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1、【暑假辅导班】2023 年高二物理暑假精品课程人教版第十讲 静电现象的应用【根底学问梳理】 学问点一、静电平衡1静电平衡状态下导体的电场(1) 静电感应现象：放在电场中的导体其内部自由电荷在电场力作用下定向移动，而使导体两端消灭等量异号电荷的现象。(2) 静电平衡状态：导体中(包括外表) 自由电子不再发生定向移动，我们就认为导体到达了静电平衡状态。(3)静电平衡状态下导体的特点：处于静电平衡状态的导体，内部的场强处处为零。处于静电平衡状态的整个导体是一个等势体，它的外表是一个等势面。外表处的场强不为零，外表处的场强方向跟导体外表垂直。(4)静电平衡导体的电荷分布特点内外外表分布不同，电荷都分布
2、在外外表，导体内部没有净电荷受导体的外形影响，不光滑处电荷密度大“远近端”电荷的电性相反，电量相等(a) 如左图所示，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”(b) 如右图所示，当把两个或多个原来彼此绝缘的导体接触或用导线连接时，就可把它们看做是一个大导体， 有些问题中所提到的“用手触摸某导体”其实就是导体通过人体与大地构成一个大导体 2尖端放电、静电屏蔽(1) 尖端放电：尖端放电：空气被电离后所带电荷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，相当于导体从尖端失去电荷的现象。应用和防止应用：避雷针是利用尖端放电
3、避开雷击的一种设施。防止：高压设备中导体的外表尽量光滑会削减电能的损失。(2)静电屏蔽：定义：当金属外壳到达静电平衡时，内部没有电场，因而金属的外壳会对其内部起屏蔽作用，使它内部不受外部电场影响的现象。静电屏蔽实质是利用了静电感应现象，使金属壳内的感应电荷的电场和外加电 场矢量和为零，似乎是金属壳将外电场“挡”在外面，即所谓的屏蔽作用，其实是壳内两种电场并存，矢量和为零而已应用：电子仪器和电子设备外面都有金属壳，通信电缆外面包有一层金属网，高压线路的检修人员要穿 屏蔽服等，都是利用静电屏蔽现象消退外电场的影响。学问点二、处理静电平衡的“观点” 1远近观：“远近观”是指处于静电平衡状态的导体，离
4、场电荷较近和较远的两端将感应出等量的异种电 荷，而导体的中间局部可认为无感应电荷产生 2整体观：“整体观”是指把两个或多个原来彼此绝缘的导体接触或用导线连接时，就可把它们看作是一 个大导体，再用“远近观”推断它们的带电状况学问点三、静电平衡两种状况的实现方法1两种状况(1) 导体内空腔不受外界影响，如图甲所示(2) 接地导体空腔外部不受内部电荷影响，如图乙所示 2实现过程(1) 如图甲，因场源电荷产生的电场与导体球壳外表上感应电荷在空腔内的合场强为零，到达静电平衡状态， 对内实现了屏蔽(2) 如图乙，当空腔外部接地时，外外表的感应电荷将因接地传给地球，外部电场消逝，对外起到屏蔽作用 学问点四、
5、静电屏蔽的本质 1导体内部不受外部电场的影响的状况(1) 现象：由于静电感应，验电器箔片张开。如图甲，将验电器放入导体网罩内部后验电器箔片不张开，如图乙，即外部电场影响不到导体内部。(2) 本质：是静电感应，导体外外表感应电荷与外电场在导体内部任一点的场强的叠加结果为零。2接地导体壳内部电场对壳外空间无影响状况(1) 现象：如图甲导体壳没有接地时，处于内部电场中，到达静电平衡，导体壳内外外表消灭等量异种电荷，壳内外外表之间场强处处为零，壳外场强不为零。导体壳接地后，如图乙所示，导体壳外的正电荷被大地负电荷中和，正电荷消灭在地球的另一端无穷远 处，导体壳内外外表之间及导体外部场强处处为零，导体外
6、部空间不受内部电场影响。(2) 本质：仍旧是静电感应，使导体内外表感应电荷与壳内电荷在导体壳外表以外空间叠加结果为零。【模型考点剖析】一、静电平衡1. 静电感应现象：放入电场中的导体，由于静电感应，在导体的两侧消灭感应电荷的现象。2. 静电平衡：导体内的自由电子不再发生定向移动。3. 导体静电平衡时的特点：(1)内部电场强度处处为零；(感应电荷的场强 E等于外部场强 E0，方向相反，则总场强等于 0) (2)外部外表四周任何一点的场强方向必跟该点的外表垂直；(3) 导体内部没有净剩电荷，电荷只能分布在导体的外外表；(4) 在导体外表越是锋利的地方，电荷的密度越大，四周的场强也越大。二、尖端放电
7、1. 电离：静电平衡时，导体尖端的电荷密度很大，四周的电场强度很大，可以使空气中的带电粒子猛烈运动，并与空气分子碰撞使空气分子中的正、负电荷分别，这种现象叫作电离。2. 尖端放电：电离后的那些与导体尖端电荷符号相反的粒子，与尖端的电荷中和，相当于导体从尖端失去电荷，这种现象叫作尖端放电。3. 尖端放电的应用与防止(1) 应用：避雷针是利用尖端放电避开雷击的一种设施。(2) 防止：高压设备中导体的外表尽量光滑，削减电能的损失。三、静电屏蔽1. 静电屏蔽的两种状况：(1) 如左图，导体球壳在外界电场中到达静电平衡，空腔里的总电场处处为零，导体内空腔不受外界电荷影响，起到屏蔽外电场的作用。(2) 如
8、右图，由于静电感应，导体球壳内外两侧感应出正负电荷，当球壳外部接地时，外外表的感应电荷传给地球，外界总电场处处为零，球壳外部不受内部电荷影响，起到屏蔽内电场的作用2. 静电屏蔽的应用(1) 把电学仪器放在封闭的金属壳里。(2) 野外三条输电线上方架设两条导线，与大地相连，把输电线屏蔽起来，避开受到雷击。四、静电吸附1. 静电除尘：设法使空气中的尘埃带电，在静电力作用下，尘埃到达电极被收集起来。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，这些微粒向着作为正极的工件运动，并沉积在工件的外表，完成喷漆工作。3. 静电复印的工作过程：(1) 充电：通过电源使有机光导体鼓带
9、上正电。(2) 曝光：利用光学系统将原稿上字迹的像成在有机光导体鼓上，有字迹的地方保存正电荷。(3)显影：带负电的墨粉被吸附在字迹成像处，显示出墨粉组成的字迹。(4) 转印：带正电的转印电极使白纸带上正电，带正电的白纸与有机光导体鼓外表墨粉组成的字迹接触， 将带负电的墨粉吸附在白纸上。(5) 放电：使有机光导体放电，除去外表的剩余电荷。判一判(1) 处于静电平衡状态的导体内部任意两点间的电势差为零。(2) 静电平衡状态下的导体内部场强处处为零，导体的电势也为零。()()(3) 避雷针能避开建筑物被雷击是由于云层中带的电荷被避雷针通过导线导入大地。(4)用金属网把验电器罩起来，再使带电金属球靠近
10、验电器，则验电器箔片能张开。()()(5)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。【真题分项演练】()12023浙江高考真题如下图，在火箭放射塔四周有钢铁制成的四座高塔，高塔的功能最有可能的是A. 探测放射台四周风力的大小C预防雷电击中待放射的火箭B. 放射与航天器联系的电磁波 D测量火箭放射过程的速度和加速度22023浙江高考真题如下图是某一带电导体四周的电场线与等势面，A、C 是同一等势面上的两点，B 是另一等势面上的一点。以下说法正确的选项是A导体内部的场强左端大于右端CB 点的电场强度大于 A 点的电场强度BA、C 两点的电势均低于 B 点的电势D正电荷从 A 点沿虚
11、线移到 B 点的过程中电场力做正功，电势能减小32023浙江高考真题请用学过的电学学问推断以下说法正确的选项是A电工穿绝缘衣比穿金属衣安全 B制作汽油桶的材料用金属比用塑料好 C小鸟停在单根高压输电线上会被电死 D打雷时，呆在汽车里比呆在木屋里要危急42023浙江高考真题如下图为静电力演示仪，两金属极板分别固定于绝缘支架上，且正对平行放置工作时两板分别接高压直流电源的正负极，外表镀铝的乒乓球用绝缘细线悬挂在金属极板中间，则A乒乓球的左侧感应出负电荷 B乒乓球受到扰动后，会被吸在左极板上 C乒乓球共受到电场力，重力和库仑力三个力的作用D用绝缘棒将乒乓球拨到与右极板接触，放开后乒乓球会在两极板间来
12、回碰撞52023江苏高考真题静电现象在自然界中普遍存在，我国早在西汉末年已有对静电现象的记载，春秋纬考异邮中有“玳瑁吸褚”之说，但以下不属于静电现象的是() A梳过头发的塑料梳子吸起纸屑B带电小球移至不带电金属球四周，两者相互吸引 C小线圈接近通电线圈过程中，小线圈中产生电流 D从枯燥的地毯上走过，手遇到金属把手时有被电击的感觉62023江苏高考真题一金属容器置于绝缘板上，带电小球用绝缘细线悬挂于容器中，容器内的电场线分布如下图.容器内外表为等势面，A、B 为容器内外表上的两点，以下说法正确的选项是()AA 点的电场强度比 B 点的大B小球外表的电势比容器内外表的低CB 点的电场强度方向与该处
13、内外表垂直D将检验电荷从 A 点沿不同路径移到 B 点，电场力所做的功不同72023广东高考真题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A到达集尘极的尘埃带正电荷 B电场方向由集尘极指向放电极 C带电尘埃所受电场力的方向与电场方向一样D同一位置带电荷量越多的尘埃所受电场力越大82023海南高考真题利用静电除尘器可以消退空气中的粉尘，静电除尘器由金属管A 和悬在管中的金属丝B 组成，A 和B 分别接到高压电源的正极和负极，其装置示意图如右图所示A、B 之间有很强的电场，距B 越近，场强填“越大”或“越小”B
14、 四周的气体分子被电离成为电子和正离子、粉尘吸附电子后被吸附到填“A”或“B”上，最终在重力作用下落入下面的漏斗中【分类过关检测】一、单项选择题12023江苏宿迁市高一期末在一次科学晚会上，一位教师表演了一个“魔术”：一个没有底的空塑料瓶上固定着一根铁锯条和一块易拉罐金属片，把它们分别跟静电起电机的两极相连。在塑料瓶里放一 盘点燃的蚊香，很快就观察整个透亮塑料瓶里烟雾缭绕。当把起电机一摇，赶忙塑料瓶清亮透亮，停顿摇 动，又是烟雾缭绕。关于以上试验说法正确的选项是 A需要加大室内的空气湿度，这个试验才可能完成好 B起电机摇动前，需先让烟尘颗粒带上电荷才能做成功 C起电机摇动时，塑料瓶内易拉罐金属
15、片边电场强度最大 D假设锯条接电源负极，金属片接正极，则这些烟尘附着在金属片上面22023江苏扬州市高一期末静电给人们带来很多便利，但有时也会带来麻烦，甚至造成危害。以下选项中属于防止静电危害的是A静电喷漆B静电复印C静电除尘D导电轮胎32023浙江嘉兴市高一期末以下说法正确的选项是 A打雷时，待在汽车里比待在木屋里要安全 B为了安全，避雷针的顶端应当设计成球形C制作汽油桶的材料用塑料比用金属好 D超高压带电作业的工人穿包含金属丝制成的工作服时更危急42023江苏省镇江中学高一月考野外高压输电线受到雷击的可能性很大，所以在三条输电线上方还有两条导线，它们与大地相连，形成一个稀疏的金属“网”，这
16、个稀疏的金属“网”所起的作用是 A防止输电线脱落B增加输电线的强度 C把高压线屏蔽起来，使其免遭雷击D防止输电线漏电52023江苏徐州市高一期末如下图，用绝缘柱支持的不带电的枕形导体A 放置在水平桌面上，手握绝缘棒把带正电荷的带电体 B 移近导体 A 左侧后静止放置。关于导体 A 内部某点 P 的电场强度，以下说法正确的选项是 A. 大小不为零，方向向右C大小为零B. 大小不为零，方向向左D无法推断62023江苏苏州市高一期末以下说法正确的选项是 A洗衣机脱水利用了水的重力 B玻璃棒和丝绸摩擦后玻璃棒带负电荷 C物体在接近光速运动时，仍旧遵从牛顿运动定律 D避雷针是利用尖端放电将空气中的电荷中
17、和使建筑物避开雷击72023上海金山区高二期末以下不属于静电防范的有效措施是A使用避雷针B静电复印C保持良好接地D保持空气湿度82023江苏省高邮中学高一期末长为 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kqA大小等于 0B大小等于(R + l)24kqC大小等于(2Rl)2D方向向右92023江苏泰州市姜堰中学高一期中疫情以来，我们上学每天戴口罩。口罩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，它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 C静电感应和静电屏
18、蔽B. 尖端放电 D静电感应和静电吸附102023福建厦门市厦门一中高三月考2023 年我国的 1100 千伏特高压带电作业关键技术填补世界空白。超高压带电作业的电工穿戴的工作服是用包含铜丝的织物制成的，以下说法正确的选项是A铜丝电阻小，能对人体起到保护作用 B电工被铜丝纺织的衣服所包裹，使体内电势保持为零，对人体起保护作用 C电工被铜丝纺织的衣服所包裹，使体内电场强度保持为零，对人体起保护作用D铜丝必需到达肯定的厚度，才能对人体起到保护作用112023重庆巴蜀中学高三月考图为一个带正电的导体到达静电平衡时的电场线和等势面的分布图实线为电场线，虚线为等势面，A 和 B 为导体内部的两点，C 和
19、 D 为导体外部的两点，以无穷远处为电势零点，则以下说法正确的选项是 A. A、B 两点的电场强度均为零，电势也均为零B. C 点的电场强度小于D 点的电场强度C. A、C 两点的电势差大于B、D 两点的电势差D. 同一摸索电荷在D 点的电势能肯定大于它在C 点的电势能二、多项选择题122023浙江温州市高一期末在我们生产生活中处处存在静电防止与利用现象，以下属于静电利用的是A家里的洗衣机接地线 B学校的教学楼楼顶装有避雷针C某工厂的烟囱具有静电除尘功能D口罩中间层的熔喷布，能静电吸附靠近的含有病毒的飞沫三、填空题132023安徽安庆市安庆一中高二月考如图，在无穷大均匀带正电金属板和负点电荷形
20、成的电场中， 金属板接地，金属导体置于负点电荷和金属板之间且在过负点电荷垂直于金属板的直线上，A、B、C 是垂线上的三个点且 B、C 在金属导体外表，B、C 两点的电势jj填“大于”、“等于”或“小于”，负BC电荷在 A 点的电势能小于在 B 点的电势能， E EpB填“大于”、“等于”或“小于”。pC142023宁乡市第十高级中学高二月考静电复印机的原理：复印的关键部件称为硒鼓，可以认为是一 张特别的静电纸，它的作用是吸附墨粉，然后转涂到要印刷的白纸上。开头时，复印时机使整个硒鼓外表 带电，然后通过光学系统将要复印的文件的影像照耀到硒鼓上，影像的文字局部为黑色、在硒鼓上表现为 弱光，其余局部
21、为白色、在硒鼓上表现为强光，强光局部的电荷会被消退，而弱光区域即文字对应的区 域的负电荷保存下来，从而在硒鼓上形成了电荷组成的“静电影像”，或者叫“静电潜像”这时候肉眼不行 见。然后将印刷用的墨粉铺洒在有“静电潜像”的硒鼓上，随后转动硒鼓，没有被静电吸附的墨粉被甩掉、回收，此时的“静电潜像”变成了墨粉组成的“黑白照”，然后将这幅墨粉“黑白照”转涂到复印用的白纸上，并 适当加热使墨粉融入白纸，即完成复印。见物理教材3-1P8、P9用上述内容中的词语填空：复印的过程：要复印的文件复印机通过光学系统，把文件投影到硒鼓上，形成了用墨粉进展铺洒、吸附，然后把得到的墨粉“黑白照”转印到白纸上。152023
22、合肥市第十一中学高二月考将一电荷量为+Q 的小球放在不带电的金属球四周，所形成的电场线分布如下图，金属球外表的电势处处相等。a、b 为电场中的两点，则：1a 点的电场强度比 b 点的填“大”“小”；2a 点的电势比 b 点的填“高”“低”；3检验电荷q 在 a 点的电势能比在 b 点的填“大”“小”。162023安徽工业大学附属中学高二期中如下图，电荷量分别为+Q 和-Q 的两个点电荷 a 与 b 相距 L，在 a 与 b 间放置一个原来不带电的导体 P，当导体P 处于静电平衡状态时，感应电荷在 a、b 连线的中点 c 处c 在导体 P 内产生的电场强度大小为，方向为选填“向左”或“向右”四、
23、解答题172023全国高一在真空中有两个点电荷A 和 B，电荷量分别为Q 和2Q，相距为 2l，假设在两个点电荷连线的中点 O 有一个半径为 r(r l)的空心金属球，且球心位于 O 点，如下图，则球壳上的感应电荷在 O 处的场强的大小为多少？方向如何？182023安徽蚌埠市高二期中如下图，在真空中有 A 和 B 两个点电荷，电荷量分别为Q 和+2Q， 它们相距为 L，假设在两个点电荷间有一个半径为r2rL的空心金属球，且球心位于 A、B 连线的中点O，求球壳上的感应电荷在 O 点处产生的场强的大小和方向。192023奉县第一中学高二月考如下图，长为L 的金属杆原来不带电，在距其左端r 处放一个电荷量为 q 的点电荷问：（1） 金属杆中点处的场强为多少？（2） 金属杆上的感应电荷在杆中点P 处产生的场强。202023湖北高二期末电学试验难，是大家公认的，小明有点儿得意的是，大家都说静电平衡难，但 他却觉得比较简洁，如下情景小明就认为是小菜一碟：长为L 的导体棒原来不带电，现将一带电量为 q 的点电荷放在距导体棒左端 R 处，如下图，当导体棒到达静电平衡后，求棒上感应电荷在棒内中点P 处产生的电场强度的大小和方向。请你也试一试。