2017-2018学年人教版高中物理选修3-1（课件+检测）：1.7静电现象的应用 (2份打包)

1 新情境·激趣引航 在带电的鸟笼里，鸟儿为什么仍能安全无恙？ 运输汽油等易燃易爆物品的车辆总有一条铁链拖在地面，这又是为什么呢？ 2 新知识·预习探索 学习目标 　　1.知道什么是静电平衡状态，理解处于静电平衡状态导体的特征． 2.知道处于静电平衡状态导体上电荷的分布规律． 3.知道什么是尖端放电现象． 4.理解静电屏蔽现象的形成原因，及其在社会生活中的应用、防止． 新知预习 一、静电平衡状态下导体的电场 1．静电平衡状态 导体内的自由电子不发生定向移动时，导体就达到了静电平衡状态． 2．处于静电平衡状态下导体的特征 (1)处于静电平衡状态的导体，内部场强处处为零． (2)处于静电平衡状态的导体，表面上任一点场强方向与该点的表面垂直． (3)静电平衡状态下的导体是个等势体，它的表面是个等势面． 二、导体上电荷的分布 1．处于静电平衡状态的导体内部没有净电荷，电荷只能分布在导体的外表面上． 2．静电平衡时，导体表面越尖锐的位置，电荷密度越大． 三、尖端放电 1．空气的电离：空气分子中的正负电荷分离的现象叫空气的电离． 2．尖端放电：被电离的电荷中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的现象叫尖端放电． 四、静电屏蔽 由于静电感应，金属网罩或金属壳使其内的场强为零，遮挡住了外界电场对它们的影响的现象叫静电屏蔽． 问题探索 ◆想一想 问题1　 如图所示，把一个带正电的小球放入原来不带电的金属空腔球壳内，小球带不带电？ 【答案】　不带电．将带正电的小球放于金属球壳内部后，它们组成一个新的金属导体，而电荷只分布于导体的外表面． 问题2　张旭家刚在阳台、窗子上安装了防盗网，张旭最近发现在家打手机时信号变差了，甚至有的位置根本就没有信号，和同学讨论一下这是为什么？ 【答案】　防盗网起到了静电屏蔽的作用，使电磁信号的传播受到了影响，故手机信号变差，甚至没有信号. 3 新课堂·互动探究 知识点一 静电平衡及电荷分布特点 重点聚焦 1．静电平衡 (1)导体内合场强为零． 导体发生了静电感应现象，感应电荷在导体内部产生一个附加电场E′，跟外加电场E反向，使自由电荷同时又受到F′＝E′q的电场力，随着导体两端的感应电荷不断积累，E′逐渐增大，当E′＝E时，导体内合场强为零，自由电荷所受合力为零，这时导体中无自由电荷定向移动，即导体达到了静电平衡状态． (2)当外电场、导体在电场中的位置或导体的形状发生变化时，还要继续发生静电感应现象，直到再次达到平衡，因此静电平衡也是一个动态的平衡． 2．电荷分布特点 (1)内外表面分布不同，净电荷都分布在外表面，导体内部没有净电荷． (2)受导体的形状影响，电荷分布不均匀，越尖锐的地方，电荷分布的密度越大，外部附近的场强也越强． (3)“远近端”电荷的电性相反，电量相等． 如图所示，处于静电平衡状态的导体，离场源电荷较近和较远的两端将感应出等量的异种电荷，即“远同近异”，感应电荷在两端的外表面，导体右端较左端尖锐，电荷密度大． 特别提醒 一个孤立的带电体，在自身所带电荷的电场中，处于静电平衡状态，具有静电平衡的所有特点．人与大地都是导体，在人摸(触)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． 典例精析 　 如图所示，在真空中把一带绝缘支架的导体向带负电的小球缓慢地靠近(不相碰)，则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．感应电荷在M点产生的场强大于在N点产生的场强 D．感应电荷在M点和N点产生的场强相等 【解析】　导体AB向带负电的小球Q移动过程中，由于静电感应使B端感应出负电荷，且外电场越强，感应电荷积累得越多，A错；处于静电平衡状态的导体，内部场强为零，B错误；要使合场强等于零，感应电荷在M、N两点的场强应与电荷Q在M、N两点产生的场强大小相等、方向相反，由E＝kQ/r2可知感应电荷在M点产生的场强大于在N点产生的场强，C正确，D错误． 【答案】　C 【方法归纳】　在分析处于静电平衡状态的导体内部的电场强度时，一定区分导体内的电场、感应电荷的电场和外电场，注意感应电荷的电场的电场强度与外电场的电场强度等大、反向． 跟踪练习 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，求棒上感应电荷在棒内中点P处产生的电场强度． 【解析】　导体棒在点电荷＋q的电场中发生静电感应，左端感应出负电荷，右端感应出正电荷，棒中任何一点都有两个电场，即外电场——＋q在该点形成的电场E0，附加电场——棒上感应电荷在该点形成的电场E′，达到静电平衡时E′＝E0，题中所求的即为E′，于是我们通过上述等式转化为求E0.棒的中点距离＋q为r＝R＋eq \f(l,2)，于是有