資源簡介

9.4 靜電的防止與利用
【學習目標】
理解靜電平衡狀態(tài)的形成過程，知道處于靜電平衡的導體內部電場強度處處為0
解尖端放電、靜電屏蔽現(xiàn)象，了解靜電的防止的原理
3. 知道靜電吸附原理，了解靜電吸附在靜電除塵等技術中的應用
4. 關注生活、生產(chǎn)中的靜電現(xiàn)象，體會物理學與生產(chǎn)和生活的緊密聯(lián)系
【開啟新探索】生活中的靜電現(xiàn)象
自然界到處都有靜電。梳頭、脫衣、靜電復印、靜電除塵、生產(chǎn)中的切割等都可能產(chǎn)生靜電。靜電現(xiàn)象有利、有弊，在生產(chǎn)生活中，合理利用，同時，也要注意避免靜電帶來的危害。
【質疑提升1】什么是靜電平衡？靜電平衡時導體內部的電場有怎樣的特點？
把一個不帶電的金屬導體放在一勻強電場中，導體內的電荷分布會不會出現(xiàn)變化？如果變化，會發(fā)生怎樣的變化？
由于電子不斷移動，在導體兩側出現(xiàn)正負電荷逐步積累，這些等量異種電荷的積累會出現(xiàn)怎樣的結果？
金屬導體內的電子會一直移動下去嗎，為什么？
什么是靜電平衡？處于靜電平衡中的導體，其內部電場強度有怎樣的特點？
答：把不帶電的金屬導體放入電場中，在原電場與感應電荷形成電場的共同作用下，自由電子不斷運動。當導體內部各點的電場強度為 時，導體內的自由電子不再發(fā)生定向移動，這時，我們說，導體達到靜電平衡狀態(tài)。
特點：處于靜電平衡中的導體，其內部電場強度 。
如圖所示，金屬球A的半徑為R，球外一個點電荷帶電量為－q，到球心O的距離為L，則金屬球左側感應出極性為 的電荷。感應電荷在球心O產(chǎn)生電場的電場強度大小為________、方向為___________。
【質疑提升2】尖端放電
處于靜電平衡狀態(tài)的導體，電荷的分布有怎樣的特點？
答：處于靜電平衡狀態(tài)的導體，由于導體內部 ，所以，導體內部沒有凈電荷，電荷只分布在 表面。并且越尖銳的位置，電荷的密度越 ，周圍的電場強度越 。
閱讀課本，理解什么是電離？為什么會電離？
答：導體尖端周圍的強電場使空氣中的 發(fā)生劇烈運動，并與空氣分子碰撞從而使空氣分子中的正負電荷 ，這個現(xiàn)象叫做空氣的電離。
閱讀課本，理解什么是尖端放電？
答：由空氣電離產(chǎn)生的正負電荷中，那些所帶電荷極性與導體尖端的電荷極性 的粒子，由于被 而奔向尖端，與尖端上的電荷 ，這種現(xiàn)象叫做尖端放電。
閱讀課本，說明避雷針的使用方法和原理。
【質疑提升3】靜電屏蔽
結合靜電平衡思考，如果放入靜電場中的是一個空腔導體，電荷分布又有怎樣的特點？空腔內的電場強度又有怎樣的特點？
閱讀課本，說說什么是靜電屏蔽？
答：把一個電學儀器放在 的金屬殼里，即使殼外有電場，但由于殼內電場強度保持為 ，外電場對殼內的儀器 產(chǎn)生影響。金屬殼的這種作用叫做靜電屏蔽。
靜電屏蔽是導體靜電平衡的結果。
結合生活實際，你知道哪些靜電屏蔽的應用？
【質疑提升4】靜電的防止和應用
靜電現(xiàn)象廣泛的出現(xiàn)在生產(chǎn)生活之中，存在我們的周圍。靜電有利有弊，合理應用、注意防止。你知道哪些是應用靜電、哪些是防止靜電？你知道哪些防止靜電、減小靜電的方法？
閱讀課本，課本中提及哪些是應用靜電的實例、哪些是防止靜電的實例？
答：應用實例：
防止實例：
閱讀靜電除塵部分，說明，板狀收集器A、線狀電離器B哪個位置的電場強度大，易將空氣中的分子電離？該裝置除塵的原理？
【學以致用】
1．如圖所示，將原來不帶電的金屬導體桿放到一個電荷量為+Q的小球旁邊，則（　　）
A．導體左端感應出負電荷，右端感應出正電荷
B．導體桿內a、b、c三點的場強關系是 EaC．導體桿內a、b、c三點的場強大小關系是Ea>Eb>Ec
D．金屬導體的感應電荷在導體桿內a、b、c三點產(chǎn)生的場強大小關系是E’a2．生活中靜電現(xiàn)象很普遍，有些有利，有些有害。下列關于靜電防止與利用的說法正確的是（　?。?br/>A．油罐車尾部都有一條拖在地上的鐵鏈，這根鐵鏈的作用是為了利用靜電
B．手術室地磚要用導電材料制成，醫(yī)生要穿由導電材料制成的鞋子和外套，都是為了利用靜電
C．在高大的建筑物頂端裝上避雷針是為了防止靜電造成危害
D．靜電復印機在工作時要防止靜電的產(chǎn)生
【素養(yǎng)提升專練】
如圖所示，一個原來不帶電的半徑為r的空心金屬球放在絕緣支架上，右側放一個電荷量為+Q的點電荷，點電荷到金屬球的球心距離為3r。達到靜電平衡后，下列說法正確的是（ ）
A．金屬球的左側感應出負電荷，右側感應出正電荷
B．點電荷Q在金屬球內產(chǎn)生的電場的場強處為零
C．感應電荷在金屬球球心處產(chǎn)生的電場強度大小為k
D．金屬球球心的電場強度大小為k
2. 如圖所示，在一電場強度為E的勻強電場中放有一個球形金屬空腔導體，圖中a、b分別為導體殼壁內 部與空腔中的兩點，則（　?。?br/>a點的電場強度為零
b點的電場強度不為零
a點的電場強度不為零，b點的電場強度為零
a、b兩點的電場強度都不為零
3.　把一個導體放入勻強電場中，靜電平衡時（ ）
A．把一個負電荷從A移動到B，電場力做正功
B．三點的場強相比，EA=EB=EC
C．三點的場強相比，EA=EBD．導體內感應電荷的電場方向向右
4. 關于物理學史和物理知識在生活中的應用，說法正確的有 （　?。?br/>A．庫侖提出電荷周圍有電場，并用電場線描述它
B．庫侖發(fā)現(xiàn)了庫侖定律，并用庫侖扭秤實驗測出了靜電力常量k
C．印染廠應保持空氣干燥，避免靜電積累帶來的潛在危害
D．燃氣灶的電子點火器是利用了尖端放電原理
5． 以下實例中屬于應用靜電現(xiàn)象的是（　?。?br/>A．建筑物上安裝避雷針
B．通過復印機把文件、資料等快速復印下來
C．機械設備要良好地接地
D．保持印染車間的空氣有一定的濕度
6． 生活中存在靜電現(xiàn)象，有些是靜電的應用，有些是要防止靜電；下列關于靜電說法不正確的是（　　）
A．在地毯中夾雜0.05~0.07mm的不銹鋼絲導電纖維，是防止靜電危害
B．干凈的人造纖維服裝，穿不了多大工夫就會蒙上一層灰塵，是靜電吸引塵埃的緣故
C．在地毯上行走的人，與地毯摩擦，當他伸手拉金屬門把手時，會產(chǎn)生火花放電
D．油罐車有一條拖在地上的鐵鏈，這根鐵鏈是油罐車的標記，沒有其他作用
7． 以下各種現(xiàn)象中不屬于靜電屏蔽的是（　?。?br/>A．避雷針
B．高壓帶電作業(yè)的工人要穿戴金屬織物的工作服
C．電子設備外套金屬網(wǎng)罩
D．野外高壓輸電線上方有兩條與大地相連的導線
8． 如圖所示，用金屬網(wǎng)把驗電器罩起來，再使帶電金屬球靠近驗電器，則下面關于驗電器箔片的說法正確的是（　　）
A．箔片張開
B．箔片不張開
C．箔片張開的原因是金屬網(wǎng)罩發(fā)生了靜電感應而被屏蔽
D．箔片不張開的原因是金屬網(wǎng)罩發(fā)生了靜電感應而被屏蔽
9． 如圖所示，電力工作人員在幾百萬伏的高壓線上進行帶電作業(yè)，電工全身穿戴帶電作業(yè)用的屏蔽服，屏蔽服是用導電金屬材料與紡織纖維混紡交織成布后再做成的服裝，下列說法正確的是（　?。?br/>A．采用金屬材料編織衣服的目的是使衣服不易拉破
B．采用金屬材料編織衣服的目的是利用靜電屏蔽
C．電工穿上屏蔽服后，高壓線周圍的電場仍對人有較大影響
D．屏蔽服中的金屬網(wǎng)不能起到屏蔽作用
10． 靜電噴涂是利用靜電現(xiàn)象制造的，其噴涂原理如圖所示，則以下說法正確的是（　?。?br/>A．涂料微粒可能帶正電，也可能帶負電
B．涂料微粒一定帶正電
C．涂料微粒一定帶負電
D．涂料微?？梢圆粠щ?br/>11． 物理興趣小組制作了如圖所示的靜電除塵裝置，在M、N兩點間加高壓電源時，金屬管內空氣電離，電離的電子在靜電力的作用下運動，遇到煙氣中的煤粉，使煤粉帶負電荷，因而煤粉被吸附到管壁上，排出的煙就清潔了。為了除塵，就此示意圖，某同學讓M接高壓電源的________極，N接高壓電源________極，由電場的分布特點可以知，M處電場強度________N處電場強度（填“大于”，“等于”或“小于”）。
12. 在真空中有兩個點電荷A和B，電荷量分別為+Q和–Q，它們相距為a，如果在兩個點電荷連線的中點O處，有一個半徑為r（2r【學習目標】
理解靜電平衡狀態(tài)的形成過程，知道處于靜電平衡的導體內部電場強度處處為0
解尖端放電、靜電屏蔽現(xiàn)象，了解靜電的防止的原理
3. 知道靜電吸附原理，了解靜電吸附在靜電除塵等技術中的應用
4. 關注生活、生產(chǎn)中的靜電現(xiàn)象，體會物理學與生產(chǎn)和生活的緊密聯(lián)系
【開啟新探索】生活中的靜電現(xiàn)象
自然界到處都有靜電。梳頭、脫衣、靜電復印、靜電除塵、生產(chǎn)中的切割等都可能產(chǎn)生靜電。靜電現(xiàn)象有利、有弊，在生產(chǎn)生活中，合理利用，同時，也要注意避免靜電帶來的危害。
【質疑提升1】什么是靜電平衡？靜電平衡時導體內部的電場有怎樣的特點？
把一個不帶電的金屬導體放在一勻強電場中，導體內的電荷分布會不會出現(xiàn)變化？如果變化，會發(fā)生怎樣的變化？
由于電子不斷移動，在導體兩側出現(xiàn)正負電荷逐步積累，這些等量異種電荷的積累會出現(xiàn)怎樣的結果？
金屬導體內的電子會一直移動下去嗎，為什么？
什么是靜電平衡？處于靜電平衡中的導體，其內部電場強度有怎樣的特點？
答：把不帶電的金屬導體放入電場中，在原電場與感應電荷形成電場的共同作用下，自由電子不斷運動。當導體內部各點的電場強度為 時，導體內的自由電子不再發(fā)生定向移動，這時，我們說，導體達到靜電平衡狀態(tài)。
特點：處于靜電平衡中的導體，其內部電場強度 。
如圖所示，金屬球A的半徑為R，球外一個點電荷帶電量為－q，到球心O的距離為L，則金屬球左側感應出極性為 的電荷。感應電荷在球心O產(chǎn)生電場的電場強度大小為________、方向為___________。
【質疑提升2】尖端放電
處于靜電平衡狀態(tài)的導體，電荷的分布有怎樣的特點？
答：處于靜電平衡狀態(tài)的導體，由于導體內部 ，所以，導體內部沒有凈電荷，電荷只分布在 表面。并且越尖銳的位置，電荷的密度越 ，周圍的電場強度越 。
閱讀課本，理解什么是電離？為什么會電離？
答：導體尖端周圍的強電場使空氣中的 發(fā)生劇烈運動，并與空氣分子碰撞從而使空氣分子中的正負電荷 ，這個現(xiàn)象叫做空氣的電離。
閱讀課本，理解什么是尖端放電？
答：由空氣電離產(chǎn)生的正負電荷中，那些所帶電荷極性與導體尖端的電荷極性 的粒子，由于被 而奔向尖端，與尖端上的電荷 ，這種現(xiàn)象叫做尖端放電。
閱讀課本，說明避雷針的使用方法和原理。
【質疑提升3】靜電屏蔽
結合靜電平衡思考，如果放入靜電場中的是一個空腔導體，電荷分布又有怎樣的特點？空腔內的電場強度又有怎樣的特點？
閱讀課本，說說什么是靜電屏蔽？
答：把一個電學儀器放在 的金屬殼里，即使殼外有電場，但由于殼內電場強度保持為 ，外電場對殼內的儀器 產(chǎn)生影響。金屬殼的這種作用叫做靜電屏蔽。
靜電屏蔽是導體靜電平衡的結果。
結合生活實際，你知道哪些靜電屏蔽的應用？
【質疑提升4】靜電的防止和應用
靜電現(xiàn)象廣泛的出現(xiàn)在生產(chǎn)生活之中，存在我們的周圍。靜電有利有弊，合理應用、注意防止。你知道哪些是應用靜電、哪些是防止靜電？你知道哪些防止靜電、減小靜電的方法？
閱讀課本，課本中提及哪些是應用靜電的實例、哪些是防止靜電的實例？
答：應用實例：
防止實例：
閱讀靜電除塵部分，說明，板狀收集器A、線狀電離器B哪個位置的電場強度大，易將空氣中的分子電離？該裝置除塵的原理？
【學以致用】
1．如圖所示，將原來不帶電的金屬導體桿放到一個電荷量為+Q的小球旁邊，則（　?。?br/>A．導體左端感應出負電荷，右端感應出正電荷
B．導體桿內a、b、c三點的場強關系是 EaC．導體桿內a、b、c三點的場強大小關系是Ea>Eb>Ec
D．金屬導體的感應電荷在導體桿內a、b、c三點產(chǎn)生的場強大小關系是E’a2．生活中靜電現(xiàn)象很普遍，有些有利，有些有害。下列關于靜電防止與利用的說法正確的是（　　）
A．油罐車尾部都有一條拖在地上的鐵鏈，這根鐵鏈的作用是為了利用靜電
B．手術室地磚要用導電材料制成，醫(yī)生要穿由導電材料制成的鞋子和外套，都是為了利用靜電
C．在高大的建筑物頂端裝上避雷針是為了防止靜電造成危害
D．靜電復印機在工作時要防止靜電的產(chǎn)生
【素養(yǎng)提升專練】
如圖所示，一個原來不帶電的半徑為r的空心金屬球放在絕緣支架上，右側放一個電荷量為+Q的點電荷，點電荷到金屬球的球心距離為3r。達到靜電平衡后，下列說法正確的是（ ）
A．金屬球的左側感應出負電荷，右側感應出正電荷
B．點電荷Q在金屬球內產(chǎn)生的電場的場強處為零
C．感應電荷在金屬球球心處產(chǎn)生的電場強度大小為k
D．金屬球球心的電場強度大小為k
2. 如圖所示，在一電場強度為E的勻強電場中放有一個球形金屬空腔導體，圖中a、b分別為導體殼壁內 部與空腔中的兩點，則（　　）
a點的電場強度為零
b點的電場強度不為零
a點的電場強度不為零，b點的電場強度為零
a、b兩點的電場強度都不為零
3.　把一個導體放入勻強電場中，靜電平衡時（ ）
A．把一個負電荷從A移動到B，電場力做正功
B．三點的場強相比，EA=EB=EC
C．三點的場強相比，EA=EBD．導體內感應電荷的電場方向向右
4. 關于物理學史和物理知識在生活中的應用，說法正確的有 （　　）
A．庫侖提出電荷周圍有電場，并用電場線描述它
B．庫侖發(fā)現(xiàn)了庫侖定律，并用庫侖扭秤實驗測出了靜電力常量k
C．印染廠應保持空氣干燥，避免靜電積累帶來的潛在危害
D．燃氣灶的電子點火器是利用了尖端放電原理
5． 以下實例中屬于應用靜電現(xiàn)象的是（　　）
A．建筑物上安裝避雷針
B．通過復印機把文件、資料等快速復印下來
C．機械設備要良好地接地
D．保持印染車間的空氣有一定的濕度
6． 生活中存在靜電現(xiàn)象，有些是靜電的應用，有些是要防止靜電；下列關于靜電說法不正確的是（　　）
A．在地毯中夾雜0.05~0.07mm的不銹鋼絲導電纖維，是防止靜電危害
B．干凈的人造纖維服裝，穿不了多大工夫就會蒙上一層灰塵，是靜電吸引塵埃的緣故
C．在地毯上行走的人，與地毯摩擦，當他伸手拉金屬門把手時，會產(chǎn)生火花放電
D．油罐車有一條拖在地上的鐵鏈，這根鐵鏈是油罐車的標記，沒有其他作用
7． 以下各種現(xiàn)象中不屬于靜電屏蔽的是（　?。?br/>A．避雷針
B．高壓帶電作業(yè)的工人要穿戴金屬織物的工作服
C．電子設備外套金屬網(wǎng)罩
D．野外高壓輸電線上方有兩條與大地相連的導線
8． 如圖所示，用金屬網(wǎng)把驗電器罩起來，再使帶電金屬球靠近驗電器，則下面關于驗電器箔片的說法正確的是（　?。?br/>A．箔片張開
B．箔片不張開
C．箔片張開的原因是金屬網(wǎng)罩發(fā)生了靜電感應而被屏蔽
D．箔片不張開的原因是金屬網(wǎng)罩發(fā)生了靜電感應而被屏蔽
9． 如圖所示，電力工作人員在幾百萬伏的高壓線上進行帶電作業(yè)，電工全身穿戴帶電作業(yè)用的屏蔽服，屏蔽服是用導電金屬材料與紡織纖維混紡交織成布后再做成的服裝，下列說法正確的是（　?。?br/>A．采用金屬材料編織衣服的目的是使衣服不易拉破
B．采用金屬材料編織衣服的目的是利用靜電屏蔽
C．電工穿上屏蔽服后，高壓線周圍的電場仍對人有較大影響
D．屏蔽服中的金屬網(wǎng)不能起到屏蔽作用
10． 靜電噴涂是利用靜電現(xiàn)象制造的，其噴涂原理如圖所示，則以下說法正確的是（　?。?br/>A．涂料微粒可能帶正電，也可能帶負電
B．涂料微粒一定帶正電
C．涂料微粒一定帶負電
D．涂料微?？梢圆粠щ?br/>11． 物理興趣小組制作了如圖所示的靜電除塵裝置，在M、N兩點間加高壓電源時，金屬管內空氣電離，電離的電子在靜電力的作用下運動，遇到煙氣中的煤粉，使煤粉帶負電荷，因而煤粉被吸附到管壁上，排出的煙就清潔了。為了除塵，就此示意圖，某同學讓M接高壓電源的________極，N接高壓電源________極，由電場的分布特點可以知，M處電場強度________N處電場強度（填“大于”，“等于”或“小于”）。 負、正、大于
12. 在真空中有兩個點電荷A和B，電荷量分別為+Q和–Q，它們相距為a，如果在兩個點電荷連線的中點O處，有一個半徑為r（2r方向沿連線向左

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