2020_2021学年高中物理第一章静电场7静电现象的应用课件新人教版选修3_1202103181220

1、7静电现象的应用 必备知识必备知识自主学习自主学习一、静电平衡状态下导体的电场一、静电平衡状态下导体的电场(1)(1)处于静电平衡状态的导体处于静电平衡状态的导体, ,内部的场强内部的场强_。(2)(2)处于静电平衡状态的导体处于静电平衡状态的导体, ,外部表面附近任何一点的场强方向必与这点的外部表面附近任何一点的场强方向必与这点的表面表面_。(3)(3)处于静电平衡状态的整个导体是个处于静电平衡状态的整个导体是个_,_,导体的表面是个导体的表面是个_。二、导体上电荷的分布二、导体上电荷的分布静电平衡时静电平衡时, ,导体上的电荷分布有以下两个特点导体上的电荷分布有以下两个特点: :(1)(1

2、)导体内部没有电荷导体内部没有电荷, ,电荷只分布在导体的电荷只分布在导体的_。(2)(2)在导体外表面在导体外表面, ,越尖锐的位置电荷的密度越尖锐的位置电荷的密度_,_,凹陷的位置几乎凹陷的位置几乎_。处处为处处为0 0垂直垂直等势体等势体等势面等势面外表面外表面越大越大没有电荷没有电荷三、尖端放电和静电屏蔽三、尖端放电和静电屏蔽1.1.空气的电离空气的电离: :导体尖端的电荷密度导体尖端的电荷密度_,_,附近的场强附近的场强_,_,空气中的带电粒空气中的带电粒子剧烈运动子剧烈运动, ,使空气分子被撞使空气分子被撞“散散”而使正负电荷而使正负电荷_的现象。的现象。2.2.尖端放电尖端放电:

3、 :导体尖端的强电场使附近的空气电离导体尖端的强电场使附近的空气电离, ,电离后的异种离子与尖端的电离后的异种离子与尖端的电荷电荷_,_,相当于导体从尖端失去电荷的现象。相当于导体从尖端失去电荷的现象。3.3.静电屏蔽静电屏蔽: :静电平衡时静电平衡时, ,导体壳内空腔里的电场导体壳内空腔里的电场_,_,外电场对壳内不会外电场对壳内不会产生影响。产生影响。很大很大很强很强分离分离中和中和处处为处处为0 0【易错辨析易错辨析】(1)(1)避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施。避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施。( )( )(2)(2)高压设备中导体的表面尽量光滑会减少电能的损失。高压设备中

4、导体的表面尽量光滑会减少电能的损失。( )( )(3)(3)电工高压带电作业时电工高压带电作业时, ,穿戴金属丝网制成的衣、帽、手套、鞋子穿戴金属丝网制成的衣、帽、手套、鞋子, ,无法对人无法对人体起到保护作用。体起到保护作用。( )( )(4)(4)安装了防盗网的室内手机信号好安装了防盗网的室内手机信号好, ,没安防盗网的室内手机信号不好。没安防盗网的室内手机信号不好。 ( )( )(5)(5)电学仪器和电子设备外面会有金属罩电学仪器和电子设备外面会有金属罩, ,通信电缆外面包一层铅皮通信电缆外面包一层铅皮, ,可以防止可以防止外电场的干扰。外电场的干扰。( )( )关键能力关键能力合作学习

5、合作学习知识点一静电平衡知识点一静电平衡1.1.静电平衡的导体的电场强度静电平衡的导体的电场强度: :达到静电平衡时达到静电平衡时, ,导体内部的场强处处为零。导导体内部的场强处处为零。导体内部场强为零的本质是体内部场强为零的本质是: :感应电荷在导体内部形成的电场与外电场在内部任感应电荷在导体内部形成的电场与外电场在内部任一处的电场强度的矢量和为零。一处的电场强度的矢量和为零。2.2.对静电平衡时导体上电荷的分布的理解对静电平衡时导体上电荷的分布的理解(1)(1)实心导体实心导体: :导体内部无电荷导体内部无电荷, ,电荷只分布在导体外表面上。电荷只分布在导体外表面上。(2)(2)空腔导体空

6、腔导体: :空腔内无电荷时空腔内无电荷时, ,电荷分布在外表面上电荷分布在外表面上( (内表面无电荷内表面无电荷););空腔内有空腔内有电荷时电荷时, ,内表面因静电感应出现等量的异号电荷内表面因静电感应出现等量的异号电荷, ,外表面有感应电荷。外表面有感应电荷。3.3.静电平衡的导体的电势静电平衡的导体的电势: :处于静电平衡的导体是等势体处于静电平衡的导体是等势体, ,表面是等势面表面是等势面, ,所以所以导体表面的电场线应与导体表面垂直。导体表面的电场线应与导体表面垂直。【典例示范典例示范】【典例典例】( (多选多选) )如图所示如图所示, ,带负电的点电荷旁有一接地大金属板带负电的点电

7、荷旁有一接地大金属板,A,A为金属板内为金属板内的一点的一点,B,B为金属板左侧外表面上的一点为金属板左侧外表面上的一点, ,下列关于金属板上感应电荷在下列关于金属板上感应电荷在A A点和点和B B点的场强方向判断正确的是点的场强方向判断正确的是( () )A.A.感应电荷在感应电荷在A A点的场强沿点的场强沿E E1 1方向方向B.B.感应电荷在感应电荷在A A点的场强沿点的场强沿E E2 2方向方向C.C.感应电荷在感应电荷在B B点的场强可能沿点的场强可能沿E E3 3方向方向D.D.感应电荷在感应电荷在B B点的场强可能沿点的场强可能沿E E4 4方向方向【解析解析】选选B B、C C

8、。金属板内部场强为。金属板内部场强为0,0,点电荷在点电荷在A A点场强方向为点场强方向为E E1 1, ,感应电荷的感应电荷的场强为场强为E E2 2, ,二者叠加后才能为二者叠加后才能为0,0,故故A A错误错误,B,B正确。正确。B B点在金属板外表面上点在金属板外表面上, ,那么那么B B点点合场强方向应垂直金属板向左合场强方向应垂直金属板向左, ,而点电荷引起的分场强指向负电荷而点电荷引起的分场强指向负电荷, ,合场强分解合场强分解, ,一个方向指向负电荷一个方向指向负电荷, ,一个方向则可能为题目所给的一个方向则可能为题目所给的E E3 3方向方向, ,故故C C正确正确,D,D错

9、误。错误。【素养训练素养训练】1.1.如图所示如图所示,A,A、B B两点距离一处于静电平衡状态下的导体的两端很近。场强两点距离一处于静电平衡状态下的导体的两端很近。场强E EA AEEB B=110=110。有一电荷仅在电场力作用下第一次通过。有一电荷仅在电场力作用下第一次通过A A运动至无限远处运动至无限远处, ,第二第二次通过次通过B B点运动至无限远处点运动至无限远处, ,则当该电荷经过则当该电荷经过A A、B B两点时的加速度之比两点时的加速度之比a aA AaaB B; ;这这两个过程中两个过程中, ,电场力做功之比电场力做功之比W WA AWWB B为为( () )A.110A.

10、1101111B.110B.110110110C.101C.1011111D.D.无法确定无法确定【解析解析】选选A A。由于。由于 , ,所以所以aAaAaB=1aB=11010。由于导体在静电平。由于导体在静电平衡时各处电势相等衡时各处电势相等, ,所以把电荷移到无限远处所以把电荷移到无限远处, ,两次电场力做的功相同两次电场力做的功相同, ,所以所以WAWAWB=1WB=11 1。所以。所以B B、C C、D D错误错误,A,A正确正确, ,故选故选A A。AAABBBaFE1aFE102.2.一金属球一金属球, ,原来不带电原来不带电, ,现沿球直径的延长线放置一均匀带电的细杆现沿球直

11、径的延长线放置一均匀带电的细杆MN,MN,如图如图所示所示, ,金属球上感应电荷产生的电场在球内直径上金属球上感应电荷产生的电场在球内直径上a a、b b、c c三点的场强大小分别三点的场强大小分别为为E Ea a、E Eb b、E Ec c, ,三者相比三者相比 ( () ) A.EA.Ea a最大最大B.EB.Eb b最大最大C.EC.Ec c最大最大D.ED.Ea a=E=Eb b=E=Ec c【解析解析】选选C C。静电平衡后。静电平衡后, ,金属球内的合场强处处为零金属球内的合场强处处为零, ,金属球上感应电荷产金属球上感应电荷产生的附加电场与带电的细杆生的附加电场与带电的细杆MNM

12、N产生的场强大小相等产生的场强大小相等, ,方向相反方向相反, ,相互抵消。相互抵消。c c点点离带电的细杆离带电的细杆MNMN最近最近, ,带电的细杆带电的细杆MNMN在在c c点产生的场强最大点产生的场强最大, ,则金属球上感应电则金属球上感应电荷在荷在c c点产生的场强最大点产生的场强最大, ,即即E Ec c最大。故选最大。故选C C。【加固训练加固训练】1.1.如图所示如图所示, ,一个带负电的金属球放在绝缘的支架上一个带负电的金属球放在绝缘的支架上, ,处于静电平衡状态处于静电平衡状态, ,金属球内部的场强大小为金属球内部的场强大小为E E1 1, ,若减少金属球的带电荷量若减少金

13、属球的带电荷量, ,再次处于静电平衡状态再次处于静电平衡状态后后, ,金属球内部的场强大小为金属球内部的场强大小为E E2 2, ,则则( () )A.EA.E2 2EEE1 1C.EC.E2 2=E=E1 1D.D.无法确定无法确定【解析解析】选选C C。处于静电平衡状态的导体内部的场强处处为零。处于静电平衡状态的导体内部的场强处处为零, ,选项选项C C正确。正确。2.2.如图所示如图所示, ,在两个带等量异种电荷的绝缘导体球之间在两个带等量异种电荷的绝缘导体球之间, ,对称地放着两个相同的对称地放着两个相同的导体导体abab、cd,cd,则则: : (1)(1)当用导线将当用导线将a a

14、、b b连接起来时连接起来时, ,导线中有无电流通过导线中有无电流通过? ?若有若有, ,方向如何方向如何? ?(2)(2)当用导线将当用导线将a a、c c连接起来时连接起来时, ,导线中有无电流通过导线中有无电流通过? ?若有若有, ,方向如何方向如何? ?【解析解析】导体导体abab、cdcd处于静电场中处于静电场中, ,已达到静电平衡状态已达到静电平衡状态,ab,ab、cdcd均各自为一个均各自为一个等势体等势体, ,但因但因abab靠近正电荷靠近正电荷,cd,cd靠近负电荷靠近负电荷, ,所以导体所以导体abab的电势要高于的电势要高于cdcd的电势的电势, ,我们也可以在正、负电荷

15、之间画一条由左向右的电场线我们也可以在正、负电荷之间画一条由左向右的电场线, ,也易判断导体也易判断导体abab的电的电势比导体势比导体cdcd的电势高。当用导线将的电势高。当用导线将a a、c c连接起来时连接起来时, ,将会有电流从将会有电流从a a流到流到c;c;当用当用导线将导线将a a、b b连接起来时连接起来时, ,无电流通过。无电流通过。答案答案: :(1)(1)无无(2)(2)有由有由a ac c知识点二静电屏蔽知识点二静电屏蔽1.1.静电屏蔽的实质静电屏蔽的实质静电屏蔽的实质是利用了静电感应现象静电屏蔽的实质是利用了静电感应现象, ,使金属壳内感应电荷的电场和外加电使金属壳内

16、感应电荷的电场和外加电场矢量和为零场矢量和为零, ,好像是金属壳将外电场好像是金属壳将外电场“挡挡”在外面在外面, ,即所谓的屏蔽作用即所谓的屏蔽作用, ,其实其实是壳内两种电场并存是壳内两种电场并存, ,矢量和为零。矢量和为零。2.2.静电屏蔽的两种情况静电屏蔽的两种情况导体外部电场不影响导体内部导体外部电场不影响导体内部接地导体内部的电场不影响导体外部接地导体内部的电场不影响导体外部图示图示 实现实现过程过程因场源电荷产生的电场与导体因场源电荷产生的电场与导体球壳表面上感应电荷在空腔内球壳表面上感应电荷在空腔内的合场强为零的合场强为零, ,达到静电平衡状达到静电平衡状态态, ,起到屏蔽外电

17、场的作用起到屏蔽外电场的作用当空腔外部接地时当空腔外部接地时, ,外表面的感应电荷因外表面的感应电荷因接地将传给地球接地将传给地球, ,外部电场消失外部电场消失, ,起到屏蔽起到屏蔽内电场的作用内电场的作用最终最终结论结论导体内空腔不受外界电荷影响导体内空腔不受外界电荷影响接地导体空腔外部不受内部电荷影响接地导体空腔外部不受内部电荷影响本质本质利用了静电感应与静电平衡利用了静电感应与静电平衡, ,所以做静电屏蔽的材料只能是导体所以做静电屏蔽的材料只能是导体, ,不能是绝不能是绝缘体缘体【问题探究问题探究】法拉第笼是一个由金属或者良导体形成的笼子。笼体与大地连通法拉第笼是一个由金属或者良导体形成

18、的笼子。笼体与大地连通, ,高压电源通高压电源通过限流电阻将过限流电阻将1010万伏直流高压输送给放电杆万伏直流高压输送给放电杆, ,当放电杆尖端距笼体当放电杆尖端距笼体1010厘米时厘米时, ,出出现放电火花。现放电火花。讨论讨论: :(1)(1)放电时放电时, ,笼内的电场强度有什么特点笼内的电场强度有什么特点? ?提示提示: :笼内的电场强度为零。笼内的电场强度为零。(2)(2)放电时放电时, ,笼内的电势有什么特点笼内的电势有什么特点? ?笼内的人为什么安然无恙笼内的人为什么安然无恙? ?提示提示: :笼内的电势处处相等笼内的电势处处相等, ,人体没有电流通过人体没有电流通过, ,所以

19、人体是安全的。所以人体是安全的。【典例示范典例示范】【典例典例】如图为空腔球形导体如图为空腔球形导体( (不带电不带电),),现将一个带正电的小金属球现将一个带正电的小金属球A A放入腔内放入腔内, ,静电平衡时静电平衡时, ,图中图中a a、b b、c c三点的场强三点的场强E E和电势和电势的关系是的关系是( () )A.EA.Ea aEEb bEEc c, ,a a b b c cB.EB.Ea a=E=Eb bEEc c, ,a a= =b b c cC.EC.Ea a=E=Eb b=E=Ec c, ,a a= =b b c cD.ED.Ea aEEc cEEb b, ,a a b b

20、 c c【解析解析】选选D D。本题有很多同学认为。本题有很多同学认为E Eb b=0,=0,所以所以b b=0,=0,其实空腔球形导体处于静其实空腔球形导体处于静电平衡后导体是等势体电平衡后导体是等势体, ,内外表面是等势面内外表面是等势面, ,如图所示如图所示, ,显然显然E Ea aEEc cEEb b=0;=0;再考虑再考虑到沿电场线方向电势降低到沿电场线方向电势降低, ,可以得到可以得到a a b b c c, ,答案为答案为D D。【误区警示误区警示】理静电屏蔽问题的两点注意理静电屏蔽问题的两点注意(1)(1)空腔可以屏蔽外界电场空腔可以屏蔽外界电场, ,接地的空腔可以屏蔽内部的电

21、场作用接地的空腔可以屏蔽内部的电场作用, ,其本质都是其本质都是因为激发电场与感应电场叠加的结果因为激发电场与感应电场叠加的结果, ,分析中应分清是一部分电场作用分析中应分清是一部分电场作用, ,还是还是合电场作用的结果。合电场作用的结果。(2)(2)分析导体内部的自由电荷是如何移动的分析导体内部的自由电荷是如何移动的, ,如何建立起附加电场的如何建立起附加电场的, ,何处会出何处会出现感应电荷是解决问题的关键。现感应电荷是解决问题的关键。【素养训练素养训练】1.1.如图所示如图所示,A,A是带正电的物体是带正电的物体,B,B是金属网是金属网,C,C是原来不带电的金箔验电器是原来不带电的金箔验

22、电器, ,能使能使验电器的金箔张开的是验电器的金箔张开的是 ( () ) 【解析解析】选选C C。图。图A A、B B中中, ,由于金属网的屏蔽作用由于金属网的屏蔽作用, ,带电体带电体A A对验电器无作用对验电器无作用, ,故故A A、B B错误错误; ;图图C C中中, ,受带电体受带电体A A的作用的作用, ,金属网内外分别带等量异种感应电荷金属网内外分别带等量异种感应电荷, ,在验电在验电器处有电场器处有电场, ,即能使验电器的金箔张开即能使验电器的金箔张开, ,故故C C正确正确; ;图图D D中由于金属网接地中由于金属网接地, ,网罩外网罩外无电场无电场, ,无法使验电器的金箔张开

23、无法使验电器的金箔张开, ,故故D D错误。故选错误。故选C C。2.(2.(多选多选) )如图所示如图所示, ,将悬在绝缘细线上带正电的小球将悬在绝缘细线上带正电的小球A A放在不带电的金属空心球放在不带电的金属空心球壳壳B B内内( (与内壁不接触与内壁不接触) )。外加一个水平向右的场强为。外加一个水平向右的场强为E E的匀强电场的匀强电场, ,对于最后的对于最后的结果结果, ,下列判断正确的是下列判断正确的是( () )A.BA.B的右端带正电的右端带正电,A,A向左偏向左偏B.BB.B的右端带正电的右端带正电,A,A不偏左也不偏右不偏左也不偏右C.BC.B的左端带正电的左端带正电,A

24、,A向右偏向右偏D.BD.B的左端带负电的左端带负电,A,A不偏左也不偏右不偏左也不偏右【解析解析】选选B B、D D。金属空腔处于外电场中时。金属空腔处于外电场中时, ,由于静电感应的作用由于静电感应的作用, ,金属球壳的金属球壳的左端将感应出负电荷左端将感应出负电荷, ,右端将感应出正电荷右端将感应出正电荷, ,而金属空腔内部完全不受外加电场而金属空腔内部完全不受外加电场的影响的影响, ,故故A A不会偏转不会偏转, ,故故A A、C C错误错误,B,B、D D正确。正确。【加固训练加固训练】1.(1.(多选多选) )一个不带电的空心金属球一个不带电的空心金属球, ,在它的球内放一个正电荷

25、如图所示在它的球内放一个正电荷如图所示, ,其其电场分布正确的是电场分布正确的是( () ) 【解析解析】选选C C、D D。空心金属球内放一正电荷。空心金属球内放一正电荷, ,由于静电感应使金属球外表面带由于静电感应使金属球外表面带正电正电, ,球壳上达到静电平衡球壳上达到静电平衡, ,内部场强为零内部场强为零, ,当金属球外表面接地时当金属球外表面接地时, ,对内电场具对内电场具有屏蔽作用有屏蔽作用, ,故选项故选项C C、D D正确。正确。2.(2.(多选多选) )如图所示如图所示, ,在绝缘板上放有一个不带电的金箔验电器在绝缘板上放有一个不带电的金箔验电器A A和一个带正电荷和一个带正

26、电荷的空腔导体的空腔导体B B。下列实验方法中能使验电器箔片张开的是。下列实验方法中能使验电器箔片张开的是( () ) A.A.取电棒取电棒C(C(带绝缘柄的导体棒带绝缘柄的导体棒) )先跟先跟B B的内壁接触一下后再跟的内壁接触一下后再跟A A接触接触B.B.取电棒取电棒C C先跟先跟B B的外壁接触一下后再跟的外壁接触一下后再跟A A接触接触C.C.用绝缘导线把验电器用绝缘导线把验电器A A跟取电棒跟取电棒C C的导体部分相连的导体部分相连, ,再把取电棒再把取电棒C C与与B B的内壁接的内壁接触触D.D.使验电器使验电器A A靠近靠近B B【解析解析】选选B B、C C、D D。A A

27、项中取电棒项中取电棒C C先和先和B B的内壁接触后的内壁接触后, ,由于由于B B的内壁本身没有的内壁本身没有电荷电荷, ,所以再接触所以再接触A A时验电器箔片不张开时验电器箔片不张开;B;B项中可以使项中可以使C C带电带电, ,从而使从而使A A带电带电;C;C项项中用绝缘导线实际上是将验电器中用绝缘导线实际上是将验电器A A和和B B连成了一个导体连成了一个导体,A,A因接触而带电因接触而带电;D;D项中是项中是感应起电。所以感应起电。所以B B、C C、D D项正确。项正确。【拓展例题拓展例题】考查内容考查内容: :静电平衡的综合应用静电平衡的综合应用【典例典例】( (多选多选)

28、)如图所示如图所示, ,水平放置的金属板正上方有一固定的正点电荷水平放置的金属板正上方有一固定的正点电荷Q,Q,一一表面绝缘的带电的小球表面绝缘的带电的小球( (可视为质点且不影响可视为质点且不影响Q Q的电场的电场),),从左端以初速度从左端以初速度v v0 0滑上滑上金属板金属板, ,沿光滑的上表面向右运动到右端沿光滑的上表面向右运动到右端, ,在该运动过程中在该运动过程中( () )A.A.小球做匀速直线运动小球做匀速直线运动B.B.小球先做减速运动小球先做减速运动, ,后做加速运动后做加速运动C.C.小球的电势能保持不变小球的电势能保持不变D.D.电场力对小球所做的功为零电场力对小球所

29、做的功为零【解析解析】选选A A、C C、D D。水平放置的金属板处于点电荷。水平放置的金属板处于点电荷Q Q的电场中而达到静电平衡的电场中而达到静电平衡状态状态, ,是一个等势体是一个等势体, ,其表面处电场线处处与表面垂直其表面处电场线处处与表面垂直, ,故带电小球故带电小球( (表面绝缘表面绝缘, ,电量不变电量不变) )在金属板表面运动时在金属板表面运动时, ,电场力不做功电场力不做功, ,小球的电势能不变小球的电势能不变, ,小球做匀速小球做匀速直线运动直线运动, ,所以选项所以选项A A、C C、D D正确。正确。【生活情境生活情境】20202020年年, ,由于新冠病毒疫情影响由

30、于新冠病毒疫情影响, ,大家出门要戴口罩。医用口罩的熔喷布经大家出门要戴口罩。医用口罩的熔喷布经过驻极处理过驻极处理, ,在保证常规滤材的物理碰撞阻隔作用的基础上在保证常规滤材的物理碰撞阻隔作用的基础上, ,增加了静电吸附增加了静电吸附作用作用, ,吸附可简化为如下过程吸附可简化为如下过程: :某根经过驻极处理后的滤材纤维某根经过驻极处理后的滤材纤维, ,其两侧分别其两侧分别带有正负电荷带有正负电荷, ,可吸附带不同电荷的污染物颗粒可吸附带不同电荷的污染物颗粒, ,某带负电的颗粒物在图中某带负电的颗粒物在图中A A点时的速度方向如图所示点时的速度方向如图所示, ,在很短时间内被吸附到纤维附近的

31、在很短时间内被吸附到纤维附近的B B点点, ,忽略空气忽略空气的作用力。的作用力。情境情境模型模型素养素养探究探究: :(1)(1)则在此过程中颗粒在则在此过程中颗粒在A A点和点和B B点的机械能、电势能如何变化点的机械能、电势能如何变化? ?(2)(2)颗粒在颗粒在A A点和点和B B点的电势哪点高点的电势哪点高, ,哪点低哪点低? ?【解析解析】(1)(1)颗粒被吸附到颗粒被吸附到B B点点, ,故颗粒带负电故颗粒带负电, ,从从A A点到点到B B点过程中点过程中, ,电场力做正电场力做正功功, ,电势能减小电势能减小, ,机械能增大机械能增大; ;(2)(2)电场线从正电荷出发电场线

32、从正电荷出发, ,根据沿电场线方向电势降低可知根据沿电场线方向电势降低可知,A,A点电势低于点电势低于B B点电点电势。势。答案答案: :见解析见解析【生产情境生产情境】电业工人创造了具有世界先进水平的超高压带电作业法。利用电业工人创造了具有世界先进水平的超高压带电作业法。利用“绝缘梯绝缘梯”使输使输电线间的电势差逐渐变小电线间的电势差逐渐变小, ,直到最后使人体的电势与输电线电势相等。直到最后使人体的电势与输电线电势相等。探究探究: :(1)(1)人与输电线电势相等时人与输电线电势相等时, ,为什么没有危险为什么没有危险? ?(2)(2)超高压输电线周围存在强电场超高压输电线周围存在强电场,

33、 ,人靠近输电线时人靠近输电线时, ,人体会有什么现象发生人体会有什么现象发生? ?(3)(3)工人带电作业时穿着由金属丝和棉纱织成的均压服工人带电作业时穿着由金属丝和棉纱织成的均压服, ,有什么作用有什么作用? ?【解析解析】(1)(1)人与输电线电势相等时人与输电线电势相等时, ,任意两点间的电势差均为任意两点间的电势差均为0,0,则电荷不会发则电荷不会发生定向移动生定向移动, ,因此不会对人产生危险因此不会对人产生危险; ;(2)(2)人体靠近高压输电线周围的强电场时人体靠近高压输电线周围的强电场时, ,由于静电感应由于静电感应, ,人体内的自由电荷重新人体内的自由电荷重新分布分布, ,

34、瞬时间负电荷向电场方向的反方向运动瞬时间负电荷向电场方向的反方向运动, ,如图所示形成了瞬时电流如图所示形成了瞬时电流; ; (3)(3)由于金属丝和棉纱织成的均压服可以起到静电屏蔽的作用由于金属丝和棉纱织成的均压服可以起到静电屏蔽的作用, ,从而使人体处于从而使人体处于静电平衡状态。静电平衡状态。答案答案: :见解析见解析课堂检测课堂检测素养达标素养达标1.1.在燃气灶中安装的电子点火器往往把放电电极做成针形在燃气灶中安装的电子点火器往往把放电电极做成针形, ,这种做法利用了静这种做法利用了静电的电的( () )A.A.静电屏蔽现象静电屏蔽现象B.B.尖端放电现象尖端放电现象C.C.接触起电

35、现象接触起电现象D.D.摩擦起电现象摩擦起电现象【解析解析】选选B B。静电屏蔽是指利用金属盒或金属网罩屏蔽外部电场的现象。静电屏蔽是指利用金属盒或金属网罩屏蔽外部电场的现象,A,A错错误误; ;放电电极做成针形放电电极做成针形, ,更容易累积电荷从而发生尖端放电现象更容易累积电荷从而发生尖端放电现象,B,B正确正确; ;接触起接触起电现象是指不带电的物体和带电物体接触而带电的现象电现象是指不带电的物体和带电物体接触而带电的现象,C,C错误错误; ;摩擦起电现象摩擦起电现象指两物体相互摩擦而带电的现象指两物体相互摩擦而带电的现象,D,D错误错误; ;故选故选B B。2.2.如图所示如图所示,

36、,在原来不带电的金属细杆在原来不带电的金属细杆abab附近附近P P处处, ,放置一个正点电荷放置一个正点电荷, ,达到静电达到静电平衡后平衡后 ( () )A.aA.a端的电势比端的电势比b b端的高端的高B.bB.b端的电势比端的电势比d d点的低点的低C.aC.a端的电势不一定比端的电势不一定比d d点的低点的低D.D.杆内杆内c c处场强的方向由处场强的方向由c c指向指向b b【解题指南解题指南】解答本题应注意以下两点解答本题应注意以下两点: :(1)(1)静电平衡时静电平衡时, ,导体内部电势处处相等导体内部电势处处相等, ,导体外部的电势高低可根据电场线判导体外部的电势高低可根据

37、电场线判断。断。(2)(2)静电平衡时静电平衡时, ,导体内部场强处处为零。导体内部场强处处为零。【解析解析】选选B B。首先画出电场线。首先画出电场线( (如图所示如图所示),),沿电场线方向电势降低沿电场线方向电势降低,b,b点电势比点电势比d d点低点低,B,B正确正确; ;金属杆金属杆abab在静电平衡后是一个等势体在静电平衡后是一个等势体,a,a点电势等于点电势等于b b点电势点电势, ,也比也比d d点低点低, ,选项选项A A、C C均错误均错误; ;静电平衡后的导体内部场强为零静电平衡后的导体内部场强为零, ,选项选项D D错误。错误。3.(3.(多选多选) )如图所示如图所示

38、, ,在一电场强度为在一电场强度为E E的匀强电场中放一金属空心导体的匀强电场中放一金属空心导体, ,图中图中a a、b b分别为金属导体内部与空腔中的两点分别为金属导体内部与空腔中的两点, ,当达到静电平衡状态后当达到静电平衡状态后, ,则有则有( () )A.aA.a、b b两点的电场强度都为零两点的电场强度都为零B.aB.a点电场强度为零点电场强度为零,b,b点不为零点不为零C.aC.a、b b点的电势相等点的电势相等D.aD.a点电势比点电势比b b点电势高点电势高【解析解析】选选A A、C C。金属空心导体放在匀强电场中。金属空心导体放在匀强电场中, ,出现静电感应现象出现静电感应现

39、象, ,最终处于最终处于静电平衡状态静电平衡状态, ,导体内部的场强处处为零导体内部的场强处处为零, ,所以所以a a、b b两点的电场强度都为零两点的电场强度都为零,A,A正正确确,B,B错误错误; ;处于静电平衡状态的导体上处于静电平衡状态的导体上, ,以及导体的内部的电势处处相等以及导体的内部的电势处处相等, ,即为即为等势体等势体, ,则则a a点电势等于点电势等于b b点电势点电势,C,C正确正确,D,D错误。故选错误。故选A A、C C。【加固训练加固训练】( (多选多选) )如图所示如图所示, ,原来不带电的金属球壳内壁接地原来不带电的金属球壳内壁接地, ,将一带正电的小球放入其

40、中将一带正电的小球放入其中, ,但不与球壳接触但不与球壳接触, ,则则( () )A.A.球壳内壁带负电球壳内壁带负电B.B.球壳外壁带正电球壳外壁带正电C.C.球壳外壁不带电球壳外壁不带电D.D.若将接地线去掉再移去正电荷若将接地线去掉再移去正电荷, ,球壳外壁带负电球壳外壁带负电【解析解析】选选A A、C C、D D。球壳内正电荷产生电场。球壳内正电荷产生电场, ,使球壳处于静电平衡状态使球壳处于静电平衡状态, ,在球在球壳的内表面出现等量异种电荷壳的内表面出现等量异种电荷, ,球壳的外表面出现等量同种电荷球壳的外表面出现等量同种电荷, ,当球壳接地时当球壳接地时, ,不论内表面接地还是外

41、表面接地不论内表面接地还是外表面接地, ,待稳定后球壳的电势必定为零。球壳的外表待稳定后球壳的电势必定为零。球壳的外表面无感应电荷面无感应电荷, ,球壳外也没有静电场球壳外也没有静电场, ,这就是接地导体壳的静电屏蔽作用这就是接地导体壳的静电屏蔽作用, ,故故A A、C C选项正确。若将接地线去掉再移去球壳内正电荷时选项正确。若将接地线去掉再移去球壳内正电荷时, ,球壳内表面的负电荷就会球壳内表面的负电荷就会分布到球壳的外表面上分布到球壳的外表面上, ,内壁不再带电。故内壁不再带电。故D D选项正确。选项正确。4.4.在点电荷在点电荷-Q-Q的电场中的电场中, ,一金属圆盘处于静电平衡状态一金

42、属圆盘处于静电平衡状态, ,若圆盘平面与点电荷在若圆盘平面与点电荷在同一平面内同一平面内, ,则盘上感应电荷在盘中则盘上感应电荷在盘中P P点所激发的场强点所激发的场强EE的方向在图中正确的的方向在图中正确的是是( () ) 【解析解析】选选A A。导体处于静电平衡状态。导体处于静电平衡状态, ,因此内部每点的合场强都为零因此内部每点的合场强都为零, ,即导体即导体内的每一点内的每一点, ,感应电荷产生的电场强度都与点电荷感应电荷产生的电场强度都与点电荷-Q-Q在那点的电场强度大小相在那点的电场强度大小相等、方向相反等、方向相反, ,即感应电荷的电场线与点电荷即感应电荷的电场线与点电荷-Q-Q

43、的电场线重合的电场线重合, ,且方向相反。负且方向相反。负点电荷的电场线指向点电荷点电荷的电场线指向点电荷, ,所以附加电场的电场线背离负点电荷所以附加电场的电场线背离负点电荷, ,故故A A正确。正确。【加固训练加固训练】把一个架在绝缘支座上的导体放在负电荷形成的电场中把一个架在绝缘支座上的导体放在负电荷形成的电场中, ,导体处于静电平衡时导体处于静电平衡时, ,导体表面上感应电荷的分布如图所示导体表面上感应电荷的分布如图所示, ,这时导体这时导体 ( () )A.AA.A端的电势比端的电势比B B端的电势高端的电势高B.AB.A端的电势比端的电势比B B端的电势低端的电势低C.AC.A端的

44、电势可能比端的电势可能比B B端的电势高端的电势高, ,也可能比也可能比B B端的电势低端的电势低D.AD.A端的电势与端的电势与B B端的电势相等端的电势相等 【解析解析】选选D D。枕形导体在点电荷附近。枕形导体在点电荷附近, ,出现静电感应现象出现静电感应现象, ,导致电荷重新分布导致电荷重新分布, ,因此在枕形导体内部出现感应电荷的电场因此在枕形导体内部出现感应电荷的电场, ,正好与点电荷的电场叠加正好与点电荷的电场叠加, ,静电平衡静电平衡时内部电场强度处处为零时内部电场强度处处为零, ,导体是等势体导体是等势体, ,表面是等势面表面是等势面, ,即即A A端的电势与端的电势与B B

45、端的端的电势相等电势相等, ,故选故选D D。课时素养评价课时素养评价七静电现象的应用七静电现象的应用【基础达标基础达标】(15(15分钟分钟3030分分) )一、选择题一、选择题( (本题共本题共4 4小题小题, ,每题每题5 5分分, ,共共2020分分) )1.1.处于静电平衡的导体处于静电平衡的导体, ,内部电场强度处处为零的原因是内部电场强度处处为零的原因是( () )A.A.导体内部无任何电场导体内部无任何电场B.B.外电场不能进入导体内部外电场不能进入导体内部C.C.所有感应电荷在导体内部产生的合电场强度为零所有感应电荷在导体内部产生的合电场强度为零D.D.外电场和所有感应电荷的

46、电场在导体内部叠加的结果为零外电场和所有感应电荷的电场在导体内部叠加的结果为零【解析解析】选选D D。导体内部电场强度处处为零是感应电荷的电场与外电场叠加的。导体内部电场强度处处为零是感应电荷的电场与外电场叠加的结果结果, ,故故D D正确。正确。2.2.在绕地球做匀速圆周运动的航天器中在绕地球做匀速圆周运动的航天器中, ,物体处于完全失重状态物体处于完全失重状态, ,可以形成一种可以形成一种“重力屏蔽状态重力屏蔽状态”。在航天器中建立电学实验室。在航天器中建立电学实验室, ,可以有效消除常态下重力的可以有效消除常态下重力的影响。空腔导体内部可以实现静电屏蔽影响。空腔导体内部可以实现静电屏蔽,

47、 ,在空腔导体内部建立物理实验室在空腔导体内部建立物理实验室, ,可以可以有效消除外电场的干扰。下列说法正确的是有效消除外电场的干扰。下列说法正确的是( () )A.A.场是一种人为假设场是一种人为假设, ,实际是不存在的实际是不存在的B.B.航天器中的航天器中的“重力屏蔽状态重力屏蔽状态”指的是航天器中不存在重力指的是航天器中不存在重力C.C.外电场在空腔导体的内部产生的场强为外电场在空腔导体的内部产生的场强为0,0,所以外电场被屏蔽所以外电场被屏蔽D.D.在外电场作用下处于静电平衡的空腔导体在外电场作用下处于静电平衡的空腔导体, ,其内部的总电场强度为其内部的总电场强度为0 0【解析解析】

48、选选D D。场是看不见。场是看不见, ,摸不着摸不着, ,但是以一种物质形态存在的但是以一种物质形态存在的, ,所以所以A A错误。错误。航天器中的航天器中的“重力屏蔽状态重力屏蔽状态”指的是航天器中物体处于失重状态指的是航天器中物体处于失重状态, ,但仍存在重但仍存在重力力, ,所以所以B B错误。外电场在空腔导体的内部产生的场强错误。外电场在空腔导体的内部产生的场强, ,与感应电荷在内部的电与感应电荷在内部的电场强度相互叠加后为场强度相互叠加后为0,0,所以所以C C错误。由于静电屏蔽作用错误。由于静电屏蔽作用, ,导体的外壳就会对它的导体的外壳就会对它的内部起到内部起到“保护保护”作用作

49、用, ,使它的内部不受外部电场的影响使它的内部不受外部电场的影响, ,所以导体腔内任意点所以导体腔内任意点的场强为零的场强为零,D,D正确。正确。3.3.如图所示如图所示, ,一个不带电的导体球一个不带电的导体球N,N,置于空心导体球置于空心导体球M M附近附近, ,现将另一个带电荷现将另一个带电荷量为量为Q Q的金属球放于空腔导体的金属球放于空腔导体M M内内, ,则则( () )A.A.若若M M接地接地,N,N上有感应电荷上有感应电荷B.B.若若M M不接地不接地, ,且且M M原来不带电原来不带电,N,N上无感应电荷上无感应电荷C.C.若若M M不接地不接地, ,且且M M原来不带电原

50、来不带电,N,N上有感应电荷上有感应电荷D.D.若若M M不接地不接地, ,且且M M原来带电原来带电,N,N上一定有感应电荷上一定有感应电荷 【解题指南解题指南】本题考查对静电屏蔽的理解本题考查对静电屏蔽的理解, ,抓住处于静电平衡状态的导体的特抓住处于静电平衡状态的导体的特点与接地不接地的区别是关键。当点与接地不接地的区别是关键。当M M接地时接地时, ,能屏蔽内部的电场能屏蔽内部的电场, ,当当M M不接地时不接地时, ,不能屏蔽内部的电场。不能屏蔽内部的电场。【解析解析】选选C C。若将。若将M M接地接地, ,则则M M与大地组成一个新的等势体与大地组成一个新的等势体,N,N上没有感

51、应电荷上没有感应电荷, ,故故A A错误错误; ;若若M M不接地不接地, ,且且M M原来不带电时原来不带电时, ,将带电的小金属球将带电的小金属球Q Q放入放入M M的腔中的腔中, ,当静当静电平衡时电平衡时, ,空腔球形导体内壁感应出与空腔球形导体内壁感应出与Q Q电性相反的电荷电性相反的电荷, ,外表面感应出与外表面感应出与Q Q电性电性相同的电荷相同的电荷, ,则外表面的电荷能在则外表面的电荷能在N N上感应出感应电荷上感应出感应电荷, ,故故B B错误错误,C,C正确正确; ;若若M M不接不接地地, ,且且M M原来带电原来带电, ,当当M M与与Q Q上的电荷的电性相反上的电荷

52、的电性相反, ,电量大小相等电量大小相等,M,M所带的电量只分所带的电量只分布在布在M M的内表面的内表面, ,外表面没有多余的电荷外表面没有多余的电荷, ,则则N N上没有感应电荷。故上没有感应电荷。故D D错误。故选错误。故选C C。【加固训练加固训练】一个带绝缘底座的空心金属球一个带绝缘底座的空心金属球A A带有带有4 41010-8-8 C C的正电荷的正电荷, ,上端开有适当小孔上端开有适当小孔, ,有绝缘柄的金属小球有绝缘柄的金属小球B B带有带有2 21010-8-8 C C的负电荷的负电荷, ,使使B B球和球和A A球内壁接触球内壁接触, ,如图所示如图所示, ,则则A A、

53、B B带电荷量分别为带电荷量分别为 ( () )A.QA.QA A=10=10-8-8 C,Q C,QB B=10=10-8-8 C CB.QB.QA A=2=21010-8-8 C,Q C,QB B=0=0C.QC.QA A=0,Q=0,QB B=2=21010-8-8 C CD.QD.QA A=4=41010-8-8 C,Q C,QB B=-2=-21010-8-8 C C 【解析解析】选选B B。A A、B B接触达到静电平衡后接触达到静电平衡后, ,净电荷只分布在净电荷只分布在A A的外表面上的外表面上, ,故故B B项项正确。正确。4.4.静电喷涂是利用静电现象制造的静电喷涂是利用静

54、电现象制造的, ,其原理如图所示。以下说法正确的是其原理如图所示。以下说法正确的是 ( () ) A.A.涂料微粒带正电涂料微粒带正电B.B.涂料微粒所受电场力的方向与电场方向相反涂料微粒所受电场力的方向与电场方向相反C.C.电场力对涂料微粒做负功电场力对涂料微粒做负功D.D.涂料微粒的电势能变大涂料微粒的电势能变大 【解析解析】选选B B。由于在喷枪喷嘴与被喷涂工件之间形成了强电场。由于在喷枪喷嘴与被喷涂工件之间形成了强电场, ,工作时涂料微工作时涂料微粒会向带正电的被喷涂工件高速运动粒会向带正电的被喷涂工件高速运动, ,则涂料微粒带负电则涂料微粒带负电, ,微粒所受电场力的方微粒所受电场力

55、的方向与电场方向相反向与电场方向相反, ,故故A A错误错误,B,B正确正确; ;因涂料微粒带负电因涂料微粒带负电, ,在库仑引力的作用下做在库仑引力的作用下做正功正功, ,则电势能减小则电势能减小, ,故故C C、D D错误错误, ,故选故选B B。二、计算题二、计算题(10(10分。要有必要的文字说明和解题步骤分。要有必要的文字说明和解题步骤, ,有数值计算的要标明单位有数值计算的要标明单位) )5.5.如图所示如图所示, ,带电导体带电导体A A处于静电平衡状态处于静电平衡状态, ,电势为电势为=200 V=200 V。M M、N N是是A A表面上的表面上的两点两点, ,电场强度电场强

56、度E EM M=4E=4EN N。今把一电荷量为。今把一电荷量为q=5q=51010-8-8 C C的正电荷分别由的正电荷分别由M M点、点、N N点移点移到无限远处到无限远处, ,求电场力做的功。求电场力做的功。 【解题指南解题指南】解答本题应注意以下两点解答本题应注意以下两点: :(1)(1)带电导体处于静电平衡状态时带电导体处于静电平衡状态时, ,导体是个等势体。导体是个等势体。(2)(2)电场力做的功电场力做的功W W电电=-E=-Ep p。【解析解析】由静电平衡导体的特点得由静电平衡导体的特点得M M=N N=200 V=200 V移到无限远处电场力做功移到无限远处电场力做功W WM

57、 M=W=WN N=qU=q(-0)=5=qU=q(-0)=51010-8-8200 J=1.0200 J=1.01010-5-5 J J。答案答案: :均为均为1.01.01010-5-5 J J【加固训练加固训练】长为长为l的金属杆原来不带电的金属杆原来不带电, , 在距其右端在距其右端d d处放一个电荷量为处放一个电荷量为+q+q的点电荷。的点电荷。(1)(1)金属杆中点处的电场强度为多少金属杆中点处的电场强度为多少? ?(2)(2)金属杆上的感应电荷在杆中点处产生的电场强度为多大金属杆上的感应电荷在杆中点处产生的电场强度为多大? ? 【解析解析】(1)(1)金属杆处于静电平衡状态金属杆处于静电平衡状态, ,其内部场强处处为零。因此其内部场强处处为零。因此, ,金属杆中金属杆中点处的电场强度为点处的电场强度为0 0。(2)(2)点电荷点电荷q q在金属杆中点处产生的场强在金属杆中点处产生的场强E E点点= ,=