人教版 (2019)必修 第三册静电的防止与利用同步达标检测题

这是一份人教版 (2019)必修 第三册静电的防止与利用同步达标检测题，共14页。
2． 了解尖端放电、静电屏蔽现象,了解静电的防止的原理。
3． 知道静电吸附原理,了解静电吸附在静电除尘等技术中的应用。
4． 关注生活、生产中的静电现象,体会物理学与生产和生活的紧密联系。
知识点一：静电平衡状态
1．静电平衡：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，其内部的电场强度处处为0.
3．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)在导体外表面，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．
4．处于静电平衡状态的导体内部场强为零的本质是外电场E0和感应电荷产生的电场E′的合场强为0，即E0＝－E′.
5．孤立的带电导体处于静电平衡状态，内部场强为0的本质是分布在导体外表面的电荷在导体内部的合场强为0.
【注意】静电平衡状态的特征
（1）导体达到静电平衡状态后内部场强处处为零是指外电场的电场强度与导体表面感应电荷产生的电场强度的矢量和为零,而不是导体表面的感应电荷在导体内部产生的电场强度为零.外电场在导体内部某点产生的电场强度与没有导体时在该点产生的电场强度相同.
（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。
（4）金属导体达到静电平衡的时间是非常短的。
（5）一个孤立的带电体，在自身所带电荷的电场中，处于静电平衡状态，具有静电平衡的所有特点。
（6）人与大地都是导体，在人摸（触）导体的过程中，带电体、人、大地组成一个新导体，达到静电平衡状态。
知识点二：静电平衡时导体上电荷的分布特点
1．静电平衡时，导体上的电荷分布规律
(1)净电荷只分布在导体外表面，内部没有净电荷．
(2)感应电荷分布于导体两端，电性相反，电荷量相等，近异远同，如图甲所示．
(3)净电荷在导体外表面的分布不均匀，一般越是尖锐的地方电荷的分布越密集，如图乙所示．
甲 乙
2． 静电平衡时导体电荷分布实例分析
【拓展1】远近法：处于静电平衡状态的导体，离场源电荷较近和较远的部分感应出等量的异种电荷，而导体的中间部分可认为无感应电荷产生，如下图所示。

【拓展2】“整体”法：“两个或多个原来彼此绝缘的导体接触或用导线连接时，可以把它们看作一个整体，再用“远近”法判断它们的带电情况。
（1）带负电的空腔，通过导线连接空腔内部和不带电的小球，最终小球带负电。
（2）带负电的空腔，通过导线连接空腔外部和不带电的小球，最终小球带负电。
【提示】用导线连接带电体内部或外部时，可将它们视为整体，故（1）和（2）中小球Q均带负电。
知识点三：尖端放电
1.空气的电离
在导体外表面,越尖锐的位置,电荷的密度越大,周围的电场强度越大.在一定条件下,导体尖端周围的强电场足以使空气中残留的带电粒子发生剧烈运动,并与空气分子碰撞从而使空气分子中的正负电荷分离. 这个现象叫作空气的电离。
2.尖端放电的原理
导体尖端的强电场使附近的空气电离,电离后产生的那些所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子,由于被吸引而奔向尖端,与尖端上的电荷中和,这相当于导体从尖端失去电荷.这种现象叫作尖端放电。
3.尖端放电的应用与防止
应用:一般的电子打火装置、避雷针、工业烟囱除尘的装置利用的都是尖端放电的原理.
防止:高压设备中导体的表面尽量光滑会减少电能的损失.
4.避雷针的工作原理
当带电的雷雨云接近建筑物时，由于静电感应，金属针出现与云层相反的电荷，通过尖端放电，这些电荷不断向大气释放，中和空气中的电荷，达到避免雷击的目的.
知识点四：静电屏蔽
定义：放入电场中的导体壳，由于静电感应，壳内电场强度为零，外电场对壳内的仪器不会产生影响，导体壳的这种作用叫做静电屏蔽。
（2）屏蔽的两种现象
【重点提醒】
（1）接地的空腔导体，腔外电场对腔内空间不产生影响，腔内电场对腔外空间也不产生影响，即内外互不影响。
（2）空腔导体不接地，腔外电场对腔内空间不产生影响，腔内电场对腔外空间产生影响。要将内电场屏蔽,导体必须接地,将外表面的感应电荷中和。
知识点五：静电吸附
静电起电包括使正、负电荷发生分离的一切过程,如通过固体与固体表面、固体与液体表面之间的接触、摩擦、碰撞,固体或液体表面的破裂等机械作用产生的正、负电荷分离,也包括气体的离子化、喷射带电以及在粉尘、雪花和暴风雨中的带电现象.
在生产和生活中,静电的应用十分广泛,如静电喷涂、静电屏蔽、静电除尘、静电复印等.
1.静电除尘
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,首先经过带正电的网格,这时带负电的烟尘等粒子被吸附在其上.接着,空气又通过带负电的网格,这时带正电的烟尘等微粒被吸附在其上.最后,活性炭过滤器再将空气中的剩余尘粒过滤一遍,把洁净的空气送入室内.
2.静电喷涂
工作原理:接负高压的涂料雾化器喷出的油漆微粒带负电,在静电力作用下,这些微粒向着作为正极的工件运动,并沉积在工件的表面,完成喷漆工作.
3.静电复印
激光扫描原稿上的文字或图案,经反射,聚焦在携带静电的硒鼓上.激光扫描到原稿上的空白处,硒鼓上相应部位的静电荷就被消除,留在硒鼓上的静电荷就形成了原稿上的文字或图案,墨粉被硒鼓上的静电吸引,被转移到复印纸上并被加热固定,复印纸上就出现了原稿上的文字或图案。
知识点六：静电屏蔽
静电是一种常见现象,它会给人们带来麻烦,甚至造成危害. 如在印刷厂里,纸张之间摩擦带电,会使纸张粘在一起,难以分开;在印染厂里,棉纱、毛绒、人造纤维上的静电会吸引空气中的尘埃,使印染质量下降.静电对现代高精密度、高灵敏度电子设备影响很大,大量的静电不但会妨碍电子设备的正常运行,甚至会因火花放电而击穿电子仪器的某些器件.
防止静电危害的主要方法与途径:
(1)尽量减少静电的产生,常用的方法是增大空气的湿度；
(2)尽快把静电导走,防止静电积累,常用的最简单办法是用导线把设备接地；
(3)在易燃易爆气体和粉尘聚集的场所保持良好的通风,消除静电火花的引爆。
【考点一：静电平衡状态】
1.如图，是一个带正电的电子和一个未知电性的导体，在a，b处由静止释放两个质量和体积很小的球（小球重力不计）。下列说法不正确的是（ ）
A．导体可能带负电
B．若b球带负电，b球一定向左运动
C．若a球向右运动，则a一定带正电
D．若放入c球，质量稍比a球大，那么a可能绕c球运动
1-1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（ ）
A．将C的另一端与B的外壳接触，验电器的金属箔片张开
B．将C的另一端与B的内表面接触，验电器的金属箔片闭合
C．将C的另一端与B的外壳接触，验电器的金属箔片不张开
D．将C的另一端与B的内表面接触，验电器的金属箔片不张开
1-2 （多选）如图所示，将不带电导体AB，放在一个点电荷的电场中，点电荷的电荷量为Q，与导体AB的中心O的距离为R。当达到静电平衡时，若沿虚线1将导体分成A、B两部分，这两部分所带电荷量分别为QA、QB；若沿虚线2将导体分成两部分，这两部分所带电荷量分别为Q′A和Q′B。对于上述实验，下列判断正确的是（ ）
A．导体A端的电势低于B端的电势
B．Q′A=Q′B，Q′A为正电荷
C．QAEb>Ec>EdB．Ea>Ec>Ed>Eb
C．Ea>Ec=Ed>EbD．EaQA
D．沿任意一条虚线切开，都有A带正电，B带负电
2-1. 如图所示，A、B、C为等边三角形的三个顶点，相距为L的A、B两点分别固定有电荷量为和的点电荷，C点固定一个铜球。静电力常量为k。铜球上的感应电荷产生的电场在C点的电场强度大小为（ ）
A．B．C．D．
2-2. 在点电荷﹣Q的电场中，一金属圆盘处于静电平衡状态，若圆平面与点电荷在同一平面内，则盘上感应电荷在盘中P点所激发的场强E′的方向在图中正确的是（ ）
A．B．
C．D．
【考点三：尖端放电】
3.为避免野外高压输电线遭受雷击，在三条输电线上方往往架设有两条与大地相连的导线。下列选项中，与该措施原理相同的是（ ）
A．静电除尘设备
B．建筑物顶部安装避雷针
C．音、视频等信号线包裹金属网
D．电子点火器的钉尖形放电极
3-1.口罩中使用的熔喷布经驻极处理后，对空气的过滤增加静电吸附功能。驻极处理装置如图所示，针状电极与平板电极分别接高压直流电源正负极，针尖附近的空气被电离后，带电粒子在电场力作用下运动，熔喷布捕获带电粒子带上静电。平板电极表面为等势面，熔喷布带电后对电场的影响可忽略不计，下列说法正确的是（ ）
A．熔喷布上表面因捕获带电粒子将带正电
B．针状电极上，针尖附近的电场较弱
C．沿图中虚线向熔喷布运动的带电粒子，其速度和加速度均不断增大
D．两电极相距越远，熔喷布捕获的带电粒子速度越大
3-2（多选）如图所示，是闪电击中广州塔的画面，广州塔的尖顶是一避雷针，雷雨天气时，低端带负电的云层经过避雷针上方时，避雷针尖端放电形成瞬间强电流，云层所带的负电荷经避雷针导入大地，在此过程中，下列说法正确的是（ ）
A．云层靠近避雷针时，针尖感应出正电荷
B．向塔尖端运动的负电荷受到的电场力越来越小
C．越靠近避雷针尖端，电场强度越大
D．向塔尖端运动的负电荷电势能减小
【考点四：静电屏蔽】
4. 在如图所示的实验中，验电器的金属箔片会张开的是（ ）
A．B．
C．D．
4-1如图所示，带电金属球靠近验电器。下列关于验电器的箔片的说法正确的是（ ）
A．若不放金属网罩，则箔片张开
B．若放金属网罩，则箔片张开
C．无论放不放金属网罩，箔片都不张开
D．只要带电金属球电荷量足够大，无论放不放金属网罩，箔片都会张开
4-2 如图所示，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C的内壁接触），在C附近另外有一个悬挂在细线上的带负电的小球B，则（ ）
A．A，B两球均不偏离竖直方向
B．A球不偏离竖直方向，B球向右偏离竖直方向
C．A球向左偏离竖直方向，B球不偏离竖直方向
D．A球向左偏离竖直方向，B球向右偏离竖直方向
4-3（多选）如图所示，绝缘金属球壳的空腔内、外各有一小球B和A，球壳接地。下列说法正确的是（ ）
A．若A球带电，则球壳内的B球处的电场强度为零
B．若B球带电，则A球处的电场强度不为零
C．若A球和B球均带电，则彼此也不会相互影响
D．若A球和B球均带电，则由于球壳接地，A球对B球没有影响，但B球对A球有影响
4-4以下关于静电屏蔽实验说法中正确的是（ ）
A．甲图中验电器的金属箔张开
B．乙图中验电器的金属箔不会张开
C．丙图中验电器的金属箔不会张开
D．甲、乙、丙三图中验电器的金属箔都张开
【考点五：静电吸附】
5.口罩可预防经空气、飞沫传播的疾病，其中间层的熔喷布是一种用绝缘材料做成的带有静电的超细纤维布，能阻隔几微米的病毒，这种静电的阻隔作用属于（ ）
A．静电屏蔽B．静电吸附C．静电平衡D．尖端放电
5-1如图所示，穿戴屏蔽服的电力工作人员在几百万伏的高压电线上进行带电作业，屏蔽服是用导电金属材料与纺织纤维混纺交织成布后做成的服装，下列说法正确的是（ ）
A．金属材料编织成的布不易被拉破
B．屏蔽服也可以用绝缘材料替代金属材料制作
C．电工穿上屏蔽服进行带电作业时，体内电势为零
D．电工穿上屏蔽服进行带电作业时，体内电场强度为零
5-2静电复印是一种利用静电光敏半导体材料的感光特性形成影像的复印方法，复印过程大致可分为充电、曝光、显影、转印、分离、定影、清洁、消电8个基本步骤，部分步骤示意图如图所示。静电复印机的中心部件是一个可以旋转的接地的铝辊，表面镀着一层半导体硒，叫作感光鼓。半导体硒有特殊的光电性质。现通过电晕装置对感光鼓充电使其带正电，以下说法正确的是（ ）
A．曝光时，半导体硒有光照区域的电阻增大，无光照区域的电阻减小
B．显影时，色粉被感光鼓上带电区域吸附，因此色粉需带负电
C．色粉的带电通常是通过色粉与载体的摩擦获得，摩擦后色粉的带电极性与载体的带电极性相同
D．转印时，若使色粉转移到复印纸上，则需使复印纸带负电
5-3空气净化器及其原理示意图如图所示。污浊空气通过过滤网后尘埃带电，图中充电极b、d接电源负极，集尘极a、c、e接电源正极（接地）。下列表述正确的是（ ）
A．带电尘埃所受电场力的方向与电场方向相同
B．尘埃被吸附到集尘极a的过程中所受电场力做负功
C．c、d两个电极之间的电场方向竖直向上
D．尘埃在被吸附到集尘极e的过程中动能增大
5-4 在一次科学晚会上，一位老师表演了一个“魔术”：如图，一个空塑料瓶上固定着一根铁锯条和一块易拉罐（金属）片，将锯条与静电起电机负极相连，金属片与静电起电机正极相连。在塑料瓶里放一盘点燃的蚊香，很快就看见整个透明塑料瓶里烟雾缭绕。当把起电机一摇，顿时塑料瓶清澈透明，停止摇动，又是烟雾缭绕。在起电机摇动时，下列说法正确的是（ ）
A．塑料瓶内存在的是匀强电场
B．锯条附近电场强度小
C．烟尘带负电，最终被吸附到金属片上
D．烟尘带负电，最终被吸附到锯条上
现象
外屏蔽
内屏蔽
定义
导体外部电场不影响导体内部。
接地导体内部的电场不影响导体外部。
示意图
屏蔽原理
外部电荷产生的电场与导体球壳表面上感应电荷产生的电场在空腔内的合场强为零，达到静电平衡状态，起到屏蔽外电场的作用。
当导体空腔外部接地时，球壳的外表面的感应电荷因接地将传给地球，则球壳外部合场强为零，起到屏蔽内电场的作用。
特点
球壳外电场对球壳内不产生影响，球壳内电场对球壳外产生影响。
球壳内外电场互不产生影响。
本质
静电感应与静电平衡