高中物理復(fù)習(xí)講義：靜電的防止與利用

9.4靜電的防止與利用

學(xué)習(xí)目標(biāo)

課程標(biāo)準(zhǔn)物理素養(yǎng)

物理觀念：知道處于靜電平衡的導(dǎo)體內(nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)度處處為0.了解尖端放電、

靜電屏蔽現(xiàn)象，了解靜電的防止的原理。知道靜電吸附原理，了解靜電吸附

3.1.4了解生產(chǎn)生活中關(guān)在靜電除塵等技術(shù)中的應(yīng)用。

于靜電的利用與防護(hù)。科學(xué)思維：理解靜電平衡狀態(tài)的形成過程。

科學(xué)探究：探究靜電屏蔽現(xiàn)象。

科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：關(guān)注生活、生產(chǎn)中的靜電現(xiàn)象，體會(huì)物理學(xué)與生產(chǎn)和生活

的緊密聯(lián)系。

思維導(dǎo)圖

1、靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體的特點(diǎn)

電場(chǎng)強(qiáng)度特點(diǎn)：導(dǎo)體內(nèi)E處處為0,導(dǎo)體表面處E必然垂直于該處的表面;

凈余電荷分布特點(diǎn)：分布于導(dǎo)體的外表面，尖處密。

地球是一個(gè)極大的導(dǎo)體，可以認(rèn)為處于靜電平衡狀態(tài)

2、靜電屏蔽有哪幾種情況？有哪些應(yīng)用？

知識(shí)梳理

(-)課前研讀課本，梳理基礎(chǔ)知識(shí)：

一、靜電平衡

L靜電平衡狀態(tài)

導(dǎo)體上處處無電荷定向移動(dòng)的狀態(tài)。

2.處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)處處o

3.處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體表面上任一點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向與該點(diǎn)表面

二、尖端放電

1.處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，電荷只能分布在導(dǎo)體

2.尖端放電

3.慣性

三、靜電屏蔽

1.工具

2.實(shí)質(zhì)

3.應(yīng)用

電學(xué)儀器和電子設(shè)備外面套有—罩

通信電纜版面包一層鉛皮

高壓帶電作業(yè)人員穿—網(wǎng)衣

通訊工具在鋼筋結(jié)構(gòu)房屋中接收信號(hào)

四、靜電吸附

1.靜電除塵

2.靜電噴漆

3.靜電復(fù)印

題型精講

【題型一】靜電平衡中的電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算及靜電屏蔽問題

【典型例題1】如圖所示，一金屬球A放在距一帶電量為-4.5xl（yi0C的點(diǎn)電荷0.3m處，求金屬球達(dá)到靜電

平衡后，感應(yīng)電荷在A球球心處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)的大小是,方向是0

------0.3m------

【典型例題2】如圖所示的高壓輸電線路，在鐵塔的頂端還有兩條導(dǎo)線（圖中箭頭所指），它們與大地相連,

這兩條導(dǎo)線的主要功能是（）

A.輸送電能B.各變電站之間通訊

C.連接各鐵塔，使鐵塔更穩(wěn)固D.預(yù)防雷電擊中下方的輸電線

【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1】長(zhǎng)為/的導(dǎo)體棒原來不帶電并水平放置，現(xiàn)將一帶電量為q的正點(diǎn)電荷放在距棒左端R處,

如圖所示，當(dāng)達(dá)到靜電平衡后棒內(nèi)中點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)為零，則棒上感應(yīng)電荷在棒內(nèi)中點(diǎn)處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小等于

,方向?yàn)樗较?/p>

qP

?(?:

1R1L

【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練21下列說法正確的是（）

A.在自助加油站給汽車加油時(shí)，可以接打移動(dòng)電話

B.家用電器或電線發(fā)生火災(zāi)時(shí)，應(yīng)先斷開電源再滅火

C.如果有人觸電倒地，應(yīng)該抱住他的腰部拖到安全的地方

D.超高壓帶電作業(yè)的工人所穿衣物的織物中摻入了金屬絲，目的是導(dǎo)走因摩擦產(chǎn)生的靜電

【題型二】靜電吸附

【典型例題31［多選］如圖為靜電除塵器除塵機(jī)原理示意圖，塵埃在電場(chǎng)中通過某種機(jī)制帶電，在電場(chǎng)力的

作用下向集塵極遷移并沉積，以達(dá)到除塵目的，下列表述正確的是（）

放電極集塵極7

19帶,電塵埃1/1

-直-流高1|-壓電-源士

A.到達(dá)集塵極的塵埃帶正電荷

B.電場(chǎng)方向由集塵極指向放電極

C.帶電塵埃所受電場(chǎng)力的方向與電場(chǎng)方向相同

D.同一位置帶電荷量越多的塵埃所受電場(chǎng)力越大

【典型例題4】（多選）滾筒式靜電分選器由料斗A,導(dǎo)板8,導(dǎo)體滾筒C,刮板。，料槽E、F和放電針G

等部件組成，C與G分別接于直流高壓電源的正、負(fù)極，并令C接地，如圖所示，電源電壓很高，足以使

放電針G附近的空氣發(fā)生電離并產(chǎn)生大量離子?，F(xiàn)在導(dǎo)電性能不同的兩種物質(zhì)粉粒。、6混合物從料斗A下

落，沿導(dǎo)板B到達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)的滾筒C上，粉粒。具有良好的導(dǎo)電性，粉粒b具有良好的絕緣性，下列說法正確

的是（）

B

A.粉粒。落入料槽F,粉粒6落入料槽E

B.粉粒6落入斜槽R粉粒。落入料槽E

C.若滾筒C不接地而放電針G接地，實(shí)際工作中，這是不允許的

D.若滾筒C不接地而放電針G接地，實(shí)際工作中，這是允許的

【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練3】以煤作燃料的工廠、電站，每天排出的煙氣帶走大量的煤粉，不僅浪費(fèi)燃料，而且嚴(yán)重地污

染環(huán)境，利用靜電除塵可以消除煙氣中的煤粉。如圖為靜電除塵的原理示意圖，除塵器由金屬管A和懸掛

在管中的金屬絲B組成，A和B分別接到高壓電源的兩極，它們之間有很強(qiáng)的電場(chǎng)，空氣中的氣體分子被

強(qiáng)電場(chǎng)電離成為電子和正離子。正離子被吸引到B上，得到電子，又成為分子。電子在向正極運(yùn)動(dòng)的過程

中，遇到煙氣中的煤粉，使煤粉帶負(fù)電，吸附到正極上，最后在重力作用下，落入下面的漏斗中。有關(guān)這

一物理情境下列說法正確的是（）

A.空氣分子在距離金屬絲B越近的地方越容易被電離

B.帶上負(fù)電的煤粉在向A運(yùn)動(dòng)的過程中做勻變速運(yùn)動(dòng)

C.帶上負(fù)電的煤粉在向A運(yùn)動(dòng)的過程中其運(yùn)動(dòng)軌跡為拋物線

D.帶上負(fù)電的煤粉在向A運(yùn)動(dòng)的過程中其電勢(shì)能增大

【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練4】靜電噴漆技術(shù)具有效率高、質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)，其裝置示意圖如圖所示,4B為兩塊水平放置的平

行金屬板，間距d=1.0m,兩板間有方向豎直向上、電場(chǎng)強(qiáng)度大小E=l.OxlO3N/C的勻強(qiáng)電場(chǎng)，在A板的中央放置

一個(gè)安全接地的靜電油漆噴槍P,油漆噴槍的半圓形噴嘴可向各個(gè)方向均勻地噴出初速度大小均為W=1.0m/s、

質(zhì)量均為m=5.0xl014kg,電荷量均為q=2.0xl015C的帶負(fù)電的油漆微粒，不計(jì)微粒所受空氣阻力及微粒間的

相互作用,油漆微粒最后都落在金屬板B上，重力加速度g=10m/s2。下列說法中管誤的是（）。

A.沿水平方向噴出的微粒運(yùn)動(dòng)到B板所需時(shí)間為0.2s

B.沿不同方向噴出的微粒,從噴出至到達(dá)B板,電場(chǎng)力做功為2.0xl012J

C.若其他條件均不變,d增大為原來的2倍，噴涂面積增大為原來的2倍

D.若其他條件均不變,E增大為原來的2倍，噴涂面積減小為原來的|

【題型三】尖端放電

【典型例題5】（多選）如圖所示，在左邊的絕緣支架上插上頂針（其頂端是尖的），在頂針上裝上金屬風(fēng)

針，若給風(fēng)針附近的圓形金屬板接上正高壓極，風(fēng)針接負(fù)高壓極，風(fēng)針尖端放電會(huì)使其旋轉(zhuǎn)起來，下列說

法中正確的是（）

金屬板

A.風(fēng)針尖端附近的電場(chǎng)線分布較密

B.風(fēng)針附近的空氣在強(qiáng)電場(chǎng)下發(fā)生電離

C.空氣中的陽離子會(huì)向風(fēng)針的尖端運(yùn)動(dòng)

D.交換金屬板與風(fēng)針?biāo)鶐щ姾呻娦裕L(fēng)針的尖端會(huì)有正電荷射出

【典型例題6】如圖所示的A、B、C、D四組靜電實(shí)驗(yàn)中，能使左邊的驗(yàn)電器的金箔張開的是組和

組（A、B兩組實(shí)驗(yàn)中小球的手柄均為絕緣手柄，D組實(shí)驗(yàn)中虛線框表示金屬網(wǎng)罩）。

【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練5】如圖是網(wǎng)絡(luò)上售賣的一款避雷針原理演示器，上下金屬板絕緣固定，尖端電極和球形電極與

下金屬板連接,給上下金屬板接感應(yīng)圈并逐漸升高電壓，當(dāng)電壓升高到一定數(shù)值時(shí),可看到放電現(xiàn)象.則（

A.尖端電極容易放電B.球形電極容易放電

C.兩種電極一樣容易放電D.無法確定

【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練6】如圖所示，A、B是兩個(gè)架在絕緣支座上的金屬球，都不帶電，中間用

導(dǎo)線連接，現(xiàn)用一帶正電的小球C靠近B,用手摸一下B球，再撤去導(dǎo)線，

然后移走C球，則A、B帶電情況是（）

?C

A.A球帶正電，B球帶負(fù)電

B.A球帶正電，B球不帶電

C.A球不帶電，B球帶負(fù)電

D.以上說法都不正確

強(qiáng)化訓(xùn)I練

【基礎(chǔ)強(qiáng)化】

1.如圖所示，在真空中把一絕緣導(dǎo)體AB向帶負(fù)電的小球P緩慢地靠近（不接觸，且未發(fā)生放電現(xiàn)象）時(shí),

下列說法中正確的是（）

BAP

?NM?Q

A.B端的感應(yīng)電荷越來越多

B.導(dǎo)體內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)越來越大

C.導(dǎo)體的感應(yīng)電荷在M點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)小于在N點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)

D.導(dǎo)體的感應(yīng)電荷在M、N兩點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)相等

2.如圖所示，導(dǎo)體棒原來不帶電，將電荷量為。的正點(diǎn)電荷放在棒左側(cè)。處，當(dāng)棒達(dá)到靜電平衡后，棒上

的感應(yīng)電荷在棒內(nèi)A點(diǎn)處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)為耳。下列說法正確的是（）

?0

A.E/的大小與電荷量Q成正比

B.E/的方向沿OA連線向右

C.在導(dǎo)體棒內(nèi)部，離。點(diǎn)越遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)越小

D.在。點(diǎn)放置電荷量為2。的點(diǎn)電荷，A點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為2口

3.避雷針是利用尖端放電保護(hù)建筑物的一種設(shè)施，其原理是什么？

4.2008年6月24日強(qiáng)雷電襲擊杭州，威力之猛近期少有.雷暴天氣和雷擊事件，引起了杭州市委、市政府

的高度重視，要求有關(guān)部門加大防雷避雷知識(shí)的宣傳，提高廣大人民群眾的防范意識(shí)，做好防雷工作，保

障人民群眾安全.假如在戶外我們?cè)庥隼纂?，下列防雷措施可行的是（?/p>

①在大樹下避雷雨

②停留在山頂、山脊的涼亭等地方避雷雨

③不要快速開摩托、快騎自行車和在雨中狂奔

④在空曠地帶，最好關(guān)掉手機(jī)電源

A.①③B.②③C.①④D.③④

5.以下關(guān)于靜電現(xiàn)象說法錯(cuò)誤的是（）

A.用絲綢摩擦玻璃棒后絲綢將得到電子帶上負(fù)電

B.制作汽油桶的材料用金屬比用塑料好

C.接觸帶有精密電子元件的電路板時(shí)，最好先用手接觸一下金屬水管或其它接地金屬

D.考場(chǎng)外頭走廊上安裝的考場(chǎng)無線信號(hào)屏蔽器是利用了靜電屏蔽原理

6.（多選）如圖所示，用金屬網(wǎng)把不帶電的驗(yàn)電器罩起來，再使帶電金屬球靠近金屬網(wǎng)，則下列說法正確的

是（）

?—

IfIII

IXII）I

A.箔片張開

B.箔片不張開

C.金屬球帶電電荷足夠大時(shí)才會(huì)張開

D.金屬網(wǎng)罩內(nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)度為零

【素養(yǎng)提升】

7.如圖四種儀器中，對(duì)電現(xiàn)象的利用，其原理不同于其它三種的是（）

A.靜電除塵器B.靜電復(fù)印機(jī)

C.電蚊拍D.靜電植絨儀

8.如圖所示，在玻璃管中心軸上安裝一根直導(dǎo)線，玻璃管外繞有線圈，直導(dǎo)線的一端和線圈的一端分別跟

感應(yīng)圈的兩放電柱相連.開始，感應(yīng)圈未接通電源，點(diǎn)燃蚊香，讓煙通過玻璃管冒出.當(dāng)感應(yīng)圈電源接通

時(shí)，玻璃管中的導(dǎo)線和管外線圈間就會(huì)加上高電壓，立即可以看到，不再有煙從玻璃管中冒出來了.過一

會(huì)兒還可以看到管壁吸附了一層煙塵.

請(qǐng)思考一下：這是什么原因？y

9.（多選）有關(guān)靜電的以下說法中正確的是（）

A.電工在帶電維修高壓電線時(shí)，穿金屬衣比穿絕緣衣安全

B.避雷針避雷是將云層中積聚的電荷導(dǎo)入大地

C.高壓輸電導(dǎo)線表面要很光滑，以避免因尖端放電而損失電能

D.油罐車尾裝一條拖地鐵鏈，有利于消除靜電

10.請(qǐng)用學(xué)過的電學(xué)知識(shí)判斷下列說法正確的是

A.電工穿絕緣衣比穿金屬衣安全

B.制作汽油桶的材料用金屬比用塑料好

C.小鳥停在單條高壓輸電線上會(huì)被電死

D.打雷時(shí)，呆在汽車?yán)锉却粼谀疚堇镆ｋU(xiǎn)

11.（多選）在下列各種措施中，目的是防止靜電作用的是（）

A.電視機(jī)后蓋上開有許多小孔B.在高大的建筑物頂端裝上避雷針

C.靜電噴涂D.油罐車后拖一根鐵鏈

12.為了防止靜電危害.下列措施不無強(qiáng)的是（）

A.油罐車上拖一條與地面接觸的鐵鏈

B.飛機(jī)的機(jī)輪上裝有搭地線或用導(dǎo)電橡膠做輪胎

C.在地毯中夾雜不銹鋼纖維

D.盡可能保持印染廠空氣干燥

13.（多選）具有一定厚度的空心球殼的球心位置放置一正電荷，圖中畫出了其空間電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布情況,

14.生活、科技上處處存在靜電現(xiàn)象,有些是靜電的應(yīng)用，有些是要防止靜電;下列關(guān)于靜電防止與應(yīng)用的說法

正確的是（）

A.印刷廠應(yīng)保持