高二物理静电屏蔽、静电的利用和防止通用版知识精讲

1、高二物理静电屏蔽、静电的利用和防止通用版【本讲主要内容】静电屏蔽.静电感应.静电平衡.静电屏蔽.静电利用和防止【知识掌握】【知识点精析】 一.静电屏蔽.演示：将一导体BC靠近带电小球 A,会发生什么现象？ 现象：负电荷向B端移动，C端留下正电荷 叫什么现象一一静电感应现象.静电感应：导体内的电荷在外电场作用下重新分布现象。 解析：导体放在匀强电场E0中自由电子逆电场线运动 、发生了静电感应向左移动一个负 电荷相当一个+电荷 向右移动导体两侧面出现了，正、负电荷产生，向左的电场E。当E0 = E0时，导体内场强 E =E -Eo = 0 达静电平衡。.静电平衡(1)定义：在静电感应现象中，感应电

2、荷形成的电场场强跟外电场大小相等时，使导 体内部场强为零，电荷不再发生移动达到静电平衡。(2)特点：处于静电平衡导体内部 E=0电荷分布在导体表面解析：:电荷本身周围有电场，内部 EW0未达平电场线跟导体表面垂直解析：如图，若不垂直，将 E沿切线和法线分解，切线分量Ei将使电荷移动,衡。处静电平衡导体是等势体(以后学).静电屏蔽思考：(1)人走到高压线附近，即人没有接触高压线人生命也要受到危机一一强电场作用。(2)设想将处于静电平衡的一块大导体挖空，一人站到里面，无论外电场怎样强，人 都安然无恙。演示：用带电小球靠近验电器小球，铝箔张开，带电球吸引负电荷，箔片张开。=0o用金属罩或网罩起来，靠

3、带正电球一侧感应出负电，另一侧感应出正电，E内概念：处于静电平衡导体，内部场强为零，内部不受外电场影响称为静电屏蔽。.利用(1)除尘原理图1.AB间有强电场EB附近空气分子被电场原理/ZX煤粉带负电，吸附在A上5由于重力作用，落在漏斗中6.防止爆喷涂 植绒 复印油漆微粒带电，在电场力作用下向作为正极工件运动，积在工件上。绒毛带电，植在带粘着剂的纺织物上。墨粉带附在象(字)上。静止产生原因：多是摩擦印刷：防静电使纸张吸附印染：防静电吸灰(5)防止方法：引起静电，增大空气温度。人带静电太多，使计算机不正常工作，火花放电损坏元件，最大危害火花放电引【解题方法指导】例1.在孤立的点电荷+Q的电场中，金

4、属圆盘 A处于静电平衡状态，金属圆盘与 +Q在同 一平面内，在圆盘 A内作出由圆盘上感应电荷形成的附加电场的三条电场线，用实线表示 要求严格作图。解：画出+Q在圆盘不存在时三条电场线，如虚线所示：+Q+ -+A处静电平衡，内部处处 E=0感应电荷电场在每一点都应与 +Q在那点电场强度大小相等，方向相反.感应电荷产生的附加电场应与 +Q产生电场线重合且反向，如图实线为所求。分析：此题考查知识点：静电感应，静电平衡特点及电场叠加原理，必须搞清感应电荷 和原电场及合电场关系，请进一步思考：(1)内部是否还有净电荷？(2)外部电场线是否还是直线？(3)若从圆盘挖去一小圆盘情况又如何？B点场强为多大？

5、C点是否有净电荷?C例2.如图，在真空中把一绝缘导体AB向带负电的小球 P缓慢地靠近，不相接触，下列说法是否正确：A. B端感应电荷越来越多B.导体内部场强越来越大C.导体感应电荷在 M点产生的场强大于在 N点产生的场强D.感应电荷在M、N两点产生的场强相等解：(1)移近时导体中自由电子受到电场力越来越大，自由电子不断向B端移动。A、B两端感应电荷不断增大。，AVo(2)导体缓缓移动，静电平衡在极短时间完成，内部E = 0O BX。P在M处产生电场大于在 N点产生的。，导体感应电荷在M产生电场场强也大于N产生的场强，内部 E才能为0。CV, DX。分析：此题进一步加深对静电感应和静电平衡理解，

6、加深原电场与感应场之间关系，请思考：(1)将AB用金属罩罩起来情况如何？ ( 2)将P用金属罩起来情况又如何？【考点突破】【考点指要】静电感应在高考中多数以小题出现，也要占有一定地位， 在其它一些有关知识考查中也渗透这方面知识，如有关平行板电容器题目中。【典型例题分析】例1.(全国高考题)一金属球原来不带电，现沿球的直径的延长线放一均匀带电细杆MN ,如图，金属球上感应电荷产生的电场在球内直径上a、b、c三点的场强大小分别为 Ea、Eb、Ec,三者比较则：A. Ea 最大B. Eb 最大C. Ec 最大D. Ea=Eb = Ec解：a、b、c三点合场强都为 0a b c带电体在a、b、c产生场

7、强中在c最大，感应电荷在 c产生场强也最大，合成才能为 0。这道题主要考查静电感应及平衡时原电场与感应电场和合成场关系。思考：若把细杆垂直于此直径延长线直立情况如何？若把球体换成球壳情况又如 何？例2.（全国高考题） 如图，接地金属球A的半径为R,球外点电荷电量为Q,距球为r,该点电荷的电场在球心的场强为QA. k 2 -krQR2B.C. 0D.Qk 2 k rkgQR2Q解：dV分析：此题考查静电感应和点电荷场强公式，实质重点考查点电荷电场强度公式，用静电感应迷惑同学，很容易想到静电平衡的内部场强为0,错选Co【达标测试】1.如图所示，一带有绝缘座的空心球壳A带有4父10 C的正电荷，有一

8、绝缘棒作柄的金属球B带有-2 M10_8C的负电荷，通过A上的小孔使B和A的内表面接触，则A、B各自带电量为（A. Qa8=10 C, Qb =10 CB. Qa=0, Qb =2 父10飞C. Qa =2 10“C, Qb =0D. Qa = -2 10“C, Qb =2 10“C.在点电荷一Q的电场中，一金属圆盘处于静电平衡状态，若圆盘平面与点电荷在同一 平面内，则盘上感应电荷在盘中A点所激发的附加场强 E的方向正确的是（）BCD.下列关于电场中的导体的说法中，正确的有（）A.导体尚未处于静电平衡时，导体中有电流存在B.导体处于静电平衡时，导体内部既无正电荷，也无负电荷C.导体处于静电平衡

9、时（原本不带电），导体表面的电荷代数和为零D.导体处于静电平衡时，导体内部可能有净电荷.如图所示，一个原来不带电的中空金属球壳，上开一个小孔。若将一个带负电的小球放入且不与球壳接触， 则球壳外表面带 电，内表面带 电；若用手接触一下 球壳后移走带电小球， 则球壳的外表面带 电荷；若带电小球与球壳的内壁接触，球壳的外表面带 电荷，内表面 电荷。.如图所示，导体棒AB靠近带正电的导体 Q放置。用手接触B端，移去手指再移去 Q,AB带何种电荷？若手的接触点改在A端，情况又如何？;二.:-二-.在如图所示的实验中，验电器的金属箔会张开的是（）o. 一个不带电的空心金属球，在它的球心处放一个正电荷，其电

10、场分布是图中的哪一个 ）.如图所示，在真空中有两个点电荷A和B,电荷量分别为一Q和+2Q,它们相距为1。如果在两点电荷连线的中点O有一个半径为r （2r1）的空心金属球，且球心位于O点，则球壳上的感应电荷在【综合测试】.如图所示，验电器 A不带电，验电器 B的上面安一个几乎封闭的金属圆筒C,并且B的金属箔片是张开的，现手持一个带绝缘柄的金属小球D,使D接触C的内壁，再移出与A的金属小球接触，无论操作多少次，都不能使A带电，由此得到（）A. C是不带电的B. C的内部是不带电的C. D是不带电的D. C的内部场强为零.如图所示，在真空中把一绝缘导体AB向带负电的小球p缓慢地靠近（不相接触）时,卜

11、列说法中正确的是（）A. B端的感应电荷越来越多B.导体内部场强越来越大C.导体的感应电荷在 M点产生的场强大于在 N点产生的场强D.导体的感应电荷 M、N两点的场强相等.将一不带电的金属导体置于不断变化的电场中，则（）A.导体中将不断存在电流B.导体将发热C.导体不可能处于静电平衡D.导体内部的场强将时刻为零.如图中金属平板 P的中垂线上放置正点电荷Q,比较金属平板边缘上a、b、c三点场强的方向，下列说法正确的是（）+QA.三点场强方向都相同C.三点中有两点场强相同5.如图是一块宽大的接地金属板的截面,B.三点场强方向不相同D.只有b点场强与表面垂直在板的右侧面附近点电荷（电荷量为+q）。当

12、金属板处于静电平衡状态时，则（P点处有一固定的带正电的）A.板的右侧面上分布有负的感应电荷，而左侧面上没有感应电荷B.感应电荷在金属板内部任何一点的电场强度矢量都指向P点C.感应电荷在金属板内部离 P点最近的一点产生的电场强度最大D.接地线断开后，金属板内各点的场强将不再为零6.如图所示，一带负电的点电荷 Q旁放一大金属板，试定性画出金属板上的感应电荷在 距金属板很近的一点 P处产生电场强度的方向（P点与金属板之间的距离不可忽略不计） 并简要叙述作图步骤和理由。达标测试答案. C. A. AC.负 正 正 负 不带.带负电与前相同，带负电.解析：A中不会张开，金属网可以屏蔽外电场。 B中会张开

13、，因为金属网未接地，网 内的带电体可以对外界产生影响。 C中不会张开，因为金属网已接地，网内的带电体对网外 无影响，网外的带电体对网内也无影响。答案：B. B2QQ 12kQ .解析：先求点电荷 A、B在O点产生的场强，Eo=kJ +k 2，万(l/2)2(l/2)2l 2O点产生的Bo向沿AB连线指向Ao静电平衡后，球壳内部场强处处为零，说明感应电荷在12kQ场强E与Eo大小相等、万向相反，即 E = Eo =7Q，方向沿AB连线指向答案：12kQ/l2沿AB连线指向B. BD. AC.解析:ABC正确。答案：.解析:答案：.解析:综合测试答案由于电场变化，使导体中电荷分布不断发生变化，没有达到静电平衡，故选项AoABC导体处于静电平衡时，表面任一点场强方向与该处的表面垂直，答案为A金属板放入电场中，由于静电感应，右侧面上出现负电荷，左侧面上的电荷流