資源簡介

4．靜電的防止與利用
探究點一　靜電平衡
1．靜電平衡：不帶電的金屬導體放到電場強度為E0的電場中．導體兩側出現的正、負電荷在導體內部產生與電場強度E0方向________的電場，其電場強度為E′.這兩個電場疊加，使導體內部的電場減弱．在疊加后的電場作用下，仍有自由電子不斷運動，直到導體內部各點的電場強度E＝0為止，導體內的自由電子不再發生定向移動，這時導體達到________狀態．　　　　
　　　　　　達到靜電平衡的條件
2．處于靜電平衡狀態的導體，其內部的電場強度處處為_______________．　　
　外電場E0與感應電荷的電場的合電場強度
【情境思考】　如圖所示，把一個不帶電的金屬導體放到電場中，導體內的自由電子將發生定向移動，從而使導體兩端出現等量異種電荷．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)自由電子能否永無休止地定向移動？為什么？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【思維提升】
靜電平衡狀態導體的三個特點
1．導體內的自由電荷不再發生定向移動．
2．處于靜電平衡狀態的導體，內部的電場強度處處為零．
3．處于靜電平衡狀態的導體，電荷只分布在導體的外表面，導體內部沒有凈剩電荷．形狀不規則的導體外表面，電荷分布不均勻，電場強度不相等．越尖銳的位置，電荷的密度越大，周圍的電場強度越大．
例1 如圖所示，長為L的細導體棒原來不帶電，現將一帶電荷量為＋q的點電荷放在距棒左端R處，當達到靜電平衡后，求：
(1)導體棒中點O處的電場強度；
(2)導體棒上的感應電荷在棒內距右端L處D點的電場強度．
教你解決問題——審題圖解
[試答]
題后反思
求處于靜電平衡狀態的導體的感應電荷產生的場強的方法：
(1)先求出外電場場強E外的大小和方向．
(2)由于導體處于靜電平衡狀態，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2一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球內壁接觸，如圖所示，則A、B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
[解題心得]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
練1　(多選)如圖所示，在絕緣板上放有一個不帶電的金箔驗電器A和一個帶正電荷的空腔導體B.下列實驗方法中能使驗電器箔片張開的是(　　)
A．用取電棒C(帶絕緣柄的導體棒)先跟B的內壁接觸一下后再跟A接觸
B．用取電棒C先跟B的外壁接觸一下后再跟A接觸
C．用帶絕緣外皮的導線把驗電器A跟取電棒C的導體部分相連，再把取電棒C與B的內壁接觸
D．使驗電器A靠近B
練2　一金屬球，原來不帶電，現沿球直徑的延長線放置一均勻帶電的細桿MN，如圖所示，金屬球上感應電荷產生的電場在球內直徑上a、b、c三點的場強大小分別為Ea、Eb、Ec，三者相比，則(　　)
A．Ea最大 B．Eb最大
C．Ec最大 D．Ea＝Eb＝Ec
探究點二　靜電屏蔽
1．靜電屏蔽：金屬殼達到靜電平衡時，其內部電場強度保持為0，外部電場對殼內的儀器________產生影響．金屬殼的這種作用叫作靜電屏蔽．
2．應用：高壓輸電線的上方有兩條導線，它們與大地相連，形成一個稀疏的金屬“網”，把高壓線________起來，使其免遭雷擊．
【情境思考】
　很多人都遇到過這種情況，正常打著電話，一進電梯手機突然沒了信號，聽到手機通話突然被掛斷，那么，電梯里為什么會沒有手機信號呢？
(1)電梯是什么材質的，能否被看成是金屬容器？
(2)我們在進入電梯后，要么手機信號十分不好，要么就根本打不通，這是為什么？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【思維提升】
1．靜電屏蔽的實質
靜電屏蔽的實質是利用了靜電感應現象，使金屬殼內感應電荷的電場和外加電場矢量和為零，好像是金屬殼將外電場“擋”在外面，即所謂的屏蔽作用，其實是殼內兩種電場并存，矢量和為零．
2．靜電屏蔽的兩種情況
(1)內屏蔽：導體內空腔不受外界電荷影響．
(2)外屏蔽：接地導體空腔外部不受內部電荷影響．
例3 如圖所示，A是帶正電的物體，B是金屬網，C是原來不帶電的金箔驗電器，能使驗電器的金箔張開的是(　　)
[解題心得]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
例4 如圖所示的高壓輸電線路，在鐵塔的頂端還有兩條導線(圖中箭頭所指)，它們與大地相連，這兩條導線的主要功能是(　　)
A．輸送電能
B．各變電站之間通訊
C．連接各鐵塔，使鐵塔更穩固
D．預防雷電擊中下方的輸電線
練3　將懸掛在絕緣細線上的帶正電的小球A放在不帶電的金屬空心球C內(不與球接觸)，另有一個懸掛在絕緣細線上的帶負電的小球B向C靠近，如圖所示．下列說法正確的是(　　)
A．A向左偏離豎直方向，B向右偏離豎直方向
B．A的位置不變，B向右偏離豎直方向
C．A向左偏離豎直方向，B的位置不變
D．A和B的位置都不變
探究點三　尖端放電　 靜電吸附
　　　也適用于孤立的帶電體
1．靜電平衡的導體上的電荷分布特點
(1)導體內部沒有凈剩電荷，電荷只分布在導體的________；
　　　　　　　　　單一性質的電荷
(2)在導體外表面，越尖銳的位置，電荷的密度(單位面積的電荷量)________，周圍的電場強度越大．
　使空氣導電變為導體
2．空氣的電離：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________．
3．尖端放電現象：空氣中所帶電荷與導體尖端的電荷符號________的粒子，由于被________而奔向尖端，與尖端上的電荷________，這相當于導體從尖端________電荷，這種現象叫作尖端放電．
4．尖端放電的應用與防止：避雷針應用尖端放電原理；高壓設備中的導體表面應該盡量________．
5．靜電吸附
(1)在電場中，帶電粒子受到________的作用，向著電極運動，最后被吸附在電極上．
(2)應用：靜電除塵，靜電噴漆，靜電復印．
【情境思考】
　避雷針是利用尖端放電保護建筑物的一種設施，其原理是什么？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【思維提升】
生活應用：避雷針
例5 (多選)如圖所示，在左邊的絕緣支架上插上頂針(其頂端是尖的)，在頂針上裝上金屬風針，若給風針附近的圓形金屬板接上正高壓極，風針接負高壓極，風針尖端放電會使其旋轉起來，下列說法中正確的是(　　)
A．風針尖端附近的電場線分布較密
B．風針附近的空氣在強電場下發生電離
C．空氣中的陽離子會向風針的尖端運動
D．交換金屬板與風針所帶電荷電性，風針的尖端會有正電荷射出
[解題心得]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
練4　口罩可預防經空氣、飛沫傳播的疾病，其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，能阻隔幾微米的病毒，這種靜電的阻隔作用屬于(　　)
A．靜電屏蔽 B．靜電吸附
C．靜電平衡 D．尖端放電
練5　(多選)在下列各種措施中，目的是防止靜電作用的是(　　)
A．電視機后蓋上開有許多小孔
B．在高大的建筑物頂端裝上避雷針
C．靜電噴涂
D．油罐車后拖一根鐵鏈
練6　(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，電離出的電子在電場力的作用下運動，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＜EA
[解題心得]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1．夏季，在雷云形成的過程中，由于摩擦起電一些云層帶正電，另一些云層帶負電，它們對大地的靜電感應使地面產生異種電荷．當云層與云層間或云層與地面間的電壓達到幾萬伏以上時，空氣被擊穿，暴發電閃雷鳴．假如在戶外我們遭遇雷電，下列防雷措施可行的是(　　)
A．在大樹下避雷雨
B．停留在山頂、山脊的涼亭等地方避雷雨
C．在空曠地帶，最好關掉手機電源
D．在雷雨中快跑
2．從生活走向物理，從物理走向社會，物理和生活息息相關，聯系生活實際對物理基本概念的認識和理解，是學好物理的基礎．下列有關電磁學知識的相關說法，正確的是(　　)
A．圖甲中家用煤氣灶點火裝置的針形放電電極，利用了尖端放電的工作原理
B．圖乙中是避雷針的示意圖，避雷針防止建筑物被雷擊的原理是電磁感應原理
C．圖丙中超高壓帶電作業的工作人員，為了保證他們的安全，他們必須穿上橡膠制成的絕緣衣服
D．圖丁為靜電噴漆的示意圖，靜電噴漆時使被噴的金屬件與油漆霧滴帶相同的電荷，這樣使油漆與金屬表面在靜電斥力作用下噴涂更均勻
3．靜電復印是一種利用靜電光敏半導體材料的感光特性形成影像的復印方法，復印過程大致可分為充電、曝光、顯影、轉印、分離、定影、清潔、消電8個基本步驟，部分步驟示意圖如圖所示．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，叫作感光鼓．半導體硒有特殊的光電性質．現通過電暈裝置對感光鼓充電使其帶正電，以下說法正確的是(　　)
A．曝光時，半導體硒有光照區域的電阻增大，無光照區域的電阻減小
B．顯影時，色粉被感光鼓上帶電區域吸附，因此色粉需帶負電
C．色粉的帶電通常是通過色粉與載體的摩擦獲得，摩擦后色粉的帶電極性與載體的帶電極性相同
D．轉印時，若使色粉轉移到復印紙上，則需使復印紙帶負電
4．如圖所示，驗電器A不帶電，驗電器B上裝有帶孔的空心金屬球C，金屬球C帶電．D是帶有絕緣手柄的金屬小球，可以從C上方的小孔進入其內部．下列說法正確的是(　　)
A．圖甲中，使D跟C的外部接觸，再讓D跟A靠近時，A的箔片張開
B．圖甲中，使D跟C的外部接觸，再讓D跟A接觸時，A的箔片不張開
C．圖乙中，使D跟C的內部接觸，再讓D跟A靠得更近些，A的箔片張開
D．圖乙中，使D跟C的內部接觸，再讓D跟A接觸，重復多次后，A的箔片張開
5．(多選)如圖所示，一金屬球A放在距一帶電量為－4.5×10－10 C的點電荷0.3 m處，求金屬球達到靜電平衡后，感應電荷在A球球心處產生的場強的大小和方向分別為　 (　　)
A．45 N/C B．90 N/C
C．方向向右 D．方向向左
溫馨提示：請完成分層訓練素養提升(七)
單元素養檢測(一)(第九章)
4．靜電的防止與利用
導學　掌握必備知識　強化關鍵能力
探究點一
1．相反　靜電平衡
2．0
情境思考
提示：(1)自由電子受外加電場的電場力作用而移動，向著與電場相反的方向定向移動．
(2)不能．感應電荷產生的電場與外加電場反向，阻礙電子的定向移動，當這兩個電場大小相等時，電子的定向移動終止．
[例1]　解析：(1)導體內部場強處處為零，則EO＝0.
(2)感應電荷在距棒右端L處的場強大小與點電荷q在該點的場強大小相等，所求場強E＝，方向向左．
答案：(1)0　(2)　方向向左
[例2]　解析：B球與A球內壁接觸后成為一個新的導體，處于靜電平衡狀態，由于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．
答案：B
練1　解析：A項中取電棒C先和B的內壁接觸后，由于B的內壁本身沒有電荷，所以再接觸A時驗電器箔片不張開；B項中可以使取電棒C帶電，從而使A帶電；C項中用帶絕緣外皮的導線連接，實際上是將驗電器A和C連成了一個導體，A因接觸而帶電；D項中是感應起電．所以B、C、D項正確．
答案：BCD
練2　解析：處于靜電平衡狀態的導體內部場強處處為零，故a、b、c三點的場強都為零．處于靜電平衡狀態的導體內部場強為零是感應電荷產生的電場與外電場疊加的結果，所以感應電荷在球內某點產生的電場的場強與MN在這一點產生的電場的場強等大反向．比較a、b、c三點感應電場的場強，實質上是比較帶電體MN在這三點的場強．由于c點離MN最近，故MN在c點的場強最大，感應電荷在c點的場強也最大，C正確．
答案：C
探究點二
1．不會
2．屏蔽
情境思考
提示：(1)電梯是用不銹鋼板做成的，可以看成金屬容器．
(2)電梯可以看成金屬容器，起到了屏蔽作用．
[例3]　解析：圖A、B中，由于金屬網的屏蔽作用，帶電體A對驗電器無作用，故A、B錯誤；圖C中，受帶電體A作用，金屬網內外分別帶等量異種感應電荷，在驗電器處有電場，即能使驗電器的金箔張開，故C正確；圖D中由于金屬網接地，網罩外無電場，無法使驗電器的金箔張開，故D錯誤．
答案：C
[例4]　解析：實現靜電屏蔽不一定要用密封的金屬容器，金屬網也能起到屏蔽作用．兩條導線與大地相連，形成一個稀疏的金屬“網”，把高壓線屏蔽起來，使其免遭雷擊，D正確．
答案：D
練3　解析：帶正電的小球A放在不帶電的金屬空心球C內，由于靜電感應，空心球外殼帶正電，內壁帶負電，因此B所在處有電場，所以B在靜電力作用下向右偏而靠近C；由于空心球能屏蔽B球的電場，所以，A所在處電場強度為零，故A球不受靜電力作用，位置不變．故B正確．
答案：B
探究點三
1．(1)外表面　(2)越大
2．分離
3．相反　吸引　中和　失去
4．光滑
5．(1)靜電力
情境思考
提示：當帶電的雷、雨、云接近建筑物時，由于靜電感應，金屬出現與云層相反的電荷．通過尖端放電，這些電荷不斷向大氣釋放，中和空氣中的電荷，使建筑物避免雷擊．
[例5]　解析：在導體外表面，越尖銳的位置電荷的密度越大，附近的電場越強，所以風針尖端附近的電場線分布較密，故A正確；風針附近的空氣中殘留的帶電粒子在強電場的作用下發生劇烈的運動，把空氣中的氣體分子撞“散”，也就是使分子中的正負電荷分離，即發生電離，故B正確；因為風針接負高壓極，所以空氣中的陽離子會向風針的尖端運動，故C正確；交換金屬板與風針所帶電荷電性，風針的尖端不會有正電荷射出，因為正電荷固定在金屬原子核內，故D錯誤．
答案：ABC
練4　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，故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，則可知其原理為靜電吸附．
答案：B
練5　解析：電視機后蓋上開有許多小孔是為把各電器元件產生的熱量及時散掉，A錯誤；高大的建筑物頂端裝上避雷針和油罐車后拖一根鐵鏈是為了把產生的靜電導走，屬于靜電的防止，B、D正確；靜電噴涂屬于靜電應用，不是防止靜電，C錯誤．
答案：BD
練6　解析：電子附著在煤粉上，使煤粉帶上負電荷，煤粉若能吸附在管壁上，說明管壁帶正電荷，因此可知N接電源正極，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處電場強度比A處電場強度大，即EB＞EA，C正確，D錯誤．
答案：AC
導練　落實創新應用　提升學科素養
1．解析：表面具有突出尖端的導體，在尖端的電荷分布密度很大，使得其周圍電場很強，就可能使其周圍的空氣發生電離而引發尖端放電．因此不要在大樹下避雨，別停留在山頂、山脊的涼亭等地方，故A、B不符合題意；在空曠地帶使用手機通話，手機很有可能成為閃電的放電對象，故C符合題意；在雷雨中快跑，身體的跨步越大，電壓就越大，雷電也越容易傷人，故D不符合題意．
答案：C
2．解析：家用煤氣灶點火裝置的針形放電電極，利用了尖端放電的工作原理，故A正確；避雷針可以避免建筑物被雷擊，當帶電云層靠近建筑物時，避雷針上產生的感應電荷會通過針尖放電，逐漸中和云層中的電荷，使建筑物免遭雷擊，其原理為尖端放電，故B錯誤；超高壓帶電作業的工作人員，為了保證他們的安全，他們必須穿上金屬絲制成的衣服，以起到靜電屏蔽的作用，故C錯誤；靜電噴漆時使被噴的金屬件與油漆霧滴帶相反的電荷，這樣使油漆與金屬表面在靜電引力作用下噴涂更均勻，故D錯誤．
答案：A
3．解析：曝光時字跡陰影部分應該帶電才能吸附色粉，光照部分不帶電，因此半導體光照部分電阻應該減小，陰影部分電阻增大，A錯誤；感光鼓帶正電，色粉若被吸附應該帶負電，B正確；色粉的帶電通常是通過色粉與載體的摩擦獲得，摩擦起電的兩個物體所帶電性相反，C錯誤；色粉帶負電，若被吸附到復印紙上，紙張應帶正電，D錯誤．
答案：B
4．解析：空腔導體帶電時凈電荷分布于金屬球外側，內部不帶電，故讓D先接觸金屬球C的外部，則D帶上電荷，再讓D跟A靠近時，由于發生靜電感應，A的箔片張開，故A正確；讓D先接觸金屬球C的外部，則D帶上電荷，再讓D跟A接觸時，A的箔片張開，故B錯誤；讓不帶電的D先跟C的內部接觸，因為C的內部不帶電，所以D始終不帶電，再讓D跟A靠得更近些，或再讓D跟A接觸，A的箔片始終不張開，故C、D錯誤．
答案：A
5．解析：點電荷q在A球球心處產生的場強的大小為E0＝k N/C＝45 N/C，方向向左．根據靜電平衡導體的特點可知，感應電荷在A球球心處產生的場強的大小是45 N/C，方向是向右．
答案：AC
21世紀教育網(www.21cnjy.com)(共78張PPT)
4．靜電的防止與利用
核 心 素 養 學 習 目 標
物理觀念 (1)知道靜電平衡、靜電屏蔽的概念．
(2)知道靜電吸附的原理．
科學思維 (1)理解靜電平衡的形成過程．
(2)理解靜電的防止的原理．
科學探究 (1)分析靜電平衡狀態下導體的電場．
(2)分析尖端放電原理．
科學態度與責任 (1)了解靜電吸附在靜電除塵等技術中的應用．
(2)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．體會用虛擬的圖線描述抽象物理概念的思想方法，激發學習物理的求知欲．
探究點一　靜電平衡
1．靜電平衡：不帶電的金屬導體放到電場強度為E0的電場中．導體兩側出現的正、負電荷在導體內部產生與電場強度E0方向_____的電場，其電場強度為E′.這兩個電場疊加，使導體內部的電場減弱．在疊加后的電場作用下，仍有自由電子不斷運動，直到導體內部各點的電場強度E＝0為止，導體內的自由電子不再發生定向移動，這時導體達到________狀態．達到靜電平衡的條件
2．處于靜電平衡狀態的導體，其內部的電場強度處處為___．　
外電場E0與感應電荷的電場的合電場強度
相反
靜電平衡
0
【情境思考】　如圖所示，把一個不帶電的金屬導體放到電場中，導體內的自由電子將發生定向移動，從而使導體兩端出現等量異種電荷．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)自由電子能否永無休止地定向移動？為什么？
提示：(1)自由電子受外加電場的電場力作用而移動，向著與電場相反的方向定向移動．
(2)不能．感應電荷產生的電場與外加電場反向，阻礙電子的定向移動，當這兩個電場大小相等時，電子的定向移動終止．
【思維提升】
靜電平衡狀態導體的三個特點
1．導體內的自由電荷不再發生定向移動．
2．處于靜電平衡狀態的導體，內部的電場強度處處為零．
3．處于靜電平衡狀態的導體，電荷只分布在導體的外表面，導體內部沒有凈剩電荷．形狀不規則的導體外表面，電荷分布不均勻，電場強度不相等．越尖銳的位置，電荷的密度越大，周圍的電場強度越大．
教你解決問題——審題圖解
題后反思
求處于靜電平衡狀態的導體的感應電荷產生的場強的方法：
(1)先求出外電場場強E外的大小和方向．
(2)由于導體處于靜電平衡狀態，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2一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球內壁接觸，如圖所示，則A、B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
答案：B
解析：B球與A球內壁接觸后成為一個新的導體，處于靜電平衡狀態，由于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．
練1　(多選)如圖所示，在絕緣板上放有一個不帶電的金箔驗電器A和一個帶正電荷的空腔導體B.下列實驗方法中能使驗電器箔片張開的是(　　)
A．用取電棒C(帶絕緣柄的導體棒)先跟B的內壁接觸一下后再跟A接觸
B．用取電棒C先跟B的外壁接觸一下后再跟A接觸
C．用帶絕緣外皮的導線把驗電器A跟取電棒C的導體部分相連，再把取電棒C與B的內壁接觸
D．使驗電器A靠近B
答案：BCD
解析：A項中取電棒C先和B的內壁接觸后，由于B的內壁本身沒有電荷，所以再接觸A時驗電器箔片不張開；B項中可以使取電棒C帶電，從而使A帶電；C項中用帶絕緣外皮的導線連接，實際上是將驗電器A和C連成了一個導體，A因接觸而帶電；D項中是感應起電．所以B、C、D項正確．
練2　一金屬球，原來不帶電，現沿球直徑的延長線放置一均勻帶電的細桿MN，如圖所示，金屬球上感應電荷產生的電場在球內直徑上a、b、c三點的場強大小分別為Ea、Eb、Ec，三者相比，則(　　)
A．Ea最大 B．Eb最大
C．Ec最大 D．Ea＝Eb＝Ec
答案：C
解析：處于靜電平衡狀態的導體內部場強處處為零，故a、b、c三點的場強都為零．處于靜電平衡狀態的導體內部場強為零是感應電荷產生的電場與外電場疊加的結果，所以感應電荷在球內某點產生的電場的場強與MN在這一點產生的電場的場強等大反向．比較a、b、c三點感應電場的場強，實質上是比較帶電體MN在這三點的場強．由于c點離MN最近，故MN在c點的場強最大，感應電荷在c點的場強也最大，C正確．
探究點二　靜電屏蔽
1．靜電屏蔽：金屬殼達到靜電平衡時，其內部電場強度保持為0，外部電場對殼內的儀器_____產生影響．金屬殼的這種作用叫作靜電屏蔽．
2．應用：高壓輸電線的上方有兩條導線，它們與大地相連，形成一個稀疏的金屬“網”，把高壓線_____起來，使其免遭雷擊．
不會
屏蔽
【情境思考】很多人都遇到過這種情況，正常打著電話，一進電梯手機突然沒了信號，聽到手機通話突然被掛斷，那么，電梯里為什么會沒有手機信號呢？
(1)電梯是什么材質的，能否被看成是金屬容器？
(2)我們在進入電梯后，要么手機信號十分不好，要么就根本打不通，這是為什么？
提示：(1)電梯是用不銹鋼板做成的，可以看成金屬容器．
(2)電梯可以看成金屬容器，起到了屏蔽作用．
【思維提升】
1．靜電屏蔽的實質
靜電屏蔽的實質是利用了靜電感應現象，使金屬殼內感應電荷的電場和外加電場矢量和為零，好像是金屬殼將外電場“擋”在外面，即所謂的屏蔽作用，其實是殼內兩種電場并存，矢量和為零．
2．靜電屏蔽的兩種情況
(1)內屏蔽：導體內空腔不受外界電荷影響．
(2)外屏蔽：接地導體空腔外部不受內部電荷影響．
例3 如圖所示，A是帶正電的物體，B是金屬網，C是原來不帶電的金箔驗電器，能使驗電器的金箔張開的是(　　)
答案：C
解析：圖A、B中，由于金屬網的屏蔽作用，帶電體A對驗電器無作用，故A、B錯誤；圖C中，受帶電體A作用，金屬網內外分別帶等量異種感應電荷，在驗電器處有電場，即能使驗電器的金箔張開，故C正確；圖D中由于金屬網接地，網罩外無電場，無法使驗電器的金箔張開，故D錯誤．
例4 如圖所示的高壓輸電線路，在鐵塔的頂端還有兩條導線(圖中箭頭所指)，它們與大地相連，這兩條導線的主要功能是(　　)
A．輸送電能
B．各變電站之間通訊
C．連接各鐵塔，使鐵塔更穩固
D．預防雷電擊中下方的輸電線
答案：D
解析：實現靜電屏蔽不一定要用密封的金屬容器，金屬網也能起到屏蔽作用．兩條導線與大地相連，形成一個稀疏的金屬“網”，把高壓線屏蔽起來，使其免遭雷擊，D正確．
練3　將懸掛在絕緣細線上的帶正電的小球A放在不帶電的金屬空心球C內(不與球接觸)，另有一個懸掛在絕緣細線上的帶負電的小球B向C靠近，如圖所示．下列說法正確的是(　　)
A．A向左偏離豎直方向，B向右偏離豎直方向
B．A的位置不變，B向右偏離豎直方向
C．A向左偏離豎直方向，B的位置不變
D．A和B的位置都不變
答案：B
解析：帶正電的小球A放在不帶電的金屬空心球C內，由于靜電感應，空心球外殼帶正電，內壁帶負電，因此B所在處有電場，所以B在靜電力作用下向右偏而靠近C；由于空心球能屏蔽B球的電場，所以，A所在處電場強度為零，故A球不受靜電力作用，位置不變．故B正確．
探究點三　尖端放電　 靜電吸附
　　　 也適用于孤立的帶電體
1．靜電平衡的導體上的電荷分布特點
(1)導體內部沒有凈剩電荷，電荷只分布在導體的________；
　　　　　　　　　 單一性質的電荷
(2)在導體外表面，越尖銳的位置，電荷的密度(單位面積的電荷量)_____，周圍的電場強度越大．
外表面
越大
　 使空氣導電變為導體
2．空氣的電離：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_____．
3．尖端放電現象：空氣中所帶電荷與導體尖端的電荷符號_____的粒子，由于被____而奔向尖端，與尖端上的電荷____，這相當于導體從尖端_____電荷，這種現象叫作尖端放電．
分離
相反
吸引
中和
失去
4．尖端放電的應用與防止：避雷針應用尖端放電原理；高壓設備中的導體表面應該盡量_____．
5．靜電吸附
(1)在電場中，帶電粒子受到________的作用，向著電極運動，最后被吸附在電極上．
(2)應用：靜電除塵，靜電噴漆，靜電復印．
光滑
靜電力
【情境思考】
　避雷針是利用尖端放電保護建筑物的一種設施，其原理是什么？
提示：當帶電的雷、雨、云接近建筑物時，由于靜電感應，金屬出現與云層相反的電荷．通過尖端放電，這些電荷不斷向大氣釋放，中和空氣中的電荷，使建筑物避免雷擊．
【思維提升】
生活應用：避雷針
例5 (多選)如圖所示，在左邊的絕緣支架上插上頂針(其頂端是尖的)，在頂針上裝上金屬風針，若給風針附近的圓形金屬板接上正高壓極，風針接負高壓極，風針尖端放電會使其旋轉起來，下列說法中正確的是(　　)
A．風針尖端附近的電場線分布較密
B．風針附近的空氣在強電場下發生電離
C．空氣中的陽離子會向風針的尖端運動
D．交換金屬板與風針所帶電荷電性，風針的尖端會有正電荷射出
答案：ABC
解析：在導體外表面，越尖銳的位置電荷的密度越大，附近的電場越強，所以風針尖端附近的電場線分布較密，故A正確；風針附近的空氣中殘留的帶電粒子在強電場的作用下發生劇烈的運動，把空氣中的氣體分子撞“散”，也就是使分子中的正負電荷分離，即發生電離，故B正確；因為風針接負高壓極，所以空氣中的陽離子會向風針的尖端運動，故C正確；交換金屬板與風針所帶電荷電性，風針的尖端不會有正電荷射出，因為正電荷固定在金屬原子核內，故D錯誤．
練4　口罩可預防經空氣、飛沫傳播的疾病，其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，能阻隔幾微米的病毒，這種靜電的阻隔作用屬于(　　)
A．靜電屏蔽 B．靜電吸附 C．靜電平衡 D．尖端放電
答案：B
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，故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，則可知其原理為靜電吸附．
練5　(多選)在下列各種措施中，目的是防止靜電作用的是(　　)
A．電視機后蓋上開有許多小孔
B．在高大的建筑物頂端裝上避雷針
C．靜電噴涂
D．油罐車后拖一根鐵鏈
答案：BD
解析：電視機后蓋上開有許多小孔是為把各電器元件產生的熱量及時散掉，A錯誤；高大的建筑物頂端裝上避雷針和油罐車后拖一根鐵鏈是為了把產生的靜電導走，屬于靜電的防止，B、D正確；靜電噴涂屬于靜電應用，不是防止靜電，C錯誤．
練6　(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，電離出的電子在電場力的作用下運動，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＜EA
答案：AC
解析：電子附著在煤粉上，使煤粉帶上負電荷，煤粉若能吸附在管壁上，說明管壁帶正電荷，因此可知N接電源正極，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處電場強度比A處電場強度大，即EB＞EA，C正確，D錯誤．
1．夏季，在雷云形成的過程中，由于摩擦起電一些云層帶正電，另一些云層帶負電，它們對大地的靜電感應使地面產生異種電荷．當云層與云層間或云層與地面間的電壓達到幾萬伏以上時，空氣被擊穿，暴發電閃雷鳴．假如在戶外我們遭遇雷電，下列防雷措施可行的是(　　)
A．在大樹下避雷雨
B．停留在山頂、山脊的涼亭等地方避雷雨
C．在空曠地帶，最好關掉手機電源
D．在雷雨中快跑
答案：C
解析：表面具有突出尖端的導體，在尖端的電荷分布密度很大，使得其周圍電場很強，就可能使其周圍的空氣發生電離而引發尖端放電．因此不要在大樹下避雨，別停留在山頂、山脊的涼亭等地方，故A、B不符合題意；在空曠地帶使用手機通話，手機很有可能成為閃電的放電對象，故C符合題意；在雷雨中快跑，身體的跨步越大，電壓就越大，雷電也越容易傷人，故D不符合題意．
2．從生活走向物理，從物理走向社會，物理和生活息息相關，聯系生活實際對物理基本概念的認識和理解，是學好物理的基礎．
下列有關電磁學知識的相關說法，正確的是(　　)
A．圖甲中家用煤氣灶點火裝置的針形放電電極，利用了尖端放電的工作原理
B．圖乙中是避雷針的示意圖，避雷針防止建筑物被雷擊的原理是電磁感應原理
C．圖丙中超高壓帶電作業的工作人員，為了保證他們的安全，他們必須穿上橡膠制成的絕緣衣服
D．圖丁為靜電噴漆的示意圖，靜電噴漆時使被噴的金屬件與油漆霧滴帶相同的電荷，這樣使油漆與金屬表面在靜電斥力作用下噴涂更均勻
答案：A
解析：家用煤氣灶點火裝置的針形放電電極，利用了尖端放電的工作原理，故A正確；避雷針可以避免建筑物被雷擊，當帶電云層靠近建筑物時，避雷針上產生的感應電荷會通過針尖放電，逐漸中和云層中的電荷，使建筑物免遭雷擊，其原理為尖端放電，故B錯誤；超高壓帶電作業的工作人員，為了保證他們的安全，他們必須穿上金屬絲制成的衣服，以起到靜電屏蔽的作用，故C錯誤；靜電噴漆時使被噴的金屬件與油漆霧滴帶相反的電荷，這樣使油漆與金屬表面在靜電引力作用下噴涂更均勻，故D錯誤．
3．靜電復印是一種利用靜電光敏半導體材料的感光特性形成影像的復印方法，復印過程大致可分為充電、曝光、顯影、轉印、分離、定影、清潔、消電8個基本步驟，部分步驟示意圖如圖所示．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，叫作感光鼓．半導體硒有特殊的光電性質．
現通過電暈裝置對感光鼓充電使其帶正電，以下說法正確的是(　　)
A．曝光時，半導體硒有光照區域的電阻增大，無光照區域的電阻減小
B．顯影時，色粉被感光鼓上帶電區域吸附，因此色粉需帶負電
C．色粉的帶電通常是通過色粉與載體的摩擦獲得，摩擦后色粉的帶電極性與載體的帶電極性相同
D．轉印時，若使色粉轉移到復印紙上，則需使復印紙帶負電
答案：B
解析：曝光時字跡陰影部分應該帶電才能吸附色粉，光照部分不帶電，因此半導體光照部分電阻應該減小，陰影部分電阻增大，A錯誤；感光鼓帶正電，色粉若被吸附應該帶負電，B正確；色粉的帶電通常是通過色粉與載體的摩擦獲得，摩擦起電的兩個物體所帶電性相反，C錯誤；色粉帶負電，若被吸附到復印紙上，紙張應帶正電，D錯誤．
4．如圖所示，驗電器A不帶電，驗電器B上裝有帶孔的空心金屬球C，金屬球C帶電．D是帶有絕緣手柄的金屬小球，可以從C上方的小孔進入其內部．
下列說法正確的是(　　)
A．圖甲中，使D跟C的外部接觸，再讓D跟A靠近時，A的箔片張開
B．圖甲中，使D跟C的外部接觸，再讓D跟A接觸時，A的箔片不張開
C．圖乙中，使D跟C的內部接觸，再讓D跟A靠得更近些，A的箔片張開
D．圖乙中，使D跟C的內部接觸，再讓D跟A接觸，重復多次后，A的箔片張開
答案：A
解析：空腔導體帶電時凈電荷分布于金屬球外側，內部不帶電，故讓D先接觸金屬球C的外部，則D帶上電荷，再讓D跟A靠近時，由于發生靜電感應，A的箔片張開，故A正確；讓D先接觸金屬球C的外部，則D帶上電荷，再讓D跟A接觸時，A的箔片張開，故B錯誤；讓不帶電的D先跟C的內部接觸，因為C的內部不帶電，所以D始終不帶電，再讓D跟A靠得更近些，或再讓D跟A接觸，A的箔片始終不張開，故C、D錯誤．
5．(多選)如圖所示，一金屬球A放在距一帶電量為－4.5×10－10 C的點電荷0.3 m處，求金屬球達到靜電平衡后，感應電荷在A球球心處產生的場強的大小和方向分別為　 (　　)
A．45 N/C B．90 N/C
C．方向向右 D．方向向左

答案：AC
1．處于靜電平衡狀態的導體，內部電場強度處處為零的原因是(　　)
A．導體內部無任何電場
B．外電場不能進入導體內部
C．所有感應電荷在導體內部產生的合電場強度為零
D．外電場和所有感應電荷的電場在導體內部疊加的結果為零
答案：D
解析：導體內部電場強度處處為零是感應電荷的電場與外電場疊加的結果，故D正確．
2．矩形金屬導體處于正點電荷Q產生的電場中，靜電平衡時感應電荷產生的電場在導體內的電場線分布情況正確的是(　　)
答案：A
解析：導體處于靜電平衡狀態時，導體內部電場強度處處為0，感應電荷在導體內部某處產生的電場與場源電荷Q在此處產生的電場場強大小相等，方向相反，故A正確，B、C、D錯誤．
3．下列措施中不是屬于靜電的利用的是(　　)
A．靜電復印 B．靜電除塵
C．靜電噴涂 D．高樓頂端安裝避雷針
答案：D
解析：復印機復印文件資料，就是利用靜電使墨粉成像在紙上，故A屬于靜電的利用，A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，故B屬于靜電的利用，B不符合題意；噴槍噴出的油漆微粒帶負電，因相互排斥而散開，形成霧狀，被噴涂的物體帶正電，對霧狀油漆產生引力，把油漆吸到表面，故C屬于靜電應用，C不符合題意；在高樓頂端安裝避雷針屬于防止靜電造成危害，D屬于靜電的防止，不屬于靜電應用，故D符合題意．
4．對于書本中幾幅插圖所涉及的物理現象或原理，
下列說法不正確的是(　　)
A．甲圖中，該女生和帶電的金屬球帶有同種性質的電荷
B．乙圖為靜電除塵裝置的示意圖，帶負電的塵埃被收集在線狀電離器B上
C．丙圖中，燃氣灶中電子點火器點火應用了尖端放電的原理
D．丁圖中，兩條優質的話筒線外面包裹著金屬外衣應用了靜電屏蔽的原理
答案：B
解析：甲圖中，該女生接觸帶電的金屬球，與金屬球帶同種性質的電荷，故A正確；乙圖中線狀電離器B帶負電，管壁A帶正電，帶負電的塵埃被收集在管壁A上，故B錯誤；丙圖中，燃氣灶中電子點火器點火應用了尖端放電的原理，故C正確；金屬殼體能產生靜電屏蔽作用，兩條優質的話筒線外面包裹著金屬外衣應用了靜電屏蔽的原理，故D正確．
5．如圖所示，小明同學在坐飛機的時候發現機翼末端邊緣有一條條針一樣的裝置，此裝置作用是(　　)
A．防止閃電擊中飛機，起到避雷針的作用
B．加強電磁通訊信號，起到天線的作用
C．通過尖端放電使云層中的電荷消失
D．釋放飛機表面的靜電
答案：D
解析：飛機在飛行時與大氣摩擦在表面產生靜電，采用尖端放電的原理釋放靜電．D正確．
6．(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，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．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施
答案：AD
解析：避雷針是利用尖端放電避免雷擊的一種設施，D正確；根據同種電荷相互排斥，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．
7．靜電噴涂利用了電荷之間的相互作用，其噴涂原理如圖所示，則下列說法正確的是 (　　)
A．涂料微粒一定帶正電
B．涂料微粒一定帶負電
C．涂料微粒可能帶正電，也可能帶負電
D．噴嘴與工件之間的電場為勻強電場
答案：A
解析：由于工件帶負電，因此根據同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引，涂料微粒一定帶正電，才能更容易吸附在工件上，A正確，B、C錯誤；根據圖中的信息可知，噴嘴與工件之間的電場是非勻強電場，D錯誤．
8．關于靜電的防止與利用，下列說法正確的是(　　)
A．飛機上的著地輪用絕緣橡膠做輪胎，是為了及時地把飛機在飛行過程中由于摩擦而產生的電荷轉移給大地，以免發生放電現象，保證飛機和乘客的安全
B．給病人做麻醉的醫生和護士都要穿絕緣性能良好的化纖制品，可防止麻醉藥燃燒
C．避雷針是利用了靜電的尖端放電現象制作的，通常把避雷針頂端設計成球形是為了美觀
D．高壓輸電線表面要很光滑，才能避免因尖端放電而損失電能
答案：D
解析：飛機上的著地輪是用導電橡膠做輪胎，而不是用絕緣橡膠的，故A錯誤；絕緣性能良好的化纖制品制成的衣服不能及時把靜電導入大地，容易造成事故，故B錯誤；避雷針是利用了靜電的尖端效應制作的，故避雷針必須做成針狀，不能做成球形，故C錯誤；由于尖端效應，高壓輸電線表面要很光滑，才能避免因尖端放電而損失電能，故D正確．
9．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，若把一帶有正電荷的絕緣體A移近金屬罩B，則(　　)
A．金屬罩B的內表面帶正電荷
B．金屬罩B的右側外表面帶正電荷
C．驗電器C的金屬箔片將張開
D．金屬罩B左、右兩側電荷電性相同
答案：B
解析：金屬罩B處于靜電平衡狀態，電荷分布在其外表面上，所以A錯誤；由于靜電感應，使金屬罩B在左側外表面感應出負電荷，所以金屬罩B的右側外表面感應出正電荷，B正確，D錯誤；由于靜電屏蔽，金屬網罩內電場強度為零，故驗電器C上無感應電荷，驗電器C的金屬箔片不會張開，C錯誤．
10．如圖所示，將一個不帶電的金屬球A放在帶正電的點電荷Q的左側，當金屬球達到靜電平衡時，下列判斷正確的是(　　)
A．金屬球將產生出正電荷
B．點電荷Q在A的球心處產生的電場強度為零
C．金屬球左側將出現負的凈電荷
D．A的內部合電場強度處處為零
答案：D
解析：感應起電的實質是電子的轉移，沒有產生新的電荷，故A錯誤；由于球處于靜電平衡狀態，所以內部的場強為零，即正電荷和感應電荷在內部產生的合場強為零，正點電荷Q在球心處產生的場強方向向左，所以感應電荷在球內球心處產生的場強方向向右，故B錯誤，D正確；達到靜電平衡后，金屬球右側將出現負的凈電荷，金屬球左側將出現正的凈電荷，故C錯誤．
11．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，故可以觀察到尖的金屬柱容易放電，這種放電現象叫做尖端放電，故A正確，B、C、D錯誤．
12．金屬殼放在光滑的絕緣水平墊上，下列四幅圖中金屬殼不能起到屏蔽圖中電荷產生電場作用的是(　　)
答案：C
解析：A圖中，由于金屬殼發生靜電感應，內部電場強度為零，金屬殼起到屏蔽外電場的作用，故A不符合題意要求；B圖中，金屬殼同大地連為一體，外殼起到屏蔽外電場的作用，故B不符合題意要求；C圖中電荷會引起金屬殼內、外表面帶電，外表面電荷會在殼外空間中產生電場，即金屬殼起不到屏蔽作用，故C符合題意要求；D圖中，將金屬殼接地后，外表面不帶電，殼外不產生電場，金屬殼起到屏蔽內電場的作用，故D不符合題意要求．

答案：AD

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