1.5静电的利用与防护（重难点专练）物理鲁科版必修第三册

**基本信息** 以“本质-应用-防护-综合”为逻辑主线，通过“解题必备+典例精析+举一反三”构建静电专项突破体系，强化物理观念与科学思维 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |静电现象的本质与分类|4题/1典例|从电子转移本质区分起电方式，结合电荷守恒与基本规律分析现象|微观本质→宏观分类→规律应用| |静电的典型利用实例原理分析|4题/1典例|拆解工业实例（除尘/喷涂等），依据电场力作用与电荷转移分析原理|原理推导→实例解析→应用拓展| |静电危害的产生与防护措施|4题/1典例|针对吸附/火花等危害，应用接地/增湿/抗静电材料等防护措施|危害识别→防护原理→措施选择| |静电平衡、导体静电屏蔽综合应用|4题/1典例|利用静电平衡导体特点（内部场强为0、电荷分布外表面）分析屏蔽应用|理论深化→屏蔽分类→实际应用| |静电相关生活、工业综合情境题|4题/1典例|区分利用/防护情境，结合场强叠加与平衡条件解决综合问题|知识整合→情境分析→综合求解|

1.5静电的利用与防护（重难点专练） 题型01静电现象的本质与分类 题型02静电的典型利用实例原理分析 题型03静电危害的产生与防护措施 题型04静电平衡、导体静电屏蔽综合应用 题型05静电相关生活、工业综合情境题 ▌题型01静电现象的本质与分类 解题必备 1.静电产生的微观本质 不同物质的原子核对核外电子束缚能力不同，物体相互摩擦、接触分离、感应起电时，电子发生转移；失去电子的物体带正电，得到电子的物体带负电，电荷总量保持守恒，总电荷量代数和不变。 三种起电方式：摩擦起电、接触起电、感应起电，本质均为电子转移，无电荷凭空产生或消失。 2.静电的两类区分 (1)有益静电：人为利用静电作用力完成除尘、喷涂、复印、植绒等工业、生活操作； (2)有害静电：生产、运输、生活中积累的静电荷，引发吸附灰尘、干扰电子设备、电火花引燃易燃易爆物、击穿元器件等危害。 3.静电基本规律 同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引；孤立导体电荷仅分布在导体外表面；静电平衡导体内部场强为0。 典例精析 例题1、下列说法正确的是（     ） A．如图1，验电器置于金属网罩内，带电金属球靠近网罩，但不接触，验电器的金属箔片会张开 B．如图2，正电荷靠近不带电导体棒，保持位置不变，用导线连接导体棒上A、B两点，连通瞬间导线上会出现从B到A的电流 C．如图3，静电除尘装置两极板间存在匀强电场 D．如图4，库仑通过扭秤实验巧妙地实现了对电荷间相互作用力的研究 【答案】D 【详解】A．金属网罩会产生静电屏蔽，网罩内部电场强度为 0，验电器不受外部带电球影响，金属箔片不会张开，故A错误； B．导体棒的表面是一个等势面，任意两点间电势差为零，所以一根导线将导体棒的A端与B端连接起来，导线中不会有电流，故B错误； C．如图3，静电除尘装置中，一侧是金属棒、一侧是金属板，电极形状不对称，两极间电场不是匀强电场（越靠近金属线电场越强），故C错误； D．如图4，库仑借助扭秤装置将难以直接测量的微小静电力，通过扭丝扭转效应转化为可直观读数的偏转角，巧妙定量研究了点电荷间的相互作用力，得到库仑定律，故D正确。 故选D。 举一反三 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．飞机起落架轮胎用导电橡胶是为了将飞行过程中摩擦起电的电荷在着陆时传入大地 C．静电屏蔽是利用静电感应使感应电荷在导体内部产生的电场强度为零 D．静电除尘是利用同种电荷相互排斥 【答案】B 【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，故A错误； B．飞机飞行时机身与空气摩擦会积累大量静电，起落架轮胎用导电橡胶，可在着陆时将机身积累的电荷传入大地，避免放电产生安全隐患，故B正确； C．静电屏蔽的原理是导体处于外电场中静电平衡后，感应电荷的电场与外电场在导体内部抵消，合电场强度为零，感应电荷自身在导体内部产生的电场强度并不为零，故C错误； 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B。 2．关于教材中的四幅插图，下列说法正确的是（     ） A．图甲中，女生和金属球带异种电荷 B．图乙中，用扭秤实验探究电荷间相互作用规律时，应使金属小球A与C带同种电荷 C．图丙中，较高建筑物的顶端会安装尖锐的避雷针，是利用静电屏蔽原理 D．图丁中，两条优质话筒线外面包裹的金属网是为了防止漏电 【答案】B 【详解】A．甲图中，女生接触带电的金属球时与带电的金属球带有同种电荷，故A错误； B．图乙中，用扭秤实验探究电荷间相互作用规律时，应使金属小球A与C带同种电荷，如果带异种电荷，两球可能在外部干扰下接触，使电荷量中和，导致两球电荷量发生变化。故B正确； C．图丙中，较高建筑物的顶端会安装尖锐的避雷针，其原理为尖端放电，故C错误； D．优质的话筒线外面包裹着金属网应用了静电屏蔽的原理，以防止外部信号对电缆内部电信号的干扰，不是防漏电，故D错误。 故选B。 3．针对下列四幅图的表述，说法正确的是（     ） A．如图甲所示，库仑用扭秤实验验证了库仑定律，运用了放大法 B．如图乙所示，尺子吸引轻小纸片是因为小纸片带电 C．如图丙所示，工人进行超高压带电作业，所穿戴的工作服是通过绝缘防护来避免触电的 D．如图丁所示，飞机机翼上有多条“尖针”装置，“尖针”通过静电屏蔽对飞机起保护作用 【答案】A 【详解】A．如图甲所示，库仑用扭秤实验验证了库仑定律，运用了微小量放大法，A正确； B．如图乙所示，带电尺子吸引轻小纸片属于静电感应现象，小纸片原本不带电，并非自身带电，故B错误； C．如图丙所示，高压作业所穿的金属工作服利用的是静电屏蔽形成等势屏蔽层防护，并非依靠绝缘作用避免触电，故C错误； D．如图丁所示，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D错误。 故选A。 ▌题型02静电的典型利用实例原理分析 解题必备 1.静电除尘 原理：高压电场使空气电离产生正负离子，烟尘颗粒吸附离子带上电荷；带电烟尘在电场力作用下向两极板运动，吸附在极板上，实现空气净化。 结构：金属圆筒接负极，中心金属丝接正极，筒内形成强电场。 2.静电喷涂(喷漆、喷粉) 喷枪喷出涂料微粒，经高压静电发生器带上同种电荷；待喷涂工件接异种电荷，带电涂料微粒受电场力吸附均匀附着工件表面，减少涂料浪费，涂层均匀。 3.静电复印 硒鼓在光照、高压作用下局部带电；原稿光照成像后，硒鼓对应区域电荷消失，带电区域吸附带相反电荷墨粉；墨粉转印到纸张，加热定影完成复印。 4.静电植绒 绒毛纤维带电，基底布料带异种电荷，电场力驱使绒毛垂直吸附布料，形成立体植绒花纹。 5.静电分选 利用不同物料摩擦带电性质差异，带电颗粒在偏转电场中偏移距离不同，实现矿物、粮食颗粒分离。 典例精析 例题2、在实际生活中静电现象非常常见，静电现象有利有弊，有时可以利用静电现象，有时需要防止静电带来的危害。下列四种实例中不同于其他三种的是（     ） A．图甲为静电除尘器的内部原理图 B．图乙为加油员在加油前用手触摸静电释放器 C．图丙中优质话筒线外面包裹金属网 D．图丁中高压输电线上方的两根导线接地 【答案】A 【详解】图甲中静电除尘器原理是静电令尘埃带电后通过电场力收集，属于利用静电。 图乙中加油员工在加油前触摸静电释放器是为了避免静电产生电火花引起火灾或爆炸的危险，属于防止静电带来的危害。 图丙中话筒线包裹金属网，利用金属网的静电屏蔽作用，防止外部电场干扰信号传输，属于防止静电（或电磁）干扰。 图丁中高压输电线上方的两根导线是避雷线，通过接地将雷电引入大地，保护输电线免受雷击，属于防止静电（雷电）危害。 题目要求选出不同于其他实例的选项，其中不同于其他实例的显然只有图甲。 故选A。 举一反三 4．在物理实验室中，有一绝缘支架上的带正电小球A（视为点电荷），其周围存在较强的电场。距其不远处的桌面上，放置着一个灵敏验电器B。由于小球的静电场的影响，验电器B的箔片张角发生了明显变化。在不移动小球A和验电器B的位置、且不改变小球A电荷量的前提下，请你展开想象的翅膀，设计两种不同的方案，消除小球A的静电场对验电器B的干扰。可通过文字与示意图相结合叙述设计方案。 【答案】方案一：用接地金属网罩屏蔽验电器B 用一个金属网罩（或金属盒）将验电器B完全罩住，并用导线将金属网罩与大地相连。 由于静电屏蔽作用，接地导体空腔内部电场为零，外部电场无法影响内部物体，验电器B不受小球A电场影响，箔片张角恢复原状。 方案二：用金属网罩屏蔽验电器B（不接地） 用一个金属网罩（或金属盒）将验电器B完全罩住，使金属网罩与验电器B无接触，且金属网罩不与大地连接。金属网罩在小球A电场中发生静电感应，内部形成等势体，验电器B处于内部，不受小球A电场影响，箔片张角恢复原状。 方案三：用接地金属网罩屏蔽带电小球A 5．（多选）关于下列四个现象，说法正确的有（     ） A．甲图为一根优质电话线，给电话线套上金属外衣，可以起到静电屏蔽的效果，防止干扰信号从电话线上“入侵” B．乙图中，在燃气灶中安装电子点火器，是利用了静电屏蔽原理而制成的 C．丙图中，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 D．丁图中，超高压作业的电力工人要穿绝缘材料做成的工作服 【答案】AC 【详解】A．甲图中，金属外衣，可以起到静电屏蔽的效果，防止干扰信号从电话线上“入侵”，故A正确； B．乙图中，家用煤气灶的点火装置，是根据尖端放电原理而制成的，故B错误； C．丙图中，给车加油前触摸一下静电释放器的目的是将人体由于摩擦产生的电荷释放到大地，故C正确； D．丁图中，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D错误。 故选AC。 6．贝贝同学发现某教学楼楼顶装有尖尖的避雷针，下列说法正确的是（     ） A．在雷雨天气，避雷针会主动引导雷电击中自身，有危险，应当拆除 B．为安全起见，应当把尖尖的避雷针换成更粗的塑料棒 C．在雷雨天气，避雷针附近空气易被电离，引导雷电向避雷针放电 D．避雷针利用静电屏蔽，在考试期间起到屏蔽考场内信号的作用 【答案】C 【详解】A．避雷针引导雷电击中自身后，会通过接地装置将雷电流导入大地，从而保护建筑物免受雷击，拆除避雷针会增加建筑物被雷击的风险，故A错误； B．塑料是绝缘体，无法导电，不能将雷电流导入地下，替换为塑料棒会使避雷针完全失效，故B错误； C．雷雨天气时，避雷针尖端电荷密度大，附近电场强度极高，容易将空气电离形成导电通道，引导雷电向避雷针放电，故C正确； D．避雷针的工作原理是尖端放电，与静电屏蔽无关，也无法起到屏蔽信号的作用，故D错误。 故选C。 ▌题型03静电危害的产生与防护措施 解题必备 1.静电主要危害 (1)吸附危害：纺织、塑料生产中，静电吸附灰尘，产品脏污、丝线缠绕； (2)电火花危险：汽油、酒精、粉尘、天然气等易燃易爆环境，静电火花引燃引爆，造成火灾爆炸； (3)电子损伤：芯片、电路板、精密仪器带静电，击穿半导体元件，设备故障报废； (4)人体不适：干燥环境静电放电刺痛人体，干扰医疗精密设备。 2.静电防护核心思路 核心：及时导走积累的静电荷，避免电荷大量聚集形成高压。 (1)接地法：油罐车、加油枪、金属管道、厂房金属设备金属外壳可靠接地，静电荷导入大地； (2)增湿法：提高空气湿度，空气导电能力提升，物体表面电荷缓慢释放，减少静电积累；纺织车间、计算机机房常用； (3)抗静电材料：生产、包装使用导电橡胶、抗静电塑料、防静电服、防静电手环，均匀分散电荷； (4)中和静电：静电消除器产生正负离子，中和物体表面积累异种电荷； (5)限制摩擦速度：易燃易爆物料降低输送、搅拌速度，减少摩擦起电。 典例精析 例题3、物理知识和生活息息相关，联系生活实际对物理基本概念进行认识和理解，是学好物理的基础。关于静电的防止和利用，下列说法正确的是（     ） A．高大建筑物顶部安装避雷针，防止建筑物被雷击的原理是静电屏蔽原理 B．家用燃气灶点火装置的放电电极是钉尖形的，利用了尖端放电的工作原理 C．在超高压输电线上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．静电喷漆时，使金属工件与油漆雾滴带同种电荷，这样使油漆与金属工件表面在静电斥力作用下喷涂更均匀 【答案】B 【详解】A．高大建筑物顶部安装避雷针，是利用尖端放电和导体接地把雷电引入大地，减小雷击危害，不是静电屏蔽原理，故A错误； B．家用燃气灶点火装置的放电电极做成钉尖形，尖端处电荷密度大、电场强，容易使空气电离而发生放电，利用了尖端放电的工作原理，故B正确； C．超高压输电线上带电作业人员通常穿含金属纤维的屏蔽服，使人体处于近似等势状态，起静电屏蔽作用，不是橡胶制成的绝缘衣服，故C错误； D．静电喷漆时，应使油漆雾滴与金属工件带异种电荷，利用静电吸附使喷涂更均匀，而不是带同种电荷，故D错误。 故选B。 举一反三 7．（多选）煤气灶的电子点火装置如图所示，其点火针为白色陶瓷包裹的金属尖端，工作时能在针尖附近产生电火花点燃燃气。下列关于该装置的说法正确的是（     ） A．该点火装置的工作原理与避雷针相同 B．陶瓷包裹层的作用是绝缘，防止电荷在点火针的非尖端部位放电 C．点火针尖端附近的电场强度大于该点火装置其他位置的电场强度 D．若将点火针的尖端磨钝，一定能在原电压下正常产生电火花 【答案】ABC 【详解】A．该点火装置利用尖端放电原理产生电火花，避雷针的工作原理也是尖端放电，二者工作原理相同，故A正确； B．陶瓷是绝缘材料，包裹非尖端的金属部分，可以起到绝缘作用，避免电荷在非尖端部位提前放电，保证放电只发生在针尖，故B正确； C．根据尖端放电规律，点火针尖端曲率更大、电荷密度更大，因此尖端附近电场强度大于装置其他位置，故C正确； D．若尖端磨钝，曲率减小，相同电压下尖端电场强度降低，无法达到击穿空气所需的场强，不能在原电压下正常产生电火花，故D错误。 故选ABC。 8．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同种性质的电荷 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，是为了导走汽车的静电 【答案】A 【详解】A．甲图中，女生接触金属球，所以女生和带电的金属球带有同种性质的电荷，故A正确 B．乙图中，超高压作业的电力工人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．丙图中，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．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，防止因静电而引发安全事故，故D错误。 故选A。 9．（多选）下列说法正确的是（     ） A．图甲中，油罐车车尾铁链用于吸附灰尘，防止灰尘进入油罐 B．图乙中，静电除尘中，尘埃带电后因同种电荷相互排斥而被吸附 C．图丙中，雷雨天气待在金属外壳的汽车内比待在木屋里更安全 D．图丁中，高压设备导体的表面尽量光滑，是为了避免尖端放电 【答案】CD 【详解】A．油罐车车尾铁链是为了导走静电，防止静电产生的火花引起油罐爆炸，不是吸附灰尘，A错误； B．静电除尘中，尘埃带电后是因异种电荷相互吸引而被吸附到电极上，不是同种电荷相互排斥，B错误； C．金属外壳的汽车可起到静电屏蔽作用，在雷雨天气待在金属外壳的汽车内比待在木屋里更安全，C正确； D．高压设备导体的表面尽量光滑，是为了避免尖端放电，因为尖端处电荷容易聚集，容易发生尖端放电现象，D正确。 故选CD。 ▌题型04静电平衡、导体静电屏蔽综合应用 解题必备 1.静电平衡导体特点 (1)导体内部自由电荷不再定向移动，合场强； (2)导体表面任意一点场强方向垂直导体表面； (3)电荷仅分布在导体外表面，空腔导体内部无净电荷； (4)整个导体为等势体，表面是等势面。 2.静电屏蔽两类应用 (1)外屏蔽：金属外壳包裹内部设备，外部电场无法进入壳内，保护内部精密仪器不受外界静电、电场干扰(手机金属壳、仪器金属屏蔽罩)； (2)内屏蔽：带电金属空腔接地，内部电场不会外泄，防止内部高压电场影响外部电路(高压设备金属防护网)。 3.生活实例 高压作业防护服为金属丝编织，形成静电屏蔽，人体内部场强为0，避免高压电击；机房金属屏蔽网隔绝外界电磁静电干扰；金属饭盒隔绝手机信号属于静电屏蔽现象。 典例精析 例题4、关于生活中的静电防止和利用，下列说法正确的是（　　） A．静电复印是利用正负电荷之间相互吸引的原理制成的，属于静电的利用 B．夏天下雨时一般会有雷电，低矮的建筑没有安装避雷针一定被雷电击毁 C．常见的静电防止有静电除尘、静电喷涂、静电植绒等 D．飞机起落架的轮胎必须用绝缘橡胶制成避免造成危害，属于防止静电积聚 【答案】A 【详解】A．静电复印是利用正负电荷之间相互吸引的原理制成的，属于静电的利用，故A正确； B．夏天下雨时一般会有雷电，如果在高大建筑物顶端装上避雷针，通过避雷针与大地相连，就能及时把电荷导入大地，从而避免建筑物被雷电击坏，如果没有安装会有危险，但对低矮的建筑不至于一定被雷电击毁，故B错误； C．常见的静电利用有静电除尘、静电喷涂、静电植绒等，故C错误； D．飞机轮胎是用导电橡胶制成的，这是为了飞机在降落时，将飞行的过程中产生的静电导走，避免对飞机造成危害，故D错误。 故选A。 举一反三 10．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所带电荷量等于B所带电荷量 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A、B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。 11．如图所示金属球壳内有一静止的负电荷，球壳内、外表面的感应电荷分布可能是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】根据静电感应知识可知，球壳内表面感应出正电荷，外表面感应出负电荷，右侧部分与负点电荷距离近，感应的正电荷分布更密集，另外，球壳内表面电荷的分布应关于球心与点电荷连线上下对称，由于处于静电平衡状态的导体内部（即球壳金属球内）场强处处为零，则球壳外表面电荷应均匀分布。 故选C。 12．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。 ▌题型05静电相关生活、工业综合情境题 解题必备 1.综合解题步骤 (1)区分情境属于静电利用还是静电危害防护； (2)判断核心原理：电子转移、电场力作用、静电平衡、静电屏蔽； (3)结合电荷间相互作用、场强分布、接地、增湿等知识点分析现象； (4)区分纯静电作用与电流、磁场、重力等其他力效应。 2.易混点辨析 (1)静电作用：仅物体带电后电场力效果，无持续电流； (2)电流效应：电荷定向持续移动，需要闭合回路电源； (3)静电屏蔽：导体阻断电场传递，不隔绝重力、磁场。 3.常见综合情境 加油站防静电、工厂静电除尘/喷涂、电子厂防静电、高压屏蔽作业、秋冬生活静电、粉尘车间防爆、复印机工作流程综合分析。 典例精析 例题5、带电量分别为和的两个点电荷A、B相距为L，在它们连线中点O处有一半径为的空心金属球壳，且球心也在O点，如图所示，达到静电平衡时，金属球壳上的感应电荷在球心O处产生的场强为（     ） A．，方向向左 B．，方向向右 C．，方向向左 D．，方向向右 【答案】A 【详解】两个点电荷A和B在O点处产生的合场强大小为：，方向向右 根据静电平衡导体的特点可知，球壳上的感应电荷在O点处的场强大小与两个点电荷A和B在O点处产生的合场强大小相等，方向相反，则球壳上的感应电荷在O点处的场强大小为：，方向向左 故选A。 举一反三 13．如图，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，棒上感应电荷在棒的中点O处产生的电场强度大小为（　　） A．0 B． C． D． 【答案】C 【详解】静电平衡时，导体棒中点O处的电场强度为0，所以导体棒上感应电荷在O处产生的电场强度与点电荷q在棒中点O处产生的电场强度大小相等，方向相反。所以 故选C。 14．（多选）如图，为放入静电场中的空腔导体。对图中、、、四点，、在导体外，在空腔内，在导体壳壁中，下列说法正确的是（　　） A．点的电场强度比点大 B．点的电场强度比点小 C．点的电场强度比点大 D．、两点的电场强度均为0 【答案】AD 【详解】AB．电场线的疏密反映了电场强度的大小：电场线越密集，场强越大。 由图可知，处电场线比处密集，所以点场强大于点，故A正确，B错误； CD．点位于空腔内，空腔内没有带电体，因此空腔内的合场强为零。 点位于导体壳壁中，静电平衡时导体壳壁中的合场强也为零。 两者电场强度均为零，故C错误，D正确。 故选AD。 15．如图所示，长的轻质细绳上端固定，下端连接一个可视为质点的带电小球，小球静止在水平向右的匀强电场中，绳与竖直方向的夹角为。已知小球所带电荷量为，匀强电场的电场强度为，重力加速度为，不计空气阻力。求： (1)小球所受电场力； (2)小球的质量； (3)若将电场撤去，小球回到最低点时速度的大小。 【答案】(1)，方向水平向右 (2) (3) 【详解】（1）小球所受电场力 方向水平向右 （2）小球受到重力拉力和电场力的作用而平衡，如图所示 根据平衡条件，有 解得 （3）小球回到最低点过程中，由动能定理得 解得 2/2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 1.5静电的利用与防护（重难点专练） 题型01静电现象的本质与分类 题型02静电的典型利用实例原理分析 题型03静电危害的产生与防护措施 题型04静电平衡、导体静电屏蔽综合应用 题型05静电相关生活、工业综合情境题 ▌题型01静电现象的本质与分类 解题必备 1.静电产生的微观本质 不同物质的原子核对核外电子束缚能力不同，物体相互摩擦、接触分离、感应起电时，电子发生转移；失去电子的物体带正电，得到电子的物体带负电，电荷总量保持守恒，总电荷量代数和不变。 三种起电方式：摩擦起电、接触起电、感应起电，本质均为电子转移，无电荷凭空产生或消失。 2.静电的两类区分 (1)有益静电：人为利用静电作用力完成除尘、喷涂、复印、植绒等工业、生活操作； (2)有害静电：生产、运输、生活中积累的静电荷，引发吸附灰尘、干扰电子设备、电火花引燃易燃易爆物、击穿元器件等危害。 3.静电基本规律 同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引；孤立导体电荷仅分布在导体外表面；静电平衡导体内部场强为0。 典例精析 例题1、下列说法正确的是（     ） A．如图1，验电器置于金属网罩内，带电金属球靠近网罩，但不接触，验电器的金属箔片会张开 B．如图2，正电荷靠近不带电导体棒，保持位置不变，用导线连接导体棒上A、B两点，连通瞬间导线上会出现从B到A的电流 C．如图3，静电除尘装置两极板间存在匀强电场 D．如图4，库仑通过扭秤实验巧妙地实现了对电荷间相互作用力的研究 举一反三 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．飞机起落架轮胎用导电橡胶是为了将飞行过程中摩擦起电的电荷在着陆时传入大地 C．静电屏蔽是利用静电感应使感应电荷在导体内部产生的电场强度为零 D．静电除尘是利用同种电荷相互排斥 2．关于教材中的四幅插图，下列说法正确的是（     ） A．图甲中，女生和金属球带异种电荷 B．图乙中，用扭秤实验探究电荷间相互作用规律时，应使金属小球A与C带同种电荷 C．图丙中，较高建筑物的顶端会安装尖锐的避雷针，是利用静电屏蔽原理 D．图丁中，两条优质话筒线外面包裹的金属网是为了防止漏电 3．针对下列四幅图的表述，说法正确的是（     ） A．如图甲所示，库仑用扭秤实验验证了库仑定律，运用了放大法 B．如图乙所示，尺子吸引轻小纸片是因为小纸片带电 C．如图丙所示，工人进行超高压带电作业，所穿戴的工作服是通过绝缘防护来避免触电的 D．如图丁所示，飞机机翼上有多条“尖针”装置，“尖针”通过静电屏蔽对飞机起保护作用 ▌题型02静电的典型利用实例原理分析 解题必备 1.静电除尘 原理：高压电场使空气电离产生正负离子，烟尘颗粒吸附离子带上电荷；带电烟尘在电场力作用下向两极板运动，吸附在极板上，实现空气净化。 结构：金属圆筒接负极，中心金属丝接正极，筒内形成强电场。 2.静电喷涂(喷漆、喷粉) 喷枪喷出涂料微粒，经高压静电发生器带上同种电荷；待喷涂工件接异种电荷，带电涂料微粒受电场力吸附均匀附着工件表面，减少涂料浪费，涂层均匀。 3.静电复印 硒鼓在光照、高压作用下局部带电；原稿光照成像后，硒鼓对应区域电荷消失，带电区域吸附带相反电荷墨粉；墨粉转印到纸张，加热定影完成复印。 4.静电植绒 绒毛纤维带电，基底布料带异种电荷，电场力驱使绒毛垂直吸附布料，形成立体植绒花纹。 5.静电分选 利用不同物料摩擦带电性质差异，带电颗粒在偏转电场中偏移距离不同，实现矿物、粮食颗粒分离。 典例精析 例题2、在实际生活中静电现象非常常见，静电现象有利有弊，有时可以利用静电现象，有时需要防止静电带来的危害。下列四种实例中不同于其他三种的是（     ） A．图甲为静电除尘器的内部原理图 B．图乙为加油员在加油前用手触摸静电释放器 C．图丙中优质话筒线外面包裹金属网 D．图丁中高压输电线上方的两根导线接地 举一反三 4．在物理实验室中，有一绝缘支架上的带正电小球A（视为点电荷），其周围存在较强的电场。距其不远处的桌面上，放置着一个灵敏验电器B。由于小球的静电场的影响，验电器B的箔片张角发生了明显变化。在不移动小球A和验电器B的位置、且不改变小球A电荷量的前提下，请你展开想象的翅膀，设计两种不同的方案，消除小球A的静电场对验电器B的干扰。可通过文字与示意图相结合叙述设计方案。 5．（多选）关于下列四个现象，说法正确的有（     ） A．甲图为一根优质电话线，给电话线套上金属外衣，可以起到静电屏蔽的效果，防止干扰信号从电话线上“入侵” B．乙图中，在燃气灶中安装电子点火器，是利用了静电屏蔽原理而制成的 C．丙图中，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 D．丁图中，超高压作业的电力工人要穿绝缘材料做成的工作服 6．贝贝同学发现某教学楼楼顶装有尖尖的避雷针，下列说法正确的是（     ） A．在雷雨天气，避雷针会主动引导雷电击中自身，有危险，应当拆除 B．为安全起见，应当把尖尖的避雷针换成更粗的塑料棒 C．在雷雨天气，避雷针附近空气易被电离，引导雷电向避雷针放电 D．避雷针利用静电屏蔽，在考试期间起到屏蔽考场内信号的作用 ▌题型03静电危害的产生与防护措施 解题必备 1.静电主要危害 (1)吸附危害：纺织、塑料生产中，静电吸附灰尘，产品脏污、丝线缠绕； (2)电火花危险：汽油、酒精、粉尘、天然气等易燃易爆环境，静电火花引燃引爆，造成火灾爆炸； (3)电子损伤：芯片、电路板、精密仪器带静电，击穿半导体元件，设备故障报废； (4)人体不适：干燥环境静电放电刺痛人体，干扰医疗精密设备。 2.静电防护核心思路 核心：及时导走积累的静电荷，避免电荷大量聚集形成高压。 (1)接地法：油罐车、加油枪、金属管道、厂房金属设备金属外壳可靠接地，静电荷导入大地； (2)增湿法：提高空气湿度，空气导电能力提升，物体表面电荷缓慢释放，减少静电积累；纺织车间、计算机机房常用； (3)抗静电材料：生产、包装使用导电橡胶、抗静电塑料、防静电服、防静电手环，均匀分散电荷； (4)中和静电：静电消除器产生正负离子，中和物体表面积累异种电荷； (5)限制摩擦速度：易燃易爆物料降低输送、搅拌速度，减少摩擦起电。 典例精析 例题3、物理知识和生活息息相关，联系生活实际对物理基本概念进行认识和理解，是学好物理的基础。关于静电的防止和利用，下列说法正确的是（     ） A．高大建筑物顶部安装避雷针，防止建筑物被雷击的原理是静电屏蔽原理 B．家用燃气灶点火装置的放电电极是钉尖形的，利用了尖端放电的工作原理 C．在超高压输电线上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．静电喷漆时，使金属工件与油漆雾滴带同种电荷，这样使油漆与金属工件表面在静电斥力作用下喷涂更均匀 举一反三 7．（多选）煤气灶的电子点火装置如图所示，其点火针为白色陶瓷包裹的金属尖端，工作时能在针尖附近产生电火花点燃燃气。下列关于该装置的说法正确的是（     ） A．该点火装置的工作原理与避雷针相同 B．陶瓷包裹层的作用是绝缘，防止电荷在点火针的非尖端部位放电 C．点火针尖端附近的电场强度大于该点火装置其他位置的电场强度 D．若将点火针的尖端磨钝，一定能在原电压下正常产生电火花 8．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同种性质的电荷 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，是为了导走汽车的静电 9．（多选）下列说法正确的是（     ） A．图甲中，油罐车车尾铁链用于吸附灰尘，防止灰尘进入油罐 B．图乙中，静电除尘中，尘埃带电后因同种电荷相互排斥而被吸附 C．图丙中，雷雨天气待在金属外壳的汽车内比待在木屋里更安全 D．图丁中，高压设备导体的表面尽量光滑，是为了避免尖端放电 ▌题型04静电平衡、导体静电屏蔽综合应用 解题必备 1.静电平衡导体特点 (1)导体内部自由电荷不再定向移动，合场强； (2)导体表面任意一点场强方向垂直导体表面； (3)电荷仅分布在导体外表面，空腔导体内部无净电荷； (4)整个导体为等势体，表面是等势面。 2.静电屏蔽两类应用 (1)外屏蔽：金属外壳包裹内部设备，外部电场无法进入壳内，保护内部精密仪器不受外界静电、电场干扰(手机金属壳、仪器金属屏蔽罩)； (2)内屏蔽：带电金属空腔接地，内部电场不会外泄，防止内部高压电场影响外部电路(高压设备金属防护网)。 3.生活实例 高压作业防护服为金属丝编织，形成静电屏蔽，人体内部场强为0，避免高压电击；机房金属屏蔽网隔绝外界电磁静电干扰；金属饭盒隔绝手机信号属于静电屏蔽现象。 典例精析 例题4、关于生活中的静电防止和利用，下列说法正确的是（　　） A．静电复印是利用正负电荷之间相互吸引的原理制成的，属于静电的利用 B．夏天下雨时一般会有雷电，低矮的建筑没有安装避雷针一定被雷电击毁 C．常见的静电防止有静电除尘、静电喷涂、静电植绒等 D．飞机起落架的轮胎必须用绝缘橡胶制成避免造成危害，属于防止静电积聚 举一反三 10．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所带电荷量等于B所带电荷量 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 11．如图所示金属球壳内有一静止的负电荷，球壳内、外表面的感应电荷分布可能是（　　） A． B． C． D． 12．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 ▌题型05静电相关生活、工业综合情境题 解题必备 1.综合解题步骤 (1)区分情境属于静电利用还是静电危害防护； (2)判断核心原理：电子转移、电场力作用、静电平衡、静电屏蔽； (3)结合电荷间相互作用、场强分布、接地、增湿等知识点分析现象； (4)区分纯静电作用与电流、磁场、重力等其他力效应。 2.易混点辨析 (1)静电作用：仅物体带电后电场力效果，无持续电流； (2)电流效应：电荷定向持续移动，需要闭合回路电源； (3)静电屏蔽：导体阻断电场传递，不隔绝重力、磁场。 3.常见综合情境 加油站防静电、工厂静电除尘/喷涂、电子厂防静电、高压屏蔽作业、秋冬生活静电、粉尘车间防爆、复印机工作流程综合分析。 典例精析 例题5、带电量分别为和的两个点电荷A、B相距为L，在它们连线中点O处有一半径为的空心金属球壳，且球心也在O点，如图所示，达到静电平衡时，金属球壳上的感应电荷在球心O处产生的场强为（     ） A．，方向向左 B．，方向向右 C．，方向向左 D．，方向向右 举一反三 13．如图，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，棒上感应电荷在棒的中点O处产生的电场强度大小为（　　） A．0 B． C． D． 14．（多选）如图，为放入静电场中的空腔导体。对图中、、、四点，、在导体外，在空腔内，在导体壳壁中，下列说法正确的是（　　） A．点的电场强度比点大 B．点的电场强度比点小 C．点的电场强度比点大 D．、两点的电场强度均为0 15．如图所示，长的轻质细绳上端固定，下端连接一个可视为质点的带电小球，小球静止在水平向右的匀强电场中，绳与竖直方向的夹角为。已知小球所带电荷量为，匀强电场的电场强度为，重力加速度为，不计空气阻力。求： (1)小球所受电场力； (2)小球的质量； (3)若将电场撤去，小球回到最低点时速度的大小。 2/2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $