静电的利用与防护-2021-2022学年高一物理精讲精练（新粤教版必修第三册）（解析版）

2.3静电的利用与防护考点精讲考点1：静电的产生静电的产生是由于不同的物体相互接触或摩擦时，一个物体失去一些电子而带正电，电子转移到另一物体上使其带负电。若在物体分离的过程中电荷难以中和，积累在物体上的电荷就形成了静电。【例1】阴极射线管电视机的玻璃荧光屏表面经常有许多灰尘，这主要是因为()A．灰尘的自然堆积B．电视机工作时，屏表面温度较高而吸附C．灰尘玻璃有较强的吸附灰尘的能力D．电视机工作时，屏表面有静电而吸附灰尘【解析】D灰尘的自然堆积，但不是主要原因，故A错误；电视机工作时，屏表面温度较高而吸附，但不是主要原因，主要原因是静电吸附灰尘，故B错误；灰尘玻璃有较强的吸附灰尘的能力，故C错误；阴极射线管电视机的工作原理：阴极射线管发射的电子打在电视机的玻璃荧光屏上，而显示图像。由于屏表面有静电而吸附灰尘，故表面经常有许多灰尘，故D正确。【针对训练】1．人造纤维比棉纤维容易沾上灰尘，这是因为()A．人造纤维的导电性好，容易吸引灰尘B．人造纤维的导电性好，容易导走静电，留下灰尘C．人造纤维的绝缘性好，不易除掉灰尘D．人造纤维的绝缘性好，容易积累静电，吸引灰尘【解析】D人造纤维比棉纤维容易沾上灰尘是由于人造纤维易带电，使灰尘产生静电感应而被吸引。而易带电的原因是绝缘性好，不易导走静电而使电荷积累，所以D正确。考点2：静电的应用目前静电在各种产业和日常生活中有着重要的应用，如静电除尘、静电喷涂、静电植绒、静电分选、静电复印、激光打印、喷墨打印等。所依据的基本原理几乎都是让带电的物质微粒在电场力作用下奔向并吸附到电极上。锁住黑烟原理：1．原理图(如图)。2．基本构造：金属筒A和悬在管中的金属丝B，A接高压电源正极，B接高压电源负极。3．原理：A、B之间产生强电场，距B越近，场强越大，B附近的空气中的气体分子被电离，成为电子和正离子。正离子被吸到B上，得到电子又成为分子；电子在向正极运动的过程中，使烟气的煤粉带负电，吸附到正极A上，最后在重力作用下落入下面的漏斗中。4．应用：静电除尘可除去有害的微粒，也可以回收物资，如回收水泥粉尘。【例2】(多选)如图所示是静电除尘的原理示意图，A为金属管，B为金属丝，在A、B之间加上高电压，使B附近的空气分子被强电场电离为电子和正离子，电子在向A极运动过程中被烟气中的煤粉俘获，使煤粉带负电，最终被吸附到A极上，排出的烟就比较清洁了。有关静电除尘的装置，下列说法正确的是()A．金属管A应接高压电源的正极，金属丝B接负极B．金属管A应接高压电源的负极，金属丝B接正极C．C为烟气的进气口，D为排气口D．D为烟气的进气口，C为排气口【解析】AC静电除尘的理解：强电场把空气电离成电子和带正电的空气分子，电子极小易被粉尘吸附，而空气分子较大不易被粉尘吸附。由于电子易被粉尘吸附，在B处空气被电离后，如果正电荷向A极运动，即A为负极，此过程中正电荷不易被粉尘吸附，故达不到除尘的目的；如果A极为正极，则电子由B向A运动，此过程中电子极易被粉尘吸附，使得粉尘向A极运动而达到除尘的目的，所以A项正确。【针对训练】2．如图所示为静电除尘装置示意图，它由金属管A和管中金属丝B组成。有关静电除尘的原理，以下说法正确的是()A．A接高压电源负极，B接高压电源正极B．煤粉等烟尘吸附电子后被吸在B上C．靠近B处电场强度大，B附近空气被电离成阳离子和电子D．煤粉等烟尘在强大电场作用下电离成阴、阳离子，分别吸附在B和A上【解析】C在静电除尘器中，通过除尘器中的金属丝与金属管间直流高压，在金属丝附近产生极强的电场，该强电场附近将空气电离成正离子及电子，煤粉吸收电子后，在电场力的作用下被吸附到金属管的内壁上。根据金属丝与金属管间电场线的分布可分析出靠近金属丝处场强比靠近金属管处的电场强度大。考点3：静电的防止1．静电的危害(1)影响产品的质量。(2)妨碍电子器件的正常工作甚至损坏某些部件。(3)由于火花放电而引起火灾或爆炸。2．防止静电危害的基本方法(1)把产生的静电迅速导走，以避免静电积累。(2)通过工艺控制减少因摩擦产生的静电。(3)静电接地，增加湿度，非导电材料的抗静电处理(在非导电材料中添加导电材料，制成抗静电材料)。3．油罐车上常拖有一根铁链，它一端与油罐相连、一端拖在地上。在油罐车中因摩擦产生的静电就通过这根铁链及时导入大地，从而避免静电的积累。飞机的轮胎用导电橡胶制造，也是方便在着陆时把机身的静电引入大地。【例3】(多选)下列措施中，哪些能将产生的静电尽快导走()A．飞机轮子上的搭地线B．印染车间保持湿度C．复印图片D．电工钳柄装有绝缘套【解析】ABA、B项是把静电导走，C项是利用静电，D项电工钳柄上套有绝缘手套，是为了绝缘防止电工触电。【针对训练】3．关于静电的利用和防范，以下说法正确的是()A．印染厂应保持环境干燥，避免静电积累带来的潜在危害B．油罐车行驶途中车尾有一条铁链拖在地上，避免产生电火花引起爆炸C．飞机起落架的轮胎用绝缘橡胶制成，可防止静电积聚D．手术室的医生和护士都要穿绝缘性能良好的化纤制品，可防止麻醉药燃烧【解析】B印染厂的车间，有大量静电产生，因此要保持潮湿，这样才能及时将静电导走，故A错误；油罐车在运动的过程中，由于里面的油在晃动，也会摩擦产生静电，后面拖一条的铁链就可以及时地把产生的静电导走，避免产生电火花引起爆炸，故B正确；飞机上的着地轮装有搭地线或用导电橡胶做轮胎，是为了及时地把飞机在飞行过程中由于摩擦而产生的电荷通过导体而转移给大地，以免发生放电现象，保证飞机和乘客的安全，故C错误；绝缘性能良好的化纤制品的衣服不能及时把静电导入大地，容易造成手术事故，故D错误。考点达标1．人们在晚上脱衣服时，有时会看到火花四溅，并伴有“噼啪”声，这是因为()A．衣服由于摩擦而产生了静电B．人体本身是带电体C．空气带电，在衣服上放电所致D．以上说法均不正确【解析】A若我们身穿含有化纤成分的衣服，且始终在运动，使衣服与衣服之间、衣服和皮肤之间不停地摩擦，在摩擦中会使衣服上带有异种电荷。在脱衣服时正电荷和负电荷碰到一起就产生放电现象，于是我们听到“噼啪”的放电声音，若是晚上还可以看见火花四溅的现象。2．(多选)关于雷电现象的认识正确的是()A．打雷闪电是天上的雷公电母在控制着B．闪电是由于高压放电使空气在高温的情况下发光的结果C．雷声是由于空气在高温下膨胀的结果D．先发生闪电后发出雷声【解析】BC雷电是一种自然现象，是由于高压放电，产生几十万安培的瞬间电流。电流生热使空气发光，使空气受热突然膨胀发出巨响，是同时发生的，只是光的传播速度比声音快，所以我们是先看到闪电后听到雷声。3．下列哪些做法属于静电利用()A．印刷厂要保持适当的湿度B．油罐车运油时要安装一条拖地的金属链C．空气静电净化器D．做静电实验时，实验室要通气，以避免空气中有过多的二氧化碳、水蒸气或各种离子【解析】C静电防止的措施是多样的。可以控制静电不产生或少产生，若不可回避地产生了静电还可以采取导电的方式防止静电集聚。4．下列哪些措施是利用了静电()A．精密仪器外包有一层金属外壳B．家用电器如洗衣机接有地线C．手机一般装有一根天线D．以上都不是【解析】D精密仪器外包有一层金属外壳是防止外界静电或其他电信号的干扰；家用电器如洗衣机接有地线是通过地线及时导走静电，保护人身安全；手机一般装有一根天线是为了有效地接收信号。所以ABC都不是利用静电的，故D选项正确。5．(多选)如图为静电除尘器除尘机理的示意图。尘埃在电场中通过某种机制带电，在电场力的作用下向集尘极迁移并沉积，以达到除尘的目的。下列表述正确的是()A．到达集尘极的尘埃带正电荷B．电场方向由集尘极指向放电极C．带电尘埃所受电场力的方向与电场方向相同D．同一位置带电荷量越多的尘埃所受电场力越大【解析】BD集尘极与电源的正极相连带正电，放电极带负电，尘埃在电场力作用下向集尘极迁移，说明尘埃带负电荷，A项错误；电场方向由集尘极指向放电极，B项正确；带电尘埃带负电，因此所受电场力方向与电场方向相反，C项错误；同一位置电场强度一定，由F＝qE可知，尘埃电荷量越多，所受电场力越大，D项正确。6．以煤做燃料的工厂、电站，每天排出的烟气带走大量的煤粉如图所示，这不仅浪费燃料，而且严重地污染环境，为了消除烟气中的煤粉，下列方法最好的是()黑烟污染环境A．通过活性炭吸收B．应用静电除尘技术C．将烟气通过水来净化D．把烟囱建高一点B从经济方便的角度考虑，最好的是用静电除尘。7．地毯中加入少量的金属纤维是为了()A．避免人走动时产生静电B．将人走动时产生的静电及时导走C．增加地毯的强度和韧性D．对地毯起装饰作用B人在地毯上走动时，鞋底与地毯之间会产生静电，会对生活带来不便和危害，阻止静电的产生是不可能的，但可以采取措施及时将静电导走。在地毯中加入少量金属纤维就是为了将产生的静电荷导向地面，故B正确。8．(多选)下列哪些做法属于防止静电危害的措施()A．制药车间要尽量保持干燥B．油罐车运油时要安装一条拖地的金属链C．在地毯中夹杂导电纤维D．寒冷的冬天多穿两件毛衣【解析】BC静电防止的措施是多样的，可以控制静电不产生或少产生，若不可避免地产生了静电，还可以采取导电的方式防止静电积聚。D是为保暖。9．(多选)下列哪些措施是为了防止静电的危害()A．油罐车的后边有条铁链搭到地上B．农药喷洒飞机喷洒的农药雾滴带正电C．家用电器如洗衣机接有地线D．手机一般都装有天线【解析】AC油罐车的后边有条铁链搭到地上，目的是把油罐车产生的静电荷导到地下，保证油罐车的安全，家用电器也一样，AC对；农药喷洒飞机喷洒的农药雾滴带正电，而叶子上都带有负电，农药不会被风吹走，B错误；手机接有天线的目的是很好地接收信号，D错误。10．如图所示是模拟避雷针作用的实验装置，金属板M、N间有两个等高的金属体A、B，A为尖头、B为圆头。将金属板M、N接在高压电源上，逐渐升高电源电压，首先观察到()A．A放电 B．B放电C．A、B一起放电 D．A、B之间放电【解析】A越尖的物体电荷的面密度越大，其附近的电场越强，越容易使空气电离，从而产生放电现象。A为尖头，当逐渐增加电压时，先放电，故A正确，BCD错误。11．(多选)图是某种静电矿料分选器的原理示意图，带电矿粉经漏斗落入水平匀强电场后，分落在收集板中央的两侧，对矿粉分离的过程，下列表述正确的有(