資源簡介

第九章　第4節
課后知能作業
基礎鞏固練
1．某研究性學習小組學習電學知識后對電工穿的高壓作業服進行研究，發現高壓作業服是用銅絲編織的，下列各同學的理由正確的是(　　)
A．甲認為銅絲編織的衣服不易拉破，所以用銅絲編織
B．乙認為電工被銅絲紡織的衣服包裹，使身體能夠導電，對人體起保護作用
C．丙認為電工被銅絲紡織的衣服包裹，使體內場強保持為零，對人體起保護作用
D．丁認為銅絲必須達到一定的厚度，才能對人體起到保護作用
答案：C
解析：電工穿的銅絲編織的高壓作業服使內部場強處處為零，可以有效避免電工受到電擊，對人體起到保護作用，主要應用了靜電屏蔽原理，選項C正確，A、B、D錯誤。故選C。
2．電梯轎廂、電梯門都為金屬材質，對手機信號的衰減極大，這是封閉的金屬轎廂靜電屏蔽作用導致的。下列情景中不是利用靜電屏蔽的選項是(　　)
A．高樓大廈的頂端裝有避雷針
B．優質話筒線外面有一層金屬網將導線包圍，以防止干擾信號侵入
C．超高壓帶電作業的工人穿戴的工作服是用包含金屬絲的織物制成
D．高壓輸電線線塔上有三根較粗的輸電線，其上方還有兩條較細的電線，它們與大地相連形成一個稀疏的金屬“網”
答案：A
解析：高樓大廈的頂端裝有避雷針，是靜電的防止，不是利用靜電屏蔽，故A滿足題意；優質話筒線外面有一層金屬網將導線包圍，以防止干擾信號侵入，是靜電屏蔽的利用，故B不滿足題意；超高壓帶電作業的工人穿戴的工作服是用包含金屬絲的織物制成，工作服就像一個金屬網罩，可以起到靜電屏蔽的作用，保護工人的安全，故C不滿足題意；高壓輸電線線塔上有三根較粗的輸電線，其上方還有兩條較細的電線，它們與大地相連形成一個稀疏的金屬“網”，利用的是靜電屏蔽的原理，故D不滿足題意。故選A。
3.武當山位于湖北省西北部，其主峰天柱峰頂屹立著一座光耀百里的金殿。殿高5.54米，寬4.4米，進深3.15米，全部為銅鑄鎏金。金殿頂部，除海馬等屋頂上的裝飾外，很少有帶尖的結構。在雷雨天氣時，出現“雷火煉殿”奇觀。近年來因為金殿周圍的一些建筑物常遇雷擊，金殿也安裝了避雷針，此后奇觀消失，金殿的色澤暗淡了許多。下列關于此現象的分析錯誤的是(　　)
A．“雷火煉殿”奇觀的本質是劇烈的放電現象
B．少有帶尖的結構，不易放電，能使電壓升得比較高，保證“煉殿”之需
C．當出現奇觀時，人在大殿內部也是非常危險的
D．當帶負電的積雨云靠近時，由于避雷針，奇觀消失，避雷針會受到向西的安培力作用
答案：A
解析：“雷火煉殿”奇觀的本質是云層與金殿頂部之間形成巨大的電壓，使空氣電離，故A項錯誤；少有帶尖的結構，不易放電，能使電壓升得比較高，保證“煉殿”之需，故B項正確；當出現奇觀時，人在大殿內部也是非常危險的，故C項正確；當帶負電的積雨云靠近時，由于靜電感應，大量的負電荷從避雷針頂部移動到地面，形成向上的電流，而地球的磁場大致從南到北，根據左手定則，避雷針受到偏西的安培力，故D項正確。故選A。
4．關于下列四幅圖的說法錯誤的是(　　)
A．圖甲為靜電除塵原理的示意圖，帶負電的塵埃將被吸附到帶正電的板狀收集器A上
B．如圖乙所示，給汽車加油前要觸摸一下靜電釋放器，是為了導走人身上的電荷
C．圖丙為靜電噴漆的原理圖，涂料微粒在電場力作用下沿電場線運動到電極上
D．如圖丁所示，高層建筑物頂端安裝有避雷針，避雷針的原理為尖端放電
答案：C
解析：圖甲為靜電除塵原理的示意圖，根據電荷間的相互作用可知，異種電荷相互吸引，因此帶負電的塵埃將被吸附到帶正電的板狀收集器A上，故A正確；給汽車加油前要觸摸一下靜電釋放器，其原理是導走人身的靜電，故B正確；圖丙為靜電噴漆的原理圖，因為電場線是曲線，涂料微粒在電場力作用下不會沿電場線運動，故C錯誤；高層建筑物頂端安裝有避雷針，避雷針的原理為尖端放電，故D正確。本題選錯誤的，故選C。
5.為了減少污染，工業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。假設塵埃向收塵極運動過程中所帶電荷量不變，下列判斷正確的是(　　)
A．金屬圓筒內存在勻強電場
B．金屬圓筒內越靠近收塵極電場強度越小
C．帶電塵埃向收塵極運動過程中動能越來越小
D．帶電塵埃向收塵極運動過程中加速度越來越大
答案：B
解析：根據題圖信息可知除塵器內電場在水平面上的分布類似于負點電荷電場，電場線方向由收塵極指向電暈極，故A錯誤；逆電場線方向，電場線是平面輻射狀，故越靠近收塵極，電場強度越小，故B正確；塵埃帶負電后受電場力作用向收塵極運動，電場力做正功，動能越來越大，故C錯誤；離電暈極越遠，場強越小，塵埃帶電荷量不變，電場力越小，由牛頓第二定律可知，加速度越來越小，故D錯誤。
6．如圖所示，口罩中間層的熔噴布是一種用絕緣材料做成的帶有靜電的超細纖維布，它能阻隔幾微米的粉塵、飛沫等，這種阻隔作用是利用了(　　)
A．靜電吸附 B．尖端放電
C．靜電屏蔽 D．電磁感應
答案：A
解析：由題意可知，熔噴布是一種用絕緣材料做成的帶有靜電的超細纖維布，所以當幾微米的病毒靠近時，由于靜電感應而帶電，從而被熔噴布吸附，可知，其原理為靜電感應和靜電吸附。故A正確；B、C、D錯誤。故選A。
能力提升練
7．物理課時，老師將一不帶電的金屬球殼用絕緣支架固定。球殼橫截面如圖所示，球心為O，A是球心左側一點。當老師把絲綢摩擦過的玻璃棒緩慢靠近A點，可判定(　　)
A．球殼將帶上負電
B．沿過A的虛線將球殼分為左、右兩部分，則左側球殼的帶電荷量小于右側球殼的帶電荷量
C．A點的電場強度逐漸增大
D．球殼上的感應電荷在A點產生的電場強度逐漸增大
答案：D
解析：絲綢摩擦過的玻璃棒帶正電，靠近A點，則球殼左邊帶負電右邊帶正電，整體仍顯示電中性，不帶電，故A錯誤；因為整體顯示電中性，正電荷與負電荷數量相等，無論怎樣將球殼分開，兩部分的帶電荷量始終相同，故B錯誤；球殼內部場強處處為零，玻璃棒緩慢靠近A點，A點的電場強度一直為零，故C錯誤；玻璃棒緩慢靠近A點，玻璃棒在A點形成的場強增大，而A點的電場強度一直為零，則球殼上的感應電荷在A點產生的電場強度逐漸增大，故D正確。故選D。
8．下列做法中屬于防止靜電產生危害的是(　　)
A．在高大的建筑物頂端裝避雷針
B．靜電復印
C．在高大的煙囪中安裝靜電除塵器
D．汽車制造廠車間里進行靜電噴漆
答案：A
解析：當打雷的時候，由于靜電感應，在高大的建筑物頂端積累了很多的靜電，容易導致雷擊事故，所以在高大的建筑物頂端安裝避雷針可以把雷電引入地下，保護建筑物的安全，屬于靜電防止，故A符合題意；靜電復印是利用異種電荷相互吸引而使碳粉吸附在紙上，屬于靜電應用，故B不符合題意；靜電除塵時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，屬于靜電應用，故C不符合題意；噴槍噴出的油漆微粒帶正電，因相互排斥而散開，形成霧狀，被噴涂的物體帶負電，對霧狀油漆產生引力，把油漆吸到表面，屬于靜電應用，故D不符合題意。所以選A。
9. (多選)如圖所示，在距離原來不帶電的金屬球中心r處P點放置一個電荷量為q(q＞0)的負點電荷，當金屬球達到靜電平衡后，下列說法正確的是(　　)
A．金屬球的左側帶負電，右側帶正電
B．金屬球的左側帶正電，右側帶負電
C．金屬球內O處的場強為0
D．感應電荷在金屬球內O處的場強大小為E＝
答案：BCD
解析：根據靜電感應帶電本質：電子的轉移，因此金屬球左側帶正電，右側帶負電，并且正負電荷等量，故A錯誤，B正確；金屬球內部處于靜電平衡狀態，故合場強處處為零。故C正確；感應電荷在球心處產生的場強和點電荷q產生的場強方向相反，由于P處是負電荷，P在O處的電場方向水平向左，所以感應電荷在O點產生的電場方向水平向右，大小與P點負電荷在O處產生電場強度大小相等，即為E＝，故D正確。故選BCD。
10.如圖所示，在玻璃管中心軸上安裝一根直導線，玻璃管外繞有線圈，直導線的一端和線圈的一端分別跟感應圈的兩放電柱相連。開始，感應圈未接通電源，點燃蚊香，讓煙通過玻璃管冒出。當感應圈電源接通時，玻璃管中的導線和管外線圈間就會加上高電壓，立即可以看到，不再有煙從玻璃管中冒出來了。過一會兒還可以看到管壁吸附了一層煙塵。
請思考一下：這是什么原因？
答案：當感應圈電源接通時，玻璃管中的導線和管外線圈間就會加上高電壓，形成強電場。煙塵顆粒都是帶電的，在強電場中受靜電力作用偏轉后被吸附在管壁上。
解析：靜電場使氣體電離從而使塵粒帶電吸附到電極上的收塵方法。在強電場中空氣分子被電離為正離子和電子，電子奔向正極過程中遇到塵粒，使塵粒帶負電吸附到正極。
11．在一個導體尖端附近放一根點燃的蠟燭，當我們不斷地給導體充電時，火焰就好像被風吹動一樣朝背離尖端的方向偏斜。應用尖端放電解釋這一現象。
答案：見解析
解析：我們不斷地給導體充電時，在導體尖端附近強電場的作用下，空氣中殘留的離子會發生激烈運動，在激烈運動的過程中它們和空氣分子相碰時，會使空氣分子電離。從而產生了大量新的離子，與尖端上電荷同號的離子受排斥而飛向遠方，蠟燭火焰偏斜就是受到這種離子流形成的“電風”吹動的結果。
12．(1)一個帶電金屬球達到靜電平衡時，球內部沒有凈剩電荷，電荷均勻分布在外表面，球內部場強處處為0，其在球的外部產生的電場，與一個位于球心、電荷量相等的點電荷在同一點產生的電場相同。已知靜電力常量為k。
①根據電場強度的定義式和庫侖定律，推導一個電荷量為Q的點電荷，在與之相距r處的電場強度的表達式________。
②若將金屬球內部挖空，使其成為一個均勻球殼，如圖1所示。金屬球殼的電荷量為Q，A、B是到球心的距離分別為r1和r2的兩點，則A點的場強E1＝________，B點的場強E2＝________。
(2)萬有引力定律與庫侖定律有相似的形式，因此質點的引力場與點電荷的電場也有很多相似的規律。已知引力常量為G。
①類比點電荷電場強度的表達式，寫出一個質量為m的質點在與之相距r處的引力場強度EG的表達式________。
②假設沿地軸的方向鑿通一條貫穿地球兩極的隧道，隧道極窄，地球仍可看作一個半徑為R、質量分布均勻的球體。如圖2所示，以地心為原點，向北為正方向建立x軸，請在圖3中作圖描述隧道中地球引力場強度隨x變化的規律，并說明作圖依據_____________________________________________。
答案：　(1)k　0　k　(2)G　見解析
解析：(1)①電荷量為Q的點電荷，在與之相距r處放一試探電荷q，根據庫侖定律，該試探電荷受到的電場力為F＝k
由電場強度E＝得電荷量為Q的點電荷，在與之相距r處電場強度E＝k
②一個帶電金屬球達到靜電平衡時，球內部沒有凈剩電荷，電荷均勻分布在外表面，球內部場強處處為0，其在球的外部產生的電場，與一個位于球心、電荷量相等的點電荷在同一點產生的電場相同。A點在均勻帶電球殼內部，故A點場強E1＝0
B點的場強E2＝k
(2)①設距離一個質量為m的質點r處，放一個質量為m1另外一質點，在與之相距r處的引力場強度EG＝＝＝G
②假設地球平均密度為ρ，隧道中距離地心為x處地球引力場強度大小EG＝＝Gρπx
又因為在隧道中，在原點以北某物體受地球引力向南，在原點以南某物體受地球引力向北，故隧道中地球引力場強度隨x變化的規律定性變化圖像(右圖)。
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第九章　靜電場及其應用
第4節　靜電的防止與利用
核心素養 學習重點
物理觀念 知道處于靜電平衡的導體內部電場強度處處為0。了解尖端放電、靜電屏蔽現象，了解靜電的防止的原理。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。 理解靜電平衡的概念及特征。應用靜電平衡知識認識導體的電荷分布特點、尖端放電現象、靜電屏蔽現象。
科學思維 理解靜電平衡狀態的形成過程。
科學探究 探究靜電屏蔽現象。
科學態度
與責任 關注生活、生產中的靜電現象，體會物理學與生產和生活的緊密聯系。
探究點1　 靜電平衡
●新知導學
探究：自然界到處都有靜電。生活中的穿衣、脫衣、運動等過程都可能產生靜電。在加油站給車加油前，為什么要觸摸一下靜電釋放器？
?[提示]
[提示]
靜電有其有利的一面，也有有害的一面。觸摸靜電釋放器是為了將靜電傳導走，避免靜電引發火災。
●基礎梳理
1．靜電感應現象：放在電場中的導體，其內部自由電荷在__________作用下定向移動，而使導體兩端出現________________的現象。
2．靜電平衡狀態：導體中(包括表面)自由電子不再發生定向移動，我們就認為導體達到了________________。
電場力
等量異號電荷
靜電平衡狀態
3．靜電平衡產生原理：如下圖所示，將金屬導體放到外電場E0中，導體中自由電子受到外電場的電場力作用后向左移動，在右側出現多余正電荷，導體兩側出現的正、負電荷在導體內部產生電場強度E′，該電場強度與外電場方向相反，這兩個電場疊加后使原電場強度逐漸減弱，直至導體內部各點的合電場強度E＝0為止，此時F＝Eq＝0，導體內的自由電子不再發生定向移動。
●重難解讀
1．靜電平衡狀態下導體的特點
(1)處于靜電平衡狀態的導體，內部的場強處處為零。
(2)表面處的場強不為零，表面處的場強方向跟導體表面垂直。
(3)金屬導體建立靜電平衡的時間是非常短暫的。
2．導體上電荷的分布
(1)處于靜電平衡狀態的導體，內部沒有電荷，電荷只分布在外表面上。
(2)在導體表面，越尖銳的位置，電荷的密度(單位面積的電荷量)越大，凹陷的位置幾乎無電荷。
注意：人與大地都是導體，在人觸摸導體的過程中，帶電體、人、大地組成一個新導體，地球往往是新導體的遠端。
類型　靜電平衡
典題1：如圖所示，長為L的導體棒AB原來不帶電，現將一個帶正電的點電荷Q放在導體棒的左側BA延長線上的C點，且C點距離導體棒的A端為R，O為AB的中點。當導體棒達到靜電平衡后，下列說法正確的是(　　)
A．導體棒靠近A端場強大，靠近B端場強小
B．導體棒A端帶正電，B端帶負電
C．感應電荷在O點的場強方向由O點指向A
?[思維點撥]
[思維點撥]
金屬棒達到靜電平衡時，電荷不再定向移動說明導體各處合場強為零
答案：C
?[規律方法]
[規律方法]
金屬棒達到靜電平衡前導體中自由電荷在電場力作用下將發生定向移動，導體兩端出現感應電荷，感應電荷在導體中產生反方向電場強度E′。導體兩端聚集的正負電荷越來越多，導體內部的反向電場E′越來越強。感應電荷的電場增到與外電場相等時E′＝E0，自由電荷的定向移動停止。導體內合場強為零。
跟蹤訓練1：在點電荷－Q的電場中，一金屬圓盤處于靜電平衡狀態，若圓平面與點電荷在同一平面內，則盤上感應電荷在盤中P點所激發的場強E′的方向在圖中正確的是(　　)
答案：A
解析：金屬圓盤處于靜電平衡狀態，因此內部每點的合場強都為零，即金屬圓盤內的每一點，感應電荷產生的電場強度都與點電荷－Q在該點產生的電場強度大小相等、方向相反，即感應電荷的電場線與點電荷－Q的電場線重合，且方向相反。負點電荷在P點激發的場強指向負點電荷，所以感應電荷在盤中P點所激發場強E′背離負點電荷。故A正確，B、C、D錯誤。故選A。
探究點2　 尖端放電
●新知導學
探究：尖端放電現象是怎樣發生的？
?[提示]
[提示]
①導體周圍的強電場使空氣中殘留的帶電粒子發生劇烈運動。
②帶電粒子與氣體分子碰撞使氣體分子中的正負電荷分離。強電場使空氣分子中正負電荷分離的現象叫作空氣的電離。
③新產生的帶電粒子在強電場的作用下使空氣進一步電離。
④電離產生的帶電粒子在電場的作用下，向著與自己電荷符號相反的一端運動。
●基礎梳理
導體尖端的__________使附近的空氣電離，電離后的________離子與尖端的電荷________，這相當于導體從尖端________電荷。這種現象叫作____________。
強電場
異種
中和
失去
尖端放電
●重難解讀
1．空氣的電離：在一定條件下，導體尖端周圍的強電場足以使空氣中殘留的帶電粒子發生劇烈運動，并與空氣分子碰撞從而使空氣分子中的正負電荷分離。
2．尖端放電：中性的分子電離后變成帶負電的自由電子和失去電子而帶正電的離子。這些帶電粒子在強電場的作用下加速，撞擊空氣中的分子，使它們進一步電離，產生更多的帶電粒子。那些所帶電荷與導體尖端的電荷符號相反的粒子，由于被吸引而奔向尖端，與尖端上的電荷中和，這相當于導體從尖端失去電荷。
類型　尖端放電
典題2：(多選)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，低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，云層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．向塔尖端運動的負電荷受到的電場力越來越小
C．越靠近避雷針尖端，電場強度越大
D．向塔尖端運動的負電荷做加速運動
?[思維點撥]
[思維點撥]
和感應起電的原理一樣，避雷針尖端帶大量正電荷，使其周圍產生很強的電場
答案：ACD
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，故A正確；據電場線的疏密可知，塔尖的電場強度較大，所以向塔尖端運動的電荷受到的電場力越來越大，故B錯誤；由于電荷更容易集中到尖端，越靠近避雷針尖端電場強度越大，故C正確；負電荷在電場力的作用下向塔尖端運動，電場力做正功，速度增大，故D正確。故選ACD。
?[規律方法]
[規律方法]
(1)制作避雷針。原理：當帶電的雷雨云接近建筑物時，由于靜電感應，金屬棒出現與云層相反的電荷。通過尖端放電，使得空氣中的帶電粒子與空氣中的異號電荷中和，避免建筑物遭受雷擊。
(2)一般的電子打火裝置、避雷針、工業煙囪除塵的裝置利用的都是尖端放電的原理。
防止：高壓設備中導體的表面盡量光滑會減少電能的損失。
跟蹤訓練2：在燃氣灶上常安裝電子點火器，接通電子線路時產生高電壓，通過高壓放電的電火花來點燃氣體。電子點火器的放電電極應該做成(　　)
A．針尖狀 B．圓頭狀
C．方形 D．橢球形
答案：A
解析：尖端電荷容易聚集，電子點火器需瞬間高壓放電，需要高電荷密度區。故安裝的電子點火器往往把放電電極做成針形。故選A。
探究點3　 靜電屏蔽
●新知導學
探究：處于靜電平衡狀態的導體內部沒有電荷，電荷只分布在導體的外表面。如果放入靜電場的是一個空腔導體，電荷分布又有什么特點呢？
?[提示]
[提示]
電荷仍分布在導體的外表面，導體的內表面沒有電荷。
●基礎梳理
1．靜電屏蔽
靜電平衡時，空腔導體內表面沒有電荷，導體殼內空腔里的電場強度處處為______。外電場對殼(網)內的儀器不會產生影響，金屬殼的這種作用叫作____________。
2．靜電屏蔽的應用：電學儀器外面有金屬殼、野外高壓線上方還有兩條導線與大地相連。
0
靜電屏蔽
●重難解讀
靜電屏蔽的本質
1．導體內部不受外部電場的影響的情況
現象：如圖1甲，由于靜電感應，驗電器箔片張開。如圖1乙，將驗電器放入導體網罩內部后驗電器箔片不張開，即外部電場影響不到導體內部。
2．接地導體殼內部電場對殼外空間無影響情況
現象：如圖2甲導體殼沒有接地時，處于內部電場中，達到靜電平衡，導體殼內外表面出現等量異種電荷，殼內外表面之間場強處處為零，殼外場強不為零。
導體殼接地后，如圖2乙所示，導體殼外的正電荷被大地負電荷中和，正電荷出現在地球的另一端無窮遠處，導體殼內外表面之間及導體外部場強處處為零，導體外部空間不受內部電場影響。特別提示：絕緣球殼中沒有自由電荷，當放入外電場時，不會發生靜電感應現象，殼內場強也不會為零，即不能起到屏蔽外電場的作用。
類型　靜電屏蔽的理解
典題3：(多選)如圖所示，一個驗電器用金屬網罩罩住，當加上水平向右的、場強大小為E的勻強電場時，下列說法正確的是(　　)
A．驗電器的箔片不張開
B．金屬網罩內部空間存在向右的勻強電場
C．金屬網罩上的感應電荷在金屬網罩內部
空間產生的電場方向為水平向左
D．金屬網罩內外表面都存在感應電荷
?[思維點撥]
[思維點撥]
在電場中由于靜電感應，金屬網罩中的自由電荷會移動，從而會產生一個電場和外加電場相互抵消。
答案：AC
解析：因為在金屬內部由于電子可以自由移動，當加上水平向右的、場強大小為E的勻強電場時，金屬網罩會產生一個與外加電場相反的電場，來抵消在金屬網罩內部的電場，以保證平衡，從而金屬網罩上電荷重新分布。就是所謂“靜電屏蔽”的原理。此時驗電器不會受到影響，故驗電器的箔片不張開，故A正確；金屬網罩內部空間合場強為零，不存在電場，故B錯誤；金屬網罩上的感應電荷會在網罩內部空間產生一個與外加電場相反的電場，即水平向左，故C正確；金屬網罩內表面不存在感應電荷，感應電荷分布在外表面，故D錯誤。故選AC。
?[規律方法]
[規律方法]
靜電屏蔽的本質：是靜電感應，導體外表面感應電荷與外電場在導體內部任一點的場強的疊加結果為零。
跟蹤訓練3：(多選)如圖所示，絕緣金屬球殼的空腔內、外各有一小球B和A，球殼接地。下列說法正確的是(　　)
A．若A球帶電，則球殼內的B球處的電場強度為零
B．若B球帶電，則A球處的電場強度不為零
C．若A球和B球均帶電，則彼此也不會相互影響
D．若A球和B球均帶電，則由于球殼接地，A球對B球沒有影響，但B球對A球有影響
答案：AC
解析：若A球帶電，則B球相當于放置在金屬球殼內，B球處的電場強度為零，故A正確；若B球帶電，則A球相當于放置在金屬球殼和大地構成的導體球殼內，A球處的電場強度也為零，故B錯誤；由于靜電屏蔽，A、B兩球彼此不會相互影響，故C正確，D錯誤。故選AC。
探究點4　 靜電吸附
●新知導學
探究：靜電除塵的原理
(1)如圖所示，極板A和電極B，哪里附近的空氣更容易被電離呢？
(2)極板A和電極B分別帶什么電？
(3)被電離的電子在A、B之間的電場中怎樣運動？會帶來什么影響？
?[提示]
[提示]
(1)電極B附近的空氣分子更容易被電離。
(2)極板A帶正電，電極B帶負電。
(3)電子向著正極A運動。電子在向著正極A運動的過程中，遇到油煙中的小油滴，會使油滴帶負電。靜電除塵的原理：帶電粒子在電場中受到靜電力作用向著電極運動，最后被吸附在電極上。
●基礎梳理
在生產和生活中，靜電的應用十分廣泛，如：
(1)靜電除塵：設法使空氣中的塵埃帶電，在靜電力作用下，塵埃到達電極而被收集起來。
(2)靜電噴漆：接負高壓的涂料霧化器噴出的油漆微粒帶負電，在靜電力作用下，這些微粒向著作為正極的工件運動，并沉積在工件的表面，完成噴漆工作。
(3)靜電復印：復印機的核心部件是有機光導體鼓，在沒有光照時它是絕緣體，受到光照時變成導體。復印機復印的工作過程：充電、曝光、顯影、轉印、放電。
●重難解讀
靜電是一種常見現象，它會給人們帶來麻煩，甚至造成危害。如在印刷廠里，紙張之間摩擦帶電，會使紙張粘在一起，難以分開；在印染廠里，棉紗、毛絨、人造纖維上的靜電會吸引空氣中的塵埃，使印染質量下降。靜電對現代高精密度、高靈敏度電子設備影響很大，大量的靜電不但會妨礙電子設備的正常運行，甚至會因火花放電而擊穿電子儀器的某些器件。
防止靜電危害的主要方法與途徑：
(1)盡量減少靜電的產生，常用的方法是增大空氣的濕度；
(2)盡快把靜電導走，防止靜電積累，常用的最簡單辦法是用導線把設備接地；
(3)在易燃易爆氣體和粉塵聚集的場所保持良好的通風，消除靜電火花的引爆。
類型　靜電起電和靜電吸附
典題4：在一次科學晚會上，一位老師表演了一個“魔術”：如圖所示，一個沒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，瓶內的金屬片和鋸條的情況如圖所示(俯視圖)。將鋸條與起電機的負極相連，金屬片與起電機的正極相連。在塑料瓶里放一盤點燃的蚊香，很快就看見整個透明塑料瓶里煙霧繚繞。當把起電機一搖，強電場使空氣電離而產生負離子和正離子，負離子碰到煙塵微粒使它帶負電，頓時塑料瓶清澈透明，停止搖動，又是煙霧繚繞。關于此實驗下列說法正確的是(　　)
A．煙塵在向某極運動過程中一定做勻加速運動
B．場強方向由鋸條指向金屬片
C．起電機工作后煙塵會向鋸條運動，最終被鋸條吸附
D．起電機工作后煙塵運動過程中動能增加
?[思維點撥]
[思維點撥]
注意鐵鋸條的構造，根據鋸條的形狀特點去分析電場強度的情況。
答案：D
解析：尖端附近的電場線比較密集，所以在鋸條附近的電場強度大于金屬片附近的電場強度，故煙塵在向某極運動過程中受到的電場力不是恒力，煙塵不是做勻加速運動，故A錯誤；由于鋸條與靜電起電機的負極相連，所以鋸條帶負電，故場強方向由金屬片指向鋸條，故B錯誤；當靜電除塵裝置接通起電機的靜電高壓時，存在強電場，使空氣電離而產生負離子和正離子，負離子碰到煙塵微粒使它帶負電，帶負電微粒在電場力作用下，向正極運動，煙塵最終被吸附到金屬片上，故C錯誤；電場力對煙塵做正功，則煙塵的動能增加，故D正確。故選D。
?[規律方法]
[規律方法]
靜電起電包括使正、負電荷發生分離的一切過程，如通過固體與固體表面、固體與液體表面之間的接觸、摩擦、碰撞，固體或液體表面的破裂等機械作用產生的正、負電荷分離，也包括氣體的離子化、噴射帶電以及在粉塵、雪花和暴風雨中的帶電現象。
跟蹤訓練4：低碳環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。轉動手搖起電機，蚊香產生的煙霧會被鋁板
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．煙塵帶正電
B．同一煙塵顆粒在被吸附過程中離鋁板越近速度越大
C．同一煙塵顆粒在被吸附過程中離鋁板越近速度越小
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
答案：B
解析：轉動手搖起電機時，在鋁板和縫被針中間產生強電場，處于強電場中的空氣分子會被電離為電子和正離子，遇到煙塵微粒使它帶負電，帶負電的塵粒在電場力作用下向鋁板運動，被吸附到鋁板上，故A錯誤；同一煙塵顆粒在被吸附過程中，在電場力作用下向鋁板做加速運動，因此離鋁板越近速度越大，故B正確，C錯誤；由于針尖端的電場線密集，電場強度大，可知離鋁板越近，電場強度越小，因此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，故D錯誤。故選B。
素養能力提升
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內化知識 對點驗收
1.如圖所示為空腔球形導體(不帶電)，現將一個帶正電的小金屬球放入腔內，靜電平衡時，圖中A、B、C三點的電場強度E的關系是(　　)
A．EA>EB>EC B．EA＝EB>EC
C．EA＝EB＝EC D．EA答案：A
解析：系統靜電平衡后，空腔導體上感應電荷與導體內外的電場線的分布圖如圖所示，從圖中可以看出EA>EB>EC，(C點在導體內部合電場強度為零)。故選A。
2.如圖是一款避雷針原理演示器，上下金屬板之間用絕緣材料固定，尖端電極和球形電極與下金屬板連接，給上下金屬板接感應圈并逐漸升高電壓，當電壓逐漸升高時(　　)
A．尖端電極先放電
B．球形電極先放電
C．兩電極同時放電
D．兩電極都不放電
答案：A
解析：由圖示可知，一個為尖頭、一個為圓頭。當上下金屬板接在高壓電源上，因末端越尖越容易放電，故可以觀察到尖端電極先放電，這種放電現象叫作尖端放電，故A正確，B、C、D錯誤。故選A。
3.如圖所示，放在絕緣臺上的金屬網罩B內放有一個不帶電的驗電器C，若把一帶正電荷的絕緣體A移近金屬罩B，則(　　)
A．金屬罩B的內表面帶正電荷
B．驗電器C的金屬箔片將張開
C．金屬罩B的右側外表面帶正電荷
D．若將B接地，驗電器的金屬箔片將張開
答案：C
解析：金屬罩B處于靜電平衡狀態，電荷分布在其外表面上，故A錯誤；由于靜電屏蔽，金屬網罩內電場強度為零，所以驗電器C上無感應電荷，所以驗電器的金屬箔片不會張開，故B錯誤；由于靜電感應，使金屬罩B的左側外表面感應出負電荷，金屬罩B的右側外表面感應出正電荷，故C正確；將B接地，金屬罩仍然處于靜電屏蔽，所以驗電器C無感應電荷，金屬箔片不會張開，故D錯誤。故選C。
4．(多選)如圖是滾筒式靜電分離器的原理圖，導體滾筒C和放電針G分別接于直流電源的正、負板，并令C接地。放電針G與滾筒C間施加高壓并電離空氣，顆粒a、b經過電離空氣后都帶上電荷。b顆粒直接掉落在F盤，a顆粒被刮板D刮落到E盤。下列說法正確的是(　　)
A．a、b兩種顆粒都具有良好的導電性
B．a、b兩種顆粒都具有良好的絕緣性
C．在分選過程中，a、b兩種顆粒都帶負電
D．對調G、C間的極性，分離器仍能正常工作
答案：CD
解析：由于C接正極，G接負極，則C上會有正電荷，放電針G周圍形成很強的電場，使放電針G附近的空氣電離而產生大量的電子和帶正電的粒子，在電場力作用下，大量的電子或負離子被噴射到顆粒上，兩種顆粒均帶負電，C正確；帶負電的b顆粒因具有良好的導電性所以在與帶正電的滾筒C接觸后，其上的負電被滾筒C上的正電中和，然后帶上正電，根據同種電荷相互排斥及重力作用下落于F盤，帶負電的a顆粒由于絕緣性，其所帶負電不容易傳給滾筒C，在滾筒C的靜電吸引力作用下，附著于滾筒C的表面并隨滾筒C轉動，最后由刮板將其刮入E盤中，A、B錯誤。對調G、C間的極性，原理不變，兩顆粒均帶正電，導電性好的b顆粒還是落在F盤中，絕緣性好的a顆粒被刮入E盤中，分離器仍能正常工作，D正確。故選CD。

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