高中物理选修3-1学案：1.3静电与生活同步练习课堂练习Word含答案

学案3静电与生活[目标定位]1.了解雷电产生的原因及避雷针的工作原理.2.了解静电在现代科技中的应用及静电的危害与控制．一、雷电与避雷在夏天的雷雨天，经常发生一些物体被雷击的情形，造成一定的损害，甚至使人失去生命．(1)雷电是怎样形成的？(2)试用放电针放电的现象说明避雷针是如何避雷的？[要点总结]1．雷电形成时，云层之间、云层与地面之间的电压达____________伏以上，形成的强电流达__________安培．电流生热使空气________产生闪电，空气受热突然膨胀发出巨响形成雷声．2．避雷针避雷的原理：当带电的雷雨接近建筑物时，由于静电感应，避雷针上出现与云层________的电荷，通过尖端放电，不断向大气释放这些电荷，________空气中的电荷，达到避免雷击的目的．例1避雷针能够避免建筑物被雷击的原因是()A．云层中带的电荷被避雷针通过导线导入大地B．避雷针的尖端向云层放电，中和了云层中的电荷C．云层与避雷针发生摩擦，避雷针上产生的电荷被导入大地D．以上说法都不对二、静电与现代科技现代科技设备广泛应用了静电知识，其基本原理是什么？[要点总结]1．静电的应用有多种，如静电除尘、静电喷涂、静电植绒、静电复印等，它们的共同原理是：让带电的物质微粒在________力的作用下，奔向并吸附到带________(填“同种”或“异种”)电荷的电极上．(1)用静电净化空气：电子空气净化器利用风扇将空气送入机内．空气流经正负电极间时，经过带________电的网格，带负电的烟尘等微粒被吸附在其上；空气又通过带负电的网格，带________电的烟尘等微粒被吸附在其上．(2)静电提高喷洒农药效果：静电喷嘴内装有一根带正电的针，喷出的农药水珠带有大量________电荷而农作物叶子一般都带________电，带正电的农药水珠喷洒到农作物上时，就被吸附在叶子上，不会被风吹走．(3)静电复印、静电植绒都是利用了________的有关知识，其中静电复印是墨粉被硒鼓上的________吸引，被转移到复印纸上形成文字或图案．2．在现代科技中，如果想使颗粒、水珠被吸附在物体表面，应使颗粒、水珠和被吸附的物体带________(填“同种”或“异种”)电荷．如果想使颗粒尽可能的散开，应使颗粒带上________(填“同种”或“异种”)电荷．例2电视机的荧光屏表面经常有许多灰尘，主要的原因是()A．灰尘的自然堆积B．玻璃具有较强的吸附灰尘的能力C．电视机工作时，屏表面温度较高而吸附灰尘D．电视机工作时，屏表面有静电而吸附灰尘三、静电的危害及控制1．静电有哪些危害？请举例说明．2．防止静电危害的方法有哪些？[要点总结]1．防止静电危害的基本原则是：(1)控制静电的产生，把产生的静电迅速________以避免静电的积累；(2)通过工艺控制可以减少因摩擦而产生的静电．2．避免静电积累的常用方法有：抗静电处理、静电接地、增加湿度等．例3下列哪些措施利用了静电()A．油罐车的底下有条铁链搭到地上B．农药喷洒飞机喷洒的农药雾滴带正电C．家用电器如洗衣机接有地线D．手机一般都装有天线1．(雷电与避雷)雷电灾害是一种比较严重的气象灾害，国家气象局的统计表明，我国每年将近1 000人遭雷击死亡，雷击造成的直接经济损失近10亿元．为了防止雷电灾害造成人们生命和财产的损失，下列说法中正确的是()A．在旷野遇到雷电，应远离高大树木和建筑物，撑起雨伞避雨B．在游泳时遇到雷电，应马上闭气，潜入水中C．在家中听到雷声时，应关闭电视机、音响等用电器并拔出插头D．当感觉到身体有电荷时，如头发竖起、皮肤有显著颤动感时，应尽快打电话求救2．(静电的应用)下列事例中属于静电应用的有()A．油罐车拖一条铁链B．飞机机轮用导电橡胶制成C．织地毯时夹一些不锈钢丝D．静电复印3．(静电的危害与控制)在医疗手术中，为防止麻醉剂乙醚爆炸，地砖要用导电材料制成，医生和护士要穿由导电材料制成的鞋子和外套，一切设备要良好接地，甚至病人身体也要良好接地，这样做是为了()A．除菌消毒B．消除静电C．利用静电D．防止漏电答案精析知识探究一、(1)云层间相互摩擦时产生了大量的正负电荷，使得云层之间、云层与大地之间存在极高的电压，潮湿的空气容易被击穿形成强电流，使空气发光发声，便形成雷电．(2)在雷雨天气，高楼上空出现带电云层时，避雷针和高楼顶部都被感应出大量电荷，由于避雷针针头是尖的，导体尖端总是聚集了最多的电荷，这样，避雷针就聚集了大部分电荷．避雷针与这些带电云层就像放电针两个尖针一样．当云层上电荷较多时，避雷针与云层之间的空气就很容易被击穿，成为导体．这样，避雷针就通过尖端放电，不断向大气释放电荷，中和空气中的电荷，起到避免雷击的作用．要点总结1．几百万几十万发光2．相反中和典型例题例1B[带电荷的云层靠近避雷针时，在避雷针尖端感应出与云层相反的电荷，达到一定程度就向空中放电，中和云层中的电荷，从而避免遭受雷击．所以只有B正确．]二、现代科技设备都是利用同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引的原理．要点总结1．电场异种(1)正正(2)正负(3)静电静电2．异种同种典型例题例2 D三、1．冬天化纤衣服上的静电会使衣服贴在人身上；半导体生产车间，静电会使尘埃吸附在芯片上，影响产品质量；在印刷行业，静电会使纸张粘在一起；在制药厂里，因静电吸引尘埃，使药品达不到标准纯度等等．2．(1)在工业生产中，改造起电强烈的工艺环节，采用起电较少的设备和抗静电材料；(2)用导线将设备接地，把电荷导入大地；(3)适当增加工作环境的湿度以让静电随时释放等．要点总结1．(1)引走典型例题例3B[油罐车的底下有条铁链搭到地上，目的是把油罐车产生的静电导到地下，保证油罐车的安全，家用电器也一样，A 、C 错误．农药喷洒飞机喷洒的农药雾滴带正电，而叶子上带有负电，农药不会被风吹走，B 正确．手机接有天线的目的是更好的接收信号，D 错误．] 达标检测 1．C 2.D 3.B学案1 探究电场的力的性质[目标定位] 1.理解电场强度的概念及公式，并会进行有关的计算.2.会用电场线表示电场，并熟记几种常见电场的电场线分布特征.3.理解点电荷的电场及场强叠加原理．一、电场 电场强度1．在空间中有一电场，把一带电荷量为q 的试探电荷放在电场中的A 点，该电荷受到的静电力为F .若把带电荷量为2q 的点电荷放在A 点，则它受到的静电力为多少？若把带电荷量为nq 的点电荷放在该点，它受到的静电力为多少？2．结合问题1思考：电荷在电场中某点受到的静电力F 与电荷所带电荷量q 有何关系？ [要点总结]1．电场强度：电场中某点的电荷______________________跟它的____________的比值叫做电场在该点的电场强度，用公式E ＝Fq 表示；单位是________，符号为________．2．电场强度的物理意义：表示电场的强弱和方向．3．电场强度的唯一性：决定于____________，与是否放入试探电荷、放入电荷的电性、电荷量的多少均________(填“有关”或“无关”)．4．电场强度的矢量性：电场强度的方向与在该点的正电荷所受电场力的方向________，与负电荷所受电场力方向________．[延伸思考] 电场强度是比值法定义的物理量．比值法定义的特点是什么？请结合密度ρ＝mV 、电阻R ＝UI 的公式加以说明．例1 如图1所示，在一带负电的导体A 附近有一点B ，若在B 处放置一个q 1＝－2.0×10－8C 的电荷，测出其受到的静电力F 1大小为4.0×10－6 N ，方向如图，则：图1(1)B 处场强是多少？方向如何？(2)如果换成一个q 2＝4.0×10－7C 的电荷放在B 点，其受力多大？此时B 处场强多大？二、点电荷的电场 电场强度的叠加原理1.如图2所示，在正点电荷Q 的电场中有一试探电荷q ，已知q 到Q 的距离为r ，Q 对q 的作用力是多大？Q 在q 所在位置产生的电场的电场强度是多大？方向如何？图22．如果再有一正点电荷Q ′＝Q ，放在如图3所示的位置，q 所在位置的电场强度多大？图3[要点总结]点电荷周围的电场：(1)公式：E＝__________，其中k是__________________，Q是____________的电荷量．(2)适用条件：①真空中；②__________.(3)方向：当Q为正电荷时，E的方向沿半径__________；当Q为负电荷时，E的方向沿半径________．(4)当空间存在多个点电荷产生的电场时，电场中某点的电场强度为各个点电荷________在该点产生的电场强度的__________．[延伸思考]如果以点电荷Q为中心，r为半径作一球面，球面上各点的电场强度是否相同？例2如图4所示，真空中，带电荷量分别为＋Q和－Q的点电荷A、B相距r，则：图4(1)点电荷A、B在中点O产生的场强分别为多大？方向如何？(2)两点电荷连线的中点O的场强为多大？(3)在两点电荷连线的中垂线上，距A、B两点都为r的O′点的场强如何？针对训练如图5所示，在等边三角形ABC的三个顶点上，固定三个正点电荷，电荷量的大小q′＜q，则三角形ABC的几何中心处电场强度的方向()图5A．平行于AC边B．平行于AB边C．垂直于AB边指向CD．垂直于AB边指向AB三、电场线匀强电场1．电荷周围存在着电场，法拉第采用了什么方法来描述电场？2．在实验室，可以用实验模拟电场线：头发屑在蓖麻油中的排列显示了电场线的形状，这能否说明电场线是实际存在的线？[要点总结]1．电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线，曲线上每点的切线方向表示该点的____________方向．2．电场线的特点有：(1)起始于无限远或__________，终止于__________或__________．(2)任意两条电场线__________．(3)在同一幅图中，电场线的疏密表示场强的________．3．匀强电场中各点的电场强度大小________、方向________，电场线是______________．例3某电场的电场线分布如图6所示，下列说法正确的是()图6A．c点的电场强度大于b点的电场强度B．若将一试探电荷＋q由a点静止释放，它将沿电场线运动到b点C．b点的电场强度大于d点的电场强度D．a点和b点的电场强度的方向相同1. (对电场线的理解)(多选)如图7 所示，带箭头的直线是某一电场中的一条电场线，在这条线上有A、B两点，用E A、E B表示A、B两处的场强，则()图7A．A、B两处的场强方向相同B．因为A、B在一条电场线上，且电场线是直线，所以E A＝E BC．电场线从A指向B，所以E A＞E BD．不知A、B附近电场线的分布情况，E A、E B的大小不能确定2．(电场强度矢量的叠加)N(N＞1)个电荷量均为q(q＞0)的小球，均匀分布在半径为R的圆周上，如图8所示．向右移去位于圆周上P点的一个小球，则圆心O点处的电场强度大小为________，方向________．(已知静电力常量为k)图83．(场强定义式的应用)一试探电荷q＝＋4×10－9 C，在电场中P点受到的静电力F＝6×10－7 N．则：(1)P点的场强大小为________；(2)将试探电荷移走后，P点的场强大小为________；(3)放一电荷量为q′＝1.2×10－6 C的电荷在P点，受到的静电力F′的大小为________．答案精析知识探究 一、 1．2F nF2．F 与q 成正比，即F 与q 的比值为定值． 要点总结1．所受到的电场力F 电荷量q 牛/库 N/C 3．电场本身 无关 4．相同 相反延伸思考 比值法定义的特点是被定义的物理量与作比值的两个量无关，只取决于物质、电阻、电场本身的性质． 典型例题例1 (1)200 N /C 方向与F 1相反 (2)8.0×10－5 N 200 N/C解析 (1)由场强公式可得E B ＝F 1|q 1|＝4.0×10－62.0×10－8N /C ＝200 N/C因为是负电荷，所以场强方向与F 1方向相反(2)q 2在B 点所受静电力F 2＝q 2E B ＝4.0×10－7×200 N ＝8.0×10－5 N ，方向与场强方向相同，也就是与F 1反向．此时B 处场强仍为200 N/C 不变，方向与F 1相反． 二、1．根据库仑定律有F ＝k Qq r 2，所以Q 在q 所在位置产生的电场的电场强度为E ＝F q ＝k Qr 2，方向沿Qq 的连线由Q 指向q .2.如图所示，Q 、Q ′分别对q 有力的作用，q 所受的静电力为两个力的合力F ＝F 12＋F 22＝2k Qqr2.所以q 所在位置的电场强度为E ＝F q ＝2k Qr 2.要点总结(1)k Qr2 静电力常量 场源电荷 (2)②点电荷 (3)向外向内 (4)单独 矢量和延伸思考 球面上各点的电场强度大小相等．但方向不同，因此电场强度不同． 典型例题例2 (1)4kQ r 2，方向由A →B 4kQ r 2，方向由A →B (2)8kQ r 2，方向由A →B (3)kQ r 2，方向由A →B 解析 分别求＋Q 和－Q 在某点的场强大小和方向，然后根据电场强度的叠加原理，求出该点的合场强．(1)A 、B 两点电荷在O 点产生的场强方向相同，均由A →B .A 、B 两点电荷在O 点产生的电场强度E A ＝E B ＝kQ (r 2)2＝4kQ r 2. (2)O 点的场强为：E O ＝E A ＋E B ＝8kQ r 2，方向由A →B . (3)如图所示，E A ′＝E B ′＝kQ r 2，由矢量图所形成的等边三角形可知，O ′点的场强E O ′＝E A ′＝E B ′＝kQ r 2，方向与A 、B 的中垂线垂直，由A →B .针对训练 C三、1．法拉第采用了画电场线的方法描述电场．2．电场线实际不存在，但可以用实验模拟．要点总结1．电场强度2．(1)正电荷 负电荷 无限远 (2)不相交 (3)大小3．相等 相同 距离相等的平行直线典型例题例3 C [电场线的疏密表征了电场强度的大小，由题图可知E a ＜E b ，E d ＞E c ，E b ＞E d ，E a ＞E c ，故选项C 正确，选项A 错误．由于电场线是曲线，由a 点静止释放的正电荷不可能沿电场线运动，故选项B 错误．电场线的切线方向为该点电场强度的方向，a 点和b 点的切线不在同一条直线上，故选项D 错误．]达标检测1．AD [电场线的切线方向即场强方向，所以A 对；电场线的疏密程度表示场强大小，只有一条电场线的情况下不能判断场强大小，所以B 、C 错误，D 正确．]2．k q R 2 沿OP 指向P 解析 P 点的带电小球在圆心O 处的电场强度大小为E 1＝k q R 2，方向沿PO 指向O ；N 个小球在O 点处电场强度叠加后，合场强为零；移去P 点的小球后，则剩余N －1个小球在圆心O 处的电场强度与P 点的小球在圆心O 处的电场强度等大反向，即E ＝E 1＝k q R 2，方向沿OP 指向P .3．(1)1.5×102 N /C (2)1.5×102 N/C (3)1.8×10－4 N 解析 (1)E ＝F q ＝6×10－7 N 4×10－9 C ＝1.5×102 N/C (2)场强是描述电场的物理量，跟试探电荷无关，所以将试探电荷移走后，场强仍是1.5×102 N/C.(3)F ′＝q ′E ＝1.2×10－6×1.5×102 N ＝1.8×10－4 N.。