第三节 静电的利用与防护
[教材链接] 1.(1)静电 正 2.(1)正极 负极 (2)电场 电子和正离子 正极 尘埃 3.吸引 绝缘 导体
例1 C [解析] 电场线的方向由工件指向喷口,可知,工件带正电,由于雾化涂料微粒在高压电场作用下向工件运动,可知,微粒所受电场力方向与电场强度方向相反,则微粒带负电,故A错误;电场线的方向由工件指向喷口,沿电场线方向电势降低,工件接地,电势为0,故静电喷涂机喷口处的电势小于零,故B错误;电场线分布的疏密程度表示电场强弱,工件表面处的电场线分布比喷口处的电场线分布稀疏一些,则工件表面处的电场强度小于喷口处的电场强度,故C正确;等量异种点电荷的电场线分布关于连线的中垂线左右对称,可知工件与喷口之间的电场线与真空中等量同种点电荷之间的电场线并不类似,故D错误.
例2 B [解析] 曝光时字迹阴影部分应该带电才能吸附色粉,光照部分不带电,因此半导体光照部分电阻应该减小,阴影部分电阻增大,A错误;感光鼓带正电,色粉若被吸附应该带负电,B正确;色粉的带电通常是通过色粉与载体的摩擦获得,摩擦起电的两个物体所带电性相反, C错误;色粉带负电,若被吸附到复印纸上,纸张应带正电,D错误.
[教材链接] 1.密度 分离 2.吸引 中和 (1)避雷针 (2)光滑
例3 ACD [解析] 云层带负电,当云层靠近避雷针时,根据同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引,针尖将感应出正电荷,故A正确;据电场线的疏密可知,电场线密集的地方电场强度大,故塔尖的电场强度较大,所以向塔尖端运动的电荷受到的电场力越来越大,故B错误;由于电荷更容易集中到尖端,越靠近避雷针尖端电场强度越大,故C正确;负电荷在电场力的作用下向塔尖端运动,电场力做正功,电势能减小,故D正确.
[教材链接] 2.产生 导走
例4 B [解析] 油罐车尾的铁链、避雷针、飞机上的“放电刷”属于防止静电带来的危害,静电喷涂机属于静电的利用.故选B.
变式 D [解析] 运输汽油的油罐车尾部拖在地上的链子的作用是将静电释放,因此它的材料必须是导电能力强的物体,而橡胶、塑料是绝缘体,硅是半导体,铁是导体.故D符合题意,A、B、C不符合题意.
随堂巩固
1.C [解析] 图甲中被喷涂工件带正电,由异种电荷相互吸收可判断涂料微粒带负电,故A错误.电场线密集处表示电场强度较强处,B处电场线显然比A处电场线密集,所以A点场强小于B点,故B错误.如图丙所示,A为尖头、B为圆头,当金属板M、N接在高压电源上,因末端越尖越容易放电,故A金属柱容易放电,故C正确.元电荷是指最小的电荷量,不是指电子和质子本身,故D错误.
2.B [解析] 转动手摇起电机时,在铝板和缝被针中间产生强电场,处于强电场中的空气分子会被电离为电子和正离子,遇到烟尘微粒使它带负电,带负电的烟尘微粒在电场力作用下向铝板运动,被吸附到铝板上,故A错误;同一烟尘颗粒在被吸附过程中,在电场力作用下向铝板做加速运动,因此离铝板越近速度越大,故B正确,C错误;由于针尖端的电场线密集,电场强度大,可知离铝板越近,电场强度越小,因此同一烟尘颗粒在被吸附过程中如果带电荷量不变,离铝板越近则加速度越小,故D错误.
3.B [解析] 电力工人采用金属材料编织衣服的目的是防护人体免受高压电场的危害,故A错误;金属导体有静电屏蔽的作用,运输汽油时把汽油装进金属桶比装进塑料桶安全,故B正确;飞机上起落架的轮胎用导电橡胶制成,是为了及时地把飞机在飞行过程中由于摩擦而产生的电荷通过导体而转移给大地,以免发生放电现象,保证飞机和乘客的安全,故C错误;某些小汽车顶上有一根露在外面的小天线是用来接收无线电信号的,故D错误.第三节 静电的利用与防护
学习任务一 静电的应用
[教材链接] 阅读教材,完成下列填空:
1.静电喷涂
(1)工作原理:利用 作用使雾化涂料微粒在高压电场作用下带上负电荷,并吸附于带 电荷的被涂物.
(2)优点:涂层质量高、涂粒利用率高、对使用者操作技巧要求低等.
2.静电除尘
(1)结构:将高压电源的 接在金属圆筒上, 接到悬挂在管心的金属线上.
(2)原理:正、负极间有很强的 ,使气体分子电离为 .电子在向着 (金属圆筒)运动的过程中,附在空气中的 上,使粉尘带负电,并被吸附到金属圆筒上,粉尘在筒壁积累到一定程度,在重力的作用下落入下面的漏斗中再被排出.
3.静电复印
静电复印利用正、负电荷的 力进行油墨转移,其核心部件是一个有机光导体鼓的金属圆柱,其表面被涂上有机光导体(OPC).没有光照射时,OPC是 体,受到光照时变成 .
4.静电植绒
静电植绒工作原理:利用电荷之间同性相斥、异性相吸的性质,通过使绒毛带上负电荷,令绒毛被吸引到带正电的被植体表面上.
例1 [2024·四川雅安期末] 静电喷涂是一种利用静电作用使雾化涂料微粒在高压电场作用下带上电荷,并吸附于被涂物的涂装技术,静电喷涂机的结构如图所示,电场线的方向由工件指向喷口,工件接地并规定大地的电势为零,下列说法正确的是( )
A.雾化涂料微粒带正电,工件带负电
B.静电喷涂机喷口处的电势大于零
C.工件表面处的电场强度小于喷口处的电场强度
D.工件与喷口之间的电场线与真空中等量同种点电荷之间的电场线类似
[反思感悟]
例2 [2024·中山期末] 静电复印是一种利用静电光敏半导体材料的感光特性形成影像的复印方法,复印过程大致可分为充电、曝光、显影、转印、分离、定影、清洁、消电8个基本步骤,部分步骤示意图如图所示.静电复印机的中心部件是一个可以旋转的接地的铝辊,表面镀着一层半导体硒,叫作感光鼓.半导体硒有特殊的光电性质.现通过电晕装置对感光鼓充电使其带正电,以下说法正确的是 ( )
A.曝光时,半导体硒有光照区域的电阻增大,无光照区域的电阻减小
B.显影时,色粉被感光鼓上带电区域吸附,因此色粉需带负电
C.色粉的带电通常是通过色粉与载体的摩擦获得,摩擦后色粉的带电极性与载体的带电极性相同
D.转印时,若使色粉转移到复印纸上,则需使复印纸带负电
学习任务二 尖端放电
[教材链接] 阅读教材,完成下列填空:
1.空气的电离:导体尖端的电荷 很大,附近的电场很强,强电场作用下的带电粒子剧烈运动,并与空气分子碰撞从而使空气分子中的正、负电荷 的现象.
2.尖端放电:所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子,由于被 ,而与尖端上电荷 ,相当于导体从尖端失去电荷的现象.
尖端放电的应用与防止:
(1)应用: 是利用尖端放电原理保护建筑物等避免雷击的一种设施.
(2)防止:高压设备中导体的表面尽量 会减少电能的损失.
例3 (多选)[2024·广州期末] 如图所示,是闪电击中广州塔的画面,广州塔的尖遍是一避雷针,雷雨天气时,低端带负电的云层经过避雷针上方时,避雷针尖端放电形成瞬间强电流,云层所带的负电荷经避雷针导入大地,在此过程中,下列说法正确的是( )
A.云层靠近避雷针时,针尖感应出正电荷
B.向塔尖端运动的负电荷受到的电场力越来越小
C.越靠近避雷针尖端,电场强度越大
D.向塔尖端运动的负电荷电势能减小
[反思感悟]
学习任务三 静电的防止
[教材链接] 阅读教材,完成下列填空:
1.静电危害的分类:一是静电力造成的不良后果,二是静电火花引发的灾害.
2.静电的防止措施:一是控制静电的 ;二是把产生的电荷尽快 .
例4 [2024·汕尾期末] 随着科学技术的发展,人们对静电特性的认识越来越深入,静电在生产、生活实践中得到了广泛的应用,但有时也要防止静电产生的危害.下列措施属于利用静电的是 ( )
A.油罐车尾的铁链
B.静电喷涂机
C.避雷针
D.飞机上的“放电刷”
[反思感悟]
变式 [2024·东莞期末] 为避免引发安全事故,运输汽油的油罐车尾部需挂一条拖在地上的链子,下列最适合用来制作这种链子的材料是 ( )
A.橡胶 B.塑料
C.硅 D.铁
1.(静电的应用)[2024· 中山期中] 下列做法正确的是 ( )
A.图甲为静电喷涂机原理图,由图可判断微粒带正电
B.图乙为金属球放入匀强电场后电场线分布图,A点场强大于B点
C.图丙为模拟避雷针作用的实验装置,A、B金属柱等高,随电压升高,A先产生放电现象
D.元电荷实质上是指电子和质子本身
2.(静电吸附)[2024·浙江杭州期中] 低碳环保是我们追求的生活方式.如图所示是一个用来研究静电除尘的实验装置,处于强电场中的空气分子会被电离为电子和正离子,当铝板与手摇起电机的正极相连,缝被针与手摇起电机的负极相连,在铝板和缝被针中间放置点燃的蚊香.转动手摇起电机,蚊香产生的烟雾会被铝板吸附,停止转动手摇起电机,蚊香的烟雾又会袅袅上升.关于这个现象,下列说法中正确的是 ( )
A.烟尘带正电
B.同一烟尘颗粒在被吸附过程中离铝板越近速度越大
C.同一烟尘颗粒在被吸附过程中离铝板越近速度越小
D.同一烟尘颗粒在被吸附过程中如果带电荷量不变,离铝板越近则加速度越大
3.(静电的防止与利用)[2024·广州期末] 2022年7月7日消息,南京林业大学学子发明智能分拣系统,助力新疆棉花丰产增收,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,如果是皮肤敏感人群的话一定是优选.关于静电的防止与利用,下列说法正确的是 ( )
A.电力工人采用金属材料编织衣服的目的是使衣服不易拉破
B.金属导体有静电屏蔽的作用,运输汽油时把汽油装进金属桶比装进塑料桶安全
C.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
D.轿车上有一根露在外面的小天线是用来避免雷击的(共30张PPT)
第三节 静电的利用与防护
学习任务一 静电的应用
学习任务二 尖端放电
学习任务三 静电的防止
备用习题
随堂巩固
学习任务一 静电的应用
［教材链接］ 阅读教材,完成下列填空:
1.静电喷涂
(1)工作原理：利用______作用使雾化涂料微粒在高压电场作用下带上负电荷，并吸附于带____电荷的被涂物.
(2)优点：涂层质量高、涂粒利用率高、对使用者操作技巧要求低等.
静电
正
2.静电除尘
(1) 结构：将高压电源的______接在金属圆筒上，______接到悬挂在管心的金属线上.
正极
负极
(2) 原理：正、负极间有很强的______，使气体分子电离为_______________.电子在向着______(金属圆筒)运动的过程中，附在空气中的______上，使粉尘带负电，并被吸附到金属圆筒上，粉尘在筒壁积累到一定程度，在重力的作用下落入下面的漏斗中再被排出.
电场
电子和正离子
正极
尘埃
3.静电复印
静电复印利用正、负电荷的______力进行油墨转移，其核心部件是一个有机光导体鼓的金属圆柱，其表面被涂上有机光导体.没有光照射时，是______体，受到光照时变成______.
吸引
绝缘
导体
4.静电植绒
静电植绒工作原理：利用电荷之间同性相斥、异性相吸的性质，通过使绒毛带上负电荷，令绒毛被吸引到带正电的被植体表面上.
例1 [2024·四川雅安期末] 静电喷涂是一种利用静电作用使雾化涂料微粒在高压电场作用下带上电荷，并吸附于被涂物的涂装技术，静电喷涂机的结构如图所示，电场线的方向由工件指向喷口，工件接地并规定大地的电势为零，下列说法正确的是( )
A.雾化涂料微粒带正电，工件带负电
B.静电喷涂机喷口处的电势大于零
C.工件表面处的电场强度小于喷口处的电场强度
D.工件与喷口之间的电场线与真空中等量同种点电荷之间的电场线类似
√
[解析] 电场线的方向由工件指向喷口，可知，工件带正电，由于雾化涂料微粒在高压电场作用下向工件运动，可知，微粒所受电场力方向与电场强度方向相反，则微粒带负电，故A错误；电场线的方向由工件指向喷口，沿电场线方向电势降低，工件接地，电势为0，故静电喷涂机喷口处的电势小于零，故B错误；电场线分布的疏密程度表示电场
强弱，工件表面处的电场线分布比喷口处的电场线分布稀疏一些，则工件表面处的电场强度小于喷口处的电场强度，故C正确；等量异种点电荷的电场线分布关于连线的中垂线左右对称，可知工件与喷口之间的电场线与真空中等量同种点电荷之间的电场线并不类似，故D错误.
例2 [2024·中山期末] 静电复印是一种利用静电光敏半导体材料的感光特性形成影像的复印方法，复印过程大致可分为充电、曝光、显影、转印、分离、定影、清洁、消电8个基本步骤，部分步骤示意图如图所示.静电复印机的中心部件是一个可以旋转的接地的铝辊，表面镀着一层半导体硒，叫作感光鼓.半导体硒有特殊的光电性质.现通过电晕装置对感光鼓充电使其带正电，以下说法正确的是( )
A.曝光时，半导体硒有光照区域的电阻增大，无光照区域的电阻减小
B.显影时，色粉被感光鼓上带电区域吸附，因此色粉需带负电
C.色粉的带电通常是通过色粉与载体的摩擦获得，摩擦后色粉的带电极性与载体的带电极性相同
D.转印时，若使色粉转移到复印纸上，则需使复印纸带负电
√
[解析] 曝光时字迹阴影部分应该带电才能吸附色粉，光照部分不带电，因此半导体光照部分电阻应该减小，阴影部分电阻增大，A错误；感光鼓带正电，色粉若被吸附应该带负电，B正确；色粉的带电通常是通过色粉与载体的摩擦获得，摩擦起电的两个物体所带电性相反，错误；色粉带负电，若被吸附到复印纸上，纸张应带正电，D错误.
学习任务二 尖端放电
［教材链接］ 阅读教材,完成下列填空:
1.空气的电离：导体尖端的电荷______很大，附近的电场很强，强电场作用下的带电粒子剧烈运动，并与空气分子碰撞从而使空气分子中的正、负电荷______的现象.
密度
分离
2.尖端放电：所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子，由于被______，而与尖端上电荷______，相当于导体从尖端失去电荷的现象.
尖端放电的应用与防止：
吸引
中和
(1) 应用：________是利用尖端放电原理保护建筑物等避免雷击的一种设施.
(2) 防止：高压设备中导体的表面尽量______会减少电能的损失.
避雷针
光滑
例3 (多选)[2024·广州期末] 如图所示，是闪电击中广州塔的画面，广州塔的尖遍是一避雷针，雷雨天气时，低端带负电的云层经过避雷针上方时，避雷针尖端放电形成瞬间强电流，云层所带的负电荷经避雷针导入大地，在此过程中，下列说法正确的是( )
A.云层靠近避雷针时，针尖感应出正电荷
B.向塔尖端运动的负电荷受到的电场力越来越小
C.越靠近避雷针尖端，电场强度越大
D.向塔尖端运动的负电荷电势能减小
√
√
√
[解析] 云层带负电，当云层靠近避雷针时，根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，针尖将感应出正电荷，故A正确；据电场线的疏密可知，电场线密集的地方电场强度大，故塔尖的电场强度较大，所以向塔尖端运动的电
荷受到的电场力越来越大，故B错误；由于电荷更容易集中到尖端，越靠近避雷针尖端电场强度越大，故C正确；负电荷在电场力的作用下向塔尖端运动，电场力做正功，电势能减小，故D正确.
学习任务三 静电的防止
［教材链接］ 阅读教材,完成下列填空:
1.静电危害的分类：一是静电力造成的不良后果，二是静电火花引发的灾害.
2.静电的防止措施：一是控制静电的______；二是把产生的电荷尽快______.
产生
导走
例4 [2024·汕尾期末] 随着科学技术的发展，人们对静电特性的认识越来越深入，静电在生产、生活实践中得到了广泛的应用，但有时也要防止静电产生的危害.下列措施属于利用静电的是( )
A.油罐车尾的铁链
B.静电喷涂机
C.避雷针
D.飞机上的“放电刷”
[解析] 油罐车尾的铁链、避雷针、飞机上的“放电刷”属于防止静电带来的危害，静电喷涂机属于静电的利用.故选B.
√
变式 [2024·东莞期末] 为避免引发安全事故，运输汽油的油罐车尾部需挂一条拖在地上的链子，下列最适合用来制作这种链子的材料是( )
A.橡胶 B.塑料 C.硅 D.铁
[解析] 运输汽油的油罐车尾部拖在地上的链子的作用是将静电释放，因此它的材料必须是导电能力强的物体，而橡胶、塑料是绝缘体，硅是半导体，铁是导体.故D符合题意，A、B、C不符合题意.
√
1.以下不属于静电屏蔽的是 ( )
A.避雷针
B.超高压带电作业的工人要穿戴金属织物的工作服
C.电子设备外套金属网罩
D.野外高压输电线上方有两条与大地相连的导线
√
[解析] 当带电云层靠近建筑物时,避雷针上产生的感应电荷会通过针尖放电,逐渐中和云中的电荷,使建筑物免遭雷击,其原理为尖端放电,符合题意,选项A正确;超高压带电作业的工人穿戴金属织物的工作服可以起到静电屏蔽作用,不符合题意,选项B错误;电子设备外套金属网罩可以起到静电屏蔽的作用,不符合题意,选项C错误;高压输电线的上方有两条导线,这两条导线与大地相连,形成稀疏的金属“网”把高压线屏蔽起来,免遭雷击,不符合题意,选项D错误.
2.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( )
[解析] 静电除尘器、静电复印机和静电植绒机都是利用静电原理工作的;而电蚊拍一般使用4 V可充电的高容量铅酸电池或2.4 V镍氢(或镍镉)电池,工作时电网瞬间产生1850 V左右的直流高压电(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符合题意.
√
3.(多选)静电除尘器除尘原理如图所示.尘埃在电场中通过某种机制带电,在静电力的作用下向收尘极迁移并沉积,以达到除尘目的.下列表述正确的是( )
A.带电尘埃带正电
B.电场方向由收尘极指向电晕极
C.带电尘埃所受的静电力方向与电场方向相同
D.在同一位置,带电荷量越多的尘埃所受的静电力越大
√
√
[解析] 由题图可知,电晕极为负极,收尘极为正极,带电尘埃应带负电,电场方向由收尘极指向电晕极,带电尘埃受到的静电力方向与电场方向相反,A、C错误,B正确;在同一位置上,电场强度大小相同,带电荷量越多的尘埃所受的静电力越大,故D正确.
1.(静电的应用)[2024· 中山期中] 下列做法正确的是( )
甲
乙
丙
A.图甲为静电喷涂机原理图，由图可判断微粒带正电
B.图乙为金属球放入匀强电场后电场线分布图，点场强大于点
C.图丙为模拟避雷针作用的实验装置，、金属柱等高，随电压升高，先产生放电现象
D.元电荷实质上是指电子和质子本身
√
[解析] 图甲中被喷涂工件带正电，由异种电荷相互吸收可判断涂料微粒带负电，故A错误.电场线密集处表示电场强度较强处，B处电场线显然比A处电场线密集，所以A点场强小于B点，故B错误.如图丙所示，A为尖头、B为圆头，当金属板、接在高压电源上，因末端越尖越容易放电，故A金属柱容易放电，故C正确.元电荷是指最小的电荷量，不是指电子和质子本身，故D错误.
甲
乙
丙
2.(静电吸附)[2024·浙江杭州期中] 低碳环保是我们追求的生活方式.如图所示是一个用来研究静电除尘的实验装置，处于强电场中的空气分子会被电离为电子和正离子，当铝板与手摇起电机的正极相连，缝被针与手摇起电
机的负极相连，在铝板和缝被针中间放置点燃的蚊香.转动手摇起电机，蚊香产生的烟雾会被铝板吸附，停止转动手摇起电机，蚊香的烟雾又会袅袅上升.关于这个现象，下列说法中正确的是( )
A.烟尘带正电
B.同一烟尘颗粒在被吸附过程中离铝板越近速度越大
C.同一烟尘颗粒在被吸附过程中离铝板越近速度越小
D.同一烟尘颗粒在被吸附过程中如果带电荷量不变，离铝板越近则加速度越大
√
[解析] 转动手摇起电机时，在铝板和缝被针中间产生强电场，处于强电场中的空气分子会被电离为电子和正离子，遇到烟尘微粒使它带负电，带负电的烟尘微粒在电场力作用下向铝板运动，被吸附到铝板上，故A错误；同
一烟尘颗粒在被吸附过程中，在电场力作用下向铝板做加速运动，因此离铝板越近速度越大，故B正确，C错误；由于针尖端的电场线密集，电场强度大，可知离铝板越近，电场强度越小，因此同一烟尘颗粒在被吸附过程中如果带电荷量不变，离铝板越近则加速度越小，故D错误.
3.(静电的防止与利用)[2024·广州期末] 2022年7月7日消息，南京林业大学学子发明智能分拣系统，助力新疆棉花丰产增收，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，如果是皮肤敏感人群的话一定是优选.关于静电的防止与利用，下列说法正确的是( )
A.电力工人采用金属材料编织衣服的目的是使衣服不易拉破
B.金属导体有静电屏蔽的作用，运输汽油时把汽油装进金属桶比装进塑料桶安全
C.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
D.轿车上有一根露在外面的小天线是用来避免雷击的
√
[解析] 电力工人采用金属材料编织衣服的目的是防护人体免受高压电场的危害，故A错误；金属导体有静电屏蔽的作用，运输汽油时把汽油装进金属桶比装进塑料桶安全，故B正确；飞机上起落架的轮胎用导电橡胶制成，是为了及时地把飞机在飞行过程中由于摩擦而产生的电荷通过导体而转移给大地，以免发生放电现象，保证飞机和乘客的安全，故C错误；某些小汽车顶上有一根露在外面的小天线是用来接收无线电信号的，故D错误.
