1、第五部分 静电现象的应用一、静电场中的导体1静电平衡导体在静电场E0中会发生静电感应，靠近场源正电荷一端或远离场源负电荷一端会感应出负电荷，靠近场源负电荷一端或远离场源正电荷一端会感应出正电荷。感应电荷形成的电场E在导体内部与电场E0方向相反，只要导体内部合场强不为0，自由电子就会继续定向移动，直到感应电荷形成的电场E与E0在导体内部等大反向，导体内部合场强为零。此时，导体就达到了静电平衡状态。处于静电平衡状态的导体，内部电场强度处处为0。任意两点间的电势差也为0，即处于静电平衡状态的导体是个等势体，外表面为一等势面，表面处的电场线垂直于导体平面。2导体上电荷的分布（1）静电平衡时，导体内部没
2、有电荷，电荷只分布在导体表面。（2）导体表面越尖锐的位置电荷的密度越大，凹陷的位置几乎没有电荷。3尖端放电导体尖锐位置电荷密度大，附近的电场强度大，易使空气电离，发生放电现象。4静电屏蔽对一导体空腔，当处于静电平衡状态时，只在导体外表面有感应电荷，导体内部没有电场线通过，所以导体空腔内的电场强度也处处为0，即导体外部的电场被屏蔽掉了，不会影响导体空腔内。静电屏蔽不一定要用密封的金属容器，金属网也能起到屏蔽作用。二、静电现象的应用1静电力的应用：同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引应用：静电喷漆、静电植绒、静电复印、静电除尘等。2摩擦起电的危害当摩擦起电积累了大量电荷时，容易使附近的空气电离，产生
3、电火花，若遇到易燃易爆物极有可能发生火灾或爆炸事故。所以需要避免摩擦起电或将摩擦起电产生的电荷及时导引中和。应用：（1）消除摩擦起电的电荷油罐车后垂地的铁链、地毯或地板中的导电材料、由导电材料制成的医用服装等；（2）避免摩擦起电加油站禁止梳头、禁止穿脱衣服、禁止戴非纯棉手套加油等。3尖端放电将导体制成尖锐状使空气更容易电离，产生放电现象。或者将导体表面做得平滑，避免漏电放电。应用：避雷针顶端做得尖锐、旷野中打伞和树木易遭雷击、夜间高压线的电晕、电子点火器的针状电极、雷火炼殿等。4静电屏蔽应用：高压带电作业中用金属丝或导电纤维织成的防护服、高压输电线上方的两条导线、通讯电缆外包铅皮等。【典例1】
4、对静电现象的认识，下列说法错误的是 A飞机轮胎用导电橡胶制作B喷漆时让喷嘴喷出的油漆带上电C汽车加油站的工作人员应穿腈纶衣服D电脑、电视机工作时，荧光屏表面因为带静电而易吸附灰尘【答案】C【解析】飞机轮胎用导电橡胶制作，可以将起降时摩擦产生的电荷导引走，A正确；喷漆时被喷金属和油漆带上异种电荷，通过静电吸引使油漆雾滴均匀附着在金属表面，B正确；汽车加油站的工作人员不能穿腈纶衣服，腈纶容易摩擦起电，电荷积累进而产生的电火花会导致加油站的火灾爆炸事故，C错误；当电脑、电视机工作时，荧光屏表面因带电会吸附轻小的尘埃，D正确。【考点】静电现象的避免和利用【典例2】如图是模拟避雷针作用的实验装置，金属板
5、M接高压电源的负极，金属板N接正极。金属板N上有两个等高的金属柱A、B，A顶端为尖头，B顶端为圆头。逐渐升高电压，当电压达到一定数值时，可看到放电现象，则AA金属柱容易放电 BB金属柱容易放电CA、B一样容易放电 D无法判断【答案】A【解析】导体的末端越尖锐越容易使空气电离发生放电现象，故A金属柱容易放电，选A。【考点】尖端放电【典例3】如图为一块宽大的接地金属板的截面。在板右侧面附近的P点有一带电荷量为+q的固定点电荷，当金属板处于静电平衡状态时，下列说法中正确的是A板的左侧面上分布有正的感应电荷，而右侧面上分布有负的感应电荷B感应电荷在板上任何一点的电场强度方向都是由P点指向该点C接地线断
6、开后，板上各点电势仍等于地电势D板内离P点最近的一点合场强最大【答案】A【解析】由于静电感应，金属板左侧面上会感应出正电荷，金属板右侧面上会感应出负电荷，A正确；当金属板处于静电平衡状态时，感应电荷产生的电场与点电荷产生的电场在板上任何一点都相互抵销，由点电荷电场的场强都是从P点指向外的，感应电荷在板上任何一点产生的电场的场强方向都是由该点指向P点的，B错误；接地线断开后，板上各点电势将高于地的电势，C错误；板内处处电场强度均为零，D错误。【考点】静电平衡1如图，静电植绒时，真空中带负电的绒毛一旦与布匹上的粘合剂接触就粘贴在布匹上，则带负电绒毛落向布匹的过程中A做匀速运动 B做加速运动 C电势
7、能逐渐增大 D电势能逐渐减小【答案】BD【解析】绒毛带负电，金属网间的电场强度方向向上，绒毛受到的电场力向下，做加速运动，A错误，B正确；电场力对绒毛做正功，电势能逐渐减小，C错误，D正确。【考点】电场力做功、电势能、牛顿第二定律2如图所示是一个用来研究静电除尘的实验装置，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，在铝板和缝被针间放置点燃的蚊香。转动手摇起电机，在铝板与缝被针间会产生强电场从而使空气分子电离为电子和正离子，蚊香放出的烟雾尘埃吸收电子后会被铝板吸附，从而达到静电除尘的目的。假设每一烟尘颗粒吸收电子数相同，且在运动过程中带电荷量不变，烟尘颗粒的初速度为零，则下列说法
8、中正确的是A烟尘颗粒到达铝板时的速度大小相等B烟尘颗粒以曲线运动形式到达铝板C同一烟尘颗粒离铝板越近则加速度越大D同一烟尘颗粒离铝板越近则加速度越小【答案】BD【解析】铝板和缝被针之间为非匀强电场，不同烟尘颗粒从不同位置开始加速，到达铝板的速度大小不相等，A错误；在非匀强电场中，烟尘颗粒做曲线运动到达铝板，B正确；铝板和缝被针之间越靠近缝被针场强越大，同一烟尘颗粒在被吸附过程中离针越近加速度越大，离铝板越近则加速度越小，C错误，D正确。【考点】导体表面电荷分布、牛顿第二定律3复印机的核心部件是有机光导体鼓，它是在一个金属圆柱表面涂覆一层有机光导体OPC（没有光照时OPC是绝缘体，受到光照时变成
9、导体）制成的。复印机的基本工作过程是：（1）在暗处的有机光导体鼓和一个金属丝电极之间加上高电压，金属丝附近空气发生电离，使转动鼓体均匀带上正电；（2）文件反射的强光通过光学系统在鼓上成像，鼓上形成“静电潜像”；（3）鼓体转动经过墨粉盒，潜像将带相反电荷的墨粉吸引到鼓体带电部位；（4）鼓体继续转动经过复印纸，带电复印纸又将墨粉吸引到复印纸上。以下说法中正确的是A步骤（1）中发生了静电感应现象 B步骤（2）中发生了局部导电现象C步骤（3）中发生了静电平衡现象 D步骤（4）中发生了静电屏蔽现象【答案】B【解析】在暗处的有机光导体鼓和一个金属丝电极之间加上高电压，金属丝附近空气发生电离，这是将空气电离
10、的现象，A错误；通过反射的强光使鼓体上部分OPC变成导体，将电荷引导走，有字的部分则仍是绝缘体，保留电荷，这是局部导电现象，B正确；鼓体转动经过墨粉盒，潜像将带相反电荷的墨粉吸引到鼓体带电部位，这是异种电荷相互吸引现象，C错误；鼓体继续转动经过复印纸，带电复印纸又将墨粉吸引到复印纸上，这是异种电荷相互吸引现象，D错误。【考点】静电复印的原理4将悬挂在绝缘细线上带正电的A球放在不带电的固定金属球壳C内（与内壁不接触），另有一个悬挂在绝缘细线上带负电的小球B向C靠近，如图所示。则AA向右偏，B向右偏 BA位置不变，B向右偏CA向左偏，B位置不变 DA向左偏，B向右偏【答案】B【解析】A在金属球壳内，由于静电感应，使C左侧外表面带正电，右侧外表面带负电，B、C将相互吸引，B向右偏；金属球壳可以屏蔽外部电场，B产生的电场对C的内部无影响，A位置不变，选B。【考点】静电感应、静电屏蔽