高二物理靜電屏蔽、靜電的利用和防止通用版知識(shí)精講

1、高二物理靜電屏蔽、靜電的利用和防止通用版【本講主要內(nèi)容】靜電屏蔽.靜電感應(yīng).靜電平衡.靜電屏蔽.靜電利用和防止【知識(shí)掌握】【知識(shí)點(diǎn)精析】 一.靜電屏蔽.演示：將一導(dǎo)體BC靠近帶電小球 A,會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？ 現(xiàn)象：負(fù)電荷向B端移動(dòng)，C端留下正電荷 叫什么現(xiàn)象一一靜電感應(yīng)現(xiàn)象.靜電感應(yīng)：導(dǎo)體內(nèi)的電荷在外電場(chǎng)作用下重新分布現(xiàn)象。 解析：導(dǎo)體放在勻強(qiáng)電場(chǎng)E0中自由電子逆電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng) 、發(fā)生了靜電感應(yīng)向左移動(dòng)一個(gè)負(fù) 電荷相當(dāng)一個(gè)+電荷 向右移動(dòng)導(dǎo)體兩側(cè)面出現(xiàn)了，正、負(fù)電荷產(chǎn)生，向左的電場(chǎng)E。當(dāng)E0 = E0時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)場(chǎng)強(qiáng) E =E -Eo = 0 達(dá)靜電平衡。.靜電平衡(1)定義：在靜電感應(yīng)現(xiàn)象中，感應(yīng)電

2、荷形成的電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)跟外電場(chǎng)大小相等時(shí)，使導(dǎo) 體內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)為零，電荷不再發(fā)生移動(dòng)達(dá)到靜電平衡。(2)特點(diǎn)：處于靜電平衡導(dǎo)體內(nèi)部 E=0電荷分布在導(dǎo)體表面解析：:電荷本身周圍有電場(chǎng)，內(nèi)部 EW0未達(dá)平電場(chǎng)線跟導(dǎo)體表面垂直解析：如圖，若不垂直，將 E沿切線和法線分解，切線分量Ei將使電荷移動(dòng),衡。處靜電平衡導(dǎo)體是等勢(shì)體(以后學(xué)).靜電屏蔽思考：(1)人走到高壓線附近，即人沒有接觸高壓線人生命也要受到危機(jī)一一強(qiáng)電場(chǎng)作用。(2)設(shè)想將處于靜電平衡的一塊大導(dǎo)體挖空，一人站到里面，無論外電場(chǎng)怎樣強(qiáng)，人 都安然無恙。演示：用帶電小球靠近驗(yàn)電器小球，鋁箔張開，帶電球吸引負(fù)電荷，箔片張開。=0o用金屬罩或網(wǎng)罩起來，靠

3、帶正電球一側(cè)感應(yīng)出負(fù)電，另一側(cè)感應(yīng)出正電，E內(nèi)概念：處于靜電平衡導(dǎo)體，內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)為零，內(nèi)部不受外電場(chǎng)影響稱為靜電屏蔽。.利用(1)除塵原理圖1.AB間有強(qiáng)電場(chǎng)EB附近空氣分子被電場(chǎng)原理/ZX煤粉帶負(fù)電，吸附在A上5由于重力作用，落在漏斗中6.防止爆噴涂 植絨 復(fù)印油漆微粒帶電，在電場(chǎng)力作用下向作為正極工件運(yùn)動(dòng)，積在工件上。絨毛帶電，植在帶粘著劑的紡織物上。墨粉帶附在象(字)上。靜止產(chǎn)生原因：多是摩擦印刷：防靜電使紙張吸附印染：防靜電吸灰(5)防止方法：引起靜電，增大空氣溫度。人帶靜電太多，使計(jì)算機(jī)不正常工作，火花放電損壞元件，最大危害火花放電引【解題方法指導(dǎo)】例1.在孤立的點(diǎn)電荷+Q的電場(chǎng)中，金

4、屬圓盤 A處于靜電平衡狀態(tài)，金屬圓盤與 +Q在同 一平面內(nèi)，在圓盤 A內(nèi)作出由圓盤上感應(yīng)電荷形成的附加電場(chǎng)的三條電場(chǎng)線，用實(shí)線表示 要求嚴(yán)格作圖。解：畫出+Q在圓盤不存在時(shí)三條電場(chǎng)線，如虛線所示：+Q+ -+A處靜電平衡，內(nèi)部處處 E=0感應(yīng)電荷電場(chǎng)在每一點(diǎn)都應(yīng)與 +Q在那點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等，方向相反.感應(yīng)電荷產(chǎn)生的附加電場(chǎng)應(yīng)與 +Q產(chǎn)生電場(chǎng)線重合且反向，如圖實(shí)線為所求。分析：此題考查知識(shí)點(diǎn)：靜電感應(yīng)，靜電平衡特點(diǎn)及電場(chǎng)疊加原理，必須搞清感應(yīng)電荷 和原電場(chǎng)及合電場(chǎng)關(guān)系，請(qǐng)進(jìn)一步思考：(1)內(nèi)部是否還有凈電荷？(2)外部電場(chǎng)線是否還是直線？(3)若從圓盤挖去一小圓盤情況又如何？B點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)為多大？

5、C點(diǎn)是否有凈電荷?C例2.如圖，在真空中把一絕緣導(dǎo)體AB向帶負(fù)電的小球 P緩慢地靠近，不相接觸，下列說法是否正確：A. B端感應(yīng)電荷越來越多B.導(dǎo)體內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)越來越大C.導(dǎo)體感應(yīng)電荷在 M點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大于在 N點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)D.感應(yīng)電荷在M、N兩點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)相等解：(1)移近時(shí)導(dǎo)體中自由電子受到電場(chǎng)力越來越大，自由電子不斷向B端移動(dòng)。A、B兩端感應(yīng)電荷不斷增大。，AVo(2)導(dǎo)體緩緩移動(dòng)，靜電平衡在極短時(shí)間完成，內(nèi)部E = 0O BX。P在M處產(chǎn)生電場(chǎng)大于在 N點(diǎn)產(chǎn)生的。，導(dǎo)體感應(yīng)電荷在M產(chǎn)生電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)也大于N產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)，內(nèi)部 E才能為0。CV, DX。分析：此題進(jìn)一步加深對(duì)靜電感應(yīng)和靜電平衡理解，

6、加深原電場(chǎng)與感應(yīng)場(chǎng)之間關(guān)系，請(qǐng)思考：(1)將AB用金屬罩罩起來情況如何？ ( 2)將P用金屬罩起來情況又如何？【考點(diǎn)突破】【考點(diǎn)指要】靜電感應(yīng)在高考中多數(shù)以小題出現(xiàn)，也要占有一定地位， 在其它一些有關(guān)知識(shí)考查中也滲透這方面知識(shí)，如有關(guān)平行板電容器題目中。【典型例題分析】例1.(全國(guó)高考題)一金屬球原來不帶電，現(xiàn)沿球的直徑的延長(zhǎng)線放一均勻帶電細(xì)桿MN ,如圖，金屬球上感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)在球內(nèi)直徑上a、b、c三點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小分別為 Ea、Eb、Ec,三者比較則：A. Ea 最大B. Eb 最大C. Ec 最大D. Ea=Eb = Ec解：a、b、c三點(diǎn)合場(chǎng)強(qiáng)都為 0a b c帶電體在a、b、c產(chǎn)生場(chǎng)

7、強(qiáng)中在c最大，感應(yīng)電荷在 c產(chǎn)生場(chǎng)強(qiáng)也最大，合成才能為 0。這道題主要考查靜電感應(yīng)及平衡時(shí)原電場(chǎng)與感應(yīng)電場(chǎng)和合成場(chǎng)關(guān)系。思考：若把細(xì)桿垂直于此直徑延長(zhǎng)線直立情況如何？若把球體換成球殼情況又如 何？例2.（全國(guó)高考題） 如圖，接地金屬球A的半徑為R,球外點(diǎn)電荷電量為Q,距球?yàn)閞,該點(diǎn)電荷的電場(chǎng)在球心的場(chǎng)強(qiáng)為QA. k 2 -krQR2B.C. 0D.Qk 2 k rkgQR2Q解：dV分析：此題考查靜電感應(yīng)和點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)公式，實(shí)質(zhì)重點(diǎn)考查點(diǎn)電荷電場(chǎng)強(qiáng)度公式，用靜電感應(yīng)迷惑同學(xué)，很容易想到靜電平衡的內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)為0,錯(cuò)選Co【達(dá)標(biāo)測(cè)試】1.如圖所示，一帶有絕緣座的空心球殼A帶有4父10 C的正電荷，有一

8、絕緣棒作柄的金屬球B帶有-2 M10_8C的負(fù)電荷，通過A上的小孔使B和A的內(nèi)表面接觸，則A、B各自帶電量為（A. Qa8=10 C, Qb =10 CB. Qa=0, Qb =2 父10飛C. Qa =2 10“C, Qb =0D. Qa = -2 10“C, Qb =2 10“C.在點(diǎn)電荷一Q的電場(chǎng)中，一金屬圓盤處于靜電平衡狀態(tài)，若圓盤平面與點(diǎn)電荷在同一 平面內(nèi)，則盤上感應(yīng)電荷在盤中A點(diǎn)所激發(fā)的附加場(chǎng)強(qiáng) E的方向正確的是（）BCD.下列關(guān)于電場(chǎng)中的導(dǎo)體的說法中，正確的有（）A.導(dǎo)體尚未處于靜電平衡時(shí)，導(dǎo)體中有電流存在B.導(dǎo)體處于靜電平衡時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)部既無正電荷，也無負(fù)電荷C.導(dǎo)體處于靜電平衡

9、時(shí)（原本不帶電），導(dǎo)體表面的電荷代數(shù)和為零D.導(dǎo)體處于靜電平衡時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)部可能有凈電荷.如圖所示，一個(gè)原來不帶電的中空金屬球殼，上開一個(gè)小孔。若將一個(gè)帶負(fù)電的小球放入且不與球殼接觸， 則球殼外表面帶 電，內(nèi)表面帶 電；若用手接觸一下 球殼后移走帶電小球， 則球殼的外表面帶 電荷；若帶電小球與球殼的內(nèi)壁接觸，球殼的外表面帶 電荷，內(nèi)表面 電荷。.如圖所示，導(dǎo)體棒AB靠近帶正電的導(dǎo)體 Q放置。用手接觸B端，移去手指再移去 Q,AB帶何種電荷？若手的接觸點(diǎn)改在A端，情況又如何？;二.:-二-.在如圖所示的實(shí)驗(yàn)中，驗(yàn)電器的金屬箔會(huì)張開的是（）o. 一個(gè)不帶電的空心金屬球，在它的球心處放一個(gè)正電荷，其電

10、場(chǎng)分布是圖中的哪一個(gè) ）.如圖所示，在真空中有兩個(gè)點(diǎn)電荷A和B,電荷量分別為一Q和+2Q,它們相距為1。如果在兩點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn)O有一個(gè)半徑為r （2r1）的空心金屬球，且球心位于O點(diǎn)，則球殼上的感應(yīng)電荷在【綜合測(cè)試】.如圖所示，驗(yàn)電器 A不帶電，驗(yàn)電器 B的上面安一個(gè)幾乎封閉的金屬圓筒C,并且B的金屬箔片是張開的，現(xiàn)手持一個(gè)帶絕緣柄的金屬小球D,使D接觸C的內(nèi)壁，再移出與A的金屬小球接觸，無論操作多少次，都不能使A帶電，由此得到（）A. C是不帶電的B. C的內(nèi)部是不帶電的C. D是不帶電的D. C的內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)為零.如圖所示，在真空中把一絕緣導(dǎo)體AB向帶負(fù)電的小球p緩慢地靠近（不相接觸）時(shí),卜

11、列說法中正確的是（）A. B端的感應(yīng)電荷越來越多B.導(dǎo)體內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)越來越大C.導(dǎo)體的感應(yīng)電荷在 M點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大于在 N點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)D.導(dǎo)體的感應(yīng)電荷 M、N兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)相等.將一不帶電的金屬導(dǎo)體置于不斷變化的電場(chǎng)中，則（）A.導(dǎo)體中將不斷存在電流B.導(dǎo)體將發(fā)熱C.導(dǎo)體不可能處于靜電平衡D.導(dǎo)體內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)將時(shí)刻為零.如圖中金屬平板 P的中垂線上放置正點(diǎn)電荷Q,比較金屬平板邊緣上a、b、c三點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的方向，下列說法正確的是（）+QA.三點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向都相同C.三點(diǎn)中有兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)相同5.如圖是一塊寬大的接地金屬板的截面,B.三點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向不相同D.只有b點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)與表面垂直在板的右側(cè)面附近點(diǎn)電荷（電荷量為+q）。當(dāng)

12、金屬板處于靜電平衡狀態(tài)時(shí)，則（P點(diǎn)處有一固定的帶正電的）A.板的右側(cè)面上分布有負(fù)的感應(yīng)電荷，而左側(cè)面上沒有感應(yīng)電荷B.感應(yīng)電荷在金屬板內(nèi)部任何一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度矢量都指向P點(diǎn)C.感應(yīng)電荷在金屬板內(nèi)部離 P點(diǎn)最近的一點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度最大D.接地線斷開后，金屬板內(nèi)各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)將不再為零6.如圖所示，一帶負(fù)電的點(diǎn)電荷 Q旁放一大金屬板，試定性畫出金屬板上的感應(yīng)電荷在 距金屬板很近的一點(diǎn) P處產(chǎn)生電場(chǎng)強(qiáng)度的方向（P點(diǎn)與金屬板之間的距離不可忽略不計(jì)） 并簡(jiǎn)要敘述作圖步驟和理由。達(dá)標(biāo)測(cè)試答案. C. A. AC.負(fù) 正 正 負(fù) 不帶.帶負(fù)電與前相同，帶負(fù)電.解析：A中不會(huì)張開，金屬網(wǎng)可以屏蔽外電場(chǎng)。 B中會(huì)張開

13、，因?yàn)榻饘倬W(wǎng)未接地，網(wǎng) 內(nèi)的帶電體可以對(duì)外界產(chǎn)生影響。 C中不會(huì)張開，因?yàn)榻饘倬W(wǎng)已接地，網(wǎng)內(nèi)的帶電體對(duì)網(wǎng)外 無影響，網(wǎng)外的帶電體對(duì)網(wǎng)內(nèi)也無影響。答案：B. B2QQ 12kQ .解析：先求點(diǎn)電荷 A、B在O點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)，Eo=kJ +k 2，萬(l/2)2(l/2)2l 2O點(diǎn)產(chǎn)生的Bo向沿AB連線指向Ao靜電平衡后，球殼內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)處處為零，說明感應(yīng)電荷在12kQ場(chǎng)強(qiáng)E與Eo大小相等、萬向相反，即 E = Eo =7Q，方向沿AB連線指向答案：12kQ/l2沿AB連線指向B. BD. AC.解析:ABC正確。答案：.解析:答案：.解析:綜合測(cè)試答案由于電場(chǎng)變化，使導(dǎo)體中電荷分布不斷發(fā)生變化，沒有達(dá)到靜電平衡，故選項(xiàng)AoABC導(dǎo)體處于靜電平衡時(shí)，表面任一點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向與該處的表面垂直，答案為A金屬板放入電場(chǎng)中，由于靜電感應(yīng)，右側(cè)面上出現(xiàn)負(fù)電荷，左側(cè)面上的電荷流