第1章 第5节 静电的利用与防护（配套课件PPT）-【步步高】2025-2026学年高二物理必修第三册学习笔记（鲁科版）

该高中物理课件聚焦“静电的利用与防护”，核心涵盖静电除尘等应用、静电平衡状态及导体特点、电荷分布与静电屏蔽。通过生活实例导入，以问题链衔接知识，结合例题与课时练习构建学习支架。 其亮点在于以实例分析（如静电除尘装置、避雷针原理）深化物理观念，通过分层练习（基础、能力、尖子生选练）培养科学思维。助力学生理解实际应用，提升推理能力，也为教师提供系统教学资源，便于实施分层教学。

静电的利用与防护 第5节 第 1 章 1.了解静电除尘、静电喷雾、激光打印的工作原理。 2.知道什么是静电平衡状态，能说出静电平衡状态下的导体特点(难点)。 3.知道导体上电荷的分布特征，了解尖端放电、静电屏蔽现象及其成因(重点)。 学习目标 内容索引 课时对点练 一、静电的利用与防护 二、静电平衡与静电屏蔽 < 一 > 静电的利用与防护 1.静电的利用 (1)静电除尘能有效处理烟雾，与其他除尘方式相比，静电除尘耗能少、效率 。 (2)静电喷雾是通过 发生装置使喷出的雾滴带电的喷雾方法。 (3)激光打印也是通过 来实现“打印”的。 (4)静电还有很多应用。某些空气净化器利用静电来吸附空气中的尘埃；用静电处理种子增强抗病能力，提高发芽率；利用静电处理水，既能杀菌又能减少 等。 高 高压静电 静电 水垢 2.静电的防护 (1)防止静电危害的方法之一，是尽快把静电 地下。 (2)雷击：带电云层接近地面时，地面上的物体因 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，在云层与地面间形成强烈的 。 导入 静电感应 火花放电 (3)避雷针 带电导体凸起而尖锐的地方电荷比较密集，其附近空间电场也较强，避雷针便是利用了这一特点。带电云层接近时，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，电荷通过避雷针被直接引入 ，从而达到保护建筑物的目的。 大地 　(2023·福建省莆田一中高二期中)下列做法中，为了防止静电危害的是 A.高大建筑物顶部安装避雷针 B.尽可能保持印染厂车间里的空气干燥 C.使用电器时不能超过其电压或电流的额定值 D.手机一般都带有天线(有的手机为了美观设计为内置天线) 例1 √ 电荷通过避雷针被直接引入大地，属于静电的防护，故A正确； 印染厂车间内会产生大量的静电，若空气过于干燥则会引起火灾，所以应尽可能保持印染厂车间里的空气湿润，故B错误； 使用电器时不能超过其电压或电流的额定值，是为了避免电流过大烧坏电器，与静电的防护无关，故C错误； 手机带有天线是为了更好地接收或发射信号，与静电的防护无关，故D错误。 　(多选)(2023·福建省德化第一中学高二月考)为了减少污染，工业废气需用静电除尘器除尘，某除尘装置如图所示，其收尘极为金属圆筒，电晕极位于圆筒中心。当两极接上高压电源时，电晕极附近会形成很强的电场使空气电离，废气中的尘埃吸附离子后在电场力的作用下向收尘极运动并沉积，以达到除尘目的。假设尘埃向收尘极运动过程中所带电荷量不变，下列说法正确的是 A.金属圆筒内存在匀强电场 B.金属圆筒内越靠近收尘极电势越高 C.带电尘埃向收尘极运动过程中加速度越来越大 D.带电尘埃向收尘极运动过程中受到的电场力越来越小 例2 √ √ 根据图像信息可知，除尘器内电场在水平面上的分布类似于负点电荷电场，电晕极相当于点电荷而位于电场正中心，故A错误； 由题图可知，电晕极为负极，收尘极为正极，则金属圆筒内越靠近收尘极电势越高，故B正确； 由于越靠近收尘极电场线越来越稀疏，则带电尘埃向收尘极运动过程中受到的电场力越来越小，根据牛顿第二定律可知，加速度也越来越小，故C错误，D正确。 返回 < 二 > 静电平衡与静电屏蔽 如图所示，将不带电的金属导体放到电场中，导体内的自由电子将发生定向移动，使导体两端出现等量异种电荷。请思考下列问题： (1)自由电子定向移动的原因是什么？定向移动的方向如何？ 答案　自由电子受外加电场的电场力作用而移动，向着与电场强度相反的方向定向移动。 (2)自由电子能否一直定向移动？为什么？ 答案　不能。感应电荷产生的电场与外加电场反向，阻碍电子的定向移动，当这两个电场的电场强度大小相等时，电子的定向移动终止。 1.静电平衡：导体中没有电荷 的状态。 2.导体上电荷的分布特点： 静电平衡时，电荷只分布在导体的 。 3.静电屏蔽：金属壳(网)内电场强度保持为 ，外电场对壳(网)内不会产生影响的现象称为静电屏蔽。 4.处于静电平衡状态的导体，其内部的电场强度处处为 ，即外电场E0和感应电荷产生的电场E'的关系为E0＝－E'。 梳理与总结 定向移动 外表面 零 0 　 (2024·泉州市培元中学高二月考)一金属球，原来不带电，现在沿球直径的延长线上放置一根均匀带电的细杆MN，如图所示。金属球上感应电荷产生的电场在球内直径上A、B、C三点的场强大小分别为EA、EB、EC，三者相比，则 A.EA最大 B.EB最大 C.EC最大 D.EA＝EB＝EC 例3 √ 静电平衡后，金属球内的合电场强度处处为零，金属球上感应电荷产生的电场与带电的细杆MN产生的外电场强度大小相等，方向相反，相互抵消；C点离带电的细杆MN最近，带电的细杆MN在C点处产生的电场强度最大，则金属球上感应电荷在C点处产生的电场强度最大，即EC最大，而A点离带电的细杆MN最远，带电的细杆MN在A点处产生的电场强度最小，则金属球上感应电荷在A点处产生的电场强度最小，即EA最小。因此，EC>EB>EA，故选C。 求处于静电平衡状态的导体的感应电荷产生的电场强度的方法是： (1)先求出外电场电场强度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。 总结提升 　 (2023·福建省德化第一中学高二开学考试)如图所示，将带正电的小球A放在不带电固定的金属空心球C内，另一带负电的小球B在靠近C的外部，则与竖直线相比将 A.A向左偏离竖直线，B向右偏离竖直线 B.A位置不变，B向右偏离竖直线 C.A向左偏离竖直线，B的位置不变 D.A和B的位置都不变 例4 √ 由于金属空心球可以屏蔽外部电场，所以小球B的电场对金属空心球C内无影响，即金属空心球C把小球A屏蔽了，使得小球A不受空心球外电场的影响，故小球A的位置不变。而小球A在金属空心球C内，由于静电感应使得金属空心球C外表面带正电而与小球B互相吸引，所以小球B向C靠近，小球B由于被吸引而向右偏离竖直线，故选B。 　 (2024·江苏连云港市高二期中)一个带绝缘底座的空心金属球A带有4×10－8 C的正电荷，上端开有适当小孔，有绝缘柄的金属小球B带有2×10－8 C的负电荷，使B球和A球内壁接触，如图所示，则A、B所带电荷量分别为 A.QA＝1×10－8 C　QB＝1×10－8 C B.QA＝2×10－8 C　QB＝0 C.QA＝0　QB＝2×10－8 C D.QA＝4×10－8 C　QB＝－2×10－8 C 例5 √ B球与A球内壁接触后成为一个新的导体，处于静电平衡状态，内部净电荷量为零，带电导体的电荷只能分布于导体的外表面，故QB＝0，QA＝4×10－8 C－2×10－8 C＝2×10－8 C，B正确。 返回 < 三 > 课时对点练 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 AD B AD AC A B B C 题号 9 10 11 答案 B BD BC 对一对 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 考点一　静电的利用与防护 1.(多选)(来自教材)为防止静电的危害，下列做法正确的是 A.油罐车有一条拖在地上的导电拖地带 B.在加油站脱化纤衣物 C.尽可能保持印染厂空气的干燥 D.飞机机轮上装有搭地线或用导电橡胶制造的轮胎 基础对点练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 油与油罐车在运输过程中不断摩擦产生的大量静电，可以通过拖在地上的导电拖地带及时导走，这是为了防止静电带来的危害，选项A正确； 化纤衣物容易由于摩擦积累电荷，所以在加油站脱化纤衣物会产生静电，引起火灾，选项B错误； 在印染厂会产生大量静电，所以印染厂车间中应保持适当的湿度及时把静电导走，选项C错误； 飞机在飞行时，摩擦产生静电，可以通过装有搭地线或用导电橡胶制造的轮胎将静电直接导走，选项D正确。 2.(2024·龙岩市第九中学高二月考)口罩可预防经空气、飞沫传播的疾病，其中间层的熔喷布是一种用绝缘材料做成的带有静电的超细纤维布，能阻隔几微米的病毒，这种静电的阻隔作用属于 A.静电屏蔽 B.静电吸附 C.静电平衡 D.尖端放电 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 由题意可知，熔喷布是一种用绝缘材料做成的带有静电的超细纤维布，故当几微米的病毒靠近时，由于静电感应而带电，从而被熔喷布吸附，则可知其原理为静电吸附，故选B。 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，针尖感应出正电荷 B.云层靠近避雷针时，针尖感应出负电荷 C.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 D.避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 √ √ 避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施，D正确； 根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，可知底端带负电的云层靠近避雷针时，针尖感应出正电荷，A正确，B错误； 由于电荷更容易集中到尖端，从而导致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，C错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 4.(多选)(2024·龙岩市永定区城关中学高二期中)如图所示，静电喷涂时，喷枪喷出的涂料微粒带电，在带正电的被涂物的静电力作用下，向被涂物运动，最后被吸附在其表面。在涂料微粒向被涂物靠近的过程中 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 A.涂料微粒带负电 B.离被涂物越近，所受静电力越小 C.静电力对涂料微粒做正功 D.静电力对涂料微粒做负功 √ √ 涂料微粒受到带正电的被涂物的静电力作用下，向被涂物运动，可知涂料微粒带负电，静电力对涂料微粒做正功；离被涂物越近，根据库仑定律可知，静电力越大。故选A、C。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 考点二　静电平衡与静电屏蔽 5.矩形金属导体处于正点电荷Q产生的电场中，静电平衡时感应电荷产生的电场在导体内的电场线分布情况正确的是 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 导体处于静电平衡状态时，导体内部电场强度处处为0，感应电荷在导体内部某处产生的电场与场源电荷Q在此处产生的电场强度大小相等，方向相反，故A正确，B、C、D错误。 6.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，高压线在体内的电场强度为零 D.电工穿上屏蔽服后，感应电荷在体内的电场强度为零 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 采用金属材料编织衣服的作用是使处于高压电场中的人体外表面各部位形成一个等势屏蔽面，从而使人体免受高压电场的危害，故A错误，B正确； 电工穿上屏蔽服后，体内合电场强度为零，高压线、感应电荷在体内的电场强度不为零，故C、D错误。 7.(2023·福建省泉州市高二阶段练习)一个不带电的空心金属球，在它的球心处放一个正电荷，其电场是下图中的哪一个 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 A　　　　　　 B C　　　　　　 D √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 把正电荷放在金属球壳内部，由于静电感应的作用，在球壳的内壁会感应出负电荷，在球壳的外壁会感应出正电荷，所以在金属球壳的壳壁之间，由于正电荷的电场和感应电场的共同作用，在金属球壳的壳壁之间的电场强度为零，所以在金属球壳的壳壁之间没有电场线，但球壳外部的电场分布情况不会受到影响，选项B正确，A、C、D错误。 8.(2024·福州市八县一中高二期中)关于下列四幅图的说法错误的是 A.图甲为静电除尘原理的示意图，带负 电的尘埃将被吸附到带正电的板状收 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 电极上 D.如图丁所示，高层建筑物顶端安装有避雷针，避雷计的原理为尖端放电 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 能力综合练 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 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，故A正确； 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，故B正确； 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，故C错误； 高层建筑物顶端安装有避雷针，避雷针的原理为尖端放电，故D正确。 9.(2023·福建省泉州市高二阶段练习)如图所示，将一不带电的绝缘枕形导体P放在正点电荷Q的电场中，导体P的a、b两端分别带上了感应负电荷与等量的感应正电荷，另外，导体内部还有两点c、d，则以下说法错误的是 A.导体上a、b两端的电势高低关系是φa＝φb B.导体上a、b两端的电势高低关系是φa<φb C.导体内部c、d两点的场强大小关系是Ec＝Ed＝0 D.感应电荷在导体内部c、d两点产生的场强大小关系是Ec'>Ed'≠0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 整个导体处于静电平衡状态，是一个等势体，因此两点的电势关系为φa＝φb，故A正确，不符合题意，B错误，符合题意； 由A、B分析可知，导体处于静电平衡状态，则导体内部场强处处为零，即Ec＝Ed＝0，故C正确，不符合题意； 由点电荷场强公式E＝可知，正点电荷Q在c点产生的电场强度大于在d点产生的电场强度，且不等于0，则感应电荷在导体内部c、d两点产生的场强大小关系是Ec'>Ed'≠0，故D正确，不符合题意。 10.(多选)(2023·福建省莆田市高二期末)低碳环保是我们追求的生活方式。如图所示是一个用来研究静电除尘的实验装置，处于强电场中的空气分子会被电离为电子和正离子，当铝板与手摇起电机的正极相连，缝被针与手摇起电机的负极相连，在铝板和缝被针中间放置点燃的蚊香。转动手摇起电机，蚊香产生的烟雾会被电极吸附，停止转动手摇起电机，蚊香的烟雾又会袅袅上升。关于这个现象，下列说法中正确的是 A.由于蚊香产生带正电的烟雾而被吸附到缝被针上 B.同一烟雾颗粒在被吸附过程中离铝板越近速度越大 C.同一烟雾颗粒在被吸附过程中做匀变速运动 D.同一烟雾颗粒在被吸附过程中若带电荷量不变，离铝板越近则加速度越小 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 中性空气分子在强电场中被电离成电子和带正电的离子，蚊香产生的烟雾颗粒吸附电子后带上负电，在电场力作用下向铝板做加速运动，故A错误，B正确； 由于空间电场不是匀强电场，所以烟雾颗粒不是做匀变速运动，故C错误； 因铝板与缝被针间的电场线形状相当于横向放置的锥形体，离铝板越近，电场线越稀疏，电场强度越小，烟雾颗粒所受电场力越小，加速度越小，故D正确。 11.(多选)长为l的导体棒原来不带电，现将一个带负电的点电荷(电荷量的绝对值为q)放在导体棒的中心轴线上距离棒的左端R处，如图所示。当导体棒达到静电平衡后，已知静电力常量为k，以下说法正确的是 A.棒上感应电荷在O点处产生的电场强度为零 B.棒上O点处的电场强度为零 C.负点电荷在O点处产生的电场强度大小为k，方向沿Oq连线且指向q D.棒上感应电荷在棒的中点O处产生的电场强度大小为k，方向沿Oq连线 且指向q 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 尖子生选练 √ √ 导体棒达到静电平衡时，内部电场强度处处为0，由于负点电荷q在棒中心O处产生的电场方向沿Oq连线且指向q，所以棒上感应电荷在棒中心O处产生的电场方向沿qO连线且指向O右侧，大小与q在O点产生的电场强度相等，则有E＝，故A、D错误，B、C正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 返回 本课结束 第 1 章 $