9.4靜電的防止與利用題型1靜電平衡【基礎(chǔ)回顧】1．靜電平衡：導(dǎo)體內(nèi)的自由電子不再發(fā)生定向移動的狀態(tài)．2．處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，其內(nèi)部的電場強度處處為0.3．導(dǎo)體上電荷的分布：(1)靜電平衡時，導(dǎo)體內(nèi)部沒有凈剩電荷，電荷只分布在導(dǎo)體的外表面．(2)在導(dǎo)體外表面，越尖銳的位置，電荷的密度(單位面積的電荷量)越大，凹陷的位置幾乎沒有電荷．【必備知識】:1.空腔不帶電(1)施加電場位于空腔外部,如圖甲,此時金屬殼右端感應(yīng)出負電荷,左端感應(yīng)出正電荷,電場線如圖乙。則整個金屬球殼內(nèi)部場強均為0。(2)施加電場位于空腔內(nèi)部,如圖丙,正電荷位于金屬殼內(nèi)部,此時金屬殼內(nèi)壁感應(yīng)出負電荷,外壁感應(yīng)出正電荷,此時金屬殼薄壁內(nèi)部場強為0,空腔內(nèi)場強不為0。2.空腔帶電(1)施加電場位于空腔外部,如圖丁。①若點電荷為正,如圖戊,理論上右側(cè)應(yīng)感應(yīng)出負電荷,實際若點電荷電荷量q遠小于金屬殼電量Q,則右側(cè)不會帶負電;反之,右側(cè)會帶負電;②若點電荷為負,如圖已,理論上左側(cè)應(yīng)感應(yīng)出負電荷,實際若點電荷電荷量q遠小于金屬殼電量Q,則左側(cè)不會帶負電；反之,左側(cè)會帶負電。無論哪種情形,整個金屬殼內(nèi)(金屬殼薄壁和內(nèi)部空腔)場強都為0。(2)施加電場位于空腔內(nèi)部,如圖庚。①若點電荷為正,如圖辛,金屬殼內(nèi)壁感應(yīng)出負電荷,外壁正電荷增加；②若點電荷為負,如圖壬,金屬殼內(nèi)壁感應(yīng)出正電荷,外壁正電荷減小。無論哪種情形,整個金屬薄壁內(nèi)場強都為0,內(nèi)部空腔場強不為0?！纠}精講】1．如圖所示，一個空腔金屬導(dǎo)體靜置在勻強電場中處于靜電平衡，A、B是空腔內(nèi)的兩點，關(guān)于感應(yīng)電荷在A、B兩點的場強，下列說法正確的是（）A．大小相等、方向不同 B．大小不等、方向相同 C．大小相等、方向相同 D．大小不等、方向不同2．電介質(zhì)放入電場中后會發(fā)生極化現(xiàn)象，導(dǎo)致內(nèi)部電荷重新分布并產(chǎn)生與外電場方向相反的退極電場，從而抵消部分外加電場的電場強度。原外加電場（真空中）與最終介質(zhì)中電場的比值即為該介質(zhì)的介電常數(shù)。把一介電常數(shù)為?的電介質(zhì)放置在真空中場強大小為E0的勻強電場中，最終介質(zhì)中的電場強度方向與E0相同。則在該介質(zhì)內(nèi)部產(chǎn)生的退極電場的電場強度大小為（）A．E0? B．???1E0 C．??1?E3．如圖所示，把一個架在絕緣支架上的枕形導(dǎo)體放在正電荷形成的電場中，導(dǎo)體處于靜電平衡時，下列說法正確的是（）A．A、B兩點電場強度相等，且都不為零 B．A、B兩點的電場強度不相等 C．感應(yīng)電荷產(chǎn)生的附加電場的電場強度大小EA＞EB D．當(dāng)開關(guān)S閉合時，電子沿導(dǎo)線向大地移動（多選）4．如圖所示，將一錐形導(dǎo)體放入電荷量為Q的負點電荷電場中，導(dǎo)體內(nèi)有A、B兩點，A點到電荷的距離為d，下列說法正確的是（）A．錐形導(dǎo)體右端帶負電 B．A點電場強度比B點大 C．圖中所示兩條實線1和2來表示錐形導(dǎo)體周圍的電場線是錯誤的 D．導(dǎo)體表面的感應(yīng)電荷在A點產(chǎn)生的電場強度大小為kQ（多選）5．如圖所示，在真空中把一外表面絕緣的導(dǎo)體向帶負電的小球P緩慢靠近（不相碰），下列說法正確的是（）A．B端的感應(yīng)電荷越來越多 B．導(dǎo)體內(nèi)電場強度越來越大 C．導(dǎo)體的感應(yīng)電荷在M點產(chǎn)生的電場強度大于在N點產(chǎn)生的電場強度 D．導(dǎo)體的感應(yīng)電荷在M、N兩點產(chǎn)生的電場強度相等（多選）6．如圖所示，在半長軸為a的金屬橢球殼左端距離為a處放置一個電荷量為+q的點電荷，O為橢球殼中心，P、N、M為橢球上的三點。金屬橢球殼達到靜電平衡后，下列說法正確的是（）A．橢球殼上左側(cè)P點的電勢比右側(cè)M點高 B．橢球殼上感應(yīng)電荷在橢球殼中心O點產(chǎn)生的場強大小為kq4C．橢球殼上N處的電場線一定垂直球殼 D．橢球殼外靠近P處的場強大小等于靠近N處的場強大小題型2尖端放電靜電屏蔽1．空氣的電離：在一定條件下，導(dǎo)體尖端電荷密度很大，導(dǎo)體尖端周圍的強電場使空氣中殘留的帶電粒子發(fā)生劇烈運動，并與空氣分子碰撞從而使空氣分子中的正負電荷分離的現(xiàn)象．2．尖端放電：所帶電荷與導(dǎo)體尖端的電荷符號相反的粒子，由于被吸引，而與尖端上的電荷中和，相當(dāng)于導(dǎo)體從尖端失去電荷的現(xiàn)象．3．尖端放電的應(yīng)用與防止：(1)應(yīng)用：避雷針是利用尖端放電避免雷擊的一種設(shè)施．(2)防止：高壓設(shè)備中導(dǎo)體的表面盡量光滑會減少電能的損失．4．靜電屏蔽靜電平衡時，空腔導(dǎo)體內(nèi)表面沒有電荷，導(dǎo)體殼內(nèi)空腔里的電場強度處處為0.外電場對殼(網(wǎng))內(nèi)的儀器不會產(chǎn)生影響，金屬殼的這種作用叫作靜電屏蔽．靜電屏蔽的應(yīng)用：電學(xué)儀器外面有金屬殼、野外高壓線上方還有兩條導(dǎo)線與大地相連．【例題精講】1．如圖所示是空氣凈化器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的簡化圖，其中的負極針組件產(chǎn)生電暈，釋放出大量電子，電子被空氣中的氧分子捕捉，從而生成空氣負離子。負離子能使空氣中煙塵、病菌等微粒帶電，進而使其吸附到帶電的集塵柵板上，達到凈化空氣的作用。下列說法中不正確的是（）A．負極針組件產(chǎn)生電暈，利用了尖端放電的原理 B．為了更有效地吸附塵埃，集塵柵板應(yīng)帶正電 C．負極針組件附近的電場強度小于集塵柵板附近的電場強度 D．帶電煙塵向集塵柵板靠近的過程中，動能增大2．如圖所示，某中國古代建筑安裝了既有裝飾作用，又有避雷作用的塔剎構(gòu)件，其避雷作用的物理原理是（）A．尖端放電 B．電磁感應(yīng) C．靜電吸附 D．靜電除塵3．雷雨天，高層建筑頂部的引雷針起到主動吸引閃電的作用，叫“接閃”，以此保護周邊建筑和行人的安全。某次電視塔“接閃”前積雨云層與避雷針附近產(chǎn)生的電場的等差等勢面如圖所示，積雨云的底部積聚負電荷，電子的電量為e，取大地為零勢面，以下說法正確的是（）A．A、B、C三個位置中A點處的電場強度最大 B．避雷針的針尖由于靜電感應(yīng)而帶負電 C．B、A兩點間的電勢差大于B、C兩點間的電勢差 D．空氣中一電子由B運動到C點，其電勢能增加4．如圖所示，使帶正電小球靠近不帶電的驗電器，驗電器箔片張開；如果用金屬網(wǎng)把不帶電的驗電器罩起來，再使帶正電小球靠近，驗電器箔片閉合不動。關(guān)于這個實驗下列說法中錯誤的是（）A．圖a中驗電器的箔片張開是因為箔片感應(yīng)出正電荷 B．圖a中驗電器的金屬小球的電勢與箔片電勢一樣高 C．圖b中驗電器箔片不張開是因為金屬網(wǎng)起到了屏蔽作用 D．圖b中金屬網(wǎng)外表面感應(yīng)出負電荷，內(nèi)表面感應(yīng)出正電荷5．如圖所示，內(nèi)置金屬網(wǎng)的高壓靜電防護服接地（電勢為零），O為防護服內(nèi)的一點，把一帶電量為+Q的金屬小球移動到距離O點的r處。金屬小球可視為點電荷，靜電力常量為k，下列說法正確的是（）A．感應(yīng)電荷在O點處產(chǎn)生的場強大小等于0 B．金屬小球在防護服內(nèi)O點產(chǎn)生的場強方向水平向左 C．金屬小球與O點連線的中點（不在人體上）電勢大于0 D．防護服內(nèi)金屬網(wǎng)左側(cè)外表面帶負電，右側(cè)外表面帶正電（多選）6．如圖所示，用金屬網(wǎng)把不帶電的驗電器罩起來，再使帶電金屬球靠近金屬網(wǎng)，則下列說法正確的是（）A．箔片張開 B．箔片不張開 C．金屬球所帶電荷量足夠大時才會張開 D．金屬網(wǎng)罩內(nèi)部電場強度為零（多選）7．關(guān)于靜電的防止與利用，下列說法正確的是（）A．避雷針是利用了尖端放電原理 B．靜電復(fù)印利用了靜電吸附原理 C．電工穿用包含金屬絲的織物制成的工作服是為了更安全 D．高壓設(shè)備表面應(yīng)盡量光滑是為了防止尖端放電（多選）8．中國古代屋脊兩頭，有一仰起的龍頭，龍口吐出伸向天空且曲折的金屬“舌頭”，“舌根”連接一根直通地下的細鐵絲、起到避雷的作用。當(dāng)一團雷云位于房屋正上方時，屋頂?shù)谋芾揍橅敹司奂罅侩娮樱瑘D中虛線為等勢面，下列說法正確的是（）A．雷云帶正電 B．避雷針的電勢比雷云的電勢高 C．電子的運動方向始終與圖中等勢面垂直 D．避雷針頂端不斷向空氣釋放電子中和雷云題型3靜電吸附1．靜電吸附：在電場中，帶電粒子在靜電力作用下，向著電極運動，最后被吸附在電極上的現(xiàn)象．2．靜電除塵：當(dāng)空氣中的塵埃帶電時，在靜電力作用下，塵埃到達電極而被收集起來的過程．3．靜電噴漆：接負高壓的涂料霧化器噴出的油漆微粒帶負電，在靜電力作用下，這些微粒向著作為正極的工件運動，并沉積在工件表面．4．靜電復(fù)?。簭?fù)印機應(yīng)用了靜電吸附的原理，復(fù)印機的有機光導(dǎo)體鼓表面涂覆有機光導(dǎo)體(OPC)，無光照時，OPC是絕緣體，受光照時變成導(dǎo)體．【例題精講】1．下列說法正確的是（）A．避雷針的原理是靜電屏蔽 B．提高打印室的干燥程度可以防止產(chǎn)生靜電現(xiàn)象 C．靜電除塵裝置中，帶正電塵埃被吸附在中間的負極金屬絲上 D．煤礦里，工作人員要防止靜電的產(chǎn)生和積累，因為靜電火花會導(dǎo)致瓦斯爆炸2．靜電現(xiàn)象在自然界普遍存在，在生產(chǎn)生活中也時常會發(fā)生靜電現(xiàn)象。人們可讓靜電服務(wù)于生產(chǎn)生活，但也需對其進行防護，做到趨利避害。下列關(guān)于靜電現(xiàn)象的說法正確的是（）A．靜電除塵的原理是靜電屏蔽 B．避雷針利用了帶電導(dǎo)體凸起尖銳的地方電荷稀疏、附近空間電場較弱的特點 C．靜電噴漆時金屬工件與油漆霧滴帶同種電荷，在靜電斥力作用下噴涂更均勻 D．印刷車間的空氣應(yīng)保證適當(dāng)潮濕，以便導(dǎo)走紙張間相互摩擦產(chǎn)生的靜電3．2025年4月22日，“中國靜電防護產(chǎn)業(yè)展”在上海世博展覽館盛大開部。關(guān)于靜電的應(yīng)用與靜電危害的防止，下列說法正確的是（）A．靜電復(fù)印屬于靜電的防止 B．為了防止靜電導(dǎo)入大地，賽車輪胎用導(dǎo)電橡膠制成 C．印染車間要保持空氣潮濕，是為了防止靜電產(chǎn)生危害 D．靜電植絨是利用同種電荷相互排斥而使絨毛吸附在底料上（多選）4．靜電知識與人們的生產(chǎn)、生活息息相關(guān)，下列幾幅圖都是靜電現(xiàn)象的應(yīng)用，結(jié)合已學(xué)知識推斷關(guān)于這幾幅圖的說法正確的是（）A．滾筒式靜電分選器的導(dǎo)體滾筒應(yīng)順時針轉(zhuǎn)動，才能將帶電性能不同的粒子分離出來 B．靜電除塵器使煤粉帶負電而被吸附到管壁上，排出清潔的煙，N接地是為了保護工作人員 C．當(dāng)靜電噴涂機與被噴涂工件之間的距離增大時，在運動中的涂料微粒所受電場力增大 D．靜電復(fù)印機硒鼓表面的靜電潛像帶負電，才能將帶負電的墨粉排斥到白紙上（多選）5．靜電噴涂是利用高壓靜電電場使帶負電的涂料微粒沿著電場相反的方向定向運動，并將涂料微粒吸附在工件表面的一種噴涂方法，其工作原理如圖所示。忽略運動中涂料微粒間的相互作用和微粒的重力。下列說法中正確的是（）A．當(dāng)靜電噴涂機與被噴涂工件之間的距離增大時，在運動中的涂料微粒所受電場力減小 B．涂料微粒的運動軌跡僅由被噴涂工件與靜電噴涂機之間所接的高壓電源決定 C．在靜電噴涂機水平向左移動的過程中，有兩個帶有相同電荷量的微粒先后經(jīng)過被固定的工件右側(cè)P點（相對工件的距離不變）處，先經(jīng)過微粒的電勢能較小 D．涂料微粒在向被涂工件運動的軌跡中，在直線軌跡上電勢升高最快課時精練一．選擇題（共8小題）1．2025年4月22日，“中國靜電防護產(chǎn)業(yè)展”在上海世博展覽館盛大開幕。生活中有很多靜電現(xiàn)象，有利的我們要加以利用，有害的我們要想辦法防止。關(guān)于靜電的應(yīng)用與靜電危害的防止，下列說法正確的是（）A．復(fù)印機是利用同種電荷間的吸引力來工作的 B．加油站工作人員穿橡膠鞋可以防止靜電危害 C．小汽車頂上裝有一根露在外面的小天線是避雷針 D．防靜電椅子通過椅面嵌件、金屬支撐件與導(dǎo)電腳輪形成靜電泄放通道2．我國學(xué)者王充在他的《論衡》一書中寫下“頓牟掇芥”一語。此語意為摩擦過的琥珀能吸引草芥一類的輕小物體。下列說法正確的是（）A．摩擦過的琥珀帶的電荷量不一定是元電荷的整數(shù)倍 B．琥珀帶電的原因是摩擦過程中電荷發(fā)生了轉(zhuǎn)移 C．琥珀靠近輕小物體的過程中，輕小物體上憑空產(chǎn)生了電荷 D．琥珀吸引輕小物體時，輕小物體對琥珀沒有作用力3．如圖所示是空氣凈化器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的簡化圖，其中的負極針組件產(chǎn)生電暈，釋放出大量電子，電子被空氣中的氧分子捕捉，從而生成空氣負離子。負離子能使空氣中煙塵、病菌等微粒帶電，進而使其吸附到帶電的集塵柵板上，達到凈化空氣的作用。下列說法中不正確的是（）A．負極針組件產(chǎn)生電暈，利用了尖端放電的原理 B．為了更有效地吸附塵埃，集塵柵板應(yīng)帶正電 C．負極針組件附近的電場強度小于集塵柵板附近的電場強度 D．帶電煙塵向集塵柵板靠近的過程中，動能增大4．如圖所示，導(dǎo)體棒原來不帶電，現(xiàn)將一個帶正電的點電荷放在棒左側(cè)的水平中心軸線上。當(dāng)棒達到靜電平衡后，棒上感應(yīng)電荷在棒中點O處產(chǎn)生的電場強度（）A．方向水平向左 B．方向水平向右 C．大小為零 D．大小與點電荷無關(guān)5．如圖所示，原來不帶電，長為l的導(dǎo)體棒水平放置，現(xiàn)將一個電荷量為+q（q＞0）的點電荷放在棒的中心軸線上距離棒的左端R處，A、B分別為導(dǎo)體棒左右兩端的一點，靜電力常量為k。當(dāng)棒達到靜電平衡后，下列說法正確的是（）A．由于A點距離點電荷更近些，所以A點的電勢比B的電勢高 B．棒上感應(yīng)電荷在棒的中心軸線上距棒的右端l4處產(chǎn)生的電場強度大小為E=kC．增加點電荷q的帶電量，導(dǎo)體再次達到靜電平衡時，O處的場強與之前相比增大了 D．若將B端接地，導(dǎo)體再次達到靜電平衡時，則感應(yīng)電荷在O點的場強與接地前相等6．2025年4月22日，“中國靜電防護產(chǎn)業(yè)展”在上海世博展覽館盛大開部。關(guān)于靜電的應(yīng)用與靜電危害的防止，下列說法正確的是（）A．靜電復(fù)印屬于靜電的防止 B．為了防止靜電導(dǎo)入大地，賽車輪胎用導(dǎo)電橡膠制成 C．印染車間要保持空氣潮濕，是為了防止靜電產(chǎn)生危害 D．靜電植絨是利用同種電荷相互排斥而使絨毛吸附在底料上7．導(dǎo)體棒原來不帶電，現(xiàn)將一個電荷量為+q的點電荷放在棒的中心軸線上，它距離導(dǎo)體棒的中心O為L，如圖所示。靜電力常量為k，當(dāng)導(dǎo)體棒達到靜電平衡后，下列說法正確的是（）A．棒上左側(cè)感應(yīng)出正電荷，右側(cè)感應(yīng)出負電荷 B．棒右端的電勢比左端的電勢高 C．點電荷在O點產(chǎn)生的電場強度為0 D．棒上感應(yīng)電荷在O點產(chǎn)生的電場強度大小為kq8．如圖所示，有一不帶電的金屬球殼，在其中心O點處放置一正點電荷，M、N、P、Q點在一條過O點的直線上，P點與N點關(guān)于O點