第9.4节 静电的防止与利用（高效培优·讲义）物理人教版必修第三册

本高中物理讲义聚焦“静电的防止与利用”，系统梳理静电平衡（特征、电荷分布）、尖端放电（原理、应用）、静电屏蔽（两种模型）、静电吸附（除尘、喷涂等应用）等核心知识点，通过知识导图构建从原理到现象再到应用的学习支架。 资料特色在于通过对比表格明晰概念差异，结合武当山金殿、避雷针等生活实例深化理解，融入真题与分层练习。以科学思维中的模型建构和科学态度与责任中的联系实际为核心，课中辅助教师高效授课，课后助力学生查漏补缺，提升解决实际问题的能力。

第9.4节 静电的防止与利用 目录 01 本节导航·目标清单 02 教材精研·内容全解 考点01 静电平衡 考点02 尖端放电 考点03 静电屏蔽 考点04 静电吸附 03 避坑指南·解题通法 角度01 静电平衡 角度02 尖端放电 角度03 静电屏蔽 角度04 静电吸附 04 真题闯关·溯源演练 05 课后三阶·精准练习 目标导航 方法指导 1.了解冲量的概念，理解动量定理的内涵。 2.知道动量定理和动能定理的区别。 3.能用动量定理解释生产生活中的有关现象和解决实际问题。 1.通过理论推导，掌握动量定理的表达式。 2.通过对比，理解动量定理和动能定理的区别。 3.通过分析生活中的缓冲现象，掌握动量定理的应用。 知识导图 考点01 静电平衡 1、静电感应现象：放在电场中的导体，其内部自由电荷在电场力作用下定向移动，而使导体两端出现等量异号电荷的现象。 2、静电平衡状态：导体中（包括表面）自由电子不再发生定向移动，我们就认为导体达到了静电平衡状态。 3、静电平衡产生原理：如下图所示，将金属导体放到外电场E0中，导体中自由电子受到外电场的电场力作用后向左移动，在右侧出现多余正电荷，导体两侧出现的正、负电荷在导体内部产生电场强度E’，该电场强度与外电场方向相反，这两个电场叠加后使原电场强度逐渐减弱，直至导体内部各点的合电场强度E=0为止，此时F＝Eq＝0，导体内的自由电子不再发生定向移动。 4、静电平衡状态下导体的特点 （1）处于静电平衡状态的导体，内部的场强处处为零。 （2）处于静电平衡状态的整个导体是一个等势体，它的表面是一个等势面。 （3）表面处的场强不为零，表面处的场强方向跟导体表面垂直。 5、导体上电荷的分布 （1）处于静电平衡状态的导体，内部没有电荷，电荷只分布在外表面上。 （2）在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度（单位面积的电荷量）越大，凹陷的位置几乎无电荷。 注意：人与大地都是导体，在人触摸导体的过程中，带电体、人、大地组成一个新导体，地球往往是新导体的远端。 【深化点拨】 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强度E0方向相反的电场，其电场强度为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：一是导体内部的电场强度处处为0，二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电场强度为0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0。 3．对静电平衡时导体上电荷分布的理解 （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种电荷，外表面有感应电荷。 1．关于三种起电方式以及静电平衡，下列说法正确的是（　　） A．摩擦起电的本质是创造出了电荷 B．用带正电的物体接触验电器的金属球后，验电器内部金属箔带负电 C．感应起电是导体中的自由电荷发生了转移 D．处于静电平衡状态下的导体，其内部的电场可能不为零 2．（多选）武当山主峰——天柱峰上有一座金殿，常出现雷火炼殿的奇观：在雷雨交加时，屋顶常会出现盆大的火球，来回滚动。雨过天晴时，大殿屋顶金光灿灿，像被重新洗过一般，如图所示，对此，下列分析正确的是（　　） A．出现雷火炼殿现象时，大殿内的人是危险的 B．金殿肯定是一个庞大的优良导体 C．金殿顶部肯定很少有带尖的结构，不易放电 D．金殿如果安装了避雷针，这种雷火炼殿现象仍会经常出现 考点02 尖端放电 1、导体的电荷分布特点：静电平衡时导体内部没有净电荷，电荷只分布在外表面上。外表面电荷分布不均匀，表面越尖锐的位置电荷分布越密集，表面越平滑的位置电荷分布越稀疏，凹陷的位置几乎没有电荷。 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。 3、尖端放电：中性的分子电离后变成带负电的自由电子和失去电子而带正电的离子。这些带电粒子在强电场的作用下加速，撞击空气中的分子，使它们进一步电离，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，这相当于导体从尖端失去电荷。 4、尖端放电的应用 （1）制作避雷针。原理：当带电的雷雨云接近建筑物时，由于静电感应，金属棒出现与云层相反的电荷。通过尖端放电，使得空气中的带电粒子与空气中的异号电荷中和，避免建筑物遭受雷击。 （2）高压设备中导体的表面应该尽量光滑，以减少电能损失。 【深化点拨】 尖端放电解题思路点拨：尖端放电在生活中普遍存在，其应用包括建筑物的顶端安装避雷针以达到避免雷击的目的；高压设备中导体的表面应该尽量光滑，以减少电能损失。 1．如图所示，飞机机翼末端边缘有一条条像针一样的装置，此装置的作用是（     ） A．释放飞机表面的静电 B．保护飞行员，起到静电屏蔽作用 C．加强电磁通信信号，起到天线的作用 D．防止闪电击中飞机，起到避雷针的作用 2．（多选）静电现象在自然界中普遍存在，在生产生活中也时常会发生静电现象。下列关于静电现象的说法正确的是（　　） A．优质的话筒线外层往往会包裹一层金属网，这层金属网也可用绝缘网代替 B．燃气灶的放电电极往往是针尖形的，原理是尖端放电 C．油罐车车尾装有一根拖地铁链，是为了导走油罐车产生的静电 D．印刷车间的空气应保证干燥，以便导走纸页间相互摩擦产生的静电 考点03 静电屏蔽 1、静电屏蔽 （1）静电屏蔽定义：当金属外壳达到静电平衡时，内部没有电场，因而金属的外壳会对其内部起屏蔽作用，使它内部不受外部电场影响的现象。 （2）静电屏蔽应用：电子仪器和电子设备外面都有金属壳，通信电缆外面包有一层金属网，高压线路的检修人员要穿屏蔽服等，都是利用静电屏蔽现象消除外电场的影响。 2、静电屏蔽的本质 （1）导体内部不受外部电场的影响的情况 现象：由于静电感应，验电器箔片张开，如图1甲，将验电器放入导体网罩内部后验电器箔片不张开，如图1乙，即外部电场影响不到导体内部。 本质：是静电感应，导体外表面感应电荷与外电场在导体内部任一点的场强的叠加结果为零。 （2）接地导体壳内部电场对壳外空间无影响情况 现象：如图2甲导体壳没有接地时，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。 导体壳接地后，如图2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电场影响。 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。 【深化点拨】 1．静电屏蔽问题的三点注意 （1）空腔可以屏蔽外界电场，接地的空腔可以屏蔽内部的电场作用，其本质都是因为激发电场与感应电场叠加的结果，分析中应特别注意分清是哪一部分的电场作用。 （2）对静电感应，要掌握导体内部的自由电荷是如何移动的，是如何建立起附加电场的，何处会出现感应电荷。 （3）对静电平衡，要理解导体达到静电平衡时所具有的特点。 2．处于静电平衡的导体，内部场强为零，但电势不一定为零。 3．绝缘球壳中没有自由电荷，当放入外电场时，不会发生静电感应现象，壳内场强也不会为零．即不能起到屏蔽外电场的作用。 1．如图所示，绝缘金属球壳的空腔M内、外各有一小球Q和N，下列说法不正确的是（　　） A．若Q、M不带电，M不接地，则N带电时，Q上无感应电荷 B．若Q、M不带电，M接地，则N带电时，Q上无感应电荷 C．若M、N不带电，M不接地，则Q带电时，N上无感应电荷 D．若M、N不带电，M接地，则Q带电时，N上无感应电荷 2．（多选）下列关于静电现象的说法，正确的是（　　） A．图甲，高压输电线最上面两根导线的作用是和大地一起组成稀疏金属“网”，把高压线屏蔽起来 B．图乙，有金属网的屏蔽，A球上的电荷在验电器金属球B处产生的电场强度为零 C．图丙，在加油站给车加油前，要触摸一下静电释放器，是为了导走人身上的静电 D．图丁，烟尘吸附从负极释放出来的电子，在电场力作用下向A板运动 考点04 静电吸附 静电的利用与防止：静电的利用与防止一直以来都与生活息息相关，除了尖端放电核静电屏蔽之外，静电还有其他的作用，如静电吸附等。另外就是再不需要静电的场合，要采取合理的方式防止静电带来的危害。 【深化点拨】 静电吸附的应用 （1）静电除尘：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。 （2）静电唢漆：接负高压的涂料雾化器喷出的油漆微粒带负电，在静电力作用下，这些微粒向着作为正极的工件运动，并沉积在工件的表面，完成喷漆工作。 （3）静电复印：复印机的核心部件是有机光导体鼓，在没有光照时它是绝缘体，受到光照时变成导体。复印机复印的工作过程：充电、曝光、显影、转印、放电。 1．关于静电的防止和利用，下列说法正确的是（　　） A．油罐车尾部拖一条铁链是利用摩擦起电 B．飞机起落架轮胎用绝缘橡胶是防止电荷传入大地 C．静电屏蔽是利用静电感应使内部电场为零 D．静电除尘是利用同种电荷相互排斥 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 【静电平衡、尖端放电、静电屏蔽、静电吸附的比较】 现象 核心成因 关键特点 典型例子 静电平衡 导体中的自由电荷在电场力作用下定向移动，直到导体内部合场强为零 导体内部场强处处为零；整个导体是等势体；净电荷只分布在导体外表面 放在电场中的金属块最终不再有电荷定向移动 尖端放电 导体尖端处电荷面密度大，附近电场强度极强，使空气电离，电荷被 “击穿” 释放 尖端附近场强高；易产生电火花/电晕；导体表面越尖锐，效应越明显 避雷针、高压设备的光滑圆弧形设计 静电屏蔽 处于静电平衡状态的导体壳/金属网，其内部区域不受外部电场影响 导体壳内部场强为零；可屏蔽外部电场，也可屏蔽内部电场对外的影响 高压作业的金属均压服、精密仪器的金属外壳 静电吸附 带电体对轻小不带电物体的感应起电/极化作用，使物体靠近端出现异种电荷，产生吸引力 不需要接触；仅对轻小物体作用；力的方向总是指向带电体 静电除尘、静电复印、梳子吸碎纸屑 弹性碰撞和非弹性碰撞的综合应用及解题步骤 1. 静电平衡的“三大特征”（解题核心） 这是本节最重要的考点，无论是屏蔽还是尖端放电，本质都是导体处于静电平衡状态。 内部场强处处为零： E内=0。 注意：这是合场强为零，即外电场与感应电荷产生的附加电场在内部大小相等、方向相反，互相抵消。 整个导体是等势体：导体表面是等势面。 推论：导体内部及表面任意两点间电势差为零，移动电荷不做功。 电荷分布在外表面：净电荷只分布在导体的外表面上，内部没有净电荷。 2. 静电屏蔽的两种模型辨析：做题时必须分清是“防外”还是“防内”。 模型一：空腔导体屏蔽外电场（接地与否均可） 现象：外部电场无法影响内部。 原理：导体壳上的感应电荷在内部产生的附加电场与外电场抵消。 应用：高压作业服、精密仪器外壳。 模型二：接地空腔导体屏蔽内电场（必须接地） 现象：内部带电体的电场无法影响外部。 原理：若不接地，内壁感应异种电荷，外壁感应同种电荷，外壁电荷仍会对外产生电场。只有接地，外壁电荷被导入大地（或大地电荷中和外壁），外部场强才为零。 3. 尖端放电的“电荷密度”规律 规律：导体表面越尖锐的地方（曲率越大），电荷密度越大，附近的电场越强。 应用判断： 避雷针：利用尖端放电，将云层电荷导入大地（或中和云层电荷）。 高压设备：表面要做得光滑圆润，防止因尖端放电导致漏电或击穿空气。 4. 常见易错点总结 误区1：认为处于静电平衡的导体内部没有电场。 纠正：是有电场，是合场强为0。如果内部没有电场，自由电子就不会受力停止运动了。 误区2：认为静电屏蔽就是“把东西包起来”。 纠正：如果不接地，金属罩只能屏蔽外部电场对内部的影响；若要屏蔽内部电场对外部的影响，必须接地。 误区3：认为处于静电平衡的导体，其内部电势也为零。 纠正：内部电势处处相等，但不一定为零。电势的大小取决于零电势点的选取（通常取无穷远或大地为零）。 角度01 静电平衡 1．关于图中四幅图像的说法正确的是（　　） A．甲图中，将带正电的小球C靠近不带电的导体，再沿图中虚线将导体分割成A、B两部分后，A所带电荷量与B所带电荷量相同 B．乙图中，用金属网把验电器罩起来，使带电金属球靠近验电器，箔片会张开 C．丙图中，处于静电平衡状态的导体腔的内表面感应出等量异种电荷，导体壳内腔C电场强度为0 D．丁图中，将尖锐的金属棒安装在建筑物的顶端并通过导线与大地相连制成避雷针，利用的是尖端放电原理 2．（多选）如图所示，一带电量为q的金属球，固定在绝缘的支架上，这时球外P点的电场强度为E，当把一电量也是q的点电荷A放在P点时，测得点电荷受到的静电力为f；当把一电量为aq的点电荷B放在P点时，测得作用于这个点电荷的静电力为F，下列说法正确的是（　　） A．a比1小得越多，F的数值越接近af B．a比1小得越多，F的数值越接近aqE C．将电荷A先与金属球接触，再将其放回P点，则电荷A的电势能一定不变 D．只将电荷B放到P点，稳定后金属球表面的电场线与球面垂直 3．如图，当一个带正电荷的物体C靠近原来不带电的导体时，由于电荷间相互吸引或排斥，使导体靠近带电物体的A端带______（填“正”或“负”）电荷，远离带电物体的B端带______（填“正”或“负”）电荷；若导体B端用导线经接地过一段时间再断开，再移走A，则导体A端带______（填“正”或“负”）电荷，远离带电物体的B端带______（填“正”或“负”）电荷。 角度02 尖端放电 4．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 5．（多选）避雷针是利用尖端放电的原理保护建筑物避免雷击的一种设施。某次雷雨天气，避雷针上方有带电雷雨云，在雷雨云的感应下，地面及避雷针附近的电场线分布如图所示，AB表示避雷针，CD为水平地面。以下说法正确的是（　　） A．雷雨云中积累有带负电的电荷 B．M点的电场强度大于N点的电场强度 C．尖端放电时，避雷针的尖端B源源不断向外释放正电荷 D．电子仅在电场力作用下从P点向Q点运动时将加速 6．尖端放电 (1)空气的电离：静电平衡时，电荷只分布在导体的外表面。在导体外表面，越尖锐的位置，电荷的密度_________，周围的电场强度越大。在一定条件下，导体尖端周围的_________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_________分离。这个现象叫作空气的电离。 (2)尖端放电：空气电离后，那些所带电荷与导体尖端的电荷符号_________的粒子，由于被吸引而奔向尖端，与尖端上的电荷_________，这相当于导体从尖端失去电荷。这种现象叫作尖端放电。 角度03 静电屏蔽 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．（多选）对于书本中几幅插图所涉及的物理现象或原理，下列说法正确的是（　　） A．图甲中，武当山金殿安装了避雷针后，“雷火炼殿”现象更加明显和频繁了 B．图乙中，静电喷涂利用了带电涂料微粒与带电工件间的静电吸引 C．图丙中，燃气灶中电子点火器点火应用了尖端放电的原理 D．图丁中，由于金属网的屏蔽，A球上电荷在验电器金属球B处产生的电场强度为零 9．电业工人创造了具有世界先进水平的超高压带电作业法利用“绝缘梯”使输电线间的电势差逐渐变小，直到最后使人体的电势与输电线电势相等试问： （1）人与输电线电势相等时，为什么没有危险？ （2）超高压输电线周围存在强电场，人靠近输电线时，人体会有什么现象发生？ （3）工人带电作业时穿着由金属丝和棉纱织成的均压服，有什么作用？ 角度04 静电吸附 10．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．尘埃颗粒带正电 B．尘埃颗粒运动过程中速度越来越小 C．尘埃颗粒向收集器A运动过程为匀加速运动 D．尘埃颗粒运动过程中加速度变小 11．（多选）物理与生活息息相关，以下是教材中的几幅插图，下列说法正确的是（　　） A．图1中离心机分离血液时，是由于血液受到离心力作用而分离 B．图2中火车在倾斜轨道上转弯时，内轨可能不受车轮的侧向挤压 C．图3为静电除尘装置的示意图，粉尘被吸附到正极A上 D．图4为给汽车加油前要触摸一下的静电释放器，其目的是导走加油枪上的静电 12．下图是静电除尘装置的示意图，烟气从管口M进入，从管口N排出，当金属丝A、B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，A端应接直流高压电源的_______（选填：A、正极，B、负极），在除尘过程中，粉尘吸附的是空气分子在强电场作用下电离生成的_______（选填：A、阳离子，B、电子）。 【例1】（浙江高考真题）某书中有如图所示的图，用来表示横截面是“<”形导体右侧的电场线或等势面，其中a、b是同一条实线上的两点，c是另一条实线上的一点，d是导体尖角右侧表面附近的一点。下列说法正确的是（　　） A．实线表示电场线 B．离d点最近的导体表面电荷密度最大 C．“<”形导体右侧表面附近电场强度方向均相同 D．电荷从a点到c点再到b点电场力做功一定为零 【深化点拨】 静电场中导体的相关性质核心考查以下知识点： （1）电场线与等势面的区分：导体处于静电平衡时，其表面是等势面，电场线必须与等势面（导体表面）垂直。因此，图中与导体表面平行的实线不可能是电场线，只能是等势面，这是判断选项的关键前提。 （2）导体表面的电荷分布规律：带电导体的电荷分布在表面，且曲率越大的位置（如尖角处）电荷密度越高，附近的电场强度也越强。d点位于导体尖角附近，因此对应的表面电荷密度最大。 （3）电场强度的方向特点：静电平衡时，导体表面附近的电场强度方向始终垂直于导体表面。由于 “<” 形导体两侧表面的切线方向不同，其附近的电场强度方向也不相同。 （4）电场力做功与等势面的关系 电场力做功只与初末位置的电势差有关，与路径无关。a、b两点在同一条等势线上，电势差为零，因此无论电荷沿何种路径从 a 运动到 b，电场力做功都为零。 【变式1-1】如图在真空中把一绝缘导体向带负电的小球P缓缓靠近（不相碰）。下列说法中正确的是（　　） A．B端的感应电荷越来越少 B．导体内场强越来越大 C．导体的感应电荷在M点产生的场强大于在N点产生的场强 D．导体的感应电荷在M、N两点产生的场强相等 【变式1-2】（多选）如图所示，不带电的金属棒AB长为L，O为AB的中点，在距离A点为R的C点处放一带电量为Q的正点电荷，C与AB在一条直线上，如图所示，设无穷远处电势为零。下列说法正确的是（　　）    A．金属棒上A点的电势高于B点的电势 B．O点的电场强度为零，电势也为零 C．金属棒上感应电荷在O点产生的电场强度大小为 D．若将A端接地，金属棒将带上负电荷 ⚡基础速刷 1．以下关于静电现象的说法中不正确的是（　　） A．油罐车车尾装有一条拖在地上的导电拖地带，作用是导走运输过程中油和油罐摩擦产生的静电 B．静电喷漆时金属件与油漆雾滴带相同电荷，在静电引力作用下喷涂更均匀 C．电工高空高压作业时，其工作服内编织金属丝的目的是保护工人 D．雷电天气时，云层所带的电荷量大小一定是元电荷的整数倍 2．关于下列四个现象，说法正确的有（     ） A．甲图中，该女生和带电的金属球带有异种性质的电荷 B．乙图中，超高压作业的电力工人要穿绝缘材料做成的工作服 C．丙图中，在燃气灶中安装电子点火器，是利用了摩擦起电的原理 D．丁图中，在加油站给车加油前，要触摸一下静电释放器，是为了导走人体的静电 3．关于下列各图中包含的物理知识，说法正确的是（　　） A．图甲中，a和b是一条电场线上的两点，a点的电场强度一定比b点的大 B．图乙中，将带正电的c靠近原本不带电的导体棒使其A端带正电，B端带负电 C．图丙所示的两个等量异种电荷的电场线分布符合事实 D．图丁中用金属网把验电器罩起来，使带电金属球靠近验电器，箔片不会张开 4．（多选）每到夏季，南方各省纷纷进入雨季，雷雨等强对流天气频繁发生。当我们遇到雷雨天气时，一定要注意避防雷电，下列说法正确的是（　　） A．不宜使用无防雷措施或防雷措施不足的电器及水龙头 B．不要接触天线、金属门窗和建筑物外墙，远离带电设备 C．使用带金属尖端的雨伞 D．在旷野，应远离树木和电线杆 5．（多选）关于以下四幅图片的说法正确的是（　　） A．图甲中，野外高压输电线上方有两条与大地相连的导线，利用了尖端放电的原理 B．图乙中，优质话筒线的外层包裹着金属编织层，利用了静电屏蔽的原理 C．图丙中，静电除尘器除尘，利用了静电吸附的原理 D．图丁中，燃气灶电子点火器的放电电极是针尖形的，利用了静电感应的原理 🚀能力跃升 6．关于静电现象，下列说法正确的是（     ） A．避雷针通过与云层直接接触中和电荷，从而避免建筑物遭受雷击 B．高压电气设备的金属屏蔽罩，利用了静电平衡时导体空腔内部电场强度为零的原理 C．静电喷漆技术利用同种电荷相互排斥的原理，使油漆微粒均匀附着在工件表面 D．雷电天气时，躲在金属外壳的汽车内比大树下更危险，因为金属外壳会积累大量静电 7．关于下列四幅图的说法正确的是（　　） A．图甲为静电除尘原理的示意图，带正电的尘埃将被吸附到板状收集器A上 B．如图乙所示，给汽车加油前要触摸一下静电释放器，是为了导走人身上的电荷 C．图丙为静电喷漆的原理图，涂料微粒在电场力作用下沿电场线运动到工件上 D．如图丁所示，高层建筑物顶端安装有避雷针，避雷针的原理为静电屏蔽 8．冬季天气干燥，人体容易积累静电，当人在接触金属门把手或他人时常常“被电”，下列方法中无法改善这种状况的是（　　） A．使用加湿器，将室内相对湿度保持在适当范围 B．穿绝缘性强的橡胶底鞋 C．穿衣时选择不易起静电的衣物材质 D．在接触金属门把手或他人前，先用手触摸墙壁、水泥柱等非金属但略导电的物体表面 9．（多选）下列说法正确的是（　　） A．如图甲所示，牛顿运用了实验和逻辑推理相结合的方法研究了物体下落规律 B．如图乙所示，库仑用扭秤实验验证了库仑定律，运用了放大法 C．如图丙所示，飞机机翼上有多条“尖针”装置，其目的是通过尖端放电的方式导走飞机表面的净电荷 D．如图丁所示，维修高压线路的电工穿绝缘衣比金属衣更安全 10．（多选）如图所示，电力工作人员在几百万伏的高压线上进行带电作业，电工全身穿戴带电作业用的屏蔽服，屏蔽服是用导电金属材料与纺织纤维混纺交织成布后再做成的服装，下列说法正确的是（　　） A．采用金属材料编织衣服的目的是使衣服不易拉破 B．采用金属材料编织衣服的目的是利用静电屏蔽 C．电工穿上屏蔽服后，体内电场强度为零 D．电工穿上屏蔽服后，体内电场强度不为零，但很弱 11．导体上电荷的分布 （1）导体___________没有电荷，电荷只分布在导体的___________。 （2）在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度（单位面积的电荷量）___________，___________的位置几乎没有电荷。 🌟思维挑战 12．一半径为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 13．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，B两球分别带上等量异种电荷,则EM≠0,EN=0 D．若使A球带电,B球接地,则EM=0,EN=0 14．（多选）如图所示，M点有电荷量为Q的负点电荷，在距离点电荷为r处放入厚度为d的平行金属板，N点为金属板内距表面为的点，MN连线与金属板表面垂直。当金属板处于静电平衡时，下列说法正确的是（　　） A．金属板的左侧面感应出正电荷 B．金属板的左侧面感应出负电荷 C．感应电荷在N点产生的电场强度，方向沿MN连线向右 D．感应电荷在N点产生的电场强度，方向沿MN连线向右 16．（1）一个带电金属球达到静电平衡时，球内部没有净剩电荷，电荷均匀分布在外表面，球内部场强处处为0，其在球的外部产生的电场，与一个位于球心、电荷量相等的点电荷在同一点产生的电场相同。已知静电力常量为k。 a．根据电场强度的定义式和库仑定律，推导一个电荷量为Q的点电荷，在与之相距r处的电场强度的表达式__________。 b．若将金属球内部挖空，使其成为一个均匀球壳，如图1所示。金属球壳的电荷量为Q，A、B是到球心的距离分别为r1和r2的两点，则A点的场强E1=__________，B点的场强E2=__________。 （2）万有引力定律与库仑定律有相似的形式，因此质点的引力场与点电荷的电场也有很多相似的规律。已知引力常量为G。 a．类比点电荷电场强度的表达式，写出一个质量为m的质点在与之相距r处的引力场强度EG的表达式_______。 b．假设沿地轴的方向凿通一条贯穿地球两极的隧道，隧道极窄，地球仍可看作一个半径为R、质量分布均匀的球体。如图2所示，以地心为原点，向北为正方向建立x轴，请在图3中作图描述隧道中地球引力场强度随x变化的规律，并说明作图依据______。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 第9.4节 静电的防止与利用 目录 01 本节导航·目标清单 02 教材精研·内容全解 考点01 静电平衡 考点02 尖端放电 考点03 静电屏蔽 考点04 静电吸附 03 避坑指南·解题通法 角度01 静电平衡 角度02 尖端放电 角度03 静电屏蔽 角度04 静电吸附 04 真题闯关·溯源演练 05 课后三阶·精准练习 目标导航 方法指导 1.了解冲量的概念，理解动量定理的内涵。 2.知道动量定理和动能定理的区别。 3.能用动量定理解释生产生活中的有关现象和解决实际问题。 1.通过理论推导，掌握动量定理的表达式。 2.通过对比，理解动量定理和动能定理的区别。 3.通过分析生活中的缓冲现象，掌握动量定理的应用。 知识导图 考点01 静电平衡 1、静电感应现象：放在电场中的导体，其内部自由电荷在电场力作用下定向移动，而使导体两端出现等量异号电荷的现象。 2、静电平衡状态：导体中（包括表面）自由电子不再发生定向移动，我们就认为导体达到了静电平衡状态。 3、静电平衡产生原理：如下图所示，将金属导体放到外电场E0中，导体中自由电子受到外电场的电场力作用后向左移动，在右侧出现多余正电荷，导体两侧出现的正、负电荷在导体内部产生电场强度E’，该电场强度与外电场方向相反，这两个电场叠加后使原电场强度逐渐减弱，直至导体内部各点的合电场强度E=0为止，此时F＝Eq＝0，导体内的自由电子不再发生定向移动。 4、静电平衡状态下导体的特点 （1）处于静电平衡状态的导体，内部的场强处处为零。 （2）处于静电平衡状态的整个导体是一个等势体，它的表面是一个等势面。 （3）表面处的场强不为零，表面处的场强方向跟导体表面垂直。 5、导体上电荷的分布 （1）处于静电平衡状态的导体，内部没有电荷，电荷只分布在外表面上。 （2）在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度（单位面积的电荷量）越大，凹陷的位置几乎无电荷。 注意：人与大地都是导体，在人触摸导体的过程中，带电体、人、大地组成一个新导体，地球往往是新导体的远端。 【深化点拨】 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强度E0方向相反的电场，其电场强度为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：一是导体内部的电场强度处处为0，二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电场强度为0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0。 3．对静电平衡时导体上电荷分布的理解 （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种电荷，外表面有感应电荷。 1．关于三种起电方式以及静电平衡，下列说法正确的是（　　） A．摩擦起电的本质是创造出了电荷 B．用带正电的物体接触验电器的金属球后，验电器内部金属箔带负电 C．感应起电是导体中的自由电荷发生了转移 D．处于静电平衡状态下的导体，其内部的电场可能不为零 【答案】C 【详解】A．摩擦起电的本质是电荷的转移（电子从一个物体转移到另一个物体），而非创造电荷，故A错误； B．用带正电的物体接触验电器金属球时，验电器上的自由电子会转移到带正电的物体上，从而使验电器因失去电子而带上正电，使金属箔带正电（同种电荷相斥而张开），故B错误； C．感应起电是导体中的自由电荷（如自由电子）在外部电场作用下重新分布，发生定向转移，导致导体两端带等量异种电荷，故C正确； D．处于静电平衡状态下的导体，其内部电场强度处处为零（导体内部无净电荷，电荷只分布在表面），故D错误。 故选C。 2．（多选）武当山主峰——天柱峰上有一座金殿，常出现雷火炼殿的奇观：在雷雨交加时，屋顶常会出现盆大的火球，来回滚动。雨过天晴时，大殿屋顶金光灿灿，像被重新洗过一般，如图所示，对此，下列分析正确的是（　　） A．出现雷火炼殿现象时，大殿内的人是危险的 B．金殿肯定是一个庞大的优良导体 C．金殿顶部肯定很少有带尖的结构，不易放电 D．金殿如果安装了避雷针，这种雷火炼殿现象仍会经常出现 【答案】BC 【详解】AB．雷雨天气时，金殿上空聚集大量电荷，金殿是一个优良导体，由于静电屏蔽作用，大殿内的人是安全的，A错误，B正确； C．金殿顶部如果有较多带尖的结构，尖端放电效果明显，则无法观测到雷火炼殿现象，因此可以断定金殿顶部肯定很少有带尖的结构，不易放电，C正确； D．金殿如果安装了避雷针，雷雨天气时金殿上空聚集的电荷将被导入大地，雷火炼殿现象无法观察到，D错误。 故选BC。 考点02 尖端放电 1、导体的电荷分布特点：静电平衡时导体内部没有净电荷，电荷只分布在外表面上。外表面电荷分布不均匀，表面越尖锐的位置电荷分布越密集，表面越平滑的位置电荷分布越稀疏，凹陷的位置几乎没有电荷。 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。 3、尖端放电：中性的分子电离后变成带负电的自由电子和失去电子而带正电的离子。这些带电粒子在强电场的作用下加速，撞击空气中的分子，使它们进一步电离，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，这相当于导体从尖端失去电荷。 4、尖端放电的应用 （1）制作避雷针。原理：当带电的雷雨云接近建筑物时，由于静电感应，金属棒出现与云层相反的电荷。通过尖端放电，使得空气中的带电粒子与空气中的异号电荷中和，避免建筑物遭受雷击。 （2）高压设备中导体的表面应该尽量光滑，以减少电能损失。 【深化点拨】 尖端放电解题思路点拨：尖端放电在生活中普遍存在，其应用包括建筑物的顶端安装避雷针以达到避免雷击的目的；高压设备中导体的表面应该尽量光滑，以减少电能损失。 1．如图所示，飞机机翼末端边缘有一条条像针一样的装置，此装置的作用是（     ） A．释放飞机表面的静电 B．保护飞行员，起到静电屏蔽作用 C．加强电磁通信信号，起到天线的作用 D．防止闪电击中飞机，起到避雷针的作用 【答案】A 【详解】飞机高速飞行时与空气摩擦会产生静电，机翼末端边缘有一条条像针一样的装置，此装置利用尖端放电的原理是释放飞机表面的静电； 故选A。 2．（多选）静电现象在自然界中普遍存在，在生产生活中也时常会发生静电现象。下列关于静电现象的说法正确的是（　　） A．优质的话筒线外层往往会包裹一层金属网，这层金属网也可用绝缘网代替 B．燃气灶的放电电极往往是针尖形的，原理是尖端放电 C．油罐车车尾装有一根拖地铁链，是为了导走油罐车产生的静电 D．印刷车间的空气应保证干燥，以便导走纸页间相互摩擦产生的静电 【答案】BC 【详解】A．优质话筒线外面包裹着的金属网的原理是静电屏蔽，不可以用绝缘的塑料网代替，故A错误； B．燃气灶的放电电极往往是针尖形的，原理是尖端放电，故B正确； C．油罐车车尾装有一根拖地铁链，是为了导走油罐车产生的静电，故C正确； D．印刷车间的空气应保持湿润，以便于导走纸页间因相互摩擦产生的静电，故D错误。 故选BC。 考点03 静电屏蔽 1、静电屏蔽 （1）静电屏蔽定义：当金属外壳达到静电平衡时，内部没有电场，因而金属的外壳会对其内部起屏蔽作用，使它内部不受外部电场影响的现象。 （2）静电屏蔽应用：电子仪器和电子设备外面都有金属壳，通信电缆外面包有一层金属网，高压线路的检修人员要穿屏蔽服等，都是利用静电屏蔽现象消除外电场的影响。 2、静电屏蔽的本质 （1）导体内部不受外部电场的影响的情况 现象：由于静电感应，验电器箔片张开，如图1甲，将验电器放入导体网罩内部后验电器箔片不张开，如图1乙，即外部电场影响不到导体内部。 本质：是静电感应，导体外表面感应电荷与外电场在导体内部任一点的场强的叠加结果为零。 （2）接地导体壳内部电场对壳外空间无影响情况 现象：如图2甲导体壳没有接地时，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。 导体壳接地后，如图2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电场影响。 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。 【深化点拨】 1．静电屏蔽问题的三点注意 （1）空腔可以屏蔽外界电场，接地的空腔可以屏蔽内部的电场作用，其本质都是因为激发电场与感应电场叠加的结果，分析中应特别注意分清是哪一部分的电场作用。 （2）对静电感应，要掌握导体内部的自由电荷是如何移动的，是如何建立起附加电场的，何处会出现感应电荷。 （3）对静电平衡，要理解导体达到静电平衡时所具有的特点。 2．处于静电平衡的导体，内部场强为零，但电势不一定为零。 3．绝缘球壳中没有自由电荷，当放入外电场时，不会发生静电感应现象，壳内场强也不会为零．即不能起到屏蔽外电场的作用。 1．如图所示，绝缘金属球壳的空腔M内、外各有一小球Q和N，下列说法不正确的是（　　） A．若Q、M不带电，M不接地，则N带电时，Q上无感应电荷 B．若Q、M不带电，M接地，则N带电时，Q上无感应电荷 C．若M、N不带电，M不接地，则Q带电时，N上无感应电荷 D．若M、N不带电，M接地，则Q带电时，N上无感应电荷 【答案】C 【详解】AB．若Q、M不带电，M不接地，则N带电时，由于静电屏蔽，Q上无感应电荷；若M接地，M与大地组成一个大导体，靠近N的一端和大地将出现感应电荷，Q上无感应电荷，故AB正确，不符合题意； C．若M、N不带电，M不接地，则Q带电时，因为Q在M的空腔内，会使M的内表面感应出与Q异号的电荷，外表面感应出与Q同号的电荷。N在M的外部，会受到M外表面电荷的电场影响，因此N上会产生感应电荷，故C错误，符合题意。 D．若M、N不带电，若M接地，则Q带电时，接地后M的外表面电荷被导走，仅内表面保留与Q异号的感应电荷。M的外部电场消失，N不受电场影响，因此N上无感应电荷，故D正确，不符合题意。 故选C。 2．（多选）下列关于静电现象的说法，正确的是（　　） A．图甲，高压输电线最上面两根导线的作用是和大地一起组成稀疏金属“网”，把高压线屏蔽起来 B．图乙，有金属网的屏蔽，A球上的电荷在验电器金属球B处产生的电场强度为零 C．图丙，在加油站给车加油前，要触摸一下静电释放器，是为了导走人身上的静电 D．图丁，烟尘吸附从负极释放出来的电子，在电场力作用下向A板运动 【答案】ACD 【详解】A．高压输电线最上面两根导线是避雷线，它们与大地相连，和大地一起组成稀疏金属 “网”，能把高压线屏蔽起来，避免雷击，故A正确； B．图乙中，由于金属网的屏蔽，验电器箔片不会张开，此时A球上的电荷在金属球B处产生的电场强度与金属网产生的感应电场相互平衡，不是A球上电荷在验电器金属球B处产生的电场强度为零，故B错误； C．在加油站触摸静电释放器，是为了导走人身上的静电，防止静电火花引发危险，故C正确； D．在静电除尘中，A板带正电，B为负极，且B处附近电场强度很强，B处空气被电离，烟尘吸附从空气电离释放出来的电子后带负电，在电场力作用下应向带正电的A板运动，故D正确。 故选ACD。 考点04 静电吸附 静电的利用与防止：静电的利用与防止一直以来都与生活息息相关，除了尖端放电核静电屏蔽之外，静电还有其他的作用，如静电吸附等。另外就是再不需要静电的场合，要采取合理的方式防止静电带来的危害。 【深化点拨】 静电吸附的应用 （1）静电除尘：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。 （2）静电唢漆：接负高压的涂料雾化器喷出的油漆微粒带负电，在静电力作用下，这些微粒向着作为正极的工件运动，并沉积在工件的表面，完成喷漆工作。 （3）静电复印：复印机的核心部件是有机光导体鼓，在没有光照时它是绝缘体，受到光照时变成导体。复印机复印的工作过程：充电、曝光、显影、转印、放电。 1．关于静电的防止和利用，下列说法正确的是（　　） A．油罐车尾部拖一条铁链是利用摩擦起电 B．飞机起落架轮胎用绝缘橡胶是防止电荷传入大地 C．静电屏蔽是利用静电感应使内部电场为零 D．静电除尘是利用同种电荷相互排斥 【答案】C 【详解】A．油罐车尾部拖铁链是为了将油与罐体摩擦产生的静电导入大地，避免静电积累引发爆炸，属于静电的防止，并非利用摩擦生电，故A错误； B．飞机飞行时机身与空气摩擦会积累大量静电，起落架轮胎需用导电橡胶，目的是将静电导入大地，避免放电危害，若用绝缘橡胶会导致电荷无法导走，故B错误； C．静电屏蔽的原理是导体处于外电场中时发生静电感应，静电平衡后导体内部（含空腔内部）感应电荷的电场与外电场抵消，合电场强度为零，从而隔绝外电场对内部的影响，故C正确； D．静电除尘是使尘粒带电后，在电场力作用下向带异种电荷的电极运动并被吸附，利用的是异种电荷相互吸引，故D错误。 故选C。 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。 【静电平衡、尖端放电、静电屏蔽、静电吸附的比较】 现象 核心成因 关键特点 典型例子 静电平衡 导体中的自由电荷在电场力作用下定向移动，直到导体内部合场强为零 导体内部场强处处为零；整个导体是等势体；净电荷只分布在导体外表面 放在电场中的金属块最终不再有电荷定向移动 尖端放电 导体尖端处电荷面密度大，附近电场强度极强，使空气电离，电荷被 “击穿” 释放 尖端附近场强高；易产生电火花/电晕；导体表面越尖锐，效应越明显 避雷针、高压设备的光滑圆弧形设计 静电屏蔽 处于静电平衡状态的导体壳/金属网，其内部区域不受外部电场影响 导体壳内部场强为零；可屏蔽外部电场，也可屏蔽内部电场对外的影响 高压作业的金属均压服、精密仪器的金属外壳 静电吸附 带电体对轻小不带电物体的感应起电/极化作用，使物体靠近端出现异种电荷，产生吸引力 不需要接触；仅对轻小物体作用；力的方向总是指向带电体 静电除尘、静电复印、梳子吸碎纸屑 弹性碰撞和非弹性碰撞的综合应用及解题步骤 1. 静电平衡的“三大特征”（解题核心） 这是本节最重要的考点，无论是屏蔽还是尖端放电，本质都是导体处于静电平衡状态。 内部场强处处为零： E内=0。 注意：这是合场强为零，即外电场与感应电荷产生的附加电场在内部大小相等、方向相反，互相抵消。 整个导体是等势体：导体表面是等势面。 推论：导体内部及表面任意两点间电势差为零，移动电荷不做功。 电荷分布在外表面：净电荷只分布在导体的外表面上，内部没有净电荷。 2. 静电屏蔽的两种模型辨析：做题时必须分清是“防外”还是“防内”。 模型一：空腔导体屏蔽外电场（接地与否均可） 现象：外部电场无法影响内部。 原理：导体壳上的感应电荷在内部产生的附加电场与外电场抵消。 应用：高压作业服、精密仪器外壳。 模型二：接地空腔导体屏蔽内电场（必须接地） 现象：内部带电体的电场无法影响外部。 原理：若不接地，内壁感应异种电荷，外壁感应同种电荷，外壁电荷仍会对外产生电场。只有接地，外壁电荷被导入大地（或大地电荷中和外壁），外部场强才为零。 3. 尖端放电的“电荷密度”规律 规律：导体表面越尖锐的地方（曲率越大），电荷密度越大，附近的电场越强。 应用判断： 避雷针：利用尖端放电，将云层电荷导入大地（或中和云层电荷）。 高压设备：表面要做得光滑圆润，防止因尖端放电导致漏电或击穿空气。 4. 常见易错点总结 误区1：认为处于静电平衡的导体内部没有电场。 纠正：是有电场，是合场强为0。如果内部没有电场，自由电子就不会受力停止运动了。 误区2：认为静电屏蔽就是“把东西包起来”。 纠正：如果不接地，金属罩只能屏蔽外部电场对内部的影响；若要屏蔽内部电场对外部的影响，必须接地。 误区3：认为处于静电平衡的导体，其内部电势也为零。 纠正：内部电势处处相等，但不一定为零。电势的大小取决于零电势点的选取（通常取无穷远或大地为零）。 角度01 静电平衡 1．关于图中四幅图像的说法正确的是（　　） A．甲图中，将带正电的小球C靠近不带电的导体，再沿图中虚线将导体分割成A、B两部分后，A所带电荷量与B所带电荷量相同 B．乙图中，用金属网把验电器罩起来，使带电金属球靠近验电器，箔片会张开 C．丙图中，处于静电平衡状态的导体腔的内表面感应出等量异种电荷，导体壳内腔C电场强度为0 D．丁图中，将尖锐的金属棒安装在建筑物的顶端并通过导线与大地相连制成避雷针，利用的是尖端放电原理 【答案】D 【详解】A．根据电荷守恒定律，甲图中，将带正电的小球靠近不带电的导体，再沿图中虚线将导体分割成、两部分后，A、B带等量异种电荷，故A错误； B．根据静电屏蔽，乙图中，用金属网把验电器罩起来，使其内部不受影响，故带电金属球靠近验电器，箔片不会张开，故B错误； C．丙图中，处于静电平衡状态的导体腔的外表面感应出等量异种电荷，内表面没有电荷，导体壳内空腔电场强度为0，故C错误； D．丁图中，将尖锐的金属棒安装在建筑物的顶端并通过导线与大地相连制成避雷针，利用的是尖端放电原理，故D正确。 故选D。 2．（多选）如图所示，一带电量为q的金属球，固定在绝缘的支架上，这时球外P点的电场强度为E，当把一电量也是q的点电荷A放在P点时，测得点电荷受到的静电力为f；当把一电量为aq的点电荷B放在P点时，测得作用于这个点电荷的静电力为F，下列说法正确的是（　　） A．a比1小得越多，F的数值越接近af B．a比1小得越多，F的数值越接近aqE C．将电荷A先与金属球接触，再将其放回P点，则电荷A的电势能一定不变 D．只将电荷B放到P点，稳定后金属球表面的电场线与球面垂直 【答案】BD 【详解】AB．本题中的场源电荷为金属球体而不是固定的点电荷，在P点未放点电荷时，电荷量均匀分布在球体的外表面，金属球体可以等效成电量集中于球心的点电荷；但是当有电荷放在P时，由于电荷的相互作用，使得金属球上的电荷分布不再均匀，等效的中心偏离球心，放在P点的带电量越大，偏离的越厉害，如果放在P点的电荷量非常小，也就是a比1小得多，金属球带电等效中心偏离中心就可以忽略不计，在P点激发的场强就约等于E，F的数值接近aqE,故A错误B正确； C．由于A可以看成点电荷，也就是A的大小相对于金属球来说，可以忽略不计，当A与金属球接触时，由于电荷要分布在金属的外表面，A上的电荷几乎都要转移到金属球上面，当A分离时，A上电荷量近似为零，故重新放回P点时，电势能也接近零，一定发生了改变，故C错误； D．在P点放电荷B，稳定后，金属球仍然是一个等势体，电场线在金属球的表面就要与金属球的表面垂直，故D正确。 故选BD。 3．如图，当一个带正电荷的物体C靠近原来不带电的导体时，由于电荷间相互吸引或排斥，使导体靠近带电物体的A端带______（填“正”或“负”）电荷，远离带电物体的B端带______（填“正”或“负”）电荷；若导体B端用导线经接地过一段时间再断开，再移走A，则导体A端带______（填“正”或“负”）电荷，远离带电物体的B端带______（填“正”或“负”）电荷。 【答案】 负 正 负 负 【详解】[1][2]导体AB在带正电的物体C附近时，导体上的自由电子在静电力的作用下会向带电体的左边运动，故A端因有了多余的电子而带负电，右端因缺少电子而带正电；故答案为：负，正。 [3][4]若导体B端用导线经接地，导体与大地构成一个大导体，大地上的电子在静电力作用下集聚在A端，断开导线后，再移走A，则导体A端带负电；同理，在静电力作用下，远离带电物体的B端也将带负电荷。故答案均为负电荷。 角度02 尖端放电 4．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。 5．（多选）避雷针是利用尖端放电的原理保护建筑物避免雷击的一种设施。某次雷雨天气，避雷针上方有带电雷雨云，在雷雨云的感应下，地面及避雷针附近的电场线分布如图所示，AB表示避雷针，CD为水平地面。以下说法正确的是（　　） A．雷雨云中积累有带负电的电荷 B．M点的电场强度大于N点的电场强度 C．尖端放电时，避雷针的尖端B源源不断向外释放正电荷 D．电子仅在电场力作用下从P点向Q点运动时将加速 【答案】AD 【详解】A．从电场线方向知，雷雨云中积累有带负电的电荷，故A正确； B．电场线的疏密体现电场的强弱，N点电场强度大小大于M点电场强度大小，故B错误； C．尖端放电时，空气中的电荷被电离，负电荷源源不断奔向尖端，空气中正电荷背离尖端运动，尖端没有向外释放正电荷，故C错误； D．根据电子所受电场力与电场方向相反可知，电子仅在电场力作用下从P点向Q点运动时将加速，故D正确。 故选AD。 6．尖端放电 (1)空气的电离：静电平衡时，电荷只分布在导体的外表面。在导体外表面，越尖锐的位置，电荷的密度_________，周围的电场强度越大。在一定条件下，导体尖端周围的_________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_________分离。这个现象叫作空气的电离。 (2)尖端放电：空气电离后，那些所带电荷与导体尖端的电荷符号_________的粒子，由于被吸引而奔向尖端，与尖端上的电荷_________，这相当于导体从尖端失去电荷。这种现象叫作尖端放电。 【答案】(1) 越大 强电场 正负电荷 (2) 相反 中和 【详解】（1）[1][2][3]空气的电离：静电平衡时，电荷只分布在导体的外表面。在导体外表面，越尖锐的位置，电荷的密度越大，周围的电场强度越大。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。 （2）[1][2]尖端放电：空气电离后，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，这相当于导体从尖端失去电荷。这种现象叫作尖端放电。 角度03 静电屏蔽 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．（多选）对于书本中几幅插图所涉及的物理现象或原理，下列说法正确的是（　　） A．图甲中，武当山金殿安装了避雷针后，“雷火炼殿”现象更加明显和频繁了 B．图乙中，静电喷涂利用了带电涂料微粒与带电工件间的静电吸引 C．图丙中，燃气灶中电子点火器点火应用了尖端放电的原理 D．图丁中，由于金属网的屏蔽，A球上电荷在验电器金属球B处产生的电场强度为零 【答案】BC 【详解】A．图甲中，武当山金殿安装了避雷针后，电荷通过避雷针导入大地，不会出现“雷火炼殿”现象，故A错误； B．图乙中，静电喷涂利用了带电涂料微粒与带电工件间的静电吸引，故B正确； C．图丙中，燃气灶点火时应用了尖端放电的原理，故C正确； D．图丁中，由于金属网的屏蔽，验电器箔片不会张开，此时A球上电荷在验电器金属球B处产生的电场强度与金属网产生的感应电场相互平衡，不是A球上电荷在验电器金属球B处产生的电场强度为零，故D错误。 故选BC。 9．电业工人创造了具有世界先进水平的超高压带电作业法利用“绝缘梯”使输电线间的电势差逐渐变小，直到最后使人体的电势与输电线电势相等试问： （1）人与输电线电势相等时，为什么没有危险？ （2）超高压输电线周围存在强电场，人靠近输电线时，人体会有什么现象发生？ （3）工人带电作业时穿着由金属丝和棉纱织成的均压服，有什么作用？ 【答案】（1）人与输电线电势相等时，任意两点间的电势差均为0，则电荷不会发生定向移动，因此不会对人产生危险；（2）人体靠近高压输电线周围的强电场时，由于静电感应，人体内的自由电荷重新分布，瞬时间负电荷向E的反方向运动，如图形成了瞬时电流；（3）由金属丝和绵纱织成的均压服可以起到静电屏蔽的作用；从而使人体处于静电平衡状态 【详解】(1)人与输电线电势相等时，任意两点间的电势差均为0，则电荷不会发生定向移动，因此不会对人产生危险； (2)人体靠近高压输电线周围的强电场时，由于静电感应，人体内的自由电荷重新分布，瞬时间负电荷向E的反方向运动，如图形成了瞬时电流； (3)由金属丝和绵纱织成的均压服可以起到静电屏蔽的作用；从而使人体处于静电平衡状态． 角度04 静电吸附 10．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．尘埃颗粒带正电 B．尘埃颗粒运动过程中速度越来越小 C．尘埃颗粒向收集器A运动过程为匀加速运动 D．尘埃颗粒运动过程中加速度变小 【答案】D 【详解】A．因收集器A带正电，可知尘埃颗粒带负电，A错误； B．尘埃颗粒运动过程中受电场力作用不断被加速，则速度越来越大，B错误； CD．因线状电离器B附近的场强最大，收集器A附近的场强较小，则尘埃颗粒向收集器A运动过程中加速度逐渐减小，为非匀加速运动，C错误，D正确。 故选D。 11．（多选）物理与生活息息相关，以下是教材中的几幅插图，下列说法正确的是（　　） A．图1中离心机分离血液时，是由于血液受到离心力作用而分离 B．图2中火车在倾斜轨道上转弯时，内轨可能不受车轮的侧向挤压 C．图3为静电除尘装置的示意图，粉尘被吸附到正极A上 D．图4为给汽车加油前要触摸一下的静电释放器，其目的是导走加油枪上的静电 【答案】BC 【详解】A．物体做离心运动是由于提供的力小于做圆周运动需要的向心力，从而使物体做离心运动，实际上不存在离心力这个力，故A错误； B．图中火车在倾斜轨道上转弯时，若其速度大于或等于规定的速度，则内轨不受车轮的侧向挤压，故B正确； C．图3为静电除尘装置的示意图，带负电的尘埃被收集在两板A上，故C正确； D．图4为给汽车加油前要触摸一下的静电释放器，其目的是导走人身上的静电，故D错误； 故选 BC。 12．下图是静电除尘装置的示意图，烟气从管口M进入，从管口N排出，当金属丝A、B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，A端应接直流高压电源的_______（选填：A、正极，B、负极），在除尘过程中，粉尘吸附的是空气分子在强电场作用下电离生成的_______（选填：A、阳离子，B、电子）。 【答案】 B B 【详解】[1]A端与电离金属丝相连，需要带高压电，从而让金属丝末端发生尖端放电，使空气分子电离产生阳离子和电子。如果金属丝带负电，电子会被金属丝排斥，然后被粉尘吸附，最终粉尘带负电，被金属壁吸引，达到除尘效果；如果金属丝与高压正电相连，则会吸引空气分子电离后的电子，而阳离子由于质量较大难以被灰尘吸附，最终灰尘难以带电，从而无法被轻易吸引，无法实现除尘。故而金属丝需要与负极相连。 [2]如上分析，灰尘吸附的是空气分子在强电场作用下电离生成的电子。 【例1】（浙江高考真题）某书中有如图所示的图，用来表示横截面是“<”形导体右侧的电场线或等势面，其中a、b是同一条实线上的两点，c是另一条实线上的一点，d是导体尖角右侧表面附近的一点。下列说法正确的是（　　） A．实线表示电场线 B．离d点最近的导体表面电荷密度最大 C．“<”形导体右侧表面附近电场强度方向均相同 D．电荷从a点到c点再到b点电场力做功一定为零 【答案】D 【详解】A．处于静电平衡的导体，是个等势体，则整个导体为等势体，由于电场线方向总是与等势面垂直，所以实线不是电场线，是等势面，则A错误； B．根据等势面的疏密表示场强的强弱，则d点的场强较弱，并且电场强度越大的地方电荷密度越大，所以B错误； C．在“<”形导体右侧表面上下部分附近电场强度方向不相同，所以C错误； D．由于a、b在同一等势面上，则电荷从a点到c点再到b点电场力做功一定为零，所以D正确； 故选D。 【深化点拨】 静电场中导体的相关性质核心考查以下知识点： （1）电场线与等势面的区分：导体处于静电平衡时，其表面是等势面，电场线必须与等势面（导体表面）垂直。因此，图中与导体表面平行的实线不可能是电场线，只能是等势面，这是判断选项的关键前提。 （2）导体表面的电荷分布规律：带电导体的电荷分布在表面，且曲率越大的位置（如尖角处）电荷密度越高，附近的电场强度也越强。d点位于导体尖角附近，因此对应的表面电荷密度最大。 （3）电场强度的方向特点：静电平衡时，导体表面附近的电场强度方向始终垂直于导体表面。由于 “<” 形导体两侧表面的切线方向不同，其附近的电场强度方向也不相同。 （4）电场力做功与等势面的关系 电场力做功只与初末位置的电势差有关，与路径无关。a、b两点在同一条等势线上，电势差为零，因此无论电荷沿何种路径从 a 运动到 b，电场力做功都为零。 【变式1-1】如图在真空中把一绝缘导体向带负电的小球P缓缓靠近（不相碰）。下列说法中正确的是（　　） A．B端的感应电荷越来越少 B．导体内场强越来越大 C．导体的感应电荷在M点产生的场强大于在N点产生的场强 D．导体的感应电荷在M、N两点产生的场强相等 【答案】C 【详解】A．绝缘导体向带负电的小球P缓缓靠近，导体上的电子与负电荷排斥力逐渐增大，电子向B端运动，故B端负电荷越来越多，故A错误； B．导体处于静电平衡状态，内部场强处处为零，故B错误； CD．导体处于静电平衡状态，内部场强处处为零，即感应电荷的场强和带电小球的场强等大、反向、共线，由可知带电小球在M点产生的场强大，故感应电荷在M点产生的场强也大，故C正确，D错误。 故选C。 【变式1-2】（多选）如图所示，不带电的金属棒AB长为L，O为AB的中点，在距离A点为R的C点处放一带电量为Q的正点电荷，C与AB在一条直线上，如图所示，设无穷远处电势为零。下列说法正确的是（　　）    A．金属棒上A点的电势高于B点的电势 B．O点的电场强度为零，电势也为零 C．金属棒上感应电荷在O点产生的电场强度大小为 D．若将A端接地，金属棒将带上负电荷 【答案】CD 【详解】A．金属棒达到静电平衡，整个金属棒是一个等势体，则金属棒上A点的电势等于B点的电势，故A错误； B．金属棒达到静电平衡，棒内各点的场强为零，则O点的电场强度为0，但电势不为零，故B错误； C．金属棒内各点的场强为零，棒上感应电荷在棒内中点O产生的场强大小与点电荷+Q在该处产生的电场强度大小相等，方向相反，则感应电荷在O点产生的电场强度大小为 故C正确； D．若将A端接地，大地上的电子跑到金属棒将正电荷中和，所以金属棒将带上负电荷，故D正确。 故选CD。 ⚡基础速刷 1．以下关于静电现象的说法中不正确的是（　　） A．油罐车车尾装有一条拖在地上的导电拖地带，作用是导走运输过程中油和油罐摩擦产生的静电 B．静电喷漆时金属件与油漆雾滴带相同电荷，在静电引力作用下喷涂更均匀 C．电工高空高压作业时，其工作服内编织金属丝的目的是保护工人 D．雷电天气时，云层所带的电荷量大小一定是元电荷的整数倍 【答案】B 【详解】A．油罐车运输过程中油与油罐摩擦会产生静电，导电拖地带可将静电导入大地，避免静电放电引发爆炸等危险，故A正确； B．静电喷漆的原理是金属件与油漆雾滴带异种电荷，依靠异种电荷的静电引力使雾滴吸附在金属件表面，若二者带同种电荷会相互排斥，无法通过引力实现均匀喷涂，故B错误； C．工作服内编织的金属丝可形成静电屏蔽层，屏蔽外部高压电场对人体的影响，保护作业工人，故C正确； D．元电荷是自然界最小的电荷量，所有带电体的电荷量一定是元电荷的整数倍，云层带电也符合该规律，故D正确。 本题选不正确的，故选B。 2．关于下列四个现象，说法正确的有（     ） A．甲图中，该女生和带电的金属球带有异种性质的电荷 B．乙图中，超高压作业的电力工人要穿绝缘材料做成的工作服 C．丙图中，在燃气灶中安装电子点火器，是利用了摩擦起电的原理 D．丁图中，在加油站给车加油前，要触摸一下静电释放器，是为了导走人体的静电 【答案】D 【详解】A．女生接触金属球，与金属球带同种电荷，故A错误； B．电力工人进行高压带电操作时一定要穿含金属丝的工作服，通过静电屏蔽来防止静电对人体的危害，故B错误； C．在燃气灶中安装电子点火器，是利用了尖端放电的原理，故C错误； D．在加油站给车加油前，要触摸一下静电释放器，是为了导走人体的静电，防止因静电而引发安全事故，故D正确。 故选D。 3．关于下列各图中包含的物理知识，说法正确的是（　　） A．图甲中，a和b是一条电场线上的两点，a点的电场强度一定比b点的大 B．图乙中，将带正电的c靠近原本不带电的导体棒使其A端带正电，B端带负电 C．图丙所示的两个等量异种电荷的电场线分布符合事实 D．图丁中用金属网把验电器罩起来，使带电金属球靠近验电器，箔片不会张开 【答案】D 【详解】A．因为一条电场线不能确定a、b两点的电场线的疏密，故条件不足，无法确定a、b两点的电场强度的大小，故A错误； B．图乙中根据感应起电的原理，近端带异种电荷，远端带同种电荷，故B端带正电，A端带负电，故B错误； C．电场线起始于正电荷或者无穷远，终止于无穷远或者负电荷，所以图丙中电场线分布不符合事实，故C错误； D．图丁中用金属网把验电器罩起来，使带电金属球靠近验电器，由于静电屏蔽，所以验电器的箔片不会张开，故D正确。 故选D。 4．（多选）每到夏季，南方各省纷纷进入雨季，雷雨等强对流天气频繁发生。当我们遇到雷雨天气时，一定要注意避防雷电，下列说法正确的是（　　） A．不宜使用无防雷措施或防雷措施不足的电器及水龙头 B．不要接触天线、金属门窗和建筑物外墙，远离带电设备 C．使用带金属尖端的雨伞 D．在旷野，应远离树木和电线杆 【答案】ABD 【详解】AB．雷雨天，雷电容易通过电线被引入用电器中，所以不宜使用无防雷措施的电器或防雷措施不足的电器；且自来水管、接触天线、金属门窗和建筑物外墙多为金属，也可能成为雷电的导体，故雷雨天也不宜接触，故AB正确； CD．表面具有突出尖端的导体，在尖端处的电荷分布密度很大，使得其周围电场很强，就可能使其周围的空气发生电离而引发尖端放电带金属尖端的雨伞，易引发尖端放电造成人体伤害；使用带金属尖端的雨伞，可能导致尖端放电，遭受雷击，远离树木和电线杆均是为了防止尖端放电带来的危害，故C错误，D正确。 故选ABD。 5．（多选）关于以下四幅图片的说法正确的是（　　） A．图甲中，野外高压输电线上方有两条与大地相连的导线，利用了尖端放电的原理 B．图乙中，优质话筒线的外层包裹着金属编织层，利用了静电屏蔽的原理 C．图丙中，静电除尘器除尘，利用了静电吸附的原理 D．图丁中，燃气灶电子点火器的放电电极是针尖形的，利用了静电感应的原理 【答案】BC 【详解】A．图甲中，野外高压输电线上方有两条与大地相连的导线，形成一个稀疏的“网”，把高压线屏蔽起来，故A错误； B．图乙中，优质话筒线的外层包裹着金属编织层，这是利用静电屏蔽原理屏蔽外部干扰，实现保真信号传输，故B正确； C．图丙中，静电除尘器中大量带负电的粉尘被吸附到正极上，这是利用了静电吸附的原理，故C正确； D．图丁中，燃气灶中安装了电子点火器，点火应用了尖端放电原理，故D错误。 故选BC。 🚀能力跃升 6．关于静电现象，下列说法正确的是（     ） A．避雷针通过与云层直接接触中和电荷，从而避免建筑物遭受雷击 B．高压电气设备的金属屏蔽罩，利用了静电平衡时导体空腔内部电场强度为零的原理 C．静电喷漆技术利用同种电荷相互排斥的原理，使油漆微粒均匀附着在工件表面 D．雷电天气时，躲在金属外壳的汽车内比大树下更危险，因为金属外壳会积累大量静电 【答案】B 【详解】A．避雷针的工作原理是尖端放电。带电云层接近建筑物时，避雷针尖端会感应出大量异种电荷，通过尖端放电中和云层中的电荷，并非“与云层直接接触中和电荷”，故A错误； B．高压电气设备的金属屏蔽罩利用了静电屏蔽原理，静电平衡时，金属导体的空腔内部电场强度始终为零，可隔绝外部静电场对设备的干扰，故B正确； C．静电喷漆的核心原理是异种电荷相互吸引，带负电的油漆微粒向带正电的工件运动，均匀附着在工件表面，故C错误； D．金属外壳的汽车相当于一个闭合的导体空腔，雷电天气时会产生静电屏蔽效应，车内电场强度为零，比躲在大树下安全，故D错误。 故选B。 7．关于下列四幅图的说法正确的是（　　） A．图甲为静电除尘原理的示意图，带正电的尘埃将被吸附到板状收集器A上 B．如图乙所示，给汽车加油前要触摸一下静电释放器，是为了导走人身上的电荷 C．图丙为静电喷漆的原理图，涂料微粒在电场力作用下沿电场线运动到工件上 D．如图丁所示，高层建筑物顶端安装有避雷针，避雷针的原理为静电屏蔽 【答案】B 【详解】A．图甲为静电除尘原理的示意图，根据电荷间的相互作用力可知，异种电荷相互吸引，因此带负电的尘埃将被吸附到带正电的板状收集器A上，A错误； B．给汽车加油前要触摸一下静电释放器，其原理是导走人身的静电，B正确； C．图丙为静电喷漆的原理图，因为电场线是曲线，涂料微粒在电场力作用下不会沿电场线运动，C错误； D．高层建筑物顶端安装有避雷针，避雷针的原理为尖端放电，D错误。 故选 B。 8．冬季天气干燥，人体容易积累静电，当人在接触金属门把手或他人时常常“被电”，下列方法中无法改善这种状况的是（　　） A．使用加湿器，将室内相对湿度保持在适当范围 B．穿绝缘性强的橡胶底鞋 C．穿衣时选择不易起静电的衣物材质 D．在接触金属门把手或他人前，先用手触摸墙壁、水泥柱等非金属但略导电的物体表面 【答案】B 【详解】A．使用加湿器增加湿度，使空气导电性增强，有助于静电缓慢释放，从而减少电荷积累，故A错误； B．穿绝缘性强的橡胶底鞋，鞋底电阻大，阻止电荷通过人体流向地面释放，导致静电更易积累并在接触导体时放电，故无法改善状况，故B正确； C．选择不易起静电的衣物材质（如棉质），减少摩擦起电，从而减少电荷产生，故能改善状况，故C错误； D．在接触金属前先触摸墙壁或水泥柱等略导电物体，其电阻虽大但可提供缓慢放电路径，避免突然放电，故能改善状况，故D错误。 故选B。 9．（多选）下列说法正确的是（　　） A．如图甲所示，牛顿运用了实验和逻辑推理相结合的方法研究了物体下落规律 B．如图乙所示，库仑用扭秤实验验证了库仑定律，运用了放大法 C．如图丙所示，飞机机翼上有多条“尖针”装置，其目的是通过尖端放电的方式导走飞机表面的净电荷 D．如图丁所示，维修高压线路的电工穿绝缘衣比金属衣更安全 【答案】BC 【详解】A．研究物体下落规律，运用实验和逻辑推理相结合方法的是伽利略，不是牛顿，故A错误； B．库仑用扭秤实验验证库仑定律时，利用扭秤的微小转动，将微弱的库仑力作用效果放大，运用了放大法，故B正确； C．飞机机翼上的“尖针”装置，是利用尖端放电原理，导走飞机表面因摩擦等产生的净电荷，避免电荷积累产生危害，故C正确； D．维修高压线路的电工穿金属衣起到静电屏蔽作用，能屏蔽高压线周围的电场，所以比绝缘衣更安全，故D错误。 故选BC。 10．（多选）如图所示，电力工作人员在几百万伏的高压线上进行带电作业，电工全身穿戴带电作业用的屏蔽服，屏蔽服是用导电金属材料与纺织纤维混纺交织成布后再做成的服装，下列说法正确的是（　　） A．采用金属材料编织衣服的目的是使衣服不易拉破 B．采用金属材料编织衣服的目的是利用静电屏蔽 C．电工穿上屏蔽服后，体内电场强度为零 D．电工穿上屏蔽服后，体内电场强度不为零，但很弱 【答案】BC 【详解】AB．采用金属材料编织衣服的目的是利用静电屏蔽，故A错误，B正确； CD．电工穿上屏蔽服靠近高压线时，屏蔽服外的高压电场对屏蔽服内部不产生影响，屏蔽服内部电场强度仍保持为0，所以电工穿上屏蔽服后体内的电场强度为0，故C正确，D错误。 故选BC。 11．导体上电荷的分布 （1）导体___________没有电荷，电荷只分布在导体的___________。 （2）在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度（单位面积的电荷量）___________，___________的位置几乎没有电荷。 【答案】 内部 表面 越大 凹陷 【详解】（1）[1][2]当导体达到静电平衡后，导体内部没有电荷，净电荷只分布在导体的外表面； （2）[3][4]在静电平衡导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度（单位面积的电荷量）越大，凹陷的位置几乎没有电荷。 🌟思维挑战 12．一半径为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。 13．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，B两球分别带上等量异种电荷,则EM≠0,EN=0 D．若使A球带电,B球接地,则EM=0,EN=0 【答案】C 【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，即EM＝0，EN≠0，B错误； C．如果A、B带等量异种电荷，A与B的静电感应使B外表面恰好无电荷量，则EM≠0，EN=0，故C正确； D．如使A球带电，B球接地，是接地屏蔽，EM≠0，EN=0，D错误． 14．（多选）如图所示，M点有电荷量为Q的负点电荷，在距离点电荷为r处放入厚度为d的平行金属板，N点为金属板内距表面为的点，MN连线与金属板表面垂直。当金属板处于静电平衡时，下列说法正确的是（　　） A．金属板的左侧面感应出正电荷 B．金属板的左侧面感应出负电荷 C．感应电荷在N点产生的电场强度，方向沿MN连线向右 D．感应电荷在N点产生的电场强度，方向沿MN连线向右 【答案】AD 【详解】AB．根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引规律，M点的点电荷带负电，在金属板的左侧面感应出正电荷，A正确，B错误； CD．金属板内部合场强为零，故感应电荷在N点产生的电场强度与点电荷在N点产生的电场强度等大反向，根据可得，感应电荷在N点产生的电场强度，方向沿MN连线向右，C错误，D正确。 故选AD。 16．（1）一个带电金属球达到静电平衡时，球内部没有净剩电荷，电荷均匀分布在外表面，球内部场强处处为0，其在球的外部产生的电场，与一个位于球心、电荷量相等的点电荷在同一点产生的电场相同。已知静电力常量为k。 a．根据电场强度的定义式和库仑定律，推导一个电荷量为Q的点电荷，在与之相距r处的电场强度的表达式__________。 b．若将金属球内部挖空，使其成为一个均匀球壳，如图1所示。金属球壳的电荷量为Q，A、B是到球心的距离分别为r1和r2的两点，则A点的场强E1=__________，B点的场强E2=__________。 （2）万有引力定律与库仑定律有相似的形式，因此质点的引力场与点电荷的电场也有很多相似的规律。已知引力常量为G。 a．类比点电荷电场强度的表达式，写出一个质量为m的质点在与之相距r处的引力场强度EG的表达式_______。 b．假设沿地轴的方向凿通一条贯穿地球两极的隧道，隧道极窄，地球仍可看作一个半径为R、质量分布均匀的球体。如图2所示，以地心为原点，向北为正方向建立x轴，请在图3中作图描述隧道中地球引力场强度随x变化的规律，并说明作图依据______。 【答案】 0 【详解】（1）[1] 电荷量为Q的点电荷，在与之相距r处放一试探电荷q，根据库仑定律，该试探电荷受到的电场力为 由电场强度得电荷量为Q的点电荷，在与之相距r处电场强度 [2] [3] 一个带电金属球达到静电平衡时，球内部没有净剩电荷，电荷均匀分布在外表面，球内部场强处处为0，其在球的外部产生的电场，与一个位于球心、电荷量相等的点电荷在同一点产生的电场相同。A点在均匀带电球壳内部，故A点场强 B点的场强 （2）[4] 设距离一个质量为m的质点r处，放一个质量为另外一质点，在与之的引力场强度 [5] 假设地球平均密度为，隧道中距离地心为x处地球引力场强度大小 又因为在隧道中，在原点以北某物体受地球引力向南，在原点以南某物体受地球引力向北，故隧道中地球引力场强度随x变化的规律定性变化图像为 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $