2020版高中物理第一章电场电流第3讲生活中的静电现象学案新人教版选修1-1 9页

第3讲　生活中的静电现象 ‎[目标定位]　1. 了解生活中常见的静电现象，会用所学知识解释简单的静电现象.2.了解一些常见的静电的应用和防止的事例.‎ 一、放电现象 ‎1.火花放电：身体上积累大量电荷，如果手指靠近金属物品，会看到火花、听到噼啪声.‎ ‎2.接地放电：为了防止电荷在导体中过量聚集，常常用导线把带电导体与大地连接起来，进行接地放电.‎ 二、雷电和避雷 ‎1.云层之间或云层与地面之间发生强烈放电时，能产生耀眼的闪光和巨响，这就是闪电和雷鸣.‎ ‎2.避雷针 ‎(1)尖端放电：电荷在导体表面的分布是不均匀的，突出的位置，电荷比较密集；平坦的位置，电荷比较稀疏；导体尖锐部位的电荷特别密集，尖端附近的电场就特别强，会产生尖端放电.‎ ‎(2)避雷针利用了尖端放电的原理.‎ 想一想　一般情况下避雷针的顶端应做成尖头还是圆头？‎ 答案　尖头.由于导体尖锐部分电荷分布密集，易发生尖端放电，故要让导体上的电荷尽快通过尖端放电原理放走，应将导体的某部位做得尖锐些，所以避雷针应做成尖头的.‎ 三、静电的应用和防止 ‎1.应用：静电除尘、静电喷漆、静电复印等.‎ ‎2.防止：避雷针、接地放电等.‎ 想一想　静电除尘的过程中，烟尘在什么力的作用下向筒壁运动？‎ 答案　电场力.当管内接通高压时，管内存在强电场，它使空气电离而产生负离子和正离子.负离子在电场力的作用下，向正极移动时，碰到烟尘微粒使它带负电.因此，带电尘粒在电场力的作用下，向管壁移动，并附在管壁上，这样，消除了烟尘中的尘粒. ‎ 9‎ 一、尖端放电与避雷针 ‎1.尖端放电原理：电荷在导体表面的分布是不均匀的，突出的位置，电荷比较密集；平坦的位置，电荷比较稀疏；导体尖锐部位的电荷特别密集，尖端附近的电场就特别强，会产生尖端放电.‎ ‎2.尖端放电现象的应用——避雷针 避雷针利用了尖端放电原理，使建筑物附近的云中的电荷积累不很多时，就能通过避雷针的尖端放电而逐渐中和，因而不会在建筑物附近产生雷电，使其免遭雷击.‎ 例1　油罐车后面都有一条拖地的铁链，其作用是(　　)‎ A.向外界散热 B.把电荷导入大地，避免由静电造成危害 C.作为油罐车的标志 D.发出响声，提醒其他车辆和行人的注意 答案　B 解析　油罐车上的搭地铁链是为了把产生的静电导走，属于接地放电，故B正确.‎ 针对训练1　下列关于避雷针的说法中，正确的是(　　)‎ A.避雷针避雷是中和云层中的异种电荷 B.为了美观，通常把避雷针顶端设计成球形 C.避雷针是利用了尖端放电的原理制成的 D.以上说法都不对 答案　AC 解析　避雷针通过尖端放电中和了云层中的异种电荷而避雷的，所以避雷针的顶端设计成尖头，选项A、C正确，B、D错误.‎ 二、静电的应用与防止 ‎1.静电的应用 ‎(1)静电除尘(如图1－3－1所示)‎ 静电除尘的基本原理是在A、B间接上高电压使空气电离，电子在向着正极A运动的过程中，遇到烟气中的煤粉，使煤粉带负电，吸附到正极A上，最后在重力的作用下落入下面的漏斗中.‎ 9‎ 图1－3－1‎ ‎(2)静电喷漆 当油漆从喷枪中喷出时，喷嘴使油漆微粒带正电.它们相互排斥，扩散开来形成一大团漆云，被吸附在带负电的物体表面.‎ ‎2.静电的防止：避雷针、运输汽油的车辆有一条铁链、飞机轮胎使用导电橡胶、地毯中加入铜丝等。‎ 例2　静电在各种产业和日常生活中有着重要的应用，如静电除尘、静电复印等，所依据的基本原理几乎都是让带电的物质微粒在电场作用下奔向并吸附到电极上.现有三个粒子a、b、c从P点向下射入由正、负电极产生的电场中，它们的运动轨迹如图1－3－2所示，则(　　)‎ 图1－3－2‎ A.a带负电荷，b带正电荷，c不带电荷 B.a带正电荷，b不带电荷，c带负电荷 C.a带负电荷，b不带电荷，c带正电荷 D.a带正电荷，b带负电荷，c不带电荷 答案　B 解析　正电荷所受电场力与电场强度方向相同，负电荷所受电场力与电场强度方向相反.结合两等量异种点电荷之间的电场线的分布可知，a带正电荷，b不带电荷，c带负电荷.‎ 针对训练2　下列关于静电除尘的说法中正确的是(　　)‎ A.进入除尘器后，烟雾中的颗粒被强电场电离而带正电，颗粒向电源负极运动 B.除尘器中的空气被电离，烟雾颗粒吸附电子而带负电，颗粒向电源正极运动 9‎ C.烟雾颗粒带电后，受到竖直向下的电场力而向下运动 D.烟雾颗粒被强电场粉碎成更小的颗粒，排到大气中人眼看不到 答案　B 解析　静电除尘器的两个电极接高压电源，极间形成强电场，使空气发生电离，自由电子在电场力作用下，向正极加速运动，电子被烟雾颗粒吸附后，一起向电源正极运动，在正极积聚大量颗粒，在重力作用下，从除尘器的下部排出，B正确.‎ 尖端放电与避雷针 ‎1.如图1－3－3所示是模拟避雷针作用的实验装置.金属板M接高压电源的正极，金属板N接负极.金属板N上有两个等高的金属柱A、B，A为尖头，B为圆头.逐渐升高电源电压，当电压达到一定数值时，可看到放电现象.先产生放电现象的是(　　)‎ 图1－3－3‎ A.A金属柱 B.B金属柱 C.A、B金属柱同时 D.可能是A金属柱，也可能是B金属柱 答案　A 解析　由于导体尖端电荷比较密集，故容易产生放电现象.‎ ‎2.我国是世界文明古国之一，在古代书籍中有许多关于物理现象的记载.西晋张华的《博物志》中写道：“今人梳头、脱着衣时，有随梳、解结有光者，也有咤声”.此处所描述的现象属于(　　)‎ A.静电现象 B.磁化现象 C.退磁现象 D.摩擦生热现象 答案　A 静电的应用与防止 ‎3.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，下列说法中正确的是(　　)‎ 9‎ 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入大地，从而避免了火花放电 D.油罐车的尾部装有拖地的铁链，这是一种时尚 答案　C 解析　在运输柴油、汽油时，油罐车由于上下、左右颠簸摇摆，造成油和油罐的摩擦而产生静电，汽车轮胎导电性能不好，难以把静电导入大地，安装铁链的目的就是避免静电的积累.‎ ‎4.静电喷涂是利用静电现象制造的，其喷涂原理如图1－3－4 所示，则以下说法正确的是(　　)‎ 图1－3－4‎ A.在喷枪喷嘴与被喷涂工件之间有一强电场 B.涂料微粒一定带正电 C.涂料微粒一定带负电 D.涂料微粒可能带正电，也可能带负电 答案　AC 解析　由正电荷对涂料的吸引作用可得出涂料带负电荷.‎ ‎(时间：60分钟)‎ 题组一、尖端放电与避雷针 ‎1.人们在晚上脱衣服时，有时会看到火花四溅，并伴有“噼啪”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 9‎ 的衣服，且不断运动，使衣服与衣服之间，衣服与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“噼啪”的放电声音，在晚上还可以看见火花.‎ ‎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 答案　B 解析　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，达到一定程度后就向空中放电，中和云层中的电荷，从而避免建筑物遭受雷击.‎ ‎3.在建筑物上安装避雷针的目的是(　　)‎ A.避免电荷在建筑物上过多地积累 B.避免强烈放电现象的发生 C.可以直接导走云层中的电荷 D.可以直接导走建筑物上的电荷 答案　ABD 解析　避雷针应用了尖端放电的原理.避雷针上产生的感应电荷通过尖端放电，中和了云层中的电荷，使建筑物免遭雷击，故A、B、D对，C错.‎ ‎4.古希腊贵族妇女外出时都喜欢穿柔软的丝绸衣服，带琥珀做的首饰.人们发现，不管将琥珀首饰擦得多干净，它很快就会吸上一层灰尘，这主要是因为(　　)‎ A.琥珀是一种树脂化石，树脂具有黏性，容易吸附灰尘 B.室外的灰尘比较多，在琥珀上积聚的速度比较快 C.经丝绸摩擦后的琥珀带电，能吸引灰尘 D.琥珀具有磁性，周围的灰尘经磁化后被琥珀吸引 答案　C 解析　带电体能吸引轻小物体，所以C项正确.‎ 题组二、静电的应用与防止 ‎5.下列哪项不属于静电的利用(　　)‎ A.静电复印 B.静电除尘 C.使用避雷针 D.静电喷涂 9‎ 答案　C 解析　复印机复印文件资料，就是利用静电使墨粉吸附在鼓上，故A属于静电的利用；静电除尘时除尘器中的空气被电离，烟雾颗粒吸附电子而带负电，颗粒向电源正极运动，故B属于静电应用；下雨天，云层带电打雷，往往在屋顶安装避雷针，是导走静电，防止建筑物遭雷击，故C属于静电防止；喷枪喷出的油漆微粒带正电，因相互排斥而散开，形成雾状，被喷涂的物体带负电，对雾状油漆产生引力，把油漆吸到表面，D属于静电应用.‎ ‎6.为了防止静电产生的危害，下列做法正确的(　　)‎ A.在高大的建筑物顶端装上避雷针 B.小汽车上有一根露在外面的小天线 C.在高大的烟囱中安装静电除尘器 D.汽车制造厂车间里进行静电喷漆 答案　A 解析　当打雷的时候，由于静电感应，在高大的建筑物顶端积累了很多的静电，容易导致雷击事故，所以在高大的建筑物顶端安装避雷针可以利用尖端放电，中和云层电荷，保护建筑物的安全，属于静电危害的防止，选项A符合题意；小汽车上有一根露在外面的小天线，是接收无线电信号的，与静电的利用和防止无关，选项B不符合题意；静电除尘时除尘器中的空气被电离，烟雾颗粒吸附电子而带负电，颗粒向电源正极运动，属于静电应用，选项C不符合题意；喷枪喷出的油漆微粒带正电，因相互排斥而散开，形成雾状，被喷涂的物体带负电，对雾状油漆产生引力，把油漆吸到表面，属于静电应用，选项D不符合题意.‎ ‎7.小强在加油站加油时，看到加油机上有如图1－3－5所示的图标，关于图标涉及的物理知识及其理解，下列说法正确的(　　)‎ 图1－3－5‎ A.制作这些图标的依据是静电屏蔽原理 B.工作人员工作时间须穿绝缘性能良好的化纤服装 C.化纤手套与接触物容易摩擦起电存在安全隐患 D.用绝缘的塑料梳子梳头应该没有关系 9‎ 答案　C 解析　据题意，梳头过程中梳子与头发摩擦会产生放电现象，选项D错误；非棉手套、衣服与身体摩擦更容易产生静电，选项B错误，选项C正确；脱衣服过程因为摩擦会产生静电，这些图标都是为了防止静电引起火灾，故选项A错误.‎ ‎8.关于静电的利用和防止，以下说法正确的是(　　)‎ A.没有安装避雷针的建筑物一定会被雷电击毁 B.油罐车行驶途中车尾有一条铁链拖在地上，避免产生电火花引起爆炸 C.飞机起落架的轮胎用绝缘橡胶制成，可防止静电积聚 D.手术室的医生和护士都要穿绝缘性能良好的化纤制品，可防止麻醉药燃烧 答案　B 解析　下雨时，一般会有雷电，如果在高大建筑物顶端装上避雷针，通过避雷针与大地相连，就能及时把电荷导入大地，从而避免建筑物被雷电击坏，如果没有安装会有危险，但对低矮的建筑不至于一定被雷电击毁，选项A说法错误；油罐车在运动的过程中，由于里面的油在晃动，也会摩擦产生静电，后面拖一条的铁链就可以及时的把产生的静电导走，有利于消除静电，故B符合题意；飞机上 的着地轮装有搭地线或用导电橡胶做轮胎，是为了及时地把飞机在飞行过程中由于摩擦而产生的电荷通过导体而转移给大地，以免发生放电现象，保证飞机和乘客的安全，选项C说法错误；绝缘性能良好的化纤制品的衣服不能及时把静电导入大地，容易造成手术事故，选项D说法错误.‎ ‎9.图1－3－6为静电除尘器除尘机理的示意图，尘埃在电场中通过某种机制带电，在电场力的作用下向集尘极迁移并沉积，以达到除尘目的，下列说法正确的有(　　)‎ 图1－3－6‎ A.到达集尘极的尘埃带正电荷 B.电场方向由集尘极指向放电极 C.带电尘埃所受电场力的方向与电场方向相同 D.在同一位置带电量越多的尘埃所受电场力越大 9‎ 答案　BD 解析　由图可知，集尘极带正电，电场方向应由集尘极指向放电极，带电尘埃带负电，所受电场力的方向与电场方向相反，故B正确，A、C错误；由F＝Eq可知D正确.‎ ‎10.静电除尘器是目前普遍采用的一种高效除尘器，如图1－3－7所示，A为带电极板，实线为除尘器内电场的电场线，虚线为某粒带电粉尘的运动轨迹，P、Q为运动轨迹上的两点，下列说法正确的是(　　)‎ 图1－3－7‎ A.该电场是一个匀强电场 B.带电极板A带负电 C.该带电粉尘带负电 D.该带电粉尘在P、Q两点所受电场力的大小FP＞FQ 答案　C 解析　根据电场线的分布可知，该电场不是匀强电场，电极板A应带正电，带电粉尘在P、Q两点所受电场力的大小FP＜FQ，故A、B、D错误；由带电粒子的运动轨迹可知C正确.‎ 9‎