9.4靜電的防止與利用(含教材課后題)2

第九章第四節(jié)靜電的防止與利用考點(diǎn)一：靜電平衡時(shí)導(dǎo)體內(nèi)外電場(chǎng)及電荷分布規(guī)律【技巧與方法】1．靜電平衡的實(shí)質(zhì)金屬導(dǎo)體放到場(chǎng)強(qiáng)為E0的電場(chǎng)中，導(dǎo)體中的自由電子在靜電力作用下定向移動(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，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)致合場(chǎng)強(qiáng)減小。當(dāng)感應(yīng)電荷繼續(xù)增加，合場(chǎng)強(qiáng)逐漸減小，直到合場(chǎng)強(qiáng)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)部場(chǎng)強(qiáng)處處為零，是指外電場(chǎng)E0與導(dǎo)體兩端的感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)E′的合場(chǎng)強(qiáng)為零，E′＝－E0。【例1】如圖所示為空腔球形導(dǎo)體（不帶電），現(xiàn)將一個(gè)帶正電的小金屬球放入空腔內(nèi)，靜電平衡時(shí)，圖中A、B、C三點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小關(guān)系是（）A．EA>EB=ECB．EA>EB>ECC．EA=EB=ECD．EA=EB>EC【針對(duì)訓(xùn)練1】如圖所示，一個(gè)不帶電的導(dǎo)體P正在向帶正電的小球Q緩慢靠近，但不接觸，也沒(méi)有發(fā)生放電現(xiàn)象，C、B是導(dǎo)體P左、右兩端內(nèi)的點(diǎn)，則下列說(shuō)法正確的是（）A．右端感應(yīng)出負(fù)電荷B．導(dǎo)體內(nèi)場(chǎng)強(qiáng)越來(lái)越大C．感應(yīng)電荷在C點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)始終大于在B點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)D．用手摸一下導(dǎo)體P的左端可使導(dǎo)體P帶正電考點(diǎn)二：靜電屏蔽（金屬殼內(nèi)為電場(chǎng)被屏蔽）【技巧與方法】1．靜電屏蔽的實(shí)質(zhì)靜電屏蔽的實(shí)質(zhì)是靜電平衡。金屬殼內(nèi)的感應(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靜電外屏蔽靜電內(nèi)屏蔽圖示實(shí)現(xiàn)過(guò)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)電荷的電場(chǎng)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)體空腔內(nèi)不受外界電場(chǎng)影響接地導(dǎo)體空腔外部不受內(nèi)部電場(chǎng)影響本質(zhì)靜電感應(yīng)與靜電平衡3．靜電屏蔽的應(yīng)用和防止(1)應(yīng)用：為了防止外界信號(hào)的干擾，靜電屏蔽被廣泛地應(yīng)用于科學(xué)技術(shù)工作中。許多電子儀器外面都套著金屬罩；通訊電纜外面包著一層鉛皮；高壓帶電作業(yè)人員穿金屬網(wǎng)衣；又如線從高壓線下經(jīng)過(guò)，為了防止高壓線對(duì)線的影響，在高壓線與線之間裝一金屬網(wǎng)等，這些都是用來(lái)防止外界電場(chǎng)干擾的屏蔽措施。(2)防止：靜電屏蔽也可帶來(lái)不利的影響。如通訊工具在鋼筋結(jié)構(gòu)建筑中接收信號(hào)較弱；宇宙飛船返回地球大氣層時(shí)，與大氣層高速摩擦，在飛船周圍形成一層等離子體，對(duì)飛船產(chǎn)生靜電屏蔽作用，導(dǎo)致飛船和地面控制中心的通信聯(lián)絡(luò)暫時(shí)中斷?！纠?】如圖用金屬網(wǎng)把驗(yàn)電器罩起來(lái)，使帶電金屬球靠近驗(yàn)電器，下列有關(guān)此實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的描述或解釋正確的是（）A．驗(yàn)電器的金屬球因靜電感應(yīng)而帶負(fù)電荷 B．驗(yàn)電器的金屬箔片會(huì)因排斥而張開(kāi)C．整個(gè)金屬網(wǎng)會(huì)因?yàn)殪o電感應(yīng)而帶負(fù)電荷 D．箔片不張開(kāi)因?yàn)榻饘倬W(wǎng)內(nèi)場(chǎng)強(qiáng)為0【針對(duì)訓(xùn)練2】將帶正電的小球A放在不帶電的金屬空心球C內(nèi)，另一帶負(fù)電的小球B向C靠近，結(jié)果將（）A．A向左偏離豎直線，B向右偏離豎直線 B．A位置不變，B向右偏離豎直線C．A向左偏離豎直線，B的位置不變 D．A和B的位置都不變考點(diǎn)三：尖端放電（導(dǎo)體上電荷的分布）【技巧與方法】1．處于靜電平衡的導(dǎo)體上電荷的分布(1)導(dǎo)體內(nèi)部沒(méi)有凈剩電荷，電荷只分布在導(dǎo)體的外表面。(2)在導(dǎo)體外表面，越尖銳的位置，電荷的密度(單位面積的電荷量)越大，周圍的電場(chǎng)強(qiáng)度越大。補(bǔ)充：若導(dǎo)體為空腔，則電荷只分布在外表面，內(nèi)表面無(wú)電荷?！纠?】如圖是在一些較高的建筑物上安裝的避雷針，有關(guān)建筑物能夠避免被雷擊的原因是（）A．避雷針尖端產(chǎn)生的感應(yīng)電荷向云層放電，中和了云層中的電荷B．避雷針與建筑物構(gòu)成一個(gè)很大的電容器可以存儲(chǔ)大量電荷C．云層與避雷針發(fā)生摩擦，避雷針上產(chǎn)生的電荷被導(dǎo)入大地D．以上說(shuō)法都不對(duì)【針對(duì)訓(xùn)練3】如圖所示為某帶電導(dǎo)體的電場(chǎng)線分布，M、N是電場(chǎng)中兩點(diǎn)，則（）A．導(dǎo)體左側(cè)帶正電，右側(cè)帶負(fù)電B．導(dǎo)體電荷分布密度左側(cè)大于右側(cè)C．M點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大于N點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度D．導(dǎo)體內(nèi)部的P點(diǎn)不可能有凈電荷考點(diǎn)四：靜電吸附【技巧與方法】1．靜電除塵如圖，靜電除塵器由板狀收集器A和線狀電離器B組成。A接到幾千伏高壓電源的正極，B接到高壓電源的負(fù)極，它們之間有很強(qiáng)的電場(chǎng)，而且距B越近，電場(chǎng)強(qiáng)度越大。B附近的空氣中的氣體分子更容易被電離，成為正離子和電子。正離子被吸到B上，得到電子，又成為分子。電子在向著正極A運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，遇到煙氣中的粉塵，使粉塵帶負(fù)電。粉塵被吸附到正極A上，最后在重力的作用下落入下面的漏斗中。2．靜電噴漆接負(fù)高壓的涂料霧化器噴出的油漆微粒帶負(fù)電，在靜電力作用下，這些微粒向著作為正極的工件運(yùn)動(dòng)，并沉積在工件的表面，完成噴漆工作。3．靜電復(fù)印復(fù)印機(jī)的核心部件是有機(jī)光導(dǎo)體鼓，它是一個(gè)金屬圓柱，表面涂覆有機(jī)光導(dǎo)體(OPC)。沒(méi)有光照時(shí)，OPC是絕緣體，受到光照時(shí)變成導(dǎo)體。復(fù)印機(jī)復(fù)印的工作過(guò)程如圖所示?！纠?】在一次科學(xué)晚會(huì)上，一位老師表演了一個(gè)“魔術(shù)”：如圖所示，一個(gè)沒(méi)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(jiàn)整個(gè)透明塑料瓶里煙霧繚繞。則下列說(shuō)法正確的是（）A．鋸條和金屬片之間為勻強(qiáng)電場(chǎng)B．鋸條附近的電場(chǎng)強(qiáng)度最大C．若鋸條接電源負(fù)極，金屬片接正極，當(dāng)搖動(dòng)起電機(jī)時(shí)，煙霧會(huì)向金屬片移動(dòng)D．當(dāng)把起電機(jī)一搖，頓時(shí)塑料瓶清澈透明，當(dāng)起電機(jī)停止搖動(dòng)一段時(shí)間后，又會(huì)是煙霧繚繞【針對(duì)訓(xùn)練4】小明同學(xué)學(xué)習(xí)了靜電除塵之后，走進(jìn)物理實(shí)驗(yàn)室制作了一個(gè)靜電除塵裝置。在一個(gè)沒(méi)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。實(shí)驗(yàn)時(shí)，在塑料瓶里放一盤點(diǎn)燃的蚊香，很快就看見(jiàn)整個(gè)透明塑料瓶里煙霧繚繞。然后當(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(shuō)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．鋸條換成同寬度的金屬直尺效果更好C．起電機(jī)搖動(dòng)前，需先讓煙塵顆粒帶上電荷才能做成功D．若鋸條接電源負(fù)極，金屬片接正極，則這些煙塵附著在金屬片上面考點(diǎn)達(dá)標(biāo)一、單選題1．觀察下列四個(gè)選項(xiàng)中的四幅圖，請(qǐng)選出圖中器件材料應(yīng)用涉及的原理與其他三項(xiàng)不同的是（）A．高壓輸電線上方有兩條導(dǎo)線B．帶電作業(yè)工人工作服織物中包含金屬絲C．話筒線用鋁箔合金網(wǎng)包裹D．遠(yuǎn)距離輸電鋁絞線中心有鋼芯2．如圖所示是靜電除塵裝置示意圖，裝置的外壁連接高壓電源的正極，中間的金屬絲連接負(fù)極。將混濁氣體通入該裝置時(shí)，氣體中的粉塵會(huì)不斷向筒壁積累，最后在重力作用下墜落在筒底。在該裝置除塵的過(guò)程中，下列說(shuō)法不正確的是（）A．粉塵由于吸附作用而帶上正電荷B．粉塵由于吸附了電子而帶上負(fù)電荷C．帶電粉塵在靜電力作用下飛向筒壁D．筒壁與中間金屬絲之間存在強(qiáng)大的靜電場(chǎng)3．下列說(shuō)法正確的是（）A．電工穿金屬衣比穿絕緣衣安全B．制作汽油桶的材料用塑料比用金屬好C．印刷車間中要保持干燥D．打雷時(shí)，待在木屋里比待在汽車?yán)镆踩?．如圖所示，左邊是一個(gè)原先不帶電的導(dǎo)體，右邊C是后來(lái)靠近導(dǎo)體的帶正電金屬球，若用絕緣工具沿圖示某條虛線將導(dǎo)體切開(kāi)，分導(dǎo)體為A、B兩部分，這兩部分所帶電荷量的數(shù)值分別為QA、QB，則下列結(jié)論正確的是（）A．沿虛線d切開(kāi)，A帶負(fù)電，B帶正電，且QB>QAB．只有沿虛線b切開(kāi)，才有A帶正電，B帶負(fù)電，并QB=QAC．沿虛線a切開(kāi)，A帶正電，B帶負(fù)電，且QB>QAD．沿任意一條虛線切開(kāi)，都有A帶正電，B帶負(fù)電，而QA、QB的值與所切的位置有關(guān)5．如圖所示在絕緣支架上的導(dǎo)體A和導(dǎo)體B按圖中方式接觸放置，原先AB都不帶電，先讓開(kāi)關(guān)K1，K2均斷開(kāi)，現(xiàn)在將一個(gè)帶正電小球C放置在A左側(cè)，以下判斷正確的是（）A．只閉合K1，則A左端不帶電，B右端帶負(fù)電B．只閉合K2，接著移走帶電小球，最后將AB分開(kāi)，A帶負(fù)電C．K1、K2均閉合時(shí)，A、B兩端均不帶電D．K1、K2均閉合時(shí)，A左端帶負(fù)電，B左端不帶電6．如圖所示為滾筒式靜電分選器的示意圖，由料斗A，導(dǎo)板B，導(dǎo)體滾筒C，刮板D，料槽E、F和放電針G等部件組成。滾筒C、放電針G分別接直流高壓電源的正、負(fù)極，并令滾筒C接地，放電針G與轉(zhuǎn)輪間施加高壓并電離空氣，顆粒經(jīng)過(guò)電離空氣后都帶上電荷?，F(xiàn)將金屬和塑料碎成粉粒后加入滾筒，由于塑料及金屬導(dǎo)電性能不同，最終可完成分離，并通過(guò)料槽E、F進(jìn)行回收，則下列說(shuō)法正確的是（）A．經(jīng)過(guò)電離空氣后，金屬帶正電，塑料帶負(fù)電B．金屬粉粒會(huì)落入料槽FC．塑料粉粒會(huì)落入料槽FD．金屬粉粒吸附滾筒的能力更強(qiáng)7．長(zhǎng)為l的導(dǎo)體棒原來(lái)不帶電，現(xiàn)將一帶電荷量為的點(diǎn)電荷放在距棒左端R處，如圖所示，當(dāng)棒達(dá)到靜電平衡后，棒上的感應(yīng)電荷在棒內(nèi)中點(diǎn)P處產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度（）A．大小等于0 B．大小等于C．大小等于 D．方向向右二、多選題8．為了防止靜電的危害，應(yīng)減小電荷的聚集，下列措施中正確的有()A．在小汽車上安裝露在外面的天線B．在飛機(jī)輪胎中使用導(dǎo)電的橡膠材料C．在油罐車后面裝一條拖地的鐵鏈D．印染廠在干燥天氣時(shí)適當(dāng)增加濕度9．關(guān)于雷電現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)正確的是（）A．打雷閃電是天上的雷公電母在控制著B．閃電是由于高壓放電使空氣在高溫的情況下發(fā)光的結(jié)果C．雷聲是由于空氣在高溫下膨脹的結(jié)果D．先發(fā)生閃電后發(fā)出雷聲10．如圖所示，兩個(gè)互相接觸的導(dǎo)體A和B不帶電，現(xiàn)將帶正電的導(dǎo)體C靠近A端放置，三者均有絕緣支架。下列說(shuō)法正確的是（）A．若先將A、B分開(kāi)，再移走C，則A帶負(fù)電，B帶正電B．若先將C移走，再把A、B分開(kāi)，則A帶負(fù)電，B帶正電C．導(dǎo)體A的左端感應(yīng)出負(fù)電荷，導(dǎo)體B的右端感應(yīng)出等量的正電荷D．導(dǎo)體A的左端感應(yīng)出負(fù)電荷，導(dǎo)體B的右端感應(yīng)出正電荷，但正、負(fù)電荷不一定等量三、填空題11．有一絕緣空心金屬球A，帶有4×106C的正電荷，一個(gè)有絕緣柄的金屬小球B，帶有2×106C的負(fù)電荷，若把B球跟A球的內(nèi)壁相接觸，如圖所示，則B球上電荷量為_(kāi)_____C，A球上電荷量為_(kāi)_____C，電荷分布在______。12．（1）在靜電感應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，取一對(duì)用絕緣柱支持的不帶電導(dǎo)體A和B，使它們彼此接觸，把毛皮摩擦過(guò)的橡膠棒C（帶了負(fù)電）移近導(dǎo)體A，在下列不同操作后判斷導(dǎo)體A和B的電性（填“帶正電”、“帶負(fù)電”、“不帶電”）。①把A和B分開(kāi)，然后移去C，此時(shí)A______，B______；②先移去C，然后把A和B分開(kāi)，此時(shí)A______，B______；（2）如圖所示，一個(gè)驗(yàn)電器用金屬網(wǎng)罩罩住，當(dāng)使帶電的金屬球靠近驗(yàn)電器的金屬球時(shí)，驗(yàn)電器的箔片______（填“張開(kāi)”或“不張開(kāi)”）。四、解答題13．如果你有兩件內(nèi)衣，一件是棉質(zhì)的，另一件是腈綸質(zhì)料的，你認(rèn)為哪一件穿在貼身會(huì)感到舒服些？用學(xué)過(guò)的物理知識(shí)進(jìn)行解釋。14．飛機(jī)上用導(dǎo)電橡膠做機(jī)輪輪胎，其用途是什么？15．電業(yè)工人創(chuàng)造了具有世界先進(jìn)水平的超高壓帶電作業(yè)法利用“絕緣梯”使輸電線間的電勢(shì)差逐漸變小，直到最后使人體的電勢(shì)與輸電線電勢(shì)相等試問(wèn)：（1）人與輸電線電勢(shì)相等時(shí)，為什么沒(méi)有危險(xiǎn)？（2）超高壓輸電線周圍存在強(qiáng)電場(chǎng)，人靠近輸電線時(shí)，人體會(huì)有什么現(xiàn)象發(fā)生？（3）工人帶電作業(yè)時(shí)穿著由金屬絲和棉紗織成的均壓服，有什么作用？教材課后題參考答案與提示

1．靜電給人們帶來(lái)很多方便，但有時(shí)也帶來(lái)很多麻煩，甚至造成危害。例如：印刷廠里，紙張之間摩擦帶電，會(huì)使紙張吸附在一起，給印刷帶來(lái)麻煩；印染廠里染織物上帶靜電，會(huì)吸附空氣中的塵埃，使印染質(zhì)量下降；制藥生產(chǎn)中，由于靜電吸引塵埃，使藥品達(dá)不到預(yù)定純度。要采取措施防止以上事例中靜電的影響，你會(huì)怎么做？2．在一次科學(xué)晚會(huì)上，一位老師表演了一個(gè)“魔術(shù)”：如圖，一個(gè)沒(méi)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(jiàn)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。起電機(jī)搖動(dòng)時(shí)，塑料瓶?jī)?nèi)哪里電場(chǎng)強(qiáng)度最大？是鋸條附近還是金屬片附近？若鋸條接電源負(fù)極，金屬片接正極，這些煙塵最終到哪里去了？3．超高壓帶電作業(yè)