高中物理 第1章 靜電場 7 靜電現(xiàn)象的應用課件 新人教版選修3-1.ppt

成才之路 物理,路漫漫其修遠兮 吾將上下而求索,人教版 選修3-1,靜電場,第一章,7 靜電現(xiàn)象的應用,第一章,在帶電的鳥籠里，鳥兒為什么仍能安全無恙？ 運輸汽油等易燃易爆物品的車輛總有一條鐵鏈拖在地面，這又是為什么呢？,靜電平衡狀態(tài),1.靜電感應現(xiàn)象 處于電場中的導體，由于_的作用，電荷出現(xiàn)_的現(xiàn)象。 2靜電平衡狀態(tài) 導體中(包括表面上)沒有電荷_的狀態(tài)。,電場力,重新分布,定向移動,3靜電平衡狀態(tài)的特征 (1)處于靜電平衡狀態(tài)的導體，內部的場強_。 (2)處于靜電平衡狀態(tài)的導體，外部表面附近任何一點的場強方向必跟該點的表面_。 (3)處于靜電平衡狀態(tài)的整個導體是個_，導體的表面為_。,處處為零,垂直,等勢體,等勢面,導體上電荷的分布,1.處于靜電平衡狀態(tài)的導體內部沒有電荷，電荷只分布在導體的_。 2在導體表面，越尖銳的位置，電荷的密度(單位面積的電荷量)_，凹陷的位置_電荷。,外表面上,越大,幾乎沒有,1.電離 在導體尖端強電場的作用下，使空氣分子中的_分離，這種現(xiàn)象叫做空氣的電離。 2尖端放電 由于導體尖端的_很大，其附近電場_，使周圍中性空氣分子電離，變成帶電離子，這些帶電粒子在強電場加速下，會使更多的空氣分子電離，產(chǎn)生大量的_，與導體尖端的電荷符號相反的粒子被_到尖端，跟尖端上的電荷_，這相當于尖端_電荷，這個現(xiàn)象叫尖端放電。,尖端放電,正負電荷,電荷密度,很強,帶電粒子,吸引,中和,失去,3應用和防止 (1)應用：_是利用尖端放電避免雷擊的一種設施。 (2)防止：高壓設備中導體的_會減少電能的損失。,避雷針,表面盡量光滑,靜電屏蔽,1.定義 當金屬外殼達到靜電平衡時，內部_電場，因而金屬的外殼會對其_起保護作用，使它_不受_影響的現(xiàn)象。 2應用 電學儀器外面有_，野外高壓線上方還有_與大地相連，都是利用靜電屏蔽現(xiàn)象消除外電場的影響。,沒有,內部,內部,外部電場,金屬殼,兩條導線,一、對靜電平衡及其特點的理解 1靜電平衡實質 (1)在達到靜電平衡的過程中，外電場引起導體內自由電荷的定向移動使導體兩側出現(xiàn)感應電荷，感應電荷的電場和外電場方向相反，使合場強減小，隨著感應電荷的繼續(xù)增加，合場強逐漸減小，直至合場強為零，自由電荷的定向移動停止。 (2)靜電平衡的條件：導體內部的合場強為零，即E合0。,3靜電平衡導體的電荷分布特點 內外表面分布不同，電荷都分布在外表面，導體內部沒有凈電荷。 感應電荷分布于導體兩端，電性相反，電量相等，遠同近異，如圖甲所示：,凈電荷在導體表面分布不均勻，導體表面尖銳處電荷分布密集，平滑處電荷分布稀疏，凹陷處幾乎沒有電荷，如圖乙所示： 特別提醒(1)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。 (2)人與大地都是導體，在人摸(觸)導體的過程中，帶電體、人、大地組成一個新導體，達到靜電平衡狀態(tài)。,(浙江瑞安中學20142015學年高二檢測)如圖所示，水平放置的金屬板正上方有一固定的正點電荷Q，一表面絕緣的帶電的小球(可視為質點且不影響Q的電場)，從左端以初速度v0滑上金屬板，沿光滑的上表面向右運動到右端，在該運動的過程中( ) A小球做勻速直線運動 B小球做先減速，后加速的運動 C小球的電勢能保持不變 D電場力對小球所做的功為零 答案：ACD,解析：水平放置的金屬板處于點電荷Q的電場中而達到靜電平衡狀態(tài)，是一個等勢體，其表面電場線處處與表面垂直，所以小球運動時只在豎直方向上受力的作用，在水平方向上不受力的作用，故帶電小球(表面絕緣，電荷量不變)在導體表面滑動時，電場力不做功，故小球做勻速直線運動，所以A、C、D選項正確。,二、靜電屏蔽 1實質 靜電屏蔽實質是利用了靜電感應現(xiàn)象，使金屬殼內的感應電荷的電場和外加電場矢量和為零，好像是金屬殼將外電場“擋”在外面，即所謂的屏蔽作用，其實是殼內兩種電場并存，矢量和為零而已。,2靜電屏蔽的兩種情況 (1)金屬殼內部不受外部影響 如圖：把驗電器靠近帶電體，箔片會張開，但如果把驗電器置于金屬網(wǎng)罩內，再靠近帶電體，箔片不再張開，說明網(wǎng)罩內不受外電場的影響。,(2)接地的封閉導體殼，內部電場對外部沒有影響 如一封閉的導體殼內部空間某點有一點電荷q。由于靜電感應，導體殼內外表面感應出等量的異種電荷。其電場線如圖(甲)所示，當把導體殼接地后，q在殼內的電場對殼外空間就沒有影響了，如圖(乙)所示。,特別提醒(1)接地的空腔導體，腔外電場對腔內空間不產(chǎn)生影響，腔內電場對腔外空間也不產(chǎn)生影響，即內外互不影響。 (2)空腔導體不接地，腔外電場對腔內空間不產(chǎn)生影響，腔內電場對腔外空間產(chǎn)生影響。,如圖所示，用起電機使金屬鳥籠帶電，站在金屬架上的鳥安然無恙，且不帶電，其原因是( ) A鳥的腳爪與金屬架絕緣 B鳥與籠電勢相同，無電勢差 C鳥籠內部場強為零，電荷分布在籠的外表面 D起電機使籠帶電，籠的電勢不會很高 答案：BC,解析：由于金屬鳥籠的靜電屏蔽作用，使得鳥籠內部場強為零，電荷分布在籠的外表面，C正確；處于靜電平衡狀態(tài)的鳥籠是一個等勢體，其上各點電勢都相等，故B正確；鳥的腳爪與金屬架不是絕緣的，A錯誤；起電機使鳥籠帶電，電勢可以達到很高，D錯誤。,如圖所示，接地的金屬板右側有固定的點電荷Q，a、b兩點是金屬板右側表面上的兩點，其中a到Q的距離較小，下列說法正確的是( ),對靜電平衡的理解及應用,A由于靜電感應，金屬板右側表面帶負電，左側表面帶正電 B由于靜電感應，金屬板右側表面帶負電，左側表面不帶電 C整個導體，包括表面上的a、b兩點，是一個等勢體，且電勢等于零 Da、b兩點的電場強度不為零，且a、b兩點場強方向相同,解析：金屬板左側接地，金屬板與地球形成了一個導體，金屬板相當于近端，而地球相當于遠端，根據(jù)感應電荷“近異遠同”的分布特點，A錯，B對；由處于靜電平衡狀態(tài)導體的特點可知，a、b兩點電勢相等，接地后電勢等于零，C對；金屬板是一個等勢體，電場線垂直于金屬板表面向左，所以a、b兩點的場強方向相同，D對。 答案：BCD,(吉林一中20132014學年高二上學期檢測)一個帶有絕緣底座的空心金屬球殼A上均勻帶有4108C的正電荷，有絕緣柄的金屬小球B上帶有2108C的負電荷，使B球與球殼A內壁接觸。如圖所示，則A、B帶電荷量分別為( ) AQA1108C，QB1108C BQA2108C，QB0 CQA0，QB2108C DQA4108C，QB2108C 答案：B,解析：由于A、B帶異種電荷，接觸以后，要先中和掉一部分電荷，中和以后可以把A、B看做一個整體，對于這個整體來說，由于靜電平衡它的內壁和B球將無凈電荷的分布。所以QA2108C，QB0。,下圖中P是一個帶電體，N是一個不帶電的金屬空腔，在哪些情況下，放在絕緣板上的小紙屑(圖中S)不會被吸引( ),靜電屏蔽現(xiàn)象的分析與應用,解析：小紙屑是絕緣體，當處于電場中時，雖不會像導體一樣出現(xiàn)電荷的定向移動，但內部的極性分子也會在電場力的作用下移動，使異種電荷一端更靠近施感電荷，因而也會受到施感電荷的吸引力。A中由于靜電屏蔽，P的電場影響不到導體N的內部，即N內部無電場，所以S不會被吸引，A正確。B中N沒有接地，P的電場會影響到N的外部，即S處有電場，S會被吸引。C中P和S都處于導體N的外部，S處有電場，會被吸引。D中N被接地，內部電場不影響導體外部，即S處無電場，不會被吸引，D正確。 答案：AD,(棗莊市20142015學年高二上學期三校聯(lián)考)如圖所示，電力工作人員在幾百萬伏的高壓線上進行帶電作業(yè)，電工全身穿戴帶電作業(yè)用的屏蔽服，屏蔽服是用導電金屬材料與紡織纖維混紡交織成布后再做成的服裝，下列說法正確的是( ),A采用金屬材料編織的衣服目的是使衣服不易拉破 B采用金屬材料編織的衣服目的是利用靜電屏蔽 C電工穿上屏蔽服后，體內場強為零 D電工穿上屏蔽服后，體內電勢為零 答案：BC 解析：屏蔽服的作用是在穿用后，使處于高壓電場中的人體外表面各部位形成一個等勢屏蔽面，從而防護人體免受高壓電場及電磁波的危害；等勢面說明電勢相等而不是等于0，而電場中的導體內的電場強度為0，所以BC正確，AD錯誤。,(河南普通高中學生學業(yè)水平考試)靜電噴涂利用了電荷之間的相互作用，其噴涂原理如圖所示，則下列說法正確的是( ),靜電現(xiàn)象的應用與防止,A涂料微粒一定帶正電 B涂料微粒一定帶負電 C涂料微粒可能帶正電，也可能帶負電 D噴嘴與工件之間的電場為勻強電場 解析：根據(jù)電荷間的相互作用特點結合題目中現(xiàn)象圖分析。 靜電噴涂的原理就是讓帶電的涂料微粒在強電場的作用下被吸附到工件上，而達到噴涂的目的，噴嘴與工件之間的電場是非勻強電場，選項D錯誤；由題圖知，待噴涂工件帶負電，所以涂料微料應帶正電，選項A正確，B、C錯誤。 答案：A,點評：靜電可以被人們利用，目前，靜電的應用已有多種，如靜電除塵、靜電噴涂、靜電植絨、靜電復印等方面，但依據(jù)的物理原理幾乎都是讓帶電的物質微粒在靜電力作用下奔向并吸附到電極上。,(濟南市20142015學年高三上學期期中)小強在加油站加油時，看到加油機上有如圖所示的圖標，關于圖標涉及的物理知識及其理解，下列說法正確的是( ),A制作這些圖標的依據(jù)是靜電屏蔽原理 B工作人員工作時間須穿絕緣性能良好的化纖服裝 C化纖手套與接觸物容易摩擦起電存在安全隱患 D用絕緣的塑料梳子梳頭應該沒有關系 答案：C 解析：這些圖標是防止靜電的發(fā)生，A錯誤；化纖手套、化纖衣服與接觸物容易摩擦起電存在安全隱患，B錯，C對；用絕緣的塑料梳子梳頭，摩擦起電，存在安全隱患，D錯。,易錯點：對處于靜電平衡狀態(tài)下的導體理解不透導致錯誤 案例： 如圖所示，B是帶有絕緣支架的空腔帶電金屬球殼，A是驗電器，A、B相距較遠，導線C的一端接驗電器的金屬球。下列現(xiàn)象正確的是( ),A將C的另一端與B的外殼接觸，驗電器的金屬箔張開 B將C的另一端與B的內表面接觸，驗電器的金屬箔張開 C將C的另一端與B的外殼接觸，驗電器的金屬箔不張開 D將C的另一端與B的內表面接觸，驗電器的金屬箔不張開 易錯分析：本題易錯選項及錯誤原因分析如下：,正確解答：假設B帶正電，則正電荷應分布在B的外表面上，不管C接B的外殼還是內表面，驗電器的金屬球導電桿和金屬箔通過導線C與B就構成一個整體，因平衡狀態(tài)下帶電體電荷只分布在外表面上，由于驗電器在B的外部，也就成了這個整體的外表面的一部分。因此，無論C的另一端與B什么地方接觸，驗電器一定帶電，故A、B正確。 正確答案：AB,