【金版教程】2014年高中物理 第一章《第7节 静电现象的应用》课件 新人教版选修3-1

如果事先用金属网罩把验电器罩住，如图 (b)所示，验电器 的箔片就不张开，即使把验电器和金属网罩连接起来，箔片也不 张开．这表明金属网罩能把外电场挡住，使罩内不受外电场的影 响．
(2)接地的封闭导体壳，内部电场对外部没影响 如一封闭的导体壳内部空间某点有一点电荷＋ q.由于静电 感应， 导体壳内外表面感应出等量的种电荷． 其电场线如图(a) 所示，当把导体壳接地后，＋q 在壳内的电场对壳外空间就没有 影响了，如图(b)所示．
A．A 端接一下地，导体将带正电荷 B. A 端接一下地，导体将带负电荷 C．枕形导体的 A 端电势低，B 端电势高 D．导体上的感应电荷在导体内部产生的场强为零
答案：B
解析：将枕形导体接地，则枕形导体带负电，故 A 项错，B 项对．枕形导体处在静电平衡状态，是一个等势体，A 端与 B 端 的电势相等，故 C 项错；小球 Q 和枕形导体的感应电荷在枕形 导体内部的合场强为零，故 D 项错．
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，是指外电场与 导体两端的感应电荷产生的电场的合场强为零．
3. 条件 内部电场处处为零，即 E 内＝0. 由于静电感应，在导体两侧出现等量异种感应电荷，感应电 荷在导体内部形成与电场 E0 反向的电场 E′，在导体内任一点 E′＝－E0，使得合电场强度 E 内＝0.
答案：B
解析：静电平衡，则内部场强为零，电荷量增加，瞬间再次 平衡，使场强仍为零．
知识点二
静电平衡电荷分布
2. 如图所示，将一个带正电的小球 Q 放在本身不带电的枕 形导体 AB 靠近 A 端一侧，由于静电感应，枕形导体的 A、B 两 端分别出现“－”、“＋”感应电荷．则以下说法中正确的是 ( )
知识点三
静电平衡下场强和电势特点
3. 如图所示为空腔球形导体(不带电)， 现将一个带正电的小 金属球放入腔内，静电平衡时，图中 A、B、C 三点的电场强度 E 和电势 φ 的关系是( )
A．EA＞EB＞EC，φA＞φB＞φC B. EA＝EB＞EC，φA＝φB＞φC C．EA＝EB＝EC，φA＝φB＞φC D．EA＞EB＞EC，φA＞φC＞φB
等于 0 ，导体内的自由电子
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 处处为零 ． (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 垂直 ． (3)处于静电平衡状态的整个导体是个 等势体 ，导体的表 面为 等势面 ．
判一判 动．( )
(1) 静电平衡时，导体内的自由电子不再定向移
[完美答案] ABD
[变式训练] 某农村小塑料场的高频热合机产生的电磁波频 率和电视信号频率接近，由于该村尚未接通有线电视信号，空中 的信号常常受到干扰，在电视荧屏上出现网状条纹，影响正常收 看．为了使电视机不受干扰，可采取的办法是( A．将电视机用一金属笼子罩起来 B．将电视机用一金属笼子罩起来，并将金属笼子接地 C．将高频热合机用一金属笼子罩起来 D．将高频热合机用一金属笼子罩起来，并将金属笼子接地 )
重点诠释 1．实质
如图所示， 金属导体中自由电子受到导体周围电场的静电力 作用后向左移动，在右侧出现正电荷，这种现象就是静电感应现 象．导体两侧正、负电荷在导体内部产生与原电场反向的电场， 因与原来的电场反向，叠加的结果是使原电场强度逐渐减弱，直 至导体内部各点的合电场强度等于零为止， 此时导体内的自由电 子不再发生定向移动，处于一个平衡状态，我们就说导体达到了 静电平衡状态．
[易错分析] 本题易错选项及错误原因分析如下： 易错选项 错误原因 认为 B 的内壳不带电， C 的另一端 D 与 B 的内壳接触时验电器不带电， 金属箔不张开，易漏选 B 项，错选 D项
知识点一
静电平衡下的电场
1. [2013· 江口高二检测]一个带电的金属球，当它带的电荷量 增加后(稳定)，其内部的场强( A．一定增强 C．一定减弱 B. 不变 D．可能增强也可能减弱 )
(2)产生静电感应现象时，若两个或几个物体通过导线相连， 应将这几个物体看做一个整体进行分析． 这几个物体作为一个整 体遵循静电平衡时场强、电势及电荷分布的特点．
[示例]
(多选)如图所示，B 是带有绝缘支架的空腔带电金
属球壳，A 是验电器，A、B 相距较远，导线 C 的一端接验电器 的金属球，下列现象正确的是( )
01课前自主学习
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，导体内部的 自由电荷 在电场力作用下 定向移动，而使导体两端出现 等量异种 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 不再 发生定向移动 的状态．
不管 C 接 B 的外壳还是内表面，验电器的金属球导电杆和金属 箔通过导线 C 与 B 就构成一个整体，因平衡状态下带电体电荷 只分布在外表面上，由于验电器在 B 的外部，也就成了这个整 体的外表面的一部分．因此，无论 C 的另一端与 B 什么地方接 触，验电器一定带电，故 A、B 正确．
[答案] AB
三、尖端放电和静电屏蔽 1. 电离 导体尖端的电荷密度 很大 ，附近的场强 很强 ，空气中 的带电粒子剧烈运动，使空气分子被撞“散”而使正负电荷
分离 的现象．
2. 尖端放电 导体尖端的强电场使附近的空气电离， 电离后的异种离子与 中和 尖端的电荷 ，相当于导体从尖端失去电荷的现象．
3. 静电屏蔽 静电平衡时，导体壳内空腔里的电场 处处为零 ，外电场对 壳内不会产生影响．
第一章
静电场
第7节 静电现象的应用
课堂目标定位 1．知道什么是静电平衡状态，理解处于静电平衡状态导体 的特性． 2.知道什么是静电屏蔽及其有关应用． 4.了解尖端放电现象． 3.知道导体
上电荷的分配规律．
背核心语句 1. 静电平衡状态是指处在电场中的导体内的自由电子不再 发生定向移动的状态． 2. 处于静电平衡状态的导体是一个等势体，其表面是等势 面，其内部电场强度处处为零． 3. 尖端放电现象是导体尖端失去电荷的现象． 4. 金属壳达到静电平衡时，其内部不受外部电场影响，金 属壳的这种作用叫静电屏蔽.
二、导体上电荷的分布 (1)导体 内部 没有电荷，电荷只分布在导体的 外表面 ．
(2)在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度(单位面积的电 荷量) 越大 ， 凹陷 的位置几乎没有电荷．
想一想
如图所示，把一个带正电的小球放入原来不带电
的金属空腔球壳内，小球带不带电？
提示：不带电．将带正电的小球放于金属球壳内部后，它们 组成一个新的金属导体，而电荷只分布于导体的外表面．
(2)静电平衡时导体内部场强为零．( (3)静电平衡时导体电势为零．( )
)
提示：(1)静电平衡时，导体内部场强为零，自由电子不再定 向移动，(1)正确． (2)静电平衡时， 导体内部感应电荷的电场与原电场叠加， 合 场强为零，(2)正确． (3)静电平衡时，导体是个等势体，但电势不一定为零，(3) 错误.
[规范解答]
由于金属圆盘处于静电平衡状态，金属圆盘内
各点合场强为零，所以感应电荷的场强与点电荷的场强等大反 向．又因为点电荷的电场沿 A 点与点电荷的连线指向点电荷， 所以感应电荷产生的电场方向沿 A 点与点电荷的连线向外．选 项 A 正确．
[完美答案] A
感应电荷场强的求解思路 (1)先求解外电场在该处场强的大小和方向． (2)再利用导体内部合场强处处为零和电场的叠加原理， 求解 感应电荷在该处的场强，此场强与外电场的场强大小相等，方向 相反．
[解析]
为了使电视机能接收电磁波信号，但又不接收高频
热合机产生的电磁波，应将高频热合机产生的电磁波信号屏蔽， 而接地金属笼子具有屏蔽内电场的作用，故选项 D 正确．
[答案]
D
解题技巧
静电感应现象中电荷移动方向的判断
(1)静电感应现象中电荷移动的方向取决于所在区域的电场 方向，电荷在电场力的作用下定向移动，直至达到静电平衡．某 区域净电荷不为零，该区域的电荷不一定发生定向移动；某区域 净电荷为零，该区域的电荷不一定不发生定向移动．
典题研析 例 2 [2014· 安庆高二检测](多选)如图所示，金属壳放在光 )
滑的绝缘水平垫上，能起到屏蔽外电场或内电场作用的是(
[思路点拨]
解答此类问题时应掌握以下两点：
(1)导体外部的电场影响不到导体内部． (2)接地导体的内部电场影响不到导体外部．
[规范解答] A 图中，由于金属壳发生静电感应，内部场强 为零，金属壳起到屏蔽外电场的作用，A 对；B 图中金属壳同大 地连为一体，同 A 一样，外壳起到屏蔽外电场的作用；C 中电 荷会引起金属壳内外表面带电， 外表面电荷会在壳外空间中产生 电场，即金属壳不起屏蔽作用，C 错；将金属壳接地后，外表面 不带电，壳外不产生电场，金属壳起屏蔽内电场的作用， D 对．
因为当把球壳接地后， 壳外表面感应的正电荷在静电力作用 下流入大地(实际是大地的电子在静电力作用下通过接地的导线 流到壳面上与壳外表面的正电荷中和)， 使球壳外表面没有电荷， 壳外空间就没有电场了．这样就出现了图(b)所示的情况．
(3)连接部分导体，可看成一个整体． 如图所示， 当把两个或多个原来彼此绝缘的导体接触或用导 线连接时，就可把它们看做是一个大导体，有些问题中所提到的 “用手触摸某导体”其实就是导体通过人体与大地构成一个大 导体．
[解析]
处于静电平衡的导体内部电场强度处处为零，整个
导体是一个等势体，导体内部与表面电势相等，但电势不一定等 于零，A、D 错；处于外电场中的静电平衡的导体，其内部某点 由于静电感应产生的附加电场的场强与原场强等大、反向，相互 抵消，合场强为零，原场强不变，B 错；由于净电荷或感应电荷 都分布在等势体的表面，故导体表面的电场强度不为零，导体表 面是等势面，电场方向垂直导体表面，C 对．