2018版高中物理 第1章 靜電與靜電場(chǎng) 第4節(jié) 趨利避害——靜電的利用與防止學(xué)案 魯科版選修1 -1.doc

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第4節(jié)　趨利避害——靜電的利用與防止 學(xué)　習(xí)　目　標(biāo) 知　識(shí)　脈　絡(luò) 1.知道靜電對(duì)日常生活、生產(chǎn)有利也有弊． 2.通過(guò)實(shí)例，了解在生產(chǎn)和生活中靜電的利用與防止．(重點(diǎn)、難點(diǎn)) 　　靜 電 的 利 用 1．靜電復(fù)印、靜電除塵、靜電噴漆、靜電植絨、靜電噴藥等都是靜電的應(yīng)用． 2．靜電處理的種子抗病能力強(qiáng)，且發(fā)芽率高；經(jīng)過(guò)靜電處理的水，既能殺菌又不易起水垢． 靜電應(yīng)用的原理是什么？ 【提示】　同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引，利用靜電力控制帶電粒子的運(yùn)動(dòng)或分布． 靜電也可以被人們利用．目前，靜電的應(yīng)用已有多種，如靜電除塵、靜電噴涂、靜電植絨、靜電復(fù)印等方面．但依據(jù)的物理原理幾乎都是讓帶電的物質(zhì)微粒在靜電力作用下奔向并吸附到電極上． 1.如圖141所示是靜電除塵裝置的示意圖，它由金屬管A和管中金屬絲B組成，有關(guān)靜電除塵的原理，以下說(shuō)法正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：18152025】 圖141 A．A接高壓電源負(fù)極，B接高壓電源正極 B．煤粉等煙塵吸附電子后被吸在B上 C．靠近B處電場(chǎng)強(qiáng)度大，B附近空氣被電離成陽(yáng)離子和電子 D．煤粉等煙塵在強(qiáng)大電場(chǎng)作用下電離成陰、陽(yáng)離子，分別吸附在B和A上 【解析】　除塵器圓筒的外壁連接在高壓電源的正極，中間的金屬絲連接到高壓電源的負(fù)極，靠近金屬絲的氣體在強(qiáng)電場(chǎng)作用下，電離成陽(yáng)離子和電子，電子飛向筒壁的過(guò)程中，附著在煤粉上，使煤粉飛向筒壁，最后在重力作用下落至筒底，故C正確，A、B、D均錯(cuò)誤． 【答案】　C 2．(多選)靜電噴涂機(jī)原理如圖142所示．靜電噴涂機(jī)接高壓電源，工作時(shí)涂料微粒會(huì)向帶正電的被噴涂工件高速運(yùn)動(dòng)，微粒最后被吸附到工件表面．關(guān)于靜電噴涂機(jī)的涂料微粒，下列表述正確的有(　　) 圖142 A．微粒帶正電 B．微粒帶負(fù)電 C．微粒可能帶正電，也可能帶負(fù)電 D．微粒受電場(chǎng)力作用 【解析】　當(dāng)涂料經(jīng)過(guò)靜電噴涂機(jī)噴嘴時(shí)，因?yàn)閲娮炫c高壓電源的負(fù)極相連，使得涂料微粒帶負(fù)電，它們因同種電荷相互排斥而擴(kuò)散開(kāi)來(lái)，而被噴涂工件帶正電，所以微粒在電場(chǎng)力的作用下奔向工件被吸附到工件表面，所以選項(xiàng)B、D正確． 【答案】　BD 　靜 電 的 防 止 1．方法：將靜電荷導(dǎo)走或靜電屏蔽． 2．實(shí)例 (1)在印染廠里，棉紗、毛線、化學(xué)纖維上的靜電會(huì)吸引空氣中的塵埃，使印染質(zhì)量下降．人們常常采用濕度調(diào)節(jié)來(lái)解決這一問(wèn)題．設(shè)法使車(chē)間里保持一定濕度，讓電荷隨時(shí)放出，便可以消除靜電危害． (2)雷電這一靜電現(xiàn)象常常會(huì)造成巨大的自然災(zāi)害，為了避免雷電的危害，通常使用避雷針．避雷針的尖端安裝在建筑物的頂部，并通過(guò)金屬線與埋在地下的金屬板相連．遇到雷雨時(shí)，云層上的大量靜電由避雷針直接導(dǎo)入地下，同時(shí)，避雷針的尖端向空中放電，也中和了云層中的部分電荷，這樣就避免了建筑物遭受雷擊． (3)在生產(chǎn)和科研中，電磁儀器常會(huì)因外界電場(chǎng)干擾而無(wú)法正常工作．針對(duì)這一類(lèi)現(xiàn)象，人們常采用靜電屏蔽的方法，把這些設(shè)備置于接地的封閉(或近似封閉)金屬罩中． 為什么飛機(jī)加油時(shí)加油車(chē)和飛機(jī)之間用一根金屬導(dǎo)線相連且接地？ 【提示】　因?yàn)轱w機(jī)降落時(shí)輪胎和地之間摩擦產(chǎn)生靜電，若不及時(shí)導(dǎo)走，飛機(jī)就會(huì)通過(guò)與它接觸的物體放電，產(chǎn)生電火花，引起火災(zāi)．所以要在加油車(chē)和飛機(jī)之間用一根金屬導(dǎo)線相連且接地，把飛機(jī)上的電荷及時(shí)導(dǎo)走，防止意外放電． 1．靜電的產(chǎn)生 兩種不同的物體相互摩擦可以起電，甚至干燥的空氣與衣物摩擦也會(huì)起電．摩擦起的電在能導(dǎo)電的物體上可迅速流失，而在不導(dǎo)電的絕緣體如化纖、毛織物等物體上就不會(huì)流失而形成靜電，并聚集起來(lái)，當(dāng)達(dá)到一定的電壓時(shí)就產(chǎn)生放電現(xiàn)象，產(chǎn)生火花并發(fā)出聲響． 2．放電產(chǎn)生的原因 空氣中存在少量的自由電子，當(dāng)導(dǎo)體上聚集的電荷很多時(shí)，會(huì)在周?chē)臻g產(chǎn)生強(qiáng)電場(chǎng)，空氣中的自由電子很快被加速到較大的速度和空氣中的分子進(jìn)行碰撞，使空氣中的分子電離，這樣，在很短時(shí)間內(nèi)空氣中會(huì)產(chǎn)生大量的自由電荷，形成強(qiáng)烈的放電現(xiàn)象． 3．幾種常見(jiàn)的放電現(xiàn)象 (1)火花放電 當(dāng)電荷在物體上大量積累時(shí)，在物體周?chē)鷷?huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的電場(chǎng)．如果電場(chǎng)足夠強(qiáng)，原來(lái)是絕緣體的空氣被強(qiáng)電場(chǎng)擊穿變?yōu)閷?dǎo)體，這一現(xiàn)象稱(chēng)為空氣的電離．強(qiáng)大的電流通過(guò)電離的空氣時(shí)發(fā)聲、發(fā)光、產(chǎn)生電火花并放出大量的熱，這就是火花放電現(xiàn)象． ①云層與云層之間或云層與地面之間產(chǎn)生的閃電、雷鳴是火花放電現(xiàn)象． ②在干燥的空氣中脫掉化纖衣服時(shí)，會(huì)看到火花，并聽(tīng)到劈啪聲，這也是火花放電現(xiàn)象． ③實(shí)驗(yàn)室中感應(yīng)起電機(jī)兩個(gè)導(dǎo)電桿之間產(chǎn)生電火花，也是火花放電現(xiàn)象． (2)接地放電 用導(dǎo)線把帶電體與大地連接起來(lái)，從而使帶電體上的電荷導(dǎo)入大地．這就是接地放電現(xiàn)象． ①油罐車(chē)尾部拖一鐵鏈，把車(chē)上的電荷導(dǎo)入大地． ②飛機(jī)降落時(shí)，它與空氣摩擦產(chǎn)生的靜電通過(guò)導(dǎo)電橡膠輪胎導(dǎo)入大地． ③計(jì)算機(jī)房和大型電話交換機(jī)房的地板要用導(dǎo)電良好的材料制成，以防止靜電的積累． (3)雷電 當(dāng)云層間(或云層與地面間)積累大量的電荷時(shí)，空氣被電離，發(fā)生放電，產(chǎn)生強(qiáng)大的電流，從而產(chǎn)生耀眼的閃光和巨響，這就是電閃和雷鳴． (4)尖端放電現(xiàn)象 導(dǎo)體的尖端部位特別容易積累電荷，這使尖端附近的空氣中的電場(chǎng)特別強(qiáng)，從而發(fā)生尖端放電． ①高壓輸電設(shè)備的部件，其表面做得很光滑，就是為了避免因尖端放電而造成電能損失或事故． ②避雷針也應(yīng)用了尖端放電原理．避雷針上的電荷通過(guò)針尖放出，逐漸中和云層中的電荷，保護(hù)建筑物免遭雷擊．原理如圖143所示． 圖143 3．(多選)避雷針能夠避免建筑物被雷擊的原因是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：18152026】 A．云層中帶的電荷被避雷針通過(guò)導(dǎo)線導(dǎo)入大地 B．避雷針的尖端向云層放電，中和了云層中的電荷 C．云層與避雷針發(fā)生摩擦，避雷針上產(chǎn)生的電荷被導(dǎo)入大地 D．以上說(shuō)法都不對(duì) 【解析】　遇到雷雨時(shí)，云層上的大量靜電由避雷針直接導(dǎo)入地下；同時(shí)避雷針的尖端向空中放電，也中和了云層中的部分電荷，從而避免建筑物遭受雷擊． 【答案】　AB 4．(多選)下列措施中，屬于通過(guò)放電防止靜電危害的是(　　) A．運(yùn)送汽油的油罐車(chē)后有一條拖在地面上的鐵鏈 B．轎車(chē)頂部有一根露在外面的天線 C．印染車(chē)間總保持適當(dāng)?shù)臐穸? D．鋪在房間的地毯中夾雜著0.05 mm的不銹鋼絲導(dǎo)電纖維 【解析】　油罐車(chē)后拖在地面上的鐵鏈，可將車(chē)廂中由于摩擦等原因產(chǎn)生的靜電及時(shí)導(dǎo)入大地，避免電荷越積越多，從而避免產(chǎn)生劇烈的高壓放電使油罐車(chē)起火爆炸，故A正確． 轎車(chē)頂部的天線是用來(lái)接收無(wú)線電信號(hào)的，如果不露在外面而置于車(chē)內(nèi)，則天線處于金屬外殼包圍中，無(wú)法接收或影響無(wú)線電信號(hào)的接收效果，故B錯(cuò)誤． 印染車(chē)間保持適當(dāng)?shù)臐穸?，可以將由于摩擦等原因產(chǎn)生的靜電及時(shí)散失，避免影響印染質(zhì)量，故C正確． 地毯中夾雜導(dǎo)電纖維同樣是為了及時(shí)導(dǎo)走由于摩擦等原因產(chǎn)生的靜電，故D正確． 【答案】　ACD