高中物理第一章静电场静电现象的应用学案新人教版选修.doc

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1.7《静电现象的应用》学案

【课标要求】
1．知道静电感应产生的原因，理解什么是静电平衡状态
2．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．知道静电屏蔽及其应用
4．经历分析放在电场中的导体达到静电平衡的过程

【重点难点】静电现象的应用；静电感应现象的解释
【课前预习】
1.静电平衡
导体内 在电场力作用下重新分布，使导体两端出现 的现象叫静电感应。导体中（包括表
面）没有电荷定向移动的状态（此时导体中的自由电荷受到的力达到平衡）叫做 。导体处于
静电平衡状态时其内部场强 ，此时的整个导体是个等势体。
2.导体上的电荷
电荷只分布在导体的 ，导体内部没有 ；电场线 导体的表面。
3.尖端放电
导体尖端的电场使周围空气电离所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子，由于背吸引而奔向尖端，与
尖端上的电荷中和的现象叫 ，利用尖端放电的有 等。
4.静电屏蔽
处于静电平衡的空腔导体净电荷只分布在 ， 不带电，空腔内没有电场的现象称之为静电屏
蔽。实现静电屏蔽可以用 ，也可以用 。
【探究与生成】
例 1 如图 1 所示，当带正电的绝缘空腔导体 A 的内部通过导线与验电器的小球 B 连接时，问验电器是否带
电？
【分析与解】当导体 A 的内部通过导线与验电器的小球 B 连接时，导体 A 和验 电器已合为一个整体，整个导体为等势体，同性电荷相斥，电荷重新分布，必
有净电荷从 A 移向 B，所以验电器带正电。
【变式练习】如图所示，A、B 是两个架在绝缘支座上的金属球，都不带电，

中间用导线连接，现用一带正电的小球 C 靠近 B，用手摸一下 B 球，再撤去导
线，然后移走 C 球，则 A、B 带电情况：


图1

A．A 球带正电，B 球带负电 B．A 球带正电，B 球不带电 C．A 球不带电，B 球带负电
D．以上说法都不正确


A


B


+


C

答案：B

[例 2]如图所示,长为 10cm 的导体棒原来不带电， 将一带电量 Q=8．×lO-10C 的正点电荷放在距棒左端 5cm
现 O
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______.

[分析与解]电场中的导体达到静电平衡后，导体内部场强处处为
感电荷与感应电荷在导体内部该处的合场强等于零。即：E 施 O+E 感
Q


P


O
零，本质上是施
=0（矢量和）而
O

E 施 O= k
PO2 =720N/C；由 P 指向 O，所以 E 感 O=720N/C；方向由 O

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指向 P

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[答案]720N/C；由 O 指向 P
[变式训练]在真空中两个点电荷 A 和 B，电量分别为-Q 和+2Q，它们相距为 L，如果在两个点电荷连线的中 点 O 处，有半径为 r(2r<L)的空心金属球，且球心位于 O 点，如图所示，当达到静电平衡时，金属球上的感
应电荷在球心 O 处产生场强为 ，方向 。

【分析与解】先求点电荷 A、B 在 O 点产生的 方向沿 AB 连线指向 A。静电平衡后，球壳内


－Q
A


+2Q
B
场强，
部场强处处为零，说明感应电荷
12kQ

在 O 点产生的场强 E' 与 E0 大小相等，方向相
反。即 E' = -E0 = -
l2
，负

号表示感应电荷的电场方向与 E0 相反。 （沿 AB 连线指向 B）
[答案]12kQ/L2，方向由 A 指向 B。
【拓展与分享】 导体处于静电平衡状态时，其内部场强处处为零。结合本例来说，就是在导体内部任意 一点处，感应电荷产生的场强与引起静电感应的电荷（即 A、B 两处的电荷）产生的场强等大反向，合场强
为零。
【课堂练习】
1．处于静电平衡中的导体，内部场强处处为零的原因是
( )
A．外电场不能进入导体内部
B．所有感应电荷在导体内部产生的合场强为零
C．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
D．以上解释都不正确
2.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
( )
3.如图所示，在水平放置的光滑金属板中心正上方有一带正电的点电荷 Q，另一表面绝缘、带正电的金
属小球(可视为质点，且不影响原电场)自左以初速度 v0 在金属板上向右运动，在运动过程中
( )
A．小球先做减速后加速运动
B．小球做匀速直线运动
C．小球受到的静电力对小球先做负功，后做正功
D．小球受到的静电力对小球做功为零
1.7《静电现象的应用》练案
A组
1. 为了防止静电危害。下列措施正确的是（ ）
A.油罐车上拖一条与地面接触的铁链
B.飞机的机轮上装有搭地线或用导电橡胶做轮胎
C.在地毯中夹杂不锈钢纤维
D.尽可能保持印染厂空气干燥
2.把一个带正电的小球放人原来不带电的金属空腔球壳内，其结果可能是( )
A．只有球壳外表面带正电
B．只有球壳内表面带正电
C．球壳的内、外表面都带正电
D．球壳的内表面带正电，外表面带负电
3. 如图，带正电的导体 A 位于原来不带电的金属球壳 B 的球心处。达到静电平衡状态

时：a、b、c 三点的电场强度大小Ｅa、Eb、Ec 由大到小的顶序是 ；电势ja 、jb 、

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jc 由高到低的顺序是
4.. 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 。此时，金
属网罩的感应电荷在网罩内部空间会激发一个电场，它的场强大小为 ，方向
为 。
B 组：

1.如图所示，点电荷 A 和 B 带电荷量分别为 3.0 ´10-8 C 和 - 2.4 ´10-8 C ，彼此相距 6cm.若在两点电荷连

线中点 O 处放一个半径为 1cm 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.
2. 如图所示，在一电场强度有 E 的匀强电场中放一金属空心导体，图中 a、b 分别为金属导体内部与空腔
中的两点，则( )
A.a、b 两点的电场强度都为零
B.a 点电场强度为零，b 点不为零 C.a 点电场强度不为零，b 点为零
D.a、b 两点电场强度均不为零
3. 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 C 内(不与球壁接触)，另有一个悬
挂在细线上的带负电小球 B 向 C 靠近，于是( )
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
4. 如图所示是静电除尘的原理示意图，A 为金属管，B 为金属丝，在 A、 B 之间辊上
高电压，使 B 附近的空气分子被强电场电离为电子和正离子，电子在向 A 极运动过程中
被烟气中的煤粉俘获，使煤粉带负电，最终被吸附到 A 极上，排出的烟就比较清洁了。
有关静电除尘的装置，下列说法正确的是（ ）
A、金属管 A 应接高压电源的正极，金属丝 B 接负极 B、金属管 A 应接高压电源的负极，金属丝 B 接正极
C、C 为烟气的进气口，D 为排气口 D、D 为烟气的进气口，C 为排气口
5. 如图所示，把一个不带电的枕型导体靠近带正电的小球，由于静电感应，在 a，b 端分别出现负、正电
荷，则以下说法正确的是( )
A．闭合 K1，有电子从枕型导体流向地
B．闭合 K2，有电子从枕型导体流向地 C．闭合 K1，有电子从地流向枕型导体
D．闭合 K2，没有电子通过 K2
参考答案
【课前预习】
1.自由电荷 等量异种 静电平衡 处处为零 2.等势体 外表面 净电荷 处处垂直于 3. 尖端放电
避雷针 4. 外表面 内表面 密封的金属容器 金属网
课堂练习
1.C 2.D 3. B、D
A组

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