第5节 静电的利用与防护
[教材链接] 1.高压静电 效率高 2.高压静电 3.静电 4.静电 种子 水
例1 D [解析] 由于集尘极与电源的正极连接,尘埃在静电力作用下向集尘极迁移并沉积,说明到达集尘极的尘埃带负电,A错误;电场方向由集尘极指向放电极,B错误;尘埃带负电荷,在电场中受静电力的方向与电场方向相反,C错误;根据F=qE可知,同一位置所带电荷量越多的尘埃所受静电力越大,D正确.
[教材链接] 1.导入 2.静电感应 火花放电 3.静电 静电 导走 导走
例2 AB [解析] 飞机在飞行中与空气摩擦时,飞机外表面聚集了大量静电,降落时会对地面人员带来危害及火灾隐患,因此飞机降落时要及时导走机身聚集的静电,采取的措施是在轮胎上安装搭地线或用导电橡胶制造轮胎,故A正确;在印染工作车间也同样容易产生静电,静电给车间带来火灾隐患,为防止火灾发生,其中的安全措施之一就是车间保持湿度,从而通过湿润的空气及时导走静电,故B正确;在复印图片环节中,需要应用静电,故C错误;电工钳柄装有绝缘套是防止导电,保护电工的安全,故D错误.
素养提升
示例1 C [解析] 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电场与电荷量相等的正、负电荷M、N产生的场强在a、b、c点大小相等,方向相反,相互抵消,根据等量异种电荷场强分布特点可知正、负电荷M、N在a、b、c点产生的场强大小关系为Ea=Eb示例2 C [解析] 甲图中金属箔片不会张开,金属网可以屏蔽外电场,故A、D错误;乙图中金属箔片会张开,因为金属网未接地,网内的带电体可以对外界产生影响,故B错误;丙图中金属箔片不会张开,因为金属网已接地,网内的带电体对网外无影响,故C正确.
随堂巩固
1.B [解析] 电工穿金属衣、可对人体起到静电屏蔽作用,穿绝缘衣容易产生大量的静电,反而比较危险,选项A错误.塑料油桶会因摩擦而带电,因为塑料是绝缘材料,不能把电导走,所以塑料油桶易产生火花导致塑料油桶爆炸,选项B正确.小鸟停在单根高压输电线上时,加在小鸟两腿间的电压非常小,小鸟不会被电死,选项C错误.打雷时待在汽车里,汽车的金属外壳起到静电屏蔽的作用,而木屋没有静电屏蔽作用,所以待在汽车里比待在木屋里要安全,选项D错误.
2.BD [解析] 涂料微粒所受的电场力方向向左,其位移方向大体向左,则电场力对涂料微粒做正功,动能增大,A错误,B正确;由于涂料微粒所受的电场力沿电场线的切线方向,故其不一定沿电场线方向运动,C错误;涂料微粒的重力不计,根据电场线的分布可知,所受电场力先减小后增大,则加速度先减小后增大,D正确.
3.A [解析] 空心导体腔上方有一靠得很近的带有正电荷的导体,达到静电平衡后,空心导体腔内部场强处处为零,重力可忽略不计的负电荷进入后不受电场力作用,可知该电荷在空心导体腔内做匀速直线运动,A正确,B、C、D错误.第5节 静电的利用与防护
1.C [解析] 静电除尘器、静电复印机和静电植绒仪都是利用静电原理工作的;而电蚊拍工作时电网瞬间产生直流高压电(电流小于10 mA,对人畜无害),能将蚊虫吸入电网电毙,所以电蚊拍的原理不同于其他三种,故C正确.
2.B [解析] 由题意可知,熔喷布是一种用绝缘材料做成的带有静电的超细纤维布,故当几微米的病毒靠近时,由于静电感应而带电,从而被熔喷布吸附,则可知其原理为静电吸附,故选B.
3.AD [解析] 微粒经过过滤网后被正极吸引,所以微粒带负电,故A正确,B错误;因为充电极b、d接电源负极,集尘极a、c、e接电源正极,所以c、d两个电极之间的电场方向竖直向下,故C错误,D正确.
4.CD [解析] 由于C接正极,G接负极,则C上会有正电荷,放电针G周围形成很强的电场,使放电针G附近的空气电离而产生大量的电子和正、负离子,在电场力作用下,大量的电子或负离子被喷射到颗粒上,两种颗粒均带负电,C正确;带负电的b颗粒因具有良好的导电性所以在与带正电的滚筒C接触后,其上的负电荷被滚筒C上的正电荷中和,然后带上正电,根据同种电荷相互排斥及重力作用下落于F盘,带负电的a颗粒由于绝缘性,其所带的负电荷不容易传给滚筒C,在滚筒C的静电吸引力作用下,附着于滚筒C的表面并随滚筒C转动,最后由刮板将其刮入E盘中,A、B错误.对调G、C间的极性,原理不变,两颗粒均带正电,导电性好的b颗粒还是落在F盘中,绝缘性好的a颗粒被刮入E盘中,分选器仍能正常工作,D正确.
5.B [解析] 带电的云层靠近避雷针时,在避雷针尖端感应出与云层电性相反的静电,达到一定程度就向空中放电,故A正确,不符合题意;避雷针是利用了静电的尖端效应制作的,故避雷针必须做成针状,不能为了美观而做成球形,故B错误,符合题意;带电的云层靠近建筑物时,避雷针上产生的感应电荷会通过尖端放电,中和云层中的电荷,故C正确,不符合题意;避雷针应安装在高大建筑物顶部,且必须接地,这样才能使云层中的电荷与大地中的电荷进行中和,保护建筑物,故D正确,不符合题意.
6.C [解析] 地板在施工时,地板下面要铺设铝箔,铝箔要连接到地下预埋的导体,即要将地板上的静电导走,所以防静电地板必须是导电的,比如地板中含有导电纤维,故选项C正确.
7.D [解析] 电工被铜丝做成的防护服所包裹,则人体所处的电场场强为零,对人体起到保护作用,故D正确.
8.B [解析] 金属笼处于静电平衡状态,笼体表面有感应电荷,故A错误;金属笼内部场强为零,故B正确,C错误;笼体内部没有电场,因此体验者不带电,故D错误.
9.C [解析] 绝缘性能良好的化纤制品衣服不能及时把静电导入大地,容易造成手术事故,A错误;飞机轮胎用导电橡胶制成可以将飞机产生的静电迅速导走,B错误;油罐车尾部常拖一条铁链为了防止静电产生的危害,C正确;在运输途中,汽油不停地摇晃,会产生大量的静电,金属桶易导电,故用金属桶装易燃的汽油更安全,D错误.
10.A [解析] 金属防护服可以屏蔽外部电场,使得内部场强处处为零,选项A正确;若用金属外套将特斯拉线圈包裹住,则外部仍然会有电场,即人不穿金属防护服会有危险,选项B错误;若部分身体暴露在防护服外面会使得暴露的部分由于带电产生火花放电而发生危险,选项C错误;导体的静电平衡不只在外电场是静电场时才成立,当外电场是快速变化的电场时,导体内自由电荷也会迅速移动从而导致导体迅速达到静电平衡,选项D错误.
11.B [解析] 步骤(1)中金属丝附近空气发生电离现象,选项A错误.文件反射的强光通过光学系统在鼓上成像,受到光照时变成导体,步骤(2)中发生了局部导电现象,选项B正确.鼓体转动经过墨粉盒,潜像将带异号电荷的墨粉吸引到鼓体带电部位,发生了静电吸引现象,选项C错误.鼓体继续转动经过复印纸,带电复印纸又将墨粉吸引到复印纸上,发生了静电吸引现象,选项D错误.
12.AC [解析] 若A球带电,B球放置在金属球壳内,B球处的电场强度为零,故A正确;若B球带电,则A球相当于放置在金属球壳和大地构成的导体球壳内,A球处的电场强度也为零,故B错误;若A球和B球均带电,则由于静电屏蔽,A、B两球彼此不会相互影响,故C正确,D错误.
13.等于 等于 带负电
[解析] 当导体B达到静电平衡后,导体内部场强处处为零,M点的电场强度等于N点的电场强度;当导体B达到静电平衡后,导体整体是个等势体,电势处处相等;用手接触后,大地上的电子移动到导体B上,移开手指后,导体B带负电.第5节 静电的利用与防护
学习任务一 静电的利用
[教材链接] 阅读教材,完成以下填空.
1.静电除尘:静电除尘是利用 实现除尘.静电除尘能有效处理烟雾,与其他除尘方式相比,静电除尘耗能少、 .
2.静电喷雾:静电喷雾是通过 发生装置使喷出的雾滴带电的喷雾方法,广泛应用于农药喷洒或汽车、家电外壳喷涂等.
3.激光打印:激光打印是利用 来实现“打印”的.
4.静电还有很多应用,空气净化器是利用 来吸附空气中的尘埃,使空气净化;用静电处理 可提高发芽率;利用静电处理 ,既能杀菌还能减少水垢.近年来,静电还被应用于海水淡化、低温冷冻、人工降雨甚至宇宙探索等方面.
例1 [2024·三明二中月考] 如图为静电除尘器除尘原理的示意图.尘埃在电场中通过某种机制带电,在静电力的作用下向集尘极迁移并沉积,以达到除尘的目的.下列表述正确的是 ( )
A.到达集尘极的尘埃带正电荷
B.电场方向由放电极指向集尘极
C.带电尘埃所受静电力的方向与电场方向相同
D.同一位置所带电荷量越多的尘埃所受静电力越大
[反思感悟]
学习任务二 静电的防护
[教材链接] 阅读教材,完成以下填空.
1.防止静电危害的方法之一是尽快把静电 地下.
2.雷击:带电云层接近地面时,地面上的物体因 而带异种电荷,这些感应电荷更多分布在高大建筑物、大树等突出的物体上.当电荷积累到一定程度时,这些物体和云层间形成很强的电场,使空气电离,在云层与地面之间发生强烈的 ,这就是雷击.为避免雷击造成伤害,人们通常在高大建筑物上安装尖端导体——避雷针.
3.生活中类似这样将静电导入地下的实例还有不少:在接触带有大量精密电子元件的电路板前,应先用手握一下金属水管或其他接地金属,把人体的 导走;印刷车间空气应保持适当的湿度,以便于导走纸页间相互摩擦产生的 ;油罐车车尾装有一条拖在地上的导电拖地带,以 运输过程中油和油罐摩擦产生的静电,避免由此引起爆炸;加油站加油枪旁常有一个触摸式人体静电释放器,加油前用手触摸上面的金属球,可将人体的静电 .
例2 (多选)[2024·福清一中月考] 在下列措施中能将产生的静电尽快导走的是 ( )
A.飞机轮子上装搭地线
B.印染车间保持湿度
C.复印图片
D.电工钳柄装有绝缘套
[反思感悟]
【要点总结】
1.静电防护的主要目的是将产生的静电导走.
2.主要措施: 保持空气湿度、使用避雷针、良好接地.
静电平衡与静电屏蔽
(一)静电平衡
带电导体处于静电平衡状态,内部电场强度为0的本质是分布在导体外表面的电荷在导体内部产生的电场与外加电场的合电场强度为0,即E0=-E'.
示例1 [2024·古田期中] 一金属小球原来不带电,现在小球的直径延长线上放置两带电荷量相等的正、负电荷M、N且到小球球心O的距离相等.如图所示,球内a、b、c三点到球心距离也相等,金属小球上的感应电荷在a、b、c三点的场强大小分别为Ea、Eb、Ec,则三者相比( )
A.Ea=Eb=Ec
B.Ea=Eb>Ec
C.Ea=EbD.Ea=Eb=
(二)静电屏蔽
静电屏蔽的实质是利用了静电感应现象,使金属壳内感应电荷的电场和外加电场矢量和为零,好像是金属壳将外电场“挡”在外面,即所谓的屏蔽作用,其实是壳内两种电场并存,矢量和为零.
示例2 [2024·上杭一中月考] 以下关于静电屏蔽实验说法中正确的是 ( )
A.甲图中验电器的金属箔片张开
B.乙图中验电器的金属箔片不会张开
C.丙图中验电器的金属箔片不会张开
D.甲、乙、丙三图中验电器的金属箔片都张开
1.(静电的防护)请用学过的电学知识判断下列说法正确的是 ( )
A.电工穿绝缘衣比穿金属衣安全
B.制作汽油桶的材料用金属比用塑料好
C.小鸟停在单根高压输电线上会被电死
D.打雷时,待在汽车里比待在木屋里要危险
2.(静电的利用)(多选)[2024·漳平一中月考] 静电喷涂时,被喷工件带
正电,喷枪喷出的涂料微粒带负电.假设微粒被喷出后只受静电力作用,最后吸附在工件表面.微粒在向工件靠近的过程中( )
A.克服电场力做功 B.动能逐渐增大
C.沿着电场线运动 D.加速度先减小后增大
3.(静电平衡)[2024·三明二中期末] 如图所示,空心导体腔上方有一靠得很近的带有正电荷的导体.当一个重力可忽略不计的负电荷以速度v水平飞入空心导体腔时,该电荷的运动情况是 ( )
A.匀速直线运动 B.变速直线运动
C.向上偏转的曲线运动 D.向下偏转的曲线运动第5节 静电的利用与防护建议用时:40分钟
◆ 知识点一 静电的利用
1.如图所示的四种仪器都利用了电现象,其原理不同于其他三种的是 ( )
2.[2024·莆田期末] 口罩可预防经空气、飞沫传播的疾病,其中间层的熔喷布是一种用绝缘材料做成的带有静电的超细纤维布,能阻隔几微米的病毒,这种静电的阻隔作用属于 ( )
A.静电屏蔽
B.静电吸附
C.静电平衡
D.尖端放电
3.(多选)如图是某款家用空气净化器及其原理示意图,污浊空气通过过滤网后使其中的微粒带电.图中充电极b、d接电源负极,集尘极a、c、e接电源正极(接地).下列说法正确的是 ( )
A.通过过滤网后空气中的微粒带负电
B.通过过滤网后空气中的微粒带正电
C.c、d两个电极之间的电场方向竖直向上
D.c、d两个电极之间的电场方向竖直向下
4.(多选)[2024·广东深圳期末] 如图是滚筒式静电分选器的原理图,导体滚筒C和放电针G分别接在直流电源的正、负极,并令C接地.放电针G与滚筒C间施加高压并电离空气,
颗粒a、b经过电离空气后都带上了电荷.b颗粒直接掉落在F盘,a颗粒被刮板D刮落到E盘.下列说法正确的是( )
A.a、b两种颗粒都具有良好的导电性
B.a、b两种颗粒都具有良好的绝缘性
C.在分选过程中,a、b两种颗粒都带负电
D.对调G、C间的极性,分选器仍能正常工作
◆ 知识点二 静电的防护
5.[2024·晋江一中月考] 关于避雷针的说法不正确的是 ( )
A.避雷针的物理原理就是尖端放电
B.为了美观,可把避雷针顶端设计成球形
C.避雷针通过尖端放电使云中的电荷中和
D.避雷针的尖端安装在建筑物的顶部,并通过金属线与埋在地下的金属板相连
6.人们行走时鞋子和地板由于摩擦产生静电,带电的离子会在地板表面对空气中的灰尘产生吸引,对电脑机房、电子厂房等会造成一定的影响.防静电地板又叫作耗散静电地板,当它接地或连接到任何较低电势点时,能够使电荷耗散,地板在施工时,地板下面要铺设铝箔,铝箔要连接到地下预埋的导体.下列关于防静电地板的说法正确的是 ( )
A.地板下面铺设铝箔的作用是防潮
B.地板必须是绝缘材料
C.地板必须是导电的,比如地板中含有导电纤维
D.只要地板下面铺设铝箔,地板材料是绝缘的或导电的均可
◆ 知识点三 静电平衡和静电屏蔽
7.[2024·三明一中月考] 如图所示,电工穿上用铜丝编织的防护服进行高压带电作业时,防护服能保护电工的安全,其原因是 ( )
A.防护服用铜丝编织不易拉破,对人体起到保护作用
B.编织防护服的铜丝电阻小,对人体起到保护作用
C.电工被防护服所包裹,人体电势为零,对人体起到保护作用
D.电工被防护服所包裹,人体所处的电场场强为零,对人体起到保护作用
8.[2024·广东广州期末] 在科技馆的静电体验区,当人进入一个金属笼后,用特斯拉线圈产生200多万伏的高压,与金属笼之间发生火花放电,但人在金属笼内是非常安全的.在火花放电过程中 ( )
A.笼体不带电荷
B.金属笼内部场强为零
C.金属笼内部场强不为零
D.人和笼体带同种电荷
9.纯棉衣服手感柔软舒适度高,不会起静电而且吸湿和透气性都不错,关于静电的防止与利用,下列说法正确的是 ( )
A.手术室的医生和护士都要穿绝缘性能良好的化纤制品,可防止静电对手术的影响
B.为了防止静电危害保证乘客的安全,飞机起落架的轮胎用绝缘橡胶制成
C.油罐车尾部常拖一条铁链为了防止静电产生的危害
D.运输汽油时把汽油装进塑料桶比装进金属桶安全
10.[2024·南平一中期末] 外电场中的导体会静电平衡,进而人们可以设计出很多有趣的实验,如图所示.一名男子站在特斯拉线圈附近,特斯拉线圈中通有快速变化的电流,会在周围空间中产生高达百万伏特的电压,因此空气被击穿,木棒被点燃,然而穿着金属防护衣的男子却安然无恙,这一切都和金属在外电场中的特性密不可分.下列关于静电平衡的导体的表述正确的是 ( )
A.金属防护服内部空间的电场强度为零
B.若用金属外套将特斯拉线圈包裹住,则人不穿金属防护服亦可安然无恙
C.只要人的身体同防护服紧密接触,哪怕部分身体暴露在防护服外也是安全的
D.导体的静电平衡只在外电场是静电场时才是严格成立的,当外电场是快速变化的电场时,导体内自由电荷有可能来不及响应从而导致静电平衡被破坏
11.复印机的核心部件是有机光导体鼓,它是在一个金属圆柱表面涂盖一层有机光导体OPC(没有光照时OPC是绝缘体,受到光照时变成导体)而制成的.复印机的基本工作过程是:(1)在暗处的有机光导体鼓和一个金属丝电极之间加上高电压,金属丝附近的空气发生电离现象,使得转动时鼓体均匀带上正电荷;(2)文件反射的强光通过光学系统在鼓上成像,鼓上形成“静电潜像”;(3)鼓体转动经过墨粉盒,潜像将带相反电荷的墨粉吸引到鼓体带电部位;(4)鼓体继续转动经过复印纸,带电复印纸又将墨粉吸引到复印纸上.以下说法正确的是 ( )
A.步骤(1)中发生了静电感应现象
B.步骤(2)中发生了局部导电现象
C.步骤(3)中发生了静电平衡现象
D.步骤(4)中发生了静电屏蔽现象
12.(多选)[2024·上杭一中月考] 如图所示,绝缘金属球壳的空腔内、外各有一小球B和A,球壳接地.下列说法正确的是 ( )
A.若A球带电,则球壳内的B球处的电场强度为零
B.若B球带电,则A球处的电场强度不为零
C.若A球和B球均带电,则彼此也不会相互影响
D.若A球和B球均带电,则由于球壳接地,A球对B球没有影响,但B球对A球有影响
13.[2024·漳州一中期中] 如图所示,安放在固定绝缘支架上的A球带正电,B为固定在绝缘支架上不带电的枕形导体,M、N是导体B中的两点.当导体B达到静电平衡后,M点的电场强度 (填“大于”“等于”或“小于”)N点的电场强度,导体B左端的电势 (填“大于”“等于”或“小于”)导体B右端的电势,用手接触导体B右端,再移去手指,导体B (填“带正电”“带负电”或“不带电”).
(共37张PPT)
第5节 静电的利用与防护
学习任务一 静电的利用
学习任务二 静电的防护
素养提升
随堂巩固
备用习题
学习任务一 静电的利用
［教材链接］ 阅读教材，完成以下填空.
1.静电除尘：静电除尘是利用__________实现除尘.静电除尘能有效处理烟雾，与其他除尘方式相比，静电除尘耗能少、________.
2.静电喷雾：静电喷雾是通过__________ 发生装置使喷出的雾滴带电的喷雾方法，广泛应用于农药喷洒或汽车、家电外壳喷涂等.
3.激光打印：激光打印是利用______来实现“打印”的.
高压静电
效率高
高压静电
静电
4.静电还有很多应用，空气净化器是利用______来吸附空气中的尘埃，使空气净化；用静电处理______可提高发芽率；利用静电处理____，既能杀菌还能减少水垢.近年来，静电还被应用于海水淡化、低温冷冻、人工降雨甚至宇宙探索等方面.
静电
种子
水
例1 [2024·三明二中月考] 如图为静电除尘器除尘原理的示意图.尘埃在电场中通过某种机制带电，在静电力的作用下向集尘极迁移并沉积，以达到除尘的目的.下列表述正确的是( )
A.到达集尘极的尘埃带正电荷
B.电场方向由放电极指向集尘极
C.带电尘埃所受静电力的方向与电场方向相同
D.同一位置所带电荷量越多的尘埃所受静电力越大
√
[解析] 由于集尘极与电源的正极连接，尘埃在静电力作用下向集尘极迁移并沉积，说明到达集尘极的尘埃带负电，A错误；电场方向由集尘极指向放电极，B错误；尘埃带负电荷，在电场中受静电力的方向与电场方向
相反，C错误；根据可知，同一位置所带电荷量越多的尘埃所受静电力越大，D正确.
学习任务二 静电的防护
［教材链接］ 阅读教材，完成以下填空.
1.防止静电危害的方法之一是尽快把静电______地下.
导入
2.雷击：带电云层接近地面时，地面上的物体因__________而带异种电荷，这些感应电荷更多分布在高大建筑物、大树等突出的物体上.当电荷积累到一定程度时，这些物体和云层间形成很强的电场，使空气电离，在云层与地面之间发生强烈的__________，这就是雷击.为避免雷击造成伤害，人们通常在高大建筑物上安装尖端导体——避雷针.
静电感应
火花放电
3.生活中类似这样将静电导入地下的实例还有不少:在接触带有大量精密电子元件的电路板前，应先用手握一下金属水管或其他接地金属，把人体的______导走;印刷车间空气应保持适当的湿度，以便于导走纸页间相互摩擦产生的______;油罐车车尾装有一条拖在地上的导电拖地带，以______运输过程中油和油罐摩擦产生的静电，避免由此引起爆炸;加油站加油枪旁常有一个触摸式人体静电释放器，加油前用手触摸上面的金属球，可将人体的静电______.
静电
静电
导走
导走
例2 (多选)[2024·福清一中月考] 在下列措施中能将产生的静电尽快导走的是( )
A.飞机轮子上装搭地线 B.印染车间保持湿度
C.复印图片 D.电工钳柄装有绝缘套
√
√
[解析] 飞机在飞行中与空气摩擦时，飞机外表面聚集了大量静电，降落时会对地面人员带来危害及火灾隐患，因此飞机降落时要及时导走机身聚集的静电，采取的措施是在轮胎上安装搭地线或用导电橡胶制造轮胎，故A正确；在印染工作车间也同样容易产生静电，静电给车间带来火灾隐患，为防止火灾发生，其中的安全措施之一就是车间保持湿度，从而通过湿润的空气及时导走静电，故B正确；在复印图片环节中，需要应用静电，故C错误；电工钳柄装有绝缘套是防止导电，保护电工的安全，故D错误.
【要点总结】
1.静电防护的主要目的是将产生的静电导走.
2.主要措施： 保持空气湿度、使用避雷针、良好接地.
静电平衡与静电屏蔽
(一)静电平衡
带电导体处于静电平衡状态，内部电场强度为0的本质是分布在导体外表面的电荷在导体内部产生的电场与外加电场的合电场强度为0，即.
示例1 [2024·古田期中] 一金属小球原来不带电，现在小球的直径延长线上放置两带电荷量相等的正、负电荷、且到小球球心的距离相等.如图所示，球内、、三点到球心距离也相等，金属小球上的感应电荷在、、三点的场强大小分别为、、，则三者相比( )
A. B.
C. D.
√
[解析] 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电场与电荷量相等的正、负电荷、产生的场强在、、点大小相等，方向相反，相互抵消，根据等量异种电荷场强分布特点可知正、负电荷、在、、点产生的场强大小关系为，所以金属小球上的感应电荷在、、三点的场强大小关系为，故选C.
(二)静电屏蔽
静电屏蔽的实质是利用了静电感应现象，使金属壳内感应电荷的电场和外加电场矢量和为零，好像是金属壳将外电场“挡”在外面，即所谓的屏蔽作用，其实是壳内两种电场并存，矢量和为零.
示例2 [2024·上杭一中月考] 以下关于静电屏蔽实验说法中正确的是( )
A.甲图中验电器的金属箔片张开
B.乙图中验电器的金属箔片不会张开
C.丙图中验电器的金属箔片不会张开
D.甲、乙、丙三图中验电器的金属箔片都张开
√
[解析] 甲图中金属箔片不会张开，金属网可以屏蔽外电场，故A、D错误；乙图中金属箔片会张开，因为金属网未接地，网内的带电体可以对外界产生影响，故B错误；丙图中金属箔片不会张开，因为金属网已接地，网内的带电体对网外无影响，故C正确.
1.下列措施中属于静电防护的是 ( )
A.静电除尘 B.静电喷涂 C.良好接地 D.保持空气干燥
√
[解析] 静电除尘时除尘器中的空气被电离,烟雾颗粒吸附电子而带负电,颗粒向电源正极运动,属于静电的应用,故A错误;
静电喷涂是利用高压静电场使带负电的涂料微粒沿着与电场相反的方向定向运动,并将涂料微粒吸附在工件表面的一种喷涂方法,属于静电的应用,故B错误;
良好接地可以及时导走静电,防止触电,属于静电的防护,故C正确;
静电防护是用各种措施来防止静电对人或财产造成损害,而保持空气干燥,容易产生静电,不属于静电的防护,故D错误.
2.在医疗手术中,麻醉剂乙醚在有静电的空间容易产生爆炸现象,为防止其爆炸,手术室地砖要用导电材料制成,医生、护士要穿由导电材料制成的鞋子和外套,一切设备要良好接地,甚至病人身体也要良好接地,这样做是为了 ( )
A.防止漏电 B.除菌消毒 C.应用静电 D.消除静电
√
[解析] 静电会产生火花和热量,麻醉剂乙醚为易挥发性物品,遇到火花或热源便会爆炸,良好接地的目的是消除静电,故D正确,A、B、C错误.
3.静电除尘器是目前普遍采用的一种高效除尘器.某除尘器模型的收尘板是很长的条形金属板,图中直线ab为该收尘板的横截面,工作时收尘板带正电,其左侧的电场线分布如图所示;粉尘带负电,在静电力作用下向收尘板运动,最后落在收尘板上.若用粗黑曲线表示原来静止于P点的带电粉尘颗粒的运动轨迹,下列4幅图中可能正确的是(忽略重力和空气阻力) ( )
√
[解析] 根据力和运动的关系知,当颗粒运动至电场中某一点时,运动速度与受力如图所示,根据曲线运动特点知,颗粒运动轨迹夹在合力与速度之间,可判定粉尘颗粒的运动轨迹如选项A中的图像所示.
4. (多选)武当山主峰——天柱峰上有一座金殿,常出现雷火炼殿的奇观:在雷雨交加时,屋顶常会出现盆大的火球,来回滚动.雨过天晴时,大殿屋顶金光灿灿,像被重新洗过一般,如图所示,对此,下列分析正确的是 ( )
A.出现雷火炼殿现象时,大殿内的人是危险的
B.金殿肯定是一个庞大的优良导体
C.金殿顶部肯定很少有带尖的结构,不易放电
D.金殿如果安装了避雷针,这种雷火炼殿现象仍会
经常出现
√
√
[解析] 雷雨天气时,金殿上空聚集大量电荷,金殿是一个优良导体,由于静电屏蔽作用,大殿内的人是安全的,A错误,B正确;
金殿顶部如果有较多带尖的结构,尖端放电效果明显,则无法观测到雷火炼殿现象,因此可以断定金殿顶部肯定很少有带尖的结构,不易放电,C正确;
金殿如果安装了避雷针,雷雨天气时金殿上空聚集的电荷将被导入大地,雷火炼殿现象无法观察到,D错误.
5.静电喷涂利用了电荷之间的相互作用,其原理如图所示,则下列说法正确的是 ( )
A.涂料微粒一定带正电
B.涂料微粒一定带负电
C.涂料微粒可能带正电,也可能带负电
D.喷嘴与工件之间的电场为匀强电场
√
[解析] 静电喷涂的原理就是让带电的涂料微粒在强电场的作用下被吸附到工件上,而达到喷涂的目的,喷嘴与工件之间的电场是非匀强电场,选项D错误;
由题图可知,待喷涂工件带负电,所以涂料微粒应带正电,选项A正确,B、C错误.
6.如图所示为静电除尘机原理图,废气先经过一个机械过滤装置再进入静电除尘区,放电极(位于中央)和集尘极分别接到高压直流电源的两极上,其间电场线如图中虚线所示.带负电的尘埃在电场力的作用下向集尘极运动并沉积,达到除尘的目的.不考虑尘埃间的相互作用及其他作用,下列说法正确的是( )
A.电场线方向由放电极指向集尘极
B.图中a点电场强度小于b点电场强度
C.尘埃会沿图中虚线从c到d运动
D.尘埃在运动过程中动能增大
√
[解析] 带负电的尘埃在电场力的作用下向集尘极运动,可知集尘极接电源正极,所以电场线方向由集尘极指向放电极,A错误;
a点处电场线比b点处密,所以图中a点电场强度大于b点电场强度,B错误;
尘埃所受的电场力方向沿电场线的切线方向,故不会沿图中虚线从c到d运动,C错误;
尘埃所受的电场力做正功,所以运动过程中
动能增大,D正确.
7. [2023·南安一中期末] 在一次科学晚会上,一物理老师表演了一个“魔术”:在一个没有底的空塑料瓶上固定着一铁锯条和一金属片,把它们分别跟静电起电机的两极相连,金属片接起电机正极,铁锯条接起电机负极.在塑料瓶里放一盘点燃的蚊香,很快就看见整个透明塑料瓶里烟雾缭绕.当摇动起电机时,塑料瓶变得清澈透明,停止摇动,又是烟雾缭绕.关于该“魔术”,下列说法正确的是 ( )
A.金属片和铁锯条间的电场为匀强电场
B.金属片附近的电场更强
C.蚊香烟尘会附着在金属片上
D.该“魔术”在潮湿的环境中更容易成功
√
[解析] 铁锯条表面积小,电荷密度大,其附近电场更强,故A、B错误;
负极附近的空气被电离,产生的负离子与烟尘接触,烟尘带上负电,被正极吸附,故C正确;
空气干燥时,起电机产生的静电更容易在铁锯条和金属片上积累,魔术更容易成功,故D错误.
8. [2023·上杭一中期末] 如图所示是一个金属杆,原来不带电.现在沿着杆的轴线方向放置一个点电荷Q.金属杆上感应电荷产生的电场在轴线上a、b、c三点的场强大小分别为Ea、Eb、Ec,三者相比 ( )
A.Ea>Eb>Ec B.EaC.EbEa>Ec
√
[解析] 处于静电平衡状态的导体,内部各点处的合场强均为零,感应电荷在导体内某点的场强的大小应等于点电荷在这一点产生的场强的大小,但方向应相反,显然点电荷Q在a、b、c三点产生的场强是c点最大,a点最小,所以感应电荷产生的场强也是c点最大,a点最小,故选B.
9.为观察电荷在导体上的分布规律,将一个大的导体安放在绝缘支架上,并使导体带上负电荷,如图所示,用带绝缘柄的小验电球P接触导体上的各点,再与不带电的验电器接触,通过验电器金箔片的张角判断各点的带电情况.
主要实验步骤如下:
a.用P接触导体上的A点,再与不带电的验电器接触,
发现验电器的金箔片张角较小;
b.用P接触导体上的B点,再与不带电的验电器接触,发现验电器的金箔片张角较大;
c.用P与导体的尖端C点接触,再与不带电的验电器接触,发现验电器的金箔片张角最大.
由此可以确定:电荷在导体表面的分布是不均匀的.突出的位置,电荷比较 ;平坦的位置,电荷比较 .(均选填“密集”或“稀疏”)
密集
稀疏
[解析] 用P与导体的尖端C点接触,再与不带电的验电器接触,发现验电器的金箔片张角最大,用P接触导体上的A点,再与不带电的验电器接触,发现验电器的金箔片张角较小,可知电荷在导体表面的分布是不均匀的,突出的位置,电荷比较密集;平坦的位置,电荷比较稀疏.
1. (静电的防护)请用学过的电学知识判断下列说法正确的是( )
A.电工穿绝缘衣比穿金属衣安全
B.制作汽油桶的材料用金属比用塑料好
C.小鸟停在单根高压输电线上会被电死
D.打雷时，待在汽车里比待在木屋里要危险
√
[解析] 电工穿金属衣、可对人体起到静电屏蔽作用，穿绝缘衣容易产生大量的静电，反而比较危险，选项A错误.塑料油桶会因摩擦而带电，因为塑料是绝缘材料，不能把电导走，所以塑料油桶易产生火花导致塑料油桶爆炸，选项B正确.小鸟停在单根高压输电线上时，加在小鸟两腿间的电压非常小，小鸟不会被电死，选项C错误.打雷时待在汽车里，汽车的金属外壳起到静电屏蔽的作用，而木屋没有静电屏蔽作用，所以待在汽车里比待在木屋里要安全，选项D错误.
2. (静电的利用)(多选)[2024·漳平一中月考] 静电喷涂时，被喷工件带正电，喷枪喷出的涂料微粒带负电.假设微粒被喷出后只受静电力作用，最后吸附在工件表面.微粒在向工件靠近的过程中( )
A.克服电场力做功 B.动能逐渐增大
C.沿着电场线运动 D.加速度先减小后增大
√
√
[解析] 涂料微粒所受的电场力方向向左，其位移方向大体向左，则电场力对涂料微粒做正功，动能增大，A错误，B正确；由于涂料微粒所受的电场力沿电场线的切线方向，故
其不一定沿电场线方向运动，C错误；涂料微粒的重力不计，根据电场线的分布可知，所受电场力先减小后增大，则加速度先减小后增大，D正确.
3. (静电平衡)[2024·三明二中期末] 如图所示，空心导体腔上方有一靠得很近的带有正电荷的导体.当一个重力可忽略不计的负电荷以速度水平飞入空心导体腔时，该电荷的运动情况是( )
A.匀速直线运动 B.变速直线运动
C.向上偏转的曲线运动 D.向下偏转的曲线运动
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[解析] 空心导体腔上方有一靠得很近的带有正电荷的导体，达到静电平衡后，空心导体腔内部场强处处为零，重力可忽略不计的负电荷进入后不受电场
力作用，可知该电荷在空心导体腔内做匀速直线运动，A正确，B、C、D错误.
