9-4-靜電的防止與利用-(2019人教版必修第三冊(cè))(原卷版)

9.4靜電的防止與利用考點(diǎn)精講考點(diǎn)1：對(duì)靜電平衡的理解1．靜電平衡的過程（1）電荷分布的變化情況：金屬導(dǎo)體放到電場(chǎng)強(qiáng)度為E0的電場(chǎng)中，金屬中的自由電荷在電場(chǎng)力作用下定向移動(dòng)導(dǎo)致導(dǎo)體一側(cè)聚集負(fù)電荷，而另一側(cè)聚集正電荷。（2）合電場(chǎng)強(qiáng)度的變化情況：感應(yīng)電荷在導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生與原電場(chǎng)方向相反的電場(chǎng)，導(dǎo)致合電場(chǎng)強(qiáng)度減小。當(dāng)感應(yīng)電荷繼續(xù)增加，合電場(chǎng)強(qiáng)度逐漸減小，合電場(chǎng)強(qiáng)度為零時(shí)，自由電荷的定向移動(dòng)停止。2．對(duì)靜電平衡的三點(diǎn)理解（1）靜電平衡是自由電荷發(fā)生定向移動(dòng)的結(jié)果，達(dá)到靜電平衡時(shí)，自由電荷不再發(fā)生定向移動(dòng)。（2）金屬導(dǎo)體建立靜電平衡的時(shí)間是非常短暫的。（3）導(dǎo)體達(dá)到靜電平衡后內(nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)度處處為零是指外電場(chǎng)E與導(dǎo)體兩端的感應(yīng)電荷產(chǎn)生的附加電場(chǎng)E′的合電場(chǎng)強(qiáng)度為零，E′＝－E。3．處于靜電平衡時(shí)的導(dǎo)體上的電荷分布特點(diǎn)（1）凈電荷只分布在導(dǎo)體表面，內(nèi)部沒有凈電荷。（2）感應(yīng)電荷分布于導(dǎo)體兩端，電性相反，電量相等，近異遠(yuǎn)同，如圖甲所示。（3）凈電荷在導(dǎo)體表面的分布不均勻，一般越是尖銳的地方電荷的分布越密集，如圖乙所示。甲乙處于靜電平衡的導(dǎo)體周圍的電場(chǎng)分布情況靜電平衡的導(dǎo)體尖端電荷集中，電荷電場(chǎng)線密集?！纠?】在真空中有兩個(gè)點(diǎn)電荷A和B，電荷量分別為－Q和＋2Q，相距為2l，如果在兩個(gè)點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn)O有一個(gè)半徑為r(r?l)的空心金屬球，且球心位于O點(diǎn)，如圖所示，則球殼上的感應(yīng)電荷在O處的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為多少？方向如何？【變式訓(xùn)練】上例中，若將點(diǎn)電荷B移走，其他條件不變，則球殼上的感應(yīng)電荷在O處的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為多少？方向如何？【技巧與方法】處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體的感應(yīng)電荷產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)的求解方法1運(yùn)用E＝keq\f(Q,r2)求出外電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)E外的大小和方向。2由于導(dǎo)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(yīng)電場(chǎng)E感的大小和方向?！踞槍?duì)訓(xùn)練】【變式1】(2020-2021學(xué)年平遙縣第二中學(xué)校高二階段練習(xí))(多選)如圖所示，一水平放置的金屬板正上方有一固定的正點(diǎn)電荷Q，一表面絕緣的帶正電小球(可視為質(zhì)點(diǎn)且不影響Q的電場(chǎng))從左端以v滑上金屬板的上表面，向右運(yùn)動(dòng)到右端，在此過程中()A．小球受到的電場(chǎng)力方向始終豎直向下B．小球先減速運(yùn)動(dòng)，后加速運(yùn)動(dòng)C．小球受到的電場(chǎng)力做正功D．小球做勻速直線運(yùn)動(dòng)【變式2】(多選)如圖所示的靜電實(shí)驗(yàn)(虛線框?yàn)榻饘倬W(wǎng))能使左邊驗(yàn)電器的金屬箔張開的是()ABCD【變式3】(多選)如圖所示，把一個(gè)架在絕緣支架上的枕形導(dǎo)體放在正電荷形成的電場(chǎng)中．導(dǎo)體處于靜電平衡時(shí)，下列說法正確的是()A．A、B兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)相等，且都為零B．A、B兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)不相等C．感應(yīng)電荷產(chǎn)生的附加電場(chǎng)EA<EBD．當(dāng)電鍵S閉合時(shí)，電子從大地沿導(dǎo)線向?qū)w移動(dòng)考點(diǎn)2：對(duì)靜電屏蔽的理解1．靜電屏蔽的實(shí)質(zhì)靜電屏蔽的實(shí)質(zhì)是利用了靜電感應(yīng)現(xiàn)象，使金屬殼內(nèi)感應(yīng)電荷的電場(chǎng)和外加電場(chǎng)矢量和為零，好像是金屬殼將外電場(chǎng)“擋”在外面，即所謂的屏蔽作用，其實(shí)是殼內(nèi)兩種電場(chǎng)并存，矢量和為零。2．靜電屏蔽的兩種情況導(dǎo)體外部電場(chǎng)不影響導(dǎo)體內(nèi)部接地導(dǎo)體內(nèi)部的電場(chǎng)不影響導(dǎo)體外部圖示實(shí)現(xiàn)過程因場(chǎng)源電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)與導(dǎo)體球殼表面上感應(yīng)電荷在空腔內(nèi)的合場(chǎng)強(qiáng)為零，達(dá)到靜電平衡狀態(tài)，起到屏蔽外電場(chǎng)的作用當(dāng)空腔外部接地時(shí)，外表面的感應(yīng)電荷因接地將傳給地球，外部電場(chǎng)消失，起到屏蔽內(nèi)電場(chǎng)的作用最終結(jié)論導(dǎo)體內(nèi)空腔不受外界電荷影響接地導(dǎo)體空腔外部不受內(nèi)部電荷影響本質(zhì)靜電屏蔽是激發(fā)電場(chǎng)與感應(yīng)電場(chǎng)疊加的結(jié)果，所以做靜電屏蔽的材料只能是導(dǎo)體，不能是絕緣體【例2】如圖所示，將懸在絕緣細(xì)線上帶正電的小球A放在不帶電的金屬空心球C內(nèi)(不跟球壁接觸)，再將一個(gè)懸掛在絕緣細(xì)線上的帶負(fù)電的小球B向C靠近，但不接觸時(shí)()A．小球A往左偏離豎直方向，小球B往右偏離豎直方向B．小球A的位置不變，小球B往右偏離豎直方向C．小球A往左偏離豎直方向，小球B的位置不變D．小球A和B的位置都不變【技巧與方法】處理靜電屏蔽問題的三點(diǎn)注意1空腔可以屏蔽外界電場(chǎng)，接地的空腔可以屏蔽內(nèi)部的電場(chǎng)作用，其本質(zhì)都是因?yàn)榧ぐl(fā)電場(chǎng)與感應(yīng)電場(chǎng)疊加的結(jié)果，分析中應(yīng)特別注意分清是哪一部分電場(chǎng)作用，還是合電場(chǎng)作用的結(jié)果。2對(duì)靜電感應(yīng)，要掌握導(dǎo)體內(nèi)部的自由電荷是如何移動(dòng)的，是如何建立起附加電場(chǎng)的，何處會(huì)出現(xiàn)感應(yīng)電荷。3對(duì)靜電平衡，要理解導(dǎo)體達(dá)到靜電平衡時(shí)所具有的特點(diǎn)?！踞槍?duì)訓(xùn)練】【變式1】(2020-2021學(xué)年長(zhǎng)春外國(guó)語學(xué)校高二(上)期中)將懸掛在細(xì)線上的帶正電的小球A放在不帶電的金屬空心球C內(nèi)(不與球接觸)，另有一個(gè)懸掛在細(xì)線上的帶負(fù)電的小球B向C靠近，如圖所示，于是有()A．A向左偏離豎直方向，B向右偏離豎直方向B．A的位置不變，B向右偏離豎直方向C．A向左偏離豎直方向，B的位置不變D．A和B的位置都不變【變式2】(2020-2021學(xué)年江蘇省南通中學(xué)高一(下)期末)如圖所示，一個(gè)驗(yàn)電器用金屬網(wǎng)罩罩住，當(dāng)加上水平向右的、場(chǎng)強(qiáng)大小為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)時(shí)，下列說法正確的是()A．驗(yàn)電器的箔片張開B．金屬網(wǎng)罩內(nèi)部空間存在向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)C．金屬網(wǎng)罩上的感應(yīng)電荷在金屬網(wǎng)罩內(nèi)部空間產(chǎn)生的電場(chǎng)方向水平向左D．金屬網(wǎng)罩內(nèi)外表面都存在感應(yīng)電荷【變式3】(2020-2021學(xué)年河南師大附中實(shí)驗(yàn)學(xué)校高二階段練習(xí))(多選)如圖所示，陰影部分表示導(dǎo)體，在各圖中，P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為零的是()A． B． C． D．考點(diǎn)3：靜電的產(chǎn)生、應(yīng)用和防止1．靜電是如何產(chǎn)生的兩種不同的物體相互摩擦可以起電，甚至干燥的空氣與衣物摩擦也會(huì)起電。摩擦起的電在能導(dǎo)電的物體上可迅速流失，而在不導(dǎo)電的絕緣體(如化纖、毛織物等物體)上就不會(huì)流失而形成靜電，并聚集起來，當(dāng)達(dá)到一定的電壓時(shí)就產(chǎn)生放電現(xiàn)象，產(chǎn)生火花并發(fā)出聲響。2．靜電的應(yīng)用和防止（1）靜電的應(yīng)用利用靜電的性質(zhì)應(yīng)用舉例利用靜電能吸引較小物體靜電復(fù)印、靜電噴漆、靜電噴霧、激光打印、靜電除塵利用高壓產(chǎn)生的電場(chǎng)靜電保鮮、靜電滅菌、農(nóng)作物種子處理利用放電產(chǎn)生物臭氧防止紫外線、氮合成氨（2）靜電的防止防止靜電危害的基本辦法是盡快把產(chǎn)生的靜電導(dǎo)走，避免越積越多。防止靜電的途徑主要有：①避免產(chǎn)生靜電，例如，在可能情況下選用不易產(chǎn)生靜電的材料。②避免靜電的積累，產(chǎn)生的靜電要設(shè)法導(dǎo)走，例如，增加空氣濕度、接地等?！纠?】(2020-2021學(xué)年宜君縣高級(jí)中學(xué)高二階段練習(xí))(多選)如圖所示為靜電除塵器除塵原理的示意圖．塵埃在電場(chǎng)中通過某種機(jī)制帶電，在靜電力的作用下向集塵極遷移并沉積，以達(dá)到除塵目的，下列表述正確的是()A．到達(dá)集塵極的塵埃帶正電荷 B．到達(dá)集塵極的塵埃帶負(fù)電荷C．塵?？梢詭ж?fù)電，也可以帶正電 D．放電極帶負(fù)電荷【針對(duì)訓(xùn)練】【變式1】(多選)靜電的應(yīng)用有多種，如靜電除塵、靜電噴涂、靜電植絨、靜電復(fù)印等，它們依據(jù)的原理都是讓帶電的物質(zhì)粒子在電場(chǎng)力作用下奔向并吸附到電極上，靜電噴漆的原理如圖所示，則以下說法正確的是()A．在噴槍噴嘴與被噴涂工件之間有一強(qiáng)電場(chǎng)B．涂料微粒一定帶正電C．涂料微粒一定帶負(fù)電D．涂料微粒可以帶正電，也可以帶負(fù)電【變式2】如圖為靜電除塵示意圖，m、n為金屬管內(nèi)兩點(diǎn)。在P、Q兩點(diǎn)加高電壓時(shí)，金屬管內(nèi)空氣電離。電離出來的電子在電場(chǎng)力的作用下，遇到煙氣中的煤粉，使煤粉帶負(fù)電，導(dǎo)致煤粉被吸附到管壁上，排出的煙就清潔了。就此示意圖，下列說法正確的是()A．Q接電源的正極，且電場(chǎng)強(qiáng)度Em＝EnB．Q接電源的正極，且電場(chǎng)強(qiáng)度Em＞EnC．P接電源的正極，且電場(chǎng)強(qiáng)度Em＝EnD．P接電源的正極，且電場(chǎng)強(qiáng)度Em＞En【變式3】(2020-2021學(xué)年泰州市泰州中學(xué)高一(下)期中)下列哪些做法不利于靜電危害的防止()A．油罐車的尾部有一鐵鏈拖在地上B．印染廠房中保持干燥C．在地毯中夾雜一些不銹鋼絲纖維D．飛機(jī)機(jī)輪上裝有搭地線◎考點(diǎn)一對(duì)靜電平衡的理解如圖所示，A為空心金屬球，B為金屬球，A、B原來不帶電，將另一帶正電荷的小球C從A球開口處放入A球中央，不接觸A球，然后用手接觸一下A球，再用手接觸一下B球，再移走C球，則()A．A球帶負(fù)電荷，B球帶正電荷B．A球帶負(fù)電荷，B球不帶電C．A、B兩球都帶負(fù)電荷D．A、B兩球都帶正電荷2．一個(gè)帶絕緣底座的空心金屬球A帶有4×10－8C的正電荷，上端開有適當(dāng)小孔，有絕緣柄的金屬小球B帶有2×10－8C的負(fù)電荷，使B球和A球內(nèi)壁接觸，如圖所示，則A、B帶電荷量分別為()A．QA＝10－8C，QB＝10－8CB．QA＝2×10－8C，QB＝0C．QA＝0，QB＝2×10－8CD．QA＝4×10－8C，QB＝－2×10－8C3．(多選)如圖所示,接地的金屬板右側(cè)有固定的點(diǎn)電荷+Q,a、b點(diǎn)是金屬板右側(cè)表面的兩點(diǎn),其中a到+Q的距離較小。下列說法正確的是()A.由于靜電感應(yīng),金屬板右側(cè)表面帶負(fù)電,左側(cè)表面帶正電B.由于靜電感應(yīng),金屬板右側(cè)表面帶負(fù)電,左側(cè)表面不帶電C.a、b兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度等于零D.a點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度比b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度要大一些4．如圖所示，長(zhǎng)為l的金屬桿原來不帶電，在距其右端d處放一個(gè)電荷量為＋q的點(diǎn)電荷。（1）金屬桿中點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度為多少？（2）金屬桿上的感應(yīng)電荷在桿中點(diǎn)處產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度為多大？◎考點(diǎn)二對(duì)靜電屏蔽的理解5．如圖所示，在一電場(chǎng)強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)中放有一個(gè)金屬空心導(dǎo)體，圖中a、b分別為金屬導(dǎo)體內(nèi)部與空腔中的兩點(diǎn)，則()A．a(chǎn)、b兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度都為零B．a(chǎn)點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為零，b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度不為零C．a(chǎn)點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度不為零，b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為零D．a(chǎn)、b兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度都不為零6．在繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的航天器中，物體處于完全失重狀態(tài)，可以形成一種“重力屏蔽狀態(tài)”，在航天器中建立電學(xué)實(shí)驗(yàn)室，可以有效消除常態(tài)下重力的影響?？涨粚?dǎo)體內(nèi)部可以實(shí)現(xiàn)靜電屏蔽，在空腔導(dǎo)體內(nèi)部建立物理實(shí)驗(yàn)室，可以有效消除外電場(chǎng)的干擾。下列說法正確的是()A．電場(chǎng)是一種人為假設(shè)的物質(zhì)，實(shí)際是不存在的B．航天器中的“重力屏蔽狀態(tài)”指的是航天器中不存在重力C．外電場(chǎng)在空腔導(dǎo)體的內(nèi)部產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)為0，所以外電場(chǎng)被屏蔽D．在外電場(chǎng)作用下處于靜電平衡的空腔導(dǎo)體，其內(nèi)部的總電場(chǎng)強(qiáng)度為07．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接觸，達(dá)到靜電平衡后，則()A．B的空腔內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)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(fù)電8．(多選)如圖所示，絕緣金屬球殼的空腔內(nèi)有一帶電小球，現(xiàn)在球殼左側(cè)放一帶電小球A，下列說法正確的是()A．A球不影響球殼內(nèi)的電場(chǎng)B．由于靜電屏蔽，球殼內(nèi)沒有電場(chǎng)C．球殼內(nèi)外表面均沒有電荷D．由于球殼接地，空腔內(nèi)的電場(chǎng)對(duì)外部也沒有影響◎考點(diǎn)三靜電的產(chǎn)生、應(yīng)用和防止9．在手術(shù)時(shí)，為防止麻醉劑乙醚爆炸，地磚要用導(dǎo)電材料制成，醫(yī)生和護(hù)士要穿由導(dǎo)電材料制成的鞋子和外套、一切設(shè)備要良好接地，甚至病人身體也要良好接地。這是為了()A．殺菌消毒 B．消除靜電C．利用靜電 D．防止漏電10．靜電除塵器是目前普遍采用的一種高效除塵器，如圖實(shí)線為除塵器內(nèi)電場(chǎng)的電場(chǎng)線，虛線為帶負(fù)電粉塵的運(yùn)動(dòng)軌跡，P、Q為運(yùn)動(dòng)軌跡上的兩點(diǎn)，下列關(guān)于帶電粉塵在P、Q兩點(diǎn)所受電場(chǎng)力的大小關(guān)系正確的是()A．FP＝FQ B．FP＞FQC．FP＜FQ D．無法比較11．如圖是模擬避雷針作用的實(shí)驗(yàn)裝置，金屬板M接高壓電源的正極，金屬板N接負(fù)極。金屬板N上有兩個(gè)等高的金屬柱A、B，A為尖頭，B為圓頭。逐漸升高電源電壓，當(dāng)電壓達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，可看到放電現(xiàn)象。先產(chǎn)生放電現(xiàn)象的是()避雷針模擬實(shí)驗(yàn)A．A金屬柱B．B金屬柱C．A、B金屬柱同時(shí)D．可能是A金屬柱，也可能是B金屬柱12．復(fù)印機(jī)的核心部件是有機(jī)光導(dǎo)體鼓，它是在一個(gè)金屬圓柱表面涂蓋一層有機(jī)光導(dǎo)體OPC(沒有光照時(shí)OPC是絕緣體，受到光照時(shí)變成導(dǎo)體)而制成的。復(fù)印機(jī)的基本工作過程是：(1)在暗處的有機(jī)光導(dǎo)體鼓和一個(gè)金屬絲電極之間加上高電壓，金屬絲附近空氣發(fā)生電離，使轉(zhuǎn)動(dòng)鼓體均勻帶上正電荷；(2)文件反射的強(qiáng)光通過光學(xué)系統(tǒng)在鼓上成像，鼓上形成“靜電潛像”；(3)鼓體轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)過墨粉盒，潛像將帶相反電荷的墨粉吸引到鼓體帶電部位；(4)鼓體繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)過復(fù)印紙，帶電復(fù)印紙又將墨粉吸引到復(fù)印紙上。以下說法正確的是()(1)(2)(3)(4)A．步驟(1)中發(fā)生了靜電感應(yīng)現(xiàn)象B．步驟(2)中發(fā)生了局部導(dǎo)電現(xiàn)象C．步驟(3)中發(fā)生了靜電平衡現(xiàn)象D．步驟(4)中發(fā)生了靜電屏蔽現(xiàn)象13．(2020-2021學(xué)年銅川市第一中學(xué)高二期中)下列措施中是為了防止靜電產(chǎn)生的危害的是()A．在地毯中夾雜的不銹鋼絲導(dǎo)電纖維B．在高大的煙囪中安裝靜電除塵器C．雷雨天中在孤立的高大樹木下避雨D．在高大的建筑物頂端安裝電視公用天線14．(多選)下列措施中，屬于防止靜電危害的是()A．運(yùn)送汽油的油罐車后有一條拖在地面上的鐵鏈B．轎車頂部有一根露在外面的天線C．印染車間總保持適當(dāng)?shù)臐穸菵．鋪在房間的地毯中夾雜著0.05mm的不銹鋼絲導(dǎo)電纖維15．(2020-2021學(xué)年昆明市官渡區(qū)第一中學(xué)高二期中)在一次科學(xué)晚會(huì)上。一位老師表演了一個(gè)“魔術(shù)”：一個(gè)沒有底的空塑料瓶上固定著一根鐵鋸條和一塊易拉罐(金屬)片。把它們分別跟靜電起電機(jī)的兩極相連，在塑料瓶里放一盤點(diǎn)燃的蚊香。很快就看見整個(gè)透明塑料瓶里煙霧繚繞。當(dāng)把起電機(jī)一搖。頓時(shí)塑料瓶清澈透明。停止搖動(dòng)。又是煙霧繚繞。關(guān)于以上實(shí)驗(yàn)說法正確的是()A．室內(nèi)的空氣濕度越大．實(shí)驗(yàn)效果越好B．若鋸條接電