1、高考资源网（） 您身边的高考专家温馨提示： 此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。关闭Word文档返回原板块。7.静电的应用及危害必备知识自主学习一、静电的应用1.静电喷涂:利用静电在物体上喷涂液体或固体涂料。2.静电喷涂的原理:设法使精细的油漆飞离喷嘴时带上同种电荷,彼此排斥,并在电场力作用下飞向作为电极的工件,这样就能比较均匀地沉积于工件表面。3.其他应用:静电屏蔽、静电除尘、静电复印、激光打印等。二、静电的危害与防止为什么避雷针往往安装在最高处并且做成较尖锐的形状?提示:云层中的电荷通过静电感应使得处于最高处的避雷针产生异种电荷,避雷针最高端
2、的较尖锐处感应电荷更多,产生较强的电场,通过尖端放电与云层中的电荷中和,从而避免了雷击造成危害。1.常见的静电危害:(1)雷雨天的雷鸣闪电。(2)在存放易燃易爆品或产生粉尘、油雾较多的生产场所,静电火花极易点燃这些易燃物质,引起爆炸和火灾。(3)静电放电可能引起电子设备的故障,造成电磁干扰。(4)静电放电可以击穿集成电路和精密的电子元件,或促使元件老化,降低生产成品率。2.工业中的静电危害:以下工业中要特别注意静电的危害:(1)电子工业。(2)胶片和塑料工业。(3)造纸印刷工业。(4)纺织工业。3.防止静电危害的对策和措施:(1)要尽快导走多余电荷,避免静电积累,可用导线把设备接地。(2)调节
3、空气的湿度。(3)在易燃易爆气体和粉尘聚集的场所保持良好的通风,消除静电火花的引爆条件。关键能力合作学习知识点一静电平衡的理解1.静电平衡的过程:(1)电荷分布的变化情况:金属导体放到场强为E0的电场中,金属中的自由电荷在电场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。(2)合场强的变化情况: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。当感应电荷继续增加,合场强逐渐减小,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
4、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。3.处于静电平衡时的导体上的电荷分布特点:(1)净电荷只分布在导体表面,内部没有净电荷。(2)感应电荷分布于导体两端,电性相反,电量相等,近异远同,如图甲所示。(3)净电荷在导体表面的分布不均匀,一般越是尖锐的地方电荷的分布越密集,如图乙所示。(1)置于电场中的导体是通过怎样的变化达到静电平衡的?情景:(2)为什么通过这种变化就能达到静电平衡?情景:提示:(1)当外电场、导体在电场中的位置或导体的形状发生变化时,感应电荷的分布会迅速变化,很快达到新的平衡。(2)静电平衡时,感应电
5、荷产生的电场与外电场在导体内部的合场强为零。【典例】(多选)(2020衡阳高二检测)如图,M点有电荷量为Q的负点电荷,在距离点电荷r处放入厚度为d的平行金属板,N点为金属板内距表面的点,MN连线与金属板表面垂直。当金属板处于静电平衡时,下列说法正确的是()A.金属板的左侧面感应出正电荷B.金属板的左侧面电势较高,右侧面电势较低C.感应电荷在N点产生的电场强度E=,方向沿MN连线向右D.感应电荷在N点产生的电场强度E=,方向沿MN连线向右【解析】选A、D。M点的电荷为负,故在金属板的左侧感应出正电荷,A正确;整个金属板为一个等势体,B错误;金属板内部合场强为零,故感应电荷在N点产生的电场强度与点
6、电荷在N点产生的电场强度等大反向,根据E=k可得感应电荷在N点产生的电场强度为:E=,C错误,D正确;故选A、D。1.(多选)导体A放置在-Q的电场中,达到静电平衡之后,A的左端感应正电荷,右端感应负电荷,如图所示,则()A.将导体A的左端接地后断开,A带负电B.将导体A的左端接地后断开,A带正电C.用导线把A的左右端相连,导线中有瞬间电流D.用导线把A的左右端相连,导线中没有瞬间电流【解析】选B、D。将导体A的左端接地后,导体A中的负电荷由于排斥力导入大地,断开后维持不变。所以导体A带正电,故A错误,B正确。导体A是一个等势体,用导线把A的左右端相连,没有电荷的定向移动,故没有瞬间电流。C错
7、误,D正确。故选B、D。2.一金属球,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【解析】选C。静电平衡后,金属球内的合场强处处为零,金属球上感应电荷产生的附加电场与带电的细杆MN产生的场强大小相等,方向相反,相互抵消。c点离带电的细杆MN最近,带电的细杆MN在c点处产生的场强最大,则金属球上感应电荷在c点处产生的场强最大,即Ec最大。故选C。【加固训练】1.(多选)如图所示,接地的金属板右侧有固定的点电荷+Q,a、b
8、是金属板右侧表面附近的两点,其中a到+Q 的距离较小,下列说法正确的是()A.由于静电感应,金属板右侧表面带负电,左侧表面带正电B.由于静电感应,金属板右侧表面带负电,左侧表面不带电C.整个金属板是一个等势体,且电势等于零D.a、b两点的电场强度不为零,且a、b两点的场强方向相同,但a点的场强比b点的场强要大一些【解析】选B、C、D。金属板若不接地,右侧表面将感应出负电荷,左侧表面将感应出等量正电荷.金属板接地,大地上的自由电子通过接地导线上移与正电荷中和,达到静电平衡时左侧表面不带电,整个金属板的电势与大地相同,都为零,所以选项A错误,选项B、C正确。金属板接地时,右侧表面上仍有感应负电荷,
9、因a距Q较近,场强要大些;整个金属板是等势体,表面是等势面,电场线与等势面垂直,故a、b两点的场强方向都垂直指向右侧面,方向相同,选项D正确。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.导体内场强越来越大C.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.C点电势高于B点电势【解析】选C。根据“近异远同”特点,导体B端的感应电荷为正电荷,A错;导体处于静电平衡状态,内部场强处处为零,B错;导体处于静电平衡状态,感应电荷的场强和带电小球的场强等大、反向、共线,由于带电小球在
10、C点产生的场强大,故感应电荷在C点产生的场强也大,C正确;处于静电平衡状态的导体是等势体,D错。知识点二静电屏蔽的两种情况1.导体外部的电场影响不到导体内部:(1)静电屏蔽的本质是静电感应,导体外面的电场不影响导体内部,是因为外电场与导体表面的感应电荷在导体内部任一点的场强叠加后合场强为零。(2)把验电器靠近带电体,箔片会张开(如图甲),但如果把验电器置于金属网罩内,再靠近带电体,箔片不再张开(如图乙),说明网罩内不受外电场的影响。2.接地导体的内部电场影响不到导体外部:(1)接地导体的内部电场不影响导体外部,是因为导体外部的感应电荷都被排斥入地,在只有施感电荷和内壁感应出的异种电荷的情况下,
11、两部分电荷在导体外部任何一点的场强叠加后合场强为零。(2)如果一封闭的导体球壳内部空间有一点电荷+q,由于静电感应,导体球壳内外表面感应出等量的异种电荷,其电场线分布如图甲所示;当把导体球壳接地后,+q在壳内的电场对外部空间就没有影响了,此时的电场线分布如图乙所示。【典例】如图所示,A是带正电的物体,B是金属网,C是原来不带电的金箔验电器,能使验电器的金箔张开的是()【解析】选C。图A、B中,由于金属网的屏蔽作用,带电体A对验电器无作用,A、B错误。图C中,受带电体A作用,金属网内外分别带等量异种感应电荷,在验电器处有电场,即能使验电器的金箔张开,C正确。图D中由于金属网接地,网罩外无电场,无
12、法使验电器的金箔张开,D错误,故选C。1.带正电的空心金属球壳置于绝缘支架上,将4个原来不带电的金属小球按图示位置放置,A球用绝缘轻绳竖直悬挂,B球接地,C球用导线与球壳内部相连,D球与球壳内部接触。设大地电势为零,当达到静电平衡时,下列说法正确的是()A.由于静电感应,A球带负电B.B球接地带负电,但电势为零C.C球不带电,但电势与球壳电势相等D.D球带正电,电势为零【解析】选B。由于静电感应,A球的左右两端带上不同的电荷,但整体不带电,故A错误;由于静电感应,B球带负电,但电势和大地的电势相等,为零,故B正确;C球在金属球壳的外部,会带上与球壳相同的电荷,且电势与球壳电势相等,故C错误;D
13、球在球壳的内部,与球壳接触后成为球壳内部的一部分,所以D不带电,故D错误。2.如图所示,一个验电器用金属网罩罩住,当加上水平向右的、场强大小为E的匀强电场时,下列说法正确的是()A.验电器的箔片张开B.金属网罩内部空间存在向右的匀强电场C.金属网罩上的感应电荷在金属网罩内部空间产生的电场方向水平向左D.金属网罩内外表面都存在感应电荷【解析】选C。因为在金属内部电子可以自由移动,当加上水平向右的、场强大小为E的匀强电场时,金属网罩会产生一个与外加电场相反的电场,来抵消在金属内部的电场,以保证平衡,从而金属上的电荷重新分布,这就是所谓“静电屏蔽”的原理。此时验电器不会受到影响,故验电器的箔片不张开
14、,选项A、B错误。由以上分析可知,金属网罩上的感应电荷在金属网罩内部空间产生的电场方向水平向左,选项C正确;由于静电感应,则金属网罩外表面存在感应电荷,内表面不存在感应电荷,选项D错误。3.如图所示,把原来不带电的金属壳B的外表面接地,将一带正电的小球A从小孔中放入球壳内,但不与B发生接触,达到静电平衡后,则()A.B的空腔内电场强度为零B.B不带电C.B的外表面带正电D.B的内表面带负电【解析】选D。因为金属壳的外表面接地,所以外表面没有感应电荷,只有内表面有感应电荷分布,且由于A带正电,B的内表面带负电,D对,B、C错;B的空腔内有带正电的小球A产生的电场和金属壳内表面感应电荷产生的电场,
15、所以空腔内电场强度不为零,A错。【加固训练】1.如图所示,接地的空心金属球壳B右侧有一原来不带电的枕形导体C,现将带负电的小球A,置于空心金属球壳B的内部,则下列说法中正确的是()A.球壳B带正电,枕形导体C的左端带负电B.球壳B带正电,枕形导体C的左端带正电C.球壳B带负电,枕形导体C的左端不带电D.球壳B带正电,枕形导体C的左端不带电【解析】选D。一个带负电的小球从B球开口处放入B球中央,但不触及B球。此时B的电子排斥到外侧,这时B靠近A的一端就会感应出正电;由于B接地,所以B的外壳不带电,所以B整体带正电。由于B接地,对A产生的电场有屏蔽作用,所以C的周围没有电场,C的两端都不带电,故本
16、题选D。2.具有一定厚度的空心金属球壳的球心位置处放一正电荷,下列四幅图画出了其空间电场的电场线情况,符合实际情况的是()【解析】选D。球壳处于正电荷的电场中,达到静电平衡,球壳为等势体,球壳的内外表面之间的导体内部场强处处为零,故D选项正确。【拓展例题】考查内容:静电平衡的综合应用【典例】(多选)如图所示,水平放置的金属板正上方有一固定的正点电荷Q,一表面绝缘的带电的小球(可视为质点且不影响Q的电场),从左端以初速度v0滑上金属板,沿光滑的上表面向右运动到右端,在该运动过程中()A.小球做匀速直线运动B.小球先做减速运动,后做加速运动C.小球的电势能保持不变D.电场力对小球所做的功为零【解析
17、】选A、C、D。水平放置的金属板处于点电荷Q的电场中而达到静电平衡状态,是一个等势体,其表面处电场线处处与表面垂直,故带电小球(表面绝缘,电量不变)在金属板表面运动时,电场力不做功,小球的电势能不变,小球做匀速直线运动,所以选项A、C、D正确。课堂检测素养达标学1.处于静电平衡中的导体,内部场强处处为零的原因是()A.外电场不能进入导体内部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结果为零D.以上解释都不正确【解析】选C。导体A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,感应电荷产生的附加电场的场强与电荷q产生的场强大小相等,方向相反,
18、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,且整个导体是一个等势体,故A、B、D错误,C正确。故选C。2.下列做法中,属于预防静电危害的是()A.静电喷漆B.在烟道的中央装有静电除尘器C.电视机上装有一条户外天线D.运输汽油等易燃易爆物品的车辆拖一条铁链在地上【解析】选D。用静电吸附粉尘、用静电喷涂油漆、复印机对碳粉的静电吸附等是静电的应用,故A、B是静电现象的利用,A、B不符合题意;电视机上装一条户外天线是为了更好地接收或发射信号,与预防静电危害无关,故C不符合题意;汽车行驶时,油罐中的汽油随车的振动摩擦起电,如果不及时的将这些静电倒走,一旦出现放电现象,就会发生爆炸事故。拖一条铁
19、链使油罐表面与大地相连,使油罐罐体中的电荷不断地中和,使之不会造成放电产生火花引起油罐爆炸,这是预防静电的危害,故D符合题意。【加固训练】如图所示,在一个原来不带电的金属导体壳的球心处放一正电荷,试分析A、B、C三点的场强()A.EA0,EB=0,EC=0B.EA0,EB0,EC=0C.EA0,EB0,EC0D.EA=0,EB0,EC=0【解析】选B。球心处的正电荷在金属导体壳的内外表面感应出等量的负、正电荷,球壳内部存在由球心指向球壳的电场线,球壳外部存在由球壳外表面指向无穷远的电场线,即A、B两处的场强不为零。金属导体壳处于静电平衡,为一等势体,体内任一点的场强为零,故选项B正确。3.(多
20、选)如图所示,在左边的绝缘支架上插上顶针(其顶端是尖的),在顶针上装上金属风针,若给风针附近的圆形金属板接上正高压极,风针接负高压极,风针尖端放电会使其旋转起来,下列说法中正确的是()A.风针尖端附近的等势面和电场线分布较密B.风针附近的空气在强电场下发生电离C.空气中的阳离子会向风针的尖端运动D.交换金属板与风针所带电荷电性,风针的尖端会有正电荷射出【解析】选A、B、C。圆形金属板与风针分别接上正、负高压极后,风针附近产生强电场,且风针尖端处电场最强,因此风针尖端附近的电场线分布较密,由于电场线密的地方等势面密,故风针尖端附近的等势面也密,故A正确;风针附近产生强电场使空气发生电离,空气中的
21、阳离子会向风针的尖端运动与针尖负电荷中和,发生放电观象,而空气中的负离子因受排斥力而向相反方向运动。由于反冲,风针就旋转起来,故B正确,C正确;如果交换金属板与风针电荷电性,风针不可能放出正电荷,因为导体内只有自由运动的电子,故D错误。故选A、B、C。4.(多选)在金属球壳的球心有一个正点电荷,球壳内外的电场线分布如图所示,下列说法正确的是()A.M点的电场强度比K点的大B.球壳内表面带负电,外表面带正电C.试探电荷-q在K点的电势能比在L点的大D.试探电荷-q沿电场线从M点运动到N点,电场力做负功【解析】选A、B、D。电场线的疏密程度表示场强的强弱,所以M点的电场强度比K点的大,故A选项正确;因为金属球壳的球心有一个正点电荷,根据静电感应规律,负电荷受到正电荷的吸引力聚集在球壳内部,球壳外部有多余的正电荷。所以球壳内表面带负电,外表面带正电,故B选项正确;沿着电场线方向电势逐渐降低,K点的电势比L点的电势高。根据电势能的公式,试探电荷-q的电势能:Ep=(-q),所以试探电荷-q在K点的电势能比在L点的小,选项C错误。试探电荷-q的受力方向与场强方向相反,所以沿电场线从M点运动到N点,电场力做负功,选项D正确。- 17 - 版权所有高考资源网