第1章 第5节 静电的利用与防护（Word教参）-【新课程学案】2025-2026学年高中物理必修第三册（鲁科版）

第5节　静电的利用与防护(强基课逐点理清物理观念) 课标要求 层级达标 1.了解生产生活中对静电的利用。 2.了解生产生活中对静电的防护。 学考 层级 1.通过分析生产生活中的静电现象，培养运用物理原理解释生活问题的能力。 2.能对利用和防护静电的一些行为发表自己的观点。 3.体会物理学发展对人类产生的影响，认识科学技术与社会的关系。 选考 层级 能分析生产生活中静电现象的产生原理，并且加以利用和遏制。 逐点清(一)　静电的利用 [多维度理解] 1.静电除尘 (1)原理：如图所示，接高压电源负极的金属丝A悬挂于接电源正极的金属筒B中，当电压达到一定值时，金属丝(电晕极)与筒(收尘极)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所产生的负电荷后，在电场力作用下向金属筒运动，并落在金属筒上，通过除尘后的气体则从出口排出。 (2)优点：与其他除尘方式相比，静电除尘耗能少、效率高。 2.静电喷雾 静电喷雾是通过高压静电发生装置使喷出的雾滴带电的喷雾方法，广泛应用于农药喷洒或汽车、家电外壳喷涂等。 原理：如图所示，喷口上的金属导流管接高压电源负极，被涂工件接高压电源正极并接地，这样在喷口和工件之间便形成了较强的静电场。当涂料从输料管进入导流管的喷口时，由于导流管接上高压负极发生放电，周围产生密集的电荷，涂料微粒带上负电荷，在静电力和高压空气的作用下飞向工件，并均匀地吸附在工件表面。再经过干燥或加热，涂料固化成厚度均匀、质地坚固的涂层，这样喷涂工作便完成了。 3.其他应用：激光打印、空气净化器、用静电处理种子、利用静电处理水等。 [全方位练明] 1.静电喷涂原理如图所示。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，微粒最后被吸到工件表面。关于静电喷涂机的涂料微粒，下列表述正确的是 (　　) A.微粒带正电 B.微粒带负电 C.微粒不受电场力作用 D.微粒仅受重力作用 解析：选B　根据题意可知，涂料微粒在电场力的作用下运动至被喷涂工件处，被喷涂工件带正电，所以涂料微粒必带负电，故A、C、D错误，B正确。 2.(双选)目前很多企业采用静电除尘器用于尘埃排放的处理，除尘器原理示意图如图所示。尘埃在电场中通过某种机制带电，在电场力的作用下向集尘极迁移并沉积，以达到除尘目的。下列表述正确的是 (　　) A.到达集尘极的尘埃带正电荷 B.电场方向由集尘极指向放电极 C.带电尘埃所受电场力的方向与电场方向相同 D.同一位置带电荷量越多的尘埃所受电场力越大 解析：选BD　尘埃在电场力作用下向集尘极迁移并沉积，说明尘埃带负电，A错误；由于集尘极与电源的正极连接，电场方向由集尘极指向放电极，B正确；负电荷在电场中受电场力的方向与电场方向相反，C错误；根据F=Eq可得，同一位置带电荷量越多的尘埃所受电场力越大，故D正确。 3.如图所示为静电除尘原理图，废气先经过一个机械过滤装置再进入静电除尘区，放电极(位于中央)和集尘极分别接到高压直流电源的两极上，其间电场线如图。带负电的尘埃在电场力的作用下向集尘极运动并沉积，达到除尘的目的。不考虑尘埃间的相互作用及其他作用，下列说法正确的是 (　　) A.电场线方向由放电极指向集尘极 B.图中a点电场强度小于b点电场强度 C.尘埃会沿图中虚线从c到d运动 D.尘埃在运动过程中动能增大 解析：选D　由题知带负电的尘埃在电场力的作用下向集尘极运动，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项错误；a点处电场线比b点处密集，所以图中a点电场强度大于b点电场强度，B项错误；放电极与集尘极间电场为非匀强电场，尘埃所受的电场力是变化的，不会沿图中虚线从c到d运动，C项错误；带电尘埃所受的电场力做正功，所以运动过程中动能增大，D项正确。 逐点清(二)　静电的防护 　　　　　　　　　　　　　　　 [多维度理解] 1.防护方法：防止静电危害的方法之一，是尽快把静电导入地下。 2.雷击：当带电的云层接近地面时，地面上的物体因静电感应而带异种电荷，这些感应电荷更多分布在高大建筑物、大树等突出的物体上。当电荷积累到一定程度时，这些物体与云层间形成很强的电场，使空气电离，在云层与地面之间发生强烈的火花放电。 3.避雷针 (1)人们通常在高大建筑物顶端安装尖端导体——避雷针(接闪杆)，并用符合规格的导线将避雷针与埋在地下的接地装置连接起来。避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施。 (2)工作原理：当带电云层接近避雷针时，避雷针上的感应电荷在其附近产生强电场，使避雷针与带电云层间的空气电离，电荷通过避雷针和符合规格的导线被直接引入大地，如图所示，从而达到保护建筑物的目的。 4.静电平衡 放入电场中的导体，由于静电感应，导体两侧出现异种电荷，而感应电荷在导体内部产生的电场与原电场反向，使导体内部的电场减弱，当导体内部总电场强度为零时，导体内的自由电荷不再发生定向移动，这时导体就达到静电平衡状态。 5.静电屏蔽 (1)处于静电平衡状态的导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的外表面上。 (2)静电屏蔽：放入电场中的导体壳，由于静电感应，壳内合电场强度为零，外电场对壳内的仪器不会产生影响，导体壳的这种作用叫作静电屏蔽。 　　[微点拨] 1.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。 2.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产生的电场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。 [全方位练明] 1.判断下列说法是否正确。 (1)防止静电危害的方法之一是尽快把静电导入地下。 (√) (2)静电平衡时，导体内的自由电子不再定向移动。 (√) (3)静电平衡时导体内部总电场强度为零。 (√) 2.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 解析：选C　钢铁制成的高塔有避雷作用，高塔的功能是预防雷电击中待发射的火箭，故C正确。 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水平向右的匀强电场 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 解析：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在金属网罩内部产生一个与外加电场相反的电场，金属网罩内部达到静电平衡状态，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。 4.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.打雷时，待在木屋里比待在汽车里更安全 B.为了防止静电危害，飞机起落架的轮胎用绝缘橡胶制成 C.家用煤气灶的点火装置是根据静电屏蔽的原理制成的 D.超高压带电作业的工人必须穿包含金属丝织物的工作服 解析：选D　一辆金属车身的汽车也是最好的“避雷所”，一旦汽车被雷击中，它的金属构架会将闪电电流导入地下，打雷时，呆在汽车里更安全，故A错误；飞机起落架的轮胎用导电橡胶制成可以将飞机产生的静电迅速导走，不能用绝缘橡胶制成，故B错误；家用煤气灶的点火装置，是根据尖端放电的原理制成的，故C错误；超高压带电作业的工人穿戴的工作服包含金属丝织物，起到静电屏蔽作用，故D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $