高中物理第一章静电场7.静电的利用和防护学案教科版必修第三册

7.静电的利用和防护课标要求思维导图1.了解静电的利用和防护，能解释相关的自然现象．2．能分析生产、生活中静电现象的产生原理，并且加以利用和遏制．必备知识·自主学习——突出基础性素养夯基一、静电及静电的利用1．静电(1)定义：________的电荷称为静电．(2)影响静电积累的因素：带电体的绝缘性能________，电荷越容易积累．2．静电的利用(1)静电喷涂：使雾化的油漆液滴或固体涂料带上________种电荷并在电场力作用下飞向作为电极的工件，在同种电荷的________作用下均匀沉积于工件表面．静电喷涂具有效率高、质量好的优点．(2)静电除尘：烟尘中带有负电的颗粒在________力的作用下吸附到桶壁上，在________力的作用下落入漏斗中，达到除尘的目的．(3)激光打印：硒鼓转动时带上负电，被光照射的部分变成________，电荷被导走，硒鼓上留下带负电的“静电潜像”经过墨盒时吸引不带电的墨粉，带________电的打印纸受到硒鼓的滚压后吸走墨粉形成图像．(4)利用静电的其他应用：静电屏蔽、静电复印、静电植绒等．二、静电的危害和防治1．危害(1)雷雨云的雷电造成的损失．(2)________引起的爆炸和火灾．(3)静电放电引起设备故障、造成电磁干扰．(4)静电放电损坏集成电路和精密电子元件．2．防治措施(1)尽快导走多余电荷，避免静电积累．(2)调节____________．(3)在易燃易爆场所保持良好的通风和消除静电火花的引爆条件．(4)利用________避免建筑物遭到雷击．[导学]自然界到处都有静电．生产中的搅拌、挤压、切割等活动，生活中的穿衣、脱衣、运动等过程都可能产生静电．关键能力·合作探究——突出综合性素养形成探究点一静电的应用与静电危害的防治导学探究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？归纳总结1.静电危害产生的主要原因静电危害起因于电场力和静电火花，静电危害中最严重的静电放电引起可燃物的起火和爆炸．2．防治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，常用的最简单办法是接地．典例示范例1(多选)静电喷涂机原理如图所示．静电喷涂机接高压电源，工作时涂料微粒会向带正电的被喷涂工件高速运动，微粒最后被吸到工件表面．关于静电喷涂机的涂料微粒，下列表述正确的是()A.微粒带正电B．微粒带负电C．微粒受电场力作用D．微粒受到的电场力恒定素养训练1关于静电下列说法中正确的是()A.电视机的玻璃荧光屏表面经常有许多灰尘，这主要是因为电视机工作时屏表面温度较高而吸附灰尘B．在静电除尘中，主要利用静电把空气电离，除去烟气中的粉尘C．静电的危害较小，对生活、生产没有太大影响，所以不用太在意D．在油罐车上拖一根铁链是为了测量汽车速度素养训练2(多选)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探究点二对静电平衡的理解归纳总结1.静电平衡的实质：金属导体放到场强为E0的电场中，金属中的自由电荷在静电力作用下定向移动导致导体一侧聚集负电荷，而另一侧聚集正电荷，感应电荷在导体内部产生与原电场方向相反的电场，导致合场强减小．感应电荷继续增加，合场强逐渐减小，当合场强为零时，自由电荷的定向移动停止．2．对静电平衡的三点理解(1)静电平衡是自由电荷发生定向移动的结果，达到静电平衡时，自由电荷不再发生定向移动．(2)金属导体建立静电平衡的时间是非常短暂的．(3)导体达到静电平衡后内部场强处处为零，是指外电场E与导体两端的感应电荷产生的附加电场E′的合场强为零，E′＝－E.典例示范例2如图所示，一个不带电的表面绝缘的导体P正在向带正电的小球Q缓慢靠近，但不接触，也没有发生放电现象，则下列说法中正确的是()A．B端的感应电荷为负电荷B．导体P内部场强越来越大C．C点的电势高于B点的电势D．导体上的感应电荷在C点产生的场强始终大于在B点产生的场强思维方法(1)静电平衡时，外电场E0和感应电荷产生的附加电场E′，大小相等、方向相反，导体内各位置的合场强为零，自由电荷所受合力为零．(2)静电平衡是自由电荷发生定向移动的结果，达到静电平衡时，自由电荷不再发生定向移动．(3)金属导体建立静电平衡的时间是非常短暂的．素养训练3处于静电平衡中的导体，内部场强处处为零的原因是()A．此时导体处于不带电的状态B．所有感应电荷在导体内部产生的合场强为零C．外电场和所有感应电荷的电场在导体内部叠加的合场强为零D．以上解释都不正确素养训练4一金属球，原来不带电．现沿球的直径的延长线放置一均匀带电的细杆MN，如图所示．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，三者相比()A．Ea最大B．Eb最大C．Ec最大D．Ea＝Eb＝Ec随堂演练·自主检测——突出创新性素养达标1．下列做法中，属于预防静电危害的是()A．从干燥的地毯上走过，手碰到金属把手时有被电击的感觉B．一些小轿车车顶装有接收收音机信号的天线C．静电复印、静电喷涂、静电吸附D．存放易燃品的仓库内工人穿上导电橡胶做的防电靴2．为了减少污染，工业废气需用静电除尘器除尘，某除尘装置如图所示，其收尘极为金属圆筒，电晕极位于圆筒中心．当两极接上高压电源时，电晕极附近会形成很强的电场使空气电离，废气中的尘埃吸附离子后在电场力的作用下向收尘极运动并沉积，以达到除尘目的．假设尘埃向收尘极运动过程中所带电量不变，下列判断正确的是()A．金属圆筒内存在匀强电场B．金属圆筒内越靠近收尘极电势越高C．带电尘埃向收尘极运动过程中加速度越来越大D．带电尘埃向收尘极运动过程中受到的电场力越来越小3．如图是模拟避雷针作用的实验装置，金属板M接高压电源的正极，金属板N接负极．金属板N上有两个等高的金属柱A、B，A为尖头，B为圆头．逐渐升高电压，当电压达到一定数值时，可看到放电现象，则()A．A容易放电B．B容易放电C．A、B都容易放电D．无法判断4．在干燥的冬天，人们身体常常会带有大量静电，当手接触金属门把手时，经常会有一种被电击的感觉．如图所示，带负电的手在缓慢靠近门把手还未被电击的过程中，下列说法正确的是()A．门把手的右端感应出负电荷B．门把手左端电势低于右端电势C．门把手与手指之间场强逐渐增大D．门把手内部的场强逐渐变大5．如图所示，一个方形的金属盒原来不带电，现将一个带电荷量为＋Q的点电荷放在盒左边附近，达到静电平衡后，盒上的感应电荷在盒子内部产生的电场分布情况正确的是()7．静电的利用和防护必备知识·自主学习一、1．(1)静止(2)越好2．(1)同排斥(2)静电重(3)半导体正二、1．(2)静电火花2．(2)空气的湿度(4)尖端放电关键能力·合作探究探究点一【导学探究】提示：导体尖端的电荷密度很大，附近的电场很强，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，把空气中的气体分子撞“散”，也就是使分子中的正、负电荷分离．这个现象叫作空气的电离．中性的分子电离后变成带负电的自由电子和失去电子而带正电的离子．这些带电粒子在强电场的作用下加速，撞击空气中的分子，使它们进一步电离，产生更多的带电粒子．那些所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子，由于被吸引而奔向尖端，与尖端上的电荷中和，这相当于导体从尖端失去电荷．【典例示范】例1解析：静电喷涂机接高压电源的负极，所以喷出的涂料微粒带负电，A错误，B正确；由于静电感应，工件的表面将会带上正电荷，对周围的带负电的涂料微粒产生吸引力，带负电的涂料微粒在电场力的作用下向工件运动，C正确，D错误．答案：BC素养训练1解析：电视机工作时，由于电子运动到了屏幕上，使屏幕带了电，而带电体有吸引轻小物体的性质，把灰尘吸引到了屏幕上，故A错误；利用静电把空气电离，除去烟气中的粉尘，属于静电的应用，故B正确；静电危害有时很大，对生活、生产有较大影响，所以要防止静电产生，比如利用导电橡胶制造飞机轮胎，可以将飞机飞行过程中因摩擦产生的静电导走，防止静电积累到一定程度引起爆炸，故C错误；利用运油车尾部的铁链将油与油桶摩擦产生的静电导走，防止静电积累到一定程度引起爆炸，这是静电的防止，D错误．答案：B素养训练2解析：由于集尘极与电源的正极连接，所以电场方向由集尘极指向放电极，B正确；而尘埃在电场力作用下向集尘极迁移并沉积，说明尘埃带负电，A错误；负电荷在电场中受电场力的方向与电场方向相反，C错误；根据F＝Eq可得，D正确．答案：BD探究点二【典例示范】例2解析：导体P处在正电荷的电场中，由于静电感应现象，导体的右端B带正电荷，导体的左端C带负电荷，A错误；处于静电平衡的导体内部场强为零，B错误；导体P缓慢靠近Q，时刻处于静电平衡状态，由其特性知，B、C电势相等，C错误；在C点和B点的电场是导体上的感应电荷产生的电场和带正电的小球Q产生的电场共同作用的结果，并且为0，带正电的小球Q在C点的场强大于在B点的场强，所以导体上的感应电荷在C点产生的场强始终大于在B点产生的场强，D正确．答案：D素养训练3解析：导体在电荷q的电场中处于静电平衡状态时，在导体内部任意一点，感应电荷产生的电场的场强与电荷q产生的场强大小相等，方向相反，此时导体的内部场强处处为0，电荷只分布在导体的外表面，故A、B、D错误，C正确．答案：C素养训练4解析：处于静电平衡的导体内部场强处处为零，故a、b、c三点的合场强都为零．静电平衡的导体内部场强为零是感应电荷产生的电场与外电场叠加的结果，所以感应电荷在球内某点产生的电场的场强与MN在这一点形成的电场的场强等大反向，比较a、b、c三点感应电场的场强，实质上是比较带电体MN的电场在这三点的场强，由于c点离MN最近，故MN的电场在c点的场强最大，感应电荷产生的电场在c点的场强也最大，C正确．答案：C随堂演练·自主检测1．解析：从干燥的地毯上走过，手碰到金属把手时有被电击的感觉，是摩擦起电现象，故A错误；小轿车车顶上装的天线是为了接收信号，不属于预防静电的危害，故B错误；静电复印、静电喷涂、静电吸附属于静电的应用，故C错误；利用导电橡胶做的防电靴及时地把产生的静电导走，防止工人在走动中产生的静电积累起来，导致事故，属于防止静电危害，故D正确．答案：D2．解析：根据图像信息可知，除尘器内电场在水平面上的分布类似于点电荷电场，电晕极相当于点电荷而位于电场正中心，A错误；由于根据题干未知电晕极和收尘极所接高压电源的正负极，则无法确定除尘器内电场线方向，即无法判断金属圆筒内各位置电势的高低，B错误；由于越靠近收尘极电场线越来越稀疏，则带电尘埃向收尘极运动过程中受到的电场力越来越小，根据牛顿第二定律可知，加速度也越来越小，C错误，D正确．答案：D3．解析：根据导体表面尖锐程度越大的地方电荷分布越密集，可知金属柱A尖头处电荷密集，电场强，它与板M之间的空气容易发生电离，从而发生尖端放电现象，A正确．答案：A4．解析：放电前手指靠近金属门把手的过程中，门把手在手的影响下，发生静电感应，门把手的右端(近手端)感