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第5節(jié)　靜電的利用與防護
(分值：100分)
1～7題每題7分，共49分
考點一　靜電的利用與防護
1．(多選)為防止靜電的危害，下列做法正確的是(　　)
A．油罐車有一條拖在地上的導電拖地帶
B．在加油站脫化纖衣物
C．盡可能保持印染廠空氣的干燥
D．飛機機輪上裝有搭地線或用導電橡膠制造的輪胎
2．(多選)靜電噴涂機是利用靜電現(xiàn)象工作的，其噴涂原理如圖所示，則下列說法正確的是(　　)
A．在噴槍噴嘴與被噴涂工件之間有一強電場
B．涂料微粒一定帶正電
C．涂料微粒一定帶負電
D．涂料微粒可能帶正電，也可能帶負電
3.(多選)(2023·廣東省仲元中學高二月考)如圖所示是閃電擊中廣州塔的畫面，廣州塔的尖頂是一避雷針，雷雨天氣時，底端帶負電的云層經(jīng)過避雷針上方時，避雷針尖端放電形成瞬間強電流，烏云所帶的負電荷經(jīng)避雷針導入大地，在此過程中，下列說法正確的是(　　)
A．云層靠近避雷針時，針尖感應出正電荷
B．云層靠近避雷針時，針尖感應出負電荷
C．避雷針尖端附近的電場強度比避雷針底端附近的電場強度小
D．避雷針是利用尖端放電避免雷擊的一種設(shè)施
4．(2023·上海市嘉定區(qū)第二中學高二期中)如圖是制作口罩的一種新穎的“靜電”絕緣纖維布，熔噴層經(jīng)駐極工藝，表面帶有電荷，它能阻隔幾微米的飛沫，這種靜電的阻隔作用屬于(　　)
A．靜電噴涂 B．靜電吸附
C．靜電感應 D．尖端放電
考點二　靜電平衡與靜電屏蔽
5．(2023·河北省衡水中學月考)矩形金屬導體處于正點電荷Q產(chǎn)生的電場中，靜電平衡時感應電荷產(chǎn)生的電場在導體內(nèi)的電場線分布情況正確的是(　　)
6．(2024·東莞市高二月考)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(　　)
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，高壓線在體內(nèi)的電場強度為零
D．電工穿上屏蔽服后，感應電荷在體內(nèi)的電場強度為零
7．(2023·泉州市高二月考)一個不帶電的空心金屬球，在它的球心處放一個正電荷，其電場是下圖中的哪一個(　　)
A　　　　　　B
C　　　　　　D
8～11題每題10分，共40分
8．(2023·三明市一中高二月考)四幅圖描述的場景依次為雷電擊中避雷針(圖甲)、高壓輸電線上方還有兩條與大地相連的導線(圖乙)、燃氣灶的針尖狀點火器(圖丙)、工人穿戴著含金屬絲制成的工作服進行超高壓帶電作業(yè)(圖丁)，關(guān)于這四幅圖所涉及的物理知識，下列說法正確的是(　　)
A．圖甲中避雷針的工作原理主要是靜電屏蔽
B．圖丙中的點火器是利用摩擦起電的原理進行點火的
C．圖丙中的點火器的工作原理和圖丁中工作服內(nèi)摻入金屬絲的工作原理是相同的
D.圖乙中與大地相連的兩條導線所起的作用和圖丁中工作服內(nèi)的金屬絲所起的作用是相同的
9.(2024·陜西省西鄉(xiāng)縣第一中學高二月考)一金屬球原來不帶電，現(xiàn)在沿球直徑的延長線上放置一均勻帶電的細桿MN，如圖所示，金屬球上感應電荷產(chǎn)生的電場在球內(nèi)直徑上a、b、c三點的電場強度大小分別為Ea、Eb、Ec，三者相比，則(　　)
A．Ea最大 B．Eb最大
C．Ec最大 D．Ea＝Eb＝Ec
10．(2023·泉州市高二月考)如圖所示，將一不帶電的絕緣枕形導體P放在正點電荷Q的電場中，導體P的a、b兩端分別帶上了感應負電荷與等量的感應正電荷，另外，導體內(nèi)部還有兩點c、d，則以下說法錯誤的是(　　)
A．導體上a、b兩端的電勢高低關(guān)系是φa＝φb
B．導體上a、b兩端的電勢高低關(guān)系是φa<φb
C．導體內(nèi)部c、d兩點的場強大小關(guān)系是Ec＝Ed＝0
D．感應電荷在導體內(nèi)部c、d兩點產(chǎn)生的場強大小關(guān)系是Ec′>Ed′≠0
11．(多選)(2023·莆田市高二期末)低碳環(huán)保是我們追求的生活方式。如圖所示是一個用來研究靜電除塵的實驗裝置，處于強電場中的空氣分子會被電離為電子和正離子，當鋁板與手搖起電機的正極相連，縫被針與手搖起電機的負極相連，在鋁板和縫被針中間放置點燃的蚊香。轉(zhuǎn)動手搖起電機，蚊香產(chǎn)生的煙霧會被電極吸附，停止轉(zhuǎn)動手搖起電機，蚊香的煙霧又會裊裊上升。關(guān)于這個現(xiàn)象，下列說法中正確的是(　　)
A．由于蚊香產(chǎn)生帶正電的煙霧而被吸附到縫被針上
B．同一煙霧顆粒在被吸附過程中離鋁板越近速度越大
C．同一煙霧顆粒在被吸附過程中做勻變速運動
D．同一煙霧顆粒在被吸附過程中若帶電荷量不變，離鋁板越近則加速度越小
(11分)
12.(多選)(2023·邢臺市第二中學高二期中)長為l的導體棒原來不帶電，現(xiàn)將一個帶負電的點電荷(電荷量的絕對值為q)放在導體棒的中心軸線上距離棒的左端R處，如圖所示。當導體棒達到靜電平衡后，已知靜電力常量為k，以下說法正確的是(　　)
A．棒上感應電荷在O點處產(chǎn)生的電場強度為零
B．棒上O點處的電場強度為零
C．負點電荷在O點處產(chǎn)生的電場強度大小為k，方向沿Oq連線且指向q
D．棒上感應電荷在棒的中點O處產(chǎn)生的電場強度大小為k，方向沿Oq連線且指向q
第5節(jié)　靜電的利用與防護
1．AD　[油與油罐車在運輸過程中不斷摩擦產(chǎn)生的大量靜電，可以通過拖在地上的導電拖地帶及時導走，這是為了防止靜電帶來的危害，選項A正確；化纖衣物容易由于摩擦積累電荷，所以在加油站脫化纖衣物會產(chǎn)生靜電，引起火災，選項B錯誤；在印染廠會產(chǎn)生大量靜電，所以印染廠車間中應保持適當?shù)臐穸燃皶r把靜電導走，選項C錯誤；飛機在飛行時，摩擦產(chǎn)生靜電，可以通過裝有搭地線或用導電橡膠制造的輪胎將靜電直接導走，選項D正確。]
2．AC　[靜電噴涂機工作時涂料微粒會向帶正電的被噴涂工件高速運動，是由于在噴槍噴嘴與被噴涂工件之間形成了強電場，故A正確；工件表面帶正電且吸引涂料微粒，涂料微粒一定帶負電，故C正確，B、D錯誤。]
3．AD　[避雷針是利用尖端放電避免雷擊的一種設(shè)施，D正確；根據(jù)同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引，可知底端帶負電的云層靠近避雷針時，針尖感應出正電荷，A正確，B錯誤；由于電荷更容易集中到尖端，從而導致避雷針尖端附近的電場強度比避雷針底端附近的電場強度大，C錯誤。]
4．B　[帶電物體能吸引輕小物體，飛沫靠近口罩的熔噴層后，會被吸附在表面，無法通過，從而起到阻隔的作用，屬于靜電吸附，故選B。]
5．A　[導體處于靜電平衡狀態(tài)時，導體內(nèi)部電場強度處處為0，感應電荷在導體內(nèi)部某處產(chǎn)生的電場與場源電荷Q在此處產(chǎn)生的電場強度大小相等，方向相反，故A正確，B、C、D錯誤。]
6．B　[采用金屬材料編織衣服的作用是使處于高壓電場中的人體外表面各部位形成一個等勢屏蔽面，從而使人體免受高壓電場的危害，故A錯誤，B正確；電工穿上屏蔽服后，體內(nèi)合電場強度為零，高壓線、感應電荷在體內(nèi)的電場強度不為零，故C、D錯誤。]
7．B　[把正電荷放在金屬球殼內(nèi)部，由于靜電感應的作用，在球殼的內(nèi)壁會感應出負電荷，在球殼的外壁會感應出正電荷，所以在金屬球殼的殼壁之間，由于正電荷的電場和感應電場的共同作用，在金屬球殼的殼壁之間的電場強度為零，所以在金屬球殼的殼壁之間沒有電場線，但球殼外部的電場分布情況不會受到影響，選項B正確，A、C、D錯誤。]
8．D　[避雷針的工作原理主要是利用尖端放電避免雷擊，A錯誤；放電電極做成針尖狀，更容易累積電荷從而發(fā)生尖端放電現(xiàn)象，B錯誤；點火器是利用尖端放電的原理，而工作服內(nèi)摻入金屬絲，是利用了靜電屏蔽的原理，C錯誤；高壓輸電線的上方還有兩條導線，這兩條導線的作用是它們與大地相連，形成稀疏的金屬“網(wǎng)”把高壓線屏蔽起來，免遭雷擊，與工作服內(nèi)摻入金屬絲的工作原理相同，都是利用了靜電屏蔽的原理，D正確。]
9．C　[處于靜電平衡狀態(tài)的導體內(nèi)部電場強度處處為零，故a、b、c三點的電場強度都為零，這是感應電荷產(chǎn)生的電場與外電場疊加的結(jié)果，所以感應電荷在球內(nèi)某點產(chǎn)生的電場的電場強度與MN在這一點產(chǎn)生的電場的電場強度等大反向，由于c點離MN最近，故MN在c點的電場強度最大，則感應電荷在c點的電場強度也最大，故C正確，A、B、D錯誤。]
10．B　[整個導體處于靜電平衡狀態(tài)，是一個等勢體，因此兩點的電勢關(guān)系為φa＝φb，故A正確，不符合題意，B錯誤，符合題意；由A、B分析可知，導體處于靜電平衡狀態(tài)，則導體內(nèi)部場強處處為零，即Ec＝Ed＝0，故C正確，不符合題意；由點電荷場強公式E＝可知，正點電荷Q在c點產(chǎn)生的電場強度大于在d點產(chǎn)生的電場強度，且不等于0，則感應電荷在導體內(nèi)部c、d兩點產(chǎn)生的場強大小關(guān)系是Ec′>Ed′≠0，故D正確，不符合題意。]
11．BD　[中性空氣分子在強電場中被電離成電子和帶正電的離子，蚊香產(chǎn)生的煙霧顆粒吸附電子后帶上負電，在電場力作用下向鋁板做加速運動，故A錯誤，B正確；由于空間電場不是勻強電場，所以煙霧顆粒不是做勻變速運動，故C錯誤；因鋁板與縫被針間的電場線形狀相當于橫向放置的錐形體，離鋁板越近，電場線越稀疏，電場強度越小，煙霧顆粒所受電場力越小，加速度越小，故D正確。]
12．BC　[導體棒達到靜電平衡時，內(nèi)部電場強度處處為0，由于負點電荷q在棒中心O處產(chǎn)生的電場方向沿Oq連線且指向q，所以棒上感應電荷在棒中心O處產(chǎn)生的電場方向沿qO連線且指向O右側(cè)，大小與q在O點產(chǎn)生的電場強度相等，則有E＝，故A、D錯誤，B、C正確。]第5節(jié)　靜電的利用與防護
[學習目標]　1.了解靜電除塵、靜電噴霧、激光打印的工作原理。2.知道什么是靜電平衡狀態(tài)，能說出靜電平衡狀態(tài)下的導體特點(難點)。3.知道導體上電荷的分布特征，了解尖端放電、靜電屏蔽現(xiàn)象及其成因(重點)。
一、靜電的利用與防護
1．靜電的利用
(1)靜電除塵能有效處理煙霧，與其他除塵方式相比，靜電除塵耗能少、效率____。
(2)靜電噴霧是通過________________發(fā)生裝置使噴出的霧滴帶電的噴霧方法。
(3)激光打印也是通過________來實現(xiàn)“打印”的。
(4)靜電還有很多應用。某些空氣凈化器利用靜電來吸附空氣中的塵埃；用靜電處理種子增強抗病能力，提高發(fā)芽率；利用靜電處理水，既能殺菌又能減少________等。
2．靜電的防護
(1)防止靜電危害的方法之一，是盡快把靜電________地下。
(2)雷擊：帶電云層接近地面時，地面上的物體因________________而帶異種電荷，這些感應電荷更多分布在高大建筑物、大樹等突出的物體上，當電荷積累到一定程度時，這些物體與云層間形成很強的電場，使空氣電離，在云層與地面間形成強烈的_____________________。
(3)避雷針
帶電導體凸起而尖銳的地方電荷比較______，其附近空間電場也較強，避雷針便是利用了這一特點。帶電云層接近時，避雷針上的感應電荷在其附近產(chǎn)生強電場，使避雷針與帶電云層間的空氣電離，電荷通過避雷針被直接引入________，從而達到保護建筑物的目的。
例1　(2023·福建省莆田一中高二期中)下列做法中，為了防止靜電危害的是(　　)
A．高大建筑物頂部安裝避雷針
B．盡可能保持印染廠車間里的空氣干燥
C．使用電器時不能超過其電壓或電流的額定值
D．手機一般都帶有天線(有的手機為了美觀設(shè)計為內(nèi)置天線)
例2　(多選)(2023·福建省德化第一中學高二月考)為了減少污染，工業(yè)廢氣需用靜電除塵器除塵，某除塵裝置如圖所示，其收塵極為金屬圓筒，電暈極位于圓筒中心。當兩極接上高壓電源時，電暈極附近會形成很強的電場使空氣電離，廢氣中的塵埃吸附離子后在電場力的作用下向收塵極運動并沉積，以達到除塵目的。假設(shè)塵埃向收塵極運動過程中所帶電荷量不變，下列說法正確的是(　　)
A．金屬圓筒內(nèi)存在勻強電場
B．金屬圓筒內(nèi)越靠近收塵極電勢越高
C．帶電塵埃向收塵極運動過程中加速度越來越大
D．帶電塵埃向收塵極運動過程中受到的電場力越來越小
二、靜電平衡與靜電屏蔽
如圖所示，將不帶電的金屬導體放到電場中，導體內(nèi)的自由電子將發(fā)生定向移動，使導體兩端出現(xiàn)等量異種電荷。請思考下列問題：
(1)自由電子定向移動的原因是什么？定向移動的方向如何？
(2)自由電子能否一直定向移動？為什么？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
1．靜電平衡：導體中沒有電荷______________的狀態(tài)。
2．導體上電荷的分布特點：
靜電平衡時，電荷只分布在導體的________________________________。
3．靜電屏蔽：金屬殼(網(wǎng))內(nèi)電場強度保持為________，外電場對殼(網(wǎng))內(nèi)不會產(chǎn)生影響的現(xiàn)象稱為靜電屏蔽。
4．處于靜電平衡狀態(tài)的導體，其內(nèi)部的電場強度處處為____，即外電場E0和感應電荷產(chǎn)生的電場E′的關(guān)系為E0＝－E′。
例3　(2024·西安市鐵一中學期中)如圖所示，把一個架在絕緣支架上的枕形導體放在正電荷形成的電場中，導體處于靜電平衡時，下列說法正確的是(　　)
A．A、B兩點電場強度相等，且都不為零
B．A、B兩點的電場強度不相等
C．感應電荷產(chǎn)生的附加電場的電場強度大小EA>EB
D．當開關(guān)S閉合后，A、B兩點的電場強度不為零
求處于靜電平衡狀態(tài)的導體的感應電荷產(chǎn)生的電場強度的方法是：
(1)先求出外電場電場強度E外的大小和方向。
(2)由于導體處于靜電平衡狀態(tài)，則滿足靜電平衡條件E合＝0。
(3)由E外＋E感＝0，求出感應電場E感的大小和方向。
例4　(2023·福建省德化第一中學高二開學考試)如圖所示，將帶正電的小球A放在不帶電固定的金屬空心球C內(nèi)，另一帶負電的小球B在靠近C的外部，則與豎直線相比將(　　)
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
例5　(2023·寧德市高二月考)一個帶絕緣底座的空心金屬球A帶有4×10－8 C的正電荷，上端開有適當小孔，有絕緣柄的金屬小球B帶有2×10－8 C的負電荷，使B球和A球內(nèi)壁接觸，如圖所示，則A、B所帶電荷量分別為(　　)
A．QA＝1×10－8 C　QB＝1×10－8 C
B．QA＝2×10－8 C　QB＝0
C．QA＝0　QB＝2×10－8 C
D．QA＝4×10－8 C　QB＝－2×10－8 C
第5節(jié)　靜電的利用與防護
一、
1．(1)高　(2)高壓靜電　(3)靜電　(4)水垢　
2．(1)導入　(2)靜電感應　火花放電　(3)密集　大地　
二、
(1)自由電子受外加電場的電場力作用而移動，向著與電場強度相反的方向定向移動。
(2)不能。感應電荷產(chǎn)生的電場與外加電場反向，阻礙電子的定向移動，當這兩個電場的電場強度大小相等時，電子的定向移動終止。
梳理與總結(jié)
1．定向移動　
2．外表面　
3．零　
4．0　
例1　A　[電荷通過避雷針被直接引入大地，屬于靜電的防護，故A正確；印染廠車間內(nèi)會產(chǎn)生大量的靜電，若空氣過于干燥則會引起火災，所以應盡可能保持印染廠車間里的空氣濕潤，故B錯誤；使用電器時不能超過其電壓或電流的額定值，是為了避免電流過大燒壞電器，與靜電的防護無關(guān)，故C錯誤；手機帶有天線是為了更好地接收或發(fā)射信號，與靜電的防護無關(guān)，故D錯誤。]
例2　BD　[根據(jù)圖像信息可知，除塵器內(nèi)電場在水平面上的分布類似于負點電荷電場，電暈極相當于點電荷而位于電場正中心，故A錯誤；由題圖可知，電暈極為負極，收塵極為正極，則金屬圓筒內(nèi)越靠近收塵極電勢越高，故B正確；由于越靠近收塵極電場線越來越稀疏，則帶電塵埃向收塵極運動過程中受到的電場力越來越小，根據(jù)牛頓第二定律可知，加速度也越來越小，故C錯誤，D正確。]
例3　C　[導體處于靜電平衡狀態(tài)，導體是一個等勢體，導體內(nèi)部電場強度處處為零，A、B兩點電場強度都為零，A、B錯誤；在導體內(nèi)部，感應電荷產(chǎn)生的附加電場與正電荷在同一點產(chǎn)生的電場強度等大反向，正電荷在A點產(chǎn)生的電場強度較大，故EA>EB，C正確；當開關(guān)S閉合時，電子從大地沿導線向?qū)w移動，導體內(nèi)部電場強度處處為零，D錯誤。]
例4　B　[由于金屬空心球可以屏蔽外部電場，所以小球B的電場對金屬空心球C內(nèi)無影響，即金屬空心球C把小球A屏蔽了，使得小球A不受空心球外電場的影響，故小球A的位置不變。而小球A在金屬空心球C內(nèi)，由于靜電感應使得金屬空心球C外表面帶正電而與小球B互相吸引，所以小球B向C靠近，小球B由于被吸引而向右偏離豎直線，故選B。]
例5　B　[B球與A球內(nèi)壁接觸后成為一個新的導體，處于靜電平衡狀態(tài)，內(nèi)部凈電荷量為零，帶電導體的電荷只能分布于導體的外表面，故QB＝0，QA＝4×10－8 C－2×10－8 C＝2×
10－8 C，B正確。](共49張PPT)
DIYIZHANG
第1章
第5節(jié)　靜電的利用與防護
1.了解靜電除塵、靜電噴霧、激光打印的工作原理。
2.知道什么是靜電平衡狀態(tài)，能說出靜電平衡狀態(tài)下的導體特點(難點)。
3.知道導體上電荷的分布特征，了解尖端放電、靜電屏蔽現(xiàn)象及其成因(重點)。
學習目標
一、靜電的利用與防護
二、靜電平衡與靜電屏蔽
課時對點練
內(nèi)容索引
靜電的利用與防護
一
1.靜電的利用
(1)靜電除塵能有效處理煙霧，與其他除塵方式相比，靜電除塵耗能少、效率 。
(2)靜電噴霧是通過 發(fā)生裝置使噴出的霧滴帶電的噴霧方法。
(3)激光打印也是通過 來實現(xiàn)“打印”的。
(4)靜電還有很多應用。某些空氣凈化器利用靜電來吸附空氣中的塵埃；用靜電處理種子增強抗病能力，提高發(fā)芽率；利用靜電處理水，既能殺菌又能減少 等。
高壓靜電
高
靜電
水垢
2.靜電的防護
(1)防止靜電危害的方法之一，是盡快把靜電 地下。
(2)雷擊：帶電云層接近地面時，地面上的物體因 而帶異種電荷，這些感應電荷更多分布在高大建筑物、大樹等突出的物體上，當電荷積累到一定程度時，這些物體與云層間形成很強的電場，使空氣電離，在云層與地面間形成強烈的 。
導入
靜電感應
火花放電
(3)避雷針
帶電導體凸起而尖銳的地方電荷比較 ，其附近空間電場也較強，避雷針便是利用了這一特點。帶電云層接近時，避雷針上的感應電荷在其附近產(chǎn)生強電場，使避雷針與帶電云層間的空氣電離，電荷通過避雷針被直接引入 ，從而達到保護建筑物的目的。
密集
大地
(2023·福建省莆田一中高二期中)下列做法中，為了防止靜電危害的是
A.高大建筑物頂部安裝避雷針
B.盡可能保持印染廠車間里的空氣干燥
C.使用電器時不能超過其電壓或電流的額定值
D.手機一般都帶有天線(有的手機為了美觀設(shè)計為內(nèi)置天線)
例1
√
電荷通過避雷針被直接引入大地，屬于靜電的防護，故A正確；
印染廠車間內(nèi)會產(chǎn)生大量的靜電，若空氣過于干燥則會引起火災，所以應盡可能保持印染廠車間里的空氣濕潤，故B錯誤；
使用電器時不能超過其電壓或電流的額定值，是為了避免電流過大燒壞電器，與靜電的防護無關(guān)，故C錯誤；
手機帶有天線是為了更好地接收或發(fā)射信號，與靜電的防護無關(guān)，故D錯誤。
(多選)(2023·福建省德化第一中學高二月考)為了減少污染，工業(yè)廢氣需用靜電除塵器除塵，某除塵裝置如圖所示，其收塵極為金屬圓筒，電暈極位于圓筒中心。當兩極接上高壓電源時，電暈極附近會形成很強的電場使空氣電離，廢氣中的塵埃吸附離子后在電場力的作用下向收塵極運動并沉積，以達到除塵目的。假設(shè)塵埃向收塵極運動過程中所帶電荷量不變，下列說法正確的是
A.金屬圓筒內(nèi)存在勻強電場
B.金屬圓筒內(nèi)越靠近收塵極電勢越高
C.帶電塵埃向收塵極運動過程中加速度越來越大
D.帶電塵埃向收塵極運動過程中受到的電場力越來越小
例2
√
√
根據(jù)圖像信息可知，除塵器內(nèi)電場在水平面上的分布類似于負點電荷電場，電暈極相當于點電荷而位于電場正中心，故A錯誤；
由題圖可知，電暈極為負極，收塵極為正極，則
金屬圓筒內(nèi)越靠近收塵極電勢越高，故B正確；
由于越靠近收塵極電場線越來越稀疏，則帶電塵
埃向收塵極運動過程中受到的電場力越來越小，
根據(jù)牛頓第二定律可知，加速度也越來越小，故C錯誤，D正確。
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靜電平衡與靜電屏蔽
二
如圖所示，將不帶電的金屬導體放到電場中，導體內(nèi)的自由電子將發(fā)生定向移動，使導體兩端出現(xiàn)等量異種電荷。請思考下列問題：
(1)自由電子定向移動的原因是什么？定向移動的方向如何？
答案　自由電子受外加電場的電場力作用而移動，向著與電場強度相反的方向定向移動。
(2)自由電子能否一直定向移動？為什么？
答案　不能。感應電荷產(chǎn)生的電場與外加電場反向，阻礙電子的定向移動，當這兩個電場的電場強度大小相等時，電子的定向移動終止。
1.靜電平衡：導體中沒有電荷 的狀態(tài)。
2.導體上電荷的分布特點：
靜電平衡時，電荷只分布在導體的 。
3.靜電屏蔽：金屬殼(網(wǎng))內(nèi)電場強度保持為 ，外電場對殼(網(wǎng))內(nèi)不會產(chǎn)生影響的現(xiàn)象稱為靜電屏蔽。
4.處于靜電平衡狀態(tài)的導體，其內(nèi)部的電場強度處處為 ，即外電場E0和感應電荷產(chǎn)生的電場E′的關(guān)系為E0＝－E′。
梳理與總結(jié)
定向移動
外表面
零
0
(2024·西安市鐵一中學期中)如圖所示，把一個架在絕緣支架上的枕形導體放在正電荷形成的電場中，導體處于靜電平衡時，下列說法正確的是
A.A、B兩點電場強度相等，且都不為零
B.A、B兩點的電場強度不相等
C.感應電荷產(chǎn)生的附加電場的電場強度大小EA>EB
D.當開關(guān)S閉合后，A、B兩點的電場強度不為零
例3
√
導體處于靜電平衡狀態(tài)，導體是一個等勢體，導體內(nèi)部電場強度處處為零，A、B兩點電場強度都為零，A、B錯誤；
在導體內(nèi)部，感應電荷產(chǎn)生的附加電場與正電
荷在同一點產(chǎn)生的電場強度等大反向，正電荷
在A點產(chǎn)生的電場強度較大，故EA>EB，C正確；
當開關(guān)S閉合時，電子從大地沿導線向?qū)w移動，導體內(nèi)部電場強度處處為零，D錯誤。
總結(jié)提升
求處于靜電平衡狀態(tài)的導體的感應電荷產(chǎn)生的電場強度的方法是：
(1)先求出外電場電場強度E外的大小和方向。
(2)由于導體處于靜電平衡狀態(tài)，則滿足靜電平衡條件E合＝0。
(3)由E外＋E感＝0，求出感應電場E感的大小和方向。
(2023·福建省德化第一中學高二開學考試)如圖所示，將帶正電的小球A放在不帶電固定的金屬空心球C內(nèi)，另一帶負電的小球B在靠近C的外部，則與豎直線相比將
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
例4
√
由于金屬空心球可以屏蔽外部電場，所以小球B的電場對金屬空心球C內(nèi)無影響，即金屬空心球C把小球A屏蔽了，使得小球A不受空心球外電場的影響，故小球A的位置不變。而小球A在
金屬空心球C內(nèi)，由于靜電感應使得金屬空心球C
外表面帶正電而與小球B互相吸引，所以小球B向
C靠近，小球B由于被吸引而向右偏離豎直線，故
選B。
(2023·寧德市高二月考)一個帶絕緣底座的空心金屬球A帶有4×10－8 C的正電荷，上端開有適當小孔，有絕緣柄的金屬小球B帶有2×10－8 C的負電荷，使B球和A球內(nèi)壁接觸，如圖所示，則A、B所帶電荷量分別為
A.QA＝1×10－8 C　QB＝1×10－8 C
B.QA＝2×10－8 C　QB＝0
C.QA＝0　QB＝2×10－8 C
D.QA＝4×10－8 C　QB＝－2×10－8 C
例5
√
B球與A球內(nèi)壁接觸后成為一個新的導體，處于靜電平衡狀態(tài)，內(nèi)部凈電荷量為零，帶電導體的電荷只能分布于導體的外表面，
故QB＝0，QA＝4×10－8 C－2×10－8 C＝2×10－8 C，B正確。
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課時對點練
三
考點一　靜電的利用與防護
1.(多選)為防止靜電的危害，下列做法正確的是
A.油罐車有一條拖在地上的導電拖地帶
B.在加油站脫化纖衣物
C.盡可能保持印染廠空氣的干燥
D.飛機機輪上裝有搭地線或用導電橡膠制造的輪胎
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基礎(chǔ)對點練
√
√
油與油罐車在運輸過程中不斷摩擦產(chǎn)生的大量靜電，可以通過拖在地上的導電拖地帶及時導走，這是為了防止靜電帶來的危害，選項A正確；
化纖衣物容易由于摩擦積累電荷，所以在加油站脫化纖衣物會產(chǎn)生靜電，引起火災，選項B錯誤；
在印染廠會產(chǎn)生大量靜電，所以印染廠車間中應保持適當?shù)臐穸燃皶r把靜電導走，選項C錯誤；
飛機在飛行時，摩擦產(chǎn)生靜電，可以通過裝有搭地線或用導電橡膠制造的輪胎將靜電直接導走，選項D正確。
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2.(多選)靜電噴涂機是利用靜電現(xiàn)象工作的，其噴涂原理如圖所示，則下列說法正確的是
A.在噴槍噴嘴與被噴涂工件之間有一強
電場
B.涂料微粒一定帶正電
C.涂料微粒一定帶負電
D.涂料微?？赡軒д姡部赡軒ж撾?br/>√
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√
靜電噴涂機工作時涂料微粒會向帶正電的被噴涂工件高速運動，是由于在噴槍噴嘴與被噴涂工件之間形成了
強電場，故A正確；
工件表面帶正電且吸引涂料微粒，涂料
微粒一定帶負電，故C正確，B、D錯誤。
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3.(多選)(2023·廣東省仲元中學高二月考)如圖所示是閃電擊中廣州塔的畫面，廣州塔的尖頂是一避雷針，雷雨天氣時，底端帶負電的云層經(jīng)過避雷針上方時，避雷針尖端放電形成瞬間強電流，烏云所帶的負電荷經(jīng)避雷針導入大地，在此過程中，下列說法正確的是
A.云層靠近避雷針時，針尖感應出正電荷
B.云層靠近避雷針時，針尖感應出負電荷
C.避雷針尖端附近的電場強度比避雷針底端附
近的電場強度小
D.避雷針是利用尖端放電避免雷擊的一種設(shè)施
√
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√
避雷針是利用尖端放電避免雷擊的一種設(shè)施，D正確；
根據(jù)同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引，可知底端帶負電的云層靠近避雷針時，針尖感應出正電荷，A正確，
B錯誤；
由于電荷更容易集中到尖端，從而導致避雷
針尖端附近的電場強度比避雷針底端附近的
電場強度大，C錯誤。
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4.(2023·上海市嘉定區(qū)第二中學高二期中)如圖是制作口罩的一種新穎的“靜電”絕緣纖維布，熔噴層經(jīng)駐極工藝，表面帶有電荷，它能阻隔幾微米的飛沫，這種靜電的阻隔作用屬于
A.靜電噴涂 B.靜電吸附
C.靜電感應 D.尖端放電
√
帶電物體能吸引輕小物體，飛沫靠近口罩的熔噴層后，會被吸附在表面，無法通過，從而起到阻隔的作用，屬于靜電吸附，故選B。
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考點二　靜電平衡與靜電屏蔽
5.(2023·河北省衡水中學月考)矩形金屬導體處于正點電荷Q產(chǎn)生的電場中，靜電平衡時感應電荷產(chǎn)生的電場在導體內(nèi)的電場線分布情況正確的是
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√
導體處于靜電平衡狀態(tài)時，導體內(nèi)部電場強度處處為0，感應電荷在導體內(nèi)部某處產(chǎn)生的電場與場源電荷Q在此處產(chǎn)生的電場強度大小相等，方向相反，故A正確，B、C、D錯誤。
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6.(2024·東莞市高二月考)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
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，高壓線在體內(nèi)的電場強度為零
D.電工穿上屏蔽服后，感應電荷在體內(nèi)的電場強度為零
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采用金屬材料編織衣服的作用是使處于高壓電場中的人體外表面各部位形成一個等勢屏蔽面，從而使人體免受高壓電場的危害，故A錯誤，B正確；
電工穿上屏蔽服后，體內(nèi)合電場強度為零，高壓線、感應電荷在體內(nèi)的電場強度不為零，故C、D錯誤。
7.(2023·泉州市高二月考)一個不帶電的空心金屬球，在它的球心處放一個正電荷，其電場是下圖中的哪一個
A　　　 　　　B C　　　　　　 D
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把正電荷放在金屬球殼內(nèi)部，由于靜電感應的作用，在球殼的內(nèi)壁會感應出負電荷，在球殼的外壁會感應出正電荷，所以在金屬球殼的殼壁之間，由于正電荷的電場和感應電場的共同作用，在金屬球殼的殼壁之間的電場強度為零，所以在金屬球殼的殼壁之間沒有電場線，但球殼外部的電場分布情況不會受到影響，選項B正確，A、C、D錯誤。
8.(2023·三明市一中高二月考)四幅圖描述的場景依次為雷電擊中避雷針(圖甲)、高壓輸電線上方還有兩條與大地相連的導線(圖乙)、燃氣灶的針尖狀點火器(圖丙)、工人穿戴著含金屬絲制成的工作服進行超高壓帶電作業(yè)(圖丁)，關(guān)于這四幅圖所涉及的物理知識，下列說法正確的是
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能力綜合練
A.圖甲中避雷針的工作原理主要是靜電屏蔽
B.圖丙中的點火器是利用摩擦起電的原理進行點火的
C.圖丙中的點火器的工作原理和圖丁中工作服內(nèi)摻入金屬絲的工作原理
是相同的
D.圖乙中與大地相連的兩條導線所起的作用和圖丁中工作服內(nèi)的金屬絲
所起的作用是相同的
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避雷針的工作原理主要是利用尖端放電避免雷擊，A錯誤；
放電電極做成針尖狀，更容易累積電荷從而發(fā)生尖端放電現(xiàn)象，B錯誤；
點火器是利用尖端放電的原理，而工作服內(nèi)摻入金屬絲，是利用了靜電屏蔽的原理，C錯誤；
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高壓輸電線的上方還有兩條導線，這兩條導線的作用是它們與大地相連，形成稀疏的金屬“網(wǎng)”把高壓線屏蔽起來，免遭雷擊，與工作服內(nèi)摻入金屬絲的工作原理相同，都是利用了靜電屏蔽的原理，D正確。
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9.(2024·陜西省西鄉(xiāng)縣第一中學高二月考)一金屬球原來不帶電，現(xiàn)在沿球直徑的延長線上放置一均勻帶電的細桿MN，如圖所示，金屬球上感應電荷產(chǎn)生的電場在球內(nèi)直徑上a、b、c三點的電場強度大小分別為Ea、Eb、Ec，三者相比，則
A.Ea最大 B.Eb最大
C.Ec最大 D.Ea＝Eb＝Ec
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處于靜電平衡狀態(tài)的導體內(nèi)部電場強度處處為零，故a、b、c三點的電場強度都為零，這是感應電荷產(chǎn)生的電場與外電場疊加的結(jié)果，所以感應電荷在球內(nèi)某點產(chǎn)生的電場的電場強度與MN在這一點產(chǎn)生的電場的電場強度等大反向，由于c點離MN最
近，故MN在c點的電場強度最大，則感應電荷
在c點的電場強度也最大，故C正確，A、B、D錯誤。
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10.(2023·泉州市高二月考)如圖所示，將一不帶電的絕緣枕形導體P放在正點電荷Q的電場中，導體P的a、b兩端分別帶上了感應負電荷與等量的感應正電荷，另外，導體內(nèi)部還有兩點c、d，則以下說法錯誤的是
A.導體上a、b兩端的電勢高低關(guān)系是φa＝φb
B.導體上a、b兩端的電勢高低關(guān)系是φa<φb
C.導體內(nèi)部c、d兩點的場強大小關(guān)系是Ec＝Ed＝0
D.感應電荷在導體內(nèi)部c、d兩點產(chǎn)生的場強大小關(guān)系是Ec′>Ed′≠0
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整個導體處于靜電平衡狀態(tài)，是一個等勢體，因此兩點的電勢關(guān)系為φa＝φb，故A正確，不符合題意，B錯誤，符合題意；
由A、B分析可知，導體處于靜電平衡狀態(tài)，則導體內(nèi)部場強處處為零，即Ec＝Ed＝0，故C正確，不符合題意；
由點電荷場強公式E＝ 可知，正點電荷Q在
c點產(chǎn)生的電場強度大于在d點產(chǎn)生的電場強度，且不等于0，則感應電荷在導體內(nèi)部c、d兩點產(chǎn)生的場強大小關(guān)系是Ec′>Ed′≠0，故D正確，不符合題意。
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11.(多選)(2023·莆田市高二期末)低碳環(huán)保是我們追求的生活方式。如圖所示是一個用來研究靜電除塵的實驗裝置，處于強電場中的空氣分子會被電離為電子和正離子，當鋁板與手搖起電機的正極相連，縫被針與手搖起電機的負極相連，在鋁板和縫被
針中間放置點燃的蚊香。轉(zhuǎn)動手搖起
電機，蚊香產(chǎn)生的煙霧會被電極吸附，
停止轉(zhuǎn)動手搖起電機，蚊香的煙霧又
會裊裊上升。關(guān)于這個現(xiàn)象，下列說
法中正確的是
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A.由于蚊香產(chǎn)生帶正電的煙霧而被吸附
到縫被針上
B.同一煙霧顆粒在被吸附過程中離鋁板
越近速度越大
C.同一煙霧顆粒在被吸附過程中做勻變
速運動
D.同一煙霧顆粒在被吸附過程中若帶電
荷量不變，離鋁板越近則加速度越小
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√
√
中性空氣分子在強電場中被電離成電子和帶正電的離子，蚊香產(chǎn)生的煙霧顆粒吸附電子后帶上負電，在電
場力作用下向鋁板做加速運動，故A
錯誤，B正確；
由于空間電場不是勻強電場，所以煙
霧顆粒不是做勻變速運動，故C錯誤；
因鋁板與縫被針間的電場線形狀相當
于橫向放置的錐形體，離鋁板越近，電場線越稀疏，電場強度越小，煙霧顆粒所受電場力越小，加速度越小，故D正確。
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12.(多選)(2023·邢臺市第二中學高二期中)長為l的導體棒原來不帶電，現(xiàn)將一個帶負電的點電荷(電荷量的絕對值為q)放在導體棒的中心軸線上距離棒的左端R處，如圖所示。當導體棒達到靜電平衡后，已知靜電力常量為k，以下說法正確的是
A.棒上感應電荷在O點處產(chǎn)生的電場強度為零
B.棒上O點處的電場強度為零
C.負點電荷在O點處產(chǎn)生的電場強度大小為 方向沿Oq連線且指向q
D.棒上感應電荷在棒的中點O處產(chǎn)生的電場強度大小為 方向沿Oq連
線且指向q
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尖子生選練
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導體棒達到靜電平衡時，內(nèi)部電場強度處處為0，由于負點電荷q在棒中心O處產(chǎn)生的電場方向沿Oq連線且指向q，所以棒上感應電荷在棒中心O處產(chǎn)生的電場方向沿qO連線且指向O右側(cè)，大小與q在O點產(chǎn)生的電場強度相等，則有E＝ 故A、
D錯誤，B、C正確。
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