2025届高考物理一轮复习：静电场-静电防止与应用

高中物理解题模型高中物理

一轮复习静电场（4/9）1电荷守恒定律2库仑定律3电场强度高中物理

一轮复习4静电防止与应用5电场能的性质6电场线与等势线静电场（4/9）7静电场图像8电容器9带电粒子运动静电场—静电防止与应用相关知识：1.静电平衡：特点：①导体内部电场强度处处为0；②导体表面场强垂直于表面；放入电场中的导体，最终会达到没有电荷定向移动的状态；+++++++-------E外E内=02.尖端放电：空气电离：电荷积累越多，电场强度越大。强电场会造成空气电离；导体电荷分布：电荷分布在导体外表面；尖端电荷分布密度大；凹陷的位置几乎没有电荷；电子离子实相关知识：3.静电屏蔽：原理：静电屏蔽的原理是静电感应与静电平衡；现象：金属导体壳(网罩)能把壳外电场遮住，使壳内部不受外电场影响，这种现象叫静电屏蔽；图甲：没有接地的封闭导体壳，导体壳内部电场强度为零；图乙：接地的封闭导体壳，内部电场对外部没影响；金属网罩静电场—静电防止与应用相关知识：4.静电吸附：原理：电荷间的相互作用；+-+-+--+粉尘粉尘静电除尘接负高压的涂料雾化器+++++----------------工件静电喷涂静电复印H充电曝光显影转印放电静电场—静电防止与应用【例题1】（1）如图所示，在真空中有两个点电荷A和B，电荷量分别为－Q和＋2Q，它们相距2L。如果在两点电荷连线的中点O有一个半径为r(2r＜L)的空心金属球，且球心位于O点；求：球壳上的感应电荷在O点处的场强大小及方向；总结：1.导体内部场强为零，其原理为外加场强与感应电荷形成的场强叠加为零；2.导体表面的场强垂直于导体表面，因为导体表面电荷处于静电平衡状态。（2）如图所示，水平放置光滑金属板正上方固定一正电荷Q，一表面绝缘的带电量为+q小球（可看为质点且q<<Q），以初速度v0滑上金属板；分析：小球运动状态；（3）如图所示，带电量为-Q的点电荷旁有一接地大金属板，A为金属板内的一点，B为金属板左侧外表面上的一点，与点电荷距离都为L；求：金属板上感应电荷在A点和B点的电场强度；AB－Q＋2QOr2L

2QL2E感=k

QL2+k=k

3QL2E感E左E右方向：水平向右；导体表面电场垂直于导体表面，对小球不做功，小球做匀速直线运动；E感AE源-BA-QE感BE源＋+Q+qv0E感A=k

QL2方向：与场源电荷在A点的场强方向相反；E感B=k

QL2方向：与场源电荷在B点的场强方向关于垂直导体方向对称；静电场—静电防止与应用总结：1.金属导体的电荷量分布在金属导体的外表面，当外表面接地时，外表面的电荷将被中和；2.金属导体空腔内部放入带电体，可把金属导体的内表面和带电体看做电容器。【例题2】（1）如图所示，金属圆桶带电荷总量为Q=+4×10-6C。①此时金属桶内、外表面带电荷量分别为多少?②如果用丝线在桶内悬挂一带电荷量q=-2×10-6C的带电小球，桶内、外表面带电荷量分别为多少?③若桶内一带电荷量q=-2×10-6C金属小球与内表面接触一下，桶内、外表面带电荷量分别为多少?④若小球悬挂时，用手接触一下桶外表面，然后再将小球从桶中取出，则金属桶内、外表面带电荷量又为多少?①内表面带电量为零，外表面带电量为+4×10-6C；+++++++++++++++++（2）如图所示，当带正电的绝缘空腔导体A的内部通过导线与验电器的小球B连接时；问：验电器金属箔片是否张开？③内表面带电量为零，外表面带电量为+2×10-6C；+++++AB验电器金属箔片张开，因为验电器的金箔成为导体外表面的一部分；说明：用带有绝缘手柄的金属小球与导体空腔接触，再将其取出，则金属小球不带电；+++++AB静电场—静电防止与应用②内表面带电量是+2×10-6C，外表面带电量为+2×10-6C；④内表面带电量为零，外表面电量为+2×10-6C；【例题3】（1）将悬挂在细线上的带正电的小球A放在不带电的金属空心球C内（不与球接触），另有一个悬挂在细线上的带负电的小球B向C靠近，如图所示，说法正确的是（）A.A向左偏离竖直方向，B向右偏离竖直方向B.A的位置不变，B向右偏离竖直方向C.A向左偏离竖直方向，B的位置不变D.A和B的位置都不变总结：1.外屏蔽：外电场对导体内部不会产生任何影响；2.全屏蔽：接地导体内部电场不会对导体外部产生任何影响。（2）下列选项图中的P是一个带电体，N是一个不带电的金属空腔，在下列哪种情况中，放在绝缘板S上的小纸屑不会被吸引（）-PNS-PNS-PNS-PNSA.B.C.D.BAD-+ABC静电场—静电防止与应用【例题4】（1）静电除尘器除尘机理的原理图如图所示。说明：静电除尘器的原理；总结：1.题1注意理解静电除尘器的原理；2.题2注意观察物理量的单位，单位可以运算。放电极集尘极带电尘埃①电压升高，导致空气电离；②尘埃在电场中带电；③在静电力的作用下向集尘极迁移并沉积；①a为正极，b为负极；②m=D·S·tS=2πrLm=28.5t静电场—静电防止与应用（2）以煤作燃料的电站，每天排出的烟气带走大量的煤粉，不仅浪费燃料，而且严重污染环境，利用静电除尘可以除去烟气中的煤粉。静电除尘器的原理图如图所示，除尘器由金属管A和悬在管中的金属丝B组成，在A、B上各引电极a、b接直流高压电源。假定煤粉只会吸附电子，而且距金属丝B越近场强越大。①试判断所接高压电源的极性；②设金属管A的内径r=3m，长为L=50m，该除尘器吸附煤粉的能力D=3.5×10-4kg/(s·m2)，求其工作一天能回收煤粉多少吨。例题1例题2例题3例题4【例题1】（1）如图所示，在真空中有两个点电荷A和B，电荷量分别为－Q和＋2Q，它们相距2L。如果在两点电荷连线的中点O有一个半径为r(2r＜L)的空心金属球，且球心位于O点；求：球壳上的感应电荷在O点处的场强大小及方向；（2）如图所示，水平放置光滑金属板正上方固定一正电荷Q，一表面绝缘的带电量为+q小球（可看为质点且q<<Q），以初速度v0滑上金属板；分析：小球运动状态；（3）如图所示，带电量为-Q的点电荷旁有一接地大金属板，A为金属板内的一点，B为金属板左侧外表面上的一点，与点电荷距离都为L；求：金属板上感应电荷在A点和B点的电场强度；AB－Q＋2QOr2L

2QL2E感=k

QL2+k=k

3QL2E感E左E右方向：水平向右；导体表面电场垂直于导体表面，对小球不做功，小球做匀速直线运动；E感AE源-BA-QE感BE源E感A=k

QL2＋+Q+qv0方向：与场源电荷在A点的场强方向相反；E感B=k

QL2方向：与场源电荷在B点的场强方向关于垂直导体方向对称；静电场—静电防止与应用例题1例题2例题3例题4【例题2】（1）如图所示，金属圆桶带电荷总量为Q=+4×10-6C。①此时,金属桶内、外表面带电荷量分别为多少?②如果用丝线在桶内悬挂一带电荷量q=-2×10-6C的带电小球，桶内、外表面带电荷量分别为多少?③若桶内金属小球与内表面接触一下，桶内、外表面带电荷量分别为多少?④若小球悬挂时，用手接触一下桶外表面，然后再将小球从桶中取出，则金属桶内、外表面带电荷量又为多少?①内表面带电量为零，外表面带电量为+4×10-6C；②内表面带电量是+2×10-6C，外表面带电量为+2×10-6C；+++++++++++++++++（2）如图所示，当带正电的绝缘空腔导体A的内部通过导线与验电器的小球B连接时；问：验电器金属箔片是否张开？③内表面带电量为零，外表面带电量为+2×10-6C；④内表面带电量为零，外表面电量为+2×10-6C；+++++AB验电器金属箔片张开，因为验电器的金箔成为导体外表面的一部分；说明：用带有绝缘手柄的金属小球与导体空腔接触，再将其取出，则金属小球不带电；+++++AB静电场—静电防止与应用例题1例题2例题3例题4【例题3】（1）将悬挂在细线上的带正电的小球A放在不带电的金属空心球C内（不与球接触），另有一个悬挂在细线上的带负电的小球B向C靠近，如图所示，说法正确的是（）A.A向左偏离竖直方向，B向右偏离竖直方向B.A的位置不变，B向右偏离竖直方向C.A向左偏离竖直方向，B的位置不变D.A和B的位置都不变（2）下列选项图中的P是一个带电体，N是一个不带电的金属空腔，在下列哪种情况中，放在绝缘板S上的小纸屑不会被吸引（）-PNS-PNS-PNS-PNSA.B.C.D.BAD-+ABC静电场—静电防止与应用例题1例题2例题3例题4【例题4】（1）静电除尘器除尘机理的原理图如图所示。说明：静电除尘器的原理；（2）以煤作燃料的电站，每天排出的烟气带走大量的煤粉，不仅浪费燃料，而且严重污染环境，利用静电除尘可以除去烟气中的煤粉。静电除尘器的原理图如图所示，除尘器由金属管A和悬在管中的金属丝B组成，在A、B上各引电极a、b接直流高压电源。假定煤粉只会吸附电子，而且距金属丝B越近场强越大。①试判断所接高压电源的极性；②设金属管A的内径r=3m，长为L=50m，该除尘器吸附煤粉的能力D=3.5×10-4kg/(s·m2)，求其工作一天能回收煤粉多少吨。放电极集尘极带电尘埃①电压升高，导致空气电离；②尘埃在电场中带电；③在静电力的作用下向集尘极迁移并沉积；①a为正极，b为负极；②m=DStS=2πrLm=28.5tab静电场—静电防止与应用本节重点：2.尖端放电：电荷