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物理必修 第三册4 静电的防止与利用课文内容ppt课件
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这是一份物理必修 第三册4 静电的防止与利用课文内容ppt课件，共42页。PPT课件主要包含了内容索引，学习目标，活动方案，检测反馈，答案D，答案B，答案A，答案C等内容，欢迎下载使用。
1．知道静电感应产生的原因，理解什么是静电平衡状态．2．理解导体达到静电平衡时，净电荷只分布在导体表面且内部的电场强度处处为 0.3．知道导体达到静电平衡时，导体上的电荷分布特点及尖端放电原理；知道静电屏蔽现象，关注生活、生产中的静电现象．
1．在无外电场的情况下，不带电的金属导体中的自由电子是怎样运动的？【答案】 金属导体中的自由电子做无规则的热运动．
活动一：知道静电感应产生的原因，理解静电平衡
2．如图所示，将一不带电的金属导体置于场强为E0的电场中．(1) 自由电子受力如何？电子将聚集于何处？试在图甲中标出导体AB、CD两侧面的电性．
【答案】 自由电子受库仑力作用方向向左；电子将聚集于导体的左侧；AB、CD两侧面的电性如图甲所示．
(2) 由于电子的堆积，导体内部将会产生一附加电场E，在图乙中标出E的方向．【答案】 E的方向如图乙所示．
(3) 由于导体内原电场E0与附加电场E叠加，使得导体内电场逐渐减弱，最终导体内部场强如何？【答案】 由于导体内原电场E0与附加电场E叠加，使得导体内电场逐渐减弱，但是只要导体内部的电场不为0，自由电子就会继续做定向移动，导体两侧面的正负电荷就会继续增加，导体内部的电场就会进一步削弱，直到导体内部各点的合电场等于0为止．于是导体内的自由电子不再发生定向移动，导体达到静电平衡状态．
(4) 什么是静电平衡状态？处于静电平衡状态的导体，有什么特征？【答案】 自由电子不再发生定向移动．导体内部的电场强度处处为0.
(2) 导体棒中点P处的合场强是多大？【答案】 水平导体棒达到静电平衡后，棒上感应电荷在中点P处产生的场强大小与点电荷＋q 在该处产生的电场强度大小相等，方向相反，即棒内中点处的合场强大小为零．
1．尖端放电阅读教材“尖端放电”部分，思考并回答下列问题：(1) 什么叫空气的电离？【答案】 空气中气体分子在强电场作用下正、负电荷分离的现象，叫作空气的电离．
活动二：知道尖端放电原理、静电屏蔽、静电吸附现象
(2) 尖端放电的形成原因是什么？【答案】 导体尖端部分电荷密度大，电场强，空气中被电离的与尖端电荷相反的带电粒子由于被吸引奔向尖端从而与尖端上电荷中和，这相当于导体尖端失去电荷，这个现象叫作尖端放电． (3) 试举例说明尖端放电在生活中的应用．【答案】 避雷针、电子打火尖端等．
2．静电屏蔽(1) 如图所示，导体达到静电平衡状态时，内部场强是多大？若挖去导体内部的虚线部分，则虚线内部的场强是多大？外部电场对导体内部有无影响？
【答案】 导体达到静电平衡状态时，内部场强为0；若挖去导体内部的虚线部分，则虚线内部的场强处处为0；外部电场对导体内部没有影响．
(2) 如图所示，将带正电的金属小球放入不带电的空心金属球内，A、B两点处场强是否相同？为什么？【答案】 不相同．A处场强不为0，B在处于静电平衡的导体内，场强为0.
3．静电吸附(1) 静电吸附主要有哪些应用？【答案】 静电除尘、静电喷漆、静电复印等． (2) 什么是静电除尘？静电除尘的原理是怎样的？【答案】 设法使空气中的尘埃带电，在静电力的作用下，尘埃到达电极而被收集起来，这就是静电除尘．原理：在电场中，带电粒子受到静电力的作用，向着电极运动，最后会被吸附在电极上．
(3) 静电喷漆的工作原理是怎样的？【答案】 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，并沉积在工件的表面，完成喷漆工作．(4) 静电复印的工作原理是怎样的？【答案】 复印机也应用了静电吸附．复印机的核心部件是有机光导体鼓，它是一个金属圆柱，表面涂覆有机光导体(OPC)．没有光照时，OPC是绝缘体，受到光照时变成导体．复印机复印的工作过程如教材21页图9.4－9所示．
1．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B．尖端放电C．静电感应和静电屏蔽D．静电感应和静电吸附
【解析】 由题意知，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，所以当几微米的病毒靠近时，由于静电感应而带电，从而被熔喷布吸附，无法透过，因此可以吸附以气溶胶形式存在的病毒，其工作原理是利用了静电感应和静电吸附，故D正确．
2．下列措施中不是防止静电危害的是( )A．油罐车后面装有一条拖地的铁链B．电工钳柄上套有绝缘胶套C．飞机轮上装搭地线D．印刷车间中保持适当的湿度
【解析】 油罐车在运输过程中，不断地相互摩擦从而产生大量的静电，通过后面装有一条拖地的铁链，及时把静电导走，是防止静电危害；电工钳柄上套有绝缘胶套，是带电操作时防止触电，不是防止静电危害；飞机在飞行过程中，与空气摩擦产生大量静电，因此着地时，通过轮上装搭的地线，将静电导走，是防止静电危害；印刷车间中，纸张摩擦产生静电，由于空气保持适当的湿度，所以能及时把静电放掉，是防止静电危害．因此不是防止静电危害的是B.故选B.
3．以下各种现象中不属于静电屏蔽的是( )A．避雷针B．超高压带电作业的工人要穿戴金属织物的工作服C．电子设备外套金属网罩D．野外高压输电线上方有两条与大地相连的导线
【解析】 当带电云层靠近建筑物时，避雷针上产生的感应电荷会通过针尖放电，逐渐中和云中的电荷，使建筑物免遭雷击，其原理为尖端放电，故A不属于静电屏蔽；超高压带电作业的工人要穿戴金属织物的工作服可以起到静电屏蔽的作用，故B属于静电屏蔽；电子设备外套金属网罩可以起到静电屏蔽的作用，故C属于静电屏蔽；高压输电线的上方还有两条导线，这两条导线的作用是它们与大地相连，形成稀疏的金属“网”把高压线屏蔽起来，免遭雷击，故D属于静电屏蔽．故选A.
4．西汉著作《淮南子》中记有“阴阳相薄为雷，激扬为电”，人们对雷电的认识已从雷公神话提升到朴素的阴阳作用．下列关于雷电的说法中错误的是( )A．发生雷电的过程是放电过程B．发生雷电的过程是电能向光能、内能等转化的过程C．发生雷电的过程中，电荷的总量增加D．避雷针利用尖端放电，避免建筑物遭受雷击【答案】 C
5．如图所示，放在绝缘台上不带电的金属网罩B内放有一个不带电的验电器C，若把一带有正电荷的绝缘体A移近金属罩B，则( )A．验电器C的金属箔片将张开B．金属罩B的右侧外表面带正电荷C．用导线连接金属罩B和验电器C的金属球，验电器金箔张开D．金属罩B左、右两侧电荷电性相同
【解析】 由于金属网罩的静电屏蔽作用，B的内表面不带电，金属网罩表面的自由电子重新分布，根据“近异远同”的结论，B的右侧外表面带正电荷，B的左侧外表面带负电荷，故B正确，D错误；由于金属网罩的静电屏蔽作用，B的内部电场强度处处为零，故验电器的金箔不张开，故A错误；用导线连接金属罩B和验电器C的金属球，金属罩内的场强仍为零，即验电器金箔不会张开，C错误．
6．如图所示，在一个导体球壳内放一个电荷量为＋Q的点电荷，用E表示球壳外任一点的场强，下列说法正确的是( )A．当开关S断开，＋Q在壳内任意一点，E均为0B．当开关S断开，＋Q在壳内的中点，E为0C．当开关S闭合，＋Q在壳内任意一点，E均为0D．当开关S闭合，只有当＋Q在壳内中点时，E为0
【解析】 当开关S断开，不论＋Q在壳内何处，由于静电感应，球壳内外表面出现等量异种电荷，内表面出现负电荷，外表面出现正电荷，外表面的正电荷在空间产生场强，E都不为0，故A、B错误；当开关S闭合，球壳上的电荷被导入地下，这时不论＋Q放在何处，E均为0，故C正确，D错误．
7．如图甲所示是某同学设计的一实验装置，两端开口的空塑料瓶中固定着一根钢锯条和一块金属片，图乙为塑料瓶俯视图．将钢锯条和金属片分别跟静电起电机的两极相连．将点燃的蚊香放入塑料瓶内，很快就看见塑料瓶内烟雾缭绕．摇动起电机，顿时塑料瓶清澈透明，停止摇动，又是烟雾缭绕．当起电机摇动时，下列说法不正确的是( )
【解析】 将钢锯条和金属片分别跟静电起电机的两极相连，摇动起电机，使锯条带负电，金属片带正电，它们之间的空气被电离，电子在往金属片运动的过程中，遇到烟尘，使烟尘带负电，最终烟尘被吸附到金属片上，最后在重力的作用下，聚集在金属片底端的瓶子底部，所以该实验装置演示的是静电除尘现象，故A正确；
A．该实验装置演示的是静电除尘现象B．锯条附近的电场是匀强电场C．钢锯条附近电场强度大D．电场力对带负电的烟尘做正功
根据尖端放电知识可知锯齿状的钢锯条附近的电场更强一些，所以锯条附近的电场不是匀强电场，故B错误，C正确；烟尘带负电，电场力对带负电的烟尘做正功，使得烟尘聚集到金属片上，故D正确．故选B.
8．一金属球，原来不带电，现在沿球直径的延长线上放置一根均匀带电的细杆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、b、c三点的场强大小分别为Ea、Eb、Ec，三者相比，则( )A．Ea最大B．Eb最大C．Ec最大D．Ea＝Eb＝Ec
【解析】 金属球上感应电荷产生的附加电场与带电的细杆MN产生的场强大小相等，方向相反，相互抵消．c点离带电的细杆MN最近，带电的细杆MN在c点处产生的场强最大，则金属球上感应电荷在c点处产生的场强最大；而a点离带电杆最远，则金属球上感应电荷在a点处产生的场强最小，所以Ec>Eb>Ea.故C正确．
9．如图所示，一厚度不计的金属圆桶带电荷总量为Q＝＋4×10-6 C.(1) 此时，金属桶内、外表面带电荷量分别为多少？【答案】 由静电平衡条件，静电荷分布在导体的外表面，可得金属桶内表面电荷量为零，外表面电荷量为＋4×10-6 C.
(2) 如果用丝线在桶内悬挂一带电荷量q＝－2×10-6 C的小球，桶内、外表面带电荷量分别为多少？【答案】 负电荷移入桶内后，由于静电感应，内壁感应出2×10-6 C的正电荷，相当于负电荷将等量的正电荷吸引到内壁．由电荷守恒定律可知外表面有2×10-6 C的正电荷．
(3) 若桶内金属小球与内表面接触一下，桶内、外表面带电荷量分别为多少？【答案】 当金属球与桶内壁接触，球所带负电荷迅速与内壁正电荷中和，从而内壁不带电，外壁带2×10-6 C的正电荷．
(4) 若小球悬挂时，用手接触一下桶外表面，然后再将小球从桶中取出，则桶内、外表面电荷量又为多少？【答案】 若小球悬挂时，用手接触桶外表面，外表面的正电荷被中和，内壁正电荷受金属球负电荷束缚，保持不动．若再将小球从桶中取出，则由于导体在静电平衡时，静电荷只能分布在外表面，内壁2×10-6 C的正电荷将在电场力作用下移到外表面，即内表面带电荷量为零．
1．知道静电感应产生的原因，理解什么是静电平衡状态．2．理解导体达到静电平衡时，净电荷只分布在导体表面且内部的电场强度处处为 0.3．知道导体达到静电平衡时，导体上的电荷分布特点及尖端放电原理；知道静电屏蔽现象，关注生活、生产中的静电现象．
1．在无外电场的情况下，不带电的金属导体中的自由电子是怎样运动的？【答案】 金属导体中的自由电子做无规则的热运动．
活动一：知道静电感应产生的原因，理解静电平衡
2．如图所示，将一不带电的金属导体置于场强为E0的电场中．(1) 自由电子受力如何？电子将聚集于何处？试在图甲中标出导体AB、CD两侧面的电性．
【答案】 自由电子受库仑力作用方向向左；电子将聚集于导体的左侧；AB、CD两侧面的电性如图甲所示．
(2) 由于电子的堆积，导体内部将会产生一附加电场E，在图乙中标出E的方向．【答案】 E的方向如图乙所示．
(3) 由于导体内原电场E0与附加电场E叠加，使得导体内电场逐渐减弱，最终导体内部场强如何？【答案】 由于导体内原电场E0与附加电场E叠加，使得导体内电场逐渐减弱，但是只要导体内部的电场不为0，自由电子就会继续做定向移动，导体两侧面的正负电荷就会继续增加，导体内部的电场就会进一步削弱，直到导体内部各点的合电场等于0为止．于是导体内的自由电子不再发生定向移动，导体达到静电平衡状态．
(4) 什么是静电平衡状态？处于静电平衡状态的导体，有什么特征？【答案】 自由电子不再发生定向移动．导体内部的电场强度处处为0.
(2) 导体棒中点P处的合场强是多大？【答案】 水平导体棒达到静电平衡后，棒上感应电荷在中点P处产生的场强大小与点电荷＋q 在该处产生的电场强度大小相等，方向相反，即棒内中点处的合场强大小为零．
1．尖端放电阅读教材“尖端放电”部分，思考并回答下列问题：(1) 什么叫空气的电离？【答案】 空气中气体分子在强电场作用下正、负电荷分离的现象，叫作空气的电离．
活动二：知道尖端放电原理、静电屏蔽、静电吸附现象
(2) 尖端放电的形成原因是什么？【答案】 导体尖端部分电荷密度大，电场强，空气中被电离的与尖端电荷相反的带电粒子由于被吸引奔向尖端从而与尖端上电荷中和，这相当于导体尖端失去电荷，这个现象叫作尖端放电． (3) 试举例说明尖端放电在生活中的应用．【答案】 避雷针、电子打火尖端等．
2．静电屏蔽(1) 如图所示，导体达到静电平衡状态时，内部场强是多大？若挖去导体内部的虚线部分，则虚线内部的场强是多大？外部电场对导体内部有无影响？
【答案】 导体达到静电平衡状态时，内部场强为0；若挖去导体内部的虚线部分，则虚线内部的场强处处为0；外部电场对导体内部没有影响．
(2) 如图所示，将带正电的金属小球放入不带电的空心金属球内，A、B两点处场强是否相同？为什么？【答案】 不相同．A处场强不为0，B在处于静电平衡的导体内，场强为0.
3．静电吸附(1) 静电吸附主要有哪些应用？【答案】 静电除尘、静电喷漆、静电复印等． (2) 什么是静电除尘？静电除尘的原理是怎样的？【答案】 设法使空气中的尘埃带电，在静电力的作用下，尘埃到达电极而被收集起来，这就是静电除尘．原理：在电场中，带电粒子受到静电力的作用，向着电极运动，最后会被吸附在电极上．
(3) 静电喷漆的工作原理是怎样的？【答案】 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，并沉积在工件的表面，完成喷漆工作．(4) 静电复印的工作原理是怎样的？【答案】 复印机也应用了静电吸附．复印机的核心部件是有机光导体鼓，它是一个金属圆柱，表面涂覆有机光导体(OPC)．没有光照时，OPC是绝缘体，受到光照时变成导体．复印机复印的工作过程如教材21页图9.4－9所示．
1．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B．尖端放电C．静电感应和静电屏蔽D．静电感应和静电吸附
【解析】 由题意知，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，所以当几微米的病毒靠近时，由于静电感应而带电，从而被熔喷布吸附，无法透过，因此可以吸附以气溶胶形式存在的病毒，其工作原理是利用了静电感应和静电吸附，故D正确．
2．下列措施中不是防止静电危害的是( )A．油罐车后面装有一条拖地的铁链B．电工钳柄上套有绝缘胶套C．飞机轮上装搭地线D．印刷车间中保持适当的湿度
【解析】 油罐车在运输过程中，不断地相互摩擦从而产生大量的静电，通过后面装有一条拖地的铁链，及时把静电导走，是防止静电危害；电工钳柄上套有绝缘胶套，是带电操作时防止触电，不是防止静电危害；飞机在飞行过程中，与空气摩擦产生大量静电，因此着地时，通过轮上装搭的地线，将静电导走，是防止静电危害；印刷车间中，纸张摩擦产生静电，由于空气保持适当的湿度，所以能及时把静电放掉，是防止静电危害．因此不是防止静电危害的是B.故选B.
3．以下各种现象中不属于静电屏蔽的是( )A．避雷针B．超高压带电作业的工人要穿戴金属织物的工作服C．电子设备外套金属网罩D．野外高压输电线上方有两条与大地相连的导线
【解析】 当带电云层靠近建筑物时，避雷针上产生的感应电荷会通过针尖放电，逐渐中和云中的电荷，使建筑物免遭雷击，其原理为尖端放电，故A不属于静电屏蔽；超高压带电作业的工人要穿戴金属织物的工作服可以起到静电屏蔽的作用，故B属于静电屏蔽；电子设备外套金属网罩可以起到静电屏蔽的作用，故C属于静电屏蔽；高压输电线的上方还有两条导线，这两条导线的作用是它们与大地相连，形成稀疏的金属“网”把高压线屏蔽起来，免遭雷击，故D属于静电屏蔽．故选A.
4．西汉著作《淮南子》中记有“阴阳相薄为雷，激扬为电”，人们对雷电的认识已从雷公神话提升到朴素的阴阳作用．下列关于雷电的说法中错误的是( )A．发生雷电的过程是放电过程B．发生雷电的过程是电能向光能、内能等转化的过程C．发生雷电的过程中，电荷的总量增加D．避雷针利用尖端放电，避免建筑物遭受雷击【答案】 C
5．如图所示，放在绝缘台上不带电的金属网罩B内放有一个不带电的验电器C，若把一带有正电荷的绝缘体A移近金属罩B，则( )A．验电器C的金属箔片将张开B．金属罩B的右侧外表面带正电荷C．用导线连接金属罩B和验电器C的金属球，验电器金箔张开D．金属罩B左、右两侧电荷电性相同
【解析】 由于金属网罩的静电屏蔽作用，B的内表面不带电，金属网罩表面的自由电子重新分布，根据“近异远同”的结论，B的右侧外表面带正电荷，B的左侧外表面带负电荷，故B正确，D错误；由于金属网罩的静电屏蔽作用，B的内部电场强度处处为零，故验电器的金箔不张开，故A错误；用导线连接金属罩B和验电器C的金属球，金属罩内的场强仍为零，即验电器金箔不会张开，C错误．
6．如图所示，在一个导体球壳内放一个电荷量为＋Q的点电荷，用E表示球壳外任一点的场强，下列说法正确的是( )A．当开关S断开，＋Q在壳内任意一点，E均为0B．当开关S断开，＋Q在壳内的中点，E为0C．当开关S闭合，＋Q在壳内任意一点，E均为0D．当开关S闭合，只有当＋Q在壳内中点时，E为0
【解析】 当开关S断开，不论＋Q在壳内何处，由于静电感应，球壳内外表面出现等量异种电荷，内表面出现负电荷，外表面出现正电荷，外表面的正电荷在空间产生场强，E都不为0，故A、B错误；当开关S闭合，球壳上的电荷被导入地下，这时不论＋Q放在何处，E均为0，故C正确，D错误．
7．如图甲所示是某同学设计的一实验装置，两端开口的空塑料瓶中固定着一根钢锯条和一块金属片，图乙为塑料瓶俯视图．将钢锯条和金属片分别跟静电起电机的两极相连．将点燃的蚊香放入塑料瓶内，很快就看见塑料瓶内烟雾缭绕．摇动起电机，顿时塑料瓶清澈透明，停止摇动，又是烟雾缭绕．当起电机摇动时，下列说法不正确的是( )
【解析】 将钢锯条和金属片分别跟静电起电机的两极相连，摇动起电机，使锯条带负电，金属片带正电，它们之间的空气被电离，电子在往金属片运动的过程中，遇到烟尘，使烟尘带负电，最终烟尘被吸附到金属片上，最后在重力的作用下，聚集在金属片底端的瓶子底部，所以该实验装置演示的是静电除尘现象，故A正确；
A．该实验装置演示的是静电除尘现象B．锯条附近的电场是匀强电场C．钢锯条附近电场强度大D．电场力对带负电的烟尘做正功
根据尖端放电知识可知锯齿状的钢锯条附近的电场更强一些，所以锯条附近的电场不是匀强电场，故B错误，C正确；烟尘带负电，电场力对带负电的烟尘做正功，使得烟尘聚集到金属片上，故D正确．故选B.
8．一金属球，原来不带电，现在沿球直径的延长线上放置一根均匀带电的细杆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、b、c三点的场强大小分别为Ea、Eb、Ec，三者相比，则( )A．Ea最大B．Eb最大C．Ec最大D．Ea＝Eb＝Ec
【解析】 金属球上感应电荷产生的附加电场与带电的细杆MN产生的场强大小相等，方向相反，相互抵消．c点离带电的细杆MN最近，带电的细杆MN在c点处产生的场强最大，则金属球上感应电荷在c点处产生的场强最大；而a点离带电杆最远，则金属球上感应电荷在a点处产生的场强最小，所以Ec>Eb>Ea.故C正确．
9．如图所示，一厚度不计的金属圆桶带电荷总量为Q＝＋4×10-6 C.(1) 此时，金属桶内、外表面带电荷量分别为多少？【答案】 由静电平衡条件，静电荷分布在导体的外表面，可得金属桶内表面电荷量为零，外表面电荷量为＋4×10-6 C.
(2) 如果用丝线在桶内悬挂一带电荷量q＝－2×10-6 C的小球，桶内、外表面带电荷量分别为多少？【答案】 负电荷移入桶内后，由于静电感应，内壁感应出2×10-6 C的正电荷，相当于负电荷将等量的正电荷吸引到内壁．由电荷守恒定律可知外表面有2×10-6 C的正电荷．
(3) 若桶内金属小球与内表面接触一下，桶内、外表面带电荷量分别为多少？【答案】 当金属球与桶内壁接触，球所带负电荷迅速与内壁正电荷中和，从而内壁不带电，外壁带2×10-6 C的正电荷．
(4) 若小球悬挂时，用手接触一下桶外表面，然后再将小球从桶中取出，则桶内、外表面电荷量又为多少？【答案】 若小球悬挂时，用手接触桶外表面，外表面的正电荷被中和，内壁正电荷受金属球负电荷束缚，保持不动．若再将小球从桶中取出，则由于导体在静电平衡时，静电荷只能分布在外表面，内壁2×10-6 C的正电荷将在电场力作用下移到外表面，即内表面带电荷量为零．
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