人教版 (2019)必修 第三册4 静电的防止与利用课后测评

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3（含解析）

1．如图所示，空心绝缘球壳的表面均匀分布负电荷时，球内各点的电场强度为零，现移走半只球壳，余下部分电荷分布不变.此半球壳的对称轴线上有一P点，半球壳负电荷在P点处的合场强的方向为(     )

A．水平向右 B．竖直向上 C．竖直向下 D．水平向左

2．处于静电平衡的导体，其内部场强处处为零的原因是（　 ）

A．外电场和所有感应电荷的电场在导体内部叠加的结果为零

B．外电场不能进入导体内部

C．所有感应电荷在导体内部产生的合场强为零

D．以上解释都不正确

3．一个带电的金属球，当带电荷量增加后（稳定）与增加前比较，其内部的场强将（  ）

A．一定增强 B．一定不变 

C．一定减弱 D．可能增强也可能减弱

4．在超高压带电作业中，电工所穿的高压工作服是用铜丝编织的，则下列说法正确的是（    ）

A．铜丝编织的衣服不易拉破

B．铜丝电阻小，对人体起到保护作用

C．电工被铜丝衣服所包裹，使体内场强为零

D．电工被铜丝衣服所包裹，使体内电势为零

5．如图所示为范德格拉夫起电机示意图，直流高压电源的正电荷，通过电刷E、传送带和电刷F，不断地传到球壳的外表面，并可视为均匀地分布在外表面上，从而在金属球壳与大地之间形成高电压．关于金属球壳上的A、B两点，以下判断正确的是

A．A、B两点电势相同

B．A、B两点电场强度相同

C．将带正电的试探电荷从A点移到B点，电势能增加

D．将带正电的试探电荷从A点移到B点，电势能减小

6．在燃气灶上常安装电子点火器，电子打火器的放电电极应该做成（   ）

A．圆头状 B．针尖状 C．方形 D．椭球形

7．如图所示，在左边的绝缘支架上插上顶针（其上端是尖的），在顶针上装上金属风针．如给风针附近的圆形金属板上接上正高压极，风针就会旋转起来，下列叙述中错误的是

A．风针尖端附近的等势面和电场线分布较密

B．风针附近的空气可能发生电离

C．风针上的电荷会从尖端处失掉

D．交换金属板与风针所带电荷电性，风针的旋转方向相反

8．如图，静电喷涂时，被喷工件接正极，喷枪口接负极，它们之间形成高压电场．涂料微粒从喷枪口喷出后，只在静电力作用下向工件运动，最后吸附在工件表面，图中虚线为涂料微粒的运动轨迹．下列说法正确的是（   ）

A．涂料微粒一定带正电

B．图中虚线可视为高压电场的部分电场线

C．微粒做加速度先减小后增大的曲线运动

D．喷射出的微粒动能不断转化为电势能

9．如图所示，空心导体上方有一靠的很近的带电体，带有正电荷．有一束带负电的小液滴（重力忽略不计）, 以速度 v 水平飞人空心导体腔内，则小液滴的运动情况可能是(　　)

A．匀速直线运动

B．变速直线运动

C．向上偏转的类平抛运动

D．平抛运动

10．CCTV“焦点访谈”节目报道，2007年5月24日，重庆市开县小学的四十多名学生遭受雷击，造成重大伤亡事故．这一事件告诫我们，防雷十分重要．在野外遇到电闪雷呜时，应当(   )

A．躲在大树下 B．躲进小山洞 C．撑着钢柄雨伞 D．站在避雷针旁边

11．以下说法中正确的是

A．步骤（1）中发生了静电感应现象

B．步骤（2）中发生了局部导电现象

C．步骤（3）中发生了静电平衡现象

D．步骤（4）中发生了静电屏蔽现象

12．在建筑物顶部装有竖直的避雷针，当带正电的云层接近避雷针并放电时，避雷针中

A．不会形成电流

B．会形成电流，方向向下

C．会形成电流，方向向上

D．会形成电流，方向不定

13．如图，金属壳放在光滑的绝缘水平垫上，不能起到屏蔽外电场或内电场作用的是

A． B． C． D．

14．如图所示是模拟避雷针作用的实验装置，金属板M、N间有两个等高的金属体A、B，A为尖头、B为圆头．将金属板M、N接在高压电源上，逐渐升高电源电压，首先观察到 (      ) 

A．A放电

B．B放电

C．A、B一起放电

D．A、B之间放电

15．有一种静电除生的方式，如图所示，空气中的尘埃进入电离区后带上负电，然后沿平行轴线飞入金属圆筒收集区．在圆筒轴线处放有一条直导线，在直导线与筒壁间加上电压U，形成沿半径方向的辐向电场．假设每个尘埃的质量和带电荷量均相同，飞入收集区的速度相同，不计尘埃的重力，不考虑尘埃间的相互作用，则电离区：

A．大量尘埃将聚集在导线上

B．尘埃在圆筒内都做匀变速曲线运动

C．尘埃在被收集的过程中电势能都将减小

D．从飞入直至到达简壁，电场对每个尘埃做功都相同

16．为防止麻醉剂乙醚爆炸，医疗手术室地砖要使用导电材料，医生和护士的鞋子和外套也要用导电材料，一切设备包括病人身体要良好接触，并保持良好接地。这是为了

A．除菌消毒 B．利用静电

C．消除静电 D．防止漏电

17．如图所示，带负电的点电荷旁有一接地大金属板，A为金属板内一点，B为金属板左侧外表面上一点，下列关于金属板上感应电荷在A点和B点的场强方向判断正确的是（　　）

A．感应电荷在A点的场强沿E1的反方向

B．感应电荷在A点的场强沿水平向右方向

C．感应电荷在B点的场强可能沿E3方向

D．感应电荷在B点的场强可能沿E4方向

18．如图所示，把带正电荷的导体球C移近彼此接触的不带电的绝缘金属导体A、B，金属薄片张开，此时金属导体A带_____电荷（填“正”或“负”）；如果先把C移走，再将A和B分开后，金属导体上的金属箔片是否张开_____（填“是”或“否”）

19．（1）如图所示，一个枕形导体位于带正电小球的附近，A、B为导体的左、右端点，C为导体内的一点．则由于静电感应，A端带______电，B端带______电，（填“正””或“负”）C点处的电场强度为_______，A端电势_______B端电势（填“高于”、“低于”或“等于”）．若用手接触一下枕形导体的B端，导体将____________（填“带不带电，如果带电请填带什么电”）．

(2)下列各图中所画的电场线，正确的是：___________

A．   B．

C．              D．

20．长为3R的导体棒原来不带电，现将一带电量为+q的点电荷放在距棒左端R处，如图所示，当达到稳定状态后，棒内各点的合场强均为零，棒上的电荷在棒内中点处产生的场强大小等于______；将导体棒拿走，点电荷在R处产生的场强大小为______．（静电力常数用k表示）

21．如图所示，半径为r的导体球A放置在绝缘支架上，原带有正电荷，电量为Q。它的右侧有一个带正电的点电荷B，电荷量为q。已知B与A的球心O距离为l，OCB在同一水平直线上。A上的电荷形成的电场在距球心O点为处的C点的场强大小为___，方向为___（填“水平向左”“水平向右”）。A上的电荷对B的作用力___。（填“>”、“<”或“=”） 

22．如图，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，右侧放置一个电荷量为+Q的点电荷，点电荷到金属球表面的最近距离为2r ．

（1）由于静电感应而在金属球上出现了电荷，它们也在空间激发电场．这些感应电荷在球心激发的电场强度大小等于多少？方向如何？

（2）如果用导线的一端接触球的左侧，另一端接触球的右侧，导线是否能将球两侧的电荷中和？为什么？

23．电业工人创造了具有世界先进水平的超高压带电作业法利用“绝缘梯”使输电线间的电势差逐渐变小，直到最后使人体的电势与输电线电势相等试问：

（1）人与输电线电势相等时，为什么没有危险？

（2）超高压输电线周围存在强电场，人靠近输电线时，人体会有什么现象发生？

（3）工人带电作业时穿着由金属丝和棉纱织成的均压服，有什么作用？

24．如图所示，真空中有相距为的A、B两点放置着等量同种正点电荷，现在A、B连线的中垂线上放一个不带电的导体棒，棒内有一点恰好落在中垂线上，且，已知静电力常量，当棒达到静电平衡后，求：

两点电荷间的库仑力大小

、B两点电荷在棒内P点产生的场强的大小

参考答案

1．D

【详解】

对于一个完整的带电均匀的球壳，据题意知，球内各点的电场强度为零，说明左右两个半个球壳在各点产生的场强大小相等、方向相反，右半个球壳在P点产生的场强方向水平向右，则根据电场的叠加原理可知，半球壳负电荷在P点处的合场强的方向水平向左．故ABC错误．D正确．

故选D．

点睛：本题关键要理解空心绝缘球壳内部场强为零的原因，运用电场的叠加原理进行分析，分析时也注意球壳的对称性，确定右半个球壳的场强方向．

2．A

【解析】

【详解】

当导体在电场中处于静电平衡状态时，在导体内部任意一点，感应电荷产生的附加电场的场强与外场强大小相等，方向相反，此时导体的内部场强处处为0，电荷只分布在导体的外表面，且整个导体是一个等势体；故BCD错误，A正确；故选A．

3．B

【详解】

导体带电稳定后，其内部的电荷不发生定向移动，其内部的场强处处为零，所以当它带的电量增加后，其内部的场强并不会发生变化，仍为零。故选B。

4．C

【详解】

屏蔽服的作用是在穿用后，使处于高压电场中的人体外表面各部位形成一个等电位屏蔽面，从而防护人体免受高压电场及电磁波的危害．等电位说明电势相等而不是等于0，等电势时电势差为0，电场强度为0．所以C正确，ABD错误；故选C

【点睛】

处在高压电场中的人体，会有危险电流流过，危及人身安全，因而所有进入高电场的工作人员，都应穿全套屏蔽服． 带电作业屏蔽服又叫等电位均压服，是采用均匀的导体材料和纤维材料制成的服装．其作用是在穿用后，使处于高压电场中的人体外表面各部位形成一个等电位屏蔽面，从而防护人体免受高压电场及电磁波的危害． 成套的屏蔽服装应包括上衣、裤子、帽子、袜子、手套、鞋及其相应的连接线和连接头

5．A

【详解】

A、由题可知，电荷均匀地分布在外表面上，球壳AB是一个等势体，各点的电势是相等的．故A正确；B、球壳AB是一个等势体，AB的外表面处，各点的电场强度的方向与球壳的外表面垂直，所以A点与B点的电场强度的方向一定不同，故B错误；C、由于A、B的电势是相等的，所以将带正电的试探电荷从A点移到B点，电场力不做功，电势能不变．故C错误，D错误．故选A．

【点睛】

静电平衡后，金属球壳AB的外表面均匀带电，外部各点的电场强度大小相等，方向不同；金属球壳AB是一个等势体，各点的电势相等．

6．B

【详解】

尖端电荷容易聚集，点火器需要瞬间高压放电，自然要高电荷密度区．故安装的电子点火器往往把放电电极做成针形，形成尖端放电，故B正确，ACD错误；

故选B．

点睛：强电场作用下，物体尖锐部分发生的一种放电现象称为尖端放电，它属于一种电晕放电，它的原理是物体尖锐处曲率大，电力线密集，因而电场强度大，致使其附近部分气体被击穿而发生放电．

7．D

【解析】

A、因为电荷集中于形状比较尖端的地方，即尖端放电，故风针尖端附近的等势面和电场线分布较密，故A正确；

B、因为电荷集中于形状比较尖端的地方，即尖端放电，风针附近的电场强度比较大，空气在强电场下发生电离，故B正确；

C、由于风针是负极，电场的方向指向风针，所以空气中的阳离子会顺着电场线的方向向风针的尖端运动，故C正确；

D、交换金属板与风针所带电荷电性，风针的尖端会有电子射出，而不会是正电荷，故D错误；

错误的故选D．

【点睛】利用尖端放电原理：因为电荷集中于形状比较尖端的地方，进行分析即可．

8．C

【解析】

【详解】

A．由图知，工件带正电，则在涂料微粒向工件靠近的过程中，涂料微粒带负电，故A错误；

B．由于涂料微粒有初速度，初速度和电场力不一定方向相同，故涂料微粒的运动轨迹不一定沿电场线方向运动，故B错误；

C．根据电场强度的分布可知，所受电场力先减小后增大，微粒做加速度先减小后增大的曲线运动，故C正确；

D．涂料微粒所受的电场力方向向左，其位移方向大体向左，则电场力对涂料微粒做正功，其动能增大，电势能减小，故D错误．

9．A

【详解】

金属是等势体，那么金属容器内壁每个点都是等势的，那么容器内部不可能有电场存在，否则沿着电场线电势会降低，既然容器内部没有电场那么小球就不受电场力．上述现象也称静电屏蔽；故电荷不受力就做匀速直线运动，故A正确，BCD错误．

故选A．

10．B

【解析】

野外遇到电闪雷鸣时，由于有很高的电压，容易使空气电离从而导电．所以越高越容易导电，则不能躲在大树下，也不能撑着钢柄雨伞或站在避雷针旁边，应该躲进小山洞；故选B．

11．B

【解析】

【详解】

A．在暗处的有机光导体鼓和一个金属丝电极之间加上高电压，金属丝附近空气发生电离，这是将空气电离的现象，A错误；

B．通过反射的强光使鼓体上部分OPC变成导体，将电荷引导走，有字的部分则仍是绝缘体，保留电荷，这是局部导电现象，B正确；

C．鼓体转动经过墨粉盒，潜像将带相反电荷的墨粉吸引到鼓体带电部位，这是异种电荷相互吸引现象，C错误；

D．鼓体继续转动经过复印纸，带电复印纸又将墨粉吸引到复印纸上，这是异种电荷相互吸引现象，D错误．

故选B.

12．B

【解析】

【详解】

由于感应起电，避雷针带负电，避雷针尖端处电荷密集，电场强度大，会击穿空气，空气中的正电荷向避雷针运动，中和避雷针上的负电荷，电荷发生移动，故会形成电流，电流方向和正电荷的运动方向相同，故电流方向向下，B正确．

13．C

【分析】

屏蔽作用是金属材料制成的壳体或网罩，当存在电场时，金属壳被感应带电，导致电荷重新分布，出现感应电场，从而与原来电场相叠加．出现合电场强度为零．起到屏蔽的作用．

【详解】

A项：当正电荷放在金属壳外时，使金属壳左端带负电荷，右端带正电荷，两端出现电压，导致感应电场与外电场相叠加，所以内部电场强度为零．起到屏蔽的作用；

B项：当正电荷放在金属壳外时，使金属壳左端带负电荷，由于右端接地，则不带电，两端仍出现电压，导致感应电场与外电场相叠加，所以内部电场强度为零．起到屏蔽的作用；

C项：当正电荷放在金属壳内时，使金属内壳带负电荷，外壳带正电荷，出现电场，导致出现感应电场没起到屏蔽的作用；

D项：当正电荷放在金属壳内时，由于接地，则使金属壳外不带电，内部左端带负电荷，右端带正电荷，而外部没有电场，从而起到屏蔽的作用

故选C．

【点睛】

电磁波无法通过金属体，故金属材料制成的壳体或网罩，对电磁波有屏蔽作用．

14．A

【解析】

【详解】

越尖的物体电荷的面密度越大，其附近的电场越强，越容易使空气电离，从而产生放电现象。A为尖头，当逐渐增加电压时，先放电，故A正确，BCD错误。

15．C

【详解】

A．除尘器中的空气被电离，空气中的尘埃进入电离区后带上负电，颗粒向电源正极运动，聚集在筒壁上，故A错误；

B．由于圆筒内的电场都是辐射状的电场，所以越靠近负极处的电场越强，尘埃向正极移动，所以尘埃在圆筒内都做加速度逐渐减小的加速运动，故B错误；

C．根据B项分析知电场力做正功，电势能减小，故尘埃在被收集的过程中电势能都将减小，故C正确；

D．不同位置处的尘埃，进入电场后做曲线运动，由于偏转的位移不同，则电场力做功不一定相同，故D错误．

16．C

【解析】

【详解】

静电会产生火花、热量，麻醉剂为易挥发性物品，遇到火花或热源便会爆炸，就象油罐车一样，在运输或贮存过程中，会产生静电，汽油属于易挥发性物品，所以它的屁股后面要安装接地线（软编织地线），以防爆炸，麻醉剂与之同理，所以为了消除静电。

A. 除菌消毒与分析不符，故A错误。

B. 利用静电与分析不符，故B错误。

C. 消除静电与分析相符，故C正确。

D. 防止漏电与分析不符，故D错误。

17．AC

【解析】

【详解】

AB.金属内部场强为0，点电荷在A点场强方向为E1，感应电荷的场强和E1二者叠加后才能为0，故感应电荷在A点的场强沿E1的反方向；故A正确，B错误.

CD.B点十分靠近金属板，可认为是在金属板上，那么B点合场强方向应垂直金属板向外，而源电荷引起的分场强指向负电荷，合场强分解，一个方向指向负电荷，一个方向则可能为题目所给的E3方向，故C项正确，D项错误.

18．负    否   

【详解】

[1][2]把带正电荷的导体球C移近彼此接触的不带电的绝缘金属导体A、B，由于电荷之间的相互作用，负电荷受到C上的正电荷的吸引，金属导体的两端会带上电性相反的电荷，金属薄片张开，此时金属导体A带负电荷；如果先把C移走，移走C后AB上的电荷将重新分配，A端的负电荷将向B端移动，AB的两端都不带电，再将A和B分开后，金属导体上的金属箔片不能张开。

19．负    正    0    等于    带负电    D   

【详解】

(1)[1][2]．由于静电感应，A端带负电，B端带正电，若用手接触一下枕形导体的中部，大地中电子跑到导体上，将正电荷中和，所以导体将负电；

[3][4][5]．把一个在绝缘支架上不带电的枕形导体放在带正电的导体A附近，达到静电平衡后，枕形导体是个等势体，各点的电势相等；带正电的导体产生的是发散的电场，产生的电场的电场线由A到B，而感应电荷产生电场与正电荷电场叠加，导致合电场强度为零，即C点电场强度为零；

 (2) [6]．所有的电场线都是电场线总是从正电荷出发，终止于负电荷；或从无穷远出发，终止于负电荷；或从正电荷出发，终止于无穷远；两个正电荷的电场线分布如图，

故ABC错误，D正确；故选D．

20．       

【详解】

[1]．水平导体棒当达到静电平衡后，棒上感应电荷在棒内距离左端处产生的场强大小与一带电量为q的点电荷在该处产生的电场强度大小相等，则有：

由于该处的电场强度为零，所以方向与一带电量为q的点电荷在该处产生的电场强度的方向相反，即水平向左；
[2]．将导体棒拿走，点电荷在R处产生的场强大小为

21．    水平向右    <   

【详解】

[1]导体球A在点电荷B的电场中处于静电平衡状态，导体球A内部场强处处为零，所以A上的电荷形成的电场在距球心O点为的C点的场强与点电荷B在C点产生的场强等大反向，则有

方向与点电荷B在C点产生的场强方向相反即水平向右

[2]由于导体球A放入点电荷B中电荷重新分布，根据同种电荷相互排斥可知，导体球等效电荷集中点将向左移动，如果导体球等效电荷集中在球心时，A上的电荷对B的作用力为

由于导体球等效电荷集中点将向左移动，距离变大，所以力变小。

22．（1），方向水平向右；（2）如果用导线的一端接触球的左侧，另一端接触球的右侧，导线不能将球两侧的电荷中和，因为处于静电平衡状态时，空心金属球是等势体，两端没有电势差，所以导线中不能产生电流．

【解析】

（1）球心处的场强为零，则感应电荷在球心激发的电场强度与点电荷在球心形成的电场等大反向，则根据点电荷场强公式，则 ，方向与点电荷场强方向相反，即水平向右；

（2）如果用导线的一端接触球的左侧，另一端接触球的右侧，导线不能将球两侧的电荷中和，因为处于静电平衡状态时，空心金属球是等势体，两端没有电势差，所以导线中不能产生电流．

23．（1）人与输电线电势相等时，任意两点间的电势差均为0，则电荷不会发生定向移动，因此不会对人产生危险；（2）人体靠近高压输电线周围的强电场时，由于静电感应，人体内的自由电荷重新分布，瞬时间负电荷向E的反方向运动，如图形成了瞬时电流；（3）由金属丝和绵纱织成的均压服可以起到静电屏蔽的作用；从而使人体处于静电平衡状态

【详解】

(1)人与输电线电势相等时，任意两点间的电势差均为0，则电荷不会发生定向移动，因此不会对人产生危险；

(2)人体靠近高压输电线周围的强电场时，由于静电感应，人体内的自由电荷重新分布，瞬时间负电荷向E的反方向运动，如图形成了瞬时电流；

(3)由金属丝和绵纱织成的均压服可以起到静电屏蔽的作用；从而使人体处于静电平衡状态．

【点睛】

本题根据生活中的原理来考查相应的物理规律，要注意能将物理学以致用．

24．（1） （2）

【分析】

根据库仑定律公式，即可求解；棒达到静电平衡后，内部场强处处为零，则感应电荷在棒内P点产生的场强和两正电荷在P点产生场强的合场强大小相等，方向相反．

【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：；

（2）由知，A、B处电荷在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，得

负号表示方向由P指向O；

【点睛】

解决本题的关键掌握点电荷产生的场强公式，会根据平行四边形定则对场强进行合成．