高中物理 第一章 第7節(jié) 靜電現(xiàn)象的應(yīng)用課件 新人教版選修31

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1、名師課堂名師課堂一點通一點通第第一一章章靜靜電電場場新知預(yù)習(xí)新知預(yù)習(xí)巧設(shè)計巧設(shè)計要點要點一一要點要點二二第第7 7節(jié)節(jié)靜靜電電現(xiàn)現(xiàn)象象的的應(yīng)應(yīng)用用創(chuàng)新演練創(chuàng)新演練大沖關(guān)大沖關(guān)隨堂檢測歸納小結(jié)隨堂檢測歸納小結(jié)課下作業(yè)綜合提升課下作業(yè)綜合提升1了解靜電平衡的概念，掌握靜電了解靜電平衡的概念，掌握靜電 平衡的特征。平衡的特征。2了解靜電平衡時帶電導(dǎo)體上電了解靜電平衡時帶電導(dǎo)體上電 荷的分布特點。荷的分布特點。3了解尖端放電和靜電屏蔽現(xiàn)象。了解尖端放電和靜電屏蔽現(xiàn)象。 讀教材讀教材填要點填要點 1靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體的電場靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體的電場 (1)靜電感應(yīng)現(xiàn)象：靜電感應(yīng)現(xiàn)象： 放在電場中的導(dǎo)體其內(nèi)

2、部自由電荷在放在電場中的導(dǎo)體其內(nèi)部自由電荷在 作用下作用下定向移動，而使導(dǎo)體兩端出現(xiàn)定向移動，而使導(dǎo)體兩端出現(xiàn) 電荷的現(xiàn)象。電荷的現(xiàn)象。電場力電場力等量異號等量異號 (2)靜電平衡狀態(tài)：靜電平衡狀態(tài)： 導(dǎo)體中導(dǎo)體中(包括表面包括表面) 不再發(fā)生定向移動，我們不再發(fā)生定向移動，我們就認(rèn)為導(dǎo)體達到了靜電平衡狀態(tài)。就認(rèn)為導(dǎo)體達到了靜電平衡狀態(tài)。 (3)靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體的特點：靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體的特點： 處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，內(nèi)部的處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，內(nèi)部的 處處為零。處處為零。自由電子自由電子場強場強 處于靜電平衡狀態(tài)的整個導(dǎo)體是一個處于靜電平衡狀態(tài)的整個導(dǎo)體是一個 ，它，它的表面是一個等勢

3、面。的表面是一個等勢面。 表面處的場強不為零，表面處的場強方向跟導(dǎo)體表表面處的場強不為零，表面處的場強方向跟導(dǎo)體表面面 。等勢體等勢體垂直垂直 (4)導(dǎo)體上電荷的分布：導(dǎo)體上電荷的分布： 處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，內(nèi)部沒有電荷，電荷只處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，內(nèi)部沒有電荷，電荷只分布在分布在 。 在導(dǎo)體表面，越尖銳的位置，電荷的密度在導(dǎo)體表面，越尖銳的位置，電荷的密度(單位面單位面積的電荷量積的電荷量) ，凹陷的位置，凹陷的位置 電荷。電荷。外表面上外表面上越大越大幾乎無幾乎無 關(guān)鍵一點關(guān)鍵一點人與大地都是導(dǎo)體，在人觸摸導(dǎo)體的過人與大地都是導(dǎo)體，在人觸摸導(dǎo)體的過程中，帶電體、人、大地組成一個新導(dǎo)體

4、，地球往往是新程中，帶電體、人、大地組成一個新導(dǎo)體，地球往往是新導(dǎo)體的遠(yuǎn)端。導(dǎo)體的遠(yuǎn)端。 2尖端放電、靜電屏蔽尖端放電、靜電屏蔽 (1)尖端放電：尖端放電： 尖端放電：空氣被電離后所帶電荷與導(dǎo)體尖端的尖端放電：空氣被電離后所帶電荷與導(dǎo)體尖端的電荷符號相反的粒子，由于被電荷符號相反的粒子，由于被 而奔向尖端，與尖端而奔向尖端，與尖端上的電荷上的電荷 ，相當(dāng)于導(dǎo)體從尖端，相當(dāng)于導(dǎo)體從尖端 的現(xiàn)象。的現(xiàn)象。吸引吸引中和中和失去電荷失去電荷 應(yīng)用和防止應(yīng)用和防止 應(yīng)用：應(yīng)用： 是利用尖端放電避免雷擊的一種設(shè)施。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)體的防止：高壓設(shè)備中導(dǎo)體的 會減少電能

5、的會減少電能的損失。損失。避雷針避雷針表面盡量光滑表面盡量光滑 (2)靜電屏蔽：靜電屏蔽： 定義：當(dāng)金屬外殼達到靜電平衡時，內(nèi)部定義：當(dāng)金屬外殼達到靜電平衡時，內(nèi)部 電電場，因而金屬的場，因而金屬的 會對其內(nèi)部起會對其內(nèi)部起 作用，使它內(nèi)作用，使它內(nèi)部不受部不受 影響的現(xiàn)象。影響的現(xiàn)象。 應(yīng)用：電子儀器和電子設(shè)備外面都有應(yīng)用：電子儀器和電子設(shè)備外面都有 ，通，通信電纜外面包有一層信電纜外面包有一層 ，高壓線路的檢修人員要穿，高壓線路的檢修人員要穿 等，都是利用靜電屏蔽現(xiàn)象消除外電場的影響。等，都是利用靜電屏蔽現(xiàn)象消除外電場的影響。沒有沒有外殼外殼屏蔽屏蔽外部電場外部電場金屬殼金屬殼金屬網(wǎng)金屬網(wǎng)

6、屏蔽服屏蔽服 關(guān)鍵一點關(guān)鍵一點絕緣球殼中沒有自由電荷，當(dāng)放入外絕緣球殼中沒有自由電荷，當(dāng)放入外電場時，不會發(fā)生靜電感應(yīng)現(xiàn)象，殼內(nèi)場強也不會為零。電場時，不會發(fā)生靜電感應(yīng)現(xiàn)象，殼內(nèi)場強也不會為零。即不能起到屏蔽外電場的作用。即不能起到屏蔽外電場的作用。 試身手試身手夯基礎(chǔ)夯基礎(chǔ) 1. 如圖如圖171所示，在真空中把一絕所示，在真空中把一絕緣導(dǎo)體向帶負(fù)電的小球緣導(dǎo)體向帶負(fù)電的小球P緩慢地靠近緩慢地靠近(不接觸，且未發(fā)生放電現(xiàn)象不接觸，且未發(fā)生放電現(xiàn)象)時，下時，下列說法中正確的是列說法中正確的是 ()AB端的感應(yīng)電荷越來越多端的感應(yīng)電荷越來越多B導(dǎo)體內(nèi)場強越來越大導(dǎo)體內(nèi)場強越來越大圖圖171C導(dǎo)體

7、的感應(yīng)電荷在導(dǎo)體的感應(yīng)電荷在M點產(chǎn)生的場強大于在點產(chǎn)生的場強大于在N點產(chǎn)生的場強點產(chǎn)生的場強D導(dǎo)體的感應(yīng)電荷在導(dǎo)體的感應(yīng)電荷在M、N兩點產(chǎn)生的場強相等兩點產(chǎn)生的場強相等帶負(fù)電小球帶負(fù)電小球P在在M點產(chǎn)生的場強大于在點產(chǎn)生的場強大于在N點產(chǎn)生的場強，而點產(chǎn)生的場強，而導(dǎo)體內(nèi)部的合場強處處為零，那么導(dǎo)體上的感應(yīng)電荷在導(dǎo)體內(nèi)部的合場強處處為零，那么導(dǎo)體上的感應(yīng)電荷在M點產(chǎn)生的附加電場的場強就大于在點產(chǎn)生的附加電場的場強就大于在N點產(chǎn)生的附加電場的點產(chǎn)生的附加電場的場強，故選項場強，故選項C正確，選項正確，選項D錯誤。錯誤。答案：答案：AC2關(guān)于避雷針，以下說法正確的是關(guān)于避雷針，以下說法正確的是 (

8、)A避雷針避雷是中和云層的異種電荷避雷針避雷是中和云層的異種電荷B避雷針避雷是將云層中積聚的電荷導(dǎo)入大地避雷針避雷是將云層中積聚的電荷導(dǎo)入大地C為了美觀，通常把避雷針頂端設(shè)計成球形為了美觀，通常把避雷針頂端設(shè)計成球形D避雷針安裝在高大建筑物頂部，而不必接地避雷針安裝在高大建筑物頂部，而不必接地解析：解析：避雷針避雷是將云層中積聚的電荷導(dǎo)入大地，必須避雷針避雷是將云層中積聚的電荷導(dǎo)入大地，必須接到大地，故接到大地，故A、D項錯，項錯，B項正確；導(dǎo)體尖端的電荷密度項正確；導(dǎo)體尖端的電荷密度大，附近的電場很強，把避雷針頂端設(shè)計成球形不利于把大，附近的電場很強，把避雷針頂端設(shè)計成球形不利于把云層中的離

9、子吸引到尖端，故云層中的離子吸引到尖端，故C項錯誤。項錯誤。答案：答案：B3在點電荷在點電荷Q的電場中，一金屬圓盤處于靜電平衡狀態(tài)，的電場中，一金屬圓盤處于靜電平衡狀態(tài)，若圓平面與點電荷在同一平面內(nèi)，則盤上感應(yīng)電荷在盤若圓平面與點電荷在同一平面內(nèi)，則盤上感應(yīng)電荷在盤中中A點所激發(fā)的附加場強點所激發(fā)的附加場強E的方向在圖的方向在圖172中正確的中正確的是是 ()圖圖172解析：解析：在盤中在盤中A點激發(fā)的附加場強點激發(fā)的附加場強E應(yīng)與應(yīng)與Q在在A點產(chǎn)生的點產(chǎn)生的場強等大反向，故場強等大反向，故A正確。正確。答案：答案：A 1概念概念 如圖如圖173所示，金屬導(dǎo)體中自所示，金屬導(dǎo)體中自由電子受到導(dǎo)

10、體周圍電場的電場力作由電子受到導(dǎo)體周圍電場的電場力作用后向左移動，在右側(cè)出現(xiàn)正電荷，用后向左移動，在右側(cè)出現(xiàn)正電荷，導(dǎo)體兩側(cè)正、負(fù)電荷在導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)導(dǎo)體兩側(cè)正、負(fù)電荷在導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生與原電場反向的電場，因與原來的電場反向，疊加的生與原電場反向的電場，因與原來的電場反向，疊加的圖圖173結(jié)果是使原電場強度逐漸減弱，直至導(dǎo)體內(nèi)部各點的合電結(jié)果是使原電場強度逐漸減弱，直至導(dǎo)體內(nèi)部各點的合電場強度等于零為止，此時場強度等于零為止，此時FE內(nèi)內(nèi)q0，導(dǎo)體內(nèi)的自由電子，導(dǎo)體內(nèi)的自由電子不再發(fā)生定向移動，處于一個平衡狀態(tài)，我們就說導(dǎo)體達不再發(fā)生定向移動，處于一個平衡狀態(tài)，我們就說導(dǎo)體達到了靜電平衡狀態(tài)。到了靜電

11、平衡狀態(tài)。 2條件條件 內(nèi)部電場處處為零，即內(nèi)部電場處處為零，即E內(nèi)內(nèi)0。 由于靜電感應(yīng)，在導(dǎo)體兩側(cè)出現(xiàn)等量異種感應(yīng)電荷，由于靜電感應(yīng)，在導(dǎo)體兩側(cè)出現(xiàn)等量異種感應(yīng)電荷，感應(yīng)電荷在導(dǎo)體內(nèi)部形成與電場感應(yīng)電荷在導(dǎo)體內(nèi)部形成與電場E0反向的電場反向的電場E，在導(dǎo)體，在導(dǎo)體內(nèi)任一點內(nèi)任一點EE0，使得合電場強度，使得合電場強度E內(nèi)內(nèi)0。 名師點睛名師點睛一個孤立的帶電體，在自身所帶電荷的一個孤立的帶電體，在自身所帶電荷的電場中，處于靜電平衡狀態(tài)，具有靜電平衡的所有特點。電場中，處于靜電平衡狀態(tài)，具有靜電平衡的所有特點。 1. 如圖如圖174所示，長為所示，長為L的金屬的金屬桿原來不帶電，在距其左端桿原

12、來不帶電，在距其左端r處放一個電處放一個電荷量為荷量為q的點電荷。問：的點電荷。問：圖圖174(1)金屬桿中點處的場強為多少？金屬桿中點處的場強為多少？(2)金屬桿上的感應(yīng)電荷在桿中點金屬桿上的感應(yīng)電荷在桿中點P處產(chǎn)生的場強。處產(chǎn)生的場強。思路點撥思路點撥內(nèi)部場強處處為零，因為是兩個電場的疊加。內(nèi)部場強處處為零，因為是兩個電場的疊加。 感應(yīng)電荷的電荷量不是已知，故不能直接求出感應(yīng)感應(yīng)電荷的電荷量不是已知，故不能直接求出感應(yīng)電荷在某點的場強，故由靜電平衡條件求解。電荷在某點的場強，故由靜電平衡條件求解。1導(dǎo)體內(nèi)部不受外部電場的影響的情況導(dǎo)體內(nèi)部不受外部電場的影響的情況圖圖175 (1)現(xiàn)象：由于

13、靜電感應(yīng)，驗電器箔片張開。如圖現(xiàn)象：由于靜電感應(yīng)，驗電器箔片張開。如圖175甲，將驗電器放入導(dǎo)體網(wǎng)罩內(nèi)部后驗電器箔片不張開，甲，將驗電器放入導(dǎo)體網(wǎng)罩內(nèi)部后驗電器箔片不張開，如圖乙，即外部電場影響不到導(dǎo)體內(nèi)部。如圖乙，即外部電場影響不到導(dǎo)體內(nèi)部。 (2)本質(zhì)：是靜電感應(yīng)，導(dǎo)體外表面感應(yīng)電荷與外電本質(zhì)：是靜電感應(yīng)，導(dǎo)體外表面感應(yīng)電荷與外電場在導(dǎo)體內(nèi)部任一點的場強的疊加結(jié)果為零。場在導(dǎo)體內(nèi)部任一點的場強的疊加結(jié)果為零。2接地導(dǎo)體殼內(nèi)部電場對殼外空間無影響情況接地導(dǎo)體殼內(nèi)部電場對殼外空間無影響情況圖圖176 (1)現(xiàn)象：現(xiàn)象： 如圖如圖176甲導(dǎo)體殼沒有接地時，處于內(nèi)部電場甲導(dǎo)體殼沒有接地時，處于內(nèi)部

14、電場中，達到靜電平衡，導(dǎo)體殼內(nèi)外表面出現(xiàn)等量異種電荷，中，達到靜電平衡，導(dǎo)體殼內(nèi)外表面出現(xiàn)等量異種電荷，殼內(nèi)外表面之間場強處處為零，殼外場強不為零。殼內(nèi)外表面之間場強處處為零，殼外場強不為零。 導(dǎo)體殼接地后，如圖導(dǎo)體殼接地后，如圖176乙所示，導(dǎo)體殼外的乙所示，導(dǎo)體殼外的正電荷被大地負(fù)電荷中和，正電荷出現(xiàn)在地球的另一端正電荷被大地負(fù)電荷中和，正電荷出現(xiàn)在地球的另一端無窮遠(yuǎn)處，導(dǎo)體殼內(nèi)外表面之間及導(dǎo)體外部場強處處為無窮遠(yuǎn)處，導(dǎo)體殼內(nèi)外表面之間及導(dǎo)體外部場強處處為零，導(dǎo)體外部空間不受內(nèi)部電場影響。零，導(dǎo)體外部空間不受內(nèi)部電場影響。 (2)本質(zhì)：仍然是靜電感應(yīng)，使導(dǎo)體內(nèi)表面感應(yīng)電荷本質(zhì)：仍然是靜電感

15、應(yīng)，使導(dǎo)體內(nèi)表面感應(yīng)電荷與殼內(nèi)電荷在導(dǎo)體殼表面以外空間疊加結(jié)果為零。與殼內(nèi)電荷在導(dǎo)體殼表面以外空間疊加結(jié)果為零。 名師點睛名師點睛處于靜電平衡的導(dǎo)體，內(nèi)部場強為零，處于靜電平衡的導(dǎo)體，內(nèi)部場強為零，但電勢不一定為零。但電勢不一定為零。 2將懸掛在細(xì)線上的帶正電的將懸掛在細(xì)線上的帶正電的小球小球A放在不帶電的金屬空心球放在不帶電的金屬空心球C內(nèi)內(nèi)(不和球壁接觸不和球壁接觸)，另有一個懸掛在，另有一個懸掛在細(xì)線上的帶負(fù)電的小球細(xì)線上的帶負(fù)電的小球B向向C靠近，靠近，如圖如圖177所示。下列說法正確的有所示。下列說法正確的有 ()圖圖177AA往左偏離豎直方向，往左偏離豎直方向，B往右偏離豎直方向往

16、右偏離豎直方向BA的位置不變，的位置不變，B往右偏離豎直方向往右偏離豎直方向CA往左偏離豎直方向，往左偏離豎直方向，B的位置不變的位置不變DA和和B的位置都不變的位置都不變審題指導(dǎo)審題指導(dǎo)求解此題應(yīng)注意以下三點：求解此題應(yīng)注意以下三點：(1)金屬球殼金屬球殼(網(wǎng)網(wǎng))可使內(nèi)部電荷不受外部電場影響?？墒箖?nèi)部電荷不受外部電場影響。(2)不接地金屬球殼不接地金屬球殼(網(wǎng)網(wǎng))內(nèi)的電荷對外部電荷有影響。內(nèi)的電荷對外部電荷有影響。(3)接地金屬球殼接地金屬球殼(網(wǎng)網(wǎng))內(nèi)的電荷對外部電荷無影響。內(nèi)的電荷對外部電荷無影響。 解析解析球球C對外界電場有靜電屏蔽作用，使處于對外界電場有靜電屏蔽作用，使處于C內(nèi)內(nèi)部的

17、部的A球不受外界電場影響，所以球不受外界電場影響，所以A不偏移。但不偏移。但A在在C的外的外表面感應(yīng)出正電荷，也就是表面感應(yīng)出正電荷，也就是C不能屏蔽內(nèi)部電荷向外激發(fā)不能屏蔽內(nèi)部電荷向外激發(fā)電場，所以電場，所以B將向右偏。將向右偏。 答案答案B 空腔可以屏蔽外界電場，接地的空腔可以屏蔽內(nèi)部空腔可以屏蔽外界電場，接地的空腔可以屏蔽內(nèi)部的電場，其本質(zhì)都是因為激發(fā)電場與感應(yīng)電場疊加的結(jié)的電場，其本質(zhì)都是因為激發(fā)電場與感應(yīng)電場疊加的結(jié)果，分析中應(yīng)特別注意分清是哪一部分電場，還是合電果，分析中應(yīng)特別注意分清是哪一部分電場，還是合電場作用的結(jié)果。場作用的結(jié)果。1(對應(yīng)要點一對應(yīng)要點一)處于靜電平衡中的導(dǎo)體

18、，內(nèi)部場強處處為處于靜電平衡中的導(dǎo)體，內(nèi)部場強處處為零的原因是零的原因是 ()A導(dǎo)體內(nèi)部無任何電場導(dǎo)體內(nèi)部無任何電場B外電場不能進入導(dǎo)體內(nèi)部外電場不能進入導(dǎo)體內(nèi)部C所有感應(yīng)電荷在導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生的合場強為零所有感應(yīng)電荷在導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生的合場強為零D外電場和所有感應(yīng)電荷的電場在導(dǎo)體內(nèi)部疊加的結(jié)外電場和所有感應(yīng)電荷的電場在導(dǎo)體內(nèi)部疊加的結(jié) 果為零果為零解析：解析：導(dǎo)體內(nèi)部場強處處為零是由于感應(yīng)電荷的電場與外導(dǎo)體內(nèi)部場強處處為零是由于感應(yīng)電荷的電場與外電場疊加的結(jié)果，故電場疊加的結(jié)果，故D正確。正確。答案：答案：D2(對應(yīng)要點二對應(yīng)要點二)具有一定厚度的空心球殼的球心位置放置具有一定厚度的空心球殼的球心位

19、置放置一正電荷，圖一正電荷，圖178中畫出了其空間電場的電場線分中畫出了其空間電場的電場線分布情況，符合實際情況的是布情況，符合實際情況的是 ()圖圖178解析：解析：接地導(dǎo)體的內(nèi)部電場不影響導(dǎo)體外部，導(dǎo)體外部的接地導(dǎo)體的內(nèi)部電場不影響導(dǎo)體外部，導(dǎo)體外部的感應(yīng)電荷都被排斥入地，在只有施感電荷和內(nèi)壁的感應(yīng)異感應(yīng)電荷都被排斥入地，在只有施感電荷和內(nèi)壁的感應(yīng)異種電荷的情況下，兩部分電荷在導(dǎo)體外部任一點場強的疊種電荷的情況下，兩部分電荷在導(dǎo)體外部任一點場強的疊加結(jié)果為零，加結(jié)果為零，A正確。處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體內(nèi)部正確。處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體內(nèi)部(即導(dǎo)即導(dǎo)體球殼內(nèi)部實體部分體球殼內(nèi)部實體部分)場強處

20、處為零，由于靜電感應(yīng)使球殼場強處處為零，由于靜電感應(yīng)使球殼內(nèi)表面帶上了負(fù)電荷，外表面帶上了正電荷，所以其空間內(nèi)表面帶上了負(fù)電荷，外表面帶上了正電荷，所以其空間電場的電場線分布情況應(yīng)與電場的電場線分布情況應(yīng)與D圖相符合。圖相符合。D正確。正確。答案：答案：AD3(對應(yīng)要點二對應(yīng)要點二) 如圖如圖179所示，所示，絕緣金屬球殼的空腔內(nèi)有一帶絕緣金屬球殼的空腔內(nèi)有一帶電小球，現(xiàn)在球殼左側(cè)放一帶電小球，現(xiàn)在球殼左側(cè)放一帶電小球電小球A，下列說法正確的是，下列說法正確的是()AA球?qū)η驓?nèi)的電場不影響球?qū)η驓?nèi)的電場不影響B(tài)由于靜電屏蔽，球殼內(nèi)沒有電場由于靜電屏蔽，球殼內(nèi)沒有電場C球殼內(nèi)外表面均沒有電荷

21、球殼內(nèi)外表面均沒有電荷D由于球殼接地，空腔內(nèi)的電場對外部也沒有影響由于球殼接地，空腔內(nèi)的電場對外部也沒有影響圖圖179解析：解析：由于金屬球殼接地，對內(nèi)外電場都有屏蔽作用，故由于金屬球殼接地，對內(nèi)外電場都有屏蔽作用，故A、D對，球殼外表面沒有電荷，因為空腔內(nèi)有帶電體，對，球殼外表面沒有電荷，因為空腔內(nèi)有帶電體，所以空腔內(nèi)有電場，內(nèi)表面有感應(yīng)電荷，故所以空腔內(nèi)有電場，內(nèi)表面有感應(yīng)電荷，故B、C錯。錯。答案：答案：AD （1）靜電平衡的特點：）靜電平衡的特點： 導(dǎo)體內(nèi)部場強處處為零。導(dǎo)體內(nèi)部場強處處為零。 導(dǎo)體是個等勢體，表面是等勢面。導(dǎo)體是個等勢體，表面是等勢面。 導(dǎo)體表面上任何一點的電場線方向跟該點的表面垂直。導(dǎo)體表面上任何一點的電場線方向跟該點的表面垂直。 導(dǎo)體內(nèi)部無凈電荷，凈電荷分布在導(dǎo)體表面。越尖的導(dǎo)體內(nèi)部無凈電荷，凈電荷分布在導(dǎo)體表面。越尖的地方電荷越密。地方電荷越密。