高中物理 1.7静电现象的应用学案 新人教版选修3-1

高中新课标物理习题集选修3-1《静电场》

考点一 电荷守恒定律、库仑定律及库仑力作用下的力的平衡问题

1．关于元电荷和点电荷的理解正确的是 BD

A．元电荷就是电子 B．元电荷是表示跟电子所带电量数值相等的电量

C．体积很小的带电体就是点电荷 D．点电荷是一种理想化模型

2．下面关于点电荷的说法正确的是( )

A．只有体积很小的带电体才可看做点电荷

B．只有做平动的带电体才可看做点电荷

C．只有带电荷量很少的带电体才可看做点电荷

D．点电荷所带电荷量可多可少

答案D [能否将一个带电体看成点电荷，关键在于我们分析时是否无需考虑它的体积大小和形状，即它的体积大小和形状可不予考虑时就可以将其看成点电荷，至于它的电荷量就可多可少．]

3．M和N是两个不带电的物体，它们互相摩擦后M带正电1.6×10－10 C，下列判断正确的有( BC )

A．在摩擦前M和N的内部没有任何电荷

B．摩擦的过程中电子从M转移到N

C．N在摩擦后一定带负电1.6×10－10 C

D．M在摩擦过程中失去1.6×10－10个电子

4.（2012 浙江）19、用金属箔做成一个不带电的圆环，放在干燥的绝缘桌面上。小明同学用绝缘材料做的笔套与头发摩擦后，将笔套自上而下慢慢靠近圆环，当距离约为0.5cm时圆环被吸引到笔套上，如图所示。对上述现象的判断与分析，下列说法正确的是

A.摩擦使笔套带电

B. 笔套靠近圆环时，圆环上、下部感应出异号电荷

C. 圆环被吸引到笔套的过程中，圆环所受静电力的合力大于圆环的重力

D. 笔套碰到圆环后，笔套所带的电荷立刻被全部中和

5. 如图所示，带电小球A附近有用绝缘支架支撑着的金属导体B，当开关S1、S2断开时，导体B左端带有负电荷，右端带有正电荷。下列说法中正确的是( )

A. 闭合开关S1，则导体B左端不再带有电荷

B. 闭合开关S1，则导体B右端不再带有电荷

学案9 静电现象的应用

[学习目标定位] 1.知道什么是静电平衡状态，能说出静电平衡产生的条件.2.掌握静电平衡状态下的导体特点.3.了解尖端放电、静电屏蔽现象及其应用．

一、静电平衡状态下导体的电场

1.如图1所示，把一个不带电的金属导体ABCD放到场强为E0的电场中，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．这样，在导体的AB面上将出现负电荷，在CD面上将出现正电荷．这就是静电感应现象．

图1

2．导体两面出现的正负电荷在导体内部产生与E0方向相反的电场E′，当这两个电场叠加使导体内部各点的合电场等于0时，导体内的自由电子不再发生定向移动，导体达到了静电平衡状态．

二、静电平衡状态导体的特点

1．处于静电平衡状态的导体，其外部表面附近任何一点的

场强方向必定与这点的表面垂直．整个导体是个等势体．它的表面是个等势面．

2．静电平衡时，导体上的电荷分布有以下两个特点：

(1)导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的表面．

(2)在导体外表面，越尖锐的位置电荷的密度(单位面积的电荷量)越大，凹陷的位置几乎没有电荷．

三、尖端放电 静电屏蔽

1．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，这相当于导体从尖端失去电荷．这个现象叫做尖端放电．

2．金属壳或金属网的空腔内不受外界电场的影响，壳(网)内电场强度保持为0，外电场对壳(网)内的仪器不会产生影响，金属壳(网)的这种作用叫做静电屏蔽．

一、静电平衡状态下导体的电场

[问题设计] 如图2所示，把一个不带电的金属导体放到电场中，导体内的自由电子将发生定向移动，从而使导体两端出现等量异号电荷．请思考下列问题：

图2

(1)自由电子定向移动的原因是什么？定向移动的方向如何？

(2)自由电子能否一直定向移动？为什么？

答案 (1)自由电子受外加电场的电场力作用而移动，向着与电场相反的方向定向移动．

1.7静电现象的应用

（一）内容及解析

1、内容：本节主要介绍静电屏蔽的基本知识。

2、解析：这一节要使学生知道静电屏蔽是指得出中的导体的自由电子在外电场作用下移动，在导体两端出现电荷，在导体内产生电场，导体内任一点的电场就是外电场与内电场的叠加，合场强为零。

（二）目标及其解析

1、知道静电感应产生的原因。

2、知道静电平衡状态及静电平衡下导体的特点。

3、知道静电屏蔽及其应用。

思考题1在什么条件下物体处于平衡状态？

思考题2在静电感应中，是什么力使导体中的正、负电荷分开？电荷重新分布后，导体会发生什么样的想象呢？

（三）教学问题诊断分析

1、学生在学习知识过程中，合场强仍是学生的难点。

2、如果导体放在点电荷形成的电场中学生会更困难。

（四）、教学支持条件分析

为了加强学生对这部分知识的学习，帮助学生克服在学习过程中可能遇到的障碍，本节课要对电场强度的叠加进行进行反复讲解练习。

（五）、教学过程设计

1、教学基本流程

复习电场强度、电场线→本节学习要点→静电屏蔽现象→静电屏蔽现象产生的原因→练习、小结

2、教学情景

问题1.什么是静电感应现象？

设计意图：知道静电感应的实质

问题2金属导体中的自由电荷是什么？

设计意图：知道导体中有自由电子

问题3电场叠加遵循什么规律

设计意图：电场叠加必须遵守平行四边形定则

问题4静电屏蔽有哪些应用？

设计意图：知道生活中的应用

例1一个带电金属球，当它带的电量增加后(稳定)，其内部场强（ D ）

A.一定增强 B.一定减弱

C.可能增强也可能减弱 D.不变

【变式】导体自身带电处于静电平衡，下列说法中正确的是（ ）

A.导体内部场强是0，所以电势也是0

B.电荷只分布在外表面，曲率半径小的地方场强大，所以电势高

C.电荷只分布在外表面，电场线一定和外表面处处垂直

D.以上说法均不正确

1.7 静电现象的应用

【考纲要求】

【自主学习】

1：什么是静电平衡状态？有哪些特征？

2：处于静电平衡状态的导体，电荷如何分布？

3：什么叫尖端放电？其应用有哪些？

4：静电屏蔽的实质是什么？

【考点突破】

典型例题1：

如图所示，不带电的导体B在靠近带正电的导体A后，P端及Q端分别感应出负电荷和正电荷，则以下说法正确的是( )

A．若用导线将Q端接地，然后断开，再取走A，则导体B将带负电

B．若用导线将Q端接地，然后断开，再取走A，则导体B将带正电

C．若用导线将Q端接地，然后断开，再取走A，则导体B将不带电

D．若用导线将P端接地，然后断开，再取走A，则导体B将带正电

解析：用导线将Q接地后，导体B与地球构成一个大导体，其距A较近的为P端，仍带感应负电荷；其距A较远处，不再是Q端，而是地球，将感应出正电荷；而Q端成为大导体的中间部分将不会有感应电荷。所以，导体B将带负电荷。

答案：A

反馈训练一：

在下列措施中，哪些能将产生的静电导走( )

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

典型例题2：

如图所示，在真空中把一个导体向带负电荷的小球慢慢靠近(不接触)，下列说法正确的有( )

A．B端的感应电荷越来越多 B．导体内的电场强度越来越大

C．导体的感应电荷在M点产生的场强恒大于在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

解析：注意这是讨论静电感应带电体与导体慢慢靠近的过程，要注意电荷的动态运动，由场强叠加的原理可知B端感应电荷越来越多，A对；导体内场强为零，B错；因M点距离P较近，原场强大，感应电荷的场强与原场强叠加为零，所以感应电荷在M点产生的场强大于在N点产生的场强。

答案：A、C

反馈训练2：

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( )