高中物理第九章 静电场及其应用4 静电的防止与利用测试题

2020-2021学年度人教版（2019）必修第三册

9.4静电的防止与利用同步训练2（含解析）

1．在具有一定厚度的空心金属球壳的球心位置处放一正电荷，图中的四个图画出了其空间电场的电场线情况，符合实际情况的是（ ）

A． B． C． D．

2．如图所示，A为空心金属球，B为金属球，将另一带正电的小球C从A球开口处放入A球中央，不接触A球，然后用手摸一下A球，再用手接触一下B球，再移走C球，则( )

A．A球带负电，B球带正电 B．A球带负电，B球不带电

C．A、B两球都带负电 D．A、B两球都带正电

3．小强在加油站加油时，看到加油机上有如图所示的图标，关于图标的含义，下列说法正确的是（ ）

A．工作人员工作时间须穿纯棉服装

B．用绝缘的塑料梳子梳头应该没有关系

C．化纤手套与接触物容易摩擦起电存在安全隐患

D．制作这些图标的依据是静电屏蔽原理

4．带正电的空心金属球壳置于绝缘支架上，将4个原来不带电的金属小球按图示位置放置，A球用绝缘轻绳竖直悬挂，B球接地，C球用导线与球壳内部相连，D球与球壳内部接触．设大地电势为零，当达到静电平衡时，下列说法正确的是（  ）

A．由于静电感应，A球带负电，

B．B球接地带负电，但电势为零

C．C球不带电，但电势与球壳电势相等

D．D球带正电，电势为零

5．金属容器置于绝缘板上，带电小球用绝缘细线悬挂于容器中，容器内的电场线分布如图所示．容器内表面为等势面，A、B为容器内表面上的两点，下列说法正确的是

A．A点的电场强度比B点的电场强度大

B．小球表面的电势比容器内表面的电势低

C．将检验电荷从A点移到B点，电场力做负功

D．将检验电荷从A点沿不同路径移到B点，电场力做的功均为零

6．如图所示，用金属网把验电器罩起来，再使带电金属球靠近验电器，则下面关于验电器箔片的说法正确的是（　　）

A．箔片张开

B．箔片不张开

C．带电金属球电量足够大时才会张开

D．箔片张开的原因是金属网罩感应带电产生的电场

7．避雷针能够避免建筑物被雷击的原因是(　　)

A．云层中所带的电荷被避雷针通过导线导入了大地

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．以上解释都不正确

8．将悬挂在细线上的带正电的小球A放在不带电的金属空心球C内(不与球接触)，另有一个悬挂在细线上的带负电的小球B向C靠近，如图所示，于是有(　　)

A．.A向左偏离竖直方向，B向右偏离竖直方向

B．A的位置不变，B向右偏离竖直方向

C．.A向左偏离竖直方向，B的位置不变

D．.A和B的位置都不变

9．专门用来运输柴油、汽油的油罐车，在它的尾部都装有一条拖在地上的铁链，对它的作用下列说法正确的是（　　）

A．让铁链与路面摩擦产生静电，使油罐车积累一定的静电荷

B．让铁链发出声音，以引起其他车辆的注意

C．罐体与油摩擦产生静电，罐体上的静电被铁链导入大地，从而避免了火花放电

D．罐体与油摩擦产生静电，铁链将油的静电导入大地，从而避免了火花放电

10．如图所示，原来不带电的绝缘金属导体MN，在其两端下面都悬挂着金属验电箔．若使带负电的绝缘金属球A靠近导体的M端，可能看到的现象是(　　)

A．只有M端验电箔张开

B．只有N端验电箔张开

C．两端的验电箔都张开

D．两端的验电箔都不张开

11．如图为雅各布天梯实验装置．接通电源后可以看到两根金属电极间可以产生明亮的电弧．则下列说法正确的是（　　）

A．两根金属电极之间的电压是220V B．电弧首先从下部产生并随热空气上升              C．两根金属电极被安装在高度真空罩中              D．两根金属电极之间可以同时产生两根以上的电弧

12．阴极射线管电视机的玻璃荧光屏表面经常有许多灰尘，这主要是因为(　　)

A．灰尘的自然堆积

B．电视机工作时，屏表面温度较高而吸附

C．灰尘玻璃有较强的吸附灰尘的能力

D．电视机工作时，屏表面有静电而吸附灰尘

13．如图所示，在真空中有两个点电荷A和B，电荷量分别为-Q和+2Q，它们相距L，如果在两点电荷连线的中点O有一半径为r（2r＜L）空心金属球，且球心位于O点，则球壳上的感应电荷在O点的场强大小为（　　）

A．  水平向右 B．  水平向左 C．  水平向右 D． 水平向左

14．如图所示，接地的空心金属球壳B右侧有一原来不带电的枕形导体C，现将带正电的小球A，置于空心金属球壳B的内部，则下列说法中正确的是（    ）

A．球壳B带负电，枕形导体C的左端带负电

B．球壳B带负电，枕形导体C的左端带正电

C．球壳B带负电，枕形导体C的左端不带电

D．球壳B不带电，枕形导体C的左端不带电

15．如图所示，A、B为两个验电器，在B上装有一个几乎封闭的空心金属球C（仅在上端开有小孔），最初B和C带电，A不带电．D是带有绝缘柄的金属小球．某同学利用这些器材完成了下面实验：使不带电的D先跟C的外部接触，再让D跟A的金属球接触，这样操作若干次，发现A的箔片张开；而让不带电的D先跟C的内部接触，再让D跟A的金属球接触，这样操作若干次，发现A的箔片始终不张开．通过以上实验，能直接得到的结论是（    ）

A．电荷分布在C的外表面 B．电荷在C的表面均匀分布

C．带电的C是一个等势体 D．电荷总量是守恒的

16．如图，用起电机使金属鸟笼带电，站在金属架上的鸟安然无恙，且不带电，其原因是(　　)

A．鸟的脚爪与金属架绝缘

B．鸟与笼电势不同，有电势差

C．起电机使笼带电，笼的电势不会很高

D．鸟笼内部场强为零，电荷分布在笼的外表面

17．如图所示,在水平放置的光滑金属板中点的正上方,有带正电的点电荷Q.一表面绝缘、带正电的金属球(可视为质点,且不影响原电场)以速度v0开始在金属板上向右运动,在运动过程中(   )

A．小球减速后作加速运动

B．小球作匀速直线运动

C．小球受电场力的冲量为零

D．以上说法可能都不正确

18．如图所示，AB是一个接地的很大的薄金属板，其右侧P点有一带电荷量为Q的正电荷，N为金属板外表面上的一点，P到金属板的垂直距离PN=d，M为PN连线的中点．关于M、N两点的场强和电势，如下说法正确的是（ ）

A．M点的电势比N点的电势点高，M点的场强比N点的场强大

B．M点的场强大小为4kQ/d2

C．N点的电势为零，场强不为零

D．N点的电势和场强都为零

19．图为科技馆里一个趣味体验项目的照片和简化图，核心装置为一个金属球，在干燥的空气里，体验者双脚站在绝缘凳上，手（图中为右手）按在金属球上，并与周围其他物体保持远离。一条特殊传送带（图中未画出）给金属球不断地输送电荷，过一段时间后，体验者的头发便会四处散开，甚至倒立，十分有趣，在此状态下，下列分析正确的是（　　）

A．若用左手也去摸金属球，会被电击

B．若用左手与旁边的观众握手，会被电击

C．若将右手离开金属球，则头发会立刻恢复常态

D．若将右手离开金属球而且走下绝缘凳，头发会立刻恢复常态

20．在绕地球做匀速圆周运动的航天器中，物体处于完全失重状态，可以形成一种“重力屏蔽状态”，在航天器中建立电学实验室，可以有效消除常态下重力的影响，空腔导体内部可以实现屏蔽，在空腔导体内部建立物理实验室，可以有效消除外电场的干扰，下列说法错误的是（ ）

A．场是物质存在的形式

B．航天器中的“重力屏蔽状态”指的是航天器中不存在重力

C．外电场在空腔导体的内部产生的场强为0，所以外电场被屏蔽

D．在外电场作用下处于静电平衡的空腔导体，其内部的总电场强度为0

21．如图所示，在真空中把一绝缘导体AB向带负电的小球P缓慢地靠近（不接触，且未发生放电现象）时，下列说法中正确的是

A．B端的感应电荷越来越多

B．导体内部场强越来越大

C．导体的感应电荷在M点产生的场强大于在N点产生的场强

D．导体在感应电荷在M、N两点产生的场强相等

22．(多选)如图所示，一个不带电的导体球N，置于空心导体球M附近，现将另一个带电荷量为Q的金属球放于空腔导体M内，则(　　)

A．若M接地，N上无感应电荷

B．若M不接地，且M原来不带电，N上无感应电荷

C．若M不接地，且M原来不带电，N上有感应电荷

D．若M不接地，且M原来带电，N上一定有感应电荷

23．如图所示，在带电+Q的带电体附近有两个相互接触的金属导体A和B，均放在绝缘支座上。若先将+Q移走，再把A、B分开，则A_____电，B_____电；若先将A、B分开，再移走+Q，则A_____电，B_____电。

24．如图所示，真空中有相距为L=3.0m的A、B两点放置着等量同种正点电荷Q=3.0×10-6C，现在A、B连线的中垂线上放一个不带电的导体棒，棒内有一点P（恰好落在中垂线上），且∠PAB=30°，已知静电力常量k=9.0×109 N·m2/C2，当棒达到静电平衡后，求∶

(1)两点电荷间的库仑力大小

(2)棒上感应电荷在棒内P点产生的场强E感的大小和方向

参考答案

1．D

【详解】

把正电荷放在金属球壳内部，由于静电感应的作用，在球壳的内壁会感应出负电荷，在球壳的外壁会感应出正电荷，所以在金属球壳的壳壁之间，由于正电荷的电场和感应电场的共同的作用，在金属球壳的壳壁之间的电场强度为零，所以在金属球壳的壳壁之间没有电场线，对于球壳外部的电场分布情况不会受到影响。

故选D。

2．B

【详解】

当把C球放入A内部时，由于静电感应则A空腔内部带负电，外表面带正电，若用手摸一下A球，则A表面的正电荷被斥向大地，大地中的负电将被吸引到A,，于是在A的内部形成电场，而外部没电场，故当再用手接触一下B球时，不会发生电荷的移动，即当再移走C球时，A球带负电，B球不带电，故选B.

3．C

【详解】

A．工作人员在工作时应避免产生静电，可以穿纯棉衣服，但不是必须的；故A错误；

B．用塑料梳子梳头时会产生静电，会引起静电，故B错误；

C．化纤手套与接触物容易摩擦起电，故会引起静电，从而引起油料燃烧的危险；故C正确；

D．这些图标都是为了减少静电的产生；不是静电屏蔽；故D错误；

故选C。

4．B

【详解】

A、由于静电感应，A球的左右两端带上不同的电荷，但整体不带电，故A错误；
B、由于静电感应，B球带负电，但电势和大地的电势相等，为零，故B正确；
C、C球在金属球壳的外部，会带上与球壳相同的电荷，且电势与球壳电势相等，故C错误；
D、D球在球壳的内部，与球壳接触后成为球壳内部的一部分，所以D不带电，故D错误．

点睛：达到静电平衡状态时，其电势相等，是一个等势体，其净电荷由于静电斥力作用，尽可能远离，故都分布在导体的外表面上，所以小金属球C带电，而A、B也会由于静电感应而带电．

5．D

【详解】

A．依据电场线越疏，电场强度越弱，而电场线越密的，则电场强度越强，由图可知，则A点的电场强度比B点的小，故A错误；

B．根据沿着电场线方向电势是降低的，可知，小球表面的电势比容器内表面的高，故B错误；

CD．因A、B在同一等势面上，将检验电荷从A点沿不同路径到B点，电场力所做的功相同，均为零，C错误D正确。

故选D。

6．B

【解析】

试题分析：静电屏蔽：为了避免外界电场对仪器设备的影响，或者为了避免电器设备的电场对外界的影响，用一个空腔导体把外电场遮住，使其内部不受影响，也不使电器设备对外界产生影响，故用金属网把验电器罩起来，再使带电金属球靠近验电器，箔片不张开．故B正确、ACD错误．故选B．

考点：静电屏蔽

【名师点睛】静电屏蔽在我们生活中有许多应用．例如，遇到雷雨天，行进中的汽车要关闭所有车窗，就算车体遭到雷击，车内人员通常也不会受伤．电视闭路线芯外通常包有一层金属网和锡纸，等等．所以我们要学会基本常识，提高我们的很生活质量．

7．B

【分析】

【详解】

当带电云层靠近建筑物时，避雷针上产生的感应电荷会通过针尖放电，逐渐中和云中的电荷，减少建筑物上的感应电荷的积累，使建筑物免遭雷击．其原理为尖端放电．故B正确，ACD错误；

故选B.

8．B

【解析】

A在空心金属球内，由于静电感应，使得C外表面带正电，B、C相互吸引，所以B向右偏；
而金属空腔C可以屏蔽外部的B的电场，所以B的电荷对空腔C的内部无影响，所以A位置不变．故B正确，ACD错误；故选B．

点睛：考查静电感应现象，掌握同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引．并理解外部电场对空心球内部没有影响，即为静电屏蔽．

9．C

【详解】

汽车行驶时，油罐中的汽油随车的振动摩擦起电，如果不及时的将这些静电倒走，一旦出现放电现象，就会发生爆炸事故。拖地铁链使油罐表面与大地相连，使油罐罐体中的电荷不断地中和，不致造成放电产生火花引起油罐爆炸。

故选C。

10．C

【解析】

【详解】

金属导体处在负电荷的电场中，由于静电感应现象，弹头导体的右端要感应出正电荷，在导体的左端会出现负电荷，所以导体两端的验电箔都张开，且左端带负电，右端带正电，所以C正确．故选C．

11．B

【解析】

两根金属电极之间的电压是2-5万伏，故A错误．在2-5万伏高压下，两电极最近处的空气首先被击穿，形成大量的正负等离子体，即产生电弧放电，空气对流加上电动力的驱使，使电弧上升，随着电弧被拉长，电弧的电阻增大，当电流送给电弧的能量小于由弧道向周围散出的热量时，电弧就会自行熄灭．在高压下，电极间距最小处的空气再次被击穿，发生第二次电弧放电，如此周而复始，所以两根金属电极不能被安装在高度真空罩中，故B正确，CD错误．故选B.

12．D

【详解】

灰尘的自然堆积，但不是主要原因，故A错误；电视机工作时，屏表面温度较高而吸附，但不是主要原因，主要原因是静电吸附灰尘，故B错误；灰尘玻璃有较强的吸附灰尘的能力，故C错误；阴极射线管电视机的工作原理：阴极射线管发射的电子打在电视机的玻璃荧光屏上，而显示图像．由于屏表面有静电而吸附灰尘，故表面经常有许多灰尘，故D正确．

故选D．

13．A

【详解】

两个点电荷A和B在O点处产生的合场强大小为

方向向左。根据静电平衡导体的特点可知，球壳上的感应电荷在O点处的场强大小与两个点电荷A和B在O点处产生的合场强大小相等，方向相反，则球壳上的感应电荷在O点处的场强大小为，方向向右。

故选A。

14．C

【解析】

A置于球心后，球内部感应出负电荷，由于接地，球外部不带电，故枕形导体C的左端不带电，C正确．

15．A

【详解】

由以上的演示可知，C球的外表面一定有电荷，而内表面不存在电荷；但是不能证明电荷是均匀分布的，同时也不能说明C是等势体；同时本实验中也无法确定电荷关系，故并不能证明电荷的总量是守恒的。

故选A。

16．D

【解析】

金属鸟笼带电后属带电体．带电体在静电平衡状态时，属等势体；此时电荷只分布在外表面，金属内和空腔内都无电场．因此鸟两爪电势相等．故D正确，ABC错误；故选D．

点睛：关键要知道静电平衡状态下，导体内部合电场为零，电荷只分布在外表面，是一个等势体．

17．B

【详解】

金属板在Q的电场中达到静电平衡时，金属板是一个等势体，表面是一个等势面，表面的电场线与表面垂直，小球所受电场力与金属板表面垂直，在金属板上向右运动的过程中，电场力方向与位移方向垂直，对小球不做功，根据动能定理得知，小球的动能不变，速度不变，所以小球做匀速直线运动，A错误B正确；电场力虽然不做功，但电场力作用了一段时间，故一定有冲量，CD错误．

【点睛】

本题关键抓住静电平衡导体的特点：整体导体是一个等势体，表面是一个等势面，知道电场线与等势面垂直，并能运用这些知识来分析实际问题．

18．AC

【解析】

试题分析：金属板接地，由于静电感应，金属板上右侧出现负电荷，电场线从+Q出发到金属板终止，金属板电荷排布对于左边电场的影响相当于在+Q原处放上一个-Q．沿电场线的方向电势越来越低，所以M点的电势大于N点的电势（N点的电势为零）；M点电场线较密，场强较大，故A正确；大金属板接地屏蔽，用镜像法，就是说，金属板上感应电荷排布后对于右边电场的影响，相当于在+ Q关于板对称的地方放上一个-Q．具体原因可以分析左边，左边电场为0．那么接 地金属板电荷排布对于左边电场的影响相当于在+ Q原处放上一个- Q．而明显金属板对左右电场影响是 对称的．这就是镜像法的原理．可以推得N电场为，方向向左（即使是无限趋近于板，但是由于本来板上电荷就是感应出来的，所以不可能是离板越近电场越大），M电场为，方向向左，故B错误；AB接地所以AB上各点电势都为零，N点电势就为零，但电势与场强无关，所以N点场强不为零，故C正确D错误．

考点：考查了电势，电场强度

【名师点睛】根据等势体可确定电势的高低，由电场力做功来确定电势能的变化与否；电势与电场强度没有关系；并根据电场的叠加原理，结合电场强度公式，即可求出M点的电场强度的大小．

19．BD

【详解】

A．因为左右两手的电势相等，故若用左手也去摸金属球，不会有电流产生，不会被电击，选项A错误；

B．若用左手与旁边的观众握手，因为与旁边的人有电势差，故会有电流产生，通过人体会被电击，选项B正确；

C．若将右手离开金属球，电荷不会转移，则头发仍然直立，选项C错误；

D．若将右手离开金属球而且走下绝缘凳，则电荷将进入大地，人体将不再带点，头发会立刻恢复常态，选项D正确；

故选BD。

20．BC

【详解】

场是看不见，摸不着，但是物质形态存在的，所以A正确；航天器中的“重力屏蔽状态”指的是航天器中物体间没有相互作用力，但仍存在重力，所以B错误；外电场在空腔导体的内部产生的场强，与感应电荷在内部的电场强度相互叠加后为0，所以C错误；由于静电屏蔽作用，导体的外壳就会对它的内部起到“保护”作用，使它的内部不受外部电场的影响，所以导体腔内任意点的场强为零，D正确．

21．AC

【解析】

试题分析：离的越近，导体上的电子与负电荷排斥力越大，越会向左排斥，故N端带负电荷越多，M端带的正电荷也越多，故A正确；导体处于静电平衡状态，内部场强处处为零，故B错误；导体处于静电平衡状态，内部场强处处为零，即感应电荷的场强和带电小球的场强等大、反向、共线，由于带电小球在M点产生的场强大，故感应电荷在M点产生的场强也大，故C正确D错误；

考点：考查了静电感应

【名师点睛】本题关键是：（1）明确静电感应现象及其实质；（2）明确处于静电平衡状态的导体内部各点的场强为零；（3）明确电场强度的叠加原理．

22．AC

【详解】

若将M接地，则M与大地组成一个新的等势体，N上没有感应电荷．故A正确；若M不接地，且M原来不带电时，将带电的小金属球Q放入M的腔中，当静电平衡时，空腔球形导体内壁感应出与Q电性相反的电荷，外表面感应出与Q电性相同的电荷，则外表面的电荷能在N上感应出感应电荷．故B错误，C正确；若M不接地，且M原来带电，当M与Q上的电荷的电性相反，电量大小相等，M所带的电量只分布在M的内表面，外表面没有多余的电荷，则N上没有感应电荷．故D错误．故选AC.

【点睛】

本题考查对静电屏蔽的理解，抓住处于静电平衡导体的特点与接地不接地的区别是关键．当M接地时，能屏蔽内部的电场，当M不接地时，不能屏蔽内部的电场．

23．不带    不带    带负    带正   

【详解】

[1][2]若先移走带正电的导体棒，此时导体A和B中的电荷又发生中和，不再带电，再把导体A和B分开，同样不再带电，所以此时A不带电，B不带电。

[3][4]先把导体A和B分开，再移走带正电的导体棒，导体A和B由于感应起电带上异种电荷，所以此时A带负电，B带正电。

24．(1)9.0×10-3 N；(2)-9.0×10-3 N/C； 方向由P指向O

【详解】

(1)根据库仑定律，A、B两点间的库仑力大小为

代入数据得

F=9.0×10-3 N

(2)由知，A、B处电荷+Q在P点产生场强，大小都是

方向背离A或B；

故P处外场强为

方向过P背离O；

由

EP=E外+E感=0

得

负号表示方向由P指向O；