高中物理 第一章 静电场 1.7 静电现象的应用 新人教版选修3-1
(2)特点。 ①导体内部场强处处为_零__。 ②导体是个_等__势__体__，表面是个_等__势__面__。 ③导体表面上任一点的电场线方向跟该点的表面_垂__直__。 ④导体内部_没__有__电荷，电荷分布在导体的_外__表__面__。 且在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度_越__大__，凹 陷的位置几乎_没__有__电__荷__。
(4)处于静电平衡状态的导体，其电势情况是怎样的？ 提示：处于静电平衡状态的导体，内部场强处处为零， 表面电场强度垂直于导体表面。因此，当在导体内部 移动电荷时，就不受库仑力作用，没有库仑力做功， 根据W=qU得U=0，即导体内任意两点间的电势差为零， 即等电势。所以电场中的导体是一等势体，导体的表 面是一等势面把导体放入电场中，导体内部的自 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__种__电荷的现象。
2.静电感应的因果关系：
自由电荷
异种电荷
-E外
3.静电平衡： (1)定义：导体中(包括表面上)没有电荷_定__向__移__动__的 状态。
3.在点电荷-Q的电场中，一个金属圆盘处于静电平衡 状态，若圆盘与点电荷在同一平面内，则盘上的感应 电荷在盘中A点所激发的附加场强E′的方向是图中的
()
【解析】选A。感应电荷在盘中A点激发的附加场强E′ 应与-Q在A点产生的场强等大反向，故选项A正确。
主题一 静电平衡下的导体 【互动探究】 如图所示，将一不带电的金属导体ABCD放到场强为E0 的匀强电场中。
【探究总结】 1.对静电平衡的理解： (1)静电平衡是自由电荷发生定向移动的结果，达到静 电平衡时，自由电荷不再发生定向移动。 (2)金属导体建立静电平衡的时间是非常短暂的。 (3)导体达到静电平衡后，内部场强处处为零是指原电 场的电场强度E0与导体两端感应电荷产生的场强E′的 合场强为零。
2.静电平衡导体电荷分布特点： (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个等势体，它的表 面是个等势面。 (3)导体内部没有净电荷，净电荷只分布在导体的表面。 (4)在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度越大，凹 陷的位置几乎没有电荷。
(1)导体ABCD内部自由电子怎样移动？电子的移动最终 会出现怎样的结果？
提示：①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方向相反 的电场力作用，如图甲所示。②自由电子要向电场E0 的反方向做定向移动，并在导体的一个侧面聚集，使 该侧面出现负电荷，而相对的另一侧出现“过剩”的 等量的正电荷，导体沿着电场强度方向两端出现等量 异种电荷，如图乙所示。③等量异种电荷在导体内部
【典例示范】 (2018·成都高二检测)长为l的导体棒原来不带电，现将 一带电荷量为+q的点电荷放在距棒左端R处，如图所示。 当棒达到静电平衡后，下列关于棒上的感应电荷在棒 内中点处产生的场强大小和方向判断正确的是
()
A． kq，向左 R2
C．kq ，向左 (Rl )2 2
B． kq，向右 R2
5.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__起保护作用，使其 _内__部__不受外部电场影响的现象。 (2)应用：电学仪器外面有_金__属__壳__，野外高压线上方 还有_两__条__导__线__与大地相连，都是利用静电屏蔽消除外 电场的影响。
【预习小测】 1.处于静电平衡的导体内部场强处处为零是因为( ) A.导体内部无电场 B.外电场不能进入导体内部 C.所有感应电荷在导体内部产生的合场强为零 D.外电场和所有感应电荷的电场在导体内部叠加的结 果为零
【解析】选D。当导体处于静电平衡时，外电场与感应 电荷的电场在导体内部叠加，合场强为零，导致处于 静电平衡的导体内部场强处处为零，故只有D正确。
(2)在问题(1)中导体上感应电荷在导体内某点产生的 场强多大？ 提示：由于导体内场强为零，即感应电荷产生的电场 与原电场的合场强为零，E=E0。
(3)处于静电平衡状态的导体，其外部表面附近任何一 点的场强方向与这点的表面有什么关系？ 提示：垂直。假如导体表面的电场强度方向与该点的 表面不垂直，则沿表面有电场强度的切向分量，在导 体表面的自由电荷将受到库仑力的作用而发生定向移 动，这与静电平衡相矛盾，故外部表面附近任何一点 的场强方向与这点的表面相垂直。
D．kq ，向右 (Rl )2 2
【解题指南】解答本题应把握以下两点： (1)本题中感应电荷是面分布，不是点电荷，且电荷量 未知，不能直接用E=kQ 求解。
4.尖端放电： (1)尖端放电：空气被电离后，那些所带电荷与导体尖 端的电荷电性相反的粒子，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。 ①应用：避雷针是利用_尖__端__放__电__避免雷击的一种设 施。 ②防止：高压设备中导体的表面_尽__量__光__滑__会减少电能 的损失。
形成与场强E0反向的场强E′，在导体内任一点的场强 可表示为E内=E0+E′，因附加电场E′总与外电场E0方 向相反，叠加的结果削弱了导体内部的电场，随着导 体两侧感应电荷的继续增加，附加电场E′增强，合场 强E内将逐渐减小，当E内=0时，自由电子的定向移动也 就停止了，这时就达到了静电平衡状态，如图丙所 示。
2.避雷针能够避免建筑物被雷击是因为( ) 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
【解析】选B。带电荷的云层靠近避雷针时，在避雷针 尖端感应出与云层相反的电荷，达到一定程度就向空 中放电，中和云层中的电荷，从而避免建筑物遭受雷 击，所以只有B正确。
选修3-1-1.7静电现象的应用教案(讲义)有答案
1.7《静电现象的应用》一、【学习与讨论】学点一 ：处理静电平衡的“观点”1．远近观“远近观”是指处于静电平衡状态的导体，离场电荷较近和较远的两端将感应出等量的异种电荷，而导体的中间部分可认为无感应电荷产生．2．整体观“整体观”是指把两个或多个原来彼此绝缘的导体接触或用导线连接时，就可把它们看作是一个大导体，再用“远近观”判断它们的带电情况．学点二 ：静电平衡两种情况的实现方法和其本质是什么？1．两种情况(1)导体内空腔不受外界影响，如图1－7－2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．图1－7－22．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，当空腔外部接地时，外表面的感应电荷将因接地传给地球，外部电场消失，对外起到屏蔽作用．3．本质：静电感应与静电平衡.二、【探索与分析】为什么可以把导体的带电情况看成“面分布”？我们知道导体达到静电平衡后，电荷是分布在它的表面的，下面我们通过一个带电金属球的案例计算，说明把金属导体看成“面分布”的理由．设金属球的半径为R ，从手册上查得空气的击穿场强为E m ＝3×106 V/m ，空气中该金属球所能带的最大电荷量为Q m ，可以从公式E m ＝k Q m R 2来计算，这样Q m ＝E m ·R 2k. 金属球表面每单位面积带电荷量Q ＝Q m 4πR 2＝E m 4πk ，把数据代入得Q ＝3×1064π×9×109 C/m 2＝2.65×10－5 C/m 2.原子直径d 约为2×10－10 m ，一个原子在金属球表面所占的面积为πd 24＝π×(2×10－10)24m 2＝3.14×10－20 m 2 一个表面原子的带电荷量为q ＝Q πd 24＝2.65×10－5×3.14×10－20 C ＝8.3×10－25 C 一个电子电荷量e ＝1.6×10－19 C ，当金属球带电荷量最多时(此时球外表面场强为空气击穿场强)，与表面一个原子相关大小面积所带电荷量只有8.3×10－25 C ，连一个电子电荷量都不到，由此我们有充分理由把金属导体带电看成“面分布”. 三、静电平衡下的导体【例1】 如图所示，一导体球A 带有正电荷，当只有它存在时，它在空间P 点产生的电场强度的大小为E A .在A 球球心与P 点连线上有一带负电的点电荷B ，当只有它存在时，它在空间P点产生的电场强度大小为E B.当A、B同时存在时，根据场强叠加原理，P点的场强大小应为( )A．E B B．E A＋E BC．|E A－E B| D．以上说法都不对答案 D 解析当带电导体球周围无其他导体或带电体存在时，导体球上的电荷将均匀分布在导体球表面．根据题意，均匀分布在导体球上的电荷在P点产生的场强为E A，当把点电荷放在B点后，虽然导体球所带的总电荷量未变，但因静电感应，导体球上的电荷将重新分布，直到达到静电平衡．这时，导体球上的电荷在P点产生的场强E A′不等于E A.由于点电荷不涉及电荷如何分布的问题，它在P点产生的场强与周围是否存在其他电荷无关，所以仍为E B，当点电荷与导体球A同时存在时，P点的场强应由E A′与E B叠加而成，而不是由E A与E B叠加，这样就能立即断定A、B、C三个选项都是不对的．四、静电平衡【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(不和球壁接触)，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，说法正确的有( ) A．A往左偏离竖直方向，B往右偏离竖直方向B．A的位置不变，B往右偏离竖直方向C．A往左偏离竖直方向，B的位置不变D．A和B的位置都不变答案 B 解析带正电的小球A放在不带电的空心球C内，通过静电感应，空心球外壳带正电，内壁带负电．因此，金属空心球C和带电小球B带异种电荷，所以B受C球的吸引往右偏离竖直方向．而由于空心球C能屏蔽小球B所产生的外部电场，使小球A不受外电场的作用，所以A的位置不变．自学检测：1.下列措施中，属于防止静电危害的是( )A．油罐车后有一条拖在地上的铁链条B．小汽车上有一根露在车面上的小天线C．在印染厂中保持适当的湿度D．在地毯上夹杂0.05～0.07 mm的不锈钢丝导电纤维答案ACD 解析B选项属于防止静电平衡．2．下图中P是一个带电体，N是一个不带电的金属空腔，在哪些情况下，放在绝缘板上的小纸屑(图中S)不会被吸引( )答案AD3．如图所示，在球壳内部球心放置带电荷量＋Q的点电荷，球壳内有A点，壳壁中有B 点，壳外有C点，则下列说法正确的是( )A．A、B两点场强均为零B．E A>E B>E CC．如果A、C和球心在一条直线上，则A、C两点的场强方向相同D．B点场强方向指向球心答案 C 解析＋Q放在球壳内，由于静电感应，内壁感应出负电荷，外壁感应出等量的正电荷．如下图所示，是＋Q与感应电荷产生的电场线形状，球壳壁内部场强为零，其他地方的场强与仅存在点电荷＋Q时产生的场强相同，故E A>E C>E B；如果A、C和球心在一条直线上，则A、C两点场强方向相同．4．处于静电平衡状态的导体的特点是什么？答案(1)处于静电平衡状态的导体内部场强处处为零(2)导体表面任一点的场强方向与该处的表面垂直(3)净电荷只能分布在导体的外表面上，电荷在导体的外表面上的分布往往是不均匀的，越尖的地方，电荷分布的密度越大，附近的电场也越强．对一孤立的带电导体，可视为导体处于自己所带电荷的电场中，达到静电平衡时，也有以上特点.典型例题：题型一静电现象的应用在绝缘板上放有一个不带电的金箔验电器A和一个带正电荷的空腔导体B.下列实验方法中能使验电器箔片张开的是( )A．用取电棒(带绝缘柄的导体棒)先跟B的内壁接触一下后再跟A接触B．用取电棒先跟B的外壁接触一下后再跟A接触C．用绝缘导线把验电器跟取电棒的导体部分相连，再把取电棒与B的内壁接触D．使验电器A靠近B思维步步高空腔导体的特点是什么？空腔导体的外壁和内壁的带电情况如何？使验电器金属箔片张开的方法有几种？解析在A选项中先和B的内壁接触后，由于B的内壁本身没有电荷，所以再接触A 时验电器箔片不张开．答案BCD拓展探究在一个导体球壳内放一个电荷量为＋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一定为零答案 D 解析如果球壳不接地，球壳内部放入的电荷会产生电场，这个电场周围的导体会感应出电荷，形成新的电场．方法总结带电球壳的特点是：①所有电荷都分布在球外表面上，球壳内部没有净电荷．②球壳内场强为零．③如果在球壳内部放入电荷，则电场线在球壳上中断.题型二静电平衡一个不带电的空心金属球，在它的球心处放一个正电荷，其电场分布是下图中的哪一个( )思维步步高在金属球内部的电场分布情况如何？球壳起到什么作用？在球壳外还有没有电场存在？如果有，电场指向什么方向？解析在球壳内、外表面之间不会有电场存在，球壳的内表面上应该分布的是负电荷，外表面上应该分布的是正电荷，所以B选项正确．答案 B拓展探究如果把该电荷移到球壳外，请叙述一下电场的分布情况．答案当电荷移动到球壳以外之后，球壳对电场产生屏蔽，球壳内部没有电场线．方法总结导电体放在导体内部，导体内壁感应出电荷，根据电荷守恒定律，外壁和内壁所带电荷性质相反；当电荷放在导体外部，靠近导体处感应出异种电荷，根据电荷守恒定律，远离导体处感应出同种电荷.课堂检测：一、选择题1．人们在晚上脱衣服时，有时会看到火花四溅，并伴有“劈啪”声，这是因为( ) A．衣服由于摩擦而产生了静电B．人体本身是带电体C．空气带电，在衣服上放电所致D．以上说法均不正确答案 A 解析若我们身穿含有化纤成分的衣服，且始终在运动，使衣服与衣服之间、衣服和皮肤之间不停地摩擦，在摩擦中会使衣服上带有异种电荷．在脱衣服时正电荷和负电荷碰到一起就产生放电现象，于是我们听到“劈啪”的放电声音，若是晚上还可以看见火花四溅的现象．2．一金属球，原来不带电，现沿球直径的延长线放置一点电荷，如图所示．球内直径上a、b、c三点场强大小分别为E a、E b、E c，三者相比( )A．E a最大B．E b最大C．E c最大 D．E a＝E b＝E c答案 D3．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，下列说法正确的是( )A．A、B两点场强相等，且都为零B．A、B两点场强不相等C．感应电荷产生的附加电场E A<E BD．当电键S闭合时，电子从大地沿导线向导体移动答案AD 解析处于静电平衡状态的导体内部合场强为零，所以A选项正确．当电键闭合，导体和大地是一个整体，导体处于这个整体的尖端，把负电荷从地球上吸引过来，所以D选项正确．4．如图所示，金属球壳原来带电，而验电器原来不带电，现将金属球壳内表面与验电器的金属小球相连．验电器的金属箔将( )A．不会张开B．一定会张开C．先张开，后闭合D．可能张开答案 A5．如图所示，两个相同的空心金属球M和N，M带－Q电荷，N不带电(M、N相距很远，互不影响)，旁边各放一个不带电的金属球P和R，当将带正电Q的小球分别放入M和N的空腔中时( )A．P、R上均出现感应电荷B．P、R上均没有感应电荷C．P上有，而R上没有感应电荷D．P上没有，而R上有感应电荷答案 D 解析当将带正电Q的小球放入M的空腔中时，对M产生静电感应使M的内表面带负电，而外表面带正电，其电荷量为Q，它与原来金属球M外表面所带的－Q正好中和，使外表面不带电，实际上是M所带－Q被吸引至内表面，所以金属球M外部不存在电场，不能对P产生静电感应，P上没有感应电荷．当将带正电Q的小球放入原来不带电的N的空腔中时，对N产生静电感应，使N内表面带负电荷，N外表面带正电荷，N外部有电场，对R产生静电感应，使左端带负电，右端带正电．选项D正确．6．使带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器的箔片张开．下列各图表示验电器上感应电荷的分布情况，正确的是( )答案 B 解析 带负(正)电的金属球靠近不带电的验电器时，在验电器上感应出异种电荷，验电器的顶端带上了正(负)电荷，金属箔片带上了负(正)电．7．如图所示，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( )A ．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 由图所示的电场线方向可知A 、B 、C 、D 的电势高低为U A >U C >U D >U B .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．故选项A 、B 、D 正确．二、计算论述题8．在正点电荷Q 附近有两个绝缘导体M 、N ，由于静电感应发生了如图6所示的电荷分布，当用导线将a 、d 两点连接起来时，导线中是否有电流流过，如果有电流，电流的方向是怎样的？答案 有a →d 的电流9．如图所示，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)答案 见解析图 解析 画出感应电荷形成的附加电场在圆盘内的三条电场线(实线)，如下图所示．圆盘A 处于静电平衡状态，因此内部每点的合场强都为零，即圆盘A 内的每一点，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，即感应电荷产生的电场线与点电荷Q 产生的电场线重合，且方向相反(注意图中的虚线是为了确定A 内的实线而画出的，它并不表示A 外部的电场线)．10．为研究静电除尘，有人设计了一个盒状容器，容器侧面是绝缘的透明有机玻璃，它的上下底面是面积S ＝0.04 m 2的金属板，间距L ＝0.05 m ，当连接到U ＝2 500 V 的高压电源正、负两极时，能在两金属板间产生一个匀强电场，如图8所示．现把一定量均匀分布的烟尘颗粒密闭在容器内，每立方米有烟尘颗粒1013个，假设这些颗粒都处于静止状态，每个颗粒带电荷量为q ＝＋1.0×10－17 C ，质量为m ＝2.0×10－15 kg ，不考虑烟尘颗粒之间的相互作用和空气阻力，并忽略烟尘颗粒所受重力．求合上电键后：(1)经过多长时间烟尘颗粒可以被全部吸附？(2)除尘过程中电场对烟尘颗粒共做了多少功？(3)经过多长时间容器中烟尘颗粒的总动能达到最大？答案 (1)0.02 s (2)2.5×10－4 J (3)0.014 s解析 (1)由题可知，只要上板表面的烟尘能被吸附到下板时，烟尘即被认为全部吸收．烟尘所受静电力为F ＝qU /L ，L ＝12at 2＝12F m t 2＝qUt 22mL 得t ＝ 2m qUL ＝0.02 s (2)由于板间烟尘颗粒均匀分布，可以认为烟尘的质心位于板间中点位置，因此，除尘过程中静电力对烟尘所做总功为W ＝12NSLqU ＝2.5×10－4 J. (3)解法一 设烟尘颗粒下落距离为h ，则板内烟尘总动能E k ＝12mv 2·NS (L －h )＝qU Lh ·NS (L －h )．当h ＝L 2时，E k 达最大．又据h ＝12a 21t 则t 1＝ 2h a ＝ m qUL ＝0.014 s 解法二 假定所有烟尘集中于板中央，当烟尘运动到下板时，系统总动能最大． 则L 2＝12at 21 所以t 1＝ m qUL ＝0.014 s。
高中物理 第一章 9 第7节 静电现象的应用课件 新人教版选修3-1
[解析] A 在空心金属球内，由于静电感应，使得 C 外表面带 正电，BC 相互吸引，所以 B 向右偏； 而金属空腔可以屏蔽外 部电场，所以 B 的电荷对空腔 C 的内部无影响，即 AB 之间无 相互的静电力，所以 A 位置不变． [答案] A
3．静电平衡状态的特征 (1)处于静电平衡状态的导体，内部的电场强度__处__处__为__0____．
(2)处于静电平衡状态的导体，外部表面附近任何一点的电场强 度方向必与这点的表面_垂__直___． (3)处于静电平衡状态的整个导体是个___等__势___体____，导体的表 面是个___等__势__面_____．
(1)接地的空腔导体，腔外电场对腔内空间不产生 影响，腔内电场对腔外空间也不产生影响，即内外互不影响． (2)空腔导体不接地，腔外电场对腔内空间不产生影响，腔内电 场对腔外空间产生影响．
(2019·湖南衡阳高二期中)如图所示，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(始终不与球接触)，现将一个 悬挂在绝缘细线上的带负电的小球 B 放在 C 附近，待稳定后， 以下说法正确的是( ) A．A 对 B 无静电力作用，B 对 A 无静电力作用 B．A 向左偏离竖直方向，B 向右偏离竖直方向 C．A 对 B 的静电力向左，B 对 A 的静电力向右 D．A 的位置不变，B 的位置也不变
②自由电子要向电场 E0 的反方向做定向移动，并在导体的一个 侧面聚集，使该侧面出现负电荷，而相对的另一侧出现“过剩” 的等量的正电荷，导体沿着电场强度方向两端出现等量异种电 荷，如图乙所示． ③等量异种电荷在导体内部形成与电场强度 E0 反向的电场强 度 E′，在导体内任一点的电场强度可表示为 E 内＝E0＋E′，因 附加电场 E′总与外电场 E0 方向相反，叠加的结果削弱了导体内 部的电场，随着导体两侧感应电荷的继续增加，附加电场 E′增 强，合电场强度 E 内将逐渐减小，当 E 内＝0 时，自由电子的定 向移动也就停止了，这时就达到了静电平衡状态，如图丙所示．
人教版高中物理选修31课件：第一章 静电场 7 静电现象的应用
(
A.导体上a、b两端的电势高低关系是φa=φb
B.导体上a、b两端的电势高低关系是φa<φb
C.导体内部c、d两点的场强大小关系是Ec=Ed=0
图1-7-7
D.感应电荷在导体内部c、d两点产生的场强大小关系是Ec'>Ed'≠0
)
自我检测
[答案] B
[解析]枕形导体达到静电平衡后整个导体是个等势体,内部场强处处为零,选项A、
态,感应电荷在圆盘中A点激发的
应电荷在圆盘中A点所激发的附加场强E'的方
附加场强E'应与-Q在A点产生的
向的是图1-7-6中的
场强等大反向,选项A正确.
图1-7-6
(
)
自我检测
4. (静电现象)如图1-7-7所示,将一不带电的绝缘枕形导体P放在正电荷Q形成的
电场中,导体P的a、b两端分别带上了等量的负电荷与正电荷,另外,导体内部还
接地的大金属板,A为金属板内一点,B为金属板左侧
外表面上一点,下列对金属板上的感应电荷分别在A
点和B点产生的场强方向的判断正确的 (
)
A.感应电荷在A点的场强沿E1方向
B.感应电荷在A点的场强沿E2方向
C.感应电荷在B点的场强可能沿E3方向
D.感应电荷在B点的场强可能沿E4方向
图1-7-2
学习互动
[答案] BC
[解析]金属板内的电场强度处处为0,则感应电荷的电场与点电荷的电场等大反
向,即感应电荷在A点的场强沿E2方向,选项B正确;金属板表面的电场强度垂直于
金属板表面向外,即感应电荷的电场与点电荷的电场的合场强垂直于金属板向左,
则感应电荷在B点的场强可能沿E3方向,选项C正确.
1.7静电现象的应用 课件(人教版选修3-1) (1)
靠近金属网罩,验电器的箔片是否张开?此现象说明了
什么?
提示：①金属网罩不带电，罩内小球带正电，将验电 器靠近金属网罩，验电器箔片张开.
②此现象说明网罩内带电体产生的电场能使外界受到
影响.
(2)如图所示，原来金属网罩不带电,罩内小球带正电, 现把金属网罩接地,则验电器的箔片是否张开?此现象
说明了什么?此现象的本质是什么?
负电.因此，空心球C外壁和带电小球B是异种电荷，所
以B受C球的吸引往右偏离竖直方向.而由于空心球C能 屏蔽小球B所产生的外部电场，使小球A不受外电场的 作用，它的位置不变.
【典例3】如图所示，在真空中 有两个点电荷A和B，电荷量分别
为-Q和+2Q，它们相距为l.如果在两点电荷连线的中点
O有一个半径为r(2r<l)的空心金属球，且球心位于O点， 则球壳上的感应电荷在O点处的场强大小为____，方向 ____.
带电的金属球壳？
【解析】因为静电平衡时，导体所带电荷分布在外表 面，故可以让带电小球和金属导体壳内壁相接触. 答案：见解析
6.（5分）一个空心金属球A带5×10-4 C的正电荷，一 个有绝缘柄的金属小球B带有2×10-4 C的正电荷，将B
球放入A球壳内与内壁接触，静电平衡后，A、B球分别
带的电荷量为：QA=____，QB=____.
电荷中和.（这相当于导体从尖端失去电荷）
2.探究分析下列两个问题. (1)如图所示使带正电的金属球靠近验电器,验电器的
箔片是否张开?此现象说明了什么?
提示：①使带正电的金属球靠近验电器，验电器的箔 片张开. ②此现象说明了验电器受到附近带电体的影响.
(2)现用一个金属网罩把验电器罩住,再让带电金属球 靠近验电器，如图所示,验电器的箔片是否张开?此现 象说明了什么?此现象的本质是什么?
高中物理 第一章静电场第7节《静电现象的应用》参考1 新人教版选修31PPT课件
一、静电平衡的特点
1、处于静电平衡状态下的导体，内部的场 强处处为零。
2、处于静电平衡状态的整个导体是个 等势体，它的表面是个等势面。
3、导体外表面处场强方向必跟该点的 表面垂直。
地球是一个极大的导体，可以认为处于 静电平衡状态，所以它是一个等势体。这是 我们可以选大地做零电势体的一个原因。
意见，也请写在上边
14
感谢聆听
The user can demonstrate on a projector or computer, or print the presentation and make iБайду номын сангаас into a film
讲师：XXXX
日期：20XX.X月
15
二、导体上的电荷分布：
法 拉 第 圆 筒 实 验
结论: 平衡时导体内部没有电荷，其电荷只分布在外表面.
思考： 电荷在导体外表面的分布又是怎样的呢？
均匀球形导体
三、尖端放电 导体尖端的电荷密度很大，附近的
电场特别强，它会导致一个重要的后果， 就是尖端放电。
在强电场作用下，物体曲率大的地方 (如尖锐、细小的顶端，弯曲很厉害处)附 近，等电位面密，电场强度剧增，致使这 里空气被电离而产生气体放电现象，称为 电晕放电．而尖端放电为电晕放电的一种， 专指尖端附近空气电离而产生气体放电的 现象
应用：避雷针
四、静电屏蔽现象
静电屏蔽实验
Q&A问答环节
敏而好学，不耻下问。 学问学问，边学边问。
He is quick and eager to learn. Learning is learni ng and asking.
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高中物理 第1章 静电场 7 静电现象的应用课件 新人教版选修31
选修3-1 ·人教版
第一章
静电场 7 静电现象的应用
※ 理解静电平衡状态及特点 ※ 知道静电平衡时导体上电荷的分布特点 ※ 了解生活中的静电现象及应用
1
课前预习
2
课内探究
3
素养提升
4
课堂达标
5
课时作业
课前预习
静电平衡状态
1．静电感应现象 处于电场中的导体，由电于场力____________的作用重，新电分荷布 出
孤立带电体净电荷只分布在外表面上
3．静电平衡导体的电荷分布特点 ①内外表面分布不同，电荷都分布在外表面，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，如图甲所示：
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，如图乙所示：
√
(3)静电平衡时，导体电势为零。 ( )
×
(4)静电平衡时，导体内部表现为电中性。电荷都分布在
外表面，导体内部没有净电荷。
()
√
(5)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，不具有静电平衡的特点。
()
『选一选』
(多选)夏季，在雷云形成的过程中，由于摩擦起电一些 云层带正电，另一些云层带负电，它们对大地的静电感应使 地面产生异种电荷。当云层与云层间或云层与地面间的“电 势差”达到几万伏以上时，空气被击穿，暴C发D 电闪雷鸣。假 如在户外我们遭遇雷电，下列防雷措施可行的是( )
1
如图所示，当一个带电体靠近不带电导体时，由于导体 内的自由电子受到静电力的作用，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。
2019_2020高中物理第一章静电场第7节静电现象的应用讲义习题(含解析)新人教版选修3_1
第7节静电现象的应用1．了解静电平衡的概念，知道处于静电平衡状态的导体的特性。
2．了解静电平衡时带电导体上电荷的分布特点。
3．了解尖端放电和静电屏蔽现象。
一、静电平衡状态下导体的电场1．静电感应现象：把导体放入电场，导体内的□01自由电荷在电场力作用下定向移动，而使导体两端出现□02等量异号电荷的现象。
2．静电平衡状态：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□03等于零，导体内的自由电子不再□04发生定向移动的状态。
3．静电平衡状态下导体的特征(1)处于静电平衡状态的导体，内部的场强□05处处为零。
(2)处于静电平衡状态的导体，外部表面附近任何一点的场强方向必跟该点的表面□06垂直。
(3)处于静电平衡状态的整个导体是个□07等势体，导体的表面是个□08等势面。
二、静电平衡导体上电荷的分布1．导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的□01外表面。
2．在导体外表面，越尖锐的位置，电荷的□02密度越大，凹陷的位置□03几乎没有电荷。
三、尖端放电和静电屏蔽尖端放电静电屏蔽原理导体尖端的强电场使附近的空气□01电离，电离后的带□02异种电荷的离子与尖端的电荷□03中和，相当于导体从尖端失去电荷当金属壳达到静电平衡时，壳内电场处处为□040，因而金属外壳会对其□05内部起保护作用，使它不受□06外部电场的影响续表尖端放电静电屏蔽应用或防止应用：□07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□08光滑，以减少电能的损失应用：电学仪器外面有金属壳，以使壳外电场对壳内仪器不会产生影响；野外高压线上方还有两条导线与大地相连，形成一个稀疏的金属“网”，把高压线屏蔽起来，免遭雷击家用电视机、收音机外壳的制作材料为何一般是塑料，而不用金属？提示：若用金属制作家用电视机、收音机外壳，用电器的金属外壳就形成静电屏蔽，电磁信号就难以被电视机、收音机这类电磁波接收器接收，电视机、收音机就不能正常工作。
高中物理第1章静电场7静电现象的应用课件新人教版选修3-1
[再判断] 1．避雷针能避免建筑物被雷击是因为云层中带的电荷被避雷针通过导线导入 大地．( ×) 2．用金属网把验电器罩起来，再使带电金属球靠近验电器，则验电器箔片能 张开．( ×) 3．飞机轮上装有拖地线，油罐车后面拖条铁链都是把静电导入大地．( √ )
[合作探讨] 如图 1-7-5 所示，为带有高电压的法拉第笼，笼内站有几名同学．
图 1-7-5
因场源电荷产生的电场与导体 当空腔外部接地时，外表
实现 球壳表面上感应电荷在空腔内 荷因接地将传给地球，外
过程 的合场强为零，达到静电平衡 起到屏蔽内电场的作用
状态，起到屏蔽外电场的作用
最终 导体内空腔不受外界电荷影响 接地导体空腔外部不受内
结论
பைடு நூலகம்
本质
静电感应与静电平衡
3．如图所示，金属壳放在光滑的绝缘水平垫上，不能起到屏蔽外电场或内电 场作用的是( )
对静电屏蔽问题的三点提醒 (1)空腔可以屏蔽外界电场，接地的空腔可以屏蔽内部的电场作用，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 作用，还是合电场作用的结果． (2)对静电感应，要掌握导体内部的自由电荷是如何移动的，是如何建立起附 加电场的，何处会出现感应电荷． (3)对静电平衡，要理解导体达到静电平衡时所具有的特点．
3．静电平衡状态的特征 (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导体，外部表面附近任何一点的场强方向必跟该点的 表面 垂直． (3)处于静电平衡状态的整个导体是个 等势体，导体的表面为 等势面． 4．静电平衡导体上的电荷分布 带电的导体内部没有电荷，电荷分布在导体的 外表面．且在导体表面越尖 锐的位置，电荷的密度越大，凹陷的位置几乎 没有电荷．
物理：1.7《静电现象的应用》基础知识讲解课件(新人教版选修3-1)
一、静电平衡导体的电荷分布特点 1．内外表面分布不同，电荷都分布在外表面，导 ．内外表面分布不同，电荷都分布在外表面， 体内部没有电荷. 体内部没有电荷 2．受导体的形状影响，不光滑处电荷密度大. ．受导体的形状影响，不光滑处电荷密度大 3．“远近端”电荷的电性相反，电量相等. ． 远近端”电荷的电性相反，电量相等
ห้องสมุดไป่ตู้
2．静电平衡的实质 ． 导体发生了静电感应现象， 导体发生了静电感应现象 ， 感应电荷在导体内部 产生一个附加电场E′，跟外加电场E反向 反向， 产生一个附加电场 ，跟外加电场 反向 ，使自由电荷 同时又受到F′＝ E′q的电场力 ， 随着导体两端的感应电 的电场力， 同时又受到 ＝ 的电场力 荷不断积累， 逐渐增大 逐渐增大， 荷不断积累 ， E′逐渐增大， 当 E′＝E时， 导体内合场强 ＝ 时 为零，自由电荷所受合力为零， 为零，自由电荷所受合力为零，这时导体中无自由电荷 定向移动，即导体达到了静电平衡状态 定向移动，即导体达到了静电平衡状态.
第七节 静电现象的应用
学习目标： 知道静电平衡现象 知道静电平衡现象， 学习目标 ： 1.知道静电平衡现象 ， 理解处于静电 平衡状态的导体的特点. 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. 布特点 重点难点： 重点难点 ： 尖端放电和静电屏蔽的原因及在实际 中的应用. 中的应用 易错问题：对外电场、 感应电场、 易错问题 ： 对外电场 、 感应电场 、 合电场的关系 认识不清. 认识不清
3．两种情况 ． (1)金属壳内部不受外部影响 金属壳内部不受外部影响 如图1－ － 甲所示 使带电的金属球靠近验电器， 甲所示， 如图 －7－3甲所示，使带电的金属球靠近验电器， 由于静电感应，验电器的箔片张开， 由于静电感应，验电器的箔片张开，这表示验电器受到 了外电场的影响. 了外电场的影响
人教版高中物理选修3-1第一章第七节静电现象的应用同步习题(附详解答案).docx
高中物理学习材料唐玲收集整理第一章第七节静电现象的应用同步习题（附详解答案）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．以上说法均不对答案：D2．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0.5cm的纸条上画出各种舞姿的人形，用剪刀把它们剪下来，放在玻璃板下面，再用一块硬泡沫塑料在玻璃上来回擦动，此时会看到小纸人翩翩起舞．下列哪种做法能使实验效果更好( )A．将玻璃板换成钢板B．向舞区哈一口气C．将玻璃板和地面用导线连接D．用一根火柴把舞区烤一烤答案：D3．每到夏季，我省各地纷纷进入雨季，雷雨等强对流天气频繁发生．当我们遇到雷雨天气时，一定要注意避防雷电．下列说法正确的是( )①不宜使用无防雷措施的电器或防雷措施不足的电器及水龙头②不要接触天线、金属门窗、建筑物外墙，远离带电设备③固定电话和手提电话均可正常使用④在旷野，应远离树木和电线杆A．①②③B．①②④C．①③④ D．②③④答案：B解析：表面具有突出尖端的导体，在尖端处的电荷分布密度很大，使得其周围电场很强，就可能使其周围的空气发生电离而引发尖端放电．固定电话和手提电话的天线处有尖端，易引发尖端放电造成人体伤害，故不能使用．4．金属球壳原来带有电荷，而验电器原来不带电，如图所示，现将金属球壳内表面与验电器的金属小球相连，验电器的金属箔( )A．不会张开B．一定会张开C．先张开后闭合D．可能会张开答案：B5．(2009·长沙市一中高二检测)如图所示，棒AB上均匀分布着正电荷，它的中点正上方有一P点，则P点的场强方向为( )A．垂直于AB向上B．垂直于AB向下C．平行于AB向左D．平行于AB向右答案：A6．如图所示，一导体AB放在一负电荷的电场中，导体AB与大地是绝缘的，当导体处于静电平衡时，(1)比较A端和B端电势的高低．(2)比较A点和B点场强大小．(3)比较A、B端外表面场强大小．(4)若A端接地，AB导体带什么电？(5)若把A端和B端用导线连接，A、B端电荷中和吗？答案：(1)AB导体处于静电平衡状态，是等势体，φA＝φB(2)A点和B点场强均为零，E A＝E B＝0(3)利用电场线分布可知A端分布密，E′A>E′B(4)AB导体处于负电荷的电场中，其电势低于大地的零电势，负电荷要从AB流向大地，则导体带正电，与A、B哪端接地无关(5)A端和B端等势，电荷不沿导体移动，电荷不会中和7．如图所示，一厚度不计的金属圆桶带电荷总量为Q＝＋4×10－6C.(1)此时，金属桶内，外表面带电荷量分别为多少？(2)如果用丝线在桶内悬挂一带电荷量q＝－2×10－6C的带电小球，桶内、外表面带电荷量分别为多少？(3)若桶内金属小球与内表面接触一下，桶内外表面带电荷量分别为多少？(4)若小球悬挂时，用手接触一下桶外表面，然后再将小球从桶中取出，则金属桶内外表面带电荷量又为多少？答案：(1)q内＝0，q外＝＋4×10－6C(2)q内＝q外＝＋2×10－6C(3)q内＝0，q外＝＋2×10－6C(4)q内＝0，q外＝＋2×10－6C1.在具有一定厚度的空心金属球壳的球心位置处放一正电荷，图中的四个图画出了其空间电场的电场线情况，符合实际情况的是( )答案：D2．随着人们生活水平的提高，各种家用电器日益走入我们的居家生活，而家用电器所产生的静电荷会被人体吸收并积存起来，加之居室内墙壁和地板多属绝缘体，空气干燥，因此更容易受到静电干扰．由于老年人的皮肤相对年轻人干燥以及老年人心血管系统的老化、抗干扰能力减弱等因素，因此老年人更容易受静电的影响．心血管系统本来就有各种病变的老年人，静电更会使病情加重．过高的静电还常常使人焦躁不安、头痛、胸闷、呼吸困难、咳嗽．我们平时生活中就应当采取措施，有效防止静电，下列可行的是( )①室内要勤拖地、勤洒些水②要勤洗澡、勤换衣服③选择柔软、光滑的化纤类衣物④尽量避免使用化纤地毯和塑料为表面材料的家具A．①②③ B．①③④C．①②④ D．②③④答案：C解析：室内要保持一定的湿度，室内要勤拖地、勤洒些水；要勤洗澡、勤换衣服，以消除人体表面积聚的静电荷．对于老年人，应选择柔软、光滑的棉纺织衣物，尽量不穿化纤类衣物，以使静电的危害减少到最低限度；尽量避免使用化纤地毯和以塑料为表面材料的家具，以防止摩擦起电．3．如图所示，把原来不带电的金属壳B的外表面接地，将一带正电的小球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．B的空腔内电场强度为零B．B不带电C．B的外表面带正电D．B的内表面带负电答案：D4．如图所示，金属壳放在光滑的绝缘水平垫上，能起到屏蔽外电场或内电场作用的是( )答案：ABD解析：A图中，由于金属壳发生静电感应，内部场强为零，金属壳起到屏蔽外电场的作用，A对；B图中金属壳同大地连为一体，同A一样，外壳起到屏蔽外电场的作用；C中电荷会引起金属壳内外表面带电，外表面电荷会在壳外空间中产生电场，即金属壳不起屏蔽作用，C错；将金属壳接地后，外表面不带电，壳外不产生电场，金属壳起屏蔽内电场的作用，D对．5．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答案：ABD解析：静电平衡状态下的导体内部场强处处为零，且内表面不带电，故选项A、D正确．由于导体接地，故整个导体的电势为零，选项B正确．导体外表面受带电体Q的影响，所带电荷不为零，故选项C不正确．6．如图所示，绝缘开口空心金属球壳A已带电，今把验电器甲的小金属球与A的内部用导线连接，用带绝缘柄的金属小球B与A内壁接触后再与验电器乙的小球接触，甲、乙验电器离球壳A足够远．那么甲验电器的箔片________，乙验电器的箔片______．(填“张开”或“不张开”)答案：张开；不张开7．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)．解析：金属圆盘A处于静电平衡状态，因此内部每点的合场强都为零，即金属圆盘A 内的每一点，感应电荷产生的电场强度都与点电荷Q在该点的电场强度大小相等、方向相反，即感应电荷的电场线与点电荷Q的电场线重合，且方向相反，如图所示．8．如图所示，在玻璃管中心轴上安装一根直导线，玻璃管外绕有线圈，直导线的一端和线圈的一端分别跟感应圈的两放电柱相连．开始，感应圈未接通电源，点燃蚊香，让烟通过玻璃管冒出．当感应圈电源接通时，玻璃管中的导线和管外线圈间就会加上高电压，立即可以看到，不再有烟从玻璃管中冒出来了．过一会儿还可以看到管壁吸附了一层烟尘．请思考一下：这是什么原因？答案：当感应圈电源接通时，玻璃管中的导线和管外线圈间就会加上高电压，形成强电场．烟尘颗粒都是带电的，在强电场中受静电力作用偏转后被吸附在管壁上．。