第4节 静电的防止与利用公开课.docx

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1、第4节 静电的防止与利用学习目标要求核心素养和关键能力1 .知道什么是静电平衡状态，能说出静电平衡 状态卜的导体特点。2 .知道导体上电荷的分布特点，了解尖端放电、 静电屏敝现象及其成因。3 .了解静电除尘、静电喷漆、静电复印的工作 原理。1 .科学思维会根据静电平衡条件求解感应电荷产生的电场强度。2 .科学态度会联系生活了解静电的防止和利甩,教材知识梳理.一阅读教材，梳理基本概念和规律一一静电平衡1 .静电感应现象：把导体放入电场中，导体内部的自由电荷在静电力作用下定向移动，而使导体两端出现篓量翱电荷的现象。2 .静电平衡状态导体中（包括外表）巨出曳子不再发生定向移动，我们就认为导体到达了静

2、电平衡 状态。3 .静电平衡状态下导体的特点处于静电平衡状态的导体，内部电场强度处处为零。（2）外表处的电场强度不为零，方向跟导体外表垂直。4 .导体上电荷的分布处于静电平衡状态的导体，内部没有电荷，电荷只分布在导体的处外表。在导体外表，越尖锐的位置，电荷的密度（单位面积上的电荷量）越大，凹陷的 位置几乎没有电荷。3 .（静电屏蔽）（多项选择）金属壳放在光滑的绝缘水平垫上，以下四幅图中金属壳能起到屏蔽图中电荷产生电场作用的是（）解析A图中,解析A图中,金属壳起到屏蔽外电场的作用，选项A正确；B图中，金属壳同大地连为一体，外壳起到屏 蔽外电场的作用，选项B正确；C图中电荷会引起金属壳内、外外表带

3、电， 外外表电荷会在壳外空间中产生电场，即金属壳起不到屏蔽作用，选项C错 误；D图中，将金属壳接地后，外外表不带电，壳外不产生电场，金属壳起 到屏蔽内电场的作用，选项D正确。答案ABD.（静电吸附）（2020广东佛山一中高二期中）如图，为静电除尘器除尘机理的示意图。尘埃在电场中通过某种机制带电，在电场力的作用下向集尘极迁移并沉积, 以到达除尘目的，以下表述正确的选项是（）放电极 集尘极7 户 带电尘埃/ 直流高压电源 =A.到达集尘极的尘埃带正电荷B.电场方向由放电极指向集尘极C.带电尘埃所受电场力的方向与电场方向相同D.同一位置带电荷量越多的尘埃所受电场力越大解析集尘极接电源的正极，尘埃在电

4、场力作用下向集尘极迁移并沉积，说明尘 埃带负电，A错误；由于集尘极与电池的正极连接，电场方向由集尘板指向 放电极，B错误；负电荷在电场中受电场力的方向与电场方向相反，C错误; 根据尸=qE可得，同一位置带电荷量越多的尘埃所受电场力越大，故D正确。答案D课时定时训练（限时15分钟）对点题组练题组一静电感应和静电平衡1 .如下图，空心金属球壳上所带电荷量为+ Q ,关于0、M两点电场强度E。、Em的说法中正确的选项是（）B.Eo = 0D.oM E0A.EoM Em = OC.Eo = 0 Em = Q解析 静电平衡状态中的导体内部电场强度处处为零。答案C.一金属球，原来不带电，现沿球直径的延长线

5、放置一均匀带电的细杆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 c三点的电场强度大小分别为瓦、瓦、及，三者相比，那么（）B.瓦最大C.Ec 最大D.Ea = Eb = Ec解析 处于静电平衡状态的导体内部电场强度处处为零，故服 从c三点的电场 强度都为零。处于静电平衡状态的导体内部电场强度为零是感应电荷产生的 电场与外电场叠加的结果，所以感应电荷在球内某点产生的电场的电场强度 与在这一点产生的电场的电场强度等大反向。比拟、b、c三点感应电 场的电场强度，实质上是比拟带电体MN在这三点的电场强度。由于c点离 MN最近，故MN在c点的电场强度最大，感应电荷在。点的电场强度也最大。

6、正确选项为Co答案C题组二静电屏蔽.如下图，放在绝缘台上的金属网罩B内放有一个不带电的验电器C ,假设把一带有正电荷的绝缘体A移近金属罩8 ,那么（）A.金属罩B的内外表带正电荷B.金属罩B的右侧外外表带正电荷C.验电器C的金属箔片将张开D.金属罩B左、右两侧电荷电性相同解析 金属罩3处于静电平衡状态，电荷分布在其外外表上，所以A错误；由于 静电感应，使金属罩B在左侧外外表感应出负电荷，所以金属罩5的右侧外 外表感应出正电荷，B正确，D错误；由于静电屏蔽，金属网罩内电场强度 为零，故验电器C上无感应电荷，验电器。的金属箔片不会张开，C错误。答案B.如下图，A为空心金属球，B为金属球,A、B原来

7、不带电,将另一带正电荷的小球C从A球开口处放入A球中央,不接触A球,然后用手接触一下4球，再用手接触一下B球,再移走C球，那么（）A.A球带负电荷，B球带正电荷B.A球带负电荷,B球不带电C.A、B两球都带负电荷D.A、B两球都带正电荷解析 首先带正电荷的小球。从A球开口处放入A球中央。根据静电感应现象可 知，A球内外表带负电荷，外外表带正电荷。用手接触A相当于把4接地， 由大地传导过来的电子与A球外外表正电荷中和，使A球外外表不带电，此 时A球对外起静电屏蔽作用，A球内的电场不影响外部。用手接触3时，无 电荷移动，5球不带电。当带正电荷的。球从A球内移走后，A球内外表所 带的负电荷移至外外表

8、，所以此时A球带负电荷。由上述可知，选项B正确。答案B题组三尖端放电静电吸附2 .(2020上海市建平中学高二期末)关于静电的利用和防止,以下说法正确的选项是()A.印染厂应保持环境干燥，防止静电积累带来的潜在危害B.油罐车行驶途中车尾有一条铁链拖在地上，防止产生电火花引起爆炸C飞机起落架的轮胎用绝缘橡胶制成，可防止静电积聚D.手术室的医生和护士都要穿绝缘性能良好的化纤制品，可防止麻醉药燃烧解析 印染厂的车间，有大量静电产生，因此要保持潮湿，这样才能及时将静电 导走，故A错误；油罐车在运动的过程中，由于油罐里面的油在晃动，也会 摩擦产生静电，后面拖一条铁链就可以及时的把产生的静电导走，防止产生

9、 电火花引起爆炸，故B正确；飞机上的着地轮装有搭地线或用导电橡胶做轮 胎，是为了及时地把飞机在飞行过程中由于摩擦而产生的电荷通过导体而转 移给大地，以免发生放电现象，保证飞机和乘客的安全，故C错误；绝缘性 能良好的化纤制品的衣服不能及时把静电导入大地，容易造成手术事故，故 D错误。答案B6.(2020甘南藏族自治州一中高二期中)以下措施中不是属于静电的利用的是 ()A.静电复印B .静电除尘C.静电喷涂C.静电喷涂D.高楼顶端安装避雷针 解析 复印机复印文件资料，就是利用静电使墨粉成在鼓上，故A属于静电的利 用，A不符合题意；静电除尘时除尘器中的空气被电离，烟雾颗粒吸附电子 而带负电，颗粒向电

10、源正极运动，故B属于静电的利用，B不符合题意；喷 枪喷出的油漆微粒带正电，因相互排斥而散开，形成雾状，被喷涂的物体带 负电，对雾状油漆产生引力，把油漆吸到外表，故C属于静电应用，C不符 合题意；在高楼顶端安装避雷针属于防止静电造成危害，D属于静电的防止, 不属于静电应用，故D符合题意。答案D想一想如下图，当一个带电体靠近不带电导体时，由于导体内的自由电子受 到静电力的作用，将向着与电场相反的方向定向移动，从而使导体两端出现等量 异种电荷，这就是前面学习的静电感应现象。这种定向移动是无休止的吗？电荷的移动对导体内部的电场有影响吗？答案 不是，当内部电场强度为0时，自由电荷的定向移动停止。感应电荷

11、 产生的电场抵消导体内部电场。二 尖端放电.静电平衡时导体上电荷的分布：静电平衡时，导体内部没有净剩电荷，电荷只 分布在导体的外外表。并且在导体外外表，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。1 .尖端放电：在一定条件下,导体尖端周围的强电场使空气电离,产生的所带电 荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子，与尖端上的电荷生和，相当于导体从尖端 失去电荷。2 .尖端放电的应用与防止：应用：避羁是利用尖端放电防止雷击的一种设施。防止：高压设备中导体的外表尽量光滑会减少电能的损失。三 静电屏蔽.静电场中的空腔导体：带空腔的导体静电平衡时，内外表没有电荷，导体壳壁 内的电场强

12、度为。，即电场线只能在空腔之外，不会进入空腔之内。所以导体壳 内空腔里的电场强度也处处为0。1 .静电屏蔽：把一个电学仪器放在封闭的金属壳里，即使壳外有电场，但由于壳 内电场强度保持为Q,外电场对壳内的仪器不会产生影响。金属壳的这种作用叫 作静电屏蔽。金属网也能起到静电屏蔽作用。四、 静电吸附.静电吸附：在电场中，带电粒子在静电力作用下,向着电极运动，最后被吸附 在电极上的现象。1 .静电除尘：当空气中的尘埃带电时，在静电力作用下，尘埃到达电极而被收集 起来的过程。2 .静电喷漆：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， 向作为正极的工件运动，并沉积在工件外表。3 .静电复印

13、：复印机应用了静电吸附的原理,复印机的有机光导体鼓外表涂覆有 机光导体(OPC),无光照时，OPC是绝缘体,受光照时变成导体。判一判以下说法是否正确？避雷针能防止建筑物被雷击是因为云层中带的电荷被避雷针通过导线导入大 地。(X)(2)用金属网把验电器罩起来，再使带电金属球靠近验电器，那么验电器箔片能张开。(x)电工穿的高压作业服是用铜丝编织的，目的是铜丝衣服有屏蔽作用，使体内电 场强度为零。(J)飞机轮上装有拖地线，油罐车后面拖条铁链都是把静电导入大地。(J)知识方法探究培养核心素兼，提升关键能力一探究1静电感应和静电平衡1 .静电平衡实质在到达静电平衡的过程中，外电场引起导体内自由电荷的定向

14、移动使导体两侧 出现感应电荷，感应电荷的电场和外电场方向相反，使合电场强度减小，随着感 应电荷的继续增加，合电场强度逐渐减小，直至合电场强度为零，自由电荷的定 向移动停止。静电平衡的条件：导体内部的合电场强度为零，即合二。2 .静电平衡状态的特点导体内部某处感应电荷产生的电场强度与周围原电场的电场强度E大小相 等，方向相反，两者相互抵消，导体内部处处合电场强度E合为零，但导体外表的电场强度不为零。(2)电场线与导体外表垂直。净剩电荷都分布在导体的外外表，导体内部没有净电荷。(4)感应电荷分布于导体两端，电性相反，电荷量相等，远同近异，如图甲所示。净剩电荷在导体外表分布不均匀，导体外表尖锐处电荷

15、分布密集，平滑处电荷 分布稀疏，凹陷处几乎没有电荷，如图乙所示。【例1】(2020江苏震泽中学高一月考)如下图，较厚的空腔导体中有一个正电 荷，图中& b、c、d各点的电场强度大小顺序为()C.a c-d bD.a bc-d解析 当静电平衡时，空腔球形导体内壁感应出负电荷，外外表感应出正电荷,画出电场线的分布如图:由于4处电场线较密，C处电场线较疏，。处电场线更疏，人处电场强度为零, 那么瓦瓦瓦瓦，故B正确，A、C、D错误。答案B【针对训练11长为/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，如下图。当棒到达静电平衡后，棒上的感应电荷在棒内中点 P处产生的电场强度大小

16、等于 ,方向为 O解析 导体棒在点电荷的电场中发生静电感应，左端出现负电荷，右端出现正电荷，棒中任意一点都受两个电场的影响，即外电场（+9在该点形成的电场瓦）和附加电场（棒上感应电荷在该点形成的 电场）,到达静电平衡状态时=一瓦。题中所求的即为F, E=-E0=一=-（2* 2, （R+于 2负号代表和瓦方向相反，即方向向左。答案7向左探究2静电屏蔽情境导入在如下图的实验中，验电器的金属箔片能张开吗？为什么？绝缘底垫绝缘底垫地ABC答案A中不会张开，金属网可以屏蔽外电场；B中会张开，因为金属网未接地，网内的带电体可以对外界产生影响；C中不会张开，因为金属网已接地，网内的带电体对网外无影响，网外

17、的带电体对网内也无影响。归纳拓展静电屏蔽的两种情况类别导体外部电场不影响导体内部接地导体内部的电场不影响导体外部因场源电荷产生的电场与导体球壳 实现外表上感应电荷在空腔内的合电场 过程 强度为零，到达静电平衡状态，起到屏蔽外电场的作用因场源电荷产生的电场与导体球壳 实现外表上感应电荷在空腔内的合电场 过程 强度为零，到达静电平衡状态，起到屏蔽外电场的作用当空腔外部接地时，外外表的感应电荷 因接地将导入大地，外部电场消失，起 到屏蔽内电场的作用最终、导体内空腔不受外界电荷影响接地导体空腔外部不受内部电荷影响结论本质静电感应与静电平衡，所以做静电屏蔽的材料只能是导体，不能是绝缘体【例2（多项选择）

18、带正电的空心金属球壳置于绝缘座上，五个原不带电的金属球如图放置，用细轻金属杆将A球与B球相连，C球与大地用导线相连,D、E两球用导线相连，且E球置于空心金属球壳内并与其内壁紧紧贴在一起，当系统到达静电平衡时，以下说法正确的选项是（）QAQA+ +A.A球带正电，B球带负电BC球与大地相连,所以不带电C.D球带正电,E球不带电D.E球与。球用导线相连，二者均带电解析 由于静电感应，那么8球带负电，A球带正电，故A正确；由于静电感应，。球带负电，故B错误；。球在金属球壳的外部，会带上与球壳相同的电荷，即。球带正电；而E球在球壳的内部，与球壳接触后成为球壳内部的一局部，所以E球不带 电。故C正确，D

19、错误。答案AC【针对训练2】（2020包钢一中高二月考）如下图，4是带正电的物体，8是金属网，C是原来不带电的金箔验电器，能使验电器的金箔张开的是（）CD解析 图A、B中，由于金属网的屏蔽作用，带电体A对验电器无作用，故A、B错误；图C中，受带电体4作用，金属网内外分别带等量异种感应电荷，在验电器 处有电场，即能使验电器的金箔张开，故C正确；图D中由于金属网接地，网罩外无电场，无法使验电器的金箔张开，故D错误。答案C探究3尖端放电静电吸附【例3】（2020北京师大附中高二期末）在气候干燥的秋冬季节，人们常常会碰到 这些现象：晚上脱衣时，常会听到噂啪的声响；早上起来梳头时，头发常会“飘” 起来。

20、这就是发生在我们日常生活中的静电现象。有一次，小明的手指靠近金属 门把手时，突然有一种被电击的感觉。这是因为运动摩擦使身体带电，当手指靠 近门把手时，二者之间形成的放电现象。假设放电前，小明的手指带负电。有关金 属门把手的两端被感应带电的情况，以下图中标示正确的选项是（）ABCD解析人的手指带负电，那么由于静电感应，门把手中离手指较近的一端感应出正 电，离手指较远的一端感应出负电，那么图A是正确的。答案A【针对训练31（多项选择）（2020浙江永康一中高一期中）如图是某款家用空气净化器 及其原理示意图，污浊空气通过过滤网后尘埃带电。图中充电极A d接电源负极, 集尘极a、 c、 e接电源正极（

21、接地）以下说法正确的选项是（）A.通过过滤网后空气中的尘埃带负电B.尘埃在被吸附到集尘极e的过程中动能增大C.c、d两个电极之间的电场方向竖直向上D.尘埃被吸附到集尘极，的过程中所受电场力做负功解析尘埃经过过滤网后被正极吸引，所以尘埃带负电，故A正确；尘埃在被吸附到集尘极e的过程中电场力做正功，动能增大，故B正确；因为充电极5、d接电源负极，集尘极。、c、e接电源正极，所以c、 d两个电极之间的电场方向竖直向下，故C错误；尘埃被吸附到集尘极。的过程中所受电场力做正功，故D错误。答案AB,随堂对点自测限时自测，逐点突破.1.（静电平衡）处于静电平衡中的导体，内部电场强度处处为零的原因是（）A.导

22、体内部无任何电场B.外电场不能进入导体内部C所有感应电荷在导体内部产生的台电场强度为零D.外电场和所有感应电荷的电场在导体内部叠加的结果为零解析导体内部电场强度处处为零是感应电荷的电场与外电场叠加的结果，故D 正确。答案D2.（尖端放电）（2020浙江桐乡一中高一期中）以下说法错误的选项是（）A.高大建筑上的避雷针是利用尖端放电的原理B.路上行驶的油罐车后方有一条拖地的铁链，作用是向外界散热C.在高压环境下工作的电工都要穿静电防护服，是利用了静电屏蔽的原理D.站在一根高压电线上的鸟不会触电，是因为两脚间电压太小，流过鸟身体的电流几乎为零解析高大建筑上的避雷针就是利用尖端放电的原理，中和建筑物上的电荷，A 正确；油罐车后方拖地的铁链是为了释放行驶过程中积累的电荷，不是向外 界散热，B错误；在高压环境下工作的电工所穿的静电防护服，是利用了静 电屏蔽的原理，从而防护人体免受高压电场及电磁波的危害，C正确；鸟落 在单根导线上，因为两脚间距离很小，鸟两脚间的电压几乎为0,没有电流 流过身体，所以鸟是安全的，D正确。答案B