高中物理人教版 (2019)必修 第三冊(cè)4 靜電的防止與利用評(píng)優(yōu)課課件ppt

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高中物理新教材特點(diǎn)分析
（一）趣味性強(qiáng)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣 在新時(shí)代教育制度的改革深化下，學(xué)生對(duì)于物理課程內(nèi)容的學(xué)習(xí)興趣可以帶動(dòng)學(xué)生不斷地進(jìn)行探究。物理課程教學(xué)引入趣味性較高的新教材內(nèi)容，充實(shí)物理課堂，引入信息技術(shù)，利用多媒體等新時(shí)代信息化的教學(xué)手段，利用更加直觀、動(dòng)態(tài)化的、可觀察的教學(xué)手段，向?qū)W生們展示物理教學(xué)課程當(dāng)中那些抽象的知識(shí)點(diǎn)，不斷地吸引學(xué)生們的好奇心與興趣力，讓學(xué)生在物理課堂上能夠充分感受到物理的魅力所在。（二）實(shí)踐性高，高效落實(shí)理論學(xué)習(xí) 在現(xiàn)代化教育課程的背景之下，新課程改革理念越來越融入生活與學(xué)習(xí)的方方面面，新教材逐步的顯現(xiàn)出強(qiáng)大影響力。（三）靈活性強(qiáng)，助力課程目標(biāo)達(dá)成 隨著教育制度體系的改革，通過新時(shí)代新教材內(nèi)容的融入，教師不斷地革新教學(xué)手段，整合線上以及線下的教育資源內(nèi)容，可以為物理課堂增添新的活力與生機(jī)。
第九章　靜電場(chǎng)及其應(yīng)用
1.知道什么是靜電平衡狀態(tài)，能說出靜電平衡狀態(tài)下的導(dǎo)體 特點(diǎn).2.知道導(dǎo)體上電荷的分布特征，了解尖端放電、靜電屏蔽現(xiàn) 象及其成因.3.了解靜電除塵、靜電噴漆、靜電復(fù)印的工作原理.
SHULIJIAOCAI　 HANGSHIJICHU
一、靜電平衡1.靜電平衡：導(dǎo)體內(nèi)的自由電子不再發(fā)生 的狀態(tài).2.處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，其內(nèi)部的電場(chǎng)強(qiáng)度處處為 .3.導(dǎo)體上電荷的分布：(1)靜電平衡時(shí)，導(dǎo)體 沒有凈剩電荷，電荷只分布在導(dǎo)體的 .(2)在導(dǎo)體外表面，越尖銳的位置，電荷的密度(單位面積的電荷量) ，凹陷的位置幾乎沒有電荷.
二、尖端放電1.空氣的電離：在一定條件下，導(dǎo)體尖端電荷 很大，導(dǎo)體尖端周圍的強(qiáng)電場(chǎng)使空氣中殘留的帶電粒子發(fā)生劇烈運(yùn)動(dòng)，并與空氣分子碰撞從而使空氣分子中的正負(fù)電荷 的現(xiàn)象.2.尖端放電：所帶電荷與導(dǎo)體尖端的電荷符號(hào)相反的粒子，由于被 ，而與尖端上的電荷 ，相當(dāng)于導(dǎo)體從尖端 的現(xiàn)象.3.尖端放電的應(yīng)用與防止：(1)應(yīng)用： 是利用尖端放電避免雷擊的一種設(shè)施.(2)防止：高壓設(shè)備中導(dǎo)體的表面盡量 會(huì)減少電能的損失.
三、靜電屏蔽1.靜電屏蔽靜電平衡時(shí)，空腔導(dǎo)體內(nèi)表面沒有電荷，導(dǎo)體殼內(nèi)空腔里的電場(chǎng)強(qiáng)度處處為 .外電場(chǎng)對(duì)殼(網(wǎng))內(nèi)的儀器不會(huì)產(chǎn)生影響，金屬殼的這種作用叫作 .2.靜電屏蔽的應(yīng)用：電學(xué)儀器外面有金屬殼、野外高壓線上方還有兩條導(dǎo)線與大地相連.
四、靜電吸附1.靜電吸附：在電場(chǎng)中，帶電粒子在 作用下，向著電極運(yùn)動(dòng)，最后被吸附在電極上的現(xiàn)象.2.靜電除塵：當(dāng)空氣中的塵埃帶電時(shí)，在靜電力作用下，塵埃到達(dá)電極而被收集起來的過程.3.靜電噴漆：接負(fù)高壓的涂料霧化器噴出的油漆微粒帶負(fù)電，在靜電力作用下，這些微粒向著作為 的工件運(yùn)動(dòng)，并沉積在工件表面.4.靜電復(fù)?。簭?fù)印機(jī)應(yīng)用了 的原理，復(fù)印機(jī)的有機(jī)光導(dǎo)體鼓表面涂覆有機(jī)光導(dǎo)體(OPC)，無光照時(shí)，OPC是 ，受光照時(shí)變成導(dǎo)體.
判斷下列說法的正誤.(1)處于靜電平衡狀態(tài)下的導(dǎo)體內(nèi)部的外加電場(chǎng)與附加電場(chǎng)的矢量和為零，即導(dǎo)體內(nèi)部的電場(chǎng)強(qiáng)度處處為零.(　　)(2)靜電平衡時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)部表現(xiàn)為電中性，電荷都分布在外表面，導(dǎo)體內(nèi)部沒有凈剩電荷.(　　)(3)一個(gè)孤立的帶電體，在自身所帶電荷的電場(chǎng)中，處于靜電平衡狀態(tài)，不具有靜電平衡的特點(diǎn).(　　)
(4)用金屬網(wǎng)把驗(yàn)電器罩起來，再使帶電金屬球靠近驗(yàn)電器，則驗(yàn)電器箔片能張開.(　　)(5)電工穿的高壓作業(yè)服是用銅絲編織的，目的是銅絲衣服有屏蔽作用，使體內(nèi)場(chǎng)強(qiáng)為零.(　　)
TANJIUZHONGDIAN　 TISHENGSUYANG
如圖1所示，不帶電的金屬導(dǎo)體放到電場(chǎng)中，導(dǎo)體內(nèi)的自由電子將發(fā)生定向移動(dòng)，使導(dǎo)體兩端出現(xiàn)等量異種電荷.請(qǐng)思考下列問題：(1)自由電子定向移動(dòng)的原因是什么？定向移動(dòng)的方向如何？
答案　自由電子受外加電場(chǎng)的靜電力作用而定向移動(dòng)，向著與電場(chǎng)相反的方向定向移動(dòng).
(2)自由電子能否一直定向移動(dòng)？為什么？
答案　不能.感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)與外加電場(chǎng)反向，阻礙電子的定向移動(dòng)，當(dāng)這兩個(gè)電場(chǎng)大小相等時(shí)，電子的定向移動(dòng)終止.
1.處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)為零的本質(zhì)是外電場(chǎng)E0和感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)E′的合場(chǎng)強(qiáng)為0，即E0＝－E′.2.孤立的帶電導(dǎo)體處于靜電平衡狀態(tài)，內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)為0的本質(zhì)是分布在導(dǎo)體外表面的電荷在導(dǎo)體內(nèi)部的合場(chǎng)強(qiáng)為0.3.處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，其外表面任一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向跟該點(diǎn)的表面垂直.4.靜電平衡時(shí)，導(dǎo)體上的電荷分布在導(dǎo)體的外表面，其內(nèi)部沒有凈電荷，且凈電荷在導(dǎo)體外表面的分布不均勻，越是尖銳的地方電荷的分布越密集.
例1　如圖2所示，把一個(gè)架在絕緣支架上的枕形導(dǎo)體放在正點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)中，導(dǎo)體處于靜電平衡狀態(tài).下列說法正確的是A.導(dǎo)體內(nèi)部A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大于B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度B.感應(yīng)電荷在A、B兩點(diǎn)產(chǎn)生的附加電場(chǎng)強(qiáng)度EA＝EBC.感應(yīng)電荷在A、B兩點(diǎn)產(chǎn)生的附加電場(chǎng)強(qiáng)度EA＜EBD.當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，電子從大地沿導(dǎo)線向?qū)w移動(dòng)
解析　枕形導(dǎo)體在正點(diǎn)電荷附近，出現(xiàn)靜電感應(yīng)現(xiàn)象，導(dǎo)致電荷重新分布，因此在枕形導(dǎo)體內(nèi)部出現(xiàn)感應(yīng)電荷的電場(chǎng)與點(diǎn)電荷的電場(chǎng)疊加，靜電平衡時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)度處處為零，A錯(cuò)誤；
導(dǎo)體內(nèi)部的電場(chǎng)強(qiáng)度處處為零，所以感應(yīng)電荷產(chǎn)生的附加電場(chǎng)強(qiáng)度的大小與點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小相等，方向相反，故EA＞EB，B、C錯(cuò)誤；當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，電子從大地沿導(dǎo)線向?qū)w移動(dòng)，D正確.
求處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體的感應(yīng)電荷產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)的方法是：(1)先求出外電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)E外的大小和方向.(2)由于導(dǎo)體處于靜電平衡狀態(tài)，則滿足靜電平衡條件E合＝0.(3)由E外＋E感＝0，求出感應(yīng)電場(chǎng)E感的大小和方向.
針對(duì)訓(xùn)練1　(2021·河北衡水中學(xué)月考)矩形金屬導(dǎo)體處于正點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的電場(chǎng)中，靜電平衡時(shí)感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)在導(dǎo)體內(nèi)的電場(chǎng)線分布情況正確的是
解析　導(dǎo)體處于靜電平衡狀態(tài)時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)處處為0，感應(yīng)電荷在導(dǎo)體內(nèi)部某處產(chǎn)生的電場(chǎng)與場(chǎng)源電荷Q在此處產(chǎn)生的電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)大小相等，方向相反，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤.
例2　一個(gè)帶絕緣底座的空心金屬球A帶有4×10－8 C的正電荷，上端開有適當(dāng)小孔，有絕緣柄的金屬小球B帶有2×10－8 C的負(fù)電荷，使B球和A球內(nèi)壁接觸，如圖3所示，則A、B帶電荷量分別為A.QA＝1×10－8 C　QB＝1×10－8 CB.QA＝2×10－8 C　QB＝0C.QA＝0　QB＝2×10－8 CD.QA＝4×10－8 C　QB＝－2×10－8 C
解析　B球與A球內(nèi)壁接觸后成為一個(gè)新的導(dǎo)體，處于靜電平衡狀態(tài)，內(nèi)部?jī)綦姾闪繛榱?，帶電?dǎo)體的電荷只能分布于導(dǎo)體的外表面，故QB＝0，QA＝4×10－8 C－2×10－8 C＝2×10－8 C，B正確.
二、尖端放電　靜電屏蔽
1.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？
答案　當(dāng)帶電的雷雨云接近建筑物時(shí)，由于靜電感應(yīng)，金屬棒出現(xiàn)與云層相反的電荷.通過尖端放電，這些電荷不斷向大氣釋放，中和空氣中的電荷，使建筑物避免雷擊.
2.靜電屏蔽是怎樣起到屏蔽作用的？
答案　處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體內(nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)度處處為零，即使導(dǎo)體殼外有電場(chǎng)，由于殼內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度保持為0，外電場(chǎng)對(duì)殼內(nèi)的物體不會(huì)產(chǎn)生影響.
1.尖端放電導(dǎo)體尖端電荷密度大，周圍的電場(chǎng)強(qiáng)度大，把周圍的空氣電離，帶電粒子在強(qiáng)電場(chǎng)的作用下加速撞擊空氣中的分子，使它們進(jìn)一步電離，所帶電荷與導(dǎo)體尖端的電荷符號(hào)相反的粒子被吸引而奔向尖端，與尖端上的電荷中和.2.靜電屏蔽(1)靜電屏蔽的實(shí)質(zhì)靜電屏蔽的實(shí)質(zhì)是利用了靜電感應(yīng)現(xiàn)象，使金屬殼內(nèi)感應(yīng)電荷的電場(chǎng)和外加電場(chǎng)矢量和為零，好像是金屬殼將外電場(chǎng)“擋”在外面，即所謂的屏蔽作用，其實(shí)是殼內(nèi)兩種電場(chǎng)并存，矢量和為零.
(2)靜電屏蔽的兩種情況
例3　如圖4所示，放在絕緣臺(tái)上的金屬網(wǎng)罩B內(nèi)放有一個(gè)不帶電的驗(yàn)電器C，若把一帶有正電荷的絕緣體A移近金屬罩B，則A.金屬罩B的內(nèi)表面帶正電荷B.金屬罩B的右側(cè)外表面帶正電荷C.驗(yàn)電器C的金屬箔片將張開D.金屬罩B左、右兩側(cè)電荷電性相同
解析　金屬罩B處于靜電平衡狀態(tài)，電荷分布在其外表面上，所以A錯(cuò)誤；由于靜電感應(yīng)，使金屬罩B在左側(cè)外表面感應(yīng)出負(fù)電荷，所以金屬罩B的右側(cè)外表面感應(yīng)出正電荷，B正確，D錯(cuò)誤；
由于靜電屏蔽，金屬罩內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度為零，故驗(yàn)電器C上無感應(yīng)電荷，驗(yàn)電器C的金屬箔片不會(huì)張開，C錯(cuò)誤.
針對(duì)訓(xùn)練2　將懸掛在絕緣細(xì)線上的帶正電的小球A放在不帶電的金屬空心球C內(nèi)(不與球接觸)，另有一個(gè)懸掛在細(xì)線上的帶負(fù)電的小球B向C靠近，如圖5所示，則A.A向左偏離豎直方向，B向右偏離豎 直方向B.A的位置不變，B向右偏離豎直方向C.A向左偏離豎直方向，B的位置不變D.A和B的位置都不變
解析　帶正電的小球A放在不帶電的金屬空心球C內(nèi)，由于靜電感應(yīng)，空心球外殼帶正電，內(nèi)壁帶負(fù)電，因此B所在處有電場(chǎng)，所以B在靜電力作用下向右偏而靠近C；由于空心球能屏蔽B球的電場(chǎng)，所以，A所在處電場(chǎng)強(qiáng)度為零，故A球不受靜電力作用，位置不變.故B正確.
例4　(多選)如圖6所示為靜電除塵示意圖，在M、N兩點(diǎn)間加高壓電源時(shí)，金屬管內(nèi)的空氣電離，電離出的電子在靜電力的作用下運(yùn)動(dòng)，遇到煙氣中的煤粉，使煤粉帶負(fù)電荷，因而煤粉被吸附到管壁上，排出的煙就清潔了.就此示意圖，下列說法正確的是A.N接電源的正極 B.M接電源的正極C.電場(chǎng)強(qiáng)度EB＞EA D.電場(chǎng)強(qiáng)度EB＜EA
解析　電子附著在煤粉上，使煤粉帶上負(fù)電荷，煤粉若能吸附在管壁上，說明管壁帶正電荷，因此可知N接電源正極，A正確，B錯(cuò)誤.金屬棒與金屬管可看成圓柱電極與圓環(huán)電極，電場(chǎng)線分布情況如圖所示.由圖可知金屬棒附近的B點(diǎn)處電場(chǎng)線較密，而靠近金屬管壁的A點(diǎn)處電場(chǎng)線較疏，故B處場(chǎng)強(qiáng)比A處場(chǎng)強(qiáng)大，即EB＞EA，C正確，D錯(cuò)誤.
KE SHI DUI DIAN LIAN
考點(diǎn)一　靜電平衡1.一個(gè)帶電的金屬球，當(dāng)它帶的電荷量增加后(穩(wěn)定)，其內(nèi)部的電場(chǎng)強(qiáng)度A.一定增強(qiáng) B.不變C.一定減弱 D.可能增強(qiáng)，也可能減弱
解析　孤立的帶電金屬球處于靜電平衡，則內(nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)度為零，當(dāng)它帶的電荷量增加，再次達(dá)到靜電平衡，則其內(nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)度仍為零，故B正確.
2.(多選)如圖1所示，當(dāng)在真空中把一不帶電導(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)，下列說法正確的是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)體上的感應(yīng)電荷在M點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大于在N點(diǎn) 產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)D.導(dǎo)體上的感應(yīng)電荷在M、N兩點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)相等
解析　由于導(dǎo)體AB緩慢移動(dòng)，所以導(dǎo)體AB內(nèi)部可以認(rèn)為始終處于靜電平衡狀態(tài)，導(dǎo)體內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)始終為零，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由于導(dǎo)體AB距P越來越近，所以導(dǎo)體A、B兩端積累的感應(yīng)電荷會(huì)越來越多，選項(xiàng)A正確；
M點(diǎn)距小球P的距離比N點(diǎn)要近，帶負(fù)電的小球P在M點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大于在N點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)，而導(dǎo)體內(nèi)部的合場(chǎng)強(qiáng)處處為零，那么導(dǎo)體上的感應(yīng)電荷在M點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)就大于在N點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)，故選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤.
考點(diǎn)二　尖端放電　靜電屏蔽3.下列應(yīng)用與防護(hù)不屬于尖端放電現(xiàn)象的是A.一般高壓設(shè)備中導(dǎo)體的表面應(yīng)該盡量光滑B.一般馬路表面建造的很平滑C.夜間高壓線周圍會(huì)出現(xiàn)一層綠色光暈D.一般高樓大廈頂部裝有避雷針
解析　馬路表面建造的很平滑與靜電無關(guān)，A、C、D屬于尖端放電現(xiàn)象，故選B.
4.下列與靜電屏蔽無關(guān)的是A.避雷針的頂端做得很尖細(xì)B.用幾萬伏的高壓電電擊關(guān)在金屬籠里的鳥，而鳥安然無恙C.超高壓帶電作業(yè)的工作人員穿戴的工作服用包含金屬絲的織物制成D.電視閉路線芯外常包有一層金屬網(wǎng)
解析　避雷針是應(yīng)用尖端放電的原理，其余三項(xiàng)均是利用了金屬對(duì)內(nèi)部的靜電屏蔽作用.
5.如圖2所示，把原來不帶電的金屬殼B的外表面接地，將一帶正電的小球A從小孔中放入球殼內(nèi)，但不與B接觸，達(dá)到靜電平衡后，則A.B的空腔內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度為零B.B不帶電C.B的外表面帶正電D.B的內(nèi)表面帶負(fù)電
解析　因?yàn)榻饘贇さ耐獗砻娼拥兀酝獗砻鏇]有感應(yīng)電荷，只有內(nèi)表面有感應(yīng)電荷分布，且由于A帶正電，B的內(nèi)表面帶負(fù)電，D正確，B、C錯(cuò)誤；
B的空腔內(nèi)有帶正電的小球A產(chǎn)生的電場(chǎng)和金屬殼內(nèi)表面感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)，所以空腔內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度不為零，A錯(cuò)誤.
考點(diǎn)三　靜電吸附6.(多選)靜電噴漆是利用靜電吸附現(xiàn)象制造的，其噴涂原理如圖3所示，則以下說法正確的是A.在噴槍噴嘴與被噴涂工件之間有一強(qiáng)電場(chǎng)B.涂料微粒一定帶正電C.涂料微粒一定帶負(fù)電D.涂料微粒可能帶正電，也可能帶負(fù)電
解析　工作時(shí)涂料微粒會(huì)向帶正電的被噴涂工件高速運(yùn)動(dòng)，是由于噴槍噴嘴與被涂工件之間形成了強(qiáng)電場(chǎng)，由正電荷對(duì)涂料微粒的吸引作用可得出涂料微粒帶負(fù)電，故A、C正確.
7.如圖4為靜電除塵器除塵原理的示意圖.塵埃在電場(chǎng)中通過某種機(jī)制帶電，在靜電力的作用下向集塵極遷移并沉積，以達(dá)到除塵的目的.下列表述正確的是A.到達(dá)集塵極的塵埃帶正電荷B.電場(chǎng)方向由放電極指向集塵極C.帶電塵埃所受靜電力的方向與電場(chǎng)方向相同D.同一位置帶電荷量越多的塵埃所受靜電力越大
解析　由于集塵極與電源的正極連接，塵埃在靜電力作用下向集塵極遷移并沉積，說明到達(dá)集塵極的塵埃帶負(fù)電，A錯(cuò)；電場(chǎng)方向由集塵極指向放電極，B錯(cuò)；
塵埃帶負(fù)電荷，在電場(chǎng)中受靜電力的方向與電場(chǎng)方向相反，C錯(cuò)；根據(jù)F＝qE可知，同一位置帶電荷量越多的塵埃所受靜電力越大，D正確.
8.(多選)如圖所示的四組靜電實(shí)驗(yàn)中，能使左邊的驗(yàn)電器的金屬箔片張開的是
解析　處于靜電平衡狀態(tài)下的導(dǎo)體所帶的電荷分布在導(dǎo)體的外表面，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；C項(xiàng)因?qū)Ь€與右側(cè)驗(yàn)電器的金屬盒表面接觸，左側(cè)驗(yàn)電器相當(dāng)于右側(cè)驗(yàn)電器的遠(yuǎn)端，金屬箔片應(yīng)張開，D項(xiàng)中左邊的驗(yàn)電器處于金屬網(wǎng)罩的靜電屏蔽中，左邊驗(yàn)電器的金屬箔片不會(huì)張開，C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤.
9.如圖5所示，較厚的空腔球形導(dǎo)體殼中心處有一個(gè)正點(diǎn)電荷，則圖中a、b、c、d各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小關(guān)系為A.Ea>Eb>Ec>EdB.Ea>Ec＝Ed>EbC.Ea>Ec>Ed>EbD.Ea