高中物理静电的防止与利用优秀随堂练习题

这是一份高中物理静电的防止与利用优秀随堂练习题，文件包含第九章静电场及其应用单元测试原卷版docx、第九章静电场及其应用单元测试解析版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共22页， 欢迎下载使用。
1．在燃气灶上常安装电子点火器，接通电子线路时产生高电压，通过高压放电的电火花来点燃气体．电子点火器的放电电极应该做成（ ）
A．针尖状B．圆头状C．方形D．椭球形
【答案】A
【详解】尖端电荷容易聚集，电子点火器需瞬间高压放电，需要高电荷密度区。故安装的电子点火器往往把放电电极做成针形。
故选A。
2．如图所示，当我们使用有线话筒扩音时，有些由于周围环境中产生的电信号会通过话筒线混入功率放大器中进行放大，影响扩音的效果。因此，很多优质的话筒线在构造上都采取了防备措施。其原理与以下应用相同的是（ ）
A．在燃气灶中的电子点火器
B．野外高压输电线上方安装两条与大地相连的导线
C．使空气中的尘埃带电，在静电力作用下尘埃到达电极而被收集起来
D．汽车喷漆中常采用让油漆微粒与待喷工件分别带异种电荷实现均匀喷涂
【答案】B
【详解】根据题意可知，优质的话筒线的原理是静电屏蔽
A．在燃气灶中的电子点火器原理是尖端放电，故A错误；
B．高压输电线的上方还有两条导线，这两条导线的作用是它们与大地相连，形成稀疏的金属“网”把高压线屏蔽起来，免遭雷击，故B正确；
C．使空气中的尘埃带电，在静电力作用下尘埃到达电极而被收集起来原理是静电除尘，属于静电的利用，故C错误；
D．汽车喷漆中常采用让油漆微粒与待喷工件分别带异种电荷实现均匀喷涂，是静电喷漆，属于静电的利用，故D错误。
故选B。
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
【答案】C
【详解】野外高压输电线受到雷击的可能性很大，所以在三条输电线上方还有两条导线，他们与大地相连，属于静电屏蔽原理。
A．静电除尘器用于粉尘较多的各种场所，用来收集或者去除粉尘，属于静电应用，故A错误；
B．建筑物顶部安装避雷针，属于尖端放电，故B错误；
C．音、视频等信号线包裹金属网，属于静电屏蔽，故C正确；
D．燃气灶点火器的放电电极做成针形，属于尖端放电原理，故D错误。
故选C。
4．静电是一种处于静止状态的电荷。在干燥和多风的秋冬天里，日常生活中，人们常常会碰到这种现象：晚上脱衣服睡觉时，黑暗中常听到噼啪的声响，而且伴有蓝光，这就是一种静电现象。那么对于处于静电平衡状态的导体，其内部电场强度处处为零的原因是（ ）
A．外电场不能进入导体内部
B．所有感应电荷在导体内部产生的合电场强度为零
C．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
D．外电场不能进入导体内部的同时，感应电荷在导体内部也不产生电场
【答案】C
【详解】处于静电平衡状态的导体，其内部电场强度处处为零的原因是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。
故选C。
5．（多选）为了研究空腔导体内外表面的电荷分布情况，取两个验电器A和B，在B上装一个几乎封闭的空心金属球C（仅在上端开有小孔），D是带有绝缘柄的金属小球，如图所示。实验前他们都不带电，实验时首先将带正电的玻璃棒（图中未画出）与C接触使C带电。以下说法正确的是（ ）
A．若将带正电的玻璃棒接触C内表面，则B的箔片会带电
B．若将带正电的玻璃棒接触C外表面，则B的箔片不会带电
C．使D接触C的内表面，然后接触A，操作若干次，观察到A的箔片张角变大
D．使D接触C的外表面，然后接触A，操作若干次，观察到A的箔片张角变大
【答案】AD
【详解】A．若将带正电的玻璃棒接触C内表面，则C以及与C连接的B的箔片都带正电，故A正确；
B．若将带正电的玻璃棒接触C外表面，则C以及与C连接的B的箔片都带正电，故B错误；
C．C带电，但电荷分布在外表面，若使D接触C的内表面，D不带电；然后接触A，A不能带电；可知操作若干次，观察到A的箔片张角不变，故C错误；
D．C带电，但电荷分布在外表面，若使D接触C的外表面，D带电；然后接触A，则A带电，可知操作若干次，观察到A的箔片张角变大，故D正确。
故选AD。
6．当带电云层接近地面时，地面上的物体受其影响会感应出异种电荷，为了避免遭受雷击，在高大的建筑物上安装尖端导体—避雷针。图为带电云层和避雷针之间电场线的分布示意图，有一个带电粒子（不计重力）从点运动到点，则以下说法正确的是（ ）
A．粒子带正电
B．电场强度
C．粒子的动能
D．当带电云层靠近地面的过程中，避雷针会有自下而上的电流
【答案】C
【详解】
A．带电粒子运动轨迹弯曲方向的内侧且与电场线相切，即为受力方向，由于受力方向与电场方向相反，故该粒子带负电，A错误；
B．由电场线的疏密可知场强的强弱，故
B错误；
C．由于粒子带负电荷，受力方向与运动方向夹角为钝角，到的过程中电场力做负功，故粒子的动能
C正确；
D．根据图像可知，云层带正电，根据静电感应原理，避雷针上自由电子运动方向自下而上，所以电流方向自上而下，D错误。
故选C。
7．湖北武当山的主峰天柱峰屹立着一座光耀百里的金殿，全部为铜铸鎏金。雷雨交加时，金殿的屋顶常会出现盆大的火球，来回滚动。雨过天晴时，大殿金光灿灿，像被重新洗炼过一般，这就是人们所说的“雷火炼殿”。已知电场强度超过时，空气将被击穿发生放电。关于“雷火炼殿”，下列说法错误的是（ ）

A．带电乌云移到金殿上空时，乌云与金殿顶部之间电压高低不同
B．雷雨天气时，游客躲在殿内，可以降低被雷电击中的可能性
C．雷雨天气时，金殿屋顶上曲率半径越大的地方，空气越容易被击穿
D．近年来金殿安装了避雷针，“雷火炼殿”的奇观消失了
【答案】C
【详解】A．带电乌云移到金殿上空时，由于静电感应，金殿上表面会感应出与乌云电性相反的电荷，因此在乌云与金殿顶部之间会存在电压差，A正确；
B．雷雨天气时，金殿处于电场中会达到静电平衡状态，金殿内部场强为零，所以游客躲在殿内，可以降低被雷电击中的可能性，B正确；
C．雷雨天气时，金殿屋顶上曲率半径越大的地方表面比较平整，导体越尖锐的地方电荷的密度越大，曲率半径大的地方电荷密度比较小，因此空气不容易被击穿，C错误；
D．近年来金殿安装了避雷针，带电的雷雨云接近金殿时，由于静电感应，避雷针带上与云层相反的电荷，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。因此“雷火炼殿”的奇观消失了，D正确。
本题选错误的，故选C。
8．为观察电荷在导体上的分布规律，将一个大的导体安放在绝缘支架上，并使导体带上负电荷，如图所示。用带绝缘柄的小验电球P依次接触导体上的各点，再与不带电的验电器接触，通过验电器金属箔片的张角判断各点的带电情况。主要实验步骤如下：

①用P接触导体上的A点，再与不带电的验电器接触﹐发现验电器的金属箔片张角较小；
②用P接触导体上的B点，再与不带电的验电器接触﹐发现验电器的金属箔片张角较大；
③用P接触导体的尖端C点，再与不带电的验电器接触，发现验电器的金属箔片张角最大。由此可以确定：
（1）电荷在导体表面的分布是不均匀的；突出的位置，电荷分布比较 ；平坦的位置，电荷分布比较 。（均选填“密集”或“稀疏”）
（2）比较导体上A、B、C三点附近电场强度的大小，其中电场强度最大的是 点附近，电场强度最小的是 点附近。（均选填“A”“ B”或 “C”）
【答案】 密集 稀疏 C A
【详解】（1）由于带电导体上尖端处电荷量最多；故C点位置，电荷量最多，电荷分布比较密集；平坦的位置，电荷分布比较稀疏；
（2）同一带电体，带电越密集处附近的电场强度越大，则比较导体上A、B、C三点附近电场强度的大小，其中电场强度最大的是C点附近，电场强度最小的是A点附近。
9．如图所示，某同学把一不带电的验电器用金属网罩起来，用带正电的金属小球靠近金属网但不与网接触，则（ ）

A．验电器箔片张开
B．验电器和金属网之间场强不为零
C．用一根导线连接金属网的P、Q两点，导线中有电流通过
D．拿走金属网，验电器铂片张开
【答案】D
【详解】不带电的验电器用金属网罩起来，金属网和金属网内的验电器处于静电屏蔽状态，验电器和金属网之间场强为零，带正电的金属小球靠近金属网时验电器箔片不张开，用一根导线连接金属网的P、Q两点，不会有电流通过，拿走金属网后，根据验电器铂片张开。
故选D。
10．（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
【答案】AC
【详解】A．若A球带电，则B球相当于放置在金属球壳内，B球处的电场强度为零，故A正确；
B．若B球带电，则A球相当于放置在金属球壳和大地构成的导体球壳内，A球处的电场强度也为零，故B错误；
CD．由于静电屏蔽，A、B两球彼此不会相互影响，故C正确，D错误。
故选AC。
11．（多选）如图所示，导体球与导体球壳同心，原来都不带电，也不接地，设、两点的场强大小为和，下列说法中正确的是（ ）
A．若使带电，则，
B．若使带电，则，
C．若使、两球分别带上等量异种电荷，则，
D．若使球带电，球接地，则，
【答案】BC
【详解】A：如果A带电，会感应B使B内部带电与A相异、外部带电与A相同，那么、．故A项错误．
B：如果B带电，由于同种电荷相斥，B所带的电荷只会分布在B的外表面，那么、．故B项正确．
C：如果A、B带上等量异种电荷，A与B的静电感应使B的外表面恰无电荷，则、．故C项正确．
D：如果A带电、B球接地，是接地屏蔽，B的内表面会感应出与A等量的异种电荷，B的外表面无电荷，则、．故D项错误．
12．一半径为R的金属薄球壳内壁接地，其球心处安置有一个点电荷+Q，如图所示。P为金属球外距离球心2R的一点，下列表述中正确的是（ ）
A．金属球壳的外表面带正电
B．金属球壳的内表面不带电
C．在P处引入正点电荷q，受斥力大小为
D．金属球壳感应电荷在P处形成的场强大小为
【答案】D
【详解】A．由于球壳内壁接地，电势为零，如果外壳带正电，电场线的方向指向无穷远处，无穷远处电势为零，而沿着电场线方向，电势降低，说明球壳电势大于零，与前提矛盾，因此金属球壳的外表面不带电，A错误；
B．由于静电感应，球壳内表面带负电，而且所带电荷量为，B错误；
C．由于球壳接地，球壳外部的电场强度处处为零，若在P处引入正点电荷q，，此时在球壳外表面上会感应出一定量的负电荷，它与q间的电场力与Q无关，C错误。
D．由于球壳接地，球壳外部的电场强度处处为零，即Q在某点产生的场强与感应电荷在某点产生的场强等大反向，合场强为零，因此金属球壳感应电荷在P处形成的场强大小为
方向指向球心，D正确。
故选D。
13．（多选）如图是滚筒式静电分选器的原理图，导体滚筒C和放电针G分别接于直流电源的正、负板，并令C接地。放电针G与滚筒C间施加高压并电离空气，颗粒经过电离空气后都带上电荷。颗粒直接掉落在F盘，颗粒被刮板D刮落到E盘。下列说法正确的是（ ）
A．两种颗粒都具有良好的导电性
B．两种颗粒都具有良好的绝缘性
C．在分选过程中，两种颗粒都带负电
D．对调G、C间的极性，分离器仍能正常工作
【答案】CD
【详解】C．由于C接正极，G接负极，则C上会有正电荷，放电针G周围形成很强的电场，使放电针G附近的空气电离而产生大量的电子和带正电的粒子，在电场力作用下，大量的电子或负离子被喷射到颗粒上，两种颗粒均带负电，C正确；
AB．带负电的b颗粒因具有良好的导电性所以在与带正电的滚筒C接触后，其上的负电被滚筒C上的正电中和，然后带上正电，根据同种电荷相互排斥及重力作用下落于，带负电的a颗粒由于绝缘性，其所带负电不容易传给滚筒C，在滚筒C的静电吸引力作用下，附着于滚筒C的表面并随滚筒C转动，最后由刮板将其刮入E盘中，AB错误。
D．对调G、C间的极性，原理不变，两颗粒均带正电，导电性好的b颗粒还是落在F盘中，绝缘性好的a颗粒被刮入E盘中，分离器仍能正常工作，D正确。
故选CD。
14．一个带电金属球达到静电平衡时，球内部没有净剩电荷，电荷均匀分布在外表面，球内部场强处处为0，球的外部电场与一个位于球心、电荷量相等的点电荷在同一点产生的电场相同，已知静电力常量为。
（1）根据电场强度的定义式和库仑定律，推导一个电荷量为的点电荷，在与之相距处的电场强度的表达式；
（2）若将金属球内部挖空，使其成为一个均匀球壳，如图1所示。金属球壳的电荷量为，、是到球心的距离分别为和的两点，求点的场强，点的场强；
（3）万有引力定律与库仑定律有相似的形式，因此质点的引力场与点电荷的电场也有很多相似的规律。已知引力常量为G。假设沿地轴的方向通一条贯穿地球两极的隧道，隧道极窄，地球仍可看作一个半径为、质量分布均匀的球体。如图2所示，以地心为原点，向北为正方向建立轴，请在图3中作图描述道中地球引力场强度随变化的规律，并说明作图依据。
【答案】（1）；（2），；（3）见解析
【详解】（1）电荷量为Q的点电荷，在与之相距r处放一试探电荷q，根据库仑定律，该试探电荷受到的电场力为
由电场强度
得电荷量为Q的点电荷，在与之相距r处电场强度
（2）一个带电金属球达到静电平衡时，球内部没有净剩电荷，电荷均匀分布在外表面，球内部场强处处为0，其在球的外部产生的电场，与一个位于球心、电荷量相等的点电荷在同一点产生的电场相同。A点在均匀带电球壳内部，故A点场强
B点的场强
（3）设距离一个质量为m的质点r处，放一个质量为另外一质点，在与之的引力场强度
假设地球平均密度为，隧道中距离地心为x处地球引力场强度大小
又因为在隧道中，在原点以北某物体受地球引力向南，在原点以南某物体受地球引力向北，故隧道中地球引力场强度随x变化的规律定性变化图像为
15．（2010·浙江·高考真题）请用学过的电学知识判断下列说法正确的是
A．电工穿绝缘衣比穿金属衣安全
B．制作汽油桶的材料用金属比用塑料好
C．小鸟停在单根高压输电线上会被电死
D．打雷时，呆在汽车里比呆在木屋里要危险
【答案】B
【详解】A．电力工人高压带电作业，全身穿戴金属丝网制成的衣、帽、手套、鞋，可以对人体起到静电屏蔽作用，使人安全作业，A错误；
B．因为塑料和油摩擦容易起电，产生的静电荷不易泄漏，形成静电积累，造成爆炸和火灾事故，B正确；
C．小鸟的两只脚之间的距离很小，所以小鸟的两只脚之间的电压也很小，所以不会对小鸟造成危害，C错误；
D．一辆金属车身的汽车也是最好的“避雷所”，一旦汽车被雷击中，它的金属构架会将闪电电流导入地下，D错误；
故选B。
16．（2021·浙江·高考真题）如图所示，在火箭发射塔周围有钢铁制成的四座高塔，高塔的功能最有可能的是（ ）
A．探测发射台周围风力的大小B．发射与航天器联系的电磁波
C．预防雷电击中待发射的火箭D．测量火箭发射过程的速度和加速度
【答案】C
【详解】在火箭发射塔周围有钢铁制成的四座高塔，因铁制的高塔有避雷作用，其功能是预防雷电击中发射的火箭。
故选C。
17．（2010·海南·高考真题）利用静电除尘器可以消除空气中的粉尘，静电除尘器由金属管A和悬在管中的金属丝B组成，A和B分别接到高压电源的正极和负极，其装置示意图如右图所示．A、B之间有很强的电场，距B越近，场强 （填“越大”或“越小”）．B附近的气体分子被电离成为电子和正离子、粉尘吸附电子后被吸附到 （填“A”或“B”）上，最后在重力作用下落入下面的漏斗中．
【答案】 越大 A
【详解】电源的两极分别接在AB上，净电荷一般分布在尖端，所以B处分布电荷较为密集，则距离B越近场强较大，粉尘吸附电子后带负电，在电场力的作用下将会向正极板运动，即向A运动，最后被吸附到A上
故答案为越大；A