資源簡介

第7節　靜電的利用和防護
(分值:100分)
選擇題1~11題,每小題8分,共88分。
基礎對點練
題組一　靜電的利用
1.下列關于靜電除塵的說法中正確的是 (　　)
進入除塵器后,煙霧中的顆粒被強電場電離而帶正電,顆粒向電源負極運動
除塵器中的空氣被電離,煙霧顆粒吸附電子而帶負電,顆粒向電源正極運動
煙霧顆粒帶電后,受到豎直向下的電場力而向下運動
煙霧顆粒被強電場粉碎成更小的顆粒,排到大氣中人眼看不到
2.靜電復印機的中心部件,是一個可以旋轉的接地的鋁輥,表面鍍著一層半導體硒,叫作硒鼓。半導體硒有特殊的光電性質,沒有光線照射時是很好的絕緣體,能保持電荷,受到光的照射就立刻變成導體,將所帶的電荷導走。復印每一頁書稿都要經過充電、曝光、顯影、轉印等幾個步驟,這些步驟是在硒鼓轉動一周的過程中依次完成的。如圖所示,曝光后的硒鼓上留下H字符,關于H字符,下列說法中正確的是 (　　)
H字符是沒有光照射的地方,不帶電荷
H字符是沒有光照射的地方,保持著正電荷
H字符是有光照射的地方,不帶電荷
H字符是有光照射的地方,帶正電荷
3.(多選)工人在對帶電高壓電纜進行檢修工作時需全身穿戴屏蔽服進行作業。下列有關屏蔽服說法正確的是 (　　)
屏蔽服功能的實現利用了電阻分流的原理
屏蔽服可以保護人體免受高壓電場、電磁波的危害
屏蔽服一般使用電阻率較大的材料制成
屏蔽服必須是密封的,才能起到靜電屏蔽的作用
4.如圖為靜電除塵器除塵機理的示意圖。塵埃在電場中通過某種機制帶電,在電場力的作用下向集塵極遷移并沉積,以達到除塵目的,下列表述正確的是 (　　)
到達集塵極的塵埃帶正電荷
電場方向由放電極指向集塵極
帶電塵埃所受電場力的方向與電場方向相同
同一位置帶電荷量越多的塵埃所受電場力越大
5.(多選)(2024·浙江金華高二期中)如圖是某款家用空氣凈化器及其原理示意圖,污濁空氣通過過濾網后使塵埃帶電。圖中充電極b、d接電源負極,集塵極a、c、e接電源正極(接地)下列說法正確的是 (　　)
通過過濾網后空氣中的塵埃帶負電
塵埃在被吸附到集塵極e的過程中動能增大
c、d兩個電極之間的電場方向豎直向上
塵埃被吸附到集塵極a的過程中所受電場力做負功
題組二　靜電的危害與防治
6.下列措施中不是為了防治靜電產生危害的是 (　　)
飛機的輪胎使用導電橡膠制成的
罐車尾部常拖一條鐵鏈
電視機上裝一根戶外天線
在高大的建筑物頂端裝上避雷針
7.(多選)(2024·四川綿陽高二期中)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避雷針導入大地,在此過程中,下列說法正確的是 (　　)
云層靠近避雷針時,針尖感應出正電荷
避雷針上的電流方向從尖端流向底端
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
云層上負電荷流向避雷針的過程中,其電勢能減小
綜合提升練
8.(多選)研究表明,地球表面存在微弱的電場。某次科學研究中,為了研究電子只在重力作用下的運動,將產生電子的裝置放入如圖所示的導體空腔中,導體空腔已在電場中達到了靜電平衡,則下列說法正確的是 (　　)
導體空腔達到靜電平衡時,內表面沒有電荷
電子在導體空腔內運動時,不受電場力的作用
若在導體空腔上打多個小孔,則電子在空腔內會受到電場力
若在導體空腔內放一帶電體,則外電場的電場分布不會受到影響
9.(2024·浙江寧波高二期中)如圖所示,是一個用來研究靜電除塵的實驗裝置,鋁板與手搖起電機的正極相連,鋼針與手搖起電機的負極相連,在鋁板和鋼針中間放置點燃的蚊香。轉動手搖起電機,蚊香放出的煙霧會被電極吸附,停止轉動手搖起電機,蚊香的煙霧又會裊裊上升。關于這個現象,下列說法中正確的是 (　　)
煙塵因為帶正電而被吸附到鋼針上
同一煙塵顆粒在被吸附過程中離鋁板越近速度越小
同一煙塵顆粒在被吸附過程中離鋁板越近速度越大
同一煙塵顆粒在被吸附過程中如果帶電荷量不變,離鋁板越近則加速度越大
10.如圖所示,氣球在頭發上摩擦幾下,靠近水流時會發生靜電感應,讓水流彎曲。元電荷e=1.6×10-19 C。下列說法正確的是 (　　)
摩擦后氣球與頭發都帶負電荷
氣球在頭發上摩擦產生了電荷
水流靠近氣球的那一側帶與氣球相同的電荷
若氣球得到1012個電子,則氣球帶1.6×10-7 C的負電荷
11.如圖是EST模塊凈水技術簡化原理圖,水中溶解的鹽類及其他帶電物質被兩側電極吸引并吸附在兩側的極板上,從而實現了水的除鹽及凈化。兩極板間電場視為勻強電場,元電荷e=1.6×10-19 C,Na+受到的電場力大小約為4×10-13 N。關于此凈水技術下列說法正確的是 (　　)
該技術與活性碳的吸附原理相同
兩極板間電場方向向下
帶正電的粒子向正極板遷移
極板間的電場強度大小為2.5×106 N/C
培優加強練
12.(12分)以煤作燃料的電站,每天排出的煙氣帶走大量的煤粉,不僅浪費燃料,而且嚴重污染環境,利用靜電除塵可以除去煙氣中的煤粉。如圖所示是靜電除塵器的原理示意圖,除塵器由金屬管A和懸在管中的金屬絲B組成,在A、B上各引電極a、b接直流高壓電源。假定煤粉只會吸附電子,而且距金屬絲B越近場強越大。
(1)(4分)試判斷所接高壓電源的極性;
(2)(4分)試定性說明靜電除塵器的工作原理;
(3)(4分)設金屬管A的內徑r=3 m,長為L=50 m,該除塵器吸附煤粉的能力D=3.5×1 kg/(s·m2),求其工作一天能回收煤粉多少噸(最后結果取3位有效數字)
第7節　靜電的利用和防護
1.B　[靜電除塵器的兩個電極接高壓電源，極間形成強電場，使空氣發生電離，自由電子在電場力作用下，向正極加速運動，電子被煙霧顆粒吸附后，一起向電源正極運動，在正極積聚大量顆粒，在重力作用下，從除塵器的下部排出，B正確。]
2.B　[根據題意可知，硒鼓沒有光線照射時是很好的絕緣體，能保持電荷，受到光照時立刻變成導體，電荷會被中和。若利用光學系統將原稿上字跡的像成在硒鼓上，硒鼓上字跡的像應是沒有光照射的地方，保持著正電荷，其他地方受到了光線照射，正電荷被導走，不帶電荷，B正確。]
3.AB　[屏蔽服、人體與高壓電線組成并聯電路，屏蔽服制作采用小電阻率的材料，由于電阻分流原理，可以讓絕大部分電流不經過人體，A正確，C錯誤；屏蔽服利用了靜電屏蔽的原理，其內部電場強度為零，可以保護人體免受高壓電場、電磁波的危害，B正確；實現靜電屏蔽不一定要用密封的金屬殼，金屬網也能起到屏蔽作用，D錯誤。]
4.D　[塵埃在電場力作用下向集塵極遷移并沉積，說明塵埃帶負電，A錯誤；由于集塵極與電池的正極連接，電場方向由集塵極指向放電極，B錯誤；負電荷在電場中受電場力的方向與電場方向相反，C錯誤；根據F＝qE可得，同一位置帶電荷量越多的塵埃所受電場力越大，故D正確。]
5.AB　[塵埃經過過濾網后被正極吸引，所以塵埃帶負電，故A正確；塵埃在被吸附到集塵極e的過程中電場力做正功，動能增大，故B正確；因為充電極b、d接電源負極，集塵極a、c、e接電源正極，所以 c、d兩個電極之間的電場方向豎直向下，故C錯誤；塵埃被吸附到集塵極a的過程中所受電場力做正功，故D錯誤。]
6.C　[飛機的輪胎使用導電橡膠制成的，可以有效將飛機上的靜電導入大地，屬于防治靜電產生危害，故A不符合題意；油罐車在運動的過程中，因為里面的油在晃動，也會摩擦產生靜電，后面拖一條鐵鏈就可以及時的把產生的靜電導走，屬于防治靜電產生危害，故B不符合題意；電視機上裝一根戶外天線的目的是接受電磁波，不屬于防治靜電產生危害，故C符合題意；在高大的建筑物頂端裝上避雷針是靜電現象的防治，故D不符合題意。]
7.AD　[根據同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引，可知云層靠近避雷針時，針尖感應出正電荷，A正確；負電荷從尖端流向底端，而電流的方向規定為正電荷運動的方向，因此電流的方向從底端流向尖端，B錯誤；由于電荷更容易集中到尖端，從而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；云層上負電荷流向避雷針的過程中，電場力做正功，電勢能減小，D正確。]
8.AB　[導體空腔達到靜電平衡時，電荷只分布在外表面，內表面沒有電荷，A正確；導體空腔達到靜電平衡后，空腔內電場強度為零，電子在空腔內不受電場力的作用，B正確；靜電屏蔽不需要容器完全封閉，打有小孔的導體空腔內電場強度仍可為零，電子不會受到電場力，C錯誤；帶電體的電場會使空腔外表面感應出電荷，會影響到空腔外部的電場分布，D錯誤。]
9.C　[在鋁板和鋼針中間形成強電場，處于強電場中的空氣分子會被電離為電子和正離子，煙塵吸附電子帶負電，進而被吸附到鋁板上，A錯誤；由于電場力做功，同一煙塵顆粒在被吸附過程中離鋁板越近速度越大，選項C正確，B錯誤；由于離鋁板越近，電場強度越小，同一煙塵顆粒在被吸附過程中如果帶電荷量不變，離鋁板越近則加速度越小，選項D錯誤。]
10.D　[氣球與頭發摩擦時，頭發失去電子帶正電荷，氣球得到電子帶負電荷，A錯誤；摩擦起電的本質是電荷的轉移，并沒有產生電荷，B錯誤；帶電氣球靠近水流時，水流因為感應起電帶上電荷。靠近氣球一側水流帶上與氣球異種的電荷，而遠離氣球那一側帶上與氣球同種的電荷，C錯誤；氣球得到電子帶負電，Q氣＝1012×1.6×10－19 C＝1.6×10－7 C，D正確。]
11.D　[由題意知，該技術的原理為靜電吸附帶電粒子，活性碳的吸附原理為活性碳中的小孔與被吸附物質充分接觸，進而吸附，兩者原理不同，A錯誤；兩極板間的電場方向應由正極板指向負極板，即電場方向向上，B錯誤；帶正電的粒子受到向上的電場力向負極板遷移 ，C錯誤；由電場強度的定義式可知，極板間的電場強度大小為E＝＝＝2.5×106 N/C，D正確。]
12.(1)a為正極，b為負極　(2)帶電粒子在電場作用下奔向電極，并吸附在電極上　(3)28.5 t
解析　(1)a為正極，b為負極。
(2)由于煤粉吸附電子帶電，故將在電場作用下奔向電極，并吸附在電極上。
(3)設一天回收煤粉的質量為m，管內表面積S＝2πrL
則m＝＝ t＝28.5 t。第7節　靜電的利用和防護
學習目標　1.知道靜電在生活生產中的利用。2.了解靜電噴漆、靜電除塵和靜電復印的工作原理。3.知道靜電的危害及防治的方法。
知識點一　靜電的利用
如圖所示，將鋁片和銅絲放入去掉底部的礦泉水瓶中，用靜電高壓電源的負極連接銅絲，正極連接鋁片，這樣便制成了簡易的靜電除塵器。你知道其中的道理嗎？
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1.靜電噴漆
利用________在物體上噴涂液體或固體涂料，即靜電噴漆。設法使霧化的油漆液滴或固體涂料的細小顆粒飛離噴嘴時帶上________電荷，在電場力作用下飛向作為________的工件，由于同種電荷的排斥作用，就能夠比較均勻地沉積于工件表面。
2.靜電除塵
除塵裝置由金屬管A和懸掛在管中心的________B組成，工作時，使中心的金屬導線B帶________，金屬管A接地，A、B之間產生如圖甲所示的強電場，距B越近，電場越強。導線B附近的氣體分子被強電場電離，形成電子和正離子，電子在向正極A運動的過程中，使煙塵中的顆粒帶上負電。這些帶電顆粒在靜電力作用下被吸附到正極A上，最后在重力作用下落入下方的漏斗中，如圖乙所示。
3.靜電復印機的基本工作原理
激光掃描原稿上的文字或圖案，經反射聚焦在攜帶靜電的________上。激光掃描到原稿上的空白處，硒鼓上相應部位的靜電荷就被________，留在硒鼓上的靜電荷就形成了原稿的文字或圖案。墨粉被硒鼓上的________吸引，被轉移到復印紙上并被加熱固定，復印紙上就出現了原稿上的文字或圖案。
4.靜電的應用主要有以下幾個方面
(1)根據靜電能吸引輕小物體的性質，應用有：靜電復印、靜電噴灑農藥、靜電噴漆、靜電除塵、靜電植絨、靜電凈化空氣等。
(2)利用高壓靜電產生的電場，應用有：靜電保鮮、靜電滅菌、處理作物種子等。
(3)利用靜電放電時產生的臭氧滅菌消毒等。
5.靜電利用的原理
帶電粒子在靜電力作用下聚集到相應帶電極板，從而達到除塵、噴漆、復印等目的。
6.靜電屏蔽的典型模型
電荷分布在導體表面，內部場強為0，雖然電場線中斷，但是要從整體上觀察，沿電場線的方向，電勢逐漸降低，電場線的疏密表示電場的強弱，則有EA>EC>EB＝0，φA>φB>φC。
思考
1.班級在布置元旦晚會的會場時需要把氣球布置到墻上和黑板上，你有什么好辦法嗎？
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2.請再列舉幾個靜電的應用。
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例1 (多選)如圖所示為靜電除塵示意圖，在M、N兩點間加高壓電源時，金屬管內的空氣電離，電離出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。就此示意圖，下列說法正確的是(　　)
A.N接電源的正極 B.M接電源的正極
C.電場強度EB>EA D.電場強度EB訓練1 (多選)靜電噴漆是利用靜電現象制造的，其噴涂原理如圖所示，則以下說法正確的是(　　)
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
知識點二　靜電的危害與防治
如圖所示，在工廠里，靠近傳送帶的工人容易受到電擊。經研究發現，這是由于傳送帶在傳送過程中帶上了電。
(1)為什么靠近傳送帶的物體會帶電？
(2)你可以用什么方法來解決這個問題？
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1.危害
(1)雷雨云的雷鳴電閃。云層向地面________，有可能造成人畜傷亡、擊毀樹木房屋、造成停電事故、釀成飛行事故、引發森林大火、________無線電通信等。
(2)在存放易燃易爆品或產生粉塵、油霧較多的生產場所，________火花極易點燃這些易燃物質，引起________和火災。
(3)靜電放電可能引起電子設備的故障，造成電________干擾。靜電放電還可能導致火箭和衛星發射失敗，干擾航天飛行器的運行。
(4)靜電放電還可以擊穿集成電路和精密的電子元件。
2.靜電危害的防治
(1)要盡快________多余電荷，避免靜電積累。
(2)調節空氣的________。空氣的濕度增大后，原來絕緣體的表面變得潮濕，從而成為導體，一些地方積累的電荷容易隨時放出，無法進一步積累。潮濕的天氣里不容易做好________實驗，也是這個道理。
3.在易燃易爆氣體和粉塵聚集的場所保持良好的通風、消除________火花的引爆條件。
4.給導體加一個________尖端，就能把積累的電荷由尖端放走，這稱為________放電。
思考
1.如圖是醫院常用的手術室，手術中給病人用的麻醉藥是易燃品，因此手術室不允許出現任何電火花。
思考：醫用手術室中對人員和設備有何要求？
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2.油罐車尾部都裝有導電拖地帶，你知道這是為什么嗎？
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例2 生活科技上處處存在靜電現象，有些是靜電的應用，有些是要防止靜電；下列關于靜電防止與應用說法正確的是(　　)
A.印刷車間應保持空氣干燥，避免靜電積累帶來的潛在危害
B.靜電復印機的工作過程實際上和靜電完全無關
C.在地毯中夾雜0.05～0.07 mm的不銹鋼絲導電纖維，是防止靜電危害
D.小汽車的頂部露出一根小金屬桿類同避雷針，是防止靜電危害
訓練2 人們行走時鞋子和地板由于摩擦產生靜電，帶電的離子會在地板表面對空氣中的灰塵產生吸引，對電腦機房、電子廠房等單位會造成一定的影響。防靜電地板又叫作耗散靜電地板，當它接地時，能夠使電荷耗散。地板在施工時，地板下面要鋪設鋁箔，鋁箔要連接到地下預埋導體。下列關于防靜電地板的說法，正確的是(　　)
A.地板下面鋪設鋁箔的作用是防潮
B.地板必須是絕緣體材料
C.地板必須是導電的，如地板中含有導電纖維
D.只要地板下面鋪設鋁箔，地板材料是絕緣的或導電的均可
隨堂對點自測
1.(靜電的利用))(多選)在下列各種措施中，屬于利用靜電的是(　　)
A.靜電除塵 B.靜電噴霧
C.激光打印 D.在高大的建筑物頂端安裝避雷針
2.(靜電除塵)靜電除塵器常用于除去空氣中的粉塵，其原理簡化如圖所示。板狀收集器A接電源正極，線狀電離器B接電源負極，A、B之間有很強的電場，且距離B越近，電場強度越大。靜電除塵器工作時，空氣中的粉塵被吸附到A上，最后在重力的作用下落入收集器A下面的漏斗中(未畫出)。不計粉塵重力，下列說法正確的是(　　)
A.A和B所接電源正負極可以對調
B.A板收集到的粉塵都是帶正電的
C.保證用電安全的情況下，電源電壓越高，除塵的效率越高
D.粉塵靠近A的過程中加速度不變
3.(靜電的防治)(多選)武當山主峰——天柱峰上有一座金殿，常出現雷火煉殿的奇觀：在雷雨交加時，屋頂常會出現盆大的火球，來回滾動。雨過天晴時，大殿屋頂金光燦燦，像被重新洗過一般，如圖所示，對此下列分析正確的是(　　)
A.出現雷火煉殿現象時，大殿內的人是危險的
B.金殿肯定是一個龐大的優良導體
C.金殿頂部肯定很少有帶尖的結構，不易放電
D.金殿如果安裝了避雷針，這種雷火煉殿現象仍會經常出現
第7節　靜電的利用和防護
知識點一
導學　提示　空氣中的帶電塵埃，在靜電力作用下，到達電極而被收集起來。
知識梳理
1.靜電　同種　電極　2.金屬導線　負電　3.硒鼓　消除　靜電
[思考]
1.提示　可以將氣球在頭發上摩擦后使氣球帶電，從而吸附到墻上和黑板上。
2.提示　靜電植絨、靜電凈化空氣、靜電滅菌、靜電保鮮等。
例1 AC　[電子附著在煤粉上，使煤粉帶上負電荷，煤粉吸附在管壁上，說明管壁帶正電，因此可知N接電源正極，故A正確，B錯誤；金屬棒與金屬管可看成圓柱電極與圓環電極，電場線分布情況如圖所示。由圖可知金屬棒附近的B點處電場線較密，而靠近金屬管壁的A點處電場線較疏，故B處場強比A處場強大，即EB>EA，故C正確，D錯誤。]
訓練1 AC　[靜電噴漆的原理就是讓帶電的涂料微粒在強電場的作用下被吸附到工件上，由正電荷對涂料的吸引作用可得出涂料帶負電荷，故A、C正確。]
知識點二
導學　提示　(1)傳送帶因為與被傳送的物體發生摩擦而帶電，靠近傳送帶的物體因為靜電感應也帶上了電。
(2)要避免這種電擊，可以把導體材料如金屬絲等摻到傳送帶材料中，讓傳送帶變成導體，再用適當的方法把傳送帶接地，靜電便不會積累。
知識梳理
1.(1)放電　干擾　(2)靜電　爆炸　(3)磁　2.(1)導走　(2)濕度　靜電　3.靜電　4.金屬　尖端
[思考]
1.提示　人員要穿導電材料制成的鞋子和外套，設備要用導電性好的材料制成且有良好的接地。
2.提示　油罐車在運輸的時候，油會與桶壁摩擦起電，油罐車后面拖一條導電拖地帶就可以將產生的靜電及時導走，防止靜電積累到一定程度再放電發生爆炸危害。
例2 C　[印刷車間中，紙張間摩擦產生大量靜電，所以印刷車間中保持適當的濕度，及時把靜電導走，避免靜電造成的危害，故A錯誤；靜電復印機是利用靜電工作的，與靜電有關，故B錯誤；不銹鋼絲的作用是把鞋底與地毯摩擦產生的電荷傳到大地上，以免發生靜電危害，屬于防止靜電危害，故C正確；小汽車的頂部露出的一根小金屬桿是天線，接收無線電信號用，不屬于防止靜電危害，故D錯誤。]
訓練2 C　[地板在施工時，地板下面要鋪設鋁箔，鋁箔要連接到地下預埋導體，即要將地板上的靜電導走，所以防靜電地板必須是導電的，如地板中含有導電纖維，故C正確。]
隨堂對點自測
1.ABC　[靜電噴霧同靜電除塵、激光打印都是靜電的應用；而安裝避雷針是靜電的防止，故A、B、C正確。]
2.C　[A和B所接電源正負極對調后，粉塵將會被吸附到線狀電離器上，無法落入下面漏斗中，故不能對調，A錯誤；板狀收集器A接電源正極，A帶正電，由異種電荷相互吸引可知，A板收集到的粉塵都是帶負電的，B錯誤；電源電壓越高，線狀電離器附近的電場強度越強，氣體分子越容易被電離，除塵效率越高，C正確；粉塵只受到電場力的作用，由題意知，A、B之間為非勻強電場，粉塵靠近A時，受到的電場力為變力，故粉塵的加速度會改變，D錯誤。]
3.BC　[雷雨天氣時，金殿上空聚集大量電荷，金殿是一個優良導體，由于靜電屏蔽作用，大殿內的人是安全的，A錯誤，B正確；金殿頂部如果有較多帶尖的結構，尖端放電效果明顯，則無法觀測到雷火煉殿現象，因此可以斷定金殿頂部肯定很少有帶尖的結構，不易放電，C正確；金殿如果安裝了避雷針，雷雨天氣時金殿上空聚集的電荷將被導入大地，雷火煉殿現象將無法被觀察到，D錯誤。](共53張PPT)
第7節　靜電的利用和防護
第一章　靜電場
1.知道靜電在生活生產中的利用。
2.了解靜電噴漆、靜電除塵和靜電復印的工作原理。
3.知道靜電的危害及防治的方法。
學習目標
目 錄
CONTENTS
知識點
01
隨堂對點自測
02
課后鞏固訓練
03
知識點
1
知識點二　靜電的危害與防治
知識點一　靜電的利用
知識點一　靜電的利用
如圖所示，將鋁片和銅絲放入去掉底部的礦泉水瓶中，用靜電高壓電源的負極連接銅絲，正極連接鋁片，這樣便制成了簡易的靜電除塵器。你知道其中的道理嗎？
提示　空氣中的帶電塵埃，在靜電力作用下，到達電極而被收集起來。
1.靜電噴漆
利用______在物體上噴涂液體或固體涂料，即靜電噴漆。設法使霧化的油漆液滴或固體涂料的細小顆粒飛離噴嘴時帶上______電荷，在電場力作用下飛向作為______的工件，由于同種電荷的排斥作用，就能夠比較均勻地沉積于工件表面。
靜電
同種
電極
2.靜電除塵
除塵裝置由金屬管A和懸掛在管中心的__________B組成，工作時，使中心的金屬導線B帶______，金屬管A接地，A、B之間產生如圖甲所示的強電場，距B越近，電場越強。導線B附近的氣體分子被強電場電離，形成電子和正離子，電子在向正極A運動的過程中，使煙塵中的顆粒帶上負電。這些帶電顆粒在靜電力作用下被吸附到正極A上，最后在重力作用下落入下方的漏斗中，如圖乙所示。
金屬導線
負電
3.靜電復印機的基本工作原理
激光掃描原稿上的文字或圖案，經反射聚焦在攜帶靜電的______上。激光掃描到原稿上的空白處，硒鼓上相應部位的靜電荷就被______，留在硒鼓上的靜電荷就形成了原稿的文字或圖案。墨粉被硒鼓上的______吸引，被轉移到復印紙上并被加熱固定，復印紙上就出現了原稿上的文字或圖案。
硒鼓
消除
靜電
4.靜電的應用主要有以下幾個方面
(1)根據靜電能吸引輕小物體的性質，應用有：靜電復印、靜電噴灑農藥、靜電噴漆、靜電除塵、靜電植絨、靜電凈化空氣等。
(2)利用高壓靜電產生的電場，應用有：靜電保鮮、靜電滅菌、處理作物種子等。
(3)利用靜電放電時產生的臭氧滅菌消毒等。
5.靜電利用的原理
帶電粒子在靜電力作用下聚集到相應帶電極板，從而達到除塵、噴漆、復印等目的。
6.靜電屏蔽的典型模型
電荷分布在導體表面，內部場強為0，雖然電場線中斷，但是要從整體上觀察，沿電場線的方向，電勢逐漸降低，電場線的疏密表示電場的強弱，則有EA>EC>EB＝0，φA>φB>φC。
【思考】
1.班級在布置元旦晚會的會場時需要把氣球布置到墻上和黑板上，你有什么好辦法嗎？
提示　可以將氣球在頭發上摩擦后使氣球帶電，從而吸附到墻上和黑板上。
2.請再列舉幾個靜電的應用。
提示　靜電植絨、靜電凈化空氣、靜電滅菌、靜電保鮮等。
例1 (多選)如圖所示為靜電除塵示意圖，在M、N兩點間加高壓電源時，金屬管內的空氣電離，電離出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。就此示意圖，下列說法正確的是(　　)
A.N接電源的正極 B.M接電源的正極
C.電場強度EB>EA D.電場強度EBAC
解析　電子附著在煤粉上，使煤粉帶上負電荷，煤粉吸附在管壁上，說明管壁帶正電，因此可知N接電源正極，故A正確，B錯誤；金屬棒與金屬管可看成圓柱電極與圓環電極，電場線分布情況如圖所示。由圖可知金屬棒附近的B點處電場線較密，而靠近金屬管壁的A點處電場線較疏，故B處場強比A處場強大，即EB>EA，故C正確，D錯誤。
訓練1 (多選)靜電噴漆是利用靜電現象制造的，其噴涂原理如圖所示，則以下說法正確的是(　　)
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
解析　 靜電噴漆的原理就是讓帶電的涂料微粒在強電場的作用下被吸附到工件上，由正電荷對涂料的吸引作用可得出涂料帶負電荷，故A、C正確。
AC
知識點二　靜電的危害與防治
如圖所示，在工廠里，靠近傳送帶的工人容易受到電擊。經研究發現，這是由于傳送帶在傳送過程中帶上了電。
(1)為什么靠近傳送帶的物體會帶電？
(2)你可以用什么方法來解決這個問題？
提示　(1)傳送帶因為與被傳送的物體發生摩擦而帶電，靠近傳送帶的物體因為靜電感應也帶上了電。
(2)要避免這種電擊，可以把導體材料如金屬絲等摻到傳送帶材料中，讓傳送帶變成導體，再用適當的方法把傳送帶接地，靜電便不會積累。
1.危害
(1)雷雨云的雷鳴電閃。云層向地面______，有可能造成人畜傷亡、擊毀樹木房屋、造成停電事故、釀成飛行事故、引發森林大火、______無線電通信等。
(2)在存放易燃易爆品或產生粉塵、油霧較多的生產場所，______火花極易點燃這些易燃物質，引起______和火災。
(3)靜電放電可能引起電子設備的故障，造成電____干擾。靜電放電還可能導致火箭和衛星發射失敗，干擾航天飛行器的運行。
(4)靜電放電還可以擊穿集成電路和精密的電子元件。
放電
干擾
靜電
爆炸
磁
2.靜電危害的防治
(1)要盡快______多余電荷，避免靜電積累。
(2)調節空氣的______。空氣的濕度增大后，原來絕緣體的表面變得潮濕，從而成為導體，一些地方積累的電荷容易隨時放出，無法進一步積累。潮濕的天氣里不容易做好______實驗，也是這個道理。
3.在易燃易爆氣體和粉塵聚集的場所保持良好的通風、消除______火花的引爆條件。
4.給導體加一個______尖端，就能把積累的電荷由尖端放走，這稱為______放電。
導走
濕度
靜電
靜電
金屬
尖端
【思考】
1.如圖是醫院常用的手術室，手術中給病人用的麻醉藥是易燃品，因此手術室不允許出現任何電火花。
思考：醫用手術室中對人員和設備有何要求？
提示　人員要穿導電材料制成的鞋子和外套，設備要用導電性好的材料制成且有良好的接地。
2.油罐車尾部都裝有導電拖地帶，你知道這是為什么嗎？
提示　油罐車在運輸的時候，油會與桶壁摩擦起電，油罐車后面拖一條導電拖地帶就可以將產生的靜電及時導走，防止靜電積累到一定程度再放電發生爆炸危害。
C
例2 生活科技上處處存在靜電現象，有些是靜電的應用，有些是要防止靜電；下列關于靜電防止與應用說法正確的是(　　)
A.印刷車間應保持空氣干燥，避免靜電積累帶來的潛在危害
B.靜電復印機的工作過程實際上和靜電完全無關
C.在地毯中夾雜0.05～0.07 mm的不銹鋼絲導電纖維，是防止靜電危害
D.小汽車的頂部露出一根小金屬桿類同避雷針，是防止靜電危害
解析　印刷車間中，紙張間摩擦產生大量靜電，所以印刷車間中保持適當的濕度，及時把靜電導走，避免靜電造成的危害，故A錯誤；靜電復印機是利用靜電工作的，與靜電有關，故B錯誤；不銹鋼絲的作用是把鞋底與地毯摩擦產生的電荷傳到大地上，以免發生靜電危害，屬于防止靜電危害，故C正確；小汽車的頂部露出的一根小金屬桿是天線，接收無線電信號用，不屬于防止靜電危害，故D錯誤。
C
訓練2 人們行走時鞋子和地板由于摩擦產生靜電，帶電的離子會在地板表面對空氣中的灰塵產生吸引，對電腦機房、電子廠房等單位會造成一定的影響。防靜電地板又叫作耗散靜電地板，當它接地時，能夠使電荷耗散。地板在施工時，地板下面要鋪設鋁箔，鋁箔要連接到地下預埋導體。下列關于防靜電地板的說法，正確的是(　　)
A.地板下面鋪設鋁箔的作用是防潮
B.地板必須是絕緣體材料
C.地板必須是導電的，如地板中含有導電纖維
D.只要地板下面鋪設鋁箔，地板材料是絕緣的或導電的均可
解析　地板在施工時，地板下面要鋪設鋁箔，鋁箔要連接到地下預埋導體，即要將地板上的靜電導走，所以防靜電地板必須是導電的，如地板中含有導電纖維，故C正確。
隨堂對點自測
2
ABC
1.(靜電的利用))(多選)在下列各種措施中，屬于利用靜電的是(　 　)
A.靜電除塵 B.靜電噴霧
C.激光打印 D.在高大的建筑物頂端安裝避雷針
解析　靜電噴霧同靜電除塵、激光打印都是靜電的應用；而安裝避雷針是靜電的防止，故A、B、C正確。
C
2.(靜電除塵)靜電除塵器常用于除去空氣中的粉塵，其原理簡化如圖所示。板狀收集器A接電源正極，線狀電離器B接電源負極，A、B之間有很強的電場，且距離B越近，電場強度越大。靜電除塵器工作時，空氣中的粉塵被吸附到A上，最后在重力的作用下落入收集器A下面的漏斗中(未畫出)。不計粉塵重力，下列說法正確的是(　　)
A.A和B所接電源正負極可以對調
B.A板收集到的粉塵都是帶正電的
C.保證用電安全的情況下，電源電壓越高，除塵的效率越高
D.粉塵靠近A的過程中加速度不變
解析　A和B所接電源正負極對調后，粉塵將會被吸附到線狀電離器上，無法落入下面漏斗中，故不能對調，A錯誤；板狀收集器A接電源正極，A帶正電，由異種電荷相互吸引可知，A板收集到的粉塵都是帶負電的，B錯誤；電源電壓越高，線狀電離器附近的電場強度越強，氣體分子越容易被電離，除塵效率越高，C正確；粉塵只受到電場力的作用，由題意知，A、B之間為非勻強電場，粉塵靠近A時，受到的電場力為變力，故粉塵的加速度會改變，D錯誤。
BC
3.(靜電的防治)(多選)武當山主峰——天柱峰上有一座金殿，常出現雷火煉殿的奇觀：在雷雨交加時，屋頂常會出現盆大的火球，來回滾動。雨過天晴時，大殿屋頂金光燦燦，像被重新洗過一般，如圖所示，對此下列分析正確的是(　　)
A.出現雷火煉殿現象時，大殿內的人是危險的
B.金殿肯定是一個龐大的優良導體
C.金殿頂部肯定很少有帶尖的結構，不易放電
D.金殿如果安裝了避雷針，這種雷火煉殿現象仍會經常出現
解析　雷雨天氣時，金殿上空聚集大量電荷，金殿是一個優良導體，由于靜電屏蔽作用，大殿內的人是安全的，A錯誤，B正確；金殿頂部如果有較多帶尖的結構，尖端放電效果明顯，則無法觀測到雷火煉殿現象，因此可以斷定金殿頂部肯定很少有帶尖的結構，不易放電，C正確；金殿如果安裝了避雷針，雷雨天氣時金殿上空聚集的電荷將被導入大地，雷火煉殿現象將無法被觀察到，D錯誤。
課后鞏固訓練
3
B
題組一　靜電的利用
1.下列關于靜電除塵的說法中正確的是(　　)
A.進入除塵器后，煙霧中的顆粒被強電場電離而帶正電，顆粒向電源負極運動
B.除塵器中的空氣被電離，煙霧顆粒吸附電子而帶負電，顆粒向電源正極運動
C.煙霧顆粒帶電后，受到豎直向下的電場力而向下運動
D.煙霧顆粒被強電場粉碎成更小的顆粒，排到大氣中人眼看不到
解析　靜電除塵器的兩個電極接高壓電源，極間形成強電場，使空氣發生電離,自由電子在電場力作用下，向正極加速運動，電子被煙霧顆粒吸附后，一起向電源正極運動，在正極積聚大量顆粒，在重力作用下，從除塵器的下部排出，B正確。
基礎對點練
2.靜電復印機的中心部件，是一個可以旋轉的接地的鋁輥，表面鍍著一層半導體硒，叫作硒鼓。半導體硒有特殊的光電性質，沒有光線照射時是很好的絕緣體，能保持電荷，受到光的照射就立刻變成導體，將所帶的電荷導走。復印每一頁書稿都要經過充電、曝光、顯影、轉印等幾個步驟，這些步驟是在硒鼓轉動一周的過程中依次完成的。如圖所示，曝光后的硒鼓上留下H字符，關于H字符，下列說法中正確的是(　　)
A.H字符是沒有光照射的地方，不帶電荷
B.H字符是沒有光照射的地方，保持著正電荷
C.H字符是有光照射的地方，不帶電荷
D.H字符是有光照射的地方，帶正電荷
答案 B
解析　根據題意可知，硒鼓沒有光線照射時是很好的絕緣體，能保持電荷，受到光照時立刻變成導體，電荷會被中和。若利用光學系統將原稿上字跡的像成在硒鼓上，硒鼓上字跡的像應是沒有光照射的地方，保持著正電荷，其他地方受到了光線照射，正電荷被導走，不帶電荷，B正確。
AB
3.(多選)工人在對帶電高壓電纜進行檢修工作時需全身穿戴屏蔽服進行作業。下列有關屏蔽服說法正確的是(　　)
A.屏蔽服功能的實現利用了電阻分流的原理
B.屏蔽服可以保護人體免受高壓電場、電磁波的危害
C.屏蔽服一般使用電阻率較大的材料制成
D.屏蔽服必須是密封的，才能起到靜電屏蔽的作用
解析　屏蔽服、人體與高壓電線組成并聯電路，屏蔽服制作采用小電阻率的材料，由于電阻分流原理，可以讓絕大部分電流不經過人體，A正確，C錯誤；屏蔽服利用了靜電屏蔽的原理，其內部電場強度為零，可以保護人體免受高壓電場、電磁波的危害，B正確；實現靜電屏蔽不一定要用密封的金屬殼，金屬網也能起到屏蔽作用，D錯誤。
D
4.如圖為靜電除塵器除塵機理的示意圖。塵埃在電場中通過某種機制帶電，在電場力的作用下向集塵極遷移并沉積，以達到除塵目的，下列表述正確的是(　　)
A.到達集塵極的塵埃帶正電荷
B.電場方向由放電極指向集塵極
C.帶電塵埃所受電場力的方向與電場方向相同
D.同一位置帶電荷量越多的塵埃所受電場力越大
解析　塵埃在電場力作用下向集塵極遷移并沉積，說明塵埃帶負電，A錯誤；由于集塵極與電池的正極連接，電場方向由集塵極指向放電極，B錯誤；負電荷在電場中受電場力的方向與電場方向相反，C錯誤；根據F＝qE可得，同一位置帶電荷量越多的塵埃所受電場力越大，故D正確。
AB
5.(多選)(2024·浙江金華高二期中)如圖是某款家用空氣凈化器及其原理示意圖，污濁空氣通過過濾網后使塵埃帶電。圖中充電極b、d接電源負極，集塵極a、c、e接電源正極(接地)下列說法正確的是(　　)
A.通過過濾網后空氣中的塵埃帶負電
B.塵埃在被吸附到集塵極e的過程中動能增大
C.c、d兩個電極之間的電場方向豎直向上
D.塵埃被吸附到集塵極a的過程中所受電場力做負功
解析　塵埃經過過濾網后被正極吸引，所以塵埃帶負電，故A正確；塵埃在被吸附到集塵極e的過程中電場力做正功，動能增大，故B正確；因為充電極b、d接電源負極，集塵極a、c、e接電源正極，所以 c、d兩個電極之間的電場方向豎直向下，故C錯誤；塵埃被吸附到集塵極a的過程中所受電場力做正功，故D錯誤。
C
題組二　靜電的危害與防治
6.下列措施中不是為了防治靜電產生危害的是(　　)
A.飛機的輪胎使用導電橡膠制成的
B.罐車尾部常拖一條鐵鏈
C.電視機上裝一根戶外天線
D.在高大的建筑物頂端裝上避雷針
解析　飛機的輪胎使用導電橡膠制成的，可以有效將飛機上的靜電導入大地，屬于防治靜電產生危害，故A不符合題意；油罐車在運動的過程中，因為里面的油在晃動，也會摩擦產生靜電，后面拖一條鐵鏈就可以及時的把產生的靜電導走，屬于防治靜電產生危害，故B不符合題意；電視機上裝一根戶外天線的目的是接受電磁波，不屬于防治靜電產生危害，故C符合題意；在高大的建筑物頂端裝上避雷針是靜電現象的防治，故D不符合題意。
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7.(多選)(2024·四川綿陽高二期中)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.避雷針上的電流方向從尖端流向底端
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.云層上負電荷流向避雷針的過程中，其電勢能減小
解析　根據同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引，可知云層靠近避雷針時，針尖感應出正電荷，A正確；負電荷從尖端流向底端，而電流的方向規定為正電荷運動的方向，因此電流的方向從底端流向尖端，B錯誤；由于電荷更容易集中到尖端，從而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；云層上負電荷流向避雷針的過程中，電場力做正功，電勢能減小，D正確。
AB
綜合提升練
8.(多選)研究表明，地球表面存在微弱的電場。某次科學研究中，為了研究電子只在重力作用下的運動，將產生電子的裝置放入如圖所示的導體空腔中，導體空腔已在電場中達到了靜電平衡，則下列說法正確的是(　　)
A.導體空腔達到靜電平衡時，內表面沒有電荷
B.電子在導體空腔內運動時，不受電場力的作用
C.若在導體空腔上打多個小孔，則電子在空腔內
會受到電場力
D.若在導體空腔內放一帶電體，則外電場的電場分布不會受到影響
解析　導體空腔達到靜電平衡時，電荷只分布在外表面，內表面沒有電荷，A正確；導體空腔達到靜電平衡后，空腔內電場強度為零，電子在空腔內不受電場力的作用，B正確；靜電屏蔽不需要容器完全封閉，打有小孔的導體空腔內電場強度仍可為零，電子不會受到電場力，C錯誤；帶電體的電場會使空腔外表面感應出電荷，會影響到空腔外部的電場分布，D錯誤。
C
9.(2024·浙江寧波高二期中)如圖所示，是一個用來研究靜電除塵的實驗裝置，鋁板與手搖起電機的正極相連，鋼針與手搖起電機的負極相連，在鋁板和鋼針中間放置點燃的蚊香。轉動手搖起電機，蚊香放出的煙霧會被電極吸附，停止轉動手搖起電機，蚊香的煙霧又會裊裊上升。關于這個現象，下列說法中正確的是(　　)
A.煙塵因為帶正電而被吸附到鋼針上
B.同一煙塵顆粒在被吸附過程中離鋁板越近速度越小
C.同一煙塵顆粒在被吸附過程中離鋁板越近速度越大
D.同一煙塵顆粒在被吸附過程中如果帶電荷量不變，離鋁板越近則加速度越大
解析　在鋁板和鋼針中間形成強電場，處于強電場中的空氣分子會被電離為電子和正離子，煙塵吸附電子帶負電，進而被吸附到鋁板上，A錯誤；由于電場力做功，同一煙塵顆粒在被吸附過程中離鋁板越近速度越大，選項C正確，B錯誤；由于離鋁板越近，電場強度越小，同一煙塵顆粒在被吸附過程中如果帶電荷量不變，離鋁板越近則加速度越小，選項D錯誤。
D
10.如圖所示，氣球在頭發上摩擦幾下，靠近水流時會發生靜電感應，讓水流彎曲。元電荷e＝1.6×10－19 C。下列說法正確的是(　　)
A.摩擦后氣球與頭發都帶負電荷
B.氣球在頭發上摩擦產生了電荷
C.水流靠近氣球的那一側帶與氣球相同的電荷
D.若氣球得到1012個電子，則氣球帶1.6×10－7 C的負電荷
解析　氣球與頭發摩擦時，頭發失去電子帶正電荷，氣球得到電子帶負電荷，A錯誤；摩擦起電的本質是電荷的轉移，并沒有產生電荷，B錯誤；帶電氣球靠近水流時，水流因為感應起電帶上電荷。靠近氣球一側水流帶上與氣球異種的電荷，而遠離氣球那一側帶上與氣球同種的電荷，C錯誤；氣球得到電子帶負電，Q氣＝1012×1.6×10－19 C＝1.6×10－7 C，D正確。
D
11.如圖是EST模塊凈水技術簡化原理圖，水中溶解的鹽類及其他帶電物質被兩側電極吸引并吸附在兩側的極板上，從而實現了水的除鹽及凈化。兩極板間電場視為勻強電場，元電荷e＝1.6×10－19 C，Na＋受到的電場力大小約為4×10－13 N。關于此凈水技術下列說法正確的是(　　)
A.該技術與活性碳的吸附原理相同
B.兩極板間電場方向向下
C.帶正電的粒子向正極板遷移
D.極板間的電場強度大小為2.5×106 N/C
培優加強練
12.以煤作燃料的電站，每天排出的煙氣帶走大量的煤粉，不僅浪費燃料，而且嚴重污染環境，利用靜電除塵可以除去煙氣中的煤粉。如圖所示是靜電除塵器的原理示意圖，除塵器由金屬管A和懸在管中的金屬絲B組成，在A、B上各引電極a、b接直流高壓電源。假定煤粉只會吸附電子，而且距金屬絲B越近場強越大。
(1)試判斷所接高壓電源的極性；
(2)試定性說明靜電除塵器的工作原理；
(3)設金屬管A的內徑r＝3 m，長為L＝50 m，該除塵器吸附煤粉的能力D＝3.5×10－4 kg/(s·m2)，求其工作一天能回收煤粉多少噸(最后結果取3位有效數字)
答案　(1)a為正極，b為負極　(2)帶電粒子在電場作用下奔向電極，并吸附在電極上　(3)28.5 t
解析　(1)a為正極，b為負極。
(2)由于煤粉吸附電子帶電，故將在電場作用下奔向電極，并吸附在電極上。
(3)設一天回收煤粉的質量為m，管內表面積S＝2πrL

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