2019-2020学年高中物理 第1章 静电场 第7节 静电现象的应用课件 新人教版物理选修3-1

7静电现象的应用同学们，前几节我们学习了电场的有关概念和规律，首先请大家回顾一下有关知识，然后回答下面的几个问题：1．关于静电场，下列结论普遍成立的是()A．电场中任意两点之间的电势差只与这两点的电场强度有关B．电场强度大的地方电势高，电场强度小的地方电势低C．将正点电荷从电场强度为零的一点移动到电场强度为零的另一点，电场力做功为零课前·自主学习D．在正电荷或负电荷产生的静电场中，电场强度方向都指向电势降低最快的方向【答案】D【解析】电势差的大小决定于电场线方向上两点间距和电场强度，故A错误；在正点电荷的电场中，离正点电荷近，电场强度大，电势高；在负点电荷的电场中，离负点电荷近，电场强度大，电势低，故B错；场强为零，电势不一定为零，故C错；沿电场方向电势降低，而且速度最快，故D正确．2．如图所示，在匀强电场中取一点O，过O点作射线OA＝OB＝OC＝OD＝10cm，已知O、A、B、C和D各点电势分别为0、7V、8V、7V、5V，则匀强电场场强的大小和方向最接近于()A．70V/m，沿AO方向B．70V/m，沿CO方向C．80V/m，沿BO方向D．80V/m，沿CO方向【答案】C【解析】由O、A、B、C、D各点电势值可知，O点电势最低，为零，A、C在同一等势面上，所以电场线与AC连线垂直，最接近BO方向．大小接近E＝UBOOB＝80.1V/m＝80V/m，故C正确．一、静电平衡状态下导体的电场1．静电感应现象把导体放入电场，导体内的____________在电场力作用下定向移动，而使导体两端出现_______________电荷的现象．2．静电平衡状态：导体在电场中发生静电感应现象，感应电荷的电场与原电场叠加，使导体内部各点的合电场_________，导体内的自由电子不再____________的状态．自由电荷等量异种等于零发生移动3．静电平衡状态的特征(1)处于静电平衡状态的导体，内部的场强__________．(2)处于静电平衡状态的导体，外部表面附近任何一点的场强方向必跟该点的表面______．(3)处于静电平衡状态的整个导体是个__________，导体的表面为_________．处处为零垂直等势体等势面二、静电平衡导体上的电荷分布1．带电的导体内部没有电荷，电荷分布在导体的____________．2．在导体表面越尖锐的位置，电荷的密度越大，凹陷的位置几乎____________．三、尖端放电1．尖端放电：空气被电离后所带电荷与导体尖端的电荷电性相反的粒子，由于被________而奔向尖端，与尖端上的电荷_______，相当于导体从尖端____________的现象．外表面没有电荷吸引中和失去电荷2．(1)应用：__________是利用尖端放电避免雷击的一种设施．(2)防止：高压设备中导体的______________会减少电能的损失．避雷针表面尽量光滑你知道家用电视机、收音机外壳的制作材料一般是塑料，而不用金属的主要原因吗？【答案】若用金属制作家用电视机、收音机外壳，用电器的金属壳子就形成静电屏蔽，电磁信号就难以被电视机、收音机这类电磁波接收器接收，电视机、收音机就不能正常工作.1．静电平衡的实质：金属导体放到场强为E0的电场中，金属中的自由电荷在电场力作用下定向移动导致导体一侧聚集负电荷，而另一侧聚集正电荷，感应电荷在导体内部产生与原电场方向相反的电场，导致合场强减小．当感应电荷继续增加，合场强逐渐减小，合场强为零时，自由电荷的定向移动停止．课堂·优化整合静电平衡的理解2．对静电平衡的三点理解(1)静电平衡是自由电荷发生定向移动的结果，达到静电平衡时，自由电荷不再发生定向移动．(2)金属导体建立静电平衡的时间是非常短暂的．(3)导体达到静电平衡后内部场强处处为零，是指外电场E与导体两端的感应电荷产生的附加电场E′的合场强为零，即E′＝－E.3．静电平衡状态下的导体的电荷分布特点(1)净电荷都分布在导体的表面，导体内部没有净电荷．(2)感应电荷分布于导体两端，电性相反，电量相等，远同近异．(3)净电荷在导体表面分布不均匀，导体表面尖锐处电荷分布密集，平滑处电荷分布稀疏，凹陷处几乎没有电荷．(2017·肃州校级期末)如图所示，原来不带电的金属导体MN两端下面都悬挂有金属验电箔．现把一带负电的小球A移到其右端(M端)附近，处于静电平衡状态后，取无穷远处电势为零，此时导体MN的电势为φ.则下列说法正确的是()A．MN两端的验电箔都张开，且N端带负电，M端带正电B．用手接触一下M端，然后离开，再将A球移走，则导体MN带负电例1C．用手接触一下N端，然后离开，再将A球移走，则导体的电势小于φD．将小球A向导体MN靠近(两者不接触)，则感应电荷电量增加，导体内部场强变大解析：由于静电感应，导体内的负电荷受到A中负电荷的排斥力将向左运动，导体处于静电平衡状态时，N端带负电，M端带正电，MN两端的验电箔都张开，故A正确；用手接触一下M端时，导体与人组成一个等势体，将导走N端的负电荷，然后离开，则绝缘导体带正电，故B错误；开始时导体处于负电荷的电场中，所以导体的电势小于0，用手接触一下N端，导体与人组成一个等势体，将导走N端的负电荷，然后离开，则绝缘导体带正电，再将A球移走，则由于导体带正电，导体的电势将大于0，所以导体的电势大于φ，故C错误；将导体MN向小球A靠近一段距离(两者不接触)重新平衡后，导体内部场强仍然是0，故D错误．故选A.答案：A1．(2017·西乡塘校级期中)如图所示，在原来不带电的金属细杆ab附近P处，放置一个正点电荷．达到静电平衡后()A．a端的电势比b端的低B．a端的电势比c点的低C．a端的电势比d点的低D．杆内c处的场强不为零【答案】C【解析】达到静电平衡后，导体为等势体，导体上的电势处处相等，所以可以得到φa＝φb＝φc，故A、B错误；由于正电荷在右边，所以越往右电场的电势越高，则d点的电势高于金属杆的电势，有φd＞φb＝φc＝φa，故C正确；由于杆处于静电平衡状态，所以内部的场强为零，正电荷和感应电荷在内部产生的合场强为零，故D错误．故选C.1．导体外部电场不影响导体内部(1)实现过程：因场源电荷产生的电场与导体球壳表面上感应电荷在空腔内的合场强为零，达到静电平衡状态，起到屏蔽外电场的作用．(2)最终结论：导体内空腔不受外界电荷影响．(3)本质：导体内空腔不受外界电荷影响．静电屏蔽的两种情况2．接地导体内部的电场不影响导体外部(1)当空腔外部接地时，外表面的感应电荷因接地将传给地球，外部电场消失，起到屏蔽内电场的作用．(2)接地导体空腔外部不受内部电荷影响．(3)本质：导体内空腔不受外界电荷影响．在如图所示的实验中，验电器的金属箔片会张开的是()例2ABC解析：A中不会张开，金属网可以屏蔽外电场；B中会张开，因为金属网未接地，网内的带电体可以对外界产生影响；C中不会张开，因为金属网已接地，网内的带电体对网外无影响，网外的带电体对网内也无影响．答案：B2．(2017·靖远校级期中)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，下列物理量中不等于零的是()A．导体腔内任意点的电场强度B．导体腔内任意点的电势C．导体外表面的电荷量D．导体空腔内表面的电荷量【答案】C【解析】静电平衡状态下的导体内部电场强度处处为零，且内表面不带电，故选项A、D正确；由于导体接地，故整个导体的电势为零，选项B正确；导体外表面受带电体Q的影响，靠近Q的一端带负电荷，故所带电荷量不为零．