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第1章　第5节　静电的利用与防护
选择题1～11题，每小题8分，共88分。
基础对点练
题组一　静电的利用与防护
1.关于下列四幅图的说法错误的是(　　)
图甲为静电除尘原理的示意图，带负电的尘埃将被吸附到带正电的板状收集器A上
如图乙所示，给汽车加油前要触摸一下静电释放器，是为了导走人身上的电荷
图丙为静电喷漆的原理图，涂料微粒在电场力作用下沿电场线运动到电极上
如图丁所示，高层建筑物顶端安装有避雷针，避雷针的原理为尖端放电
2.(2024·吉林高二校联考)下列关于静电除尘的说法正确的是(　　)
烟雾颗粒被强电场粉碎成更小的颗粒
进入除尘器后，烟雾中的颗粒被强电场电离而带正电，颗粒向电源负极运动
烟雾颗粒带电后，受到竖直向下的电场力而向下运动
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
3.如图是制作口罩的一种新颖的“静电”绝缘纤维布，熔喷层经驻极工艺，表面带有电荷，它能阻隔几微米的飞沫，这种静电的阻隔作用属于(　　)
静电喷涂 静电吸附
静电感应 尖端放电
题组二　静电平衡与静电屏蔽
4.(2024·福建南平高二期末)如图所示，将一不带电的枕形导体放在一个点电荷＋Q(Q>0)的右侧，C、D为枕形导体内部的两点，沿过D点的竖直虚线将导体视为左、右两部分，当达到静电平衡时，下列说法正确的是(　　)
枕形导体左边部分带正电
枕形导体左边部分的电荷量大于右边部分的电荷量
C、D两点的电场强度相等
将点电荷＋Q缓慢靠近枕形导体，C点的电场强度逐渐增大
5.一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，则金属球上的感应电荷在a、b、c三点的电场强度大小分别为Ea、Eb、Ec，则三者相比(　　)
Ea＝Eb＝Ec Ea＝Eb>Ec
Ea＝Eb6.如图所示，某同学把一不带电的验电器用金属网罩起来，用带正电的金属小球靠近金属网但不与网接触，则(　　)
验电器箔片张开
验电器和金属网之间电场强度不为零
用一根导线连接金属网的P、Q两点，导线中有电流通过
拿走金属网，验电器箔片张开
7.(2024·浙江台州高一校联考期中)今年3·15晚会曝光了翻新的绝缘子，高压线的绝缘子不合格，轻则发生击穿事故，造成电力设备损坏，引发停电，重则导致线缆断裂。很多高压线上作业的工人会坐在绝缘子上施工，有时也走在线上，一旦这个时候绝缘子或者是线缆断裂，人就掉下去了。以下说法错误的是(　　)
工人在高压线上带电作业时，穿含有金属丝织物的衣服，起到了静电屏蔽作用
野外高压输电线上方的还有两条导线，它们与大地相连，把高压线屏蔽起来
优质的话筒线在信号传输线外又多包了一层金属网，是为了防止干扰信号
大货车或者油罐车后常有一导电橡胶拖地，橡胶作为最外层材料，内部是两组粗铜丝连接罐体，起到了静电屏蔽作用
综合提升练
8.(多选)(2024·北京怀柔高二校考)在一次科学晚会上，一位老师表演了一个“魔术”：如图，一个没有底的空塑料瓶上固定着一根铁锯条和一块易拉罐(金属)片，把它们分别跟静电起电机的两极相连。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。当把起电机一摇，顿时塑料瓶清澈透明，停止摇动，又是烟雾缭绕。以下分析正确的(　　)
因为静电平衡的导体，尖端电荷更密集，所以锯条附近电场强度最大
空气被电离后形成的自由电子吸附到烟尘上，使烟尘带正电
烟尘受到静电力的作用，最终运动到接正极的金属片上
烟尘受到静电力的作用，最终运动到接负极的金属片上
9.(多选)如图所示为静电除尘示意图，在M、N两点间加高压电源时，金属管内的空气电离，电离出的电子在静电力的作用下运动，遇到烟气中的煤粉，使煤粉带负电荷，因而煤粉被吸附到管壁上，排出的烟就清洁了。就此示意图，下列说法正确的有(　　)
N接电源的正极
M接电源的正极
电场强度EB>EA
电场强度EB10.(多选)如图所示为滚筒式静电分选器，由料斗A，导板B，导体滚筒C，刮板D，料槽E、F和电极G等部件组成。滚筒C和电极G分别接直流高压电源的正、负极，并令滚筒C接地，电源电压很高，足以使电极G附近的空气发生电离产生大量离子，电子会吸附在粉粒表面。现有导电性能不同的两种物质粉粒a、b的混合物从料斗A下落，沿导板B到达转动着的滚筒C，粉粒a具有良好的绝缘性，粉粒b具有良好的导电性能，则下列说法正确的是(　　)
滚筒C应该顺时针旋转
刮板D的作用是将吸附在滚筒C上的粉粒a刮下来
粉粒b从滚筒至落入料槽的过程中电场力对其做正功
强电场电离空气产生大量离子，使得粉粒a、b都带负电，粉粒a、b都吸附在导体滚筒C上，最后被刮板D刮入槽中
11.如图所示，接地的空心金属球壳的右侧放有带正电的小球Q，金属球壳达到静电平衡后，A、B、C三个点处的电场强度大小分别为EA、EB、EC，则下列说法正确的是(　　)
EAEA＝EB金属球壳左侧外表面带正电
金属球壳内侧带正电
培优加强练
12.(12分)如图所示，长为l的金属杆原来不带电，在距其右端d处放一个电荷量为＋q的点电荷。
(1)(6分)金属杆中点处的电场强度为多少？
(2)(6分)金属杆上的感应电荷在杆中点处产生的电场强度为多大？
第5节　静电的利用与防护
1.C　[图甲为静电除尘原理的示意图，根据电荷间的相互作用力可知，异种电荷相互吸引，因此带负电的尘埃将被吸附到带正电的板状收集器A上，故A正确；给汽车加油前要触摸一下静电释放器，其原理是导走人身上的静电，故B正确；图丙为静电喷漆的原理图，因为电场线是曲线，涂料微粒在电场力作用下不会沿电场线运动，故C错误；高层建筑物顶端安装有避雷针，避雷针的原理为尖端放电，故D正确。]
2.D　[静电除尘器的两个电极接高压电源，极间形成强电场，使空气发生电离，自由电子在电场力作用下，向正极加速运动，电子被烟雾颗粒吸附后，一起向电源正极运动，在正极积聚大量颗粒，在重力作用下，从除尘器的下部排出，故D正确。]
3.B　[带电物体能吸引轻小物体，带有病毒的飞沫靠近口罩的熔喷层后，会被吸附在表面，无法通过，从而起到隔离病毒的作用，属于静电吸附，故B正确。]
4.C　[根据静电感应可知，枕形导体左边带负电，右边带正电，且竖直线左、右两部分带等量异种电荷，故A、B错误；达到静电平衡时，导体内部场强为零，故C正确，D错误。]
5.C　[静电平衡后，金属球内的合电场强度处处为零，金属球上感应电荷产生的附加电场的电场强度与电荷量相等的正、负电荷在a、b、c点产生的电场强度大小相等，方向相反。根据等量异种电荷电场分布特点可知正、负电荷在a、b、c三点产生的电场强度大小关系为Ea＝Eb6.D　[不带电的验电器用金属网罩起来，金属网和金属网内的验电器处于静电屏蔽状态，验电器和金属网之间电场强度为零，带正电的金属小球靠近金属网时验电器箔片不张开，用一根导线连接金属网的P、Q两点，不会有电流通过，拿走金属网后，验电器箔片张开，故D正确。]
7.D　[高压带电作业的工人所穿衣服的织物中掺入金属丝是为了增加衣服的导电性，同时也起到静电屏蔽作用，从而保护工作人员的安全，故A正确；野外高压输电线上方的还有两条导线，是防止雷直接击到输电线上，起到静电屏蔽作用，这两条线一般与铁塔相连，将电流引入大地，故B正确；优质的话筒线在信号传输线外又多包了一层金属网，起到静电屏蔽的作用，从而达到屏蔽外部信号对传输信号的干扰，故C正确，大货车或者油罐车后常有一导电橡胶拖地，橡胶作为最外层材料，内部是两组粗铜丝连接罐体。它的作用是及时把油罐车上产生的静电传入大地，从而避免静电造成危害，故D错误。]
8.AC　[因为静电平衡的导体，尖端电荷更密集，所以锯条附近电场强度最大，A正确；空气被电离后形成的自由电子吸附到烟尘上，使烟尘带负电，B错误；带负电的烟尘受到静电力的作用，最终运动到接正极的金属片上，C正确，D错误。]
9.AC　[电子附着在煤粉上，使煤粉带上负电荷，煤粉若能吸附在管壁上，说明管壁带正电荷，因此可知N接电源正极，A正确，B错误；金属棒与金属管可看成圆柱电极与圆环电极，电场线分布情况如图所示，由图可知金属棒附近的B点处电场线较密，而靠近金属管壁的A点处电场线较疏，故B处电场强度比A处电场强度大，即EB>EA，C正确，D错误。]
10.ABC　[滚筒C要顺时针旋转，使粉粒靠近电极G而带上负电，A项正确；强电场电离空气产生大量离子，使得粉粒a、b都带负电，粉粒a绝缘性能良好，粉粒a上的负电与滚筒C上的正电相互吸引，被吸附在滚筒C上，最后被刮板D刮入料槽E中，B项正确；粉粒b导电性能良好，会与滚筒C上的正电荷先中和，然后带上正电，根据同种电荷相互排斥，电场力对粉粒b做正功，故粉粒b落在料槽F中，故C项正确，D项错误。]
11.B　[C点处于点电荷和感应电荷产生的电场中，所以C点的电场强度不等于零；金属空心导体放在点电荷的电场中，出现静电感应现象，最终处于静电平衡状态，导体内部的电场强度处处为零，所以B、A两点的电场强度都为零，则EA＝EB12.(1)0　(2)
解析　(1)金属杆处于静电平衡状态，其内部电场强度处处为零。因此，金属杆中点处的电场强度为0。
(2)点电荷q在金属杆中点处产生的电场强度E点＝k＝，方向水平向左。由于杆中点处的电场强度为零，所以感应电荷在杆中点处产生的电场强度与点电荷在该处产生的电场强度大小相等，方向相反，所以，感应电荷在杆中点处产生的电场强度大小E感＝E点＝。第5节　静电的利用与防护
学习目标　1.了解生产生活中关于静电的利用的几个常见实例。2.分析讨论静电在激光打印、静电喷涂、静电除尘中的应用。3.通过静电现象的利用和防护，增强安全利用静电的意识。
知识点一　静电的利用与防护
油罐车尾部都装有导电拖地带，你知道这是为什么吗？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.静电的利用
(1)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，效率________。
(2)静电喷雾是通过________发生装置使喷出的雾滴带电的喷雾方法。
(3)激光打印也是通过________来实现打印的。
(4)静电还有很多应用，空气净化器，用静电处理________提高发芽率，利用静电处理水，既能杀菌还能减少________等。
2.静电的危害
(1)静电吸附尘埃会对印刷、制药、合成纤维等工业生产带来危害。
(2)静电对高密仪器有干扰甚至毁坏作用。
(3)静电最大的危害是静电火花点燃某些易燃物质而引起爆炸。
3.静电的防护
(1)抑制静电的产生。
(2)加速静电的泄漏。
(3)进行静电中和。
常用的防护措施有：
①接地；②搭接；③屏蔽；④对几乎不能泄漏静电的绝缘体用抗静电剂以增大电导率，使静电易于泄露；⑤采用喷雾、洒水等方法提高环境湿度，抑制静电的产生；⑥使用静电消除器，进行静电中和。
4.雷击：带电云层接近地面时，地面上的物体由于____________而带异种电荷，这些感应电荷分布在高大建筑物、大树等突出的物体上，物体和云层间形成很强的电场，使空气电离，云层与地面间形成强烈的____________。
5.避雷针的工作原理
①避雷针：人们通常在高大建筑物上安装尖端导体，并用符合规格的导线与埋在地下的接地装置连接起来，这种装置称为避雷针。
避雷针工作原理示意图
②工作原理：当带电云层接近时，避雷针上的感应电荷在其附近产生强________，使避雷针与带电云层间的空气电离，电荷通过避雷针和符合规格的导线被直接引入大地，从而达到保护建筑物的目的。
例1 (2024·福州长乐一中高二校考)如图是静电喷涂原理的示意图。发射极喷枪喷嘴与吸极被涂工件之间有强电场。在强电场作用下，一带电的涂料微粒(不计重力)从发射极由静止释放，加速飞向吸极，以达到喷涂目的。下列表述正确的是(　　)
A.加速飞向吸极的带电的涂料微粒带正电荷
B.带电的涂料微粒加速飞向吸极，电场强度方向由发射极指向吸极
C.在强电场中同一位置带电荷量越多的涂料微粒所受静电力越大
D.带电的涂料微粒受静电力的方向与电场强度方向相同
听课笔记　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
训练1 如果工厂流水线上的产品需要除静电，挨个摸一下显然不现实，于是一种适合流水线上除静电的设备——除静电风扇就应运而生了。这种风扇出风口有一层金属丝网，含有大量正负电荷宏观上呈电中性的气流从金属丝网吹向流水线上的产品，产品所带的静电就被除去了。这种静电风扇简单可靠，因而获得了普遍应用。关于这种除静电风扇，下面说法正确的是(　　)
A.除静电风扇只能除去流水线上产品所带的正电荷
B.除静电风扇只能除去流水线上产品所带的负电荷
C.除静电风扇使用过程中金属丝网必须可靠接地
D.除静电风扇使用过程中金属丝网不用接地
知识点二　静电平衡与静电屏蔽
1.如图所示，将不带电的金属导体放在电场中，导体内的自由电子将发生定向移动，使导体两端出现等量异号电荷。请思考下列问题：
(1)自由电子定向移动的原因是什么？定向移动的方向如何？
(2)自由电子能否一直定向移动？为什么？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
2.金属笼子接上50 kV的高压，但笼里的人为什么却安然无恙？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.静电平衡
(1)静电平衡：放在电场中的导体，当导体内部总电场强度为零时，导体内的自由电子________________的状态。
(2)静电平衡的特点：处于静电平衡状态的导体，内部电场强度处处为________，电荷只分布在导体的________上。
(3)静电平衡的实质
①在达到静电平衡过程中，外电场引起金属导体内自由电荷的定向移动，使导体两侧出现感应电荷，感应电荷在导体内部产生与原电场E方向相反的电场E′，导致合电场强度减小。当感应电荷继续增加，合电场强度逐渐减小，合电场强度为零时，自由电荷的定向移动停止。
②静电平衡的条件：导体内部的电场强度为零，即E合＝0(E′＝－E)。
2.静电屏蔽
(1)如果导体是中空的，当它达到静电平衡时内部合场强为零。这样，导体的表面就会对它的内部起到“保护”作用，使其内部不受外部电场的影响。这种现象称为静电屏蔽。
(2)静电屏蔽的实质
静电屏蔽的实质是利用静电感应现象，使金属壳内感应电荷产生电场的电场强度和外加电场的电场强度的矢量和为零，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。
(3)静电屏蔽的两种情况的比较
屏蔽外电场 屏蔽内电场
图示
实现 过程 场源电荷在空腔内产生的电场与导体球壳表面上感应电荷在空腔内产生的电场的合场强为零，达到静电平衡状态，起到屏蔽外电场的作用 当空腔外部接地时，外表面的感应电荷因被大地传导过来的异种电荷中和，外部电场消失，起到屏蔽内电场的作用
最终 结论 空腔内导体不受外界电场影响 接地导体空腔外部不受内部电场影响
本质 静电感应与静电平衡
【思考】 电场中导体腔内的电场强度为零的实质是什么？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
角度1　静电平衡状态
例2 如图所示，把一个架在绝缘支架上的枕形导体放在正点电荷形成的电场中，导体处于静电平衡状态。下列说法正确的是(　　)
A.导体内部A点的电场强度大于B点的电场强度
B.感应电荷在A、B两点产生的附加电场强度EA＝EB
C.感应电荷在A、B两点产生的附加电场强度EAD.当开关S闭合时，电子从大地沿导线向导体移动
听课笔记　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
求导体中某点的感应电荷产生的场强的方法
(1)先求出外电场场强E外的大小和方向。
(2)由于导体处于静电平衡状态，则满足静电平衡条件E合＝0。
(3)由E外＋E感＝0，求出该点感应电场E感的大小和方向。
角度2　静电屏蔽
例3 为了研究空腔导体内外表面的电荷分布情况，取两个验电器A和B，将B上的金属球改装成一个几乎封闭的空心金属球C(仅在上端开有小孔)，D是带有绝缘柄的金属小球，如图所示。实验前它们都不带电，实验时首先将带正电的玻璃棒(图中未画出)与C接触，使C带电。以下说法正确的是(　　)
A.若将带正电的玻璃棒接触C的外表面，则B的箔片带负电
B.若将带正电的玻璃棒接触C的内表面，则B的箔片不会带电
C.使D接触C的外表面，然后接触A，操作若干次，观察到A的箔片张角变大
D.使D接触C的内表面，然后接触A，操作若干次，观察到A的箔片张角变大
听课笔记　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
训练2 将悬挂在绝缘细线上的带正电的小球A放在不带电的金属空心球C内(不与球接触)，另有一个悬挂在绝缘细线上的带负电的小球B向C靠近，如图所示，则(　　)
A.A向左偏离竖直方向，B向右偏离竖直方向
B.A的位置不变，B向右偏离竖直方向
C.A向左偏离竖直方向，B的位置不变
D.A和B的位置都不变
随堂对点自测
1.(静电的利用与防护)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地应用，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”
2.(静电的利用)静电喷涂利用了电荷之间的相互作用，其喷涂原理如图所示，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
3.(静电平衡)矩形金属导体处于正点电荷Q产生的电场中，静电平衡时，感应电荷产生的电场在导体内的电场线正确的是(　　)
4.(静电屏蔽)(2024·包钢一中高二月考)如图所示，A是带正电的物体，B是金属网，C是原来不带电的金箔验电器，能使验电器的金箔张开的是(　　)
第5节　静电的利用与防护
知识点一
导学
提示　油罐车在运输的时候，油会与桶壁摩擦起电，油罐车后面拖一条导电拖地带就可以将产生的静电及时导走，防止静电积累到一定程度再放电发生爆炸危害。
知识梳理
1.(1)高　(2)高压静电　(3)静电　(4)种子　水垢　4.静电感应　火花放电　5.②电场
例1 C　[由于发射极与电源负极相连，吸极与电源正极相连，电场强度方向由吸极指向发射极，则加速飞向吸极的带电的涂料微粒带负电荷，故A、B错误；根据F＝qE可知，在强电场中同一位置带电荷量越多的涂料微粒所受静电力越大，故C正确；由于涂料微粒带负电，可知带电的涂料微粒受静电力的方向与电场强度方向相反，故D错误。]
训练1 C　[除静电风扇出风口有一层金属丝网，含有大量正负电荷，宏观上呈电中性的气流从金属丝网吹向流水线上的产品，因此除静电风扇既能除去流水线上产品所带的正电荷，也能除去流水线上产品所带的负电荷，A、B错误；由消除静电的原理可知，除静电风扇使用过程中金属丝网必须可靠接地，使流水线上产品所带的静电荷除去，C正确，D错误。]
知识点二
导学
1.提示　(1)自由电子受外加电场的静电力作用而定向移动，向着与电场相反的方向定向移动。
(2)不能。感应电荷产生的电场与外加电场反向，阻碍电子的定向移动，当这两个电场大小相等时，电子的定向移动停止。
2.提示　由于金属笼子的静电屏蔽作用。
知识梳理
1.(1)不再定向移动　(2)零　外表面
[思考]
提示　根据静电平衡的特点，导体腔内壁的电场强度为零，且没有电荷，这样在金属空腔内部没有电场，故导体壳空腔内部的电场强度处处为0。电场强度为零的实质是电场强度的叠加，合电场强度为零。
例2 D　[枕形导体在点电荷附近，出现静电感应现象，导致电荷重新分布，因此在枕形导体内部感应电荷的电场与点电荷的电场叠加，静电平衡时，导体内部电场强度处处为零，A错误；导体内部的电场强度处处为零，所以感应电荷产生的附加电场强度的大小与点电荷产生的电场强度的大小相等、方向相反，故EA>EB，B、C错误；当开关S闭合时，电子从大地沿导线向导体移动，中和导体B端多余的正电荷，D正确。]
例3 C　[若将带正电的玻璃棒接触C的外表面，则C的外表面及B的两箔片带正电，故A错误；若将带正电的玻璃棒接触C的内表面，根据静电平衡的原理，净电荷分布在外表面，则B的两箔片带正电，故B错误；D接触C的外表面，D带正电，然后D与A接触，则D的一部分电荷转移到A上，之后D每次与C接触，再接触A，均会有一部分电荷转移到A上，A带的正电荷变多，故A的箔片张角变大，故C正确；C的内表面不带电，D与C内表面接触几乎无电荷转移，D再与A接触，A的箔片也不会张开，故D错误。]
训练2 B　[带正电的小球A放在不带电的金属空心球C内，由于静电感应，空心球外壳带正电，内壁带负电，因此B所在处有电场，所以B在静电力作用下向右偏而靠近C；由于空心球能屏蔽B球的电场，所以，A所在处电场强度为零，故A球不受静电力作用，位置不变，故B正确。]
随堂对点自测
1.B　[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，静电喷涂机属于利用静电技术，故B正确。]
2.A　[根据电荷间的相互作用特点结合题图分析。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。]
3.B　[处于静电平衡状态的导体，其内部合电场强度处处为零，感应电荷产生的电场在导体内的电场线一定与点电荷的电场线反向。故B正确。]
4.C　[图A、B中，由于金属网的屏蔽作用，带电体A对验电器无作用，故A、B错误；图C中，受带电体A作用，金属网内外分别带等量异种感应电荷，在验电器处有电场，即能使验电器的金箔张开，故C正确；图D中由于金属网接地，网罩外无电场，无法使验电器的金箔张开，故D错误。](共54张PPT)
第5节　静电的利用与防护
第1章　静电力与电场强度
1.了解生产生活中关于静电的利用的几个常见实例。
2.分析讨论静电在激光打印、静电喷涂、静电除尘中的应用。3.通过静电现象的利用和防护，增强安全利用静电的意识。
学习目标
目 录
CONTENTS
知识点
01
随堂对点自测
02
课后巩固训练
03
知识点
1
知识点二　静电平衡与静电屏蔽
知识点一　静电的利用与防护
知识点一　静电的利用与防护
油罐车尾部都装有导电拖地带，你知道这是为什么吗？
提示　油罐车在运输的时候，油会与桶壁摩擦起电，油罐车后面拖一条导电拖地带就可以将产生的静电及时导走，防止静电积累到一定程度再放电发生爆炸危害。
1.静电的利用
(1)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，效率____。
(2)静电喷雾是通过__________发生装置使喷出的雾滴带电的喷雾方法。
(3)激光打印也是通过______来实现打印的。
(4)静电还有很多应用，空气净化器，用静电处理______提高发芽率，利用静电处理水，既能杀菌还能减少______等。
高
高压静电
静电
种子
水垢
2.静电的危害
(1)静电吸附尘埃会对印刷、制药、合成纤维等工业生产带来危害。
(2)静电对高密仪器有干扰甚至毁坏作用。
(3)静电最大的危害是静电火花点燃某些易燃物质而引起爆炸。
3.静电的防护
(1)抑制静电的产生。
(2)加速静电的泄漏。
(3)进行静电中和。
常用的防护措施有：
①接地；②搭接；③屏蔽；④对几乎不能泄漏静电的绝缘体用抗静电剂以增大电导率，使静电易于泄露；⑤采用喷雾、洒水等方法提高环境湿度，抑制静电的产生；⑥使用静电消除器，进行静电中和。
4.雷击：带电云层接近地面时，地面上的物体由于__________而带异种电荷，这些感应电荷分布在高大建筑物、大树等突出的物体上，物体和云层间形成很强的电场，使空气电离，云层与地面间形成强烈的__________。
静电感应
火花放电
5.避雷针的工作原理
①避雷针：人们通常在高大建筑物上安装尖端导体，并用符合规格的导线与埋在地下的接地装置连接起来，这种装置称为避雷针。
避雷针工作原理示意图
②工作原理：当带电云层接近时，避雷针上的感应电荷在其附近产生强______，使避雷针与带电云层间的空气电离，电荷通过避雷针和符合规格的导线被直接引入大地，从而达到保护建筑物的目的。
电场
C
例1 (2024·福州长乐一中高二校考)如图是静电喷涂原理的示意图。发射极喷枪喷嘴与吸极被涂工件之间有强电场。在强电场作用下，一带电的涂料微粒(不计重力)从发射极由静止释放，加速飞向吸极，以达到喷涂目的。下列表述正确的是(　　)
A.加速飞向吸极的带电的涂料微粒带正电荷
B.带电的涂料微粒加速飞向吸极，电场强度方向由发射极指向吸极
C.在强电场中同一位置带电荷量越多的涂料微粒所受静电力越大
D.带电的涂料微粒受静电力的方向与电场强度方向相同
解析　由于发射极与电源负极相连，吸极与电源正极相连，电场强度方向由吸极指向发射极，则加速飞向吸极的带电的涂料微粒带负电荷，故A、B错误；根据F＝qE可知，在强电场中同一位置带电荷量越多的涂料微粒所受静电力越大，故C正确；由于涂料微粒带负电，可知带电的涂料微粒受静电力的方向与电场强度方向相反，故D错误。
C
训练1 如果工厂流水线上的产品需要除静电，挨个摸一下显然不现实，于是一种适合流水线上除静电的设备——除静电风扇就应运而生了。这种风扇出风口有一层金属丝网，含有大量正负电荷宏观上呈电中性的气流从金属丝网吹向流水线上的产品，产品所带的静电就被除去了。这种静电风扇简单可靠，因而获得了普遍应用。关于这种除静电风扇，下面说法正确的是(　　)
A.除静电风扇只能除去流水线上产品所带的正电荷
B.除静电风扇只能除去流水线上产品所带的负电荷
C.除静电风扇使用过程中金属丝网必须可靠接地
D.除静电风扇使用过程中金属丝网不用接地
解析　除静电风扇出风口有一层金属丝网，含有大量正负电荷，宏观上呈电中性的气流从金属丝网吹向流水线上的产品，因此除静电风扇既能除去流水线上产品所带的正电荷，也能除去流水线上产品所带的负电荷，A、B错误；由消除静电的原理可知，除静电风扇使用过程中金属丝网必须可靠接地，使流水线上产品所带的静电荷除去，C正确，D错误。
知识点二　静电平衡与静电屏蔽
1.如图所示，将不带电的金属导体放在电场中，导体内的自由电子将发生定向移动，使导体两端出现等量异号电荷。请思考下列问题：
(1)自由电子定向移动的原因是什么？定向移动的方向如何？
(2)自由电子能否一直定向移动？为什么？
提示　(1)自由电子受外加电场的静电力作用而定向移动，向着与电场相反的方向定向移动。
(2)不能。感应电荷产生的电场与外加电场反向，阻碍电子的定向移动，当这两个电场大小相等时，电子的定向移动停止。
2.金属笼子接上50 kV的高压，但笼里的人为什么却安然无恙？
提示　由于金属笼子的静电屏蔽作用。
1.静电平衡
(1)静电平衡：放在电场中的导体，当导体内部总电场强度为零时，导体内的自由电子______________的状态。
(2)静电平衡的特点：处于静电平衡状态的导体，内部电场强度处处为____，电荷只分布在导体的________上。
(3)静电平衡的实质
①在达到静电平衡过程中，外电场引起金属导体内自由电荷的定向移动，使导体两侧出现感应电荷，感应电荷在导体内部产生与原电场E方向相反的电场E′，导致合电场强度减小。当感应电荷继续增加，合电场强度逐渐减小，合电场强度为零时，自由电荷的定向移动停止。
②静电平衡的条件：导体内部的电场强度为零，即E合＝0(E′＝－E)。
不再定向移动
零
外表面
2.静电屏蔽
(1)如果导体是中空的，当它达到静电平衡时内部合场强为零。这样，导体的表面就会对它的内部起到“保护”作用，使其内部不受外部电场的影响。这种现象称为静电屏蔽。
(2)静电屏蔽的实质
静电屏蔽的实质是利用静电感应现象，使金属壳内感应电荷产生电场的电场强度和外加电场的电场强度的矢量和为零，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。
(3)静电屏蔽的两种情况的比较
屏蔽外电场 屏蔽内电场
图示
实现过程 场源电荷在空腔内产生的电场与导体球壳表面上感应电荷在空腔内产生的电场的合场强为零，达到静电平衡状态，起到屏蔽外电场的作用 当空腔外部接地时，外表面的感应电荷因被大地传导过来的异种电荷中和，外部电场消失，起到屏蔽内电场的作用
最终结论 空腔内导体不受外界电场影响 接地导体空腔外部不受内部电场影响
本质 静电感应与静电平衡
【思考】 电场中导体腔内的电场强度为零的实质是什么？
提示　根据静电平衡的特点，导体腔内壁的电场强度为零，且没有电荷，这样在金属空腔内部没有电场，故导体壳空腔内部的电场强度处处为0。电场强度为零的实质是电场强度的叠加，合电场强度为零。
D
角度1　静电平衡状态
例2 如图所示，把一个架在绝缘支架上的枕形导体放在正点电荷形成的电场中，导体处于静电平衡状态。下列说法正确的是(　　)
A.导体内部A点的电场强度大于B点的电场强度
B.感应电荷在A、B两点产生的附加电场强度EA＝EB
C.感应电荷在A、B两点产生的附加电场强度EAD.当开关S闭合时，电子从大地沿导线向导体移动
解析　枕形导体在点电荷附近，出现静电感应现象，导致电荷重新分布，因此在枕形导体内部感应电荷的电场与点电荷的电场叠加，静电平衡时，导体内部电场强度处处为零，A错误；导体内部的电场强度处处为零，所以感应电荷产生的附加电场强度的大小与点电荷产生的电场强度的大小相等、方向相反，故EA>EB，B、C错误；当开关S闭合时，电子从大地沿导线向导体移动，中和导体B端多余的正电荷，D正确。
求导体中某点的感应电荷产生的场强的方法
(1)先求出外电场场强E外的大小和方向。
(2)由于导体处于静电平衡状态，则满足静电平衡条件E合＝0。
(3)由E外＋E感＝0，求出该点感应电场E感的大小和方向。　　
C
角度2　静电屏蔽
例3 为了研究空腔导体内外表面的电荷分布情况，取两个验电器A和B，将B上的金属球改装成一个几乎封闭的空心金属球C(仅在上端开有小孔)，D是带有绝缘柄的金属小球，如图所示。实验前它们都不带电，实验时首先将带正电的玻璃棒(图中未画出)与C接触，使C带电。以下说法正确的是(　　)
A.若将带正电的玻璃棒接触C的外表面，则B的箔片带负电
B.若将带正电的玻璃棒接触C的内表面，则B的箔片不会带电
C.使D接触C的外表面，然后接触A，操作若干次，观察到A的箔片张角变大
D.使D接触C的内表面，然后接触A，操作若干次，观察到A的箔片张角变大
解析　若将带正电的玻璃棒接触C的外表面，则C的外表面及B的两箔片带正电，故A错误；若将带正电的玻璃棒接触C的内表面，根据静电平衡的原理，净电荷分布在外表面，则B的两箔片带正电，故B错误；D接触C的外表面，D带正电，然后D与A接触，则D的一部分电荷转移到A上，之后D每次与C接触，再接触A，均会有一部分电荷转移到A上，A带的正电荷变多，故A的箔片张角变大，故C正确；C的内表面不带电，D与C内表面接触几乎无电荷转移，D再与A接触，A的箔片也不会张开，故D错误。
B
训练2 将悬挂在绝缘细线上的带正电的小球A放在不带电的金属空心球C内(不与球接触)，另有一个悬挂在绝缘细线上的带负电的小球B向C靠近，如图所示，则(　　)
A.A向左偏离竖直方向，B向右偏离竖直方向
B.A的位置不变，B向右偏离竖直方向
C.A向左偏离竖直方向，B的位置不变
D.A和B的位置都不变
解析　带正电的小球A放在不带电的金属空心球C内，由于静电感应，空心球外壳带正电，内壁带负电，因此B所在处有电场，所以B在静电力作用下向右偏而靠近C；由于空心球能屏蔽B球的电场，所以，A所在处电场强度为零，故A球不受静电力作用，位置不变，故B正确。
随堂对点自测
2
B
1.(静电的利用与防护)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地应用，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，静电喷涂机属于利用静电技术，故B正确。
A
2.(静电的利用)静电喷涂利用了电荷之间的相互作用，其喷涂原理如图所示，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　根据电荷间的相互作用特点结合题图分析。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。
B
3.(静电平衡)矩形金属导体处于正点电荷Q产生的电场中，静电平衡时，感应电荷产生的电场在导体内的电场线正确的是(　　)
解析　处于静电平衡状态的导体，其内部合电场强度处处为零，感应电荷产生的电场在导体内的电场线一定与点电荷的电场线反向。故B正确。
C
4.(静电屏蔽)(2024·包钢一中高二月考)如图所示，A是带正电的物体，B是金属网，C是原来不带电的金箔验电器，能使验电器的金箔张开的是(　　)
解析　图A、B中，由于金属网的屏蔽作用，带电体A对验电器无作用，故A、B错误；图C中，受带电体A作用，金属网内外分别带等量异种感应电荷，在验电器处有电场，即能使验电器的金箔张开，故C正确；图D中由于金属网接地，网罩外无电场，无法使验电器的金箔张开，故D错误。
课后巩固训练
3
C
题组一　静电的利用与防护
1.关于下列四幅图的说法错误的是(　　)
基础对点练
A.图甲为静电除尘原理的示意图，带负电的尘埃将被吸附到带正电的板状收集器A上
B.如图乙所示，给汽车加油前要触摸一下静电释放器，是为了导走人身上的电荷
C.图丙为静电喷漆的原理图，涂料微粒在电场力作用下沿电场线运动到电极上
D.如图丁所示，高层建筑物顶端安装有避雷针，避雷针的原理为尖端放电
解析　图甲为静电除尘原理的示意图，根据电荷间的相互作用力可知，异种电荷相互吸引，因此带负电的尘埃将被吸附到带正电的板状收集器A上，故A正确；给汽车加油前要触摸一下静电释放器，其原理是导走人身上的静电，故B正确；图丙为静电喷漆的原理图，因为电场线是曲线，涂料微粒在电场力作用下不会沿电场线运动，故C错误；高层建筑物顶端安装有避雷针，避雷针的原理为尖端放电，故D正确。
D
2.(2024·吉林高二校联考)下列关于静电除尘的说法正确的是(　　)
A.烟雾颗粒被强电场粉碎成更小的颗粒
B.进入除尘器后，烟雾中的颗粒被强电场电离而带正电，颗粒向电源负极运动
C.烟雾颗粒带电后，受到竖直向下的电场力而向下运动
D.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
解析　静电除尘器的两个电极接高压电源，极间形成强电场，使空气发生电离，自由电子在电场力作用下，向正极加速运动，电子被烟雾颗粒吸附后，一起向电源正极运动，在正极积聚大量颗粒，在重力作用下，从除尘器的下部排出，故D正确。
B
3.如图是制作口罩的一种新颖的“静电”绝缘纤维布，熔喷层经驻极工艺，表面带有电荷，它能阻隔几微米的飞沫，这种静电的阻隔作用属于(　　)
A.静电喷涂 B.静电吸附 C.静电感应 D.尖端放电
解析　带电物体能吸引轻小物体，带有病毒的飞沫靠近口罩的熔喷层后，会被吸附在表面，无法通过，从而起到隔离病毒的作用，属于静电吸附，故B正确。
C
题组二　静电平衡与静电屏蔽
4.(2024·福建南平高二期末)如图所示，将一不带电的枕形导体放在一个点电荷＋Q(Q>0)的右侧，C、D为枕形导体内部的两点，沿过D点的竖直虚线将导体视为左、右两部分，当达到静电平衡时，下列说法正确的是(　　)
A.枕形导体左边部分带正电
B.枕形导体左边部分的电荷量大于右边部分的电荷量
C.C、D两点的电场强度相等
D.将点电荷＋Q缓慢靠近枕形导体，C点的电场强度逐渐增大
解析　根据静电感应可知，枕形导体左边带负电，右边带正电，且竖直线左、右两部分带等量异种电荷，故A、B错误；达到静电平衡时，导体内部场强为零，故C正确，D错误。
C
5.一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，则金属球上的感应电荷在a、b、c三点的电场强度大小分别为Ea、Eb、Ec，则三者相比(　　)
解析　静电平衡后，金属球内的合电场强度处处为零，金属球上感应电荷产生的附加电场的电场强度与电荷量相等的正、负电荷在a、b、c点产生的电场强度大小相等，方向相反。根据等量异种电荷电场分布特点可知正、负电荷在a、b、c三点产生的电场强度大小关系为Ea＝EbD
6.如图所示，某同学把一不带电的验电器用金属网罩起来，用带正电的金属小球靠近金属网但不与网接触，则(　　)
A.验电器箔片张开
B.验电器和金属网之间电场强度不为零
C.用一根导线连接金属网的P、Q两点，导线中有电流通过
D.拿走金属网，验电器箔片张开
解析　不带电的验电器用金属网罩起来，金属网和金属网内的验电器处于静电屏蔽状态，验电器和金属网之间电场强度为零，带正电的金属小球靠近金属网时验电器箔片不张开，用一根导线连接金属网的P、Q两点，不会有电流通过，拿走金属网后，验电器箔片张开，故D正确。
D
7.(2024·浙江台州高一校联考期中)今年3·15晚会曝光了翻新的绝缘子，高压线的绝缘子不合格，轻则发生击穿事故，造成电力设备损坏，引发停电，重则导致线缆断裂。很多高压线上作业的工人会坐在绝缘子上施工，有时也走在线上，一旦这个时候绝缘子或者是线缆断裂，人就掉下去了。以下说法错误的是(　　)
A.工人在高压线上带电作业时，穿含有金属丝织物的衣服，起到了静电屏蔽作用
B.野外高压输电线上方的还有两条导线，它们与大地相连，把高压线屏蔽起来
C.优质的话筒线在信号传输线外又多包了一层金属网，是为了防止干扰信号
D.大货车或者油罐车后常有一导电橡胶拖地，橡胶作为最外层材料，内部是两组粗铜丝连接罐体，起到了静电屏蔽作用
解析　高压带电作业的工人所穿衣服的织物中掺入金属丝
是为了增加衣服的导电性，同时也起到静电屏蔽作用，从
而保护工作人员的安全，故A正确；野外高压输电线上方
的还有两条导线，是防止雷直接击到输电线上，起到静电
屏蔽作用，这两条线一般与铁塔相连，将电流引入大地，故B正确；优质的话筒线在信号传输线外又多包了一层金属网，起到静电屏蔽的作用，从而达到屏蔽外部信号对传输信号的干扰，故C正确，大货车或者油罐车后常有一导电橡胶拖地，橡胶作为最外层材料，内部是两组粗铜丝连接罐体。它的作用是及时把油罐车上产生的静电传入大地，从而避免静电造成危害，故D错误。
AC
8.(多选)(2024·北京怀柔高二校考)在一次科学晚会上，一位老师表演了一个“魔术”：如图，一个没有底的空塑料瓶上固定着一根铁锯条和一块易拉罐(金属)片，把它们分别跟静电起电机的两极相连。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。当把起电机一摇，顿时塑料瓶清澈透明，停止摇动，又是烟雾缭绕。以下分析正确的(　　)
综合提升练
A.因为静电平衡的导体，尖端电荷更密集，所以锯条附近电场强度最大
B.空气被电离后形成的自由电子吸附到烟尘上，使烟尘带正电
C.烟尘受到静电力的作用，最终运动到接正极的金属片上
D.烟尘受到静电力的作用，最终运动到接负极的金属片上
解析　因为静电平衡的导体，尖端电荷更密集，所以锯条附近电场强度最大，A正确；空气被电离后形成的自由电子吸附到烟尘上，使烟尘带负电，B错误；带负电的烟尘受到静电力的作用，最终运动到接正极的金属片上，C正确，D错误。
AC
9.(多选)如图所示为静电除尘示意图，在M、N两点间加高压电源时，金属管内的空气电离，电离出的电子在静电力的作用下运动，遇到烟气中的煤粉，使煤粉带负电荷，因而煤粉被吸附到管壁上，排出的烟就清洁了。就此示意图，下列说法正确的有(　　)
A.N接电源的正极
B.M接电源的正极
C.电场强度EB>EA
D.电场强度EB解析　电子附着在煤粉上，使煤粉带上负电荷，煤粉若能吸附在管壁上，说明管壁带正电荷，因此可知N接电源正极，A正确，B错误；金属棒与金属管可看成圆柱电极与圆环电极，电场线分布情况如图所示，由图可知金属棒附近的B点处电场线较密，而靠近金属管壁的A点处电场线较疏，故B处电场强度比A处电场强度大，即EB>EA，C正确，D错误。
ABC
10.(多选)如图所示为滚筒式静电分选器，由料斗A，导板B，导体滚筒C，刮板D，料槽E、F和电极G等部件组成。滚筒C和电极G分别接直流高压电源的正、负极，并令滚筒C接地，电源电压很高，足以使电极G附近的空气发生电离产生大量离子，电子会吸附在粉粒表面。现有导电性能不同的两种物质粉粒a、b的混合物从料斗A下落，沿导板B到达转动着的滚筒C，粉粒a具有良好的绝缘性，粉粒b具有良好的导电性能，则下列说法正确的是(　 　)
A.滚筒C应该顺时针旋转
B.刮板D的作用是将吸附在滚筒C上的粉粒a刮下来
C.粉粒b从滚筒至落入料槽的过程中电场力对其做正功
D.强电场电离空气产生大量离子，使得粉粒a、b都带负电，粉粒a、b都吸附在导体滚筒C上，最后被刮板D刮入槽中
解析　滚筒C要顺时针旋转，使粉粒靠近电极G而带上负电，A项正确；强电场电离空气产生大量离子，使得粉粒a、b都带负电，粉粒a绝缘性能良好，粉粒a上的负电与滚筒C上的正电相互吸引，被吸附在滚筒C上，最后被刮板D刮入料槽E中，B项正确；粉粒b导电性能良好，会与滚筒C上的正电荷先中和，然后带上正电，根据同种电荷相互排斥，电场力对粉粒b做正功，故粉粒b落在料槽F中，故C项正确，D项错误。
B
11.如图所示，接地的空心金属球壳的右侧放有带正电的小球Q，金属球壳达到静电平衡后，A、B、C三个点处的电场强度大小分别为EA、EB、EC，则下列说法正确的是(　　)
A.EAB.EA＝EBC.金属球壳左侧外表面带正电
D.金属球壳内侧带正电
解析　C点处于点电荷和感应电荷产生的电场中，所以C点的电场强度不等于零；金属空心导体放在点电荷的电场中，出现静电感应现象，最终处于静电平衡状态，导体内部的电场强度处处为零，所以B、A两点的电场强度都为零，则EA＝EB12.如图所示，长为l的金属杆原来不带电，在距其右端d处放一个电荷量为＋q的点电荷。
综合提升练
(1)金属杆中点处的电场强度为多少？
(2)金属杆上的感应电荷在杆中点处产生的电场强度为多大？
解析　(1)金属杆处于静电平衡状态，其内部电场强度处处为零。因此，金属杆中点处的电场强度为0。

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