高中物理 1.7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、7.靜電現(xiàn)象的應(yīng)用,一、靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體的電場 1靜電平衡狀態(tài) 處于電場中的導(dǎo)體內(nèi)外電場相互 ，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)生定向 的狀態(tài) 2處于靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體的特點(diǎn) (1)處于靜電平衡狀態(tài)下的導(dǎo)體，內(nèi)部場強(qiáng) (2)處于靜電平衡狀態(tài)的整個(gè)導(dǎo)體是個(gè) ，它的表面是個(gè) ，地球是一個(gè),疊加,減弱,移動(dòng),處處為零,等勢體,等勢面,等勢體,二、導(dǎo)體上電荷的分布特點(diǎn) 1導(dǎo)體內(nèi)部 凈電荷，凈電荷分布在導(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 三、尖端放電 1空氣的電離：導(dǎo)體尖端電荷，電場很強(qiáng)，帶電粒子在劇烈運(yùn)動(dòng)撞擊空氣分子，從而使分子的正負(fù)電荷的

2、現(xiàn)象 2尖端放電：所帶電荷與導(dǎo)體尖端的電荷符號(hào)相反的粒子，由于被 而奔向尖端，與尖端上的電荷，相當(dāng)于導(dǎo)體從尖端的現(xiàn)象,沒有,外表面,越大,沒有電荷,密度很大,強(qiáng)電場的作用下,分離,吸引,中和,失去電荷,四、靜電屏蔽 1定義：把一個(gè)電學(xué)儀器放在 的金屬殼里，即使殼外有電場，由于保持為零，外電場對殼內(nèi)的儀器也不會(huì) 的現(xiàn)象 2實(shí)現(xiàn)靜電屏蔽不一定要用密封的金屬容器， 也能起到屏蔽作用 3應(yīng)用 (1) 是利用尖端放電避免雷擊的一種設(shè)施 (2)電學(xué)儀器和電子設(shè)備外面套有 ；通信電纜表面包一層；高壓帶電作業(yè)人員穿；通訊工具在鋼筋結(jié)構(gòu)房屋中接收信號(hào)較弱.,封閉,殼內(nèi)場強(qiáng),產(chǎn)生影響,金屬網(wǎng),避雷針,金

3、屬罩,鉛皮,金屬網(wǎng)衣,1深刻理解靜電感應(yīng)現(xiàn)象 (1)金屬導(dǎo)體的特征：由做熱振動(dòng)的正離子和在它們之間做無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的自由電子組成 (2)靜電感應(yīng)現(xiàn)象：導(dǎo)體內(nèi)自由電荷在靜電力作用下重新分布，導(dǎo)體兩端出現(xiàn)等量的正負(fù)感應(yīng)電荷的現(xiàn)象 (3)導(dǎo)體的靜電平衡 靜電平衡狀態(tài)：靜電感應(yīng)中，當(dāng)感應(yīng)出現(xiàn)的正、負(fù)電荷產(chǎn)生的附加場強(qiáng)E大小等于外場強(qiáng)E0時(shí)，合場強(qiáng)E等于零，導(dǎo)體內(nèi)部沒有電荷定向移動(dòng)的狀態(tài) 導(dǎo)體靜電平衡的條件：導(dǎo)體內(nèi)部的合場強(qiáng)處處為零,(4)靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體特點(diǎn)： 處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，內(nèi)部的場強(qiáng)處處為零 處于靜電平衡狀態(tài)的整個(gè)導(dǎo)體是個(gè)等勢體，它的表面是個(gè)等勢面 電荷分布特點(diǎn) a內(nèi)外表面分布不同，電荷都

4、分布在外表面，導(dǎo)體內(nèi)部沒有電荷 b受導(dǎo)體的形狀影響，電荷分布不均勻，越尖銳的地方，電荷分布的密度越大，外部附近的場強(qiáng)也越強(qiáng),c“遠(yuǎn)近端”電荷的電性相反，電量相等 如右圖所示，處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，離場源電荷較近和較遠(yuǎn)的兩端將感應(yīng)出等量的異種電荷，即“遠(yuǎn)同近異”，感應(yīng)電荷在兩端的外表面，導(dǎo)體右端較左端尖銳，電荷密度大,【特別提醒】一個(gè)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(diǎn)，人與大地都是導(dǎo)體，在人摸(觸)導(dǎo)體的過程中，帶電體、人、大地組成一個(gè)新導(dǎo)體，地球往往是新導(dǎo)體的遠(yuǎn)端,長為L的導(dǎo)體棒原來不帶電，現(xiàn)將一帶電量為q的點(diǎn)電荷放在距導(dǎo)體棒左端R處，如右圖所示，

5、當(dāng)導(dǎo)體棒達(dá)到靜電平衡后，棒上感應(yīng)電荷在棒內(nèi)中點(diǎn)處產(chǎn)生的場強(qiáng)大小等于________，方向________ 解析：導(dǎo)體處于靜電平衡狀態(tài)時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)部合場強(qiáng)為零，這是點(diǎn)電荷q所形成的電場與棒兩端出現(xiàn)的感應(yīng)電荷所形成的附加電場在棒中疊加的結(jié)果，即E合E1E20.,2靜電屏蔽的兩種情況及本質(zhì) (1)導(dǎo)體內(nèi)部不受外部電場的影響 現(xiàn)象：由于靜電感應(yīng)，驗(yàn)電器箔片張開如圖甲，將驗(yàn)電器放入導(dǎo)體網(wǎng)罩內(nèi)部后驗(yàn)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 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(diǎn)的場強(qiáng)的疊加結(jié)果為零,(2)接地的封閉導(dǎo)體殼內(nèi)部電場對殼外空間沒有影響 現(xiàn)象： a如右圖甲導(dǎo)體殼沒有

6、接地時(shí)，處于內(nèi)部電場中，達(dá)到靜電平衡，導(dǎo)體殼內(nèi)外表面出現(xiàn)等量異種電荷，空間電場的電場線起于場源正電荷，終于導(dǎo)體殼內(nèi)表面負(fù)電荷，再起于導(dǎo)體殼外表面正電荷，終于無窮遠(yuǎn)，殼內(nèi)外表面之間場強(qiáng)處處為零，殼外場強(qiáng)不為零,b.導(dǎo)體殼接地后，如圖乙所示，導(dǎo)體殼外的正電荷被大地負(fù)電荷中和，正電荷出現(xiàn)在地球的另一端無窮遠(yuǎn)處，空間電場起于場源正電荷終于導(dǎo)體殼內(nèi)表面負(fù)電荷，導(dǎo)體殼內(nèi)外表面之間及導(dǎo)體外部場強(qiáng)處處為零，導(dǎo)體外部空間不受內(nèi)部電場影響 本質(zhì)：仍然是靜電感應(yīng)，導(dǎo)體內(nèi)表面感應(yīng)電荷與殼內(nèi)電場在導(dǎo)體殼表面以外空間疊加結(jié)果為零,下圖中P是一個(gè)帶電體，N是一個(gè)不帶電的金屬空腔，在下列情況下，放在絕緣板上的小紙屑(圖中S)

7、不會(huì)被吸引的有(),解析： 答案：AD,No.4 難點(diǎn)釋疑,1靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體內(nèi)部場強(qiáng)處處為零，導(dǎo)體的電勢也為零，這種說法對嗎？ 提示：這種說法是錯(cuò)誤的靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體內(nèi)部場強(qiáng)處處為零，電勢不一定為零，因?yàn)殡妱菥哂邢鄬π?，電勢的?shù)值取決于零電勢點(diǎn)的選取因此不一定為零,2如何利用接地的金屬外殼消除帶電體對外界的影響 提示：如圖所示，A帶有正電，外側(cè)有一金屬球殼B，由于靜電感應(yīng)，球殼B的內(nèi)表面將感應(yīng)出負(fù)電荷，B的外表面將帶有等量的正電荷，因此在周圍的空間將存在電場；若把導(dǎo)體B接地，則B的外表面不再帶電，周圍無電場，因此無論帶電體A如何變化，對外界均無影響,3導(dǎo)體接地問題的理解方法“等效法”

8、提示：對于這個(gè)問題，我們可以利用“等效法”理解，導(dǎo)體接地后，把導(dǎo)體和大地等效為一個(gè)整體，導(dǎo)體是“近端”，大地是“遠(yuǎn)端”，“近端”感應(yīng)出異種電荷，“遠(yuǎn)端”感應(yīng)出同種電荷, 教材資料分析 演示 使帶電的金屬球靠近驗(yàn)電器，但不接觸，箔片是否張開？,點(diǎn)撥：處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，有幾種可能的情況： (1)孤立的帶電導(dǎo)體； (2)不帶電的導(dǎo)體放在電場中(或帶電的導(dǎo)體放在電場中) 不論何種情形，處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體一定是：整個(gè)導(dǎo)體 是一個(gè)等勢體，其表面是一個(gè)等勢面因?yàn)樘幱陟o電平衡的導(dǎo)體，內(nèi)部電荷不再定向移動(dòng)，受合力必為零，所以電場強(qiáng)度E0由UEd知，任意兩點(diǎn)間的電勢差也必定相等，所以整個(gè)導(dǎo)體是等勢體，表

9、面是等勢面.,如右圖所示為空腔球形導(dǎo)體(不帶電)，現(xiàn)將一個(gè)帶正電的小金屬球A放入腔內(nèi)，靜電平衡時(shí)，圖中a、b、c三點(diǎn)的場強(qiáng)E和電勢的關(guān)系是() AEaEbEc，abc BEaEbEc，abc CEaEbEc，abc DEaEcEb，abc,解析： 答案：D,【跟蹤發(fā)散】11：如右圖所示，點(diǎn)電荷A和B帶電荷量分別為3.0108 C和2.4108 C，彼此相距6 cm.若在兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)O處放一個(gè)半徑為1 cm的金屬球殼，求球殼感應(yīng)電荷在該中點(diǎn)處產(chǎn)生的電場強(qiáng)度,答案：5.4105 N/C方向由O指向A,將懸掛在細(xì)線上的帶正電的小球A放在不帶電的金屬空心球C內(nèi)(不與球接觸)，另有一個(gè)懸掛在細(xì)線上

10、的帶負(fù)電的小球B向C靠近，如右圖所示，于是有() AA向左偏離豎直方向，B向右偏離豎直方向 BA的位置不變，B向右偏離豎直方向 CA向左偏離豎直方向，B的位置不變 DA和B的位置都不變,【思路點(diǎn)撥】小球A在金屬殼C內(nèi)，因金屬殼的屏蔽作用而不受B球電場的影響，由于A的作用，C球外殼帶正電將對B有力的作用 解析：帶正電的小球A放在不帶電的空心球C內(nèi)，由于靜電感應(yīng)，空心球外殼帶正電，內(nèi)壁帶負(fù)電，因此B所在處有電場，所以B在電場力作用下向右偏而靠近C；由于空心球能屏蔽B球的電場，所以，A所在處場強(qiáng)為零， 故A球不受電場力，位置不變 故選B. 答案：B 【反思總結(jié)】對靜電屏蔽問題要區(qū)分是哪種屏蔽形式,【

11、跟蹤發(fā)散】21：在下列實(shí)驗(yàn)中，驗(yàn)電器的金屬箔會(huì)張開的是() 答案：B,1在一個(gè)導(dǎo)體球殼內(nèi)放一個(gè)電荷量為Q的點(diǎn)電荷，如下圖所示，用Ep表示球殼外任一點(diǎn)的場強(qiáng)，則() A當(dāng)Q在球殼中央時(shí)，Ep0 B不論Q在球殼內(nèi)何處，Ep一定為零 C只有當(dāng)Q在球心且球殼接地時(shí)，Ep0 D只要球殼接地，不論Q在球殼內(nèi)何處，Ep0 解析：Q在球殼內(nèi)任何位置，只會(huì)影響球殼內(nèi)的負(fù)電荷分布；球殼外部帶正電荷會(huì)使外部場強(qiáng)不為零，所以A、B錯(cuò)而球殼接地會(huì)使外部電荷導(dǎo)入大地，所以外部場強(qiáng)才會(huì)為零，故C也錯(cuò)，選D. 答案：D,2某農(nóng)村小塑料加工廠的高頻熱合機(jī)(焊縫用)產(chǎn)生的電磁波頻率和電視信號(hào)頻率接近，由于該村尚未通有線電視信號(hào)

12、，空中的信號(hào)常常受到干擾，在電視熒屏上出現(xiàn)網(wǎng)狀條紋，影響正常收看為了使電視機(jī)不受干擾，可采取的辦法是() A將電視機(jī)用一金屬籠子罩起來 B將電視機(jī)用一金屬籠子罩起來，并將金屬籠接地 C將高頻熱合機(jī)用一金屬籠子罩起來 D將高頻熱合機(jī)用一金屬籠子罩起來，并將金屬籠接地,解析：為了使電視機(jī)能接收電磁波信號(hào)，但又不接收高頻熱合機(jī)產(chǎn)生的電磁波，應(yīng)將高頻熱合機(jī)產(chǎn)生的電磁波信號(hào)屏蔽，而接地金屬籠子具有屏蔽內(nèi)電場的作用，故選項(xiàng)D正確 答案：D,3避雷針能夠避免建筑物被雷擊的原因是() A云層中帶的電荷被避雷針通過導(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

13、電荷被導(dǎo)入大地 D以上說法都不對 解析：帶電荷的云層靠近避雷針時(shí)，在避雷針尖端感應(yīng)出與云層相反的靜電，達(dá)到一定程度就向空中放電，中和云層中的電荷，從而避免遭受雷擊，所以只有B正確 答案：B,4(浙江理綜)請用學(xué)過的電學(xué)知識(shí)判斷下列說法正確的是() A電工穿絕緣衣比穿金屬衣安全 B制作汽油桶的材料用金屬比用塑料好 C小鳥停在單根高壓輸電線上會(huì)被電死 D打雷時(shí)，呆在汽車?yán)锉却粼谀疚堇镆ｋU(xiǎn) 解析：由靜電屏蔽的知識(shí)可知，A、D選項(xiàng)均錯(cuò)；金屬可以消除多余的靜電，B項(xiàng)正確；單根高壓輸電線上相距較近的兩點(diǎn)之間電阻很小，因而電壓較小，小鳥不會(huì)被電死，C選項(xiàng)錯(cuò)誤 答案：B,5具有一定厚度的空心金屬球殼的球心位

14、置處放一正電荷，下面中的四個(gè)圖畫出了其空間電場的電場線情況，符合實(shí)際情況的是(),解析：靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體內(nèi)部(實(shí)體部分)場強(qiáng)處處為零，靜電感應(yīng)的結(jié)果使球殼上的電荷分布如圖所示 答案：D,6如右圖所示，在絕緣板上放有一個(gè)不帶電的金箔驗(yàn)電器A和一個(gè)帶正電荷的空腔導(dǎo)體B.下列實(shí)驗(yàn)方法中能使驗(yàn)電器箔片張開的是(),A用取電棒C(帶絕緣柄的導(dǎo)體棒)先跟B的內(nèi)壁接觸一下后再跟A接觸 B用取電棒C先跟B的外壁接觸一下后再跟A接觸 C用絕緣導(dǎo)線把驗(yàn)電器跟取電棒C的導(dǎo)體部分相連，再把取電棒與B的內(nèi)壁接觸 D使驗(yàn)電器A靠近B,解析：在A選項(xiàng)中先和B的內(nèi)壁接觸后，由于B的內(nèi)壁本身沒有電荷，所以再接觸A時(shí)驗(yàn)電器箔

15、片不張開；而B項(xiàng)中可以使C球帶電，從而使A球帶電；C項(xiàng)中用絕緣導(dǎo)線實(shí)際上將驗(yàn)電器和B連成了一個(gè)導(dǎo)體，A球因接觸而帶電；D項(xiàng)中是感應(yīng)起電所以B、C、D項(xiàng)正確 答案：BCD,7.如右圖所示，在電場強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場中，放置一長為L的金屬細(xì)棒ab，它與場強(qiáng)E的夾角為，則棒上兩端點(diǎn)a、b間的電勢差Uab為() AEL BELsin CELcos D0 解析：因?yàn)榻饘偌?xì)桿ab是一導(dǎo)體，在電場中達(dá)到靜電平衡狀態(tài)時(shí)是一個(gè)等勢體，外表面是一個(gè)等勢面，所以Uab0，正確選項(xiàng)為D. 答案：D,8如下圖所示，空心導(dǎo)體上方有一靠的很近的帶電體，帶有正電荷，有一束帶負(fù)電的小液滴(重力不能忽略)，以速度v水平飛入空心導(dǎo)

16、體腔內(nèi)，則小液滴的運(yùn)動(dòng)情況可能是() A勻速直線運(yùn)動(dòng) B變速直線運(yùn)動(dòng) C向上偏轉(zhuǎn)的曲線運(yùn)動(dòng) D向下偏轉(zhuǎn)的曲線運(yùn)動(dòng) 答案：D,9使帶電的金屬球靠近不帶電的驗(yàn)電器，驗(yàn)電器的箔片張開，如下圖所示表示驗(yàn)電器上感應(yīng)電荷的分布情況，正確的是() 解析：帶負(fù)(正)電的金屬球靠近不帶電的驗(yàn)電器時(shí)，在驗(yàn)電器上感應(yīng)出異種電荷，驗(yàn)電器的頂端帶上了正(負(fù))電荷，金屬箔片帶上了負(fù)(正)電 答案：B,10.(海南卷)利用靜電除塵器可以消除空氣中的粉塵靜電除塵器由金屬管A和懸在管中的金屬絲B組成，A和B分別接到高壓電源的正極和負(fù)極，其裝置示意圖如右圖所示A、B之間有很強(qiáng)的電場，距B越近，場強(qiáng)________(填“越大”或“越小”)B附近的氣體分子被電離成為電子和正離子，粉塵吸附電子后被吸附到________(填“A”或“B”)上，最后在重力作用下落入下面的漏斗中 答案：越大A,