（浙江專用）2018-2019學年高中物理 第一章 靜電場 1-7 靜電現(xiàn)象的應用課件 新人教版選修3-1.ppt

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第7節(jié)靜電現(xiàn)象的應用,[研究學考明確要求],[基礎梳理]1．靜電感應現(xiàn)象：如圖1所示，把一個不帶電的金屬導體ABCD放到場強為E0的電場中，導體內(nèi)的自由電子受到庫侖力的作用，將向著與電場相反的方向定向移動。這樣，在導體的AB面上將出現(xiàn)電荷，在CD面上將出現(xiàn)正電荷。這就是。,負,靜電感應現(xiàn)象,圖1,2．靜電平衡狀態(tài)：導體兩面出現(xiàn)的正負電荷在導體內(nèi)部產(chǎn)生與E0方向相反的電場E′，當這兩個電場疊加使導體內(nèi)部各點的等于零時，導體內(nèi)的自由電子不再發(fā)生，導體達到了。3．處于靜電平衡狀態(tài)下導體的特征(1)處于靜電平衡狀態(tài)下的導體，內(nèi)部場強。(2)處于靜電平衡狀態(tài)的導體，其外部表面附近任何一點的場強方向必跟該點的表面。(3)處于靜電平衡狀態(tài)的整個導體是個，它的表面是個等勢面，地球是一個。,合電場,定向移動,靜電平衡狀態(tài),處處為零,垂直,等勢體,等勢體,[典例精析]【例1】長為l的導體棒原來不帶電，現(xiàn)將一帶電荷量為＋q的點電荷放在距棒左端R處，如圖2所示。當棒達到靜電平衡后，棒上的感應電荷在棒內(nèi)中點處產(chǎn)生的電場強度大小等于________，方向________。圖2,,[即學即練]1．如圖3所示，在原來不帶電的金屬細桿ab附近P處，放置一個正點電荷，達到靜電平衡后()圖3A．a(chǎn)端的電勢比b端的高B．b端的電勢比d點的低C．a(chǎn)端的電勢不一定比d點的低D．桿內(nèi)c處場強的方向由c指向b,解析首先畫出電場線如圖所示，沿電場線方向電勢降低，b端的電勢比d點的低，選項B正確；金屬桿ab在靜電平衡后是一個等勢體，a端電勢等于b端電勢，二者均比d點電勢低，選項A、C均錯誤；靜電平衡后的導體內(nèi)部場強為零，選項D錯誤。答案B,[基礎梳理]靜電平衡時，導體上的電荷分布有以下兩個特點：(1)導體內(nèi)部沒有電荷，電荷只分布在導體的。(2)在導體外表面，越尖銳的位置電荷的密度(單位面積的電荷量)，凹陷的位置幾乎沒有電荷。,表面,越大,[典例精析]【例2】如圖4所示，兩個相同的空心金屬球M和N，M帶電荷量為－Q，N不帶電(M、N相距很遠，互不影響)，旁邊各放一個不帶電的金屬球P和R，當將帶正電Q的小球分別放入M和N的空腔中時()圖4,A．P、R上均有感應電荷B．P、R上均沒有感應電荷C．P上有而R上沒有感應電荷D．P上沒有而R上有感應電荷,解析本題考查靜電屏蔽問題。當將帶正電Q的小球放入M的空腔中時，由于靜電感應，M的內(nèi)表面帶負電，而外表面帶正電，其電荷量為Q，它與原來金屬球M外表面所帶的電荷－Q正好中和，使外表面不帶電。這實際上是M所帶電荷－Q被吸引至內(nèi)表面，所以金屬球M外部不存在電場，不能使P產(chǎn)生靜電感應，P上沒有感應電荷。當將帶正電Q的小球放入原來不帶電的N的空腔中時，由于靜電感應，N內(nèi)表面帶負電荷，外表面帶正電荷，N外部有電場，使R產(chǎn)生靜電感應，故選項D正確。答案D,(1)導體表面電荷分布往往不均勻，只有球形的帶電導體且沒有外界電場的影響下才會均勻分布。(2)對于孤立導體，表面各處的面電荷密度和該處表面的曲率有關。一般而言，曲率大處，面電荷密度大。,[即學即練]2．如圖5所示，把一個帶正電的小球放入原來不帶電的金屬空腔球殼內(nèi)并與內(nèi)壁接觸，其結(jié)果是()圖5,A．只有球殼外表面帶正電B．只有球殼內(nèi)表面帶正電C．球殼的內(nèi)、外表面都帶正電D．球殼的內(nèi)表面帶正電，外表面帶負電,解析小球與金屬球殼接觸，就成了一個導體，由于靜電平衡導體的電荷只分布在外表面上，故小球和內(nèi)壁都不帶電，正電荷全部分布在球殼外表面。答案A,[基礎梳理]1．尖端放電(1)尖端放電中性的分子電離后變成帶負電的自由電子和失去電子而帶正電的離子。這些帶電粒子在強電場的作用下加速，撞擊空氣中的分子，使它們進一步電離，產(chǎn)生更多的帶電粒子。那些所帶電荷與導體尖端的電荷符號的粒子，由于被吸引而奔向尖端，與尖端上的電荷，這相當于導體從尖端電荷。這種現(xiàn)象叫做。,相反,中和,失去,尖端放電,(2)生活實例避雷針是利用避免雷擊的一種設施。當帶電的雷雨云接近建筑物時，由于靜電感應，金屬棒出現(xiàn)與云層相反的電荷。通過尖端放電，這些電荷不斷向大氣釋放，中和空氣中的電荷，同時將云層中的大量電荷導入地下，達到避免雷擊的目的?，F(xiàn)代避雷針往往具有很多組金屬尖棒，做成蒲公英花的形狀，以增強避雷效果。,尖端放電,2．靜電屏蔽(1)靜電屏蔽把一個電學儀器放在封閉的金屬殼里，即使殼外有電場，由于殼內(nèi)電場強度保持為零，所以外電場對殼內(nèi)的儀器產(chǎn)生影響。金屬殼的這種作用叫作靜電屏蔽。,不會,(2)靜電屏蔽的應用和危害①應用：電子儀器和電子設備外面套有金屬網(wǎng)罩，通信電纜外包一層鉛皮等，可防止外電場的干擾；電力工人高壓帶電作業(yè)時，身著的用金屬絲網(wǎng)制成的衣帽、手套、鞋子，可以對人體起到靜電屏蔽作用，使人安全工作。②危害：航天飛機、飛船返回地球大氣層時，由于飛船與大氣層的高速摩擦而產(chǎn)生高溫，在飛船的周圍形成一層等離子體，它對飛船產(chǎn)生靜電屏蔽作用，導致地面控制中心與飛船的通信聯(lián)系暫時中斷，對航天員來說，這是一個危險較大的時間段。,[典例精析]【例3】下列防雷措施可行的是()A．在大樹下避雷雨B．停留在山頂、山脊的涼亭等地方避雷雨C．要快速騎摩托車、快騎自行車和在雨中狂奔D．在空礦地帶，最好關掉手機電源,解析表面具有突出尖端的導體，在尖端的電荷分布密度很大，使得其周圍電場很強，就可能使其周圍的空氣發(fā)生電離而引發(fā)尖端放電。因此不要在大樹下避雨；別停留在山頂、山脊的涼亭等地方；快速騎摩托車、快騎自行車和在雨中狂奔，身體的跨步越大，電壓就越大，雷電也越容易傷人；在空曠地帶使用手機通話，手機很有可能成為閃電的放電對象。故C錯，D對。答案D,夜間看到的高壓電線周圍籠罩著的一層綠色光暈(電暈)就是一種微弱的尖端放電現(xiàn)象。尖端放電致使高壓線及高壓電極上的電荷丟失，因此，凡對地有高壓的導體(或兩個相互有高壓的導體)，其表面都應盡量光滑。,[即學即練]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線導入大地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，在避雷針尖端感應出與云層相反的電荷，達到一定程度就向空中放電，中和云層中的電荷，從而避免建筑物遭受雷擊，所以只有B正確。答案B,【例4】將懸掛在細線上的帶正電的小球A放在不帶電的金屬空心球C內(nèi)(不和球壁接觸)，另有一個懸掛在細線上的帶負電的小球B向C靠近，如圖6所示，下列說法正確的有()圖6A．A往左偏離豎直方向，B往右偏離豎直方向B．A的位置不變，B往右偏離豎直方向C．A往左偏離豎直方向，B的位置不變D．A和B的位置都不變,[典例精析],解析帶正電的小球A放在不帶電的空心球C內(nèi)，通過靜電感應，空心球外殼帶正電，內(nèi)壁帶負電。因此，金屬空心球C和帶電小球B帶異種電荷，所以B受C球的吸引往右偏離豎直方向。而由于空心球C能屏蔽小球B所產(chǎn)生的外部電場，使小球A不受外電場的作用，所以A的位置不變。答案B,靜電屏蔽有兩種類型，當外殼不接地時，可以屏蔽外電場對殼內(nèi)的影響，但不能屏蔽殼內(nèi)電荷電場對殼外的影響。當外殼接地時，能屏蔽殼內(nèi)電荷電場對殼外的影響。,[即學即練]4．具有一定厚度的空心金屬球殼的球心位置處放一正電荷，圖中的四個圖畫出了其空間電場的電場線情況，符合實際情況的是(),解析球殼處于正電荷的電場中，達到靜電平衡，球殼為等勢體，電場線不會穿過球殼，故D選項正確。答案D,1．人造飛船返回地球經(jīng)過大氣層時，返回艙表面附近形成一個溫度高達幾千攝氏度的高溫區(qū)。高溫區(qū)內(nèi)的氣體和返回艙表面材料的分子被分解和電離，這時返回艙與外界的聯(lián)系會中斷，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是()A．返回艙受到的萬有引力消失B．返回艙為了安全而暫時關閉通信系統(tǒng)C．返回艙周圍高溫氣體被電離成等離子體，從而對飛船起屏蔽作用D．返回艙表面溫度太高，如同火球，使得航天員看不見外面，外面也看不見返回艙里面,解析由于高溫區(qū)內(nèi)的氣體和返回艙表面材料的分子被分解和電離，對返回艙起到靜電屏蔽作用，所以返回艙與外界信號中斷，故A、B、D錯誤，C正確。答案C,2．在點電荷－Q的電場中，一金屬圓盤處于靜電平衡狀態(tài)，若圓平面與點電荷在同一平面內(nèi)，則盤上感應電荷在盤中A點所激發(fā)的附加場強E′的方向在下圖中正確的是(),解析感應電荷在盤中A點激發(fā)的附加場強E′應與－Q在A點產(chǎn)生的場強等大反向，故A正確。答案A,3．電工穿的高壓作業(yè)服是用銅絲編織的，下列說法正確的是()A．銅絲編s織的衣服不易拉破B．電工被銅絲衣服所包裹，使體內(nèi)電勢為零C．電工被銅絲衣服所包裹，使體內(nèi)電場強度為零D．銅絲電阻小，能對人體起到保護作用解析高壓線路的檢修人員在進行高壓作業(yè)時，要穿上用金屬絲制成的高壓作業(yè)服，相當于把人體用金屬網(wǎng)罩起來。這樣，外部電場就不會影響到人體，從而避免了感應電流對人體的傷害。故選項C正確。答案C,4．如圖7所示，把一個架在絕緣支架上的枕形導體放在正電荷形成的電場中，導體處于靜電平衡時，下列說法正確的是()圖7A．A、B兩點場強相等，且都不為零B．A、B兩點的場強不相等C．感應電荷產(chǎn)生的附加場強大小是|EA|<|EB|D．當電鍵K閉合時，電子從大地沿導線向?qū)w移動,解析枕形導體處于靜電平衡狀態(tài)，其內(nèi)部的A、B兩點場強都為零，A錯，B錯；由于A離正電荷較近，正電荷在A點產(chǎn)生的場強較大，故感應電荷在A點產(chǎn)生的附加場強也較大，C錯；電鍵K閉合時，電子從大地沿導線向?qū)w定向移動，以中和枕形導體上的正電荷，最后使它顯示負電性，D對。答案D,