高中物理人教版 (2019)必修 第三册第九章 静电场及其应用4 静电的防止与利用课后复习题

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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4（含解析）  1．随着人们生活水平的提高，各种家用电器日益走入我们的居家生活，而家用电器所产生的静电荷会被人体吸收并积存起来，加之居室内墙壁和地板多属绝缘体，空气干燥，因此更容易受到静电干扰．由于老年人的皮肤相对年轻人干燥以及老年人心血管系统的老化、抗干扰能力减弱等因素，因此老年人更容易受静电的影响．心血管系统本来就有各种病变的老年人，静电更会使病情加重．过高的静电还常常使人焦躁不安、头痛、胸闷、呼吸困难、咳嗽．我们平时生活中就应当采取措施，有效防止静电，下列可行的是 (　　)①室内要勤拖地、勤洒些水　②要勤洗澡、勤换衣服　③选择柔软、光滑的化纤类衣物　④尽量避免使用化纤地毯和塑料为表面材料的家具A．①②③ B．①③④C．①②④ D．②③④2．有一个空腔导体内部和外部都有电荷， 如图所示，下述结论正确的是  (    ) A．导体不接地时，内部电场强度受到外部电荷的影响B．导体不接地时，外部电场强度受到内部电荷的影响C．导体接地时，内部电场强度受到外部电荷的影响D．导体接地时，外部电场强度受到内部电荷的影响3．如图所示为范德格拉夫起电机示意图，金属球壳固定在绝缘支柱的顶端，绝缘材料制成的传送带套在两个转动轴上，由电动机带动循环运转.E和F是两排金属针(称为电刷)，当电刷E与几万伏的直流高压电源的正极接通时，E与大地之间就有几万伏的电势差.由于尖端放电，正电荷被喷射到传送带上，并被传送带带着向上运动，当正电荷到达电刷F附近时，F上被感应出异种电荷，由于尖端放电，F上的负电荷与传送带上的正电荷中和，F与金属球壳相连，将电荷传到金属球壳上，从而可实现导体球与大地之间形成超高电势差.则下列说法正确的是A．电刷E和F处的尖端放电导致总电荷量减少了B．导体球壳的内、外表面都将带上正电荷C．导体球壳表面电场强度处处相同D．导体球壳表面电势处处相等4．在真空中有一半径为R、电荷量为+Q的均匀带电球，球心位置O固定，P为球外一点，M为球内一点，如图所示，以无穷远为电势零点，（已知均匀带电的球壳在壳内任意一点产生的电场强度均为零，在壳外某点产生的电场强度等同于把壳上电量全部集中在球心处的点电荷所产生的电场强度）.关于P、M两点的电场强度和电势，下列说法中正确的是A．若Q不变，P点的位置也不变,而令R变小，则P点的场强减小B．若Q不变，P点的位置也不变，而令R变大（P点仍在球外），则P点的电势升高C．若Q不变，M点的位置也不变，而令R变小（M点仍在球内），则M点的电势不变D．若Q不变，M点的位置也不变，而令R变大，则M点的场强不变5．如图，为静电除尘器除尘机理的示意图．尘埃在电场中通过某种机制带电，在电场力的作用下向集尘极迁移并沉积，以达到除尘目的，下列表述正确的是（   ）A．到达集尘极的尘埃带正电荷B．电场方向由放电极指向集尘极C．带电尘埃所受电场力的方向与电场方向相同D．同一位置带电荷量越多的尘埃所受电场力越大6．导体处于静电平衡时，下列说法正确的是A．导体内部没有电场B．导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的外表面C．导体内部没有电荷的运动D．以上说法均不正确7．处于强电场中的空气分子会被电离，使灰尘颗粒带电，利用此原理可以进行静电除尘． 如图所示，是一个用来研究静电除尘的实验装置，铝板与手摇起电机的正 极相连，缝被针与手摇起电机的负极相连，在铝板和缝被针中间放置点燃 的蚊香．转动手摇起电机，蚊香放出的烟雾会被电极吸附，停止转动手摇 起电机，蚊香的烟雾又会袅袅上升．关于这个现象，下列说法中正确的是A．烟尘因为带负电而被吸附到缝被针上B．烟尘颗粒在被吸附过程中离铝板越近速度越大C．烟尘颗粒在被吸附过程中离铝板越近电势能越大D．若烟尘颗粒在被吸附过程中带电量不变，离铝板越近加速度越大8．如图是某款家用空气净化器及其原理示意图，图中充电极b接电源负极（接地），集尘极a、c接电源正极，以下说法正确的是A．通过过滤网后空气中的尘埃带正电B．a、c两个电极之间的电场方向向上C．尘埃在被吸附到集尘极c的过程中动能减小D．尘埃被吸附到集尘极a的过程中电场力对它做正功9．在气候干燥的秋冬季节，人们常常会碰到这些现象：晚上脱衣时，常会听到噼啪的声响；早上起来梳头时，头发常会“飘”起来。这就是发生在我们日常生活中的静电现象。有一次，小明的手指靠近金属门把手时，突然有一种被电击的感觉。这是因为运动摩擦使身体带电，当手指靠近门把手时，二者之间形成的放电现象。若放电前，小明的手指带负电。有关金属门把手的两端被感应带电的情况，下列图中标示正确的是A．B．C．D．10．如图所示，放在绝缘台上的金属网罩 内放有一个不带电的验电器 ，如把一有正电荷的绝缘体 移近金属网罩 ，B、C 两 点的电势为φB、φC 则下列说法中正确的是(      )A．B 的内表面带正电荷B．验电器的金属箔片不张开C．B、C 两点的电势φB>φCD．无法比较为φB、φC 的大小关系11．一个带绝缘底座的空心金属球A带有的正电荷，上端开有适当小孔，有绝缘柄的金属小球B带有的负电荷，使B球和A球内壁接触，如图所示，则A、B带电荷量分别为（　　）A．，B．，C．，D．，12．小明想把自己的设想通过手机QQ发给自己的同桌好友，却发现光线暗淡了下来，手机信号也没有了，原来是汽车进入了隧道，小明想，手机信号消失，应该是隧道对电磁信号的屏蔽作用导致的，下面是小明一路上看到的窗外的一些情景，其中利用了电磁屏蔽的有A．油罐车车尾下方拖着一根落地的软铁条B．很多高楼大厦楼顶上安装有金属材质的尖塔C．一些小轿车车顶装有接收收音机信号的天线D．高压输电线线塔上除了下面的三根较粗的输电线外，上方还有两根较细的电线13．如图所示，导体棒原来不带电，将电荷量为Q的正点电荷放在棒左侧O处，当棒达到静电平衡后，棒上的感应电荷在棒内A点处产生的场强为E1。下列说法正确的是（　　）A．E1的大小与电荷量Q成正比B．E1的方向沿OA连线向右C．在导体棒内部，离O点越远场强越小D．在O点放置电荷量为2Q的点电荷，A点的场强为2E1 14．一带负电绝缘金属小球被放在潮湿的空气中，经过一段时间后，发现该小球上带有的负电荷几乎不存在了．这说明(　　)A．小球上原有的负电荷逐渐消失了B．在此现象中，电荷不守恒C．小球上负电荷减少的主要原因是潮湿的空气将电子导走了D．该现象是由于电子的转移引起的，仍然遵循电荷守恒定律15．带正电的空心金属球壳置于绝缘座上，五个原不带电的金属球如图放置，用细轻金属杆将A球与B球相连，C球与大地用导线相连，DE两球用导线相连，且E球置于空心金属球壳内并与其内壁紧紧贴在一起，当系统达到静电平衡时，下列说法正确的是A．A球带正电，B球带负电，A球电势等于B球电势B．C球与大地相连，所以不带电C．D球带正电，E球不带电D．E球与D球用导线相连，二者均带电  16．在干燥的天气里，人们往往会往房间里撒些水，或者养些花草，或者用上蒸汽发生器．从防止静电危害的角度来看，这样做的原因是：________________________________________________________________．17．复印机的半导体硒鼓工作时事先带有________电荷，当利用光学系统将原稿的字迹成像在硒鼓上时，受到光照的部分会成为________，使原来带有的电荷被导走；而在字迹成像部分，由于未受光照，仍是很好的________，能将原来的________电荷很好地保留下来，成为带________电的“静电潜像”．当带________电的墨粉与之接触后，墨粉就会很好地被“静电潜像”所吸引，显示出墨粉组成的字迹，最后带________电的白纸与硒鼓表面的墨粉字迹挤压接触再将墨粉吸附到白纸上就完成了复印任务．18．静电复印时先使硒鼓带正电，再利用光学系统将原稿上的字迹的像成在晒鼓上，这样，在硒鼓上________电的墨粉与硒鼓表面接触后，墨粉就被“静电潜像”吸引，显出墨粉组成的字迹。最后，带______电的白纸与硒鼓表面墨粉组成的字迹接触，将墨粉吸到白纸上，就完成了复印的任务。19．如图所示，A、B是两个不带电的相同的绝缘金属球，它们靠近带正电荷的金属球C。在下列情况中，判断A、B两球的带电情况：(1)A、B接触后分开，再移去C，则A_________（正电，负电，不带电）；(2)A、B接触，先移去C后，再把A、B分开，则A______（正电，负电，不带电）。 20．为了探究收音机接收电磁波的情况好坏于哪些因素有关，小明同学将一只袖珍收音机调好电台节目和音量，完成以下实验：步骤一：将收音机放进一只铅桶内，发现音量明显变小，取出后又恢复到原来的音量。步骤二：将收音机放进一只木桶内，发现音量大小不变。步骤三：将收音机放进一只铁桶内，发现现象与步骤一相似。步骤四：将收音机放进一只塑料桶内，发现现象与步骤二相似。（1）根据以上实验，小明认为：电磁波在传播途中，若遇到__________类物体，其强度会减弱（2）根据以上实验，你能设计一种防电磁辐射的器具___________________。 21．长为l的导体棒原来不带电，现将一个带正电的点电荷q放在棒的中心轴线上距离棒的左端R处，如图。当棒达到静电平衡后，棒上感应电荷在棒的中点O处产生的电场强度大小和方向如何？22．如图，在真空中有两个点电荷A和B，电量分别为－Q和＋2Q，它们相距L，如果在两点电荷连线的中点O有一个半径为r（2r＜L）的空心金属球，且球心位于O点，求：（1）－Q在O点产生的电场强度的大小与方向；（2）球壳上的感应电荷在O点处产生的场强大小与方向．23．研究表明，带有正电荷的空气会使人感到不适，但带有负电荷的空气会使人觉得舒畅．试分析为什么在喷泉、瀑布、海边等地的空气中会含有大量的负离子？24．如图所示为一块很大的接地导体板，在与导体板相距为d的A处放有带电量为-q的点电荷．（1）试求板上感应电荷在导体内P点产生的电场强度. （2）试求感应电荷在导体外P'点产生的电场强度(P与P'点对导体板右表面是对称的)；（3）在本题情形，试分析证明导体表面附近的电场强度的方向与导体表面垂直；（4）试求导体上的感应电荷对点电荷-q的作用力．
参考答案1．C【详解】室内要保持一定的湿度，室内要勤拖地、勤洒些水；要勤洗澡、勤换衣服，以消除人体表面积聚的静电荷．对于老年人，应选择柔软、光滑的棉纺织衣物，尽量不穿化纤类衣物，以使静电的危害减少到最低限度；尽量避免使用化纤地毯和以塑料为表面材料的家具，以防止摩擦起电．故C正确，ABD错误．2．B【详解】AB．空腔导体处于静电平衡状态，导体不接地时，外部电荷只会影响导体的外表面，内部电场强度不受外部电荷的影响，但内部电荷会在导体外产生电场，即外部电场强度受到内部电荷的影响，故A错误，B正确；CD．导体接地时，属于静电屏蔽现象，屏蔽内部电荷产生的电场，即外部电场强度不受内部电荷的影响，同时外部电荷只会影响导体的外表面，内部电场强度不受外部电荷的影响，故C错误，D错误。3．D【详解】A．电刷E和F处的尖端放电过程中电荷量守恒，A错误;B．当导体静电平衡时，正电荷分布在导体球壳的外表面，B错误;CD．导体球壳外表面均匀带电，因此导体球壳表面场强大小相等，但方向不同，球壳表面电势处处相等，C错误，D正确.4．D【详解】A．若R变小，但P点的位置不变，P到Q的距离r不变，由可知，P点的场强不变，故A错误；B．若R变小，由于P点的电场强度不变，所以从一电荷从P点移到无穷远处（电势为零），电场力做功不变，P与无穷远处间的电势差不变，因而P点的电势不变。故B错误；C．若R变小（M点仍在壳内），根据题意可知，M点的电场强度仍为零，不变，因此球壳内的电势处处相等，由于球壳的变小，导致电荷从球壳移到无穷远处电场力做功增加，而球壳的电势比零大，所以球壳处的电势升高，M点的电势升高，故C错误；D．若R变大，根据题意可知，M点的电场强度仍为零，不变，选项D正确。5．D【详解】A.尘埃在电场力作用下向集尘极迁移并沉积，说明尘埃带负电，A错误；B.由于集尘极与电池的正极连接，电场方向有集尘板指向放电极，B错误；C.负电荷在电场中受电场力的方向与电场力方向相反，C错误；D.根据F=Eq可得，同一位置带电荷量越多的尘埃所受电场力越大，故D正确；6．D【详解】A．金属导体的内部电场强度处处为零，不是导体内部没有电场，故A错误；B．金属导体在点电荷附近，出现静电感应现象，导致电荷重新分布．电荷分布在外表面上，内部没有净电荷，但是有正、负电荷故B错误；C．在金属导体内部出现感应电荷的电场，正好与点电荷的电场叠加，内部电场强度处处为零，内部没有电荷的定向移动，但是电荷的无规则的运动是不停止的，故C错误；D．由以上分析可知，故D正确．7．B【详解】A．负离子在电场力的作用下，向正极移动时，碰到烟尘微粒使它带负电；因此，带电尘粒在电场力的作用下，向铝板运动，被吸附到铝板上，故A错误；BC．烟尘向铝板运动的时，在电场力作用下做加速运动，所以离铝板越近速度越大，离铝板越近动能越大，根据功能关系可知离铝板越近电势能越小，故B正确，C错误；D．根据针尖端的电场线密集，同一微粒离铝板越近则加速度越小，故D错误。8．D【详解】A．根据题意知集尘极a、c接电源正极，充电极b接电源负极（接地）．a、b两个电极之间的电场方向竖直向下，尘埃吸附到a极，合力向上，重力向下，电场力向上，尘埃带负电，故A错误；B．集尘极a、c接电源正极，充电极b接电源负极（接地）．a、b两个电极之间的电场方向竖直向下，b、c两个电极之间的电场方向竖直向上，故B错误．C．b、c两个电极之间的电场方向竖直向上，尘埃带负电，受到的电场力竖直向下，重力也竖直向下，则合力做正功，动能增加，故C错误；C．尘埃被吸附到集尘极a的过程中，电场力向上，则电场力做正功，故D正确．9．A【详解】人的手指带负电，则由于静电感应，门把手中离手指较近的一端感应出正电，离手指较远的一端感应出负电，则图A是正确的。A．该图与结论相符，选项A正确；B．该图与结论不相符，选项B错误；C．该图与结论不相符，选项C错误；D．该图与结论不相符，选项D错误；故选A.10．B【详解】A．由于金属网罩的静电屏蔽作用，B的内表面不带电，金属网罩表面的自由电子重新分布，根据“近异远同”的结论，B的右侧外表面带正电荷，B的左侧外表面负电荷，故A错误；B．由于金属网罩的静电屏蔽作用，B的内部电场强度处处为零，故验电器的金箔不张开，故B正确；
CD．金属网罩处于静电平衡状态，是等势体，则B、C 两点的电势φB=φC，故CD错误；故选B.11．B【详解】B球与A球接触后成为一个新的导体，由于带电导体的电荷只能分布于导体的外表面，故，，故B正确，ACD错误；故选B。12．D【详解】A．油罐车拖着一个铁链网，目的是将汽车与空气摩擦产生的静电导入大地，不是静电屏蔽，故A错误；
B．高楼大厦楼顶上安装有金属材质的尖塔为无线信号发射塔，同时也能起到避雷针的作用，不是静电屏蔽，故B错误；
C．小轿车车顶装有接收收音机信号的天线是为了更有效接受信号，不是静电屏蔽，故C错误；
D．高压输电线线塔上除了下面的三根较粗的输电线外，上方还有两根较细的电线可以有效防止大气中的静电对高压线的影响，利用的是静电屏蔽的原理，故D正确。
故选D。13．A【详解】AB．导体棒达到静电平衡后，棒上感应电荷在棒内A点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，方向相反，则有正点电荷在A点产生的场强方向向右，则E1的方向沿OA连线向左，故A正确，B错误；C．导体棒达到静电平衡后，棒内场强处处为0，故C错误；D．在O点放置电荷量为2Q的点电荷，导体棒达到静电平衡后，棒内场强处处为0，故D错误。故选A。14．CD【详解】A．根据电荷守恒定律，电荷不能消灭，也不能创生，只会发生转移．故A错误．B．此过程中电荷仍然守恒，电荷没有消失，只是被潮湿的空气导走而已，仍然遵循电荷守恒定律．故B错误．C．金属小球上的负电荷减少是由于潮湿的空气将电子导走了．故C正确．D．该现象是潮湿的空气将电子导走了，是电子的转移引起，仍遵守电荷守恒定律．故D正确．15．AC【详解】A．由于静电感应，则B球带负电，A球带正电，故A正确； B．由于静电感应，C球带负电，故B错误； CD．D球在金属球壳的外部，会带上与球壳相同的电荷，即D球带正电；而E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E球不带电。故C正确，D错误。 故选AC．16．保持生活环境有一定的湿度，因为随着环境湿度的增加，在干燥的天气里容易产生的静电，将容易被引导走，以减少静电电击等危害的可能【详解】保持生活环境有一定的湿度，因为随着环境湿度的增加，产生的静电将容易被引导走，以减少静电电击等危害的可能。17．正    导体    绝缘体    正    正    负    正    【详解】复印机的工作原理是先使硒鼓带正电，并利用光学方法将原稿。上的字迹成像在硒鼓上，留下带正电的静电潜像，再靠静电的吸引力吸住带负电的墨粉，显出字迹，然后用带正电的白纸与硒鼓接触，带走其上的墨粉，最后加热使墨粉牢固地停留在纸上。18．负    电    【详解】[1][2]静电复印时先使硒鼓带正电，再利用光学系统将原稿上的字迹的像成在晒鼓上，这样，在硒鼓上负电的墨粉与硒鼓表面接触后，墨粉就被“静电潜像”吸引，显出墨粉组成的字迹。最后，带正电的白纸与硒鼓表面墨粉组成的字迹接触，将墨粉吸到白纸上，就完成了复印的任务；19．正电    不带电    【解析】【详解】(1)[1]把导体A和B接触后分开，再移走C，导体A和B由于感应起电带上异种电荷，由于同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，离C比较近的B带上与C相反的电荷，即负电荷，A带上正电荷。(2)[2]A、B接触，先移去C后，A、B上的电荷重新分布，再把A、B分开，则A、B都不带电。20．金属    屏蔽头盔    【详解】（1）[1]由以上四步可知，影响信号接收的为金属，故可知电磁波在传播过程中遇到金属时强度会减弱；（2）[2]金属可以减小电磁波的强度，则我们可以发明一种金属罩，而减小一些精密仪器受电磁波的影响，例如：屏蔽衣，屏蔽头盔，屏蔽眼镜等。21．    沿Oq连线指向q【详解】水平导体棒当达到静电平衡后，棒上感应电荷中点O处产生的场强大小与点电荷+q在该处产生的电场强度大小相等，方向相反。则棒上感应电荷在棒内中点产生的场强大小为：由于O处的合场强为零，所以感应电荷产生的场强方向与点电荷+q在该处产生的电场强度的方向相反，即沿Oq连线且指向+q。22．（1）  方向向左；   （2） 　方向向右【详解】(1)由点电荷场强公式，所以－Q在O点产生的电场强度的大小场强方向向左；(2)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。23．见解析【详解】在喷泉、瀑布、海边等地，往往会有大量的水滴飞溅在空气中，在水滴飞溅的过程中，较大的水滴与空气摩擦后，水滴将带上正电荷，而空气则带上了负电荷．而且，空气中的部分负电荷又会转移到悬浮在空气中的小水滴上，从而在空气中形成了大量的有益于人类健康的负离子。24．见解析所示【解析】【详解】(1)导体板静电平衡后有E感=E点，且方向相反，因此板上感应电荷在导体内P点产生的场强其中r为AP间距离，方向沿AP，如图甲所示．甲(2)因为导体接地，感应电荷分布在右表面，感应电荷在P点和P'点的电场具有对称性，因此有：方向如图所示． (3)考察导体板在表面两侧很靠近表面的两点P1点和P1'．如前述分析，感应电荷在导体外P1'点产生的场强大小为:.点电荷-q在P1'点产生的场强大小与之相同，它们的方向如图乙所示．从图乙看出，P1'点的场强为上述两个场强的矢量和，即与导体表面垂直．乙(4)重复(2)的分析可知，感应电荷在-q所在处A点的场强为:方向垂直于导体板指向右方该场作用于点电荷-q的电场力为：负号表示力的方向垂直于导体板指向左方。