物理必修 第三册4 静电的防止与利用学案

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9.4 静电的防止与利用
【学习目标】
1. 理解静电平衡状态的形成过程，知道处于静电平衡的导体内部电场强度处处为0
2. 解尖端放电、静电屏蔽现象，了解静电的防止的原理
3. 知道静电吸附原理，了解静电吸附在静电除尘等技术中的应用
4. 关注生活、生产中的静电现象，体会物理学与生产和生活的紧密联系
【开启新探索】生活中的静电现象
C
A
B
D
E0
自然界到处都有静电。梳头、脱衣、静电复印、静电除尘、生产中的切割等都可能产生静电。静电现象有利、有弊，在生产生活中，合理利用，同时，也要注意避免静电带来的危害。
【质疑提升1】什么是静电平衡？静电平衡时导体内部的电场有怎样的特点？
1. 把一个不带电的金属导体放在一匀强电场中，导体内的电荷分布会不会出现变化？如果变化，会发生怎样的变化？


2. 由于电子不断移动，在导体两侧出现正负电荷逐步积累，这些等量异种电荷的积累会出现怎样的结果？


3. 金属导体内的电子会一直移动下去吗，为什么？


4. 什么是静电平衡？处于静电平衡中的导体，其内部电场强度有怎样的特点？
答：把不带电的金属导体放入电场中，在原电场与感应电荷形成电场的共同作用下，自由电子不断运动。当导体内部各点的电场强度为 时，导体内的自由电子不再发生定向移动，这时，我们说，导体达到静电平衡状态。
特点：处于静电平衡中的导体，其内部电场强度 。
5. 如图所示，金属球A的半径为R，球外一个点电荷带电量为－q，到球心O的距离为L，则金属球左侧感应出极性为 的电荷。感应电荷在球心O产生电场的电场强度大小为________、方向为___________。
【质疑提升2】尖端放电
1. 处于静电平衡状态的导体，电荷的分布有怎样的特点？
答：处于静电平衡状态的导体，由于导体内部 ，所以，导体内部没有净电荷，电荷只分布在 表面。并且越尖锐的位置，电荷的密度越 ，周围的电场强度越 。
2. 阅读课本，理解什么是电离？为什么会电离？
答：导体尖端周围的强电场使空气中的 发生剧烈运动，并与空气分子碰撞从而使空气分子中的正负电荷 ，这个现象叫做空气的电离。
3. 阅读课本，理解什么是尖端放电？
答：由空气电离产生的正负电荷中，那些所带电荷极性与导体尖端的电荷极性 的粒子，由于被 而奔向尖端，与尖端上的电荷 ，这种现象叫做尖端放电。
4. 阅读课本，说明避雷针的使用方法和原理。

【质疑提升3】静电屏蔽
1. 结合静电平衡思考，如果放入静电场中的是一个空腔导体，电荷分布又有怎样的特点？空腔内的电场强度又有怎样的特点？



2. 阅读课本，说说什么是静电屏蔽？
答：把一个电学仪器放在 的金属壳里，即使壳外有电场，但由于壳内电场强度保持为 ，外电场对壳内的仪器 产生影响。金属壳的这种作用叫做静电屏蔽。
静电屏蔽是导体静电平衡的结果。
3. 结合生活实际，你知道哪些静电屏蔽的应用？


【质疑提升4】静电的防止和应用
1. 静电现象广泛的出现在生产生活之中，存在我们的周围。静电有利有弊，合理应用、注意防止。你知道哪些是应用静电、哪些是防止静电？你知道哪些防止静电、减小静电的方法？


2. 阅读课本，课本中提及哪些是应用静电的实例、哪些是防止静电的实例？
答：应用实例：
防止实例：
3. 阅读静电除尘部分，说明，板状收集器A、线状电离器B哪个位置的电场强度大，易将空气中的分子电离？该装置除尘的原理？


【学以致用】
1．如图所示，将原来不带电的金属导体杆放到一个电荷量为+Q的小球旁边，则（　　）
A．导体左端感应出负电荷，右端感应出正电荷
B．导体杆内a、b、c三点的场强关系是 Ea C．导体杆内a、b、c三点的场强大小关系是Ea>Eb>Ec
D．金属导体的感应电荷在导体杆内a、b、c三点产生的场强大小关系是E’a 2．生活中静电现象很普遍，有些有利，有些有害。下列关于静电防止与利用的说法正确的是（　　）
A．油罐车尾部都有一条拖在地上的铁链，这根铁链的作用是为了利用静电
B．手术室地砖要用导电材料制成，医生要穿由导电材料制成的鞋子和外套，都是为了利用静电
C．在高大的建筑物顶端装上避雷针是为了防止静电造成危害
D．静电复印机在工作时要防止静电的产生

【素养提升专练】
1． 如图所示，一个原来不带电的半径为r的空心金属球放在绝缘支架上，右侧放一个电荷量为+Q的点电荷，点电荷到金属球的球心距离为3r。达到静电平衡后，下列说法正确的是（ ）
A．金属球的左侧感应出负电荷，右侧感应出正电荷
B．点电荷Q在金属球内产生的电场的场强处为零
C．感应电荷在金属球球心处产生的电场强度大小为k
D．金属球球心的电场强度大小为k
2. 如图所示，在一电场强度为E的匀强电场中放有一个球形金属空腔导体，图中a、b分别为导体壳壁内 部与空腔中的两点，则（　　）
A． a点的电场强度为零
B． b点的电场强度不为零
C． a点的电场强度不为零，b点的电场强度为零
D． a、b两点的电场强度都不为零
3.　把一个导体放入匀强电场中，静电平衡时（ ）
A．把一个负电荷从A移动到B，电场力做正功
B．三点的场强相比，EA=EB=EC
C．三点的场强相比，EA=EB D．导体内感应电荷的电场方向向右
4. 关于物理学史和物理知识在生活中的应用，说法正确的有 （　　）
A．库仑提出电荷周围有电场，并用电场线描述它
B．库仑发现了库仑定律，并用库仑扭秤实验测出了静电力常量k
C．印染厂应保持空气干燥，避免静电积累带来的潜在危害
D．燃气灶的电子点火器是利用了尖端放电原理
5． 以下实例中属于应用静电现象的是（　　）
A．建筑物上安装避雷针
B．通过复印机把文件、资料等快速复印下来
C．机械设备要良好地接地
D．保持印染车间的空气有一定的湿度
6． 生活中存在静电现象，有些是静电的应用，有些是要防止静电；下列关于静电说法不正确的是（　　）
A．在地毯中夹杂0.05~0.07mm的不锈钢丝导电纤维，是防止静电危害
B．干净的人造纤维服装，穿不了多大工夫就会蒙上一层灰尘，是静电吸引尘埃的缘故
C．在地毯上行走的人，与地毯摩擦，当他伸手拉金属门把手时，会产生火花放电
D．油罐车有一条拖在地上的铁链，这根铁链是油罐车的标记，没有其他作用
7． 以下各种现象中不属于静电屏蔽的是（　　）
A．避雷针
B．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
8． 如图所示，用金属网把验电器罩起来，再使带电金属球靠近验电器，则下面关于验电器箔片的说法正确的是（　　）
A．箔片张开
B．箔片不张开
C．箔片张开的原因是金属网罩发生了静电感应而被屏蔽
D．箔片不张开的原因是金属网罩发生了静电感应而被屏蔽
9． 如图所示，电力工作人员在几百万伏的高压线上进行带电作业，电工全身穿戴带电作业用的屏蔽服，屏蔽服是用导电金属材料与纺织纤维混纺交织成布后再做成的服装，下列说法正确的是（　　）
A．采用金属材料编织衣服的目的是使衣服不易拉破
B．采用金属材料编织衣服的目的是利用静电屏蔽
C．电工穿上屏蔽服后，高压线周围的电场仍对人有较大影响
D．屏蔽服中的金属网不能起到屏蔽作用
10． 静电喷涂是利用静电现象制造的，其喷涂原理如图所示，则以下说法正确的是（　　）
A．涂料微粒可能带正电，也可能带负电
B．涂料微粒一定带正电
C．涂料微粒一定带负电
D．涂料微粒可以不带电
11． 物理兴趣小组制作了如图所示的静电除尘装置，在M、N两点间加高压电源时，金属管内空气电离，电离的电子在静电力的作用下运动，遇到烟气中的煤粉，使煤粉带负电荷，因而煤粉被吸附到管壁上，排出的烟就清洁了。为了除尘，就此示意图，某同学让M接高压电源的________极，N接高压电源________极，由电场的分布特点可以知，M处电场强度________N处电场强度（填“大于”，“等于”或“小于”）。 负、正、大于
12. 在真空中有两个点电荷A和B，电荷量分别为+Q和–Q，它们相距为a，如果在两个点电荷连线的中点O处，有一个半径为r（2r
方向沿连线向左