2019春高中物理 第1章 靜電場 7 靜電現(xiàn)象的應用課件 新人教版選修3-1.ppt

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第一章 靜電場 7靜電現(xiàn)象的應用 課前預習 1 靜電感應現(xiàn)象處于電場中的導體 由于 的作用 電荷出現(xiàn) 的現(xiàn)象 2 靜電平衡狀態(tài)導體中 包括表面上 沒有電荷 的狀態(tài) 靜電平衡狀態(tài) 電場力 重新分布 定向移動 3 靜電平衡狀態(tài)的特征 1 處于靜電平衡狀態(tài)的導體 內(nèi)部的場強 2 處于靜電平衡狀態(tài)的導體 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 導體的表面為 處處為零 垂直 等勢體 等勢面 1 處于靜電平衡狀態(tài)的導體內(nèi)部沒有電荷 電荷只分布在導體的 2 在導體表面 越尖銳的位置 電荷的密度 單位面積的電荷量 凹陷的位置 電荷 導體上電荷的分布 外表面上 越大 幾乎沒有 1 電離在導體尖端強電場的作用下 使空氣分子中的 分離 這種現(xiàn)象叫做空氣的電離 2 尖端放電由于導體尖端的 很大 其附近電場 使周圍中性空氣分子電離 變成帶電離子 這些帶電粒子在強電場加速下 會使更多的空氣分子電離 產(chǎn)生大量的 與導體尖端的電荷符號相反的粒子被 到尖端 跟尖端上的電荷 這相當于尖端 電荷 這個現(xiàn)象叫尖端放電 尖端放電 正負電荷 電荷密度 很強 帶電粒子 吸引 中和 失去 3 應用和防止 1 應用 是利用尖端放電避免雷擊的一種設施 2 防止 高壓設備中導體的 會減少電能的損失 避雷針 表面盡量光滑 1 定義當金屬外殼達到靜電平衡時 內(nèi)部 電場 因而金屬的外殼會對其 起保護作用 使它 不受 影響的現(xiàn)象 2 應用電學儀器外面有 野外高壓線上方還有 與大地相連 都是利用靜電屏蔽現(xiàn)象消除外電場的影響 靜電屏蔽 沒有 內(nèi)部 內(nèi)部 外部電場 金屬殼 兩條導線 判一判 1 靜電平衡時 導體內(nèi)的自由電子不再運動 2 靜電平衡時 導體內(nèi)部場強為零 3 靜電平衡時 導體電勢為零 4 靜電平衡時 導體內(nèi)部表現(xiàn)為電中性 電荷都分布在外表面 導體內(nèi)部沒有凈電荷 5 一個孤立的帶電體 在自身所帶電荷的電場中 處于靜電平衡狀態(tài) 不具有靜電平衡的特點 選一選 多選 夏季 在雷云形成的過程中 由于摩擦起電一些云層帶正電 另一些云層帶負電 它們對大地的靜電感應使地面產(chǎn)生異種電荷 當云層與云層間或云層與地面間的 電勢差 達到幾萬伏以上時 空氣被擊穿 暴發(fā)電閃雷鳴 假如在戶外我們遭遇雷電 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 不要快速開摩托 快騎自行車和在雨中狂奔D 在空曠地帶 最好關掉手機電源 CD 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 快速開摩托 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 想一想 你知道家用電視機 收音機外殼的制作材料為何一般是塑料 而不用金屬的主要原因嗎 解析 若用金屬制作家用電視機 收音機外殼 用電器的金屬外殼就形成靜電屏蔽 電磁信號就難以被電視機 收音機這類電磁波接收器接收 電視機 收音機就不能正常工作 課內(nèi)探究 如圖所示 當一個帶電體靠近不帶電導體時 由于導體內(nèi)的自由電子受到靜電力的作用 將向著與電場相反的方向定向移動 從而使導體兩端出現(xiàn)等量異種電荷 這就是前面學習的靜電感應現(xiàn)象 1 這種定向移動是無休止的嗎 2 電荷的移動對導體內(nèi)部的電場有影響嗎 3 你能在圖中畫出等勢面嗎 提示 1 不是 2 有 3 能 圖略 探究一對靜電平衡及其特點的理解 1 1 靜電平衡實質(zhì) 1 在達到靜電平衡的過程中 外電場引起導體內(nèi)自由電荷的定向移動使導體兩側出現(xiàn)感應電荷 感應電荷的電場和外電場方向相反 使合場強減小 隨著感應電荷的繼續(xù)增加 合場強逐漸減小 直至合場強為零 自由電荷的定向移動停止 2 靜電平衡的條件 導體內(nèi)部的合場強為零 即E合 0 特別提醒 1 一個孤立的帶電體 在自身所帶電荷的電場中 處于靜電平衡狀態(tài) 具有靜電平衡的所有特點 2 人與大地都是導體 在人摸 觸 導體的過程中 帶電體 人 大地組成一個新導體 達到靜電平衡狀態(tài) BCD A 由于靜電感應 金屬板右側表面帶負電 左側表面帶正電B 由于靜電感應 金屬板右側表面帶負電 左側表面不帶電C 整個導體 包括表面上的a b兩點 是一個等勢體 且電勢等于零 D a b兩點的電場強度不為零 且a b兩點場強方向相同 解題指導 正確理解處于靜電平衡狀態(tài)的導體的特點是處理此類問題的關鍵 解析 金屬板左側接地 金屬板與地球形成了一個導體 金屬板相當于近端 而地球相當于遠端 根據(jù)感應電荷 近異遠同 的分布特點 A錯 B對 由處于靜電平衡狀態(tài)導體的特點可知 a b兩點電勢相等 接地后電勢等于零 C對 金屬板是一個等勢體 電場線垂直于金屬板表面向左 所以a b兩點的場強方向相同 D對 對點訓練1 多選 2016 浙江寧波鎮(zhèn)海中學高二上學期期中 如圖所示 在水平放置的光滑接地金屬板中點的正上方 有帶正電的點電荷Q 一表面絕緣帶正電的金屬球 可視為質(zhì)點 且不影響原電場 自左以速度v0開始在金屬板上向右運動 在運動過程中 A 小球做先減速后加速運動B 小球做勻速直線運動C 點電荷Q對小球的庫侖力不做功D 電場力對小球先做正功后做負功 BC 解析 金屬板在Q的電場中達到靜電平衡時 金屬板是一個等勢體 表面是一個等勢面 表面的電場線與表面垂直 小球所受電場力與金屬板表面垂直 在金屬板上向右運動的過程中 電場力方向與位移方向垂直 對小球不做功 根據(jù)動能定理得知 小球的動能不變 速度不變 所以小球做勻速直線運動 故選BC 飛機在云層與云層之間飛行或起飛 著陸時都有可能遭遇雷擊 但是當飛機遭遇雷擊時 電流可以從雷電云達到飛機頭部 縱向流過機身外殼 最后從機尾凌空打到地上或從其中一機翼打過另一機翼 橫向流過機身 但不管怎樣 閃電都只會沿著飛機外殼流過 而不會進入機內(nèi)對乘客造成傷害 你知道這是為什么嗎 提示 飛機外殼是金屬材料的 它會在雷擊時形成靜電屏蔽 保護飛機內(nèi)的乘客 探究二對靜電屏蔽的理解 2 1 靜電屏蔽的實質(zhì)靜電屏蔽實質(zhì)是利用了靜電感應現(xiàn)象 使金屬殼內(nèi)的感應電荷的電場和外加電場矢量和為零 好像是金屬殼將外電場 擋 在外面 即所謂的屏蔽作用 其實是殼內(nèi)兩種電場并存 矢量和為零而已 2 靜電屏蔽的兩種情況 1 金屬殼內(nèi)部不受外部影響如圖 把驗電器靠近帶電體 箔片會張開 但如果把驗電器置于金屬網(wǎng)罩內(nèi) 再靠近帶電體 箔片不再張開 說明網(wǎng)罩內(nèi)不受外電場的影響 2 接地的封閉導體殼 內(nèi)部電場對外部沒有影響如一封閉的導體殼內(nèi)部空間某點有一點電荷 q 由于靜電感應 導體殼內(nèi)外表面感應出等量的異種電荷 其電場線如圖 甲 所示 當把導體殼接地后 q在殼內(nèi)的電場對殼外空間就沒有影響了 如圖 乙 所示 特別提醒 1 接地的空腔導體 腔外電場對腔內(nèi)空間不產(chǎn)生影響 腔內(nèi)電場對腔外空間也不產(chǎn)生影響 即內(nèi)外互不影響 2 空腔導體不接地 腔外電場對腔內(nèi)空間不產(chǎn)生影響 腔內(nèi)電場對腔外空間產(chǎn)生影響 AD 解題指導 不接地的空腔物體可以屏蔽外界電場 接地的空腔物體可以屏蔽內(nèi)部的電場 其本質(zhì)都是由于外界電場與感應電場疊加的結果 分析中應特別注意分清原電荷產(chǎn)生的電場 感應電場以及疊加后的合電場 解析 小紙屑是絕緣體 當處于電場中時 雖不會像導體一樣出現(xiàn)電荷的定向移動 但內(nèi)部的極性分子也會在電場力的作用下移動 使異種電荷一端更靠近施感電荷 因而也會受到施感電荷的吸引力 A中由于靜電屏蔽 P的電場影響不到導體N的內(nèi)部 即N內(nèi)部無電場 所以S不會被吸引 A正確 B中N沒有接地 P的電場會影響到N的外部 即S處有電場 S會被吸引 C中P和S都處于導體N的外部 S處有電場 會被吸引 D中N被接地 內(nèi)部電場不影響導體外部 即S處無電場 不會被吸引 D正確 對點訓練2 多選 如圖所示 電力工作人員在幾百萬伏的高壓線上進行帶電作業(yè) 電工全身穿戴帶電作業(yè)用的屏蔽服 屏蔽服是用導電金屬材料與紡織纖維混紡交織成布后再做成的服裝 下列說法正確的是 A 采用金屬材料編織的衣服目的是使衣服不易拉破B 采用金屬材料編織的衣服目的是利用靜電屏蔽C 電工穿上屏蔽服后 體內(nèi)場強為零D 電工穿上屏蔽服后 體內(nèi)電勢為零解析 屏蔽服的作用是在穿用后 使處于高壓電場中的人體外表面各部位形成一個等勢屏蔽面 從而防護人體免受高壓電場及電磁波的危害 等勢面說明電勢相等而不是等于0 而電場中的導體內(nèi)的電場強度為0 所以BC正確 AD錯誤 BC 素養(yǎng)提升 1 應用 靜電應用依據(jù)的物理原理幾乎都是讓帶電的物質(zhì)粒子在電場力的作用下 奔向并吸附到電極上 2 危害 靜電由于吸附塵埃會給印刷 合成纖維等工業(yè)生產(chǎn)帶來危害 靜電對高精密儀器有干擾甚至毀壞作用 靜電的最大危害是有可能因靜電火花點燃某些易燃物質(zhì)而引起爆炸 3 防止 最簡單而又最可靠的辦法是用導線把設備接地 這樣可以把電荷引入大地 避免靜電積累 油罐車尾部拖的鐵鏈就是一根接地線 調(diào)節(jié)空氣的濕度也是防止靜電危害的有效方法 靜電的應用與防止 C 解析 這些圖標是防止靜電的發(fā)生 A錯誤 化纖手套 化纖衣服與接觸物容易摩擦起電存在安全隱患 B錯 C對 用絕緣的塑料梳子梳頭 摩擦起電 存在安全隱患 D錯