2018-2019版高中物理 第一章 電場電流 第3講 生活中的靜電現(xiàn)象學(xué)案 新人教版選修1 -1.doc

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第3講　生活中的靜電現(xiàn)象 [目標(biāo)定位]　1. 了解生活中常見的靜電現(xiàn)象，會(huì)用所學(xué)知識解釋簡單的靜電現(xiàn)象.2.了解一些常見的靜電的應(yīng)用和防止的事例. 一、放電現(xiàn)象 1.火花放電：身體上積累大量電荷，如果手指靠近金屬物品，會(huì)看到火花、聽到噼啪聲. 2.接地放電：為了防止電荷在導(dǎo)體中過量聚集，常常用導(dǎo)線把帶電導(dǎo)體與大地連接起來，進(jìn)行接地放電. 二、雷電和避雷 1.云層之間或云層與地面之間發(fā)生強(qiáng)烈放電時(shí)，能產(chǎn)生耀眼的閃光和巨響，這就是閃電和雷鳴. 2.避雷針 (1)尖端放電：電荷在導(dǎo)體表面的分布是不均勻的，突出的位置，電荷比較密集；平坦的位置，電荷比較稀疏；導(dǎo)體尖銳部位的電荷特別密集，尖端附近的電場就特別強(qiáng)，會(huì)產(chǎn)生尖端放電. (2)避雷針利用了尖端放電的原理. 想一想　一般情況下避雷針的頂端應(yīng)做成尖頭還是圓頭？ 答案　尖頭.由于導(dǎo)體尖銳部分電荷分布密集，易發(fā)生尖端放電，故要讓導(dǎo)體上的電荷盡快通過尖端放電原理放走，應(yīng)將導(dǎo)體的某部位做得尖銳些，所以避雷針應(yīng)做成尖頭的. 三、靜電的應(yīng)用和防止 1.應(yīng)用：靜電除塵、靜電噴漆、靜電復(fù)印等. 2.防止：避雷針、接地放電等. 想一想　靜電除塵的過程中，煙塵在什么力的作用下向筒壁運(yùn)動(dòng)？ 答案　電場力.當(dāng)管內(nèi)接通高壓時(shí)，管內(nèi)存在強(qiáng)電場，它使空氣電離而產(chǎn)生負(fù)離子和正離子.負(fù)離子在電場力的作用下，向正極移動(dòng)時(shí)，碰到煙塵微粒使它帶負(fù)電.因此，帶電塵粒在電場力的作用下，向管壁移動(dòng)，并附在管壁上，這樣，消除了煙塵中的塵粒. 一、尖端放電與避雷針 1.尖端放電原理：電荷在導(dǎo)體表面的分布是不均勻的，突出的位置，電荷比較密集；平坦的位置，電荷比較稀疏；導(dǎo)體尖銳部位的電荷特別密集，尖端附近的電場就特別強(qiáng)，會(huì)產(chǎn)生尖端放電. 2.尖端放電現(xiàn)象的應(yīng)用——避雷針 避雷針利用了尖端放電原理，使建筑物附近的云中的電荷積累不很多時(shí)，就能通過避雷針的尖端放電而逐漸中和，因而不會(huì)在建筑物附近產(chǎn)生雷電，使其免遭雷擊. 例1　油罐車后面都有一條拖地的鐵鏈，其作用是(　　) A.向外界散熱 B.把電荷導(dǎo)入大地，避免由靜電造成危害 C.作為油罐車的標(biāo)志 D.發(fā)出響聲，提醒其他車輛和行人的注意 答案　B 解析　油罐車上的搭地鐵鏈?zhǔn)菫榱税旬a(chǎn)生的靜電導(dǎo)走，屬于接地放電，故B正確. 針對訓(xùn)練1　下列關(guān)于避雷針的說法中，正確的是(　　) A.避雷針避雷是中和云層中的異種電荷 B.為了美觀，通常把避雷針頂端設(shè)計(jì)成球形 C.避雷針是利用了尖端放電的原理制成的 D.以上說法都不對 答案　AC 解析　避雷針通過尖端放電中和了云層中的異種電荷而避雷的，所以避雷針的頂端設(shè)計(jì)成尖頭，選項(xiàng)A、C正確，B、D錯(cuò)誤. 二、靜電的應(yīng)用與防止 1.靜電的應(yīng)用 (1)靜電除塵(如圖1－3－1所示) 靜電除塵的基本原理是在A、B間接上高電壓使空氣電離，電子在向著正極A運(yùn)動(dòng)的過程中，遇到煙氣中的煤粉，使煤粉帶負(fù)電，吸附到正極A上，最后在重力的作用下落入下面的漏斗中. 圖1－3－1 (2)靜電噴漆 當(dāng)油漆從噴槍中噴出時(shí)，噴嘴使油漆微粒帶正電.它們相互排斥，擴(kuò)散開來形成一大團(tuán)漆云，被吸附在帶負(fù)電的物體表面. 2.靜電的防止：避雷針、運(yùn)輸汽油的車輛有一條鐵鏈、飛機(jī)輪胎使用導(dǎo)電橡膠、地毯中加入銅絲等。 例2　靜電在各種產(chǎn)業(yè)和日常生活中有著重要的應(yīng)用，如靜電除塵、靜電復(fù)印等，所依據(jù)的基本原理幾乎都是讓帶電的物質(zhì)微粒在電場作用下奔向并吸附到電極上.現(xiàn)有三個(gè)粒子a、b、c從P點(diǎn)向下射入由正、負(fù)電極產(chǎn)生的電場中，它們的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖1－3－2所示，則(　　) 圖1－3－2 A.a帶負(fù)電荷，b帶正電荷，c不帶電荷 B.a帶正電荷，b不帶電荷，c帶負(fù)電荷 C.a帶負(fù)電荷，b不帶電荷，c帶正電荷 D.a帶正電荷，b帶負(fù)電荷，c不帶電荷 答案　B 解析　正電荷所受電場力與電場強(qiáng)度方向相同，負(fù)電荷所受電場力與電場強(qiáng)度方向相反.結(jié)合兩等量異種點(diǎn)電荷之間的電場線的分布可知，a帶正電荷，b不帶電荷，c帶負(fù)電荷. 針對訓(xùn)練2　下列關(guān)于靜電除塵的說法中正確的是(　　) A.進(jìn)入除塵器后，煙霧中的顆粒被強(qiáng)電場電離而帶正電，顆粒向電源負(fù)極運(yùn)動(dòng) B.除塵器中的空氣被電離，煙霧顆粒吸附電子而帶負(fù)電，顆粒向電源正極運(yùn)動(dòng) C.煙霧顆粒帶電后，受到豎直向下的電場力而向下運(yùn)動(dòng) D.煙霧顆粒被強(qiáng)電場粉碎成更小的顆粒，排到大氣中人眼看不到 答案　B 解析　靜電除塵器的兩個(gè)電極接高壓電源，極間形成強(qiáng)電場，使空氣發(fā)生電離，自由電子在電場力作用下，向正極加速運(yùn)動(dòng)，電子被煙霧顆粒吸附后，一起向電源正極運(yùn)動(dòng)，在正極積聚大量顆粒，在重力作用下，從除塵器的下部排出，B正確. 尖端放電與避雷針 1.如圖1－3－3所示是模擬避雷針作用的實(shí)驗(yàn)裝置.金屬板M接高壓電源的正極，金屬板N接負(fù)極.金屬板N上有兩個(gè)等高的金屬柱A、B，A為尖頭，B為圓頭.逐漸升高電源電壓，當(dāng)電壓達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，可看到放電現(xiàn)象.先產(chǎn)生放電現(xiàn)象的是(　　) 圖1－3－3 A.A金屬柱 B.B金屬柱 C.A、B金屬柱同時(shí) D.可能是A金屬柱，也可能是B金屬柱 答案　A 解析　由于導(dǎo)體尖端電荷比較密集，故容易產(chǎn)生放電現(xiàn)象. 2.我國是世界文明古國之一，在古代書籍中有許多關(guān)于物理現(xiàn)象的記載.西晉張華的《博物志》中寫道：“今人梳頭、脫著衣時(shí)，有隨梳、解結(jié)有光者，也有咤聲”.此處所描述的現(xiàn)象屬于(　　) A.靜電現(xiàn)象 B.磁化現(xiàn)象 C.退磁現(xiàn)象 D.摩擦生熱現(xiàn)象 答案　A 靜電的應(yīng)用與防止 3.專門用來運(yùn)輸柴油、汽油的油罐車，在它的尾部都裝有一條拖在地上的鐵鏈，對它的作用，下列說法中正確的是(　　) A.讓鐵鏈與路面摩擦產(chǎn)生靜電，使油罐車積累一定的靜電荷 B.讓鐵鏈發(fā)出聲音，以引起其他車輛的注意 C.由于罐體與油摩擦產(chǎn)生了靜電，罐體上的靜電被鐵鏈導(dǎo)入大地，從而避免了火花放電 D.油罐車的尾部裝有拖地的鐵鏈，這是一種時(shí)尚 答案　C 解析　在運(yùn)輸柴油、汽油時(shí)，油罐車由于上下、左右顛簸搖擺，造成油和油罐的摩擦而產(chǎn)生靜電，汽車輪胎導(dǎo)電性能不好，難以把靜電導(dǎo)入大地，安裝鐵鏈的目的就是避免靜電的積累. 4.靜電噴涂是利用靜電現(xiàn)象制造的，其噴涂原理如圖1－3－4 所示，則以下說法正確的是(　　) 圖1－3－4 A.在噴槍噴嘴與被噴涂工件之間有一強(qiáng)電場 B.涂料微粒一定帶正電 C.涂料微粒一定帶負(fù)電 D.涂料微?？赡軒д?，也可能帶負(fù)電 答案　AC 解析　由正電荷對涂料的吸引作用可得出涂料帶負(fù)電荷. (時(shí)間：60分鐘) 題組一、尖端放電與避雷針 1.人們在晚上脫衣服時(shí)，有時(shí)會(huì)看到火花四濺，并伴有“噼啪”聲，這是因?yàn)?　　) A.衣服由于摩擦而產(chǎn)生了靜電 B.人體本身是帶電體 C.空氣帶電，在衣服上放電所致 D.以上說法均不正確 答案　A 解析　若我們身穿含有化纖成分的衣服，且不斷運(yùn)動(dòng)，使衣服與衣服之間，衣服與皮膚之間不停地摩擦，在摩擦中會(huì)使衣服上帶有異種電荷.在脫衣服時(shí)正電荷和負(fù)電荷碰到一起就產(chǎn)生放電現(xiàn)象，于是我們聽到“噼啪”的放電聲音，在晚上還可以看見火花. 2.避雷針能夠避免建筑物被雷擊的原因是(　　) A.云層中帶的電荷被避雷針通過導(dǎo)線導(dǎo)入大地 B.避雷針的尖端向云層放電，中和了云層中的電荷 C.云層與避雷針發(fā)生摩擦，避雷針上產(chǎn)生的電荷被導(dǎo)入大地 D.以上說法都不對 答案　B 解析　帶電荷的云層靠近避雷針時(shí)，在避雷針尖端感應(yīng)出與云層相反的電荷，達(dá)到一定程度后就向空中放電，中和云層中的電荷，從而避免建筑物遭受雷擊. 3.在建筑物上安裝避雷針的目的是(　　) A.避免電荷在建筑物上過多地積累 B.避免強(qiáng)烈放電現(xiàn)象的發(fā)生 C.可以直接導(dǎo)走云層中的電荷 D.可以直接導(dǎo)走建筑物上的電荷 答案　ABD 解析　避雷針應(yīng)用了尖端放電的原理.避雷針上產(chǎn)生的感應(yīng)電荷通過尖端放電，中和了云層中的電荷，使建筑物免遭雷擊，故A、B、D對，C錯(cuò). 4.古希臘貴族婦女外出時(shí)都喜歡穿柔軟的絲綢衣服，帶琥珀做的首飾.人們發(fā)現(xiàn)，不管將琥珀首飾擦得多干凈，它很快就會(huì)吸上一層灰塵，這主要是因?yàn)?　　) A.琥珀是一種樹脂化石，樹脂具有黏性，容易吸附灰塵 B.室外的灰塵比較多，在琥珀上積聚的速度比較快 C.經(jīng)絲綢摩擦后的琥珀帶電，能吸引灰塵 D.琥珀具有磁性，周圍的灰塵經(jīng)磁化后被琥珀吸引 答案　C 解析　帶電體能吸引輕小物體，所以C項(xiàng)正確. 題組二、靜電的應(yīng)用與防止 5.下列哪項(xiàng)不屬于靜電的利用(　　) A.靜電復(fù)印 B.靜電除塵 C.使用避雷針 D.靜電噴涂 答案　C 解析　復(fù)印機(jī)復(fù)印文件資料，就是利用靜電使墨粉吸附在鼓上，故A屬于靜電的利用；靜電除塵時(shí)除塵器中的空氣被電離，煙霧顆粒吸附電子而帶負(fù)電，顆粒向電源正極運(yùn)動(dòng)，故B屬于靜電應(yīng)用；下雨天，云層帶電打雷，往往在屋頂安裝避雷針，是導(dǎo)走靜電，防止建筑物遭雷擊，故C屬于靜電防止；噴槍噴出的油漆微粒帶正電，因相互排斥而散開，形成霧狀，被噴涂的物體帶負(fù)電，對霧狀油漆產(chǎn)生引力，把油漆吸到表面，D屬于靜電應(yīng)用. 6.為了防止靜電產(chǎn)生的危害，下列做法正確的(　　) A.在高大的建筑物頂端裝上避雷針 B.小汽車上有一根露在外面的小天線 C.在高大的煙囪中安裝靜電除塵器 D.汽車制造廠車間里進(jìn)行靜電噴漆 答案　A 解析　當(dāng)打雷的時(shí)候，由于靜電感應(yīng)，在高大的建筑物頂端積累了很多的靜電，容易導(dǎo)致雷擊事故，所以在高大的建筑物頂端安裝避雷針可以利用尖端放電，中和云層電荷，保護(hù)建筑物的安全，屬于靜電危害的防止，選項(xiàng)A符合題意；小汽車上有一根露在外面的小天線，是接收無線電信號的，與靜電的利用和防止無關(guān)，選項(xiàng)B不符合題意；靜電除塵時(shí)除塵器中的空氣被電離，煙霧顆粒吸附電子而帶負(fù)電，顆粒向電源正極運(yùn)動(dòng)，屬于靜電應(yīng)用，選項(xiàng)C不符合題意；噴槍噴出的油漆微粒帶正電，因相互排斥而散開，形成霧狀，被噴涂的物體帶負(fù)電，對霧狀油漆產(chǎn)生引力，把油漆吸到表面，屬于靜電應(yīng)用，選項(xiàng)D不符合題意. 7.小強(qiáng)在加油站加油時(shí)，看到加油機(jī)上有如圖1－3－5所示的圖標(biāo)，關(guān)于圖標(biāo)涉及的物理知識及其理解，下列說法正確的(　　) 圖1－3－5 A.制作這些圖標(biāo)的依據(jù)是靜電屏蔽原理 B.工作人員工作時(shí)間須穿絕緣性能良好的化纖服裝 C.化纖手套與接觸物容易摩擦起電存在安全隱患 D.用絕緣的塑料梳子梳頭應(yīng)該沒有關(guān)系 答案　C 解析　據(jù)題意，梳頭過程中梳子與頭發(fā)摩擦?xí)a(chǎn)生放電現(xiàn)象，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；非棉手套、衣服與身體摩擦更容易產(chǎn)生靜電，選項(xiàng)B錯(cuò)誤，選項(xiàng)C正確；脫衣服過程因?yàn)槟Σ習(xí)a(chǎn)生靜電，這些圖標(biāo)都是為了防止靜電引起火災(zāi)，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤. 8.關(guān)于靜電的利用和防止，以下說法正確的是(　　) A.沒有安裝避雷針的建筑物一定會(huì)被雷電擊毀 B.油罐車行駛途中車尾有一條鐵鏈拖在地上，避免產(chǎn)生電火花引起爆炸 C.飛機(jī)起落架的輪胎用絕緣橡膠制成，可防止靜電積聚 D.手術(shù)室的醫(yī)生和護(hù)士都要穿絕緣性能良好的化纖制品，可防止麻醉藥燃燒 答案　B 解析　下雨時(shí)，一般會(huì)有雷電，如果在高大建筑物頂端裝上避雷針，通過避雷針與大地相連，就能及時(shí)把電荷導(dǎo)入大地，從而避免建筑物被雷電擊壞，如果沒有安裝會(huì)有危險(xiǎn)，但對低矮的建筑不至于一定被雷電擊毀，選項(xiàng)A說法錯(cuò)誤；油罐車在運(yùn)動(dòng)的過程中，由于里面的油在晃動(dòng)，也會(huì)摩擦產(chǎn)生靜電，后面拖一條的鐵鏈就可以及時(shí)的把產(chǎn)生的靜電導(dǎo)走，有利于消除靜電，故B符合題意；飛機(jī)上 的著地輪裝有搭地線或用導(dǎo)電橡膠做輪胎，是為了及時(shí)地把飛機(jī)在飛行過程中由于摩擦而產(chǎn)生的電荷通過導(dǎo)體而轉(zhuǎn)移給大地，以免發(fā)生放電現(xiàn)象，保證飛機(jī)和乘客的安全，選項(xiàng)C說法錯(cuò)誤；絕緣性能良好的化纖制品的衣服不能及時(shí)把靜電導(dǎo)入大地，容易造成手術(shù)事故，選項(xiàng)D說法錯(cuò)誤. 9.圖1－3－6為靜電除塵器除塵機(jī)理的示意圖，塵埃在電場中通過某種機(jī)制帶電，在電場力的作用下向集塵極遷移并沉積，以達(dá)到除塵目的，下列說法正確的有(　　) 圖1－3－6 A.到達(dá)集塵極的塵埃帶正電荷 B.電場方向由集塵極指向放電極 C.帶電塵埃所受電場力的方向與電場方向相同 D.在同一位置帶電量越多的塵埃所受電場力越大 答案　BD 解析　由圖可知，集塵極帶正電，電場方向應(yīng)由集塵極指向放電極，帶電塵埃帶負(fù)電，所受電場力的方向與電場方向相反，故B正確，A、C錯(cuò)誤；由F＝Eq可知D正確. 10.靜電除塵器是目前普遍采用的一種高效除塵器，如圖1－3－7所示，A為帶電極板，實(shí)線為除塵器內(nèi)電場的電場線，虛線為某粒帶電粉塵的運(yùn)動(dòng)軌跡，P、Q為運(yùn)動(dòng)軌跡上的兩點(diǎn)，下列說法正確的是(　　) 圖1－3－7 A.該電場是一個(gè)勻強(qiáng)電場 B.帶電極板A帶負(fù)電 C.該帶電粉塵帶負(fù)電 D.該帶電粉塵在P、Q兩點(diǎn)所受電場力的大小FP＞FQ 答案　C 解析　根據(jù)電場線的分布可知，該電場不是勻強(qiáng)電場，電極板A應(yīng)帶正電，帶電粉塵在P、Q兩點(diǎn)所受電場力的大小FP＜FQ，故A、B、D錯(cuò)誤；由帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡可知C正確.