高中物理 第一章 靜電場 第9講 靜電現(xiàn)象的應(yīng)用課件 新人教版選修31

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1、第一章靜電場1.知道什么是靜電平衡狀態(tài)，能說出處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體 中電場的特征.2.知道靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體上電荷的分布規(guī)律.3.了解尖端放電、靜電屏蔽現(xiàn)象及其應(yīng)用.目標(biāo)定位二、尖端放電和靜電屏蔽欄目索引一、靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體的電場和電荷分布對點(diǎn)檢測 自查自糾一、靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體的電場和電荷分布n知識梳理1.靜電平衡狀態(tài)發(fā)生靜電感應(yīng)現(xiàn)象時，感應(yīng)電荷的電場與原電場 ，使導(dǎo)體內(nèi)部電場 ，直至為零，導(dǎo)體內(nèi)部自由電子不再發(fā)生 的狀態(tài).2.處于靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體中電場的特征(1)處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，內(nèi)部電場 .(2)處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，其外部表面附近任何一點(diǎn)的場強(qiáng)方向必跟該點(diǎn)的表面 .(3)

2、處于靜電平衡狀態(tài)的整個導(dǎo)體是個 ，它的表面是個 .疊加減弱定向移動處處為0垂直等勢體等勢面答案3.導(dǎo)體上電荷的分布特點(diǎn)(1)導(dǎo)體內(nèi)部 電荷，電荷只分布在導(dǎo)體的 .(2)在導(dǎo)體表面，越尖銳的位置，電荷的密度 ，凹陷的位置幾乎 .沒有外表面越大沒有電荷答案【深度思考】導(dǎo)體達(dá)到靜電平衡狀態(tài)后，導(dǎo)體內(nèi)的電荷還在運(yùn)動嗎？答案答案達(dá)到靜電平衡后，自由電子沒有定向移動，而不是說導(dǎo)體內(nèi)部的電荷不動，內(nèi)部的電子仍在做無規(guī)則的運(yùn)動.答案n典例精析例例1長為l的導(dǎo)體棒原來不帶電，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1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)生的電場強(qiáng)度大小等于_，方向?yàn)開

3、.圖1解析答案總結(jié)提升解析解析導(dǎo)體棒在點(diǎn)電荷q的電場中發(fā)生靜電感應(yīng)，左端出現(xiàn)負(fù)電荷，右端出現(xiàn)正電荷，棒中任何一點(diǎn)都有兩個電場，即外電場：q在該點(diǎn)形成的電場E0；附加電場：棒上感應(yīng)電荷在該點(diǎn)形成的電場E，達(dá)到靜電平衡狀態(tài)時EE0.題中所求的即為E，于是我們通過上述等式轉(zhuǎn)化為求E0.總結(jié)提升總結(jié)提升(1)當(dāng)外電場、導(dǎo)體在電場中的位置或?qū)w的形狀發(fā)生變化時，感應(yīng)電荷的分布會迅速變化，很快達(dá)到新的平衡.(2)靜電平衡時，感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場與外電場在導(dǎo)體內(nèi)部的合場強(qiáng)為零.例例2如圖2所示為一空腔球形導(dǎo)體(不帶電)，現(xiàn)在將一個帶正電的小金屬球A放入空腔中，當(dāng)靜電平衡時，圖中a、b、c三點(diǎn)的場強(qiáng)大小E和電勢

4、的關(guān)系是()A.EaEbEc，abcB.EaEbEc，abcC.EaEbEc，abcD.EaEcEb，abc圖2解析解析空腔球形導(dǎo)體在正電荷A的電場中感應(yīng)的結(jié)果如圖所示，從電場線的疏密可確定a點(diǎn)場強(qiáng)大于c點(diǎn)場強(qiáng)，而b點(diǎn)場強(qiáng)為零，故EaEcEb，而沿著電場線電勢降低，故abc，D選項(xiàng)正確.D返回解析答案n知識梳理二、尖端放電和靜電屏蔽1.所帶電荷與導(dǎo)體尖端的電荷符號 的粒子，由于被吸引而奔向尖端，與尖端上的電荷 ，這相當(dāng)于導(dǎo)體從尖端 電荷.這個現(xiàn)象叫做 .2.把一個電學(xué)儀器放在 的金屬殼(網(wǎng))里，即使殼(網(wǎng))外有電場，由于 保持 為零，外電場對殼(網(wǎng))內(nèi)的儀器也不會 的現(xiàn)象叫靜電屏蔽.相反中和失

5、去尖端放電封閉殼(網(wǎng))內(nèi)場強(qiáng)產(chǎn)生影響答案3.尖端放電和靜電屏蔽的應(yīng)用、防止：(1)尖端放電：應(yīng)用： 是利用尖端放電避免雷擊的一種設(shè)施.防止：高壓設(shè)備中導(dǎo)體的表面盡量 會減少電能的損失.(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.避雷針光滑答案n典例精析例例3如圖3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發(fā)生接觸，達(dá)到靜電平衡狀態(tài)后，則()A.B的空腔內(nèi)電場強(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)電圖3返回解析答案總結(jié)提升解析解析因?yàn)榻饘贇さ耐獗砻娼拥?，所以外表面無感應(yīng)電荷，只有內(nèi)表面有感應(yīng)電

6、荷分布，且由于A帶正電，則B的內(nèi)表面帶負(fù)電，D對，B、C錯；B的空腔內(nèi)有帶正電的小球A產(chǎn)生的電場和金屬殼內(nèi)表面感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場，由電場疊加知，電場線的方向由A指向B，所以空腔內(nèi)電場強(qiáng)度不為零，A錯.答案答案D總結(jié)提升總結(jié)提升靜電屏蔽的兩種情況屏蔽外電場屏蔽內(nèi)電場圖示實(shí)現(xiàn)過程因場源電荷產(chǎn)生的電場與導(dǎo)體球殼表面上感應(yīng)電荷在空腔內(nèi)的合場強(qiáng)為零，達(dá)到靜電平衡狀態(tài)，起到屏蔽外電場的作用當(dāng)空腔外部接地時，外表面的感應(yīng)電荷因接地將傳給地球，外部電場消失，起到屏蔽內(nèi)電場的作用總結(jié)提升返回最終結(jié)論導(dǎo)體內(nèi)空腔不受外界電荷影響接地導(dǎo)體空腔外部不受內(nèi)部電荷影響本質(zhì)靜電感應(yīng)與靜電平衡 對點(diǎn)檢測 自查自糾1.(靜電平衡

7、狀態(tài)下導(dǎo)體的電場)如圖4所示，一個帶負(fù)電的金屬球放在絕緣的支架上，處于靜電平衡狀態(tài)，金屬球內(nèi)部的場強(qiáng)大小為E1，若減少金屬球的帶電荷量，再次處于靜電平衡狀態(tài)后，金屬球內(nèi)部的場強(qiáng)大小為E2，則()A.E2E1 B.E2E1C.E2E1 D.無法確定圖4解析解析處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體內(nèi)部的場強(qiáng)處處為零，選項(xiàng)C正確.C解析答案2.(靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體的電場和電荷的分布)(多選)如圖5所示，接地的金屬板右側(cè)有固定的點(diǎn)電荷Q，a、b是金屬板右側(cè)表面附近的兩點(diǎn)，其中a到Q的距離較小，下列說法正確的是()A.由于靜電感應(yīng)，金屬板右側(cè)表面帶負(fù)電，左側(cè)表面帶正電B.由于靜電感應(yīng)，金屬板右側(cè)表面帶負(fù)電，左側(cè)表面不

8、帶電C.整個金屬板是一個等勢體，且電勢等于零D.a、b兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度不為零，且a、b兩點(diǎn)的場強(qiáng)方向相同，但a點(diǎn)的 場強(qiáng)比b點(diǎn)的場強(qiáng)要大一些圖5解析答案解析解析金屬板若不接地，右側(cè)表面將感應(yīng)出負(fù)電荷，左側(cè)表面將感應(yīng)出等量正電荷.金屬板接地，大地上的自由電子通過接地導(dǎo)線上移與正電荷中和，達(dá)到靜電平衡時左側(cè)表面不帶電，整個金屬板的電勢與大地相同，都為零.所以選項(xiàng)A錯誤，選項(xiàng)B、C正確.金屬板接地時，右側(cè)表面上仍有感應(yīng)負(fù)電荷，因a距Q較近，場強(qiáng)要大些；整個金屬板是等勢體，表面是等勢面，電場線與等勢面垂直，故a、b兩點(diǎn)的場強(qiáng)方向都垂直指向右側(cè)面，方向相同，選項(xiàng)D正確.答案答案BCD3.(靜電防護(hù)和靜電屏蔽的應(yīng)用)電工穿的高壓作業(yè)服是用銅絲編織的，下列說法正確的是()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)電勢為零C.電工被銅絲衣服所包裹，使體內(nèi)電場強(qiáng)度為零D.銅線電阻小，能對人體起到保護(hù)作用解析解析高壓線路的檢修人員在進(jìn)行高壓作業(yè)時，要穿上用金屬絲網(wǎng)制成的高壓作業(yè)服，相當(dāng)于把人體用金屬網(wǎng)罩起來.這樣，外部電場就不會影響到人體，從而避免了感應(yīng)電場對人體的傷害.故選項(xiàng)C正確.C返回解析答案