9.4　静电的防止与利用（导学案）（原卷版）

PAGE1§9-4静电的防止与利用一、学习目标1.知道什么是静电平衡状态，知道处于静电平衡的导体的特性.2.了解静电平衡时带电导体上电荷的分布特点，了解尖端放电、静电屏蔽现象及其成因.3.了解静电除尘、静电喷漆、静电复印的工作原理．二、学习过程【问题探究】如图所示，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，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？定向移动的方向又如何？(2)自由电子能否一直定向移动？为什么？【知识点1】静电平衡1．静电平衡：导体内的自由电子不再发生定向移动的状态．2．处于静电平衡状态的导体，其内部的电场强度处处为0.3．导体上电荷的分布：(1)静电平衡时，导体内部没有净剩电荷，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．例题1、如图所示，把一个架在绝缘支架上的枕形导体放在正点电荷形成的电场中，导体处于静电平衡状态。下列说法正确的是（）A．导体内部A点的电场强度大于B点的电场强度B．感应电荷在A、B两点产生的附加电场强度EA=EBC．感应电荷在A、B两点产生的附加电场强度EA＜EBD．当开关S闭合时，电子从大地沿导线向导体移动题2、如图所示，在一个半径为R的均匀金属球壳左侧M点放置一个带电量为-q的点电荷，O点为球壳的球心，已知M、O、N三点在一条直线上，，。静电力常量为K，球壳上感应电荷在N点产生的电场强度大小为（）A． B． C． D．跟踪训练：如图所示的A、B、C、D四组静电实验中，能使左边的验电器的金箔张开的是______组和______组（A、B两组实验中小球的手柄均为绝缘手柄，D组实验中虚线框表示金属网罩）。A．B．C．D．【问题探究】①避雷针是利用尖端放电保护建筑物的一种设施，其原理是什么？②静电屏蔽是怎样起到屏蔽作用的？【知识点2】尖端放电静电屏蔽1．空气的电离：在一定条件下，导体尖端电荷密度很大，导体尖端周围的强电场使空气中残留的带电粒子发生剧烈运动，并与空气分子碰撞从而使空气分子中的正负电荷分离的现象．2．尖端放电：所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子，由于被吸引，而与尖端上的电荷中和，相当于导体从尖端失去电荷的现象．3．尖端放电的应用与防止：(1)应用：避雷针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．4．静电屏蔽：静电平衡时，空腔导体内表面没有电荷，导体壳内空腔里的电场强度处处为0.外电场对壳(网)内的仪器不会产生影响，金属壳的这种作用叫作静电屏蔽．5．静电屏蔽的应用：电学仪器外面有金属壳、野外高压线上方还有两条导线与大地相连．例题3、以下几个生活中的物理现象，涉及的物理原理与其他三个不同的是（）A．夜间高压线周围有时会出现一层绿色光晕B．优质的话筒线在信号传输线外又多包了一层金属网C．超高压带电作业的工人穿戴的工作服包含金属丝织物D．精密的电子仪器放在封闭的金属壳里就不受外界电场的影响例题4、（多选）如图所示，阴影部分表示导体，在各图中，P点的电场强度为零的是（）A． B． C． D．跟踪训练：2018年我国的1100千伏特高压带电作业关键技术填补世界空白。超高压带电作业的电工穿戴的工作服是用包含铜丝的织物制成的，下列说法正确的是（）A．铜丝电阻小，能对人体起到保护作用B．电工被铜丝纺织的衣服所包裹，使体内电势保持为零，对人体起保护作用C．电工被铜丝纺织的衣服所包裹，使体内电场强度保持为零，对人体起保护作用D．铜丝必须达到一定的厚度，才能对人体起到保护作用【问题探究】举出两个利用静电的实例。【知识点3】静电吸附1．静电吸附：在电场中，带电粒子在静电力作用下，向着电极运动，最后被吸附在电极上的现象．2．静电除尘：当空气中的尘埃带电时，在静电力作用下，尘埃到达电极而被收集起来的过程．3．静电喷漆：接负高压的涂料雾化器喷出的油漆微粒带负电，在静电力作用下，这些微粒向着作为正极的工件运动，并沉积在工件表面．4．静电复印：复印机应用了静电吸附的原理，复印机的有机光导体鼓表面涂覆有机光导体(OPC)，无光照时，OPC是绝缘体，受光照时变成导体．例题5、疫情以来，我们上学每天戴口罩。口罩中间层的熔喷布是一种用绝缘材料做成的带有静电的超细纤维布，它能阻隔几微米的病毒，这种静电的阻隔作用属于（）A．静电屏蔽 B．尖端放电C．静电感应和静电屏蔽 D．静电感应和静电吸附例题6、以煤作燃料的工厂、电站，每天排出的烟气带走大量的煤粉，不仅浪费燃料，而且严重地污染环境，利用静电除尘可以消除烟气中的煤粉．图为静电除尘的原理示意图，除尘器由金属管A和悬挂在管中的金属丝B组成，A和B分别接到高压电源的两极，它们之间有很强的电场，而且距离B越近电场强度越大，B附近的空气中的气体分子被强电场电离成为电子和正离子．正离子被吸引到B上，得到电子，又成为分子，电子在向正极运动的过程中，遇到烟气中的煤粉，使煤粉带负电，吸附到正极上，最后在重力作用下，落入下面的漏斗中，从而除去了煤粉等有害粒子．若某一大型火力发电厂的烟囱高20m、直径4m，问：（1）为了除去烟气中的煤粉，A、B分别应该接在高压电源的哪一极？（2）设这一静电除尘器的吸附能力为，则在一天中能回收多少煤粉？§9-4静电的防止与利用作业班级：学号：姓名：一、选择题1．下列说法正确的是（）A．要实现静电屏蔽必须用密封的金属容器B．静电平衡时，导体外表面越尖锐的位置电荷的密度越小C．处于静电平衡状态的导体，其内部的电场强度处处为0D．处于静电平衡状态的导体，其感应电荷产生的电场强度处处为02．如图所示，用绝缘柱支持的不带电的枕形导体A放置在水平桌面上，手握绝缘棒把带正电荷的带电体B移近导体A左侧后静止放置。关于导体A内部某点P的电场强度，下列说法正确的是（）A．大小不为零，方向向右 B．大小不为零，方向向左C．大小为零 D．无法判断3．下列生活情境中，利用静电屏蔽原理的是（）A．雷雨天，武当山金殿的屋顶常出现“雷火炼殿”的奇观B．燃气灶上电子点火器的针头电极C．超高压带电作业所穿衣服的织物中掺入了金属丝D．静电复印机4．野外高压输电线受到雷击的可能性很大，所以在三条输电线上方还有两条导线，它们与大地相连，形成一个稀疏的金属“网”，这个稀疏的金属“网”所起的作用是（）A．防止输电线脱落B．增加输电线的强度C．把高压线屏蔽起来，使其免遭雷击D．防止输电线漏电5．低碳环保是我们追求的生活方式。如图所示，是一个用来研究静电除尘的实验装置，处于强电场中的空气分子会被电离为电子和正离子，当铝板与手摇起电机的正极相连，缝被针与手摇起电机的负极相连，在铝板和缝被针中间放置点燃的蚊香。转动手摇起电机，蚊香产生的烟雾会被电极吸附，停止转动手摇起电机，蚊香的烟雾又会袅袅上升。关于这个现象，下列说法中正确的是（）A．烟尘因为带正电而被吸附到缝被针上B．同一烟尘颗粒在被吸附过程中离铝板越近速度越大C．同一烟尘颗粒在被吸附过程中离铝板越近速度越小D．同一烟尘颗粒在被吸附过程中如果带电荷量不变，离铝板越近则加速度越大6．如图所示，在一个导体球壳内放一个电荷量为+Q的点电荷，用表示球壳外任一点的场强，下列说法正确的是（）A．当开关S断开，+Q在壳内任意一点，均为0B．当开关S断开，+Q在壳内的中点，为0C．当开关S闭合，+Q在壳内任意一点，均为0D．当开关S闭合，只有当+Q在壳内中点时，为07．（多选）如图所示，为了研究静电屏蔽效果，某同学将可视为正点电荷的带电体置于封闭金属空腔的外部或内部，其中Q、N的金属空腔和大地相接，P、M的金属空腔与外界绝缘。规定大地的电势为零，下列关于各点场强和电势高低的说法，正确的是（）A．P金属空腔内的场强等于零，电势大于零 B．Q金属空腔内的场强等于零，电势大于零C．M金属空腔内任一点场强不为零，电势大于零 D．N金属空腔内壁上任意一点的场强为零8．如图所示，在火箭发射塔周围有钢铁制成的四座高塔，高塔的功能最有可能的是（）A．探测发射台周围风力的大小 B．发射与航天器联系的电磁波C．预防雷电击中待发射的火箭 D．测量火箭发射过程的速度和加速度9．如图，在真空中把一不带电的绝缘导体AB向带负电的小球P缓慢地靠近（不接触）过程中，下列说法正确的是（）A．导体A端将感应出负电荷B．导体内部电场强度越来越大C．导体两端带上异种电荷，说明静电感应在导体上创造了电荷D．导体的感应电荷在M点产生的电场强度大于在N点产生的电场强度10．如图所示，将悬挂在细线上的带负电的小球A放在不带电的金属空心球壳C内（不和球壁接触），另有一悬挂在细线上的带负电的小球B向C靠近，则（）A．A往左偏离竖直方向，B往右偏离竖直方向B．A往左偏离竖直方向，B的位置不变C．A的位置不变，B往左偏离竖直方向D．A和B的位置不变11．如图，静电除尘器由金属管A和悬在管中的金属丝B组成。A接到高压电源的正极，B接到高压电源的负极，B附近的空气分子被电离成为电子和正离子，电子碰到烟气中的煤粉，使其带负电，并被吸附到A上。由此可得，静电除尘是（）A．对静电的利用。离B越近，场强越大 B．对静电的利用。离B越近，场强越小C．对静电的防范。离B越近，场强越大 D．对静电的防范。离B越近，场强越小二、非选择题12．在天气干燥的季节，脱掉外衣后再去摸金属门把