒的外壁不带电 C.外筒的内壁不带电 D.外筒的外壁不带电 课下请完成课时跟踪检测(七) 第7节　静电的利用和防护 落实必备知识 [预读教材] 一、 　 2.同种　3.(1)负　(2)电子　正离子 二、 　 3.电磁干扰 三、 　 1.积累　2.放出　4.尖端 [情境创设] 1.提示:静电屏蔽。 2.提示:当带电的雷雨云接近建筑物时,由于静电感应,金属针出现与云层相反的电荷,通过尖端放电,这些电荷不断向大气释放,中和空气中的电荷,达到避免雷击的目的。 强化关键能力 新知学习(一) 　 [任务驱动] 提示:同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引,利用静电力控制带电粒子的运动或分布。 [针对训练] 1.选BD　由题图可知,电晕极为负极,收尘极为正极,带电尘埃必带负电荷,电场方向指向电晕极,带电尘埃受到的静电力方向与电场方向相反,A、C错误,B正确;在同一位置上,电场强度大小相同,带电荷量越多的尘埃所受静电力越大,故D正确。 2.选BD　涂料微粒在电场力的作用下运动至被喷涂工件表面上,被喷涂工件带正电,所以涂料微粒必带负电,A、C错误,B正确;微粒是在电场力的作用下运动到被喷涂工件的,D正确。 3.选B　加大空气湿度,由于潮湿的空气易于导电,则起电机产生的静电不容易在铁锯条和金属片上积累,则该实验不易成功,A错误;若锯条接电源负极,金属片接正极,则俘获电子的烟尘带负电,这些烟尘附着在金属片上面,B正确;锯条和金属片间的电场让空气电离,电离的电子让烟尘颗粒带电,故不需先让烟尘颗粒带上电荷,C错误;起电机摇动时,锯条聚集的电荷密度(单位面积的电荷量)大,因此锯条边的电场强度最大,D错误。 新知学习(二) 　 [典例]　选D　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,电子从大地沿导线向导体移动,D正确。 [针对训练] 1.选D　b、c两点分别在金属外壳内部和金属杆的内部,则这两点的电场强度均为零;在金属箔最下端电荷分布比金属球上更密集,且d点距离金属箔的下端较近,可知d点的电场强度比a点大,则电场强度最大的点在d点。故选D。 2.选C　由于金属盒内部处于静电平衡状态,所以内部每点的合电场强度都为0,即金属盒内的感应电荷产生的电场的电场强度都与点电荷+Q在该点产生的电场的电场强度大小相等、方向相反,即感应电荷的电场线与点电荷+Q的电场线重合,但方向相反,故选项C正确。 新知学习(三) 　 [任务驱动] (1)提示:处处为零。 (2)提示:法拉第笼外壳是金属,能起屏蔽作用,所以在带高电压的笼内的人安然无恙。 [针对训练] 1.选A　把正电荷放在金属球壳内部,由于静电感应的作用,在球壳的内壁会感应出负电荷,在球壳的外壁会感应出正电荷,在金属球壳的壳壁之间,由于内部正电荷的电场和感应电荷的电场的共同作用,在金属球壳的壳壁之间的电场强度为零,所以在金属球壳的壳壁之间没有电场线,对于球壳外部的电场分布情况不会受到影响,故选A。 2.选AD　金属空腔接不接地都可屏蔽外部电场,接地时可屏蔽内部电场,可知A、D正确。 3.选C　当加上水平向右、场强大小为E的匀强电场时,金属网罩内的自由电子会发生移动,最终金属网罩上的感应电荷会产生一个与外加电场相反的电场,金属网罩达到静电平衡状态,此时验电器不会受到影响,故验电器的箔片不张开,选项A、B错误,C正确;由于静电感应,金属网罩外表面存在感应电荷,但内表面不存在感应电荷,选项D错误。 浸润学科素养和核心价值 一、 　 1.提示:(1)都发出明亮的电弧并伴随着噼噼啪啪的声音。 (2)在放电针放电的现象中,一枚放电针相当于靠近地面的云层,积累了大量的电荷,另一枚放电针相当于与大地相连的避雷针,由于尖端放电,使原先积累的电荷发生电中和现象,这就是避雷针的原理。 二、 　 1.选B　在暗处的有机光导体鼓和一个金属丝电极间加高电压,金属丝附近的空气发生电离,这是将空气电离的现象,故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。 2.选AD　测试时将面料放入旋转摩擦机中,摩擦起电后,再将带电面料放入双层金属筒的内筒并与内壁接触,这时电荷可以全部转移到内筒的外壁,所以内筒的内壁不带电,内筒的外壁带电并且带上全部电荷量,则A正确,B错误;内筒的外壁带电,由静电感应让外筒产生感应电荷,外筒的内壁带上不同于内筒外壁的异种电荷,但是由于在外筒接地,外筒外壁不是导体远端,则外筒的外壁不带电,C错误,D正确。 12 / 12 学科网（北京）股份有限公司 $