高二物理 1.7静电现象的应用导学案 新人教版
高二物理1.7静电现象的应用导学案
班级学号姓名
[学习任务]
1、理解静电感应现象,知道静电平衡条件；
2、理解静电屏蔽
重点难点
重点：静电现象的应用
难点：静电感应现象的解释
[课前预习]
一、静电平衡状态下的电场：
1、静电平衡条件：
2、导体达到静电平衡特点：
①
②
③
二、尖端放电
1、解释：
2、应用：
三、静电屏蔽
[合作探究]
例：如图1—7一18所示，点电荷A和B带电荷量分别为
8
3.010-
⨯C和8
2.410-
-⨯C,彼此相距6 cm。
若在两点电荷连线
中点O处放一个半径为1 cm 的金属球壳，求球壳上感应电荷在
该中点处产生的电场强度。
[自我检测]
1．专门用来运输柴油、汽油的油罐车，在它的尾部都装有一条拖在地上的铁链，对它的作用下列说法正确的是( )
A．让铁链与路面摩擦产生静电，使油罐车积累一定的静电荷
B．让铁链发出声音，以引起其他车辆的注意
C．由于罐体与油摩擦产生了静电，罐体上的静电被铁链导人大地，从而避免了火花放电
D．由于罐体与油摩擦产生了静电，铁链将油的静电导人大地，从而避免了火花放电
2．避雷针能够避免建筑物被雷击的原因是(
)
A ．云层中带的电荷被避雷针通过导线导人大地
B ．避雷针的尖端向云层放电．中和了云层中的电荷
C ．云层与避雷针发生摩擦．避雷针上产生的电荷被导人大地
D ．以上解释都不正确
3．如图1—7—14所示，带电体+Q 靠近一个接地空腔导体，空腔里面无电荷。
在静电平衡后，下列物理量中等于零的是( )
A ．导体腔内任意点的场强
B ．导体腔内任意点的电势
C ．导体外表面的电荷量
D ．导体空腔内表面的电荷量
4．在点电荷一Q 的电场中，一金属圆盘处于静电平衡状态，若圆平面与点电荷在同一平面内，则盘上感应电荷在盘中A 点所激发的附加场强E 的方向在下图中正确的是
( )
5．如图1—7一15所示，一个原来不带电的中空金属球，
其上开一个小孔，若将一个带负电的小球放入且不与金属球接触，则金属球外表面带
电，内表面带 电；若用手接触一下金属球后移走带电小球，则金属球的外表面带 电；若带电小球与金属球的内壁接触，当把带电小球移走后，金属球外表面带 电荷。
6．如图1—7—16所示，在真空中把一绝缘导体AB 向带负电的小球P
缓慢地靠近(不接触，且未发生放电现象)时，下列说法中正确的是
( )
A ．
B 端的感应电荷越来越多
B ．导体内部场强越来越大
C ．导体的感应电荷在M 点产生的场强大于在N 点产生的场强
D ．导体的感应电荷在M 、N 两点产生的场强相等
7．如图1—7—17所示，水平放置的金属板正上方放有一固定的正点电荷Q ，一表面绝缘的带正电小球(可视为质点且不影响Q 的电场)，从左端以初速度0v 滑上金属板，沿光滑的上表面向右运动到右端，在该运动过程中( )
A ．小球做匀速直线运动
B ．小球先做减速运动，后做加速运动
C ．小球的电势能保持不变
D ．静电力对小球所做的功为零
[学后反思]。
导学案最新高中物理人教版选修3-1：1.7 静电现象的应用
1.7 《静电现象的应用》导学案【学习目标】1．了解静电的应用和防止原理.2．会分析日常生活中的静电现象，对有害经典提出有效的防止措施。
3．培养学生对经典现象的分析，以及利用静电知识解决有关问题的能力。
【重点难点】静电屏蔽【学法指导】认真阅读教材，观察教材插图,体会处于静电平衡状态时导体内的电场特点，了解避雷针的工作原理和静电屏蔽现象的产生原理【知识链接】电场对电荷的基本性质是什么?将金属导体放置在电场中，自由电子将如何移动？自由电子的定向移动将导致怎样的的结果？【学习过程】一、静电平衡状态特点:1、2、尝试应用1图示中,A、B都是装在绝缘柄上的导体，A带正电后靠近B，发生静电感应.若取地球电势为零，则A．导体B上任意一点电势都为零B．导体B上任意一点电势都为正C．导体B上任意一点电势都为负D．导体B上右边电势为正，左边电势为负二、导体上电荷的分布静电平衡时,导体内部的电荷分布的特点:1、2、尝试应用2对于电场中处于静电平衡状态的导体，下列分析不正确的是( )A．导体内部的场强处处为零B．导体内部没有电荷，电荷只能分布在导体的外表面C．导体内部是外电场与感应电荷电场叠加后的合场强，其大小为零D．处于静电平衡的导体内部的自由电子不再运动三、尖端放电1．导体尖端电荷密度大尖端周围电场强空气中残留带电粒子剧烈运动空气电离正负电荷奔向异种电荷尖端失去电荷尖端放电2．闪电防护雷鸣电闪时在室外的人，为防雷击，应当遵从四条原则．一是人体应尽量降低自己，以免作为凸出尖端而被闪电直接击中,所以人长得高还是一件非常痛苦的事情．二是人体与地面的接触面要尽量缩小以防止因“跨步电压”造成伤害．所谓跨步电压是雷击点附近，两点间很大的电位差，如若人的两脚分得很开，分别接触相距远的两点，则两脚间便形成较大的电位差，有强电流通过人体使人受伤害．第三是不可到孤立大树下和无避雷装置的高大建筑体附近，不可手持金属体高举头顶．第四是不要进水中，因水体导电好,易遭雷击．总之，应当到较低处，双脚合拢地站立或蹲下，以减少遭遇雷的机会尝试应用3避雷针能够避免建筑物被雷击的原因是（）A．云层中带的电荷被避雷针通过导线导入大地B．避雷针的尖端向云层放电，中和了云层中的电荷C．云层与避雷针发生摩擦，避雷针上产生的电荷被导入大地D．以上说法都不对四、静电屏蔽1．定义:2．应用：五、静电现象的其他应用1．静电除尘2．静电植绒3．静电喷涂4．静电分选5．静电复印【训练测试】1．导体处于静电平衡时，下列说法正确的是（）A．导体内部没有电场B．导体内部没有电荷，电荷只分布在导体外表面C．导体内部没有电荷的运动D．以上说法均不对2．如图所示，某同学在桌上放两摞书，然后把一块洁净的玻璃板放在上面,使玻璃板离开桌面2～3cm，在宽约0。
高中物理 1.7 静电现象的应用学案1 新人教版选修31
高中物理 1.7 静电现象的应用学案1 新人教版选修31【学习目标】1.知道什么是静电平衡状态，理解处于静电平衡状态导体的特征。
2.知道处于静电平衡的导体上电荷的分布规律。
3.知道什么是尖端放电现象4.理解静电屏蔽现象的形成原因【学习重点】掌握静电平衡的概念，理解导体处于静电平衡状态的特征是本节的重点【学习难点】应用静电平衡的知识，理解静电平衡的特征，认识导体的电荷分布特点是本节的难点。
【知识梳理】一、静电平衡状态下导体的特点1、导体电势特点A、处于静电平衡状态下的导体，内部的场强处处为零。
B、处于静电平衡状态的整个导体是个等势体，它的表面是等势面。
C、导体外表面处场强方向必跟该点的表面垂直。
2、导体电荷分布特点A、导体内部没有净电荷 ,其电荷只分布在导体的表面 ,凹陷的地方几乎没有电荷.B、在导体表面,越尖锐的位置,电荷密度越大,外部场强也越强二、静电屏蔽1、理解：处于静电平衡状态的导体，内部的场强处处为零。
因此，可利用金属外壳或金属网封闭某一区域不在受外界电场的影响，这一现象称静电屏蔽。
2、两种情况：①金属内部空间对壳外部电场____有_____影响②接地的封闭导体壳（或金属网）内部电场对壳外空间_____不_______影响【典型例题】例1、人造纤维比棉纤易沾上灰尘，这是因为（ D ）A、人造纤维导电性好，容易沾上灰尘B、人造纤维导电性好，容易导走静电，留下灰尘C、人造纤维绝缘性好，不易除掉灰尘D、人造纤维绝缘性好容易积累静电，吸引灰尘例2：如图，长为L的导体棒原来不带电，现将一带电量为q的点电荷放在距棒左端为R的某点.当达到静电平衡时，棒上感应电荷在棒内中点O处产生的场强的大小为多大?答案 0例3：如图所示，把一个带正电的小球放人原来不带电的金属空腔球壳内，小球带不带电？答案：不带例4把原来不带电的金属球壳B的外表面接地，将一个带正电的小球A从小孔中放入球壳内，但不与B发生接触，达到静电平衡后，则（ A ）A. 球壳B的空腔中场强处处为零。
高级中学高中物理《1.7静电现象的应用》教案 新人教版选修3-1(2021年整理)
师生活动 说明：A 外表面游电荷
若使B 与A 内壁接触后再与C 接触，则C 金属箔片将开。
说明:A 内壁无电荷
○静电场中导体的特点：
ⅰ：处于静电平衡状态的导体，电荷只能分布在导体面上.
ⅱ：在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度越大，位置几乎没有电荷。
三、尖端放电
导体尖端附近的电场特别强,它会导致一个重要的就是尖端放电。
再导体尖端附近放一根点燃的蜡烛。
断给导体充电的时候，火焰就好像被风吹动一样朝背方向偏移。
这就是尖端放电引起的后果。
★问题:为什么会引起这种后果？
☆：因为在尖端附近强电场的作用下空气中残留的离
激烈的运动。
在激烈的运动过程中它们和空气分
时,会使空气分子电离,从而产生大量新的离子，
气边得易于导电。
与尖端上电荷同号的离子受到
向远方，蜡烛的火焰偏移就是受到这种离子形成
风”吹动的结果。
★问题：什么是点晕放电？
☆：在强电场作用下,物体曲率大的地方(如尖锐、细
端,弯曲很厉害处）附近，等电位面密，电场强度致使这里空气被电离而产生气体放电现象，称为电.
★问题：什么是尖端放电?
☆：尖端放电为电晕放电的一种，专指尖端附近空气
产生气体放电的现象. 尖端放电演示仪
避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施。
四、静电屏蔽 【演示】
先使金属球带电，然后移近验电器，由于静电感验电器的金属箔片张开，若把验电器置于金属网罩中发现验电器的金属箔片不张开.（下图）
课题。
高中物理 1.7静电现象的应用学案导学新人教版选修3-1
静电现象的应用学案导学教学目标1、理解静电感应现象,知道静电平衡条件；2、理解静电屏蔽重点难点重点：静电现象的应用难点：静电感应现象的解释预习导引我们通过前面的学习知道，放入电场中的电荷受到电场力的作用，而我们又知道金属导体中存在自由电子，把导体放入电场中会产生什么现象?创设情景将一金属导体放入场强为E0的匀强电场中，见课本P24图1．7-1,分析自由电子在电场中的移动情况自主学习1、理解静电平衡2、研究静电平衡时导体内部的电荷3、理解尖端放电4、理解静电屏蔽建构新知一、静电平衡状态下的电场：1、静电平衡条件：2、导体达到静电平衡特点：①②③二、尖端放电1、解释：2、应用：三、静电屏蔽1、理解：处于静电平衡状态的导体，内部的场强处处为零。
因此，可利用金属外壳或金属网封闭某一区域不在受外界电场的影响，这一现象称静电屏蔽2、两种情况：①金属内部空间不受壳外部电场的影响②接地的封闭的导体壳内部电场对壳外空间没有影响回顾小结本节课主要学习有静电平衡知识,静电平衡特点要掌握,静电屏蔽,尖端放电要有所了解.四、探究：生活中我们见到的那些带静电的现象是有益的，我们是怎样利用的？五、学后反思：六、你对学案的意见： 课后作业:1.带电量分别为+Q 和-Q 的两个点电荷相距为R ，在两点之间放入一个不带电的导体棒，如图当导体达到静电平衡后，感应电荷在两点连线中点处产生的场强大小和方向？内部的合场强有什么特点，如果棒的中间是空的，合场强又如何?2.如图所示,在孤立点电荷+Q 的电场中,金属圆盘A 处于静电平衡状态.若金属圆盘平面与点电荷在同一平面内,试在圆盘A 内作出由盘上感应电荷形成的附加电场的三条电场线 (用实线表示,要求严格作图)-Q。
人教版 高二物理 选修3-1 第一章：1.7静电现象的应用 导学案设计(含答案)
§1.7静电现象的应用若将导体接地则情况如何？左端接地呢？5．静电平衡的特点：⑴内部场强 （如果不满足则自由电子将 直至 ____ ）⑵导体的表面是 ，整个导体是 【探究二】导体上电荷的分布：演示法 1. 法拉第圆筒实验2．结论：净电荷分布在导体 导体表面附近电场线与表面 导体尖端处电荷密度 3．理论分析：理论证明：中性导体带电后，由于同种电荷相互排斥，净电荷只能分布在表面 反证法：若内部有自由电荷，则内部场强 ，导体就不是处于静电平衡状态4．静电平衡时导体周围电场分布：上图空间实际电场分布，不会出现虚线电场线（为什么）【探究三】尖端放电1．导体尖端的电荷密度大，给周围环境带来了什么影响？2．尖端放电现象给我们什么启示？有哪些应用？ 【探究四】静电屏蔽 1、 空腔导体的特点：净电荷只分布在 ，内表面 ，空腔内没有电场 2、 静电屏蔽:外部电场对内部仪器没有影响 若将源电荷置于空腔内，则外对内没有影响，但内对外有影响实验演示：将收音机置于金属网罩内则声音大小减小若将球壳接地，则内外各不影响3、 应用:电学仪器和电子设备外面套有金属罩 通信电缆版面包一层铅皮 高压带电作业人员穿金属网衣 通讯工具在钢筋结构房屋中接收信号弱 当堂练习：〖基础达标〗1．金属导体在电场中处于静电平衡时，其内部的自由电子将( ) A ．都被原子束缚 B ．都集中在导体两端C ．都停止运动 D ．都停止定向移动+ ＿ ＿＿＋ ＋ ＋+－ － ＋ ＋ ＋－++2．一个带电金属球，当它带的电量增加后(稳定)，其内部场强( )A．一定增强 B．一定减弱 C．可能增强也可能减弱 D不变3．一个带绝缘座的空心金属球A带有4×lO-8C的正电荷, 有绝缘柄的金属小球B带有2×10-8C的负电荷，使B球和A球的内壁接触, 如图所示，则A、B各带电荷量为 ( )A．Q A=10-8C，Q B=lO-8C B．Q A=2×Lo-8C, Q B=OC．Q a=O，Q b=2×10-8C D．Q a=4×10-8C，Q B=－2×10-8C4．带电量分别为+Q和－Q的两个点电荷相距为r, 在两点电荷之间放入一个不带电的导体棒，如图所示，当导体达到静电平衡后，感应电荷在两点电荷连线中点O处产生的场强大小为 ( )A．2kQ／r2 B．4kQ／r2+Q C．8kQ／r2 D．05．如图所示，在一个原来不带光的金属导体壳的球心处放一带正电的带电体, A、B分别是球壳内、外的两点, C是金属内部一点，其电场分布是 ( )A．E A≠O, E B=O，E C=O B．E A≠O, E B≠O，E C=OC．E A≠O, E B≠O，E C≠O D．E A=O, E B≠O，E C=O6．将导体放入场强为E的匀强电场中，经过一段很短的时间后，导体达到静电平衡，在这段很短的时间内，感应电荷在导体内的电场强度变化情况是 ( )A．逐渐减小，直至大小为零 B．逐渐增大，直至大小为EC．先逐渐增大，后逐渐减小至零 D．始终等于零7．如图所示，验电器A不带电，验电器B的上面是几乎封闭的金属圆筒C，并且B的金属箔片是张开的，现手持一个带绝缘柄的金属小球D，使D接触C 的内壁，再移出与A的金属小球接触，无论操作多少次，不能使A带电，说明 ( )A．C是不带电的 B．C的内部不带电C．C的内部场强为零 D．以上说法均不对〖能力提升〗8．如图所示，将悬在细线上的带正电的小球A放在不带电的金属空心球壳C内(不和球壁接触)，另有一悬挂在细线上的带负电的小球B向C靠近，则( )A．A往左偏离竖直方向，B向右偏离竖直方向B．A的位置不变，B向右偏离竖直方向C．A向左偏离竖直方向，B的位置不变D．A和B的位置均不变9．如图所示，为一空腔球形导体(不带电)，现将一个带正电的小金属球A放入腔中, 当静电平衡时，图中a、b、c三点的场强E和电势U的关系是( )A．E a>E b>E c, U a>U b>U c B．E a=E b>E c, U a=U b>U cC．E a=E b=E c, U a=U b>U c D．E a>E c>E b, U a>U b>U c10．如图所示，把一个架在绝缘支架上的枕形导体放在正电荷形成的电场中，导体处于静电平衡时，下述正确的是( )A．A、B两点场强相等，且都为零B．A、B两点电势相等，且都小于零C．感应电荷在A、B产生的附加场强大小是//A BE=ED．当电键K闭合时，电子从大地沿导线向导体移动11．如图所示，在负电荷A的电场中，导体B处于静电平衡时 ( )A．P端带正电，Q端带负电 B．P端电势高，Q端电势低C．P、Q两端电势相等 D．在导体B内部，场强从Q到P12．金箔验电器原来带有正电荷．现将某带电体靠近验电器时，金箔张角增大．说明该带电体带有_____．13.为防止静电的危害，不正确的措施是( )A．采用导电橡胶做飞机轮胎 B.纺织厂车间内保持空气干燥C.运油车的油罐用铁链与大地接触D.在地毯中夹一些导电纤维14．如图所示，一个验电器用金属网罩罩住，当加上水平向右的、场强大小为E的匀强电场时，验电器的箔片（填“张开”或“不张开”），我们把这种现象称之为。
高中物理 1.7 静电现象的应用学案新人教版选修
高中物理 1.7 静电现象的应用学案新人教版选修1、7 静电现象的应用学习目标1、知识与能力(1)知道什么是静电平衡状态，理解处于静电平衡状态导体的特征。
(2)知道处于静电平衡的导体上电荷的分布规律。
(3)知道什么是尖端放电现象(4)理解静电屏蔽现象的形成原因2、过程与方法(1)通过场强的叠加原理理解静电平衡下导体的特点及电荷的分布(2)注意知识的迁移,用所学的知识理解生活中的实际教学重点：静电平衡下导体的特点及电荷的分布学习难点：静电平衡现象在实际中的应用【预习案】（一）预习知识：导体中的自由电荷是，静电感应的实质是在电场的作用下电子发生的过程。
如图所示，将呈电中性状态的金属导体放入场强为E0的静电场中，导体内自由电子便受到与场强E0方向的电场力作用，自由电子要向电场的反方向作定向移动，（a）所示，并在导体的一个侧面集结，使AB端出现电荷，而CD端剩余等量的正电荷图（b）所示。
在电场中的导体沿着电场强度方向两个端面出现等量异种电荷，这种现象叫做静电感应。
产生的电荷为感应电荷。
（二）教材导读目标一：处于静电平衡状态的导体的特点（基础）1、什么是导体的静电平衡状态？2、静电平衡状态的导体的特点(1)导体内部场强处处。
(2)外表面附近任何一点的场强方向必跟该点的垂直。
(3)整个导体是个，它的表面是个。
(4)内部电荷，电荷只分布在。
(5)表面电荷分布规律为越尖锐位置，电荷密度，凹陷位置。
【例一】导体处于静电平衡时，下列说法正确的是()A、导体内部没有电场B、导体内部没有电荷，电荷只分布在导体外表面C、导体内部没有电荷的运动D、以上说法均不对目标二：尖端放电1、空气电离：导体尖端的电荷密度，附近的电场，空气中残留的在强电场的作用下发生，把空气中的气体分子撞“散”，也就是使分子中的，这种现象叫空气的电离2、尖端放电：尖端附近空气被电离后，中性的分子变成带负电的和失去电子而带正电的。
这些粒子在强电场的作用下，撞击空气中的，使它们进一步，产生更多的。
2019-2020年高中物理 1.7静电现象的应用导学案新人教版选修3-1
2019-2020年高中物理 1.7静电现象的应用导学案新人教版选修3-1 【学习目标】1．知道静电平衡现象，理解静电平衡状态的导体的特点．2．通过实验了解静电平衡时带电导体上电荷的分布特点．【自主预习】1．静电平衡状态：．2．静电平衡的特点：（1）；（2）．3．导体上电荷分布的特点：．4．尖端放电：；静电屏蔽：．【我的困惑】【要点突破】1．静电平衡状态下导体的电场2．导体上电荷的分布3．尖端放电4．静电屏蔽【典例剖析】【例1】如图所示，长为L的金属杆原来不带电，在距其左端r处放一个电荷量为q的点电荷．问：(1)金属杆中点处的场强为多少？(2)金属杆上的感应电荷在杆中点P处产生的场强．【例2】将悬挂在细线上的带正电的小球A放在不带电的金属空心球C内(不与球接触)，另有一个悬挂在细线上的带负电的小球B向C靠近，如图所示，于是有( )A．A向左偏离竖直方向，B向右偏离竖直方向B．A的位置不变，B向右偏离竖直方向C．A向左偏离竖直方向，B的位置不变D．A和B的位置都不变【达标检测】1．对于电场中处于静电平衡状态的导体，下列分析不正确的是( )1 / 2A．导体内部的场强处处为零B．导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的外表面上C．导体内部是外电场与感应电荷电场叠加后的合场强，其大小为零D．处于静电平衡的导体内部的自由电子不再运动2．在下列措施中，能将产生的静电尽快导走的是( )A．飞机轮子上搭地线B．印染车间保持湿度C．复印图片D．电工钳柄装有绝缘套3．如图所示，带电体Q靠近一个接地空腔导体，空腔里面无电荷．在静电平衡后，下列物理量中等于0的是( )A．导体腔内任意点的电场强度B．导体腔内任意点的电势C．导体外表面的电荷量D．导体空腔内表面的电荷量4．如图所示，在原来不带电的金属细杆ab附近P处，放置一个正点电荷，达到静电平衡后( )A．a端的电势比b端的高B．b端的电势比d点的低C．a端的电势不一定比d点的低D．杆内c处电场方向由c指向b5．电工穿的高压作业服是用铜丝纺织的，下列说法正确的是( )A．铜丝编织的衣服不易拉破，所以用铜丝编织B．电工被铜丝纺织的衣服所包裹，使体内电势保持为零，对人体起保护作用C．电工被铜丝纺织的衣服所包裹，使体内电场强度保持为零，对人体起保护作用D．铜丝必须达到一定的厚度，才能对人体起到保护作用2 / 2。
高中物理1.7静电现象的应用导学案新人教版选修3_1
1.7 静电现象的应用学习目标1．学生知道静电感应产生的原因，理解什么是静电平衡状态2．学生理解静电平衡时，净电荷只分布在导体表面且内部场强处处为零3．学生知道静电屏蔽及其应用4．学生经历分析放在电场中的导体达到静电平衡的过程学习重点：静电平衡状态的特点及应用学习难点：静电平衡状态的特点及应用学习方法：推理归纳法、实验法相结合知识衔接：自主学习一、静电平衡1．电场的基本特性：2．金属导体的特征：由做热振动的和做无规则热运动的组成3. 把导体放入电场中会产生什么现象?（1）自由电子怎样移动？（2）自由电子会在什么地方聚集？（3）自由电子的聚集出现什么样的结果？（4）最终会出现怎样的现象？4．静电平衡的特点：（1）内部场强（如果不满足则自由电子将直至 ____ ）（2）导体的表面是，整个导体是（3导体表面附近电场线与表面不会出现虚线电场线（为什么？）合作探究：二、导体上电荷的分布1.静电平衡的导体上的电荷是如何分布的？（1）净电荷分布在导体（2）导体尖端处电荷密度2.怎样分析电荷分布的两个特点？（1）（2）3.导体内部没有净电荷可以用实验验证吗？怎样做？三、尖端放电1．导体尖端的电荷密度大，给周围环境带来了什么影响？2．尖端放电现象给我们什么启示？有哪些应用？四、静电屏蔽画出下列空间电场线分布： (1)不带电的金属球壳附近有正点电荷 (2)不带电的金属球壳内部有正点电荷(3)接地的不带电的金属球壳内部有正点电荷(1) (2) (3)1、 空腔导体的特点：净电荷只分布在 ，内表面 ，空腔内 电场.2、静电屏蔽:外部电场对金属壳内部的仪器没有影响 ，金属壳的这种作用叫 。
思考：(1) 若将源电荷置于空腔内，则外对内没有影响？(2怎样能内外互不影响呢？3、静电屏蔽应用:电学仪器和电子设备外面套有金属罩 ； 通信电缆版面包一层铅皮；高压带电作业人员穿金属网衣 ； 通讯工具在钢筋结构房屋中接收信号弱练习反馈：1．金属导体在电场中处于静电平衡时，其内部的自由电子将( )A ．都被原子束缚B ．都集中在导体两端C ．都停止运动D ．都停止定向移动2．一个带电金属球，当它带的电量增加后(稳定)，其内部场强( )A ．一定增强B ．一定减弱C ．可能增强也可能减弱D ．不变3．一个带绝缘座的空心金属球A 带有4×lO -8C 的正电荷, 有绝缘柄的金属小球B 带有2×10-8C 的负电荷，使B 球和A 球的内壁接触, 如图所示，则A 、B 各带电荷量为 ( )A ．Q A =10-8C ，QB =lO -8C B ．Q A =2×L o -8C, Q B =OC ．Q a =O ，Q b =2×10-8CD ．Q a =4×10-8C ，Q B =－2×10-8C4．将导体放入场强为E 的匀强电场中，经过一段很短的时间后，导体达到静电平衡，在这段很短的时间内，感应电荷在导体内的电场强度变化情况是 ( )A ． 逐渐减小，直至大小为零B ．逐渐增大，直至大小为EC ．先逐渐增大，后逐渐减小至零D ．始终等于零归纳总结：达标检测 ：1．用一根跟毛皮摩擦过的硬橡胶棒，靠近不带电验电器的金属小球a（如图），然后用手指瞬间接触一下金属杆c 后拿开橡胶棒，这时验电小球a和金箔b 的带电情况是 ( )A ．a 带正电，b 带负电B ．a 带负电，b 带正电C ．a 、b 均带正电D ．a 、b 均带负电E ．a 、b 均不带电2．在一个导体球壳内放一个电量为＋Q 的点电荷，用E p 表示球壳外任一点的场强，则 ( )A ．当＋Q 在球壳中央时，E p ＝0B ．不论＋Q 在球壳内何处，E p 一定为零C ．只有当＋Q 在球心且球壳接地时，E p ＝0D ．只要球壳接地，不论＋Q 在球壳内何处，E p 一定为零[例1]如图所示,长为10cm 的导体棒原来不带电，现将一带电量Q=8．O×lO -10C 的正点电荷放在距棒左端5cm 处的P 点, 达到静电叫平衡后棒上感应电荷在棒内中点O 处产生的场强大小等于_________,方向__________.★【变式1】图为静电除尘器除尘机理的示意图。
优化方案高中物理 第一章 第7节 静电现象的应用导学案(含解析)新人教版选修31
第七节静电现象的应用1.知道什么是静电平衡状态，理解处于静电平衡状态导体的特性.2.知道什么是静电屏蔽及其有关应用.3.知道导体上电荷的分配规律.,4.了解尖端放电现象.一、静电平衡状态下导体的电场1．静电感应现象放在电场中的导体其内部自由电荷在电场力作用下定向移动，而使导体两端出现等量异号电荷的现象．2．静电平衡状态导体中(包括表面) 自由电子不再发生定向移动，我们就认为导体达到了静电平衡状态．3．静电平衡状态下导体的特点(1)处于静电平衡状态的导体，内部的场强处处为零．(2)处于静电平衡状态的整个导体是一个等势体，它的表面是一个等势面．(3)表面处的场强不为零，表面处的场强方向跟导体表面垂直．4．导体上电荷的分布(1)处于静电平衡状态的导体，内部没有电荷，电荷只分布在外表面上．(2)在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度(单位面积的电荷量)越大，凹陷的位置几乎无电荷．[想一想] 1.处于静电平衡状态的导体，内部场强为什么是零？导体表面的电场沿什么方向？提示：导体在电场中发生静电感应现象，感应电荷的电场与原电场叠加，使导体内部各点的合电场为零.,导体表面电场方向与导体表面垂直.二、尖端放电、静电屏蔽1．尖端放电(1)尖端放电：空气被电离后所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子，由于被吸引而奔向尖端，与尖端上的电荷中和，相当于导体从尖端失去电荷的现象．(2)应用和防止应用：避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施．防止：高压设备中导体的表面尽量光滑会减少电能的损失．2．静电屏蔽(1)定义：当金属外壳达到静电平衡时，内部没有电场，因而金属的外壳会对其内部起屏蔽作用，使它内部不受外部电场影响的现象．(2)应用：电子仪器和电子设备外面都有金属壳，通信电缆外面包有一层金属网，高压线路的检修人员要穿屏蔽服等，都是利用静电屏蔽现象消除外电场的影响．[想一想] 2.绝缘球壳能否起到屏蔽外电场的作用？提示：绝缘球壳中没有自由电荷，当放入外电场时，不会发生静电感应现象，壳内场强也不会为零.即不能起到屏蔽外电场的作用.对静电平衡的理解1．静电平衡实质(1)在达到静电平衡的过程中，外电场引起导体内自由电荷的定向移动使导体两侧出现感应电荷，感应电荷的电场和外电场方向相反，使合场强减小，随着感应电荷的继续增加，合场强逐渐减小，直至合场强为零，自由电荷的定向移动停止．(2)静电平衡的条件：导体内部的合场强为零，即E合＝0.2．静电平衡状态下导体的特点(1)导体内部某处感应电荷产生的场强E′与周围原电场场强E大小相等，方向相反，两者相互抵消，导体内部处处合场强E合为零，但导体表面的电场强度不为零．(2)整个导体是一个等势体，导体表面是等势面，但电势不一定为零．(3)电场线与导体表面垂直．特别提醒：一个孤立的带电体，在自身所带电荷的电场中，处于静电平衡状态，具有静电平衡的所有特点．AB是长为L的金属杆，P1、P2是位于AB 所在直线上的两点，位置如图所示，在P2点有一个带电量为＋Q的点电荷，试求出金属杆上的感应电荷在P1点产生的场强大小和方向．[思路探究] 处于静电平衡的导体，内部场强是怎样的？[解析] 由于金属杆处于静电平衡状态，P1点的合场强为零，因此金属杆上的感应电荷在P1点产生的场强与点电荷＋Q在P1点产生的场强大小相等、方向相反，从而得：E＝k QL2，方向向右．[答案] k QL2方向向右规律总结求处于静电平衡状态的导体感应电荷产生的场强的方法是：利用感应电荷产生的电场与外电场在导体内部的合场强为零进行分析．1.一金属球，原来不带电，现沿球直径的延长线放置一均匀带电的细杆MN，如图所示．金属球上感应电荷产生的电场在球内直径上a、b、c三点的场强大小分别为E a、E b、E c，三者相比，则( )A．E a最大B．E b最大C．E c最大D．E a＝E b＝E c解析：选C.处于静电平衡的导体内部场强处处为零，故a、b、c三点的场强都为零．静电平衡在导体内部场强为零是感应电荷产生的电场与外电场叠加的结果，所以感应电荷在球内某点产生的电场的场强与MN在这一点形成的电场的场强等大、反向．比较a、b、c三点感应电场的场强，实质上是比较带电体MN在这三点的场强．由于c点离MN最近，故MN在c点的场强最大，感应电荷在c点场强也最大．故选C.静电平衡导体的电荷分布及分析方法1．电荷分布特点(1)净电荷都分布在导体的表面，导体内部没有净电荷．(2)感应电荷分布于导体两端，电性相反，电量相等，远同近异．(3)净电荷在导体表面分布不均匀，导体表面尖锐处电荷分布密集，平滑处电荷分布稀疏，凹陷处几乎没有电荷．2．电荷分布的分析方法(1)“远近观”法：处于静电平衡状态的导体，离场源电荷较近和较远的两端感应出等量的异种电荷，而导体的中间部分因感应电荷较少，可认为无感应电荷产生，如图甲所示．(2)“整体观”法：当两个或多个原来彼此绝缘的导体接触或用导线连接时，就可把它们看做是一个大导体，再用“远近观”判断它们的带电情况，如有些问题所提到的“用手触摸某导体”其实就是导体通过人体与大地构成一个大导体．不要认为导体内部没有电荷，用导线连接带电体内部时，小球Q就不带电．其实连接后就已成为一个整体，故小球通过导线得到了电荷，如图乙所示．特别提醒：依据电场线和电势高低，判定导体中电荷受力和移动方向，进一步求解静电平衡问题，有时会起到事半功倍之效．如图所示，接地的金属板右侧有固定的点电荷＋Q，a、b点是金属板右侧表面的两点，其中a到＋Q的距离较小．下列说法正确的是( )A．由于静电感应，金属板右侧表面带负电，左侧表面带正电B．由于静电感应，金属板右侧表面带负电，左侧表面不带电C．整个导体，包括表面上的a、b点，是一个等势体，且电势等于零D．a、b两点的电场强度不为零，且a、b两点场强方向相同，但a点的场强比b点的场强要强(大)一些[思路探究] 当导体接地时，远端是否发生变化？[解析] 金属板若不接地，右侧表面将有感应的负电荷，左侧表面将有感应的等量正电荷；现金属板接地，正电荷通过接地导线移向大地，静电平衡时左侧表面不带电，整个金属板的电势都为零，所以选项A错误，选项B、C正确．金属板接地时，右侧表面上仍有感应负电荷，而且a点附近的电荷面密度(单位表面积的电荷量)比b点附近的电荷面密度要大些，场强要强(大)些，电场线也密一些；整个金属板是等势体，右侧表面是等势面，电场线与等势面垂直，可见a、b两点的场强方向都垂直指向右侧面，方向相同，所以选项D也正确．故选BCD.[答案] BCD借题发挥(1)人和大地都是导体，人和导体接触或大地和导体接触时，它们组成一个整体，作为一个新导体达到静电平衡，大地变为新导体的远端．(2)处于静电平衡的导体，内部场强为零，但电势不一定为零．2.一个带绝缘底座的空心金属球A带有4×10－8C的正电荷，上端开有适当小孔，有绝缘柄的金属小球B带有2×10－8C的负电荷，使B球和A球内壁接触，如图所示，则A、B带电荷量分别为( )A．Q A＝10－8 C，Q B＝10－8 CB．Q A＝2×10－8 C，Q B＝0C．Q A＝0，Q B＝2×10－8 CD．Q A＝4×10－8 C，Q B＝－2×10－8 C解析：选B.A、B两带电小球接触中和后净电荷只分布在外表面上，故B项正确．故选B.静电屏蔽现象的实质1．静电屏蔽实质静电屏蔽的实质是利用了静电感应现象，使金属壳内感应电荷的电场和外加电场矢量和为零，好像是金属壳将外电场“挡”在外面，即所谓的屏蔽作用，其实是壳内两种电场并存，矢量和为零而已．2．两种情况(1)导体内空腔不受外界影响，如图甲所示：(2)接地导体空腔外部不受内部电荷影响，如图乙所示：3．实现过程(1)如图甲，因场源电荷产生的电场与导体球壳表面上感应电荷在空腔内的合场强为零，达到静电平衡状态，对内实现了屏蔽．(2)如图乙，当金属壳接地时，外表面的感应电荷传给地球，外部电场消失，对外起到屏蔽作用．因此，静电屏蔽现象的实质是静电感应现象和静电平衡状态．特别提醒：(1)分析静电屏蔽问题时首先要分清外壳是否接地．(2)实际应用中金属外壳不必严格完全封闭，用金属网罩代替金属壳体也能起到屏蔽作用．(2014·天津一中高二检测)如图所示，一个不带电的导体球N，置于空心导体球M附近，现将另一个带电荷量为Q的金属球放于空腔导体M内，则( )A．若M接地，N上无感应电荷B．若M不接地，且M原来不带电，N上无感应电荷C．若M不接地，且M原来不带电，N上有感应电荷D．若M不接地，且M原来带电，N上一定有感应电荷[思路探究] 导体球M处于静电平衡时，M外侧是否有净电荷？M外部是否有电场？[解析] 若M接地，空心导体球M外没有电场，N上无感应电荷，A正确，若M不接地，且M原来不带电，则空心球M外有电场，N上有感应电荷，B错误，C正确．若M不接地，且M原来带电，由于Q的放入，可能使空腔电荷集聚于内表面，则N上可能有感应电荷，也可能没有感应电荷，D错误．[答案] AC规律总结空腔可以屏蔽外界电场，接地的空腔可以屏蔽内部的电场，其本质都是因为激发电场与感应电场叠加的结果，分析中应特别注意分清是哪一部分电场，还是合电场作用的结果．3.(2014·福建三明一中高二检测)如图所示，将悬在绝缘细线上带正电的小球A放在不带电的金属空心球壳B内(与内壁不接触)．外加一个水平向右的场强为E的匀强电场，对于最后的结果，下列判断正确的是( )A．B的右端带正电，A向左偏B．B的右端带正电，A不偏左也不偏右C．B的左端带正电，A向右偏D．B的左端带负电，A不偏左也不偏右解析：选BD.导体空腔处于外电场中时，由于静电感应的作用，导体球壳的左端将感应出负电荷，右端将感应出正电荷，而导体空腔内部完全不受外加电场的影响．故A不会偏转，故A、C错误，B、D正确．故选BD.方法技巧——“等效替代”法在静电感应中的应用等效替代法是科学研究中常用的思维方法之一，是物理学中处理问题的一个基本方法．等效替代法就是在保持某种效果不变的前提下，用简单的、熟悉的、易于研究的物理模型或物理过程替代原来复杂的、陌生的物理模型或物理过程，使问题的研究和处理过程变得简单、方便．[范例] 带电荷量为Q的正电荷距一很大的接地金属板的距离为a，如图所示．试求金属板对点电荷的作用力．[解析] 由于接地金属板很大，因此点电荷Q发出的电场线会全部终止并垂直于金属板，可见板左侧的电场和相距2a的等量异种点电荷产生的电场完全一致，则可用求相距为2a的等量异种电荷间的相互作用力来“等效”代替求感应电荷对Q的作用力，如图所示．故感应电荷对Q的作用力F＝k Q 22a2＝kQ24a2，方向由＋Q垂直指向金属板．[答案] k Q24a2，方向由Q垂直指向金属板[名师点评] 根据静电平衡的特点和等量异种点电荷电场分布的对称性，用“等效替代”的思想和方法巧妙求解此类题目.把陌生的电场用熟悉的电场等效替代，基于对等量异种电荷形成的电场的熟练掌握和应用.11。
高中物理 1.7 静电现象的应用学案 新人教版选修3-1
1.7 静电现象的应用学案（人教版选修3-1）一、静电平衡状态下导体的电场1．静电平衡状态：导体中(包括表面)________不再发生移动，我们就认为导体达到了静电平衡状态．2．静电平衡状态下导体的特点：(1)处于静电平衡状态的导体，内部____________处处为零．(2)处于静电平衡状态的整个导体是一个________，它的表面是一个等势面．(3)表面处的场强不为零，表面处的场强方向跟导体表面________．答案 1.自由电子 2.(1)场强(2)等势体 (3)垂直二、导体上电荷的分布1．处于静电平衡状态的导体，内部没有电荷，电荷只分布在________．2．在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度(单位面积上的电荷量)________，凹陷的位置________电荷．答案 1.外表面 2.越大几乎没有三、尖端放电1．电离：使空气分子中的________分离，这种现象叫做空气的电离．2．尖端放电：导体尖端的电荷密度很大，附近的____________很强，使周围中性空气分子电离，变成带电粒子，这些带电粒子在强电场加速下，会使更多的空气分子电离，产生大量的____________，与导体尖端的电荷符号相反的粒子被________到尖端，跟尖端上的电荷________，这相当于尖端________电荷，这种现象叫做尖端放电．3．应用与防止：①应用：________；②防止：高压输电设备的表面尽量做得光滑，避免放电．答案 1.正负电荷 2.电场带电粒子吸引中和失去 3.避雷针四、静电屏蔽导体处于静电平衡时，内部场强处处为零，表现为电中性，若导体是空腔的，空腔部分的____________也处处为零，无论导体外部的电场是什么样的，电场都不会____________导体内部，金属壳的这种作用叫做静电屏蔽．答案场强深入一、静电平衡状态下导体的电场[问题情境]当一个带电体靠近不带电导体时，由于导体内的自由电子受到库仑力的作用，将向着与电场相反的方向定向移动，从而使导体两端出现等量异种电荷，这就是前面学习的静电感应现象．这种定向移动是无休止的吗？电荷的移动对导体内部的电场有何影响？1．自由电子定向移动的原因是什么？2．此处涉及到几个电场？它们分别是来自哪里？3．什么是静电平衡状态？为什么处于静电平衡状态的导体是等势体，它的表面是等势面？答案 1.电子受外加电场的电场力作用而移动．2．这里有两个电场，它们分别是外加的电场和导体内部自由电子定向移动后产生的电场．3．在课本“静电平衡状态下导体的电场”中找答案．[要点提炼]1．处于静电平衡状态的导体，内部的场强处处为______．2．处于静电平衡状态的整个导体是个________，它的表面是个________．答案 1.零 2.等势体 等势面二、导体上电荷的分布[问题情境]在课本“研究空腔导体内表面的电荷”的演示实验中，甲、乙图对应的操作步骤有何不同？得出怎样的结论？答案 两图中D 接触了圆筒C 的不同部位． 圆筒内部无电荷．[要点提炼]1．处于静电平衡状态的导体内部没有电荷，电荷只能分布在导体的________上．2．静电平衡时，电荷在导体表面的分布是不均匀的，越是尖锐的地方，电荷的密度越________，其附近的场强也越________．答案 1.外表面 2.大 强三、尖端放电 静电屏蔽[问题情境]1．导体的尖端与空气的电离有什么关系？2．尖端放电是不是电荷都从导体尖端跑到空气中去了？3．简述避雷针的避雷原理？4．处于静电平衡状态的导体，其内部场强处处为零，若导体是空心的，则空心部分的场强怎样？5．静电屏蔽是怎样起到屏蔽作用的？答案 1、2、3答案见课本“尖端放电”部分．4．空心部分场强为零．5．静电屏蔽是利用“处于静电平衡状态的导体内部场强处处为零”的原理对导体内部起到屏蔽作用的．例1 长为L 的导体棒原来不带电，现将一电荷量为＋q 的点电荷放在距棒左端R 处，如图1所示．当棒达到静电平衡后，棒上感应电荷在棒内中点处产生的场强大小等于________，方向为________．图1解析 达到静电平衡后的导体棒，其内部合场强处处为零，此合场强为点电荷q 和导体棒上感应电荷分别在O 处产生的场强的矢量和，因此两场强应大小相等、方向相反．欲知感应电荷在O 处产生的场强大小，只需求q 在O 处的场强，该场强的大小E ＝kq ＋L 22，方向水平向右．所以，感应电荷在O 处产生的场强大小E ＝kq ＋L 22，方向与q 在O 处的场强方向相反，即水平向左．答案 kq ＋L 22 水平向左 点拨与技巧 (1)解决此类问题通常根据静电平衡原理、感应电荷产生的场强E′与原场强E 0关系，把求感应电荷的场强转化为原来的场强．(2)注意：E′与E 0关系是等大反向，合场强为零，解题首先要弄清求的是感应电荷的场强还是合场强．变式训练1 如图2所示，在孤立点电荷＋Q 形成的电场中，金属圆盘A 处于静电平衡状态．若金属圆盘平面与点电荷在同一平面内，试在圆盘A 内作出由盘上感应电荷形成的附加电场的三条电场线(用实线表示，要求严格作图)．图2答案如图所示.解析圆盘A处于静电平衡状态，因此内部各点的合场强都为零，即圆盘A内的每一点处，感应电荷产生的电场强度都与点电荷＋Q在那点产生的电场强度大小相等、方向相反．例2 如图3所示为一空腔球形导体(不带电)，现在将一个带正电的小金属球A放入空腔中，当静电平衡时，图中a、b、c三点的场强E和电势φ的关系是( )图3A．E a>E b>E c，φa>φb>φcB．E a＝E b>E c，φa＝φb>φcC．E a＝E b＝E c，φa＝φb>φcD．E a>E c>E b，φa>φb>φc解析画出空腔导体内外的电场线分布，可以看出E b＝0，但φb＞0，由内向外电势依次降低，φa＞φb＞φc；由电场线疏密可看出E a＞E c＞E b.处于静电平衡的导体内部场强处处为零，导体是一个等势体，但其电势并不一定为零．答案D点拨与技巧本题应先找出原电场，再找出哪是电场中的导体，然后由本节知识求解．变式训练2 如图4所示，A、B为两个带等量异号电荷的金属球，将两根不带电的金属棒C、D放在两球之间，则下列叙述正确的是( )图4A．C棒的电势一定高于D棒的电势B．若用导线将C棒的x端与D棒的y端连接起来的瞬间，将有从y流向x的电子流C．若将B球接地，B所带的负电荷全部流入大地D．若将B球接地，B所带的负电荷还将保留一部分答案ABD解析由右图所示的电场线方向可知A、B、C、D的电势高低为φA＞φC＞φD＞φB.当用导线将C棒的x端与D棒的y端连接的瞬间，将有自由电子从电势低的D棒流向电势高的C棒，这时C与D已通过导线连接为一个导体了，静电平衡后，它们的电势相等，C的x端仍带负电，D的y端仍带正电，而C的右端及D的左端均不带电，即C右端的正电荷与D左端的负电荷中和掉了．当将B球接地时，一部分自由电子从低于大地电势的B球上流向大地，而一部分电子受到D棒y端正电荷的吸引而保留在靠近y的近端处，如果把带正电的A球移走，接地的B球上的负电荷才全部流入大地．【即学即练】1．下列关于静电感应和静电平衡的说法中，正确的是( )A．静电感应是由于导体内的自由电子受电场力作用的结果B．导体内的自由电荷都不运动称为静电平衡C．导体静电平衡时，导体所占空间各处场强均为零D．导体静电平衡时，导体内部将没有“净”电荷答案AD解析静电感应是由于导体内的自由电子受电场力的作用而发生定向移动，最后达到稳定状态，选项A正确；达到静电平衡后，自由电子不再定向移动，但是仍然做无规则的热运动，选项B错误；处于静电平衡的导体，电荷只分布在外表面上，内部没有“净”电荷，选项D正确；导体静电平衡时，内部场强为零，但表面场强不为零，选项C错误．2．某农村小塑料场的高频热合机产生的电磁波频率和电视信号频率接近，由于该村尚未接通有线电视信号，空中的信号常常受到干扰，在电视荧屏上出现网状条纹，影响正常收看．为了使电视机不受干扰，可采取的办法是( )A．将电视机用一金属笼子罩起来B．将电视机用一金属笼子罩起来，并将金属笼子接地C．将高频热合机用一金属笼子罩起来D．将高频热合机用一金属笼子罩起来，并将金属笼子接地答案D解析为了使电视机能接收电磁波信号，但又不接收高频热合机产生的电磁波，应将高频热合机(焊缝用)产生的电磁波信号屏蔽，而接地金属笼子具有屏蔽内电场的作用，故选项D正确．3．一个带电的金属球，当它带的电荷量增加后(稳定)，其内部的场强( )A．一定增强B．不变C．一定减弱D．可能增强也可能减弱答案B解析处于静电平衡状态的导体内部场强处处为零，故选项B正确．4. 如图5所示，在真空中把一原来不带电的绝缘导体向带负电的小球P缓缓靠近(不相碰)，下列说法正确的是( )图5A．B端的感应电荷越来越多B．导体内场强越来越大C．导体的感应电荷在M点产生的场强恒大于N点产生的场强D．导体的感应电荷在M、N两点产生的场强相等答案AC解析在绝缘导体向带电小球移动过程中，导体中电荷受到外电场的作用力变大，使电荷不断定向移动，故选项A正确．由于导体缓慢移动，所以移动过程中导体可视为总是处于静电平衡状态，其内部场强应等于零，故选项B错误．要使合场强等于零，感应电荷在M、N两端的场强应与带电小球P在M、N两端产生的场强大小相等、方向相反，由E＝kQr2可知选项C正确、D错误.。