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

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1、成才之路 物理,路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索,人教版 選修3-1,靜電場(chǎng),第一章,7靜電現(xiàn)象的應(yīng)用,第一章,在帶電的鳥(niǎo)籠里，鳥(niǎo)兒為什么仍能安全無(wú)恙？ 運(yùn)輸汽油等易燃易爆物品的車(chē)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(yīng)現(xiàn)象 處于電場(chǎng)中的導(dǎo)體，由于__________的作用，電荷出現(xiàn)__________的現(xiàn)象。 2靜電平衡狀態(tài) 導(dǎo)體中(包括表面上)沒(méi)有電荷__________的狀態(tài)。,電場(chǎng)力,重新分布,定向移動(dòng),3靜電平衡狀態(tài)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)__________。 (2)處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，外部表面附近任何一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向必跟該點(diǎn)的

2、表面________。 (3)處于靜電平衡狀態(tài)的整個(gè)導(dǎo)體是個(gè)__________，導(dǎo)體的表面為_(kāi)_________。,處處為零,垂直,等勢(shì)體,等勢(shì)面,導(dǎo)體上電荷的分布,1.處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體內(nèi)部沒(méi)有電荷，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(單位面積的電荷量)________，凹陷的位置__________電荷。,外表面上,越大,幾乎沒(méi)有,1.電離 在導(dǎo)體尖端強(qiáng)電場(chǎng)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(dǎo)體尖端的_________很大，其附近電場(chǎng)_____，使周?chē)行钥諝夥肿与婋x，變成帶電離子

3、，這些帶電粒子在強(qiáng)電場(chǎng)加速下，會(huì)使更多的空氣分子電離，產(chǎn)生大量的__________，與導(dǎo)體尖端的電荷符號(hào)相反的粒子被____到尖端，跟尖端上的電荷_____，這相當(dāng)于尖端_____電荷，這個(gè)現(xiàn)象叫尖端放電。,尖端放電,正負(fù)電荷,電荷密度,很強(qiáng),帶電粒子,吸引,中和,失去,3應(yīng)用和防止 (1)應(yīng)用：__________是利用尖端放電避免雷擊的一種設(shè)施。 (2)防止：高壓設(shè)備中導(dǎo)體的________________會(huì)減少電能的損失。,避雷針,表面盡量光滑,靜電屏蔽,1.定義 當(dāng)金屬外殼達(dá)到靜電平衡時(shí)，內(nèi)部________電場(chǎng)，因而金屬的外殼會(huì)對(duì)其_________起保護(hù)作用，使它________

4、_不受__________影響的現(xiàn)象。 2應(yīng)用 電學(xué)儀器外面有__________，野外高壓線(xiàn)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(chǎng)的影響。,沒(méi)有,內(nèi)部,內(nèi)部,外部電場(chǎng),金屬殼,兩條導(dǎo)線(xiàn),一、對(duì)靜電平衡及其特點(diǎn)的理解 1靜電平衡實(shí)質(zhì) (1)在達(dá)到靜電平衡的過(guò)程中，外電場(chǎng)引起導(dǎo)體內(nèi)自由電荷的定向移動(dòng)使導(dǎo)體兩側(cè)出現(xiàn)感應(yīng)電荷，感應(yīng)電荷的電場(chǎng)和外電場(chǎng)方向相反，使合場(chǎng)強(qiáng)減小，隨著感應(yīng)電荷的繼續(xù)增加，合場(chǎng)強(qiáng)逐漸減小，直至合場(chǎng)強(qiáng)為零，自由電荷的定向移動(dòng)停止。 (2)靜電平衡的條件：導(dǎo)體內(nèi)部的合場(chǎng)強(qiáng)為零，即E合0。,3靜電平衡導(dǎo)體的電荷分布特點(diǎn) 內(nèi)外表面分布不同，電荷都分布在外

5、表面，導(dǎo)體內(nèi)部沒(méi)有凈電荷。 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，如圖甲所示：,,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，凹陷處幾乎沒(méi)有電荷，如圖乙所示： 特別提醒(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)。 (2)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，達(dá)到靜電平衡狀態(tài)。,(浙江瑞安中學(xué)20142015學(xué)年高二檢測(cè))如圖所示，水平放置的金屬板正上方有一固定的正點(diǎn)電荷Q，一表面絕緣的帶電的小球(可視為質(zhì)點(diǎn)且不影響Q的電場(chǎng))，從左端以初速度v0滑上金屬板，沿光滑的

6、上表面向右運(yùn)動(dòng)到右端，在該運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中() A小球做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng) B小球做先減速，后加速的運(yùn)動(dòng) C小球的電勢(shì)能保持不變 D電場(chǎng)力對(duì)小球所做的功為零 答案：ACD,,解析：水平放置的金屬板處于點(diǎn)電荷Q的電場(chǎng)中而達(dá)到靜電平衡狀態(tài)，是一個(gè)等勢(shì)體，其表面電場(chǎng)線(xiàn)處處與表面垂直，所以小球運(yùn)動(dòng)時(shí)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(dǎo)體表面滑動(dòng)時(shí)，電場(chǎng)力不做功，故小球做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，所以A、C、D選項(xiàng)正確。,二、靜電屏蔽 1實(shí)質(zhì) 靜電屏蔽實(shí)質(zhì)是利用了靜電感應(yīng)現(xiàn)象，使金屬殼內(nèi)的感應(yīng)電荷的電場(chǎng)和外加電場(chǎng)矢量和為零，好像是金屬殼將外電場(chǎng)“擋”在外面，即所謂的屏蔽作

7、用，其實(shí)是殼內(nèi)兩種電場(chǎng)并存，矢量和為零而已。,2靜電屏蔽的兩種情況 (1)金屬殼內(nèi)部不受外部影響 如圖：把驗(yàn)電器靠近帶電體，箔片會(huì)張開(kāi)，但如果把驗(yàn)電器置于金屬網(wǎng)罩內(nèi)，再靠近帶電體，箔片不再?gòu)堥_(kāi)，說(shuō)明網(wǎng)罩內(nèi)不受外電場(chǎng)的影響。,,(2)接地的封閉導(dǎo)體殼，內(nèi)部電場(chǎng)對(duì)外部沒(méi)有影響 如一封閉的導(dǎo)體殼內(nèi)部空間某點(diǎn)有一點(diǎn)電荷q。由于靜電感應(yīng)，導(dǎo)體殼內(nèi)外表面感應(yīng)出等量的異種電荷。其電場(chǎng)線(xiàn)如圖(甲)所示，當(dāng)把導(dǎo)體殼接地后，q在殼內(nèi)的電場(chǎng)對(duì)殼外空間就沒(méi)有影響了，如圖(乙)所示。,,特別提醒(1)接地的空腔導(dǎo)體，腔外電場(chǎng)對(duì)腔內(nèi)空間不產(chǎn)生影響，腔內(nèi)電場(chǎng)對(duì)腔外空間也不產(chǎn)生影響，即內(nèi)外互不影響。 (2)空腔導(dǎo)體不接地，腔

8、外電場(chǎng)對(duì)腔內(nèi)空間不產(chǎn)生影響，腔內(nèi)電場(chǎng)對(duì)腔外空間產(chǎn)生影響。,如圖所示，用起電機(jī)使金屬鳥(niǎo)籠帶電，站在金屬架上的鳥(niǎo)安然無(wú)恙，且不帶電，其原因是() A鳥(niǎo)的腳爪與金屬架絕緣 B鳥(niǎo)與籠電勢(shì)相同，無(wú)電勢(shì)差 C鳥(niǎo)籠內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)為零，電荷分布在籠的外表面 D起電機(jī)使籠帶電，籠的電勢(shì)不會(huì)很高 答案：BC,解析：由于金屬鳥(niǎo)籠的靜電屏蔽作用，使得鳥(niǎo)籠內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)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(niǎo)籠是一個(gè)等勢(shì)體，其上各點(diǎn)電勢(shì)都相等，故B正確；鳥(niǎo)的腳爪與金屬架不是絕緣的，A錯(cuò)誤；起電機(jī)使鳥(niǎo)籠帶電，電勢(shì)可以達(dá)到很高，D錯(cuò)誤。,如圖所示，接地的金屬板右側(cè)有固定的點(diǎn)電荷Q，a、b兩點(diǎn)是金屬板右側(cè)表面上的兩點(diǎn)，其

9、中a到Q的距離較小，下列說(shuō)法正確的是(),對(duì)靜電平衡的理解及應(yīng)用,,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)表面不帶電 C整個(gè)導(dǎo)體，包括表面上的a、b兩點(diǎn)，是一個(gè)等勢(shì)體，且電勢(shì)等于零 Da、b兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度不為零，且a、b兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向相同,解析：金屬板左側(cè)接地，金屬板與地球形成了一個(gè)導(dǎo)體，金屬板相當(dāng)于近端，而地球相當(dāng)于遠(yuǎn)端，根據(jù)感應(yīng)電荷“近異遠(yuǎn)同”的分布特點(diǎn)，A錯(cuò)，B對(duì)；由處于靜電平衡狀態(tài)導(dǎo)體的特點(diǎn)可知，a、b兩點(diǎn)電勢(shì)相等，接地后電勢(shì)等于零，C對(duì)；金屬板是一個(gè)等勢(shì)體，電場(chǎng)線(xiàn)垂直于金屬板表面向左，所以a、b兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向相同，D對(duì)。 答案：

10、BCD,(吉林一中20132014學(xué)年高二上學(xué)期檢測(cè))一個(gè)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(fù)電荷，使B球與球殼A內(nèi)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(gè)整體，對(duì)于這個(gè)整體來(lái)說(shuō)，由于靜電平衡它的內(nèi)壁和B球?qū)o(wú)凈電荷的分布。所以QA2108C，QB0。,下圖中P是一個(gè)帶電體，N是一個(gè)不帶電的金屬空腔，在哪些情況

11、下，放在絕緣板上的小紙屑(圖中S)不會(huì)被吸引(),靜電屏蔽現(xiàn)象的分析與應(yīng)用,,解析：小紙屑是絕緣體，當(dāng)處于電場(chǎng)中時(shí)，雖不會(huì)像導(dǎo)體一樣出現(xiàn)電荷的定向移動(dòng)，但內(nèi)部的極性分子也會(huì)在電場(chǎng)力的作用下移動(dòng)，使異種電荷一端更靠近施感電荷，因而也會(huì)受到施感電荷的吸引力。A中由于靜電屏蔽，P的電場(chǎng)影響不到導(dǎo)體N的內(nèi)部，即N內(nèi)部無(wú)電場(chǎng)，所以S不會(huì)被吸引，A正確。B中N沒(méi)有接地，P的電場(chǎng)會(huì)影響到N的外部，即S處有電場(chǎng)，S會(huì)被吸引。C中P和S都處于導(dǎo)體N的外部，S處有電場(chǎng)，會(huì)被吸引。D中N被接地，內(nèi)部電場(chǎng)不影響導(dǎo)體外部，即S處無(wú)電場(chǎng)，不會(huì)被吸引，D正確。 答案：AD,(棗莊市20142015學(xué)年高二上學(xué)期三校聯(lián)考)如

12、圖所示，電力工作人員在幾百萬(wàn)伏的高壓線(xiàn)上進(jìn)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(dǎo)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(shuō)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(nèi)場(chǎng)強(qiáng)為零 D電工穿上屏蔽服后，體內(nèi)電勢(shì)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(chǎng)中的人體外表面各部位形成一個(gè)等勢(shì)屏蔽面，從而防護(hù)人體免受高壓電場(chǎng)及電磁波的危害；等勢(shì)面說(shuō)明電勢(shì)相等而不是等于0，而電場(chǎng)中的導(dǎo)體內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度為0，所以BC正確，AD錯(cuò)誤。,(河南普通高中學(xué)生學(xué)業(yè)水平考試)靜電噴涂利用了

13、電荷之間的相互作用，其噴涂原理如圖所示，則下列說(shuō)法正確的是(),靜電現(xiàn)象的應(yīng)用與防止,A涂料微粒一定帶正電 B涂料微粒一定帶負(fù)電 C涂料微?？赡軒д姡部赡軒ж?fù)電 D噴嘴與工件之間的電場(chǎng)為勻強(qiáng)電場(chǎng) 解析：根據(jù)電荷間的相互作用特點(diǎn)結(jié)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(qiáng)電場(chǎng)的作用下被吸附到工件上，而達(dá)到噴涂的目的，噴嘴與工件之間的電場(chǎng)是非勻強(qiáng)電場(chǎng)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；由題圖知，待噴涂工件帶負(fù)電，所以涂料微料應(yīng)帶正電，選項(xiàng)A正確，B、C錯(cuò)誤。 答案：A,點(diǎn)評(píng)：靜電可以被人們利用，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

14、的物質(zhì)微粒在靜電力作用下奔向并吸附到電極上。,(濟(jì)南市20142015學(xué)年高三上學(xué)期期中)小強(qiáng)在加油站加油時(shí)，看到加油機(jī)上有如圖所示的圖標(biāo)，關(guān)于圖標(biāo)涉及的物理知識(shí)及其理解，下列說(shuō)法正確的是(),,A制作這些圖標(biāo)的依據(jù)是靜電屏蔽原理 B工作人員工作時(shí)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(yīng)該沒(méi)有關(guān)系 答案：C 解析：這些圖標(biāo)是防止靜電的發(fā)生，A錯(cuò)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(cuò)，C對(duì)；用絕緣的塑料梳子梳頭，摩擦起電，存在安全隱患，D錯(cuò)。,易錯(cuò)點(diǎn)：對(duì)處于靜電平衡狀態(tài)下的導(dǎo)體理解不透導(dǎo)致錯(cuò)誤 案例： 如圖所示，B是

15、帶有絕緣支架的空腔帶電金屬球殼，A是驗(yàn)電器，A、B相距較遠(yuǎn)，導(dǎo)線(xiàn)C的一端接驗(yàn)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(yàn)電器的金屬箔張開(kāi) B將C的另一端與B的內(nèi)表面接觸，驗(yàn)電器的金屬箔張開(kāi) C將C的另一端與B的外殼接觸，驗(yàn)電器的金屬箔不張開(kāi) D將C的另一端與B的內(nèi)表面接觸，驗(yàn)電器的金屬箔不張開(kāi) 易錯(cuò)分析：本題易錯(cuò)選項(xiàng)及錯(cuò)誤原因分析如下：,正確解答：假設(shè)B帶正電，則正電荷應(yīng)分布在B的外表面上，不管C接B的外殼還是內(nèi)表面，驗(yàn)電器的金屬球?qū)щ姉U和金屬箔通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)C與B就構(gòu)成一個(gè)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(yàn)電器在B的外部，也就成了這個(gè)整體的外表面的一部分。因此，無(wú)論C的另一端與B什么地方接觸，驗(yàn)電器一定帶電，故A、B正確。 正確答案：AB,