9.4 静电的防止与利用 （举一反三） 讲义 -2025-2026学年高二上学期物理人教版必修第三册

本讲义聚焦“静电的防止与利用”核心知识点，系统梳理静电平衡、尖端放电、静电屏蔽（难点）、静电吸附等内容，从基础原理到实际应用构建递进式学习支架，帮助学生掌握静电现象的防护与利用脉络。 资料以题型专练（典例+变式）与素养提升练结合，通过金属壳接地等模型培养科学思维（模型建构），结合古建筑鸱吻防雷等实例渗透科学态度与责任。课中辅助教师分层教学，课后助力学生强化练习，弥补知识盲点。

9.4 静电的防止与利用 第一部分 题型专练 【题型01】静电平衡 【深度理解】 (1)静电平衡是自由电荷发生定向移动的结果，达到静电平衡时，自由电荷不再发生定向移动。 (2)金属导体建立静电平衡的时间是非常短暂的。 (3)导体达到静电平衡后内部电场强度处处为零，是指外电场E0与导体两端的感应电荷产生的电场E′的合电场强度为零，E′＝－E0。 (4)处于静电平衡状态的导体，其外表面任一点的电场强度方向必定跟该点处表面的切面垂直(否则该处的电荷会移动，不处于静电平衡状态)。 【典例1】如图所示，长为l的导体棒原来不带电，现将一个带正电的点电荷q放在棒的中心轴线上距离棒的左端R处。当棒达到静电平衡后（　　） A．棒整体带负电 B．感应电荷在O点产生的电场方向水平向左 C．棒的中点O处有净剩电荷 D．感应电荷在棒的中点O处产生的场强大小为 【答案】B 【详解】A．根据电荷守恒定律可知棒整体不带电，故A错误； B．静电平衡后整根棒为一个等势体，内部场强处处为零，点电荷在O点的电场强度方向水平向右，根据矢量的叠加可知感应电荷在O点产生的电场方向水平向左，故B正确； C．静电平衡时导体内部没有净剩电荷，电荷只分布在导体的外表面，故C错误； D．导体棒静电平衡后，棒上感应电荷在O处产生的场强大小与点电荷q在该次产生的电场强度大小相同、方向相反，故感应电荷在棒的中点O处产生的场强大小为 故D错误。 故选B。 【变式1-1】(多选)关于处于静电平衡状态的导体，下列说法正确的是(　　) A．导体内部的电场强度处处为0 B．导体内部将没有多余的净电荷 C．导体的外表面没有电荷 D．导体外部的电场强度处处为0 【答案】AB 【解析：】处于静电平衡状态的导体，内部的电场强度处处为0，电荷只分布在导体外表面上，导体内部没有多余的净电荷，故A、B正确，C错误；导体外部有其他电荷时，导体外部的电场强度不为0，故D错误。 【变式1-2】 如图所示，A是带正电的小球，B为不带电的导体，A、B均放在绝缘支架上，M、N是导体B中的两点。当导体B达到静电平衡后，下列说法正确的是（　　） A．左端感应出正电荷，右端感应出负电荷 B．M、N两点电场强度大小的关系为EM>EN C．M、N两点电场强度大小的关系为EM=EN D．若把A移走，则左端和右端仍显电性 【答案】C 【详解】A．根据静电感应原理，当导体B达到静电平衡后，左端感应出负电荷，右端感应出正电荷，故A错误； BC．当导体B达到静电平衡后，其内部电场强度处处为0，故M、N两点电场强度大小相等，故B错误，C正确； D．若把A移走，则左端和右端电荷中和，不显电性，故D错误。 故选C。 【变式1-3】物理课上，老师将一不带电的金属球壳用绝缘支架固定。球壳横截面如图所示，球心为O，A是球内位于球心左侧一点。当老师把跟丝绸摩擦过的玻璃棒缓慢靠近金属球壳但未接触的过程中，可判定（　　） A．整个球壳将带上正电 B．A点的电场强度逐渐增大 C．球壳上的感应电荷在A点产生的电场强度逐渐增大 D．沿过A的虚线将球壳分为左、右两部分，则左侧球壳的带电量小于右侧球壳的带电量 【答案】C 【详解】A．丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，靠近A点，则球壳左边带负电右边带正电，整体仍显示电中性，不带电，故A错误； BC．玻璃棒缓慢靠近A点，玻璃棒在A点形成的场强增大，由于感应电荷产生的场强和原场强等大反向，故球壳上的感应电荷在A点产生的电场强度逐渐增大，球壳内部形成静电屏蔽，内部场强处处为零，玻璃棒缓慢靠近A点，A点的电场强度一直为零，故B错误，C正确； D．因为整体显示电中性，正电荷与负电荷数量相等，无论怎样将球壳分开，两部分的带电量始终相同，故D错误； 故选C。 【题型02】尖端放电 【深度理解】 1．静电平衡时导体上电荷的分布 (1)导体内部没有净剩电荷，电荷只分布在导体的外表面。 (2)在导体外表面，越尖锐的位置，电荷的密度(单位面积的电荷量)越大，周围的电场强度越大。 2．空气的电离 在一定条件下，导体尖端周围的强电场足以使空气中残留的带电粒子发生剧烈运动，并与空气分子碰撞从而使空气分子中的正负电荷分离。这个现象叫作空气的电离。 3．尖端放电 (1)定义：导体尖端周围的强电场使附近的空气电离后的带电粒子在强电场的作用下加速，撞击空气中的分子，使空气分子进一步电离，产生更多的带电粒子，那些所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子，由于被吸引而奔向尖端，与尖端上的电荷中和，相当于导体从尖端失去电荷。这种现象叫作尖端放电。 (2)应用：避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施。 (3)防止：尖端放电会导致高压设备上电能的损失，所以高压设备中导体的表面应该尽量光滑。 【典例2】北方冬天寒冷干燥，穿脱毛料衣物时，会使人身上带上静电。下列做法可以将人身上的静电转移走，并使人没有很强“电击感”的是（　　） A．用手背接触金属物体 B．用手背接触绝缘体 C．用指尖接触金属物体 D．用指尖接触绝缘体 【答案】A 【详解】金属物体为导体，可转移静电，接触绝缘体无法转移静电，手背皮肤较厚，电阻较大，放电电流较小，指尖皮肤较薄，电阻较小，放电电流较大，电击感强。 故选A。 【变式2-1】中国古代建筑中，常有“悬山顶”式设计（如图），为防雷击，屋脊两端安装金属制“鸱吻”（龙形饰物），并通过铁索与大地相连。某次雷雨天气，带负电的云层正在接近屋顶，下列说法正确的是（　　） A．云层靠近时，鸱吻尖端感应出正电荷，铁索中自由电子向下移动 B．云层靠近时，鸱吻尖端感应出正电荷，铁索中自由电子向上移动 C．云层靠近时，鸱吻尖端感应出负电荷，铁索中自由电子向下移动 D．云层靠近时，鸱吻尖端感应出负电荷，铁索中自由电子向上移动 【答案】A 【详解】当带电体靠近导体时，导体内的自由电荷会发生移动，导体近端会感应出与带电体相反的电荷，远端感应出相同的电荷。云层带负电（通常云层带电多为负电），那么屋顶的“鸱吻”作为导体，其尖端会感应出正电荷（因为异种电荷相互吸引）。铁索中的自由电荷是电子（带负电），由于云层的负电会排斥电子，所以铁索中的自由电子会向大地方向（向下）移动。 故选A。 【变式2-2】如图所示为位于湖北省西北部武当山上的金殿，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，像被重新洗练过一般，这就是人们所说的“雷火炼殿”奇观。有关“雷火炼殿”，下列说法正确的是（　　） A．“雷火炼殿”属于尖端放电现象 B．只要云层移近金殿就会产生“雷火炼殿”现象 C．在金殿与带电积雨云之间发生雷电时，由于金顶是天然的无尖端导体，所以出现火球在金殿屋顶来回滚动的现象 D．近代由于人们给金殿安装避雷设施，屏蔽了雷电对金殿的影响，导致“雷火炼殿”现象消失 【答案】C 【详解】ABC．“雷火炼殿”时，带电云层与具有导电本领的金顶之间，由于高压使空气电离而产生雷电，又由于金顶是天然的无尖端导体，金顶所带电荷不能大量释放到空气中，所以出现火球在金殿屋顶来回滚动的现象，该现象并非尖端放电现象，选项AB错误，C正确； D．给金殿安装避雷设施后，空气中的电离电荷被导入大地，无法再现火球在金殿屋顶来回滚动的现象，并非静电屏蔽的缘故，选项D错误。 故选C。 【变式2-3】（多选）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，针尖感应出负电荷 B．云层靠近避雷针时，针尖感应出正电荷 C．避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施 D．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 【答案】BC 【详解】AB．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错误，B正确； C．避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施，故C正确； D．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，D错误。 故选BC。 【题型03】静电屏蔽（难点） 【深度理解】 1．静电屏蔽的实质 静电屏蔽的实质是静电平衡。金属壳内的感应电荷的电场和外加电场矢量和为零，好像是金属壳将外电场“挡”在外面，即所谓的屏蔽作用，其实是壳内两种电场并存，矢量和为零。 2．静电屏蔽的两种情况 静电外屏蔽 静电内屏蔽 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的电场在空腔内的合电场强度为零，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 导体空腔内不受外界电场影响 接地导体空腔外部不受内部电场影响 本质 静电感应与静电平衡 【典例3】2025年4月22日，“中国静电防护产业展”在上海世博展览馆盛大开幕。生活中有很多静电现象，有利的我们要加以利用，有害的我们要想办法防止。关于静电的应用与静电危害的防止，下列说法正确的是（　　） A．复印机是利用同种电荷间的吸引力来工作的 B．加油站工作人员穿橡胶鞋 C．小汽车顶上装有一根露在外面的小天线是避雷针 D．防静电椅子通过椅面嵌件、金属支撑件与导电脚轮形成静电泄放通道 【答案】D 【详解】A．复印机利用异种电荷吸引墨粉，故A错误。 B．橡胶鞋绝缘，不利于静电泄放，加油站工作人员应穿防静电鞋，故B错误； C．小汽车顶上装有一根露在外面的小天线是收音机天线，不是避雷针，故C错误； D．防静电椅子是通过椅面嵌件、金属支撑件与导电脚轮形成静电泄放通道，将人体静电导入大地，故D正确。 故选D。 【变式3-1】(多选)如图所示，把原来不带电的金属壳B的外表面接地，将一带正电的小球A经小孔放入球壳中，但不与B发生接触，达到静电平衡后，则(　　) A．B的空腔内电场强度为零 B．B不带电 C．B的内表面带负电 D．金属壳B外C点电场强度为零 【答案】CD 【解析】A带正电，由于静电感应，金属壳B内表面感应出负电荷；金属壳B外表面接地，可知金属壳B外表面不带电，所以B带负电，故C正确，B错误。B的空腔内有由带正电小球指向B的内表面的辐向电场，所以B的空腔内电场强度不为零，故A错误。达到静电平衡后，由静电屏蔽原理可知金属壳B外的电场强度为零，即金属壳B外C点电场强度为零，故D正确。 【变式3-2】实验小组的同学用金属罩、两个带正电的小球和铁架台做验证静电屏蔽的实验，下列四幅图像所表示的情景，可能在实验中出现的是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】A．金属壳未接地，外部正电荷会使壳表面感应出电荷，但壳内部电场为零，内部的正电荷小球不会受到外部正电荷的库仑斥力（不会出现排斥偏转），A错误； B．金属壳接地，壳与大地成为等势体，外部正电荷的电场被屏蔽，内部的正电荷小球不受外部电场影响（保持竖直静止），B错误； C．金属罩未接地时，金属壳外部有感应电荷，对外部的正电荷小球有作用力，C正确； D．金属罩接地后，外部能屏蔽掉金属罩内部电场，D错误。 故选C。 【变式3-3】如图所示，P是一个带电体，S代表放在绝缘板上的一些小纸屑，而N是一个不带电的空金属球。那么，各图中的纸屑S不会被其带电体P吸引的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】A．由于空腔金属球（或者网罩）无论是否接地，都能把外部的电场屏蔽起来不让它影响内部，A正确； B．若把空腔金属球（或者网罩）接地，就能够把内部带电体的电场屏蔽起来不让它影响外部电器，B项中金属球未接地，金属球内表面和外表面都有感应电荷，纸屑S会被其带电体P吸引。B错误； CD．C、D中带电体与纸屑在同一空间中，不够成静电屏蔽，会被吸引，CD错误。 故选A。 【题型04】静电吸附 【基本理解】 1．静电吸附的原理：在电场中，带电粒子受到静电力的作用，向着电极运动，最后会被吸附在电极上。 2．静电吸附的应用：静电除尘、静电喷漆、静电复印。 【典例4】（多选）静电喷涂机原理如图所示，静电喷涂机接高压电源，工作时将涂料微粒喷向带正电的被喷涂工件，高速运动的微粒被吸附到工件表面，关于静电喷涂机的涂料微粒，下列说法中正确的有（　　） A．微粒带正电 B．微粒带负电 C．微粒受电场力作用 D．微粒可带正电，也可带负电 【答案】BC 【详解】静电喷漆的原理是让带电的漆料微粒在电场力的作用下吸附到工件上，因被喷涂工件带正电，故微粒带负电。 故选BC。 【变式4-1】某空气净化器中有一个带正电的集尘板，当空气通过净化器时，空气中的灰尘颗粒会被吸附在集尘板上。以下说法正确的是（　　） A．集尘板带正电，是因为得到电子 B．灰尘颗粒可能带负电 C．灰尘颗粒可能带正电 D．灰尘颗粒一定不带电 【答案】B 【详解】A．集尘板带正电，是因为它失去电子，故A错误； BCD．集尘板带正电，空气中的灰尘颗粒会被吸附在集尘板上，异种电荷相互吸引，灰尘颗粒可能带负电，带电体可以吸引轻小物体，灰尘颗粒可能不带电，故B正确，CD错误。 故选B。 【变式4-2】在玻璃管中心轴上安装一根直导线，玻璃管外绕有线圈，直导线的一端和线圈的一端分别跟感应圈的两放电柱相连，开始，感应圈未接通电源，点燃蚊香，让烟通过玻璃管冒出，当感应圈电源接通时，玻璃管中的导线和管外线圈间就会加上高电压，立即可以看到，不再有烟从玻璃管中冒出来了。过一会儿还可以看到管壁吸附了一层烟尘。 A．烟尘因为带正电而被吸附到玻璃管壁上 B．同一烟尘颗粒在被吸附过程中离玻璃管壁越近速度越大 C．同一烟尘颗粒在被吸附过程中离玻璃管壁越近速度越小 D．同一烟尘颗粒在被吸附过程中如果带电荷量不变，离管壁越近则加速度越大 【答案】B 【详解】A．接通电源后，在管壁和直导线中间形成强电场，处于强电场中的空气分子会被电离为电子和正离子，烟尘中含有碳粒，因吸附电子带上负电，而被吸附到玻璃管壁上，故A错误； BC．由于静电力做功，同一烟尘颗粒在被吸附过程中离管壁越近，速度越大，故B正确，C错误； D．由于离管壁越近，电场强度越小，同一烟尘颗粒在被吸附过程中如果带电荷量不变，离管壁越近所受电场力越小，则加速度越小，故D错误。 故选B。 【变式4-3】科技节上，小张小组制作了一个简易静电除尘器：在两平行金属板间加高压，使烟尘颗粒带电后被吸附。关于该装置，下列说法正确的是（　　） A．烟尘颗粒一定带正电才能被吸附 B．两极线间电场方向由负极指向正极 C．颗粒所受电场力方向与其所带电荷性质无关 D．静电除尘利用了“异种电荷相互吸引”的原理 【答案】D 【详解】A．静电除尘中，烟尘颗粒被电离后，无论带正电还是负电，都会被带相反电荷的极板吸附，并非一定带正电才能被吸附，故A错误； B．电场方向由正极指向负极，而非负极指向正极，故B错误； C．电场力方向与电荷性质有关（正电荷受力方向与电场方向相同，负电荷相反）；故C错误； D．静电除尘的核心原理是让烟尘颗粒带电，再被带异种电荷的极板吸附，正是利用了“异种电荷相互吸引”的规律；故D正确。 故选D。 第二部分 素养提升练 一、单选题 1．从生活走向物理，从物理走向社会，物理和生活息息相关，联系生活实际对物理基本概念的认识和理解，是学好物理的基础。下列有关电磁学知识的相关说法，正确的是（　　） A．图甲中是避雷针的示意图，避雷针防止建筑物被雷击的原理是静电屏蔽原理 B．图乙为静电喷漆的示意图，静电喷漆时使被喷的金属件与油漆雾滴带相同的电荷，这样使油漆与金属表面在静电斥力作用下喷涂更均匀 C．图丙中超高压带电作业的工作人员，为了保证安全，他们必须穿上橡胶制成的绝缘衣服 D．图丁中家用煤气灶点火装置的针形放电电极，利用了尖端放电的工作原理 【答案】D 【详解】A．避雷针可以避免建筑物被雷击，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A错误； B．静电喷漆时使被喷的金属件与油漆雾滴带相反的电荷，这样使油漆与金属表面在静电引力作用下喷涂更均匀，故B错误； C．超高压带电作业的工作人员，为了保证他们的安全，他们必须穿上金属丝制成的衣服，以起到静电屏蔽的作用，故C错误； D．家用煤气灶点火装置的针形放电电极，利用了尖端放电的工作原理，故D正确。 故选D。 2．静电除尘原理是设法使空气中的尘埃带电，在静电力作用下，尘埃到达电极而被收集起来，如图所示，静电除尘器由板状收集器A和线状电离器B组成，A、B间接有高压电源，它们之间形成很强的电场，能使空气中的气体分子电离，进而使通过除尘器的尘埃带电，最后被吸附到收集器A上，下列选项正确的是（　　） A．收集器A吸附尘埃的原因是尘埃受到重力作用使之定向移动 B．收集器A吸附大量尘埃，是因为尘埃带正电 C．收集器A和电离器B之间形成匀强电场 D．尘埃靠近收集器A的过程中，加速度变小 【答案】D 【详解】AB．空气中的气体分子电离，进而使通过除尘器的尘埃带电，最后被吸附到收集器A，由图可知A带正电，异种电荷相互吸引，所以尘埃带上了负电 ，即收集器A吸附大量尘埃的原因是尘埃带上了负电 ，故AB错误； CD．越靠近线状电离器B，电场强度越大，靠近收集器A的过程中，电场强度越小，电场力越小，加速度越小，所以收集器A和电离器B之间形成的不是匀强电场，故C错误，D正确。 故选D。 3．如图，一个原来不带电的半径为r的空心金属球放在绝缘支架上，右侧放置一个电荷量为＋Q 的点电荷，点电荷到金属球表面的最近距离为2r。静电平衡时感应电荷在球心处激发的场强大小为（　　） A．0 B． C． D． 【答案】B 【详解】静电平衡时，金属球内任意一点的电场强度为零，感应电荷的电场与外电场等大反向，合场强为零 电荷量为＋Q 的点电荷在球心处的电场 感应电荷在球心处激发的场强。 故选 B。 4．在水平向右的场强大小为的匀强电场中，放入一不带电的导体球，导体球在静电平衡后其周围的电场分布如图所示，以球心O为坐标原点建立直角坐标系，x轴平行于原匀强电场的方向。已知M、N为x轴上关于O点对称的两个点，两点场强分别为、，P、Q为y轴上关于O点对称的两个点，两点场强分别为、，且有，，下列选项正确的是（　　） A． B． C．导体球上的感应电荷在M点产生的电场方向向左 D．导体球上的感应电荷在P点产生的电场方向向左 【答案】D 【详解】根据对称性可知 ，， 所以导体球上的感应电荷在M点产生的电场方向向右,因为 所以导体球上的感应电荷在P点产生的电场方向向左。 故选D。 5．如图所示，金属球壳的外表面带正电，其上方有一个小孔，导线与金属球相连，导线的外表面绝缘，导线的线头端A不绝缘，B是金属球壳外表面上的一点，C是金属球壳内表面上的一点，D是金属球壳的球心，E是金属球壳外的一点，下列说法正确的是（　　） A．若金属球在E点，A与B接触，则金属球带负电 B．若金属球在E点，A与C接触，则金属球带不带电 C．若金属球在D点，A与C接触，则金属球带正电 D．若金属球在D点，A与B接触，则金属球不带电 【答案】D 【详解】A．若金属球在E点，因为金属球壳外表面带正电，当A与B接触，金属球和金属球壳通过导线相连成为一个导体，金属球会带上正电，故A错误； BC．若金属球在E点，因为金属球的电势低于整个金属球壳，当A与C接触，金属球带正电而球壳内表面带负电；若金属球在D点，A与C接触，金属球不带电，故BC错误； D．若金属球在D点，因为金属球与金属球壳外电势相等，当A与B接触，金属球不带电，故D正确。 故选D。 6．如图所示，带电体靠近一个接地（大地电势为零）空腔导体，空腔里面无电荷。静电平衡后，下列物理量不为零的是（　　） A．导体空腔内任意点的电势 B．导体外表面的电荷量 C．导体空腔内任意点的电场强度 D．导体空腔内表面的电荷量 【答案】B 【详解】AB．由于导体接地，故整个导体的电势为零。导体外表面受带电体的影响，所带电荷量不为零，故A不符合题意、B符合题意； CD．静电平衡状态下的导体内部电场强度处处为零，且内表面不带电，故CD不符合题意。 故选B。 7．如图所示，电工在几十万伏的高压线上进行带电作业时，会身穿由导电金属材料与纺织纤维混纺交织成布制成的屏蔽服。下列关于屏蔽服的作用，说法正确的是（　　） A．利用金属材料不易拉破的特性保护电工 B．根据静电屏蔽原理，屏蔽服内的合场强为零 C．电工穿屏蔽服，主要是为了挡风御寒 D．金属材料电阻小，能对人体起保护作用 【答案】B 【详解】高压带电作业时，屏蔽服采用金属丝织成，利用静电屏蔽原理，当金属网（或金属织物）包裹人体时，外界电场会使金属表面感应电荷，使屏蔽服内部的合电场强度几乎为零，从而保护电工不受外部高压电场伤害。 故选B。 8．一半径为R的金属薄球壳内壁接地，其球心处安置有一个点电荷+Q，如图所示。P为金属球外距离球心2R的一点，下列表述中正确的是（　　） A．金属球壳的外表面带正电 B．金属球壳的内表面不带电 C．在P处引入正点电荷q，受斥力大小为 D．金属球壳感应电荷在P处形成的场强大小为 【答案】D 【详解】A．由于球壳内壁接地，电势为零，如果外壳带正电，电场线的方向指向无穷远处，无穷远处电势为零，而沿着电场线方向，电势降低，说明球壳电势大于零，与前提矛盾，因此金属球壳的外表面不带电，A错误； B．由于静电感应，球壳内表面带负电，而且所带电荷量为，B错误； C．由于球壳接地，球壳外部的电场强度处处为零，若在P处引入正点电荷q，，此时在球壳外表面上会感应出一定量的负电荷，它与q间的电场力与Q无关，C错误。 D．由于球壳接地，球壳外部的电场强度处处为零，即Q在某点产生的场强与感应电荷在某点产生的场强等大反向，合场强为零，因此金属球壳感应电荷在P处形成的场强大小为 方向指向球心，D正确。 故选D。 二、多选题 9．关于静电的利用与防护，下列说法正确的是（　　） A．雷雨时可以在大树下躲雨 B．处于静电场中处于平衡的导体，其内部某点的电场强度一定为零 C．超高压带电作业的工人穿戴的工作服是用包含金属丝的织物制成，是静电的防护 D．高压输电线上方有两条与之平行的接地导线，目的是把高压线屏蔽起来以防止雷击 【答案】BCD 【详解】A．大树容易发生尖端放电，雷雨时不能够在大树下躲雨，故A错误； B．处于静电场中的导体，其内部某点的电场强度一定为零，故B正确； C．超高压带电作业的工人穿戴的工作服是用包含金属丝的织物制成，工作服就像一个金属网罩，可以起到静电屏蔽的作用，保护工人的安全，故C正确； D．根据静电屏蔽原理可知，高压输电线上方有两条与之平行的接地导线，目的是把高压线屏蔽起来以防止雷击，故D正确。 故选BCD。 10．如图所示，导体球A与导体球壳B同心，原来都不带电，也不接地，设M、N两点的场强大小为EM和EN，下列说法中正确的是（     ） A．若使A带电，则EM≠0，EN=0 B．若使B带电，则EM=0，EN≠0 C．若使A球带电，B球接地，则EM=0，EN=0 D．若使A球带电，B球接地，则EM≠0，EN=0 【答案】BD 【详解】A．如果A带电，则会感应B内部带异种电荷，外部电性与A相同，那么 EM≠0，EN≠0 故A错误； B．如果B带电，由于同种电荷的排斥，电荷只分布在外表面E内=0，因此 EM=0，而EN≠0 故B正确； CD．如使A球带电，B球接地，是接地屏蔽，外部无电场，内部有电场，即 EM≠0，EN=0 故C错误，D正确。 故选BD。 11．在一次科学晚会上，一位老师表演了一个“魔术”：如图，一个没有底的空塑料瓶上固定着一根铁锯条和一块易拉罐（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。摇动起电机，顿时塑料瓶清澈透明，停止摇动，又是烟雾缭绕。若锯条接电源负极，金属片接正极，下列说法正确的是（   ） A．起电机摇动时，塑料瓶内锯条附近电场强度最大 B．起电机摇动时，烟尘带负电 C．消失的烟尘最终运动到了锯条上 D．消失的烟尘是从瓶口和瓶底跑掉的 【答案】AB 【详解】A．由尖端附近的电场线比较密集可知，在锯条附近的电场强度最大，故A正确； BCD．负离子在电场力作用下，向正极移动时，碰到烟尘微粒使它带负电，因此带负电烟尘，在电场力作用下，向金属片运动，最终被吸附到金属片上，故B正确，CD错误。 故选AB。 12．如图所示为滚筒式静电分选器的示意图，由料斗A，导板B，导体滚筒C，刮板D，料槽E、F和放电针G等部件组成。滚筒C、放电针G分别接直流高压电源的正、负极，并令滚筒C接地，放电针G与滚筒间施加高电压并电离空气，颗粒经过电离空气后都带上电荷。现将金属和塑料碎成粉粒后加入料斗，由于塑料及金属导电性能不同，最终可完成分离，并通过料槽E、F进行回收，则下列说法正确的是（　　） A．经过电离空气后，金属粉粒带正电，塑料粉粒带负电 B．金属粉粒会落入料槽F C．塑料粉粒会落入料槽F D．放电针G端点附近电场强度大于滚筒C附近的电场强度 【答案】BD 【详解】A．放电针G附近的空气受高压电场作用而电离，在电场力作用下，大量的电子或负离子被喷射在粉粒上，两种粉粒均带负电，故A错误； BC．带负电的金属粉粒因具有良好的导电性，所以在与带正电的滚筒C接触后，其上的负电被滚筒C上的正电中和，在重力作用下落于料槽F；绝缘性能良好的塑料粉粒，其所带负电不容易传给滚筒C，在滚筒C的静电吸引力作用下，附着于滚筒C的表面并随滚筒C转动，最后粉粒较大者在重力作用下掉入料槽E，粉粒较小者由刮板将其刮入料槽E，故B正确，C错误； D．尖端附近的电场线比较密集，所以在放电针G端点附近电场强度大于滚筒C附近的电场强度，故D正确。 故选BD。 13．如图所示，在绝缘板上放有一个不带电的金箔验电器A和一个带正电荷的空腔导体B，下列实验方法中能使验电器金属箔片张开的是（　     　） A．用取电棒C（带绝缘柄的导体棒）先跟B的内壁接触一下后再跟A接触 B．用绝缘导线把验电器跟取电棒C的导体部分相连，再把取电棒与B的内壁接触 C．使验电器A靠近B，再用金属网罩罩住B D．使验电器A靠近B，再用金属网罩罩住A 【答案】BC 【详解】A．导体球壳B的电荷都在外表面上，因此用取电棒C跟B的内壁接触，根本取不到电荷，因此不会使验电器的金属箔片张开，A错误； B．用绝缘导线把验电器跟取电棒C的导体部分相连，再把取电棒与B的内壁接触，这时验电器的金属球和导体壳电势相等，会带上同种电荷，因此验电器金属箔片会张开，B正确； CD．使验电器A靠近B，即使用金属网罩罩住B，在金属网内表面感应出负电荷，外表面感应出正电荷，在金属网外仍有电场，会使金属球A带负电荷，金属箔片带正电荷，金属箔片会张开；而如果金属网罩罩住A，由于静电屏蔽，A不会有感应电荷，金属箔片不会张开，因此C正确，D错误。 故选BC。 三、填空题 14．如图是静电除尘装置的示意图，烟气从管口_____进入（选填：“M”或者“N”）。当金属丝、两端接直流高压电源后，可实现减少排放烟气中粉尘的目的。为提高除尘的效率，端应接直流高压电源的_____（选填：“正极”或者“负极”）。 【答案】 M 负极 【详解】[1]因为烟气要经过金属管内进行除尘，所以应从管口M进入，这样才能在管内完成粉尘的去除过程； [2]在静电除尘中，粉尘要吸附电子带上负电，然后向带正电的金属管运动从而被收集。金属丝A端要放出电子使粉尘带电，所以A端应接直流高压电源的负极，这样A端才能放出电子让粉尘带上负电。 学科网（北京）股份有限公司 $ 9.4 静电的防止与利用 第一部分 题型专练 【题型01】静电平衡 【典例1】如图所示，长为l的导体棒原来不带电，现将一个带正电的点电荷q放在棒的中心轴线上距离棒的左端R处。当棒达到静电平衡后（　　） A．棒整体带负电 B．感应电荷在O点产生的电场方向水平向左 C．棒的中点O处有净剩电荷 D．感应电荷在棒的中点O处产生的场强大小为 【变式1-1】(多选)关于处于静电平衡状态的导体，下列说法正确的是(　　) A．导体内部的电场强度处处为0 B．导体内部将没有多余的净电荷 C．导体的外表面没有电荷 D．导体外部的电场强度处处为0 【变式1-2】 如图所示，A是带正电的小球，B为不带电的导体，A、B均放在绝缘支架上，M、N是导体B中的两点。当导体B达到静电平衡后，下列说法正确的是（　　） A．左端感应出正电荷，右端感应出负电荷 B．M、N两点电场强度大小的关系为EM>EN C．M、N两点电场强度大小的关系为EM=EN D．若把A移走，则左端和右端仍显电性 【变式1-3】物理课上，老师将一不带电的金属球壳用绝缘支架固定。球壳横截面如图所示，球心为O，A是球内位于球心左侧一点。当老师把跟丝绸摩擦过的玻璃棒缓慢靠近金属球壳但未接触的过程中，可判定（　　） A．整个球壳将带上正电 B．A点的电场强度逐渐增大 C．球壳上的感应电荷在A点产生的电场强度逐渐增大 D．沿过A的虚线将球壳分为左、右两部分，则左侧球壳的带电量小于右侧球壳的带电量 【题型02】尖端放电 【典例2】北方冬天寒冷干燥，穿脱毛料衣物时，会使人身上带上静电。下列做法可以将人身上的静电转移走，并使人没有很强“电击感”的是（　　） A．用手背接触金属物体 B．用手背接触绝缘体 C．用指尖接触金属物体 D．用指尖接触绝缘体 【变式2-1】中国古代建筑中，常有“悬山顶”式设计（如图），为防雷击，屋脊两端安装金属制“鸱吻”（龙形饰物），并通过铁索与大地相连。某次雷雨天气，带负电的云层正在接近屋顶，下列说法正确的是（　　） A．云层靠近时，鸱吻尖端感应出正电荷，铁索中自由电子向下移动 B．云层靠近时，鸱吻尖端感应出正电荷，铁索中自由电子向上移动 C．云层靠近时，鸱吻尖端感应出负电荷，铁索中自由电子向下移动 D．云层靠近时，鸱吻尖端感应出负电荷，铁索中自由电子向上移动 【变式2-2】如图所示为位于湖北省西北部武当山上的金殿，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，像被重新洗练过一般，这就是人们所说的“雷火炼殿”奇观。有关“雷火炼殿”，下列说法正确的是（　　） A．“雷火炼殿”属于尖端放电现象 B．只要云层移近金殿就会产生“雷火炼殿”现象 C．在金殿与带电积雨云之间发生雷电时，由于金顶是天然的无尖端导体，所以出现火球在金殿屋顶来回滚动的现象 D．近代由于人们给金殿安装避雷设施，屏蔽了雷电对金殿的影响，导致“雷火炼殿”现象消失 【变式2-3】（多选）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，针尖感应出负电荷 B．云层靠近避雷针时，针尖感应出正电荷 C．避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施 D．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 【题型03】静电屏蔽（难点） 【典例3】2025年4月22日，“中国静电防护产业展”在上海世博展览馆盛大开幕。生活中有很多静电现象，有利的我们要加以利用，有害的我们要想办法防止。关于静电的应用与静电危害的防止，下列说法正确的是（　　） A．复印机是利用同种电荷间的吸引力来工作的 B．加油站工作人员穿橡胶鞋 C．小汽车顶上装有一根露在外面的小天线是避雷针 D．防静电椅子通过椅面嵌件、金属支撑件与导电脚轮形成静电泄放通道 【变式3-1】(多选)如图所示，把原来不带电的金属壳B的外表面接地，将一带正电的小球A经小孔放入球壳中，但不与B发生接触，达到静电平衡后，则(　　) A．B的空腔内电场强度为零 B．B不带电 C．B的内表面带负电 D．金属壳B外C点电场强度为零 【变式3-2】实验小组的同学用金属罩、两个带正电的小球和铁架台做验证静电屏蔽的实验，下列四幅图像所表示的情景，可能在实验中出现的是（　　） A． B． C． D． 【变式3-3】如图所示，P是一个带电体，S代表放在绝缘板上的一些小纸屑，而N是一个不带电的空金属球。那么，各图中的纸屑S不会被其带电体P吸引的是（　　） A． B． C． D． 【题型04】静电吸附 【典例4】（多选）静电喷涂机原理如图所示，静电喷涂机接高压电源，工作时将涂料微粒喷向带正电的被喷涂工件，高速运动的微粒被吸附到工件表面，关于静电喷涂机的涂料微粒，下列说法中正确的有（　　） A．微粒带正电 B．微粒带负电 C．微粒受电场力作用 D．微粒可带正电，也可带负电 【变式4-1】某空气净化器中有一个带正电的集尘板，当空气通过净化器时，空气中的灰尘颗粒会被吸附在集尘板上。以下说法正确的是（　　） A．集尘板带正电，是因为得到电子 B．灰尘颗粒可能带负电 C．灰尘颗粒可能带正电 D．灰尘颗粒一定不带电 【变式4-2】在玻璃管中心轴上安装一根直导线，玻璃管外绕有线圈，直导线的一端和线圈的一端分别跟感应圈的两放电柱相连，开始，感应圈未接通电源，点燃蚊香，让烟通过玻璃管冒出，当感应圈电源接通时，玻璃管中的导线和管外线圈间就会加上高电压，立即可以看到，不再有烟从玻璃管中冒出来了。过一会儿还可以看到管壁吸附了一层烟尘。 A．烟尘因为带正电而被吸附到玻璃管壁上 B．同一烟尘颗粒在被吸附过程中离玻璃管壁越近速度越大 C．同一烟尘颗粒在被吸附过程中离玻璃管壁越近速度越小 D．同一烟尘颗粒在被吸附过程中如果带电荷量不变，离管壁越近则加速度越大 【变式4-3】科技节上，小张小组制作了一个简易静电除尘器：在两平行金属板间加高压，使烟尘颗粒带电后被吸附。关于该装置，下列说法正确的是（　　） A．烟尘颗粒一定带正电才能被吸附 B．两极线间电场方向由负极指向正极 C．颗粒所受电场力方向与其所带电荷性质无关 D．静电除尘利用了“异种电荷相互吸引”的原理 第二部分 素养提升练 一、单选题 1．从生活走向物理，从物理走向社会，物理和生活息息相关，联系生活实际对物理基本概念的认识和理解，是学好物理的基础。下列有关电磁学知识的相关说法，正确的是（　　） A．图甲中是避雷针的示意图，避雷针防止建筑物被雷击的原理是静电屏蔽原理 B．图乙为静电喷漆的示意图，静电喷漆时使被喷的金属件与油漆雾滴带相同的电荷，这样使油漆与金属表面在静电斥力作用下喷涂更均匀 C．图丙中超高压带电作业的工作人员，为了保证安全，他们必须穿上橡胶制成的绝缘衣服 D．图丁中家用煤气灶点火装置的针形放电电极，利用了尖端放电的工作原理 2．静电除尘原理是设法使空气中的尘埃带电，在静电力作用下，尘埃到达电极而被收集起来，如图所示，静电除尘器由板状收集器A和线状电离器B组成，A、B间接有高压电源，它们之间形成很强的电场，能使空气中的气体分子电离，进而使通过除尘器的尘埃带电，最后被吸附到收集器A上，下列选项正确的是（　　） A．收集器A吸附尘埃的原因是尘埃受到重力作用使之定向移动 B．收集器A吸附大量尘埃，是因为尘埃带正电 C．收集器A和电离器B之间形成匀强电场 D．尘埃靠近收集器A的过程中，加速度变小 3．如图，一个原来不带电的半径为r的空心金属球放在绝缘支架上，右侧放置一个电荷量为＋Q 的点电荷，点电荷到金属球表面的最近距离为2r。静电平衡时感应电荷在球心处激发的场强大小为（　　） A．0 B． C． D． 4．在水平向右的场强大小为的匀强电场中，放入一不带电的导体球，导体球在静电平衡后其周围的电场分布如图所示，以球心O为坐标原点建立直角坐标系，x轴平行于原匀强电场的方向。已知M、N为x轴上关于O点对称的两个点，两点场强分别为、，P、Q为y轴上关于O点对称的两个点，两点场强分别为、，且有，，下列选项正确的是（　　） A． B． C．导体球上的感应电荷在M点产生的电场方向向左 D．导体球上的感应电荷在P点产生的电场方向向左 5．如图所示，金属球壳的外表面带正电，其上方有一个小孔，导线与金属球相连，导线的外表面绝缘，导线的线头端A不绝缘，B是金属球壳外表面上的一点，C是金属球壳内表面上的一点，D是金属球壳的球心，E是金属球壳外的一点，下列说法正确的是（　　） A．若金属球在E点，A与B接触，则金属球带负电 B．若金属球在E点，A与C接触，则金属球带不带电 C．若金属球在D点，A与C接触，则金属球带正电 D．若金属球在D点，A与B接触，则金属球不带电 6．如图所示，带电体靠近一个接地（大地电势为零）空腔导体，空腔里面无电荷。静电平衡后，下列物理量不为零的是（　　） A．导体空腔内任意点的电势 B．导体外表面的电荷量 C．导体空腔内任意点的电场强度 D．导体空腔内表面的电荷量 7．如图所示，电工在几十万伏的高压线上进行带电作业时，会身穿由导电金属材料与纺织纤维混纺交织成布制成的屏蔽服。下列关于屏蔽服的作用，说法正确的是（　　） A．利用金属材料不易拉破的特性保护电工 B．根据静电屏蔽原理，屏蔽服内的合场强为零 C．电工穿屏蔽服，主要是为了挡风御寒 D．金属材料电阻小，能对人体起保护作用 8．一半径为R的金属薄球壳内壁接地，其球心处安置有一个点电荷+Q，如图所示。P为金属球外距离球心2R的一点，下列表述中正确的是（　　） A．金属球壳的外表面带正电 B．金属球壳的内表面不带电 C．在P处引入正点电荷q，受斥力大小为 D．金属球壳感应电荷在P处形成的场强大小为 二、多选题 9．关于静电的利用与防护，下列说法正确的是（　　） A．雷雨时可以在大树下躲雨 B．处于静电场中处于平衡的导体，其内部某点的电场强度一定为零 C．超高压带电作业的工人穿戴的工作服是用包含金属丝的织物制成，是静电的防护 D．高压输电线上方有两条与之平行的接地导线，目的是把高压线屏蔽起来以防止雷击 10．如图所示，导体球A与导体球壳B同心，原来都不带电，也不接地，设M、N两点的场强大小为EM和EN，下列说法中正确的是（     ） A．若使A带电，则EM≠0，EN=0 B．若使B带电，则EM=0，EN≠0 C．若使A球带电，B球接地，则EM=0，EN=0 D．若使A球带电，B球接地，则EM≠0，EN=0 11．在一次科学晚会上，一位老师表演了一个“魔术”：如图，一个没有底的空塑料瓶上固定着一根铁锯条和一块易拉罐（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。摇动起电机，顿时塑料瓶清澈透明，停止摇动，又是烟雾缭绕。若锯条接电源负极，金属片接正极，下列说法正确的是（   ） A．起电机摇动时，塑料瓶内锯条附近电场强度最大 B．起电机摇动时，烟尘带负电 C．消失的烟尘最终运动到了锯条上 D．消失的烟尘是从瓶口和瓶底跑掉的 12．如图所示为滚筒式静电分选器的示意图，由料斗A，导板B，导体滚筒C，刮板D，料槽E、F和放电针G等部件组成。滚筒C、放电针G分别接直流高压电源的正、负极，并令滚筒C接地，放电针G与滚筒间施加高电压并电离空气，颗粒经过电离空气后都带上电荷。现将金属和塑料碎成粉粒后加入料斗，由于塑料及金属导电性能不同，最终可完成分离，并通过料槽E、F进行回收，则下列说法正确的是（　　） A．经过电离空气后，金属粉粒带正电，塑料粉粒带负电 B．金属粉粒会落入料槽F C．塑料粉粒会落入料槽F D．放电针G端点附近电场强度大于滚筒C附近的电场强度 13．如图所示，在绝缘板上放有一个不带电的金箔验电器A和一个带正电荷的空腔导体B，下列实验方法中能使验电器金属箔片张开的是（　     　） A．用取电棒C（带绝缘柄的导体棒）先跟B的内壁接触一下后再跟A接触 B．用绝缘导线把验电器跟取电棒C的导体部分相连，再把取电棒与B的内壁接触 C．使验电器A靠近B，再用金属网罩罩住B D．使验电器A靠近B，再用金属网罩罩住A 三、填空题 14．如图是静电除尘装置的示意图，烟气从管口_____进入（选填：“M”或者“N”）。当金属丝、两端接直流高压电源后，可实现减少排放烟气中粉尘的目的。为提高除尘的效率，端应接直流高压电源的_____（选填：“正极”或者“负极”）。 学科网（北京）股份有限公司 $