高中物理必修三同步專題講義：03 C靜電的防止與利用 提升版（學生版）

靜電的防止與利用知識點：靜電的防止與利用一、靜電平衡1．靜電平衡：導體內(nèi)的自由電子不再發(fā)生定向移動的狀態(tài)．2．處于靜電平衡狀態(tài)的導體，其內(nèi)部的電場強度處處為0.3．導體上電荷的分布：(1)導體內(nèi)部沒有電荷，電荷只分布在導體的外表面．(2)在導體外表面，越尖銳的位置，電荷的密度(單位面積的電荷量)越大，凹陷的位置幾乎沒有電荷．二、尖端放電1．空氣的電離：導體尖端電荷密度很大，附近的電場很強，強電場作用下的帶電粒子劇烈運動，并與空氣分子碰撞從而使空氣分子中的正負電荷分離的現(xiàn)象．2．尖端放電：與導體尖端的電荷符號相反的粒子，由于被吸引，而與尖端上電荷中和，相當于導體從尖端失去電荷的現(xiàn)象．尖端放電的應用與防止：(1)應用：避雷針是利用尖端放電避免雷擊的一種設施．(2)防止：高壓設備中導體的表面盡量光滑會減少電能的損失．三、靜電屏蔽靜電平衡時，空腔導體內(nèi)表面沒有電荷，導體殼內(nèi)空腔里的電場強度為0.外電場對殼(網(wǎng))內(nèi)的儀器不會產(chǎn)生影響的作用叫作靜電屏蔽．靜電屏蔽的應用：電學儀器外面有金屬殼、野外高壓線上方還有兩條導線與大地相連．四、靜電吸附1．靜電吸附：在電場中，帶電粒子在靜電力作用下，向著電極運動，最后被吸附在電極上的現(xiàn)象．2．靜電除塵：當空氣中的塵埃帶電時，在靜電力作用下，塵埃到達電極而被收集起來的過程．3．靜電噴漆：接負高壓的涂料霧化器噴出的油漆微粒帶負電，在靜電力作用下，向作為正極的工件運動，并沉積在工件表面．4．靜電復?。簭陀C應用了靜電吸附的原理，復印機的有機光導體鼓表面涂覆有機光導體(OPC)，無光照時，OPC是絕緣體，受光照時變成導體．技巧點撥一、靜電平衡1．處于靜電平衡狀態(tài)的導體內(nèi)部場強為零的本質(zhì)是外電場E0和感應電荷產(chǎn)生的電場E′的合場強為0，即E0＝－E′.2．孤立的帶電導體處于靜電平衡狀態(tài)，內(nèi)部場強為0的本質(zhì)是分布在導體外表面的電荷在導體內(nèi)部的合場強為0.3．靜電平衡時，導體上的電荷分布規(guī)律：(1)凈電荷只分布在導體外表面，內(nèi)部沒有凈電荷．(2)感應電荷分布于導體兩端，電性相反，電荷量相等，近異遠同，如圖甲所示．(3)凈電荷在導體外表面的分布不均勻，一般越是尖銳的地方電荷的分布越密集，如圖乙所示．甲乙二、尖端放電靜電屏蔽1．靜電屏蔽的實質(zhì)靜電屏蔽的實質(zhì)是利用了靜電感應現(xiàn)象，使金屬殼內(nèi)感應電荷的電場和外加電場矢量和為零，好像是金屬殼將外電場“擋”在外面，即所謂的屏蔽作用，其實是殼內(nèi)兩種電場并存，矢量和為零．2．靜電屏蔽的兩種情況導體外部電場不影響導體內(nèi)部接地導體內(nèi)部的電場不影響導體外部圖示實現(xiàn)過程因場源電荷產(chǎn)生的電場與導體球殼表面上感應電荷在空腔內(nèi)的合場強為零，達到靜電平衡狀態(tài)，起到屏蔽外電場的作用當空腔外部接地時，外表面的感應電荷因接地將傳給地球，外部電場消失，起到屏蔽內(nèi)電場的作用最終結(jié)論導體內(nèi)空腔不受外界電荷影響接地導體空腔外部不受內(nèi)部電荷影響本質(zhì)靜電感應與靜電平衡，所以做靜電屏蔽的材料只能是導體，不能是絕緣體例題精練1．（海淀區(qū)二模）如圖所示，先用金屬網(wǎng)把不帶電的驗電器罩起來，再使帶正電金屬球靠近金屬網(wǎng)。下列說法中正確的是（）A．驗電器的金屬球帶負電 B．若將金屬網(wǎng)接地，箔片會張開 C．金屬網(wǎng)罩和帶正電的金屬球電勢相等 D．拿掉金屬網(wǎng)，驗電器的箔片會張開2．（瑤海區(qū)月考）如圖所示，在水平放置的光滑挖地金屬板中點的正上方，有帶正電的點電荷Q，一表面絕緣帶正電的金屬球（可視為質(zhì)點，且不能響原電場）自左以速度v0開始在金屬板上向右運動，在運動過程中（）A．小球做先減速后加速運動 B．小球做先加速后減速運動 C．小球受的電場力不做功 D．電場力對小球先做正功后做負功隨堂練習1．（濱海新區(qū)期末）某同學在研究靜電感應時，用帶電的金屬球靠近不帶電的驗電器，驗電器的金屬箔片張開。驗電器上感應電荷的分布情況正確的是（）A． B． C． D．2．（海淀區(qū)期中）如圖所示，將一個半徑為r的不帶電的金屬球放在絕緣支架上，金屬球的右側(cè)放置一個電荷量為Q的帶正電的點電荷，點電荷到金屬球表面的最近距離也為r。由于靜電感應在金屬球上產(chǎn)生感應電荷。設靜電力量為k。則關于金屬球內(nèi)的電場以及感應電荷的分布情況，以下說法中正確的是（）A．電荷Q與感應電荷在金屬球內(nèi)任意位置激發(fā)的電場場強都是等大且反向的 B．感應電荷在金屬球球心處激發(fā)的電場強度E＝k，方向向右 C．感應電荷均勻分布在金屬球內(nèi)部 D．金展球右側(cè)表面的電勢高于左側(cè)表面3．（朝陽區(qū)二模）某同學設想了一個奇妙的靜電實驗。如圖所示，在帶電體C附近，把原來不帶電的絕緣導體A、B相碰一下后分開，然后分別接觸一個小電動機的兩個接線柱，小電動機便開始轉(zhuǎn)動。接著再把A、B移到C附近，A、B相碰一下分開，再和小電動機兩接線柱接觸。重復上述步驟，小電動機便能不停地轉(zhuǎn)動。下列說法正確的是（）A．小電動機一直轉(zhuǎn)動下去，不會消耗A、B、C和小電動機系統(tǒng)以外的能量 B．A、B相接觸放在C附近時，A的電勢高于B的電勢 C．A、B相接觸放在C附近時，A內(nèi)部中心點的場強等于B內(nèi)部中心點的場強 D．若不考慮小電動機內(nèi)電阻的變化，則小電動機的電流與其兩端的電壓成正比綜合練習一．選擇題（共20小題）1．（綏江縣校級期末）如圖所示，空心導體上方有一靠近的帶有正電的帶電體。當一個重力不計的正電荷以速度v水平飛入空心導體內(nèi)時，電荷將做（）A．向上偏轉(zhuǎn)的類平拋運動 B．向下偏轉(zhuǎn)的類平拋運動 C．勻速直線運動 D．變速直線運動2．（瀘縣校級月考）如圖所示，帶電小球A附近有用絕緣支架支撐著的金屬導體B，當開關S1、S2斷開時，導體B左端帶有負電荷，右端帶有正電荷。下列說法中正確的是（）A．閉合開關S1，則導體B左端不再帶有電荷 B．閉合開關S1，則導體B兩端不再帶有電荷 C．閉合開關S2，則導體B左端不再帶有電荷 D．閉合開關S2，則導體B右端不再帶有電荷3．（浦東新區(qū)校級期中）關于靜電復印，下列說法中正確的是（）A．均勻帶電的硒鼓表面，被光照射的部位變成絕緣體，能保持電荷 B．硒鼓上的“靜電潛像”帶有的電荷與墨粉帶有的電荷種類相反 C．復印過程中白紙不帶電 D．不帶電的硒鼓表面，被光照射的部位帶上電荷，形成“靜電潛像”4．（河南月考）下列描述的物理現(xiàn)象與物理規(guī)律相對應的是（）A．在彈性限度內(nèi)，彈簧的形變量越大，彈簧的彈力就越大，說明彈簧的勁度系數(shù)與彈簧的伸長量（或壓縮量）以及彈力大小有關 B．在加油站給摩托車加油時，常用金屬桶或金屬壺裝汽油，這樣做是為了消除靜電產(chǎn)生的危害 C．通電導線在磁場中所受安培力的方向可以用安培定則來判斷 D．由于地球的自轉(zhuǎn)，使得同一物體在兩極處受到的地球引力大于在赤道處受到的地球引力（假設地球為均勻球體）5．（上月考）如圖所示，某同學用絲綢摩擦過的玻璃棒去靠近一驗電器的金屬球（未接觸）的過程中，驗電器金屬箔片的張角逐漸變小。則下列說法正確的是（）A．驗電器原本帶正電 B．此過程中，自由電子從金屬箔片轉(zhuǎn)移到了金屬球 C．玻璃棒帶電過程為感應起電 D．金屬箔片張角變小是因為驗電器上的電荷消失了6．（尖山區(qū)校級月考）如圖所示在絕緣支架上的導體A和導體B按圖中方式接觸放置，原先AB都不帶電，先讓開關K1，K2均斷開，現(xiàn)在將一個帶正電小球C放置在A左側(cè)，以下判斷正確的是（）A．只閉合K1，則A左端不帶電，B右端帶負電 B．只閉合K2，接著移走帶電小球，最后將AB分開，A帶負電 C．K1、K2均閉合時，A、B兩端均不帶電 D．K1、K2均閉合時，A左端帶負電，B左端不帶電7．（東城區(qū)校級期中）如圖所示，一個驗電器用金屬網(wǎng)罩罩住，當加上水平向右的、場強大小為E的勻強電場時，下列說法正確的是（）A．驗電器的箔片張開 B．金屬網(wǎng)罩內(nèi)部空間存在向右的勻強電場 C．金屬網(wǎng)罩上的感應電荷在金屬網(wǎng)罩內(nèi)部空間產(chǎn)生的電場方向水平向左 D．金屬網(wǎng)罩內(nèi)外表面都存在感應電荷8．（豐城市校級期中）一金屬球，原來不帶電，現(xiàn)沿球的直徑的延長線放置一均勻帶電的細桿MN，如圖所示，金屬球上感應電荷產(chǎn)生的電場在球內(nèi)直徑上a，b，c三點的場強的大小分別為Ea、Eb、Ec，三者相比（）A．Ea最大 B．Eb最大 C．Ec最大 D．Ea＝Eb＝Ec9．（西城區(qū)校級期中）為了研究空腔導體內(nèi)外表面的電荷分布情況，取兩個驗電器A和B，在B上裝一個幾乎封閉的空心金屬球C（僅在上端開有小孔），D是帶有絕緣柄的金屬小球，如圖所示，實驗前他們都不帶電，實驗時首先將帶正電的玻璃棒（圖中未畫出）與C接觸使C帶電，以下說法正確的是（）A．若將玻璃棒接觸C外表面，則B的箔片帶負電 B．若將玻璃棒接觸C內(nèi)表面，則B的箔片不會帶電 C．使D接觸C的內(nèi)表面，然后接觸A，操作若干次，觀察到A的箔片張角變大 D．使D接觸C的外表面，然后接觸A，操作若干次，觀察到A的箔片張角變大10．（紅崗區(qū)校級期中）如圖所示，A、B為兩個帶等量異種電荷的金屬球，將兩根不帶電的金屬棒C、D放在兩球之間，達到靜電平衡后，下列敘述正確的是（）A．C棒左端電勢大于C棒右端電勢 B．C棒左端電勢等于C棒右端電勢 C．若用導線將C棒的x端與D棒的y端連接起來的瞬間，將有從y流向x的電流 D．若將B球接地，B所帶的負電荷全部流入大地11．（愛民區(qū)校級期中）如圖所示，一個枕形導體位于帶正電小球的附近，A、B為導體的左、右端點，C為導體內(nèi)的一點。若用手接觸一下枕形導體的中部，導體將帶（）A．不帶電 B．正電 C．負電 D．不能確定12．（四川期中）如圖所示，有兩個帶正電的驗電器，金屬箔片張開一定角度，用導體棒接觸圖甲驗電器頂端小球，將一對金屬枕形導體靠近圖乙驗電器放置。下列描述正確的是（）A．圖甲中，若發(fā)現(xiàn)驗電器金屬箔片張開角度減小，說明導體棒可能帶負電 B．圖甲中，若導體棒不帶電，則一定有正電荷轉(zhuǎn)移到導體棒上 C．圖乙中，電子將從A端移至B端 D．圖乙中，若用手接觸A端，A端金屬箔片將閉合，B端金屬箔片保持張開13．（慈溪市月考）某同學設想了一個奇妙的靜電實驗。如圖所示，在帶電體C附近，把原來不帶電的絕緣導體A、B相碰一下后分開，然后分別接觸一個小電動機的兩個接線柱，小電動機便開始轉(zhuǎn)動。接著再把A、B移到C附近，A、B相碰一下分開，再和小電動機兩接線柱接觸。重復上述步驟，小電動機便能不停地轉(zhuǎn)動。下列說法正確的是（）A．小電動機一直轉(zhuǎn)動下去，違反了能量守恒定律 B．A、B相接觸放在C附近時，A的電勢高于B的電勢 C．A、B相接觸放在C附近時，A內(nèi)部中心點的場強等于B內(nèi)部中心點的場強 D．若不考慮小電動機內(nèi)電阻的變化，則小電動機的電流與其兩端的電壓成正比14．（懷仁市期中）關于靜電場，下列表述正確的是（）A．元電荷就是電子或者質(zhì)子 B．感應起電過程就是導體中產(chǎn)生了電荷 C．電場線是客觀存在的 D．處于靜電平衡狀態(tài)的導體，內(nèi)部的場強為零15．（海淀區(qū)期中）如圖所示，將一個半徑為r的不帶電的金屬球放在絕緣支架上，金屬球的右側(cè)放置一個電荷量為Q的帶正電的點電荷，點電荷到金屬球表面的最近距離也為r。由于靜電感應在金屬球上產(chǎn)生感應電荷。設靜電力量為k。則關于金屬球內(nèi)的電場以及感應電荷的分布情況，以下說法中正確的是（）A．電荷Q與感應電荷在金屬球內(nèi)任意位置激發(fā)的電場場強都是等大且反向的 B．感應電荷在金屬球球心處激發(fā)的電場強度E＝k，方向向右 C．感應電荷均勻分布在金屬球內(nèi)部 D．金展球右側(cè)表面的電勢高于左側(cè)表面16．（海淀區(qū)校級期末）某同學設想了一個奇妙的靜電實驗。如圖所示，在帶電體C附近，把原來不帶電的絕緣導體A、B相碰一下后分開，然后分別接觸一個小電動機的兩個接線柱，小電動機便開始轉(zhuǎn)動。接著再把A、B移到C附近，A、B相碰一下分開，再和小電動機兩接線柱接觸。重復上述步驟，小電動機便能不停地轉(zhuǎn)動。下列說法正確的是（）A．小電動機一直轉(zhuǎn)動下去，成為永動機 B．A、B相接觸放在C附近時，A的電勢高于B的電勢 C．A、B相接觸放在C附近時，A內(nèi)部中心點的場強大于B內(nèi)部中心點的場強 D．AB接觸放在C附近，由于靜電感應，A左端帶負電B右端帶正電17．（朝陽區(qū)二模）某同學設想了一個奇妙的靜電實驗。如圖所示，在帶電體C附近，把原來不帶電的絕緣導體A、B相碰一下后分開，然后分別接觸一個小電動機的兩個接線柱，小電動機便開始轉(zhuǎn)動。接著再把A、B移到C附近，A、B相碰一下分開，再和小電動機兩接線柱接觸。重復上述步驟，小電動機便能不停地轉(zhuǎn)動。下列說法正確的是（）A．小電動機一直轉(zhuǎn)動下去，不會消耗A、B、C和小電動機系統(tǒng)以外的能量 B．A、B相接觸放在C附近時，A的電勢高于B的電勢 C．A、B相接觸放在C附近時，A內(nèi)部中心點的場強等于B內(nèi)部中心點的場強 D．若不考慮小電動機內(nèi)電阻的變化，則小電動機的電流與其兩端的電壓成正比18．（濰坊模擬）如圖所示，導體棒原來不帶電，將電荷量為Q的正點電荷放在棒左側(cè)O處，當棒達到靜電平衡后，棒上的感應電荷在棒內(nèi)A點處產(chǎn)生的場強為E1．下列說法正確的是（）A．E1的大小與電荷量Q成正比 B．E1的方向沿OA連線向右 C．在導體棒內(nèi)部，離O點越遠場強越小 D．在O點放置電荷量為2Q的點電荷，A點的場強為2E119．（迎江區(qū)校級期末）如圖所示為空腔球形導體（不帶電），現(xiàn)將一個帶正電的小金屬球放入腔內(nèi)，靜電平衡時，圖中A、B、C三點的電場強度E和電勢φ的關系是（）A．EA＞EB＞EC，φA＞φB＞φC B．EA＝EB＞EC，φA＝φB＞φC C．EA＝EB＝EC，φA＝φB＝φC D．EA＞EB＞EC，φA＞φC＞φB20．（朝陽區(qū)期末）如圖所示，設想在真空環(huán)境中將帶電導體球靠近不帶電的導體。若沿虛線1將導體分成左右兩部分，這兩部分所帶電荷量分別為Q左、Q右；若沿虛線2將導體分成左右兩部分，這兩部分所帶電荷量分別為Q'左、Q'右．下列推斷正確的是（）A．Q左+Q右可能為負 B．Q左+Q右一定等于Q'左+Q'右 C．導體內(nèi)虛線1上各點的場強小于虛線2上各點的場強 D．導體內(nèi)虛線1上各點的電勢小于虛線2上各點的電勢二．多選題（共12小題）21．（古縣校級期末）如圖所示，不帶電的枕形導體的A、B兩端各貼有一對金屬箔。當枕形導體的A端靠近一帶負電的導體C時（）A．A端金屬箔張開，B端金屬箔閉合 B．用手觸摸枕形導體后（手不移開），A端金屬箔仍張開，B端金屬箔閉合 C．用手觸摸枕形導體后，將手移開再移走C，兩對金屬箔均張開 D．選項A中兩對金屬箔分別帶異種電荷，選項C中兩對金屬箔帶同種電荷22．（河北模擬）已知均勻帶電球體在其內(nèi)部某點產(chǎn)生的電場強度與該點到球心的距離成正比，在其外部產(chǎn)生的電場與一個位于球心、電荷量相等的點電荷產(chǎn)生的電場相同，在球的內(nèi)外表面，電場強度是連續(xù)的，均勻帶電球殼在其內(nèi)部任意一點形成的電場強度為零。現(xiàn)有一半徑為R、電荷量為Q的均勻帶正電絕緣球體圓心O與點M、N在一條直線上且OM＝，ON＝2R，靜電力常量為k，則（）A．O、M、N三點電勢相比較，M點電勢最高 B．O、M、N三點電勢相比較，O點電勢最高 C．M點的電場強度是N點的電場強度的兩倍 D．M、N點的電場強度大小均為k23．（麻栗坡縣校級期末）已知驗電器帶上正電荷后，驗電器上的金箔張開了一定角度，下列說法正確的是（）A．如果用另一帶電體接觸驗電器的金屬球，金箔張角更大，則可以判定帶電體一定帶正電 B．如果用另一帶電體接觸驗電器的金屬球，金箔張角變小，則可以判定帶電體一定帶負電 C．如果用另一帶電體接觸驗電器的金屬球，金箔張角先變小后變大，則可以判定帶電體一定帶負電 D．如果用另一導體靠近驗電器的金屬球，金箔張角變小，則可以判定導體一定帶負電24．（益陽期末）如圖，M點有電荷量為Q的負點電荷，在距離點電荷為r處放入厚度為d的平行金屬板，N點為金屬板內(nèi)距表面為的點，MN連線與金屬板表面垂直。當金屬板處于靜電平衡時，下列說法正確的是（）A．金屬板的左側(cè)面感應出正電荷 B．金屬板的左側(cè)面電勢較高，右側(cè)面電勢較低 C．感應電荷在N點產(chǎn)生的電場強度，方向沿MN連線向右 D．感應電荷在N點產(chǎn)生的電場強度，方向沿MN連線向右25．（羅甸縣期末）如圖所示，P是一個帶電體，N是一個不帶電的金屬空腔，在哪種情況中，放在絕緣板上的小紙屑S不會被P吸引（）A． B． C． D．26．（會寧縣校級期末）如圖所示，在水平放置的光滑金屬板中心正上方有一帶正電的點電荷Q，另一表面絕緣、帶正電的金屬小球（可視為質(zhì)點，且不影響原電場）自左以初速度v0在金屬板上向右運動，在運動過程中（）A．小球先做減速后加速運動 B．小球做勻速直線運動 C．小球受到的靜電力對小球先做負功，后做正功 D．小球受到的靜電力對小球做功為零27．（海曙區(qū)校級期中）如圖所示，原來不帶電的金屬球殼內(nèi)壁接地，將一帶負電的小球放入其中，但不與球殼接觸，則（）A．球殼內(nèi)壁不帶電 B．球殼外壁帶負電 C．若先移出負電荷再將接地線去掉，外殼不帶電 D．若先將接地線去掉再移出負電荷，殼外壁帶正電28．（海淀區(qū)校級月考）帶正電的空心金屬球殼置于絕緣座上，五個原不帶電的金屬球如圖放置，用細輕金屬桿將A球與B球相連，C球與大地用導線相連，DE兩球用導線相連，且E球置于空心金屬球殼內(nèi)并與其內(nèi)壁緊緊貼在一起，當系統(tǒng)達到靜電平衡時，下列說法正確的是（）A．A球帶正電，B球帶負電，A球電勢等于B球電勢 B．C球與大地相連，所以不帶電 C．D球帶正電，E球不帶電 D．E球與D球用導線相連，二者均帶電29．（江蘇月考）下列關于靜電現(xiàn)象的說法中正確的有（）A．摩擦起電說明電荷可以創(chuàng)造 B．帶電小球移至不帶電金屬球附近，兩者相互吸引 C．處于靜電平衡狀態(tài)的導體，內(nèi)部電勢一定處處為零 D．接觸帶有精密電子元件的電路板時，最好先用手接觸一下金屬水管30．（云陽縣校級月考）把一個架在絕緣支架上的枕形導