第九章靜電場及其應用課時9.4靜電的防止與利用1.知道什么是靜電平衡狀態(tài)，能說出處于靜電平衡狀態(tài)的導體的特征。2.知道靜電平衡狀態(tài)下電荷的分布規(guī)律。3.了解尖端放電、靜電屏蔽現(xiàn)象及其應用，了解靜電吸附的原理及其應用。4.了解生產(chǎn)、生活中靜電的利用與防止。一、靜電平衡1．靜電感應現(xiàn)象：放入電場中的導體，由于靜電感應，在導體的兩側(cè)出現(xiàn)感應電荷的現(xiàn)象。2．靜電平衡狀態(tài)：導體內(nèi)的自由電子不再發(fā)生定向移動的狀態(tài)。3．導體內(nèi)部電場強度特點：內(nèi)部的電場強度處處為0。二、尖端放電1．電離：導體尖端的電荷密度很大，附近的電場強度很大，空氣中的帶電粒子劇烈運動，從而使空氣分子被撞“散”而使空氣分子中的正、負電荷分離的現(xiàn)象。2．尖端放電：導體尖端的強電場使附近的空氣電離，電離后的異種離子與尖端的電荷中和，相當于導體從尖端失去電荷的現(xiàn)象。3．尖端放電的應用與防止(1)應用：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)備中導體的表面盡量光滑，減少電能的損失。三、靜電屏蔽1．靜電屏蔽：靜電平衡時，導體殼內(nèi)空腔里的電場處處為零，外電場對殼內(nèi)不會產(chǎn)生影響。2．靜電屏蔽的應用(1)把電學儀器放在封閉的金屬殼里。(2)野外三條輸電線上方架設(shè)兩條導線，與大地相連，把輸電線屏蔽起來。四、靜電吸附1．靜電除塵：設(shè)法使空氣中的塵埃帶電，在靜電力作用下，塵埃到達電極被收集起來。2．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，并沉積在工件的表面，完成噴漆工作。3．靜電復印的工作過程(1)充電：通過電源使有機光導體鼓帶上正電。(2)曝光：利用光學系統(tǒng)將原稿上字跡的像成在有機光導體鼓上，有字跡的地方保留正電荷。(3)顯影：帶負電的墨粉被吸附在字跡成像處，顯示出墨粉組成的字跡。(4)轉(zhuǎn)?。簬д姷霓D(zhuǎn)印電極使白紙帶上正電，帶正電的白紙與有機光導體鼓表面墨粉組成的字跡接觸，將帶負電的墨粉吸附在白紙上。(5)放電：使有機光導體放電，除去表面的殘余電荷?；A(chǔ)過關(guān)練題組一靜電平衡1.當導體達到靜電平衡時，下列說法正確的是()A.外部電場消失B.感應電荷產(chǎn)生的附加電場的場強為零C.導體內(nèi)部的合場強為零D.導體表面和內(nèi)部的合場強均為零2.如圖，長為L的導體棒原來不帶電，現(xiàn)將一帶電荷量為Q的點電荷放在距棒左端R處，當導體棒達到靜電平衡后，下列說法正確的是()A.棒中的場強為0B.棒中的場強不為0C.整個導體棒帶同種電荷D.導體棒內(nèi)有多余的電荷題組二尖端放電3.(2020廣東新豐一中高二期中)在高大的建筑物上安裝避雷針的目的是()A.通過尖端放電中和云層中的電荷B.避免放電現(xiàn)象的發(fā)生C.直接導走云層中的電荷D.增加電荷在建筑物上的積累4.如圖所示是模擬避雷針作用的實驗裝置，金屬板M、N間有兩個等高的金屬體A、B，A為尖頭、B為圓頭。將金屬板M、N接在高壓電源上，逐漸升高電源電壓，將首先觀察到()A.A放電 B.B放電C.A、B一起放電 D.A、B之間放電題組三靜電屏蔽5.有一個不帶電的空心金屬球，在它的球心處放一個正電荷，其電場分布是下圖中的()6.如圖所示，用金屬網(wǎng)把驗電器罩起來，再使帶電金屬球靠近驗電器，則下面關(guān)于驗電器箔片的說法正確的是()A.箔片張開B.箔片不張開C.帶電金屬球電量足夠大時箔片才會張開D.箔片張開的原因是金屬網(wǎng)感應帶電產(chǎn)生電場7.如圖所示，把原來不帶電的金屬殼B的外表面接地，將一帶正電的小球A從小孔中放入球殼內(nèi)，但不與B發(fā)生接觸，達到靜電平衡后，則()A.B的空腔內(nèi)電場強度為零 B.B不帶電C.B的外表面帶正電 D.B的內(nèi)表面帶負電題組四靜電吸附8.如圖是靜電除塵裝置示意圖，裝置的外壁連接高壓電源的正極，中間的金屬絲連接負極。將混濁氣體通入該裝置時，氣體中的粉塵會不斷向筒壁積累，最后在重力作用下墜落在筒底。在該裝置除塵的過程中，下列說法不正確的是()A.粉塵由于吸附作用而帶上正電荷B.粉塵由于吸附了電子而帶上負電荷C.帶電粉塵在靜電力作用下飛向筒壁D.筒壁與中間金屬絲之間存在強大的靜電場9.下列關(guān)于靜電噴漆的說法中正確的是()A.當油漆從噴槍噴出時，油漆微粒帶正電，物體也帶正電，相互排斥而擴散開來B.當油漆從噴槍噴出時，油漆微粒帶負電，物體也帶負電，相互排斥而擴散開來C.從噴槍噴出的油漆微粒帶負電，微粒相互排斥而擴散開來，被吸附在帶正電的物體上D.因為油漆微粒相互排斥而擴散開來，所以靜電噴漆雖噴漆均勻但浪費油漆能力提升練題組一靜電平衡1.()如圖所示，接地金屬球A的半徑為R，球外點電荷的電荷量為Q，到球心的距離為r，則該金屬球上感應電荷在球心O處產(chǎn)生的場強等于()A.kQr2-kQR2 C.0 D.kQ2.()長為l的導體棒原來不帶電，P1、P2是位于棒上的兩點，位置如圖所示。現(xiàn)將一電荷量為+q的點電荷放在距棒右端r處，達到靜電平衡后，棒上感應電荷在P1處產(chǎn)生的場強大小為E1，在P2處產(chǎn)生的場強大小為E2。則以下說法正確的是()A.E1=E2=0B.E1≠0，E2=0C.0<E1<E2，方向均向右D.E1>E2>0，方向均向左3.()如圖所示，一個原來不帶電的半徑為r的金屬球放在絕緣支架上，在其左側(cè)放置一個電荷量為+Q的點電荷，點電荷到金屬球左端的距離為2r。(1)求點電荷在金屬球球心O點處產(chǎn)生的場強大小E。(2)求金屬球上感應電荷在球心O點處產(chǎn)生的場強大小E'，并說明方向。深度解析題組二靜電感應和靜電屏蔽的理解4.()如圖所示，將懸在絕緣細線上帶正電的小球A放在不帶電的金屬空心球殼B內(nèi)(與內(nèi)壁不接觸)，外加一個水平向右的場強為E的勻強電場，對于最后的結(jié)果，下列判斷正確的是()A.B的右端帶正電，A向左偏B.B的右端帶正電，A不偏左也不偏右C.B的左端帶正電，A向右偏D.B的左端帶正電，A不偏左也不偏右5.()如圖所示，有兩個相同的空心金屬球M和N，M帶電荷量為-Q，N不帶電(M、N相距很遠，互不影響)，旁邊各放一個不帶電的金屬球P和R，當將帶正電Q的小球分別放入M和N的空腔中時()A.P、R上均有感應電荷B.P、R上均沒有感應電荷C.P上有而R上沒有感應電荷D.P上沒有而R上有感應電荷6.()(多選)如圖所示，金屬球殼A帶有正電，其上方有一小孔a，靜電計B的金屬球b通過導線與金屬小球c相連。以下判斷中正確的是(深度解析)A.將c移近A，但不與A接觸，B指針會張開一定角度B.將c與A外表面接觸后移開A，B指針會張開一定角度C.將c與A內(nèi)表面接觸時，B指針不會張開一定角度D.將c從導線上解下，然后用絕緣細繩吊著從A上小孔放入A內(nèi)，并與其內(nèi)壁接觸，再提出空腔，與b接觸，B指針會張開一定角度

答案全解全析4靜電的防止與利用基礎(chǔ)過關(guān)練1.C導體處于靜電平衡狀態(tài)時，在導體內(nèi)部任意一點，感應電荷產(chǎn)生的電場的場強與外部電場的場強大小相等，方向相反，此時導體內(nèi)部的場強處處為0，電荷只分布在導體的外表面，選項A、B、D錯誤，C正確。方法技巧對靜電平衡的三點理解(1)靜電平衡是自由電荷發(fā)生定向移動的結(jié)果，達到靜電平衡時，自由電荷不再發(fā)生定向移動。(2)金屬導體建立靜電平衡的時間是非常短暫的。(3)導體達到靜電平衡后內(nèi)部電場強度處處為零，是指外電場與導體兩側(cè)的感應電荷產(chǎn)生的電場的合電場強度為零。2.A處于靜電平衡狀態(tài)的導體，內(nèi)部場強處處為零，選項A正確，B錯誤；由于靜電感應，導體棒的左右兩端會帶上異種電荷，選項C錯誤；靜電平衡時，導體內(nèi)部沒有凈剩電荷，選項D錯誤。3.A避雷針利用了尖端放電的原理，在發(fā)生雷電時，避雷針上產(chǎn)生的感應電荷通過尖端放電，中和了云層中的電荷，可以使建筑物免遭雷擊，選項A正確，B、C、D錯誤。4.A在導體外表面，越尖銳的位置，電荷的密度越大，其附近的電場強度越大，越容易使空氣電離，從而產(chǎn)生放電現(xiàn)象。A為尖頭，當逐漸增大電壓時，A先放電，選項A正確，B、C、D錯誤。5.B把正電荷放在空心金屬球球心處，由于靜電感應，在球殼的內(nèi)壁感應出負電荷，在球殼的外壁感應出正電荷，所以在金屬球殼的內(nèi)、外壁之間，由于正電荷的電場和感應電荷的電場的共同作用，其電場強度為零，所以在金屬球殼的內(nèi)、外壁之間沒有電場線，在球殼外部電場線的方向是向外的，選項B正確，A、C、D錯誤。6.B根據(jù)靜電屏蔽原理可知，用金屬網(wǎng)把驗電器罩起來后，金屬網(wǎng)內(nèi)電場強度保持為0，外電場對網(wǎng)內(nèi)的驗電器不會產(chǎn)生影響，故使帶電金屬球靠近驗電器，箔片不會張開，B正確，A、C、D錯誤。誤區(qū)警示封閉導體殼內(nèi)部電場不受殼外電荷或電場影響。封閉導體殼不論接地與否，內(nèi)部電場都不受殼外電荷影響。接地封閉導體殼外部電場不受殼內(nèi)電荷的影響。7.D因為金屬殼的外表面接地，所以外表面沒有感應電荷，只有內(nèi)表面有感應電荷分布，由于A帶正電，B的內(nèi)表面帶負電，D正確，B、C錯誤；B的空腔內(nèi)有帶正電的小球A產(chǎn)生的電場和金屬殼內(nèi)表面感應電荷產(chǎn)生的電場，所以空腔內(nèi)電場強度不為零，A錯誤。導師點睛判斷導體上電荷分布的三個技巧(1)處于靜電平衡狀態(tài)的導體，電荷只分布在其外表面；(2)不規(guī)則的孤立導體表面電荷分布不均勻；(3)導體彎曲程度大(尖端)的位置電荷密集，彎曲程度小(平滑端)的位置電荷稀少。8.A裝置的外壁連接高壓電源的正極，中間的金屬絲連接負極，則筒壁與中間金屬絲之間存在強大的靜電場，粉塵向筒壁積累，可知粉塵吸附電子后帶上負電荷，在靜電力作用下飛向筒壁，選項A說法錯誤，B、C、D說法正確。9.C噴槍噴出的油漆微粒帶負電，因相互排斥而散開，形成霧狀，被噴涂的物體帶正電，對霧狀油漆產(chǎn)生吸引力，把油漆吸到其表面，從而減少了浪費，選項C正確，A、B、D錯誤。能力提升練1.D處于靜電平衡狀態(tài)的導體內(nèi)部場強為0是外加電場和感應電荷電場疊加的結(jié)果，即金屬球上感應電荷在某點產(chǎn)生的場強與球外點電荷在該點產(chǎn)生的場強大小相等，即E感=kQr2.C處于靜電平衡狀態(tài)的導體內(nèi)部場強處處為零，則有：E1-kqr+34l2=0，E2-kqr+12l2=0，聯(lián)立可得0<E3.答案(1)kQ(2)kQ9解析(1)點電荷到金屬球球心的距離為3r，根據(jù)點電荷場強公式E=kQr可知點電荷在金屬球球心O點處產(chǎn)生的場強大小為E=kQ9(2)根據(jù)靜電平衡知識可知O點場強為零，即感應電荷在O點產(chǎn)生的場強與點電荷在O點產(chǎn)生的場強大小相等、方向相反，所以E'=E=kQ9方法技巧求處于靜電平衡狀態(tài)的導體的感應電荷產(chǎn)生的場強的方法(1)運用E=kQr2求出外電場場強E(2)由于導體處于靜電平衡狀態(tài)，則滿足靜電平衡條件E合=0；(3)由E外+E感=0求出感應電荷產(chǎn)生的場強E感的大小和方向。4.B在B的外部加一個水平向右的場強為E的勻強電場，B中的電子受到靜電力的作用，將向左運動，所以B的左側(cè)將帶負電，右側(cè)帶正電，由此產(chǎn)生一個附加電場，對外部的電場起到屏蔽作用，所以B內(nèi)部的A不受外部電場的影響，所以A不偏左也不偏右，選項B正確，A、C、D錯誤。5.D把帶正電Q的小球放入原來不帶電的N的空腔內(nèi)時，N中電子被帶正電的小球吸引到內(nèi)表面，內(nèi)表面帶負電，外表面剩余了正電荷，外表面帶正電，R處于電場中，出現(xiàn)靜電感應現(xiàn)象，從而導致R上有感應電荷出現(xiàn)。將帶正電Q的小球放入帶電荷量為-Q的M的空腔內(nèi)，因同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引，正、負電荷的電荷量相等，則金屬球殼外表面沒有多余電荷，則P處沒有電場，所以P上沒有感應電荷，選項A、B、C錯誤，D正確。6.AB把c逐漸從遠處向A移