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

人教版必修三第九章《静电场及其应用》新授课学案 第九章第4节 静电的防止与利用 【基础辨析】 ()处于静电平衡状态的导体，表面处的电场强度不为零，方向跟导体表面可能垂直，可能平行， 也可能成任意夹角。() (2)因为外电场和所有感应电荷的电场在导体内部叠加的合电场强度为0，所以处于静电平衡的导体 内部电场强度处处为0。() (3)避雷针能避免建筑物被雷击是因为云层中带的电荷被避雷针通过导线导入大地。() (④)用金属网把验电器罩起来，再使带电金属球靠近验电器，则验电器箔片能张开。() (⑤)飞机轮上装有拖地线，油罐车后面拖条铁链都是把静电导入大地。() 【考点梳理】 考点一对静电平衡的理解 1.静电平衡实质 (1)在达到静电平衡的过程中，外电场引起导体内自由电荷的定向移动使导体两侧出现感应电荷， 感应电荷的电场和外电场方向相反，使合场强减小，随着感应电荷的继续增加，合场强逐渐减小， 直至合场强为零，自由电荷的定向移动停止。 (2)静电平衡的条件：导体内部的合场强为零，即E合=0。 2.静电平衡状态的特点 ()处于静电平衡状态下的导体的特点 ①导体内部某处感应电荷产生的场强与周围原电场场强E大小相等，方向相反，两者相互抵消， 导体内部处处合场强E合为零，但导体表面的电场强度不为零。 ②电场线与导体表面垂直。 (2)静电平衡状态下的导体的电荷分布特点 ①净电荷都分布在导体的外表面，导体内部没有净电荷。 ②感应电荷分布于导体两端，电性相反，电荷量相等，远同近异，如图甲所示。 ③净电荷在导体表面分布不均匀，导体表面尖锐处电荷分布密集，平滑处电荷分布稀疏，凹陷处几 乎没有电荷，如图乙所示。 人教版必修三第九章《静电场及其应用》新授课学案 【例1】长为1的导体棒原来不带电，现将一带电荷量为十⑨的点电荷放在距棒左端R处，如图所 示。当棒达到静电平衡后，棒上的感应电荷在棒内中点P处产生的电场强度大小等于 方向为 9⊕ PD ←R 方法凝炼 求处于静电平衡状态的导体的感应电荷产生的场强的方法 ()先求出外电场场强卫的大小和方向。 (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外十E感=0，求出感应电场E惠的大小和方向。 考点二静电屏蔽 静电屏蔽的两种情况 类别 导体外部电场不影响导体内部 接地导体内部的电场不影响导体外部 图示 因场源电荷产生的电场与导体 当空腔外部接地时，外表面的感应电 实现 球壳表面上感应电荷在空腔内 荷因接地将传给地球，外部电场消失， 过程 的合场强为零，达到静电平衡状 起到屏蔽内电场的作用 态，起到屏蔽外电场的作用 最终 导体内空腔不受外界电荷影响 接地导体空腔外部不受内部电荷影响 结论 静电感应与静电平衡，所以做静电屏蔽的材料只能是导体，不能是绝缘 本质 体 【例2】将悬挂在细线上的带正电的小球A放在不带电的金属球壳C内（不和球壳内壁接触），另有 一个悬挂在细线上的带负电的小球B向C靠近，如图所示，则() AA往左偏离竖直方向，B往右偏离竖直方向 BA的位置不变，B往右偏离竖直方向 CA往左偏离竖直方向，B的位置不变 +)A DA和B的位置都不变 人教版必修三第九章《静电场及其应用》新授课学案 考点三静电的应用与静电危害的防止 1.静电的应用 在生产和生活中，静电的应用十分广泛，如激光打印、静电喷漆、静电除尘、静电处理种子、静电 处理水、静电放电产生臭氧、静电植绒、静电复印、喷墨打印、静电净化空气、静电提高喷洒农药 的效果、静电选矿等。 2.静电的危害 静电是一种常见现象，它会给人们带来麻烦，甚至造成危害。如在印刷厂里，纸张之间摩擦带电， 会使纸张粘在一起，难以分开；在印染厂里，棉纱、毛绒、人造纤维上的静电会吸引空气中的尘埃， 使印染质量下降。静电对现代高精密度、高灵敏度电子设备影响很大，大量的静电不但会妨碍电子 设备的正常运行，甚至会因火花放电而击穿电子仪器的某些器件。 3.防止静电危害的主要方法与途径 ()尽量减少静电的产生，常用的方法是增大空气的湿度。 (②)尽快把静电导走，防止静电积累，常用的最简单办法是接地。 【例3】（多选）下列四幅图中涉及静电屏蔽现象的有() A.烟囱上的铁针 B.办公用复印机 C.输电线上方的两条 D.用来装硬盘的铝箔袋 与大地相连的导线 【例4】静电喷涂利用了电荷之间的相互作用，其喷涂原理如图所示，则下列说法正确的是() A.涂料微粒一定带正电 工件 B.涂料微粒一定带负电 C涂料微粒可能带正电，也可能带负电 涂料微粒 D.喷嘴与工件之间的电场为匀强电场 【习题巩固】 1.处于静电平衡中的导体，内部电场强度处处为零的原因是() A.导体内部无任何电场 B.外电场不能进入导体内部 人教版必修三第九章《静电场及其应用》新授课学案 C所有感应电荷在导体内部产生的合电场强度为零 D.外电场和所有感应电荷的电场在导体内部叠加的结果为零 2.下列应用与防护与尖端放电现象无关的是() A.一般高压设备中导体的表面应该尽量光滑 B.一般马路表面建造得很平滑 C.夜间高压线周围会出现一层绿色光晕 D.一般高楼大厦顶部装有避雷针 3.下列与静电屏蔽无关的是() A.避雷针的顶端做得很尖细 B.用几万伏的高压电电击关在金属笼里的鸟，而鸟安然无恙 C超高压带电作业的工作人员穿戴的工作服用包含金属丝的织物制成 D.电视闭路线芯外常包有一层金属网 4在医疗手术中，为防止麻醉剂乙醚爆炸，地砖要用导电材料制成，医生和护士要穿由导电材料制 成的鞋子和外套，一切设备要良好接地，甚至病人身体也要良好接地，这样做是为了() A.除菌消毒 B.消除静电 C利用静电 D.防止漏电 5.(多选)如图所示，金属壳放在光滑的绝缘水平垫上，能起到屏蔽外电场或内电场作用的是() B D 6.(多选)图为静电除尘器除尘机理的示意图。尘埃在电场中通过某种机制带电，在静电力的作用下 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 放电极 集尘极一 B.电场方向由集尘极指向放电极 带电尘埃 C带电尘埃所受静电力的方向与电场方向相同 直流高压电源 D同一位置带电荷量越多的尘埃所受的静电力越大 【学习小结】 静电感应现象 电现 原因 尖端放电 应用 及应用 接地一屏蔽内电场 静电屏蔽 不接地一屏蔽外电场 4 人教版必修三第九章《静电场及其应用》新授课学案 第九章第4节 静电的防止与利用 【基础辨析】 (1)×(2)√(3)×(4)×(5)√ 【考点梳理】 【例1】解析：导体棒在点电荷十9的电场中发生静电感应，左端出现负电荷，右端出现正电荷， 棒中任意一点都受两个电场的影响，即外电场（十q在该点形成的电场Eo)和附加电场（棒上感应电荷 kg 在该点形成的电场E),达到静电平衡状态时E=一Eo。题中所求的即为E,E=一Eo=一 (R+2 2 Akg (2R+D23 负号代表E和E方向相反，即方向向左。 答案： Akg 向左 (2R+1)2 【例2】解析：不接地的空腔导体可以屏蔽外界电场，接地的空腔导体可以屏蔽内部电场，该题中 带正电的小球A放在不带电的空心球壳C内，通过静电感应，空心球外壳带正电，内壁带负电。 由于金属空心球壳C的外壳和带电小球B带异种电荷，所以B受C球壳的吸引往右偏离竖直方向。 而由于空心球壳C能屏蔽小球B所产生的外部电场，使小球A不受外电场的作用，所以A的位置 不变，故选项B正确。 答案：B 【例3】解析：当带电云层靠近建筑物时，避雷针上产生的感应电荷会通过针尖放电，逐渐中和云 中的电荷，使建筑物免遭雷击，其原理为尖端放电，故选项A错误；办公用复印机，是静电的应 用，故选项B错误；高压输电线上方还有两条导线，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，故选项C正确；用来装硬盘的铝箔袋，起到静电 屏蔽的作用，故选项D正确。 答案：CD 【例4】解析：根据电荷间的相互作用特点结合题目中原理图分析。静电喷涂的原理就是让带电的 涂料微粒在强电场的作用下被吸附到工件上，而达到喷涂的目的，喷嘴与工件之间的电场是非匀强 电场，选项D错误；由题图知，待喷涂工件带负电，所以涂料微料应带正电，选项A正确，B、C 错误。 答案：A 【习题巩固】 1.解析：导体内部电场强度处处为零是感应电荷的电场与外电场叠加的结果，故D正确。 5 人教版必修三第九章《静电场及其应用》新授课学案 答案：D 2.解析：马路表面建造得很平滑与静电无关，A、C、D属于尖端放电现象，故选B。 答案：B 3解析：避雷针是应用尖端放电的原理，其余三项均是利用了金属对内部的静电屏蔽作用。 答案：A 4.解析：医生和护士要穿由导电材料制成的鞋子和外套是为了将身上的静电导走，B正确。 答案：B 5解析：题图A中，由于金属壳发生静电感应，内部电场强度为零，金属壳起到屏蔽外电场的作用， A正确：题图B中，金属壳同大地连为一体，同题图A一样，金属壳起到屏蔽外电场的作用，B 正确：题图C中电荷会引起金属壳内、外表面带电，外表面电荷会在壳外空间中产生电场，即金 属壳不起屏蔽作用，C错误：将金属壳接地后，外表面不带电，壳外不产生电场，金属壳起屏蔽内 电场的作用，D正确。 答案：ABD 6解析：电子吸附尘埃使尘埃带负电，受力方向与电场方向相反，选项A、C错误。 答案：BD 6人教版必修三第九章《静电场及其应用》新授课学案 第九章第4节　静电的防止与利用 【基础辨析】 (1)处于静电平衡状态的导体，表面处的电场强度不为零，方向跟导体表面可能垂直，可能平行，也可能成任意夹角。( ) (2)因为外电场和所有感应电荷的电场在导体内部叠加的合电场强度为0，所以处于静电平衡的导体内部电场强度处处为0。( ) (3)避雷针能避免建筑物被雷击是因为云层中带的电荷被避雷针通过导线导入大地。( ) (4)用金属网把验电器罩起来，再使带电金属球靠近验电器，则验电器箔片能张开。( ) (5)飞机轮上装有拖地线，油罐车后面拖条铁链都是把静电导入大地。( ) 【考点梳理】 考点一　对静电平衡的理解 1.静电平衡实质 (1)在达到静电平衡的过程中，外电场引起导体内自由电荷的定向移动使导体两侧出现感应电荷，感应电荷的电场和外电场方向相反，使合场强减小，随着感应电荷的继续增加，合场强逐渐减小，直至合场强为零，自由电荷的定向移动停止。 (2)静电平衡的条件：导体内部的合场强为零，即E合＝0。 2.静电平衡状态的特点 (1)处于静电平衡状态下的导体的特点 ①导体内部某处感应电荷产生的场强E′与周围原电场场强E大小相等，方向相反，两者相互抵消，导体内部处处合场强E合为零，但导体表面的电场强度不为零。 ②电场线与导体表面垂直。 (2)静电平衡状态下的导体的电荷分布特点 ①净电荷都分布在导体的外表面，导体内部没有净电荷。 ②感应电荷分布于导体两端，电性相反，电荷量相等，远同近异，如图甲所示。 ③净电荷在导体表面分布不均匀，导体表面尖锐处电荷分布密集，平滑处电荷分布稀疏，凹陷处几乎没有电荷，如图乙所示。 【例1】 长为l的导体棒原来不带电，现将一带电荷量为＋q的点电荷放在距棒左端R处，如图所示。当棒达到静电平衡后，棒上的感应电荷在棒内中点P处产生的电场强度大小等于________，方向为________。 方法凝炼 求处于静电平衡状态的导体的感应电荷产生的场强的方法 (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。 考点二　静电屏蔽 静电屏蔽的两种情况 类别 导体外部电场不影响导体内部 接地导体内部的电场不影响导体外部 图示 实现过程 因场源电荷产生的电场与导体球壳表面上感应电荷在空腔内的合场强为零，达到静电平衡状态，起到屏蔽外电场的作用 当空腔外部接地时，外表面的感应电荷因接地将传给地球，外部电场消失，起到屏蔽内电场的作用 最终结论 导体内空腔不受外界电荷影响 接地导体空腔外部不受内部电荷影响 本质 静电感应与静电平衡，所以做静电屏蔽的材料只能是导体，不能是绝缘体 【例2】将悬挂在细线上的带正电的小球A放在不带电的金属球壳C内(不和球壳内壁接触)，另有一个悬挂在细线上的带负电的小球B向C靠近，如图所示，则(　　) A.A往左偏离竖直方向，B往右偏离竖直方向 B.A的位置不变，B往右偏离竖直方向 C.A往左偏离竖直方向，B的位置不变 D.A和B的位置都不变 考点三　静电的应用与静电危害的防止 1.静电的应用 在生产和生活中，静电的应用十分广泛，如激光打印、静电喷漆、静电除尘、静电处理种子、静电处理水、静电放电产生臭氧、静电植绒、静电复印、喷墨打印、静电净化空气、静电提高喷洒农药的效果、静电选矿等。 2.静电的危害 静电是一种常见现象，它会给人们带来麻烦，甚至造成危害。如在印刷厂里，纸张之间摩擦带电，会使纸张粘在一起，难以分开；在印染厂里，棉纱、毛绒、人造纤维上的静电会吸引空气中的尘埃，使印染质量下降。静电对现代高精密度、高灵敏度电子设备影响很大，大量的静电不但会妨碍电子设备的正常运行，甚至会因火花放电而击穿电子仪器的某些器件。 3.防止静电危害的主要方法与途径 (1)尽量减少静电的产生，常用的方法是增大空气的湿度。 (2)尽快把静电导走，防止静电积累，常用的最简单办法是接地。 【例3】(多选)下列四幅图中涉及静电屏蔽现象的有(　　) 【例4】 静电喷涂利用了电荷之间的相互作用，其喷涂原理如图所示，则下列说法正确的是(　　) A.涂料微粒一定带正电 B.涂料微粒一定带负电 C.涂料微粒可能带正电，也可能带负电 D.喷嘴与工件之间的电场为匀强电场 【习题巩固】 1.处于静电平衡中的导体，内部电场强度处处为零的原因是(　　) A.导体内部无任何电场 B.外电场不能进入导体内部 C.所有感应电荷在导体内部产生的合电场强度为零 D.外电场和所有感应电荷的电场在导体内部叠加的结果为零 2.下列应用与防护与尖端放电现象无关的是(　　) A.一般高压设备中导体的表面应该尽量光滑 B.一般马路表面建造得很平滑 C.夜间高压线周围会出现一层绿色光晕 D.一般高楼大厦顶部装有避雷针 3.下列与静电屏蔽无关的是(　　) A.避雷针的顶端做得很尖细 B.用几万伏的高压电电击关在金属笼里的鸟，而鸟安然无恙 C.超高压带电作业的工作人员穿戴的工作服用包含金属丝的织物制成 D.电视闭路线芯外常包有一层金属网 4.在医疗手术中，为防止麻醉剂乙醚爆炸，地砖要用导电材料制成，医生和护士要穿由导电材料制成的鞋子和外套，一切设备要良好接地，甚至病人身体也要良好接地，这样做是为了(　　) A.除菌消毒 B.消除静电 C.利用静电 D.防止漏电 5.(多选)如图所示，金属壳放在光滑的绝缘水平垫上，能起到屏蔽外电场或内电场作用的是(　　) 6.(多选)图为静电除尘器除尘机理的示意图。尘埃在电场中通过某种机制带电，在静电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.带电尘埃所受静电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的静电力越大 【学习小结】 第九章第4节　静电的防止与利用 【基础辨析】 （1）× （2）√ （3）× （4）× （5）√ 【考点梳理】 【例1】解析：导体棒在点电荷＋q的电场中发生静电感应，左端出现负电荷，右端出现正电荷，棒中任意一点都受两个电场的影响，即外电场(＋q在该点形成的电场E0)和附加电场(棒上感应电荷在该点形成的电场E′)，达到静电平衡状态时E′＝－E0。题中所求的即为E′，E′＝－E0＝－＝－，负号代表E′和E0方向相反，即方向向左。 答案：　向左 【例2】解析：不接地的空腔导体可以屏蔽外界电场，接地的空腔导体可以屏蔽内部电场，该题中带正电的小球A放在不带电的空心球壳C内，通过静电感应，空心球外壳带正电，内壁带负电。由于金属空心球壳C的外壳和带电小球B带异种电荷，所以B受C球壳的吸引往右偏离竖直方向。而由于空心球壳C能屏蔽小球B所产生的外部电场，使小球A不受外电场的作用，所以A的位置不变，故选项B正确。 答案：B 【例3】解析：当带电云层靠近建筑物时，避雷针上产生的感应电荷会通过针尖放电，逐渐中和云中的电荷，使建筑物免遭雷击，其原理为尖端放电，故选项A错误；办公用复印机，是静电的应用，故选项B错误；高压输电线上方还有两条导线，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，故选项C正确；用来装硬盘的铝箔袋，起到静电屏蔽的作用，故选项D正确。 答案：CD 【例4】解析：根据电荷间的相互作用特点结合题目中原理图分析。静电喷涂的原理就是让带电的涂料微粒在强电场的作用下被吸附到工件上，而达到喷涂的目的，喷嘴与工件之间的电场是非匀强电场，选项D错误；由题图知，待喷涂工件带负电，所以涂料微料应带正电，选项A正确，B、C错误。 答案：A 【习题巩固】 1.解析：导体内部电场强度处处为零是感应电荷的电场与外电场叠加的结果，故D正确。 答案：D 2.解析：马路表面建造得很平滑与静电无关，A、C、D属于尖端放电现象，故选B。 答案：B 3.解析：避雷针是应用尖端放电的原理，其余三项均是利用了金属对内部的静电屏蔽作用。 答案：A 4.解析：医生和护士要穿由导电材料制成的鞋子和外套是为了将身上的静电导走，B正确。 答案：B 5.解析：题图A中，由于金属壳发生静电感应，内部电场强度为零，金属壳起到屏蔽外电场的作用，A正确；题图B中，金属壳同大地连为一体，同题图A一样，金属壳起到屏蔽外电场的作用，B正确；题图C中电荷会引起金属壳内、外表面带电，外表面电荷会在壳外空间中产生电场，即金属壳不起屏蔽作用，C错误；将金属壳接地后，外表面不带电，壳外不产生电场，金属壳起屏蔽内电场的作用，D正确。 答案：ABD 6.解析：电子吸附尘埃使尘埃带负电，受力方向与电场方向相反，选项A、C错误。 答案：BD ( 1 ) 学科网（北京）股份有限公司 $