《金牌学案》物理粤教版必修第三册 课件09　第二章　第三节　静电的利用与防护

现代文阅读Ⅰ把握共性之“新”打通应考之“脉”第二章静电场的应用第三节静电的利用与防护[学习目标]

1．了解静电的利用与防护，能解释相关的自然现象．2．能对静电平衡状态下电荷的分布规律进行分析．3．通过静电平衡实验，会探究相关的静电问题；通过静电现象的利用和防护，增强安全利用静电的意识，有进行科学普及的兴趣和责任感．必备知识·自主预习储备知识点一静电的利用1．静电喷涂(1)原理：静电喷涂是一种利用____________使雾化涂料微粒在高压电场作用下带上负电荷，并吸附于带正电荷的被涂物的涂装技术．(2)优点：静电喷涂具有显著优点，如涂层质量高、涂料利用率高、对使用者操作技术要求低等．静电作用2．静电除尘原理：静电除尘是利用__________________的性质，把带有不同电性的粉尘从烟气中分离出来，再分类处理的过程．3．静电复印(1)原理：静电复印是利用___________________________进行油墨转移的印刷方式，又称无压印刷．(2)应用：静电复印技术已发展成一门成熟的技术，被广泛应用于激光打印机、_______________、模拟式复印机、数字式复印机、_________、传真机等．电荷相互作用正、负电荷的吸引力喷墨打印机速印机4．静电植绒原理：静电植绒是利用电荷之间同性相斥、异性相吸的性质，通过使绒毛带上负电荷，令绒毛被吸引到带正电的被植体表面上．知识点二尖端放电1．空气的电离：导体尖端处表面的电荷密度______，附近的电场______，空气中残留的带电粒子在强电场的作用下发生剧烈的运动，并使分子中的正、负电荷______的现象．2．尖端放电：与导体尖端带相反电荷的粒子，由于被______，而与尖端上电荷______，相当于导体从尖端____________的现象．3．尖端放电的应用与防止(1)应用：_________是利用尖端放电避免雷击的一种设施．(2)防止：高压设备中导体的表面尽量光滑会减少电能的损失．很大很强分离吸引中和失去电荷避雷针知识点三防止静电危害1．静电危害的分类(1)静电力造成的不良后果．(2)静电火花引发的灾害．2．防止静电产生的措施(1)控制静电的产生．(2)把产生的电荷尽快导走．提醒

静电利用的原理：带电粒子在静电力作用下聚集到相应带电极板，从而达到除尘、喷涂、复印等目的．体验1．思考辨析(正确的画“√”，错误的画“×”)(1)我们经常看到油罐车车尾有一根导电拖地带，其作用是将油罐车上的静电尽快导走． (

)(2)静电平衡时，导体内的自由电子不再定向移动． (

)√√2．填空一金属球，原来不带电，如图所示，沿球直径的延长线放置一均匀带电的细杆MN，a、b、c为该直径上从左向右排列的三点，设静电平衡时，金属球上感应电荷产生的电场在这三点的电场强度大小分别为Ea、Eb、Ec，则三点电场强度的大小顺序为________________________．Ec＞Eb＞Ea关键能力·情境探究达成如图所示，把一个不带电的金属导体放到电场中，导体内的自由电子将发生定向移动，从而使导体两端出现等量异种电荷．请思考下列问题：(1)自由电子定向移动的原因是什么？定向移动的方向如何？(2)自由电子能否一直定向移动？为什么？提示：(1)自由电子受到外加电场的电场力，沿外加电场的反方向移动．(2)不能，当导体两端感应电荷产生的电场与外加电场的合场强为零时，自由电子将停止定向移动．考点1静电平衡与静电屏蔽1．静电平衡(1)静电平衡状态：导体中(包括表面)没有电荷定向移动的状态．(2)静电平衡的条件：导体内部合场强为零，即E内＝0．(3)静电平衡状态下导体的特征：①导体内部场强处处为零．②导体表面场强垂直表面．如果不垂直，场强就有一个沿导体表面的分量，自由电子还要发生定向移动，这就不平衡了．③导体为等势体，表面为等势面．导体内部场强处处为零，在导体内部移动电荷时，电场力不做功，任意两点间的电势差为零，因此导体是等势体．电荷在导体表面移动时，电场力与位移垂直，也不做功，故表面是等势面．(4)静电平衡导体的电荷分布特点：①导体内部没有净电荷，电荷只分布在导体的外表面．②在导体外表面，越尖锐的位置，电荷的密度(单位面积的电荷量)越大，凹陷的位置几乎没有电荷．2．静电屏蔽由于静电感应，可使金属网罩或金属壳内的场强为零，遮挡住了外界电场的影响，这种现象叫静电屏蔽．金属包皮或网罩只能屏蔽外来电场，不能挡住内部电荷向外激发的电场．3．两种静电屏蔽现象(1)导体内空腔不受外界影响，如图甲所示．甲

乙(2)接地导体空腔外部不受内部电荷影响，如图乙所示．【典例1】某科技馆的静电体验区，当体验者进入一个金属笼后，金属笼外面用特斯拉线圈产生200多万伏的高压，与金属笼之间发生火花放电，但人在金属笼内是非常安全的．则火花放电过程中(

)A．笼体不带电荷B．体验者和笼体带同种电荷C．体验者不可与金属笼内壁接触，否则会发生触电D．金属笼内部场强为零，笼体的电势可能不为零√D

[金属笼处于静电平衡，笼体表面有感应电荷，故A错误；笼体内部没有电场，因此体验者不带电，故B错误；体验者与笼体是等势体，体验者与金属笼内壁接触不会形成电流，不会发生触电，故C错误；金属笼内部场强为零，由于电势为相对量，因此笼体的电势不一定不为零，故D正确．故选D．]规律方法

静电屏蔽问题的两点注意(1)空腔可以屏蔽外界电场，接地的空腔可以屏蔽内部的电场作用，其本质都是因为激发电场与感应电场叠加的结果，分析中应特别注意分清是哪一部分电场作用，还是合电场作用的结果．(2)静电屏蔽的本质是静电感应与静电平衡．[跟进训练]1．如图所示，P为一带正电球体，球体右侧放置一金属空腔导体，导体左端接地，A、B、C、D为导体上的四个点，稳定时，下列判断正确的是(

)A．A点没有感应电荷B．D点没有感应电荷C．感应电荷在B点产生电场的电场强度为零D．感应电荷在C点产生电场的电场强度为零√考点2静电的利用与防护1．静电利用的基本原理异种电荷相互吸引，使带电的物质微粒在电荷所产生的力的作用下，奔向并吸附到电极上．2．静电危害产生的主要原因静电危害起因于静电力和静电火花，静电危害中最严重的是静电放电引起可燃物的起火和爆炸．3．防止静电危害的主要方法与途径(1)尽量减少静电的产生．常用的方法是增大空气的湿度．(2)尽快把静电导走，防止静电积累．常用的最简单的办法是接地．【典例2】运输汽油等易燃易爆物品的车辆总有一条铁链拖在地上，这样做的目的是(

)A．发出声音，引起路人注意B．减缓车速，保证行车安全C．把静电引入大地，避免因放电引起爆炸D．与地面发生摩擦，在运输车上积累电荷√思路点拨：(1)易燃物与电火花易发生危险．(2)为避免危险应把静电导走，不让其产生电火花．[跟进训练]2．(多选)物理和生活息息相关，联系生活实际对物理基本概念的认识和理解，是学好物理的基础．下列有关电学知识的相关说法正确的是(

)A．超高压带电作业的工作人员，为了保证安全，他们必须穿上橡胶制成的绝缘衣服B．装载作业中，因为传送带与被传送物体间发生摩擦而带电，靠近传送带的工人容易受到电击，为避免这种电击，可以把导体材料如金属丝等掺到传送带材料中C．手术中给病人用的麻醉药是易燃品，因此医护人员要穿导电材料制成的鞋子和外套，以避免出现电火花D．古建筑的屋顶设置各种造型的动物雕塑，以雕塑头上的角须为避雷针时，其另一端不必引入大地，即可起到避雷的效果√√BC

[超高压带电作业的工作人员，为了保证安全，由静电屏蔽的原理，他们必须穿上金属丝制成的绝缘衣服，故A错误；装载作业中，因为传送带与被传送物体间发生摩擦而带电，靠近传送带的工人容易受到电击，为避免这种电击，可以把导体材料如金属丝等掺到传送带材料中，以便把电荷及时导入大地，故B正确；手术中给病人用的麻醉药是易燃品，因此医护人员要穿导电材料制成的鞋子和外套，以避免出现电火花，故C正确；古建筑的屋顶设置各种造型的动物雕塑，以雕塑头上的角须为避雷针时，其另一端必需引入大地，才可起到避雷的效果，故D错误．故选BC．]提示：(1)导体内部场强处处为零．(2)导体表面场强垂直表面．(3)导体为等势体，表面为等势面．2．写出几种静电的应用．回归本节知识，自我完成以下问题：1．静电平衡状态下导体的特征有哪些？提示：静电除尘、静电喷雾、激光打印、避雷针等．1．一群游客在新疆吐鲁番某沙漠景区自驾游．兴致正浓时天色突变，眼见雷雨将至，随后沙丘高处的几名游客头发直立如同刺猬一般．此时为了保障人身安全，下列最为有效合理的一种避险方式是(

)A．蹲下并用手触摸地面 B．往沙漠低处跑C．用水将头发淋湿 D．躲进汽车里题时分层作业(八)静电的利用与防护√2．如图所示是静电喷涂示意图，被涂物M带正电，喷枪喷出的涂料微粒带负电，在静电力作用下向M运动，最后吸附在其表面上，忽略微粒间相互作用，则涂料微粒在靠近M的过程中(

)A．电势能减小B．电势能增大C．受到的电场力保持不变D．受到的电场力一直减小题题号135246879103．矩形金属导体处于正点电荷Q产生的电场中，静电平衡时，感应电荷产生的电场在导体内的电场线正确的是(

)题

BC

D√4．静电除尘器的工作原理是利用高压电场使烟气发生电离，气流中的粉尘在电场作用下与气流分离．如图所示为其电场分布简图，下列说法正确的是(

)A．虚线可能是等势线B．电场强度EA＜EB＜ECC．粉尘将在电场力作用下沿着虚线运动D．负电荷在C点的电势能小于其在A点的电势能题题

[电极是等势体，其表面是等势面，根据电场线与等势面垂直可知虚线应是电场线，故A错误；由电场线的疏密表示电场强度的大小，电场线越密，电场强度越大，可知EA＞EB＞EC，故B错误；电场线是曲线，若释放粉尘，在电场力作用下粉尘不会沿着虚线运动，故C错误；电场线由高压电源的正极到负极，所以C点的电势高，A点的电势低，由电势能公式Ep＝qφ可知，电子在C点的电势能小于其在A点的电势能，故D正确．故选D．]5．当带电云层接近地面时，地面上的物体受其影响会感应出异种电荷，为了避免遭受雷击，在高大的建筑物上安装尖端导体——避雷针．图为带电云层和避雷针之间电场线的分布示意图，有一个带电粒子(不计重力)从A点运动到B点，则以下说法正确的是(

)A．粒子带正电B．电场强度EA＞EBC．粒子的动能EkA＞EkBD．当带电云层靠近地面的过程中，避雷针会有自下而上的电流题题

[带电粒子的受力方向指向运动轨迹弯曲方向的内侧且与电场线相切，由于受力方向与电场方向相反，故该粒子带负电，A错误；由电场线的疏密可知场强的强弱，故EA＜EB，B错误；由于粒子带负电荷，受力方向与运动方向夹角为钝角，A到B的过程中电场力做负功，故粒子的动能EkA＞EkB，C正确；根据题图可知，云层带正电，根据静电感应原理，避雷针上自由电子运动方向自下而上，所以电流方向自上而下，D错误．故选C．]6．N95口罩中起阻隔作用的关键层是熔喷布，熔喷布的纤维里加入了驻极体材料，它能依靠静电感应吸附比熔喷布网状纤维孔洞小很多的0.1μm量级或更小的微粒，从而有了更好的过滤效果．制备驻极体的一种方法是对某些电介质材料进行加热熔化，然后在强电场中进行极化冷却．电介质中每个分子都呈电中性，但分子内正、负电荷分布并不完全重合，每个分子可以看成是等量异号的电荷对．如图所示，某种电介质未加电场时，分子取向随机排布，熔化时施加水平向左的匀强电场，正、负电荷受电场力的作用，分子取向会发生一致性的变化．冷却后撤掉电场，形成驻极体，分子取向能够较长时间维持．根据以上信息可知，下列说法正确的是(

)题．驻极体能够吸引带电的微粒，但不能吸引电中性的微粒B．驻极体吸附小微粒利用了静电感应，所以驻极体所带的总电荷量一定不为零C．不带电的微粒也能被驻极体吸引，但并不会中和驻极体表面的电荷D．加有驻极体的口罩会因存放时间过长而导致其中的电场衰减从而过期，这是驻极体向外放电使电荷减少的结果题题

[驻极体所带的总电荷量始终为零，但能够吸引带电的微粒，也能吸引电中性的微粒，故A、B错误，C正确；加有驻极体的口罩会因存放时间过长而导致其中的电场衰减从而过期，这是由于外界震动等作用使驻极体内部的分子取向变得不再一致，而不是驻极体向外放电使电荷减少的结果，故D错误．]7．下列生活情境中，利用静电屏蔽原理的是(

)A．武当山金殿出现的“雷火炼殿”B．燃气灶上电子点火器的针头电极C．超高压作业服中掺入金属丝D．静电复印机题题

[武当山金殿的屋顶出现的“雷火炼殿”奇观是放电现象，故A错误；燃气灶上电子点火器的针头电极利用了尖端放电原理，故B错误；超高压带电作业所穿衣服的织物中掺入金属丝利用了静电屏蔽原理，故C正确；静电复印机利用了静电吸附原理，故D错误．故选C．]8．小明同学做了一个“静电散花”的小实验．如图所示，将纸屑放在带绝缘柄的金属板上，用毛皮摩擦橡胶膜使其带上负电荷，并放到金属板的正下方，用手接触金属板后移开，再将橡胶膜从金属板的下面移走，看到金属板上的纸屑向上飞散开来，则下列说法正确的是(

)A．当带负电的橡胶膜放到金属板的正下方时，金属板上表面感应出正电荷B．当用手接触金属板，金属板上的正电荷从手流入大地C．将橡胶膜从金属板的下面移走后，金属板的上表面带正电荷D．向上飞散的纸屑都带负电荷题题

[当带负电的橡胶膜放到金属板的正下方时，金属板下表面感应出正电荷，上表面感应出负电荷，A错误；当用手接触金属板，金属板上的负电荷从手流入大地，金属板上多余出正电荷，B错误；将橡胶膜从金属板的下面移走后，金属板的上表面带正电荷，C正确；纸屑因带上正电与金属板上的正电相互排斥而向上飞散，D错误．故选C．]9．(多选)如图所示为某静电除尘装置的示意图．A、B为电极和集尘板上某点连线上的两点．不