1、1.8 静电与新技术【学习目标】一、知识与技能1、知道静电技术的应用，如激光打印，静电复印、静电除尘等；2、知道静电利用的原理；3、能分析生活中的静电现象，对有害静电提出有效的防止措施。二、过程与方法1、通过静电的危害和防止的学习，了解物理学的研究方法，尝试利用所学知识解决实际中的静电危害问题。2、通过查阅资料了解静电利用的原理，培养学生收集资料、自主学习的能力。三、情感、态度和价值观1、通过本节的学习，培养学生对静电现象的分析能力，发展对科学的好奇心和求知欲。2、了解实际中静电利用和危害的例子， 物理学对经济、社会发展的推动作用，培养学生将科学服务于人类的意识。3、分析当地静电危害的状况，培
2、养学生关注社会热点问题的社会责任感和可持续发展的意识。【学习重点】静电的利用和防止【知识要点】1、激光打印、喷墨打印、复印、静电除尘的共同原理是：让粉尘、墨粉、涂料等小颗粒带上某种电荷，再利用电荷在电场中的受力作用，使小颗粒运动到某个电极，从而达到目的。2、激光打印、复印的基本流程是：充电、曝光、显像、转像、定影、清除及除像3、防止静电危害的方法：1）、把产生的表电迅速导走，以避免静电积累；2）、通过工艺控制减少因摩擦产生的静电；3）、静电接地，增加湿度，非导电材料的抗静电处理（在非导电材料中添加导电材料，制成抗静电材【典型例题】【例1】 在燃气灶上装有的电子点火器，用电池接通电子线路产生高压
3、电，通过高压放电产生电火花点燃气体。为什么点火器的电极做成针尖状而不是圆头状？【解析】实验和理论都表明导体尖锐部分的电荷特别密集，尖端附近电场特别强，容易产生尖端放电，这样就可以比较容易地点燃气体。这是导体尖端放电在实际生活中的一种运用。【例2】 一种静电除尘器，由两块距离为1的平行金属板A、B组成，如图所示，两板间接上9103V的值流电压时，在两板间产生一个强电场，如果一粒尘埃，其质量为1.010-5,电荷量为4.8109C，试通过计算来比较尘埃所受的重力和电场力的大小，并说明除尘原理。【解析】尘埃所受的重力G=mg=1.010-510=1.010-4N两板间的场强 为E=U/d=9103/
4、(110-2)=9105(V/m),尘埃受到的电场力F=qE=4.810-99105=4.3210-3N,F/G=43. 在实际应用中，尘埃所带的电荷来自被强电场电离的空气分子，空气分子被电离后成为电子和正离子，正离子被吸引到负极板上得到电子，又成为分子，而电离出的电子在向正极板运动过程中，遇上尘埃，而使尘埃带上负电，这样带负电的尘埃被吸附到到正极板上而被收集。【当堂反馈】1、为了防止静电危害。下列措施正确的是（）A、 油罐车上拖一条与地面接触的铁链B、 飞机的机轮上装有搭地线或用导电橡胶做轮胎C、 在地毯中夹杂不锈钢纤维D、 尽可能保持印染厂空气干燥2、下列那位科学家发现尖端放电现象（）A、
5、丹麦物理学家奥斯特 B、英国物理学家法拉第C、美国科学家富兰克林 D、法国物理学家库仑3、电视机的荧光屏表面经常有许多灰尘，这主要的原因（）A、 灰尘的自然堆积B、 玻璃具有较强的吸附灰尘的能力C、 电视机工作时，屏表面温度较高而吸附灰尘D、 电视机工作时，屏表面有静电而吸附灰尘4、电容器是将电能暂时存储的一种电学元件，电容器的电容越大，所接电压越高，其上的存储的电能就越大，下列措施可以增大电容器存储电能能力的是（）A、 电压保持不变，插入电介质 B、电压保持不变，增大正对面积C、 电压保持不变，减小极板间的距离 D、以上措施都不行5、如图所示是静电除尘的原理示意图，A为金属管，B为金属丝，在
6、A、 B之间辊上高电压，使B附近的空气分子被强电场电离为电子和正离子，电子在向A极运动过程中被烟气中的煤粉俘获，使煤粉带负电，最终被吸附到A极上，排出的烟就比较清洁了。有关静电除尘的装置，下列说法正确的是（）A、金属管A应接高压电源的正极，金属丝B接负极B、金属管A应接高压电源的负极，金属丝B接正极C、C为烟气的进气口，D为排气口D、D为烟气的进气口，C为排气口 6、避雷针的避雷原理是 。7、防止静电危害的基本方法是 导走，避免 。8、一平行板电容器充电后两板间电压为3V，现使它的电量减少310-4C，发现两板电压降为原来的1/3，则这个电容器的电容为_9、请简要说明一下静电除尘的原理。【参考
7、答案】1.ABC 2.C 3.D 4.ABC 5.AC6、尖端放电7、尽快把静电，电荷越积越多8、150F9、其基本原理是有一组接负高压的电晕电极产生尖端放电，使周围空气电离。带有尘埃微粒的烟气通过电离气体区成为带负电粒子。在静电除尘器外壳和电晕电极之间，则是接地的金属正电极称为集尘极。荷电微粒飞向集尘极，将负电荷送给集尘极，然后下落到集尘器中。静电除尘器是目前各类除尘器中效率最高的一种除尘设备。【本章达标训练】1、关于电子伏（eV），下列说法中正确的是（ ）A、电子伏是电势的单位 B、电子伏是电场强度的单位C、电子伏是能量的单位 D、1 eV=1.601019J2、两个用相同材料制成的半径相
8、等的带电金属小球（可看成点电荷），其中一个球的带电量的绝对值是另一个的5倍，当它们静止于空间某两点时，静电力大小为F。现将两球接触后再放回原处，则它们间静电力的大小可能为（ ）A、 B、 C、 D、3、下列说法中正确的是（ ）A、电场线一定是闭合的曲线 A、 电场线是正电荷在电场中的运动轨迹B、 电场中某点的场强方向，就是电荷在该点所受电场力的方向C、 电场线的疏密表示场强的强弱4、一负电荷仅受电场力作用，从电场中的A点运动到B点，在此过程中该电荷做初速度为零的匀加速直线运动，则A、B两点电场强度EA、EB及该电荷在A、B两点的电势能A、B之间的关系为（ ）A、EA=EB B、EAEB C、A
9、=B D、AB5、如图所示，A、B为两个等量同种点电荷，a、O、b在点电荷A、B的连线上，c、O、d在连线的中垂线上Oa=Ob=Oc=Od，则（ ）A、a、b两点的场强相同，电势也相同 B、c、d两点的场强不相同，电势相同C、O点是A、B连线上电势最低的点，也是A、B连线上场强最小的点D、O点是中垂线cd上电势最高的点，也中垂线上场强最大的点6、如图所示在粗糙水平面上固定一点电荷Q,在M点无初速释放一带有恒定电量的小物块,小物块在Q的电场中运动到N点静止,则从M点运动到N点的过程中（ ）A、小物块所受电场力逐渐减小B、小物块具有的电势能逐渐减小C、M点的电势一定高于N点的电势D、小物块电势能的
10、变化量的大小一定等于克服摩擦力做的功7、如图所示，带电量相等、质量不同的带电粒子a和b从带电平行板M的边缘沿平行于极板的方向进入M、N两极板间的匀强电场中，都恰好能从N板的右缘飞出，不计重力作用，则（ ）A、两粒子进入电场时的动能一定相等 B、两粒子进入电场时的初动量的大小一定相等C、两粒子飞出电场时的动能一定相等 D、两粒子飞出电场时的动量大小一定相等8、如图所示，一个正检验电荷q在正点电荷Q的电场中，沿某一条电场线向右运动，已知它经过M点的加速度是经过N点时加速度的2倍，则（ ）A、它经过M点时的速度是经过N点的2倍B、它经过N点时的速度是经过M点时的速度的倍C、MQ之间的距离是NQ之间的
11、距离的1/2D、NQ之间的距离是MQ之间距离的倍9、如图所示，两平行金属板A、B接于电池的两极，一摆球带正电的单摆悬挂在A板上，闭合开关S，让单摆做简谐振动，设周期为T，则（ ）A、保持S闭合，B板向A板靠近，则周期小于TB、保持S闭合，B板向A板靠近，则周期不变C、开关S断开，B板向A板靠近，则周期不变D、开关S断开，B板向A板靠近，则周期大于T10、如图所示，质量为m，带电量为-q的小球悬于O点，O点处于水平放置的相距为d、电势差为U的两带电的平行金属板正中，给小球一个水平冲量，小球能在电场中竖直面内做匀速圆周运动，那么小球在未受冲量前悬线张力为mg；小球做匀速圆周运动时张力保持不变U=m
12、gd/q，则正确的有（ ）A、只有 B、只有 C、只有 D、11、某平行板电容器的带电量增加2.010-10C，两极板间的电压增加1V，已知电介质的介电常数=6，极板面积S=32，则此电容器的电容C= F= pF，两极板间距离d= m，两极板间的场强增加 V/m。12、在光滑水平面上的O点系一长为l的绝缘细线，线的另一端系一质量为m、带电量为q的小球。当沿细线方向加上场强为E的匀强电场后，小球处于平衡状态。现给小球一垂直于细线的初速度v0，使小球在水平面上开始运动，若v很小，则小球第一次回到平衡位置所需时间为 。13、将电量为q2的点电荷放在电量为q1的点电荷的电场中的P点，q2所受静电力的大
13、小为F，则P点的场强大小为 ；若将点电荷q2从P点取走，q1的位置不变化，则q2取走后P点的场强大小为 ，P点到点电荷q1的距离为 。14、来自质子源的质子（初速度为零），经一加速电压为800kV的直线加速器加速，形成电流强度为1mA的细柱形质子流。已知质子电荷e=1.6010-19C。这束质子流打到靶上的质子数为 。假定分布在质子源到靶之间的加速电场是均匀的，在质子束与质子源相距l和4l的两处，各取一段极短的相等长度的质子流，其中的质子数分别为n1和n2，则= 。15、如图，两平行金属板A、B相距d=3，接在电压U=12V的电池组上，电池组的中点接地。计算两板间场强。在距A板d/=1处平行板
14、面插入一块薄金属片C，计算AC、CB两区域的场强及AC、CB间的电势差。把C板接地后，AC、CB两区域的场强有何变化？ 16、为了研究静电除尘，有人设计了一个盒状容器，容器侧面是绝缘的透明有机玻璃，它的上下底面积A=0.04m2的金属板，间距L=0.05m，当连接到U=2500V的高压电源正负两极时，能在两金属板间产生一个匀强电场，如图所示。现把一定量均匀分布的烟尘颗粒密闭在容器内，每立方米有烟尘颗粒1013个，假设这些颗粒都处于静止状态，每个颗粒带电量为q=+1.010-17C，质量为m=2.010-15，不考虑烟尘颗粒之间的相互作用和空气阻力，并忽略颗粒所受重力。求合上电键后：经过多长时间
15、烟尘颗粒可以被全部吸附？除尘过程中电场对烟尘颗粒共做了多少功？经过多长时间容器中烟尘颗粒的总动能达到最大？ 17、如图所示，两带电平行板A、B间的电场为匀强电场，场强E=4.0102V/m，两板相距d=16，板长L=30。一带电量q=1.010-16C、质量m=1.010-22的粒子沿平行于板方向从两板的正中间射入电场后向着B板偏转，不计带电粒子所受重力，求：粒子带何种电荷？要使粒子能飞出电场，粒子飞入电场时的速度v0至少为多大？粒子飞出电场时最大偏角为多大？ 18、有三根长度皆为l=1.00m的不可伸长的绝缘轻线，其中两根的一端固定在天花板上的O点，另一端分别拴有质量皆为m=1.0010-2
16、的带电小球A和B，它们的电量分别为-q和+q，q=1.0010-7C。A、B之间用第三根线连接起来。空间中存在大小为E=1.00106N/C的匀强电场，场强方向沿水平向右，平衡时A、B球的位置如图所示。现将O、B之间的线烧断，由于有空气阻力，A、B球最后会达到新的平衡位置。求最后两球的机械能和电势能的总和与烧断前相比改变了多少？（不计两带电小球间相互作用的静电力） 【本章达标训练参考答案】1、C 2、BD 3、D 4、AD 5、BC 6、ABD 7、AC 8、D 9、AC 10、B11、210-10 200 2.510-4 4103 12、 13、 14、6.251025 215、E=400V/mUAC=4V UCB=8V E=400V/mE/AC=600 V/m E/CB=300 V/m 16、每料烟尘都在极板作匀加速运动L= 0.05= t=0.02sW=0.040.051013q=2.510-4J t/=0.014s 17、正电荷 1.5104m/s arctan18、6.810-2J【反思】收获疑问
