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1、同步導(dǎo)學(xué)方案課后強(qiáng)化演練第7節(jié)靜電現(xiàn)象的應(yīng)用1靜電感應(yīng)現(xiàn)象如圖所示，將一不帶電的金屬導(dǎo)體ABCD放到場(chǎng)強(qiáng)為E0的電場(chǎng)中，導(dǎo)體內(nèi)的自由電子在電場(chǎng)力的作用下，逆著電場(chǎng)線方向定向移動(dòng)，使導(dǎo)體的一側(cè)聚集負(fù)電荷，而導(dǎo)體另一側(cè)卻聚集等量的正電荷，這種現(xiàn)象就是靜電感應(yīng)現(xiàn)象教 材 要 點(diǎn) 解 讀對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)P262靜電平衡狀態(tài)：導(dǎo)體上(包括表面)處處無(wú)電荷定向移動(dòng)的狀態(tài)3靜電平衡狀態(tài)導(dǎo)體的特征(1)處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)處處為零(2)處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，其外部的場(chǎng)強(qiáng)方向必跟該點(diǎn)的表面垂直(3)處于靜電平衡狀態(tài)的整個(gè)導(dǎo)體是個(gè)等勢(shì)體，它的表面是個(gè)等勢(shì)面(1)不要認(rèn)為達(dá)到靜電平衡需要很長(zhǎng)

2、時(shí)間，其實(shí)金屬導(dǎo)體建立靜電平衡狀態(tài)的時(shí)間只有幾微秒，相當(dāng)快(2)達(dá)到靜電平衡后，自由電子沒(méi)有定向移動(dòng)而不是說(shuō)導(dǎo)體內(nèi)部的電荷不動(dòng)，內(nèi)部的電子仍在做無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng)(3)導(dǎo)體達(dá)到靜電平衡后，內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)處處為零是指原電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E0與導(dǎo)體兩端感應(yīng)電荷產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)E的合場(chǎng)強(qiáng)為零(4)應(yīng)該注意靜電感應(yīng)與感應(yīng)起電的區(qū)別和聯(lián)系，感應(yīng)起電是運(yùn)用靜電感應(yīng)現(xiàn)象使物體起電的一種方法，而靜電感應(yīng)則是電場(chǎng)中導(dǎo)體兩端暫時(shí)出現(xiàn)等量相反電荷的現(xiàn)象1凈電荷都分布在導(dǎo)體的表面，導(dǎo)體內(nèi)部沒(méi)有凈電荷2感應(yīng)電荷分布于導(dǎo)體兩端，電性相反，電量相等，遠(yuǎn)同近異，如圖所示：3凈電荷在導(dǎo)體表面分布不均勻，導(dǎo)體表面尖銳處電荷分布密集，平滑處電荷分布稀疏

3、，凹陷處幾乎沒(méi)有電荷，如圖所示：(1)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)，具有靜電平衡的所有特點(diǎn)人與大地都是導(dǎo)體，在人摸(觸)導(dǎo)體的過(guò)程中，帶電體、人、大地組成一個(gè)新導(dǎo)體，地球往往是新導(dǎo)體的遠(yuǎn)端(2)凈電荷是指導(dǎo)體內(nèi)未被中和抵消的剩余電荷，感應(yīng)電荷是指由于靜電感應(yīng)而使導(dǎo)體兩端出現(xiàn)的等量異種電荷1空氣的電離電荷在導(dǎo)體表面的分布與導(dǎo)體的彎曲程度有關(guān)，導(dǎo)體表面突出和尖銳的地方，電荷的分布密集，因此導(dǎo)體尖端附近的電場(chǎng)很強(qiáng)，空氣中殘留的帶電粒子在強(qiáng)電場(chǎng)的作用下發(fā)生劇烈的運(yùn)動(dòng)，把空氣中的氣體分子撞“散”，也就是使分子中的正負(fù)電荷分離這個(gè)現(xiàn)象叫做空氣的電離2. 尖端放電中性分子電離后

4、變成帶負(fù)電的自由電子和失去電子而帶正電的離子這些帶電粒子在強(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，產(chǎn)生更多的帶電粒子那些所帶電荷與導(dǎo)體尖端的電荷符號(hào)相反的粒子，由于被吸引而奔向尖端，與尖端上的電荷中和，這相當(dāng)于導(dǎo)體從尖端失去電荷這個(gè)現(xiàn)象叫尖端放電3尖端放電的應(yīng)用和防止(1)避雷針是利用尖端放電避免雷擊的一種設(shè)施如圖所示，通過(guò)避雷針的尖端放電后，建筑物不至于積累過(guò)多的電荷而遭雷擊(2)尖端放電會(huì)導(dǎo)致高壓設(shè)備上電能的損失，所以高壓設(shè)備中導(dǎo)體的表面應(yīng)該盡量光滑1現(xiàn)象：如圖所示，先使A帶電，然后移近驗(yàn)電器B，由于靜電感應(yīng)，B的金屬箔片張開(kāi)；若把B置于金屬網(wǎng)罩中，發(fā)現(xiàn)B的金屬箔片并不張開(kāi)

5、2定義：具有空腔的金屬導(dǎo)體在靜電平衡狀態(tài)下，不僅導(dǎo)體內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)為零，腔內(nèi)場(chǎng)強(qiáng)也為零，因而置于腔內(nèi)的物體不受外界電場(chǎng)的影響，這種作用叫靜電屏蔽3兩種典型的靜電屏蔽現(xiàn)象(1)外屏蔽：如圖所示，若空腔導(dǎo)體內(nèi)有帶電體，在靜電平衡時(shí)，它的內(nèi)表面將產(chǎn)生等量異號(hào)的感應(yīng)電荷如果外殼不接地，則外表面會(huì)產(chǎn)生與內(nèi)部帶電體等量而同號(hào)的感應(yīng)電荷，此時(shí)感應(yīng)電荷的電場(chǎng)將對(duì)外界產(chǎn)生影響，這時(shí)空腔導(dǎo)體只能對(duì)外電場(chǎng)屏蔽，卻不能屏蔽內(nèi)部帶電體對(duì)外界的影響，所以叫外屏蔽(2)全屏蔽：如圖所示，如果外殼接地，即使內(nèi)部有帶電體存在，這時(shí)內(nèi)表面感應(yīng)的電荷與帶電體所帶的電荷的代數(shù)和為零，而外表面產(chǎn)生的感應(yīng)電荷通過(guò)接地線流入大地外界對(duì)殼內(nèi)無(wú)法影

6、響，內(nèi)部帶電體對(duì)外界的影響也隨之而消除，所以這種屏蔽叫做全屏蔽4靜電屏蔽的應(yīng)用和防止(1)應(yīng)用：為了防止外界信號(hào)的干擾，靜電屏蔽被廣泛地應(yīng)用于科學(xué)技術(shù)工作中許多電子儀器外面都套著金屬罩；通訊電纜外面包著一層鉛皮；高壓帶電作業(yè)人員穿金屬網(wǎng)衣；又如電話線從高壓線下經(jīng)過(guò)，為了防止高壓線對(duì)電話線的影響，在高壓線與電話線之間裝一金屬網(wǎng)等，這些都是用來(lái)防止外界電場(chǎng)干擾的屏蔽措施(2)防止：靜電屏蔽也可帶來(lái)不利的影響如通訊工具在鋼筋結(jié)構(gòu)建筑中接收信號(hào)較弱；宇宙飛船返回地球大氣層時(shí)，與大氣層的高速摩擦，在飛船周?chē)纬梢粚拥入x子體，對(duì)飛船產(chǎn)生靜電屏蔽作用，導(dǎo)致飛船和地面控制中心的通信聯(lián)絡(luò)暫時(shí)中斷(1)分析靜電屏

7、蔽問(wèn)題時(shí)首先要分清外殼是否接地(2)實(shí)際應(yīng)用中金屬外殼不必嚴(yán)格完全封閉，用金屬網(wǎng)罩代替金屬殼體也能起到屏蔽作用. 如圖所示，在孤立點(diǎn)電荷Q的電場(chǎng)中，金屬圓盤(pán)A處于靜電平衡狀態(tài)若金屬圓盤(pán)平面與點(diǎn)電荷在同一平面內(nèi)，試在圓盤(pán)A內(nèi)作出由盤(pán)上感應(yīng)電荷形成的附加電場(chǎng)的三條電場(chǎng)線(用實(shí)線表示，要求嚴(yán)格作圖)解 題 方 法 指 導(dǎo)對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)P27【解析】導(dǎo)體A處于靜電平衡狀態(tài)，因此內(nèi)部每點(diǎn)的合場(chǎng)強(qiáng)都為零，即導(dǎo)體A內(nèi)的每一點(diǎn)，感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度都與點(diǎn)電荷Q在該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等、方向相反，即感應(yīng)電荷的電場(chǎng)線與點(diǎn)電荷Q的電場(chǎng)線重合，且方向相反(注意：圖中的虛線是為了確定A內(nèi)的實(shí)線而畫(huà)出的，并不

8、表示A外部的電場(chǎng)線)【答案】如圖所示【方法總結(jié)】(1)明確研究對(duì)象是否達(dá)到靜電平衡狀態(tài)(2)判斷導(dǎo)體兩端的電荷分布及所產(chǎn)生的電場(chǎng)方向，可由靜電感應(yīng)現(xiàn)象判知同種電荷被盡可能排斥到遠(yuǎn)處，異種電荷被盡可能吸引到近處(3)根據(jù)靜電平衡現(xiàn)象的特點(diǎn)，達(dá)到平衡的導(dǎo)體內(nèi)部，合電場(chǎng)為零，整個(gè)導(dǎo)體是等勢(shì)體，來(lái)計(jì)算感應(yīng)電荷在某點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度或其他問(wèn)題長(zhǎng)為l的導(dǎo)體棒原來(lái)不帶電，現(xiàn)將一帶電荷量為q的點(diǎn)電荷放在距棒左端R處，如圖所示當(dāng)棒達(dá)到靜電平衡后，棒上的感應(yīng)電荷在棒內(nèi)中點(diǎn)P處產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度大小等于_，方向?yàn)開(kāi) 如圖所示，A為帶電的空腔導(dǎo)體，B為離A很遠(yuǎn)的不帶電的驗(yàn)電器，現(xiàn)用一根導(dǎo)線一端與A的內(nèi)壁接觸，另一端與B接觸

9、，則B的金屬箔片是否張開(kāi)？【解析】【答案】張開(kāi)【方法總結(jié)】處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體凈電荷只分布在外表面，應(yīng)注意區(qū)分內(nèi)表面和外表面，在導(dǎo)體外部就是外表面，還應(yīng)注意是凈電荷分布在外表面上如圖所示，金屬球殼A帶有正電，其上方有一小孔a，靜電計(jì)B的金屬球b用導(dǎo)線與金屬球c相連，以下操作所發(fā)生的現(xiàn)象，哪些是正確的()A將c移近A，但不與A接觸，B會(huì)張開(kāi)一定角度B將c與A外表面接觸后移開(kāi)，B會(huì)張開(kāi)一定角度C將c與A內(nèi)表面接觸時(shí)，B不會(huì)張開(kāi)一定角度D將c置于A空腔內(nèi)，但不與A接觸，B不會(huì)張開(kāi)一定角度解析：不論c在A外還是A內(nèi)，都能發(fā)生靜電感應(yīng)，從而使B的指針帶正電使指針張開(kāi)一定角度；不論將c與A的內(nèi)表面還是外

10、表面接觸，因?yàn)榻佑|帶電，指針都帶正電，從而張開(kāi)一定角度答案：AB 如圖所示，兩個(gè)相同的空心金屬球M和N，M帶電荷量為Q，N不帶電(M、N相距很遠(yuǎn)，互不影響)，旁邊各放一個(gè)不帶電的金屬球P和R，當(dāng)將帶正電Q的小球分別放入M和N的空腔中時(shí)()AP、R上均出現(xiàn)感應(yīng)電荷BP、R上均沒(méi)有感應(yīng)電荷CP上有而R上沒(méi)有感應(yīng)電荷DP上沒(méi)有而R上有感應(yīng)電荷【解析】本題考查靜電屏蔽問(wèn)題：當(dāng)將帶正電Q的小球放入M的空腔中時(shí)，由于靜電感應(yīng)，M的內(nèi)表面帶負(fù)電，而外表面帶正電，其電荷量為Q，它與原來(lái)金屬球M外表面所帶的電荷Q正好中和，使外表面不帶電這實(shí)際上是M所帶電荷Q被吸引至內(nèi)表面，所以金屬球M外部不存在電場(chǎng)，不能使P產(chǎn)

11、生靜電感應(yīng)，P上沒(méi)有感應(yīng)電荷當(dāng)將帶正電Q的小球放入原來(lái)不帶電的N的空腔中時(shí)，由于靜電感應(yīng)，N內(nèi)表面帶負(fù)電荷，外表面帶正電荷，N外部有電場(chǎng)，使R產(chǎn)生靜電感應(yīng)，使左端帶負(fù)電，右端帶正電，故選項(xiàng)D正確【答案】D【方法總結(jié)】(1)研究靜電屏蔽問(wèn)題時(shí)，應(yīng)首先判斷金屬殼是否接地(2)若金屬殼不接地，金屬殼內(nèi)部空間不受殼外部電場(chǎng)的影響(3)若金屬殼接地，殼內(nèi)部電場(chǎng)對(duì)殼外空間沒(méi)有影響如圖所示，原來(lái)不帶電的金屬球殼內(nèi)壁接地，將一帶正電的小球放入其中，但不與球殼接觸，則()A球殼內(nèi)壁帶負(fù)電B球殼外壁帶正電C球殼外壁不帶電D若將接地線去掉再移去正電荷，球殼外壁帶負(fù)電解析：球殼內(nèi)正電荷產(chǎn)生電場(chǎng)，使球殼處于靜電平衡狀態(tài)

12、，在球殼的內(nèi)表面出現(xiàn)等量異種電荷，球殼的外表面出現(xiàn)等量同種電荷，當(dāng)球殼接地時(shí)，不論內(nèi)表面接地還是球殼外表面接地，待穩(wěn)定后球殼的電勢(shì)必定為零球殼的外表面無(wú)感應(yīng)電荷，球殼外也沒(méi)有靜電場(chǎng)，這就是接地導(dǎo)體殼的靜電屏蔽作用故A、C選項(xiàng)正確若將接地線去掉再移去球殼內(nèi)正電荷時(shí)，球殼內(nèi)表面的負(fù)電荷就會(huì)分布到球殼的外表面上，內(nèi)壁不再帶電故D選項(xiàng)正確答案：ACD如圖為空腔球形導(dǎo)體(不帶電)，現(xiàn)將一個(gè)帶正電的小金屬球A放入腔內(nèi)，靜電平衡時(shí)，圖中a、b、c三點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)E和電勢(shì)的關(guān)系是()AEaEbEc，abcBEaEbEc，abcCEaEbEc，abcDEaEcEb，abc【解析】【答案】D【方法總結(jié)】導(dǎo)體處于靜電平衡

13、狀態(tài)時(shí)，內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)處處為零，但表面各處的場(chǎng)強(qiáng)并不相同；整個(gè)導(dǎo)體是等勢(shì)體，表面是等勢(shì)面，場(chǎng)強(qiáng)和表面處處垂直若能根據(jù)靜電平衡狀態(tài)時(shí)導(dǎo)體上的電荷分布，畫(huà)出電場(chǎng)線的大體分布，再結(jié)合以上特點(diǎn)，就可以比較空間中一些點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)、電勢(shì)一個(gè)不帶電的空心金屬球，在它的球內(nèi)放一個(gè)正電荷如圖所示，其電場(chǎng)分布正確的是()解析：空心金屬球內(nèi)放一正電荷，由于靜電感應(yīng)使金屬球殼帶正電，球殼上達(dá)到靜電平衡，內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)為零，當(dāng)外殼接地時(shí)，對(duì)外具有屏蔽作用，故選項(xiàng)C、D正確答案：CD默 讀 聯(lián) 想 記 憶對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)P281.導(dǎo)體處于靜電平衡狀態(tài)時(shí)，下列說(shuō)法正確的是()A導(dǎo)體內(nèi)部沒(méi)有電場(chǎng)B導(dǎo)體內(nèi)部沒(méi)有電荷，電荷只分布在導(dǎo)體的

14、外表面C導(dǎo)體內(nèi)部沒(méi)有電荷的運(yùn)動(dòng)D以上說(shuō)法均不正確課 堂 鞏 固 訓(xùn) 練對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)P29解析：導(dǎo)體處于靜電平衡狀態(tài)時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)部不是沒(méi)有電場(chǎng)，而是外電場(chǎng)與感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)的合場(chǎng)強(qiáng)為零，但兩場(chǎng)強(qiáng)仍然存在，故A錯(cuò)；對(duì)于B，不能說(shuō)沒(méi)有電荷，凈電荷只分布在外表面上，自由電子和正電荷仍存在，只是顯中性，故B錯(cuò)；對(duì)于C，導(dǎo)體內(nèi)部的電荷(電子與正電荷)的熱運(yùn)動(dòng)仍然存在，故C錯(cuò)只有D正確答案：D2電工穿的高壓作業(yè)服是用銅絲編織的，下列說(shuō)法正確的是()A銅絲編織的衣服不易拉破B電工被銅絲衣服所包裹，使體內(nèi)電勢(shì)為零C電工被銅絲衣服所包裹，使體內(nèi)場(chǎng)強(qiáng)為零D銅絲電阻小，能對(duì)人體起到保護(hù)作用解析：電工穿的高

15、壓作業(yè)服由銅絲編織，電工穿上它后在自身的外面就覆蓋了一層金屬網(wǎng)，這層網(wǎng)起到了靜電屏蔽的作用，可以有效地防止外部電場(chǎng)對(duì)人身的傷害，對(duì)人體起到保護(hù)作用，C正確答案：C3一個(gè)帶絕緣底座的空心金屬球A帶有4108 C的正電荷，上端開(kāi)有適當(dāng)小孔，有絕緣柄的金屬小球B帶有2108 C的負(fù)電荷，使B球和A球內(nèi)壁接觸，如圖所示，則A、B帶電量分別為()AQA108 C，QB108 CBQA2108 C，QB0CQA0，QB2108 CDQA4108 C，QB2108 C解析：由電荷守恒定律和處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體特點(diǎn)可知B正確答案：B5在如圖所示的實(shí)驗(yàn)中，驗(yàn)電器的金屬箔會(huì)張開(kāi)的是()解析：選項(xiàng)A中不會(huì)張開(kāi)，金屬網(wǎng)可以屏蔽外電場(chǎng)選項(xiàng)B中會(huì)張開(kāi)，因?yàn)榻饘倬W(wǎng)未接地，網(wǎng)內(nèi)的帶電體可以對(duì)外界產(chǎn)生影響選項(xiàng)C、D中不會(huì)張開(kāi)，因?yàn)榻饘倬W(wǎng)已接地，網(wǎng)內(nèi)的帶電體對(duì)網(wǎng)外無(wú)影響，網(wǎng)外的帶電體對(duì)網(wǎng)內(nèi)也無(wú)影響答案：B