📚 原卷真题 · 精编解析
第四节 静电的防止与利用
高中物理 · 例题与变式
同步学案 · 17 题
考生须知
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考点12 静电平衡中的导体
静电平衡中的导体
【考点】静电平衡中的导体
变式训练5．如图所示，一个原来不带电的半径为r的空心金属球放在绝缘支架上，右侧放一个电荷量为+Q的点电荷，点电荷到金属球的球心距离为3r。达到静电平衡后，下列说法正确的是（ ）
A．金属球的左侧感应出负电荷，右侧感应出正电荷
B．点电荷Q在金属球内产生的电场的场强处处为零
C．金属球最左侧表面的电势高于最右侧表面的电势
【详解】Q
D．感应电荷在金属球球心处产生的电场场强大小为E = k
9r2
【考点】静电平衡中的导体
变式训练6．（多选）如图，将一个半径为r的不带电的金属球放在绝缘支架上，金属球的右侧放置一个电荷量为Q的带正电的点电荷，点电荷到金属球表面的最近距离也为r。由于静电感应在金属球上产生感应电荷，设静电力常量为k，则关于金属球内的电场以及感应电荷的分布情况，下列说法正确的是（ ）
变式训练7．（多选）不带电的金属导体MNPQ的内部电荷包括自由电子和金属离子（即金属原子失去自由电子后的剩余部分），图1所示为导体内部电荷的简化示意图，其中“”表示自由电子，“”表示金属离子。把导体放到电场强度为E0的匀强电场中，由于库仑力的作用，导体内部的电荷将重新分布。图2是同学们画出的四幅图，其中A、B两图描述了导体刚放入电场未达到静电平衡状态时，自由电子和金属离子的定向运动情况（图中箭头代表它们定向运动的方向）；C、D两图描述了导体达到静电平衡后，自由电子和金属离子的分布情况。则图1的四幅图中，可能正确的是（ ）
变式训练8．如图所示，电荷量为q的点电荷与均匀带电薄板相距2d，点电荷到带电薄板的垂线通过板的几何中心，M点在板的几何中心左侧d处的垂线上，N点与M点关于带电薄板对称。已知静电力常量为k，若图中M点的电场强度为0，那么（ ）
【详解】(1) 0(2)，方向沿AB 指向B
【考点】静电平衡中的导体
【详解】解:在A 点，q 产生的电场，因为E=0，
所以带电薄板产生的电场在A 点大小也是，与q 产生的电场方向相反，
根据对称性，带电薄板产生的电场在图中B 点的电场强度大小也是，方向与A 点相
即与q 产生的电场方向相同。
【考点】静电平衡中的导体
知识梳理
静电平衡：导体达到静电平衡时，内部场强处处为零，电荷只分布在表面。
表面电荷分布：越尖锐处电荷密度越大（尖端效应），这是避雷针与静电除尘的原理。
接地：接地导体与大地构成大导体，电荷量可流入/流出，接地后电荷重新分布。
考点13 静电屏蔽
静电屏蔽
变式训练13．如图所示，科技馆有一个法拉第笼，它是一个由金属制成的球形笼子，其笼体与大地连通。当高压电源通过限流电阻将10万伏直流高压输送给放电杆，放电杆尖端距笼体10 cm时，出现放电火花。某日限时体验时，体验者进入笼体后关闭笼门，操作员接通电源，用放电杆进行放电演示。关于法拉第笼，下列说法正确的是（ ）
知识梳理
静电屏蔽：导体壳内部场强为零，外部电场不影响壳内；壳内电荷也不影响壳外（接地壳更彻底）。
应用：静电屏蔽衣、金属外壳、防止高压设备相互干扰。
考点14 静电防止与利用
静电防止与利用
变式训练16．静电给人们带来很多方便，但有时也带来很多麻烦，甚至造成危害。例如 ：印刷厂里，纸张之间摩擦带电，会使纸张吸附在一起，给印刷带来麻烦 ；印染厂里染织物上带静电，会吸附空气中的尘埃，使印染质量下降 ；制药生产中，由于静电吸引尘埃，使药品达不到预定纯度。
【详解】解：用导线接地将生产过程中产生的静电导走，或使车间保持潮湿等防止静电的措施
【考点】静电防止与利用
变式训练17．如图所示为某静电除尘装置的简化原理图，两块平行带电极板间为除尘空间。质量为m，电荷量为-q的带电尘埃分布均匀，均以沿板方向的速率v射入除尘空间，当其碰到下极板时，所带电荷立即被中和，同时尘埃被收集。调整两极板间的电压可以改变除尘率η（相同时间内被收集尘埃的数量与进入除尘空间尘埃的数量之百分比）。当两极板间电压为U0时，η=80%。不计空气阻力、尘埃的重力及尘埃之间的相互作用，忽略边缘效应。下列说法正确的是 （ ）
【答案】B
【详解】1、静电力做功的特征
在匀强电场中移动电荷时，不论q经由什么路径从A点移动到B点，静电力所做的功都是一样的。
静电力所做的功与电荷的起始位置和终止位置有关，与电荷经过的路径无关。（这个结论虽然是从匀
强电场中推导出来的，但是可以证明对非匀强电场也是适用的。）
2、电势能
电势能是电荷在电场中由于其位置而具有的能量。电荷由A 点运动到B 点静电力做功，静电力做正功，
电势能减少；静电力做负功，电势能增加。
3、选取零势能面
与重力势能类比，电势能也具有相对性。只有先把电场中某点的电势能规定为0，才能确定电荷在电
场中其他点的电势能。
通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为0，或把电荷在大地表面的电势能规定为0。
4、电势的定义式
电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量之比，叫作电场在这一点的电势。
表示电势，用Ep 表示电荷q 的电势能）
电势是电场本身的性质，与试探电荷无关。即使没有试探电荷存在，电场中的某点电势依然存在。
5、电势的单位
在国际单位制中，电势的单位是伏特，符号是V。在电场中的某一点，如果电荷量为1C 的电荷在这
点的电势能是1J，这一点的电势就是1V，即1V＝1J/C
【考点】静电防止与利用
知识梳理
防止：接地、屏蔽、避免尖端放电（用金属罩包住尖端）、控制湿度与表面绝缘。
利用：静电除尘（放电使尘埃带电后被吸附）、静电喷涂、静电复印、静电植绒。
危害：雷电、静电放电引起的火灾。