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高中物理人教版 (2019)必修 第三册4 静电的防止与利用优秀随堂练习题
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这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第三册4 静电的防止与利用优秀随堂练习题，文件包含94静电的防止与利用分层练习原卷版docx、94静电的防止与利用分层练习解析版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共28页， 欢迎下载使用。
静电平衡
1．（2022·全国·高二单元测试）对于电场中处于静电平衡状态的导体，下列分析不正确的是（ ）
A．导体内部的场强处处为零
B．导体内部没有电荷，电荷只能分布在导体的外表面
C．导体内部是外电场与感应电荷电场叠加后的合场强，其大小为零
D．处于静电平衡的导体内部的自由电子不再运动
【答案】D
【详解】A．导体处于静电平衡时，导体内部的场强处处为零，选项A正确；
B．导体处于静电平衡时，导体内部没有电荷，电荷只能分布在导体的外表面，选项B正确；
C．导体内部是外电场与感应电荷电场叠加后的合场强，两者等大反向，合场强大小为零，选项C正确；
D．静电平衡是指内部场强处处为零，内部没有多余的“净”电荷，但导体内的自由电子仍在无规则运动，故D错误；此题选择不正确的选项，故选D。
2．（2022·河北保定·高一期末）（多选）如图所示，不规则的导体处于电场强度大小为、方向水平向右的匀强电场中，处于静电平衡状态。对于导体内部由静电感应产生的电场的电场强度，下列说法正确的是（ ）
A．大小为B．大小为
C．方向水平向左D．方向水平向右
【答案】AC
【详解】静电平衡状态下，对于导体内部合场强为零，故感应电场的电场强度与原电场的电场强度等大反向，故AC正确，BD错误。故选AC。
3．（2022·江苏南通·高一期末）如图所示，将带正电荷Q的导体球C靠近不带电的导体，若沿虚线1将导体分成A、B两部分，这两部分所带电荷量大小分别为QA、QB；若沿虚线2将导体分成两部分，这两部分所带电荷量大小分别为QA′和QB′。对于上述实验，电荷量关系正确的是（ ）
A．QAB．QA=QB，QA>QA′
C．QA′D．QA′=QB′，QB【答案】D
【详解】当导体处于静电平衡状态时，不管是沿虚线1将导体分开还是沿虚线2将导体分开，两部分所带异种电荷量的大小均相等，即QA=QB，QA′=QB′
若沿虚线1将导体分成A、B两部分，由于虚线1距正电荷Q较远，A部分感应出的正电荷较少，即B部分感应出的负电荷较少，有QA4．（2022·浙江台州·高二期末）如图所示为某带电导体四周的电场线分布，M、N是电场中两点，则（ ）
A．导体左侧带正电，右侧带负电B．导体左侧的电荷分布密度大于右侧
C．M点的电场强度大于N点的电场强度D．导体内部的P点场强为零
【答案】D
【详解】A．由电场线分布可知，导体左右两侧均带正电，故A错误；
B．右侧电场线分布较密集，可知导体电荷分布密度左侧小于右侧，故B错误；
C．因N点电场线较M点密集，则N点的电场强度大于M点的电场强度，故C错误；
D．导体处于静电平衡状态，所以内部场强为零，故D正确。故选D。
5．（2022·贵州·黔西南州金成实验学校高一期末）如图，导体棒原来不带电，现将一电荷量为的正点电荷放在棒的中心轴线上距离棒的左端处，A、B为棒上中心轴线上的两点，A距离棒左端为，A、B间的距离也为，静电力常数为。当棒达到静电平衡后（ ）
A．棒左端感应出正电荷，右端感应出负电荷
B．A点场强大于B点的场强
C．A点场强小于B点的场强
D．棒上感应电荷在A点产生的场强大小为
【答案】D
【详解】A．由于q为正电荷，根据静电感应规律可知棒左端感应负电荷，右端感应正电荷，故A错误；
BC．处于静电平衡的导体是等势体，内部场强处处为零，A、B两点的场强都是零，故BC错误；
D．静电平衡时A点的合场强为零，因此感应电荷在A点的场强与点电荷q在A点的场强等值反向，得棒上感应电荷在A点产生的场强大小为，故D正确。故选D。
尖端放电
6．（2022·吉林·通榆县第一中学校高一期末）高压输电线路的铁塔顶端有一条比下面输电线细的金属线，它的作用是（ ）
A．提高铁塔的稳定性
B．传输零线的电流
C．防雷电，起到避雷针的作用
D．作为备用线，供输电线断开时应急使用
【答案】C
【详解】输电细线起着与避雷针相似的作用，通过放电中和周围空气中的电荷，可以防止雷击，故ABD错误，C正确。故选C。
7．（2022·浙江·绍兴市教育教学研究院高一期末）武当山主峰——天柱峰上有一座金殿，常出现雷火炼殿的奇观：在雷雨交加时，屋顶常会出现盆大的火球，来回滚动。雨过天晴时，大殿屋顶金光灿灿，像被重新洗过一般，如图所示，对此，下列分析正确的是（ ）
A．出现雷火炼殿现象时，大殿内的人是危险的
B．金殿肯定是一个庞大的优良导体
C．金殿顶部肯定很少有带尖的结构，不易放电
D．金殿如果安装了避雷针，这种雷火炼殿现象仍会经常出现
【答案】BC
【详解】AB．雷雨天气时，金殿上空聚集大量电荷，金殿是一个优良导体，由于静电屏蔽作用，大殿内的人是安全的，A错误，B正确；
C．金殿顶部如果有较多带尖的结构，尖端放电效果明显，则无法观测到雷火炼殿现象，因此可以断定金殿顶部肯定很少有带尖的结构，不易放电，C正确；
D．金殿如果安装了避雷针，雷雨天气时金殿上空聚集的电荷将被导入大地，雷火炼殿现象无法观察到，D错误。故选BC。
8．（2022·全国·高二课时练习）如图是一款避雷针原理演示器，上下金属板之间用绝缘材料固定，尖端电极和球形电极与下金属板连接，给上下金属板接感应圈并逐渐升高电压，当电压逐渐升高时（ ）
A．尖端电极先放电B．球形电极先放电C．两电极同时放电D．两电极都不放电
【答案】A
【详解】由图示可知，一个为尖头、一个为圆头。当上下金属板接在高压电源上，因末端越尖越容易放电，故可以观察到尖的金属柱容易放电，这种放电现象叫做尖端放电，故A正确，BCD错误。故选A。
9．（2022·浙江·舟山教育学院高二期末）如图甲所示，高压输电线上使用“”形刚性绝缘支架支撑电线，防止电线相碰造成短路。示意图如图乙所示，、、、为四根导线，为正方形，几何中心为，当四根导线通有等大同向电流时（ ）
A．所受安培力的方向沿正方形的对角线方向
B．对的安培力小于对的安培力
C．几何中心点的磁感应强度不为零
D．夜间高压输电线周围有时会出现一层绿色光晕，这是一种强烈的尖端放电现象
【答案】A
【详解】A．根据同向电流相互吸引，可知受其余三根导线的吸引力分别指向三根导线，根据对称性可知，与对的安培力大小相等，所以两者对的合力沿方向，而对的安培力也是沿方向，故所受安培力的方向沿正方形的对角线方向，A正确；
B．由图乙可知，离的距离比离的距离小，说明电流产生的磁场在处比在处强，故对的安培力大于对的安培力，B错误；
C．因四根导线中的电流大小相等，方向相同，点与四根导线的距离相等，由安培定则可知电流与电流在点的磁感应强度大小相等，方向相反，电流与电流在点的磁感应强度大小相等，方向相反，故几何中心点的磁感应强度为零，C错误；
D．夜间高压输电线周围有时会出现一层绿色光晕，这是一种微弱的尖端放电现象，D错误；故选A。
10．（2022·四川·遂宁安居育才卓同国际学校模拟预测）（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，底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，乌云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．避雷针上的电流方向从尖端流向底端
C．避雷针尖端附近的电场强度比避雷针底端附近的电场强度小
D．地磁场对避雷针的作用力方向向西
【答案】AD
【详解】A．根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，可知云层靠近避雷针时，针尖感应出正电荷，A正确；B．负电荷从尖端流向底端，而电流的方向规定为正电荷运动的方向，因此电流的方向从底端流向尖端，B错误；C．由于电荷更容易集中到尖端，从而避雷针尖端附近的电场强度比避雷针底端附近的电场强度大，C错误；D．根据左手定则可知，地磁场对避雷针的作用力方向向西，D正确。故选AD。
静电屏蔽
11．（2022·全国·高一）如图所示，一有线电视信号线内有一层铜质金属网，其主要作用是（ ）
A．加固作用不易折断信号线
B．用于信号的传输
C．为防止外界电场干扰
D．铜芯与金属网分别接在电路的两极，便于构通回路
【答案】C
【详解】根据静电屏蔽原理，金属网能屏蔽外部电场，使其不受外部电场的影响，则有线电视信号线内有一层铜质金属网，其主要作用是为防止外界电场干扰。故选C。
12．（2021·全国·高二期中）（多选）如图所示，带电体Q靠近一个接地空腔导体，空腔里面无电荷．在静电平衡后，下列物理量中等于零的是 ( )
A．导体腔内任意点的场强
B．导体腔内任意点的电势
C．导体外表面的电荷量
D．导体空腔内表面的电荷量
【答案】ABD
【详解】因为接地空腔导体里面无电荷，带电体Q感应远端为正电荷，近端为负电荷，导体接地，说明远端为地球，近端为导体，故导体外表面带负电荷，外表面的电荷量不为零，C错误；而空腔内由于静电屏蔽的作用，其内部的场强为零，故A正确；但因为无穷远处的电势为零，而地球相当于很远的地方，故地球上电势为零，而导体与地球相连，是一个等势体，故导体空腔内任意点的电势也为零，B正确；导体空腔内表面的电荷量为零，即内表面没有电荷，D正确．
【点晴】如果导体空腔不与大地相连，则空腔内部的电场强度为零，电势不为零，在空腔的右侧感应负电荷，在空腔的左侧感应正电荷；如果空腔接地，则说明空腔与地球连成了一个整体，它们是一个等势体，其内部的场强为零，电势也为零．
13．（2016·福建·高二期中）（多选）如图所示，导体球A与导体球壳B同心，原来都不带电，也不接地，设M、N两点的场强大小为EM和EN，下列说法中正确的是（ ）
A．若使A带电，则EM ≠ 0，EN = 0
B．若使B带电，则EM = 0，EN ≠ 0
C．若使A球带电，B球接地，则EM = 0，EN = 0
D．若使A球带电，B球接地，则EM ≠ 0，EN = 0
【答案】BD
【详解】A．如果A带电，则会感应B内部带异种电荷，外部电性与A相同，那么EM和EN均不为0，A错误；
B．如果B带电，由于同种电荷的排斥，电荷只分布在外表面，则EM为0，EN不为0，B正确；
CD．如使A球带电，B球接地，是接地屏蔽，则EM不为0，EN为0，C错误，D正确。故选BD。
14．（2021·全国·高二专题练习）（多选）如图所示，原来不带电的金属球壳内壁接地，将一带正电的小球放入其中，但不与球壳接触，则( )
A．球壳内壁带负电
B．球壳外壁带正电
C．球壳外壁不带电
D．若将接地线去掉再移去正电荷，球壳外壁带负电
【答案】ACD
【详解】由静电屏蔽知识可得，未接地前电场线分布特点如图，
球壳是个等势体，无论是内壳还是外壳接地，都是大地上的电子受电场力作用逆着电场线与外壳正电中和，使外壳不带电，故AC正确，B错．若移出正电荷，则剩余负电都分布在外表面，D正确．故选ACD.
15．（2021·甘肃·天水市第一中学高二阶段练习）（多选）如图所示，在绝缘板上放有一个不带电的金箔验电器A和一个带正电荷的空腔导体B，下列实验方法中能使验电器金属箔片张开的是（ ）
A．用取电棒C（带绝缘柄的导体棒）先跟B的内壁接触一下后再跟A接触
B．用绝缘导线把验电器跟取电棒C的导体部分相连，再把取电棒与B的内壁接触
C．使验电器A靠近B，再用金属网罩罩住B
D．使验电器A靠近B，再用金属网罩罩住A
【答案】BC
【详解】A．导体球壳B的电荷都在外表面上，因此用取电棒C跟B的内壁接触，根本取不到电荷，因此不会使验电器的金属箔片张开，A错误；
B．用绝缘导线把验电器跟取电棒C的导体部分相连，再把取电棒与B的内壁接触，这时验电器的金属球和导体壳电势相等，会带上同种电荷，因此验电器金属箔片会张开，B正确；
CD．使验电器A靠近B，即使用金属网罩罩住B，在金属网内表面感应出负电荷，外表面感应出正电荷，在金属网外仍有电场，会使金属球A带负电荷，金属箔片带正电荷，金属箔片会张开；而如果金属网罩罩住A，由于静电屏蔽，A不会有感应电荷，金属箔片不会张开，因此C正确，D错误。故选BC。
静电吸附
16．（2021·江西省广丰中学高二开学考试）如图为静电除尘器除尘原理的示意图。尘埃在电场中通过某种机制带电，在静电力的作用下向集尘极迁移并沉积，以达到除尘的目的。下列表述正确的是（ ）
A．到达集尘极的尘埃带负电荷
B．场强方向由放电极指向集尘极
C．带电尘埃所受静电力的方向与场强方向相同
D．同一位置带电荷量越多的尘埃所受静电力越小
【答案】A
【详解】B．由于集尘极与直流高压电的正极连接，场强方向从集尘极指向放电极，B错误；
AC．尘埃在静电力作用下向集尘极迁移并沉积，说明尘埃带负电，负电荷在电场中受静电力的方向与场强方向相反，故A正确，C错误；
D．同一位置的电场强度不变，由知带电荷量越多的尘埃所受静电力越大，D错误。故选A。
17．（2022·河南·郏县第一高级中学高一期末）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
【答案】B
【详解】A．曝光时字迹阴影部分应该带电才能吸附色粉，光照部分不带电，因此半导体光照部分电阻应该减小，阴影部分电阻增大，A错误；
B．感光鼓带正电，色粉若被吸附应该带负电，B正确；
C．色粉的带电通常是通过色粉与载体的摩擦获得，摩擦起电的两个物体所带电性相反， C错误；
D．色粉带负电，若被吸附到复印纸上，纸张应带正电，D错误。故选B。
18．（2021·湖北·华中师大一附中高一期末）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。
19．（2021·江西·丰城九中高二阶段练习）一金属球，原来不带电，现在沿球直径的延长线上放置一根均匀带电的细杆MN，如图所示。金属球上感应电荷产生的电场在球内直径上、、三点的场强大小分别为、、，三者相比，则（ ）
A．最大B．最大
C．最大D．
【答案】C
【详解】金属球上感应电荷产生的附加电场与带电的细杆MN产生的场强大小相等，方向相反，相互抵消。c点离带电的细杆MN最近，带电的细杆MN在c点处产生的场强最大，则金属球上感应电荷在c点处产生的场强最大；而a点离带电杆最远，则金属球上感应电荷在a点处产生的场强最小，所以Ec>Eb>Ea。故选C。
20．（2020·全国·高二课时练习）（多选）滚筒式静电分选器由料斗A、导板B、导体滚筒C，刮板D、料槽E、F和放电针G等部件组成。C与G分别接于直流高压电源的正负极，并将C接地，如图所示。电源电压很高，足以使放电针G附近的空气发生电离而产生大量离子。现有导电性能不同的两种物质粉粒a、b的混合物从料斗A下落，沿导板B到达转动的滚筒C上，粉粒a具有良好的导电性，粉粒b具有良好的绝缘性，下列说法中正确的是（ ）
A．粉粒a落入料槽F，粉粒b落入料槽E
B．粉粒b落入料槽F，粉粒a落入料槽E
C．若滚筒C不接地而放电针G接地，从工作原理上看，这也是允许的
D．若滚筒C不接地而放电针G接地，从工业实用角度看，这也是允许的
【答案】AC
【详解】AB．因为和分别接在高压电源的正、负极上，放电针附近形成很强的电场，使放电针附近的空气电离而产生大量离子，其中的负离子在奔向正极的过程中被吸附到粉粒、上，、因吸附负离子而带负电，被吸引到带正电的滚筒上，因具有良好的导电性，所带电荷被上的正电荷中和并最终带上和相同的电荷而被排斥，落入料槽，粉粒因具有良好的绝缘性，所带负电荷而不会被中和，和相互吸引，被吸引到滚筒上，直到处被刮板刮落而落入料槽中，A正确，B错误；
CD．若滚筒不接地而放电针接地，同样能使放电针附近空气电离，从工作原理上看是允许的，但滚筒不接地具有高压，不安全，从工业实用角度看，不允许，C正确，D错误。故选AC。
21．（多选）如图所示，M点有电荷量为Q的负点电荷，在距离点电荷为r处放入厚度为d的平行金属板，N点为金属板内距表面为的点，MN连线与金属板表面垂直。当金属板处于静电平衡时，下列说法正确的是（ ）
A．金属板的左侧面感应出正电荷
B．金属板的左侧面感应出负电荷
C．感应电荷在N点产生的电场强度，方向沿MN连线向右
D．感应电荷在N点产生的电场强度，方向沿MN连线向右
【答案】AD
【详解】AB．根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引规律，M点的点电荷带负电，在金属板的左侧面感应出正电荷，A正确，B错误；
CD．金属板内部合场强为零，故感应电荷在N点产生的电场强度与点电荷在N点产生的电场强度等大反向，根据可得，感应电荷在N点产生的电场强度，方向沿MN连线向右，C错误，D正确。故选AD。
22．（2022·北京·模拟预测）（1）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。已知静电力常量为k。
a．根据电场强度的定义式和库仑定律，推导一个电荷量为Q的点电荷，在与之相距r处的电场强度的表达式__________。
b．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Q，A、B是到球心的距离分别为r1和r2的两点，则A点的场强E1=__________，B点的场强E2=__________。
（2）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。
a．类比点电荷电场强度的表达式，写出一个质量为m的质点在与之相距r处的引力场强度EG的表达式_______。
b．假设沿地轴的方向凿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R、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x轴，请在图3中作图描述隧道中地球引力场强度随x变化的规律，并说明作图依据______。
【答案】 0
【详解】（1）[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] [3] 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
（2）[4] 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
[5] 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
23．（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。
24．（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。
25．（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
静电平衡
1．（2022·全国·高二单元测试）对于电场中处于静电平衡状态的导体，下列分析不正确的是（ ）
A．导体内部的场强处处为零
B．导体内部没有电荷，电荷只能分布在导体的外表面
C．导体内部是外电场与感应电荷电场叠加后的合场强，其大小为零
D．处于静电平衡的导体内部的自由电子不再运动
【答案】D
【详解】A．导体处于静电平衡时，导体内部的场强处处为零，选项A正确；
B．导体处于静电平衡时，导体内部没有电荷，电荷只能分布在导体的外表面，选项B正确；
C．导体内部是外电场与感应电荷电场叠加后的合场强，两者等大反向，合场强大小为零，选项C正确；
D．静电平衡是指内部场强处处为零，内部没有多余的“净”电荷，但导体内的自由电子仍在无规则运动，故D错误；此题选择不正确的选项，故选D。
2．（2022·河北保定·高一期末）（多选）如图所示，不规则的导体处于电场强度大小为、方向水平向右的匀强电场中，处于静电平衡状态。对于导体内部由静电感应产生的电场的电场强度，下列说法正确的是（ ）
A．大小为B．大小为
C．方向水平向左D．方向水平向右
【答案】AC
【详解】静电平衡状态下，对于导体内部合场强为零，故感应电场的电场强度与原电场的电场强度等大反向，故AC正确，BD错误。故选AC。
3．（2022·江苏南通·高一期末）如图所示，将带正电荷Q的导体球C靠近不带电的导体，若沿虚线1将导体分成A、B两部分，这两部分所带电荷量大小分别为QA、QB；若沿虚线2将导体分成两部分，这两部分所带电荷量大小分别为QA′和QB′。对于上述实验，电荷量关系正确的是（ ）
A．QA
C．QA′
【详解】当导体处于静电平衡状态时，不管是沿虚线1将导体分开还是沿虚线2将导体分开，两部分所带异种电荷量的大小均相等，即QA=QB，QA′=QB′
若沿虚线1将导体分成A、B两部分，由于虚线1距正电荷Q较远，A部分感应出的正电荷较少，即B部分感应出的负电荷较少，有QA
A．导体左侧带正电，右侧带负电B．导体左侧的电荷分布密度大于右侧
C．M点的电场强度大于N点的电场强度D．导体内部的P点场强为零
【答案】D
【详解】A．由电场线分布可知，导体左右两侧均带正电，故A错误；
B．右侧电场线分布较密集，可知导体电荷分布密度左侧小于右侧，故B错误；
C．因N点电场线较M点密集，则N点的电场强度大于M点的电场强度，故C错误；
D．导体处于静电平衡状态，所以内部场强为零，故D正确。故选D。
5．（2022·贵州·黔西南州金成实验学校高一期末）如图，导体棒原来不带电，现将一电荷量为的正点电荷放在棒的中心轴线上距离棒的左端处，A、B为棒上中心轴线上的两点，A距离棒左端为，A、B间的距离也为，静电力常数为。当棒达到静电平衡后（ ）
A．棒左端感应出正电荷，右端感应出负电荷
B．A点场强大于B点的场强
C．A点场强小于B点的场强
D．棒上感应电荷在A点产生的场强大小为
【答案】D
【详解】A．由于q为正电荷，根据静电感应规律可知棒左端感应负电荷，右端感应正电荷，故A错误；
BC．处于静电平衡的导体是等势体，内部场强处处为零，A、B两点的场强都是零，故BC错误；
D．静电平衡时A点的合场强为零，因此感应电荷在A点的场强与点电荷q在A点的场强等值反向，得棒上感应电荷在A点产生的场强大小为，故D正确。故选D。
尖端放电
6．（2022·吉林·通榆县第一中学校高一期末）高压输电线路的铁塔顶端有一条比下面输电线细的金属线，它的作用是（ ）
A．提高铁塔的稳定性
B．传输零线的电流
C．防雷电，起到避雷针的作用
D．作为备用线，供输电线断开时应急使用
【答案】C
【详解】输电细线起着与避雷针相似的作用，通过放电中和周围空气中的电荷，可以防止雷击，故ABD错误，C正确。故选C。
7．（2022·浙江·绍兴市教育教学研究院高一期末）武当山主峰——天柱峰上有一座金殿，常出现雷火炼殿的奇观：在雷雨交加时，屋顶常会出现盆大的火球，来回滚动。雨过天晴时，大殿屋顶金光灿灿，像被重新洗过一般，如图所示，对此，下列分析正确的是（ ）
A．出现雷火炼殿现象时，大殿内的人是危险的
B．金殿肯定是一个庞大的优良导体
C．金殿顶部肯定很少有带尖的结构，不易放电
D．金殿如果安装了避雷针，这种雷火炼殿现象仍会经常出现
【答案】BC
【详解】AB．雷雨天气时，金殿上空聚集大量电荷，金殿是一个优良导体，由于静电屏蔽作用，大殿内的人是安全的，A错误，B正确；
C．金殿顶部如果有较多带尖的结构，尖端放电效果明显，则无法观测到雷火炼殿现象，因此可以断定金殿顶部肯定很少有带尖的结构，不易放电，C正确；
D．金殿如果安装了避雷针，雷雨天气时金殿上空聚集的电荷将被导入大地，雷火炼殿现象无法观察到，D错误。故选BC。
8．（2022·全国·高二课时练习）如图是一款避雷针原理演示器，上下金属板之间用绝缘材料固定，尖端电极和球形电极与下金属板连接，给上下金属板接感应圈并逐渐升高电压，当电压逐渐升高时（ ）
A．尖端电极先放电B．球形电极先放电C．两电极同时放电D．两电极都不放电
【答案】A
【详解】由图示可知，一个为尖头、一个为圆头。当上下金属板接在高压电源上，因末端越尖越容易放电，故可以观察到尖的金属柱容易放电，这种放电现象叫做尖端放电，故A正确，BCD错误。故选A。
9．（2022·浙江·舟山教育学院高二期末）如图甲所示，高压输电线上使用“”形刚性绝缘支架支撑电线，防止电线相碰造成短路。示意图如图乙所示，、、、为四根导线，为正方形，几何中心为，当四根导线通有等大同向电流时（ ）
A．所受安培力的方向沿正方形的对角线方向
B．对的安培力小于对的安培力
C．几何中心点的磁感应强度不为零
D．夜间高压输电线周围有时会出现一层绿色光晕，这是一种强烈的尖端放电现象
【答案】A
【详解】A．根据同向电流相互吸引，可知受其余三根导线的吸引力分别指向三根导线，根据对称性可知，与对的安培力大小相等，所以两者对的合力沿方向，而对的安培力也是沿方向，故所受安培力的方向沿正方形的对角线方向，A正确；
B．由图乙可知，离的距离比离的距离小，说明电流产生的磁场在处比在处强，故对的安培力大于对的安培力，B错误；
C．因四根导线中的电流大小相等，方向相同，点与四根导线的距离相等，由安培定则可知电流与电流在点的磁感应强度大小相等，方向相反，电流与电流在点的磁感应强度大小相等，方向相反，故几何中心点的磁感应强度为零，C错误；
D．夜间高压输电线周围有时会出现一层绿色光晕，这是一种微弱的尖端放电现象，D错误；故选A。
10．（2022·四川·遂宁安居育才卓同国际学校模拟预测）（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，底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，乌云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．避雷针上的电流方向从尖端流向底端
C．避雷针尖端附近的电场强度比避雷针底端附近的电场强度小
D．地磁场对避雷针的作用力方向向西
【答案】AD
【详解】A．根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，可知云层靠近避雷针时，针尖感应出正电荷，A正确；B．负电荷从尖端流向底端，而电流的方向规定为正电荷运动的方向，因此电流的方向从底端流向尖端，B错误；C．由于电荷更容易集中到尖端，从而避雷针尖端附近的电场强度比避雷针底端附近的电场强度大，C错误；D．根据左手定则可知，地磁场对避雷针的作用力方向向西，D正确。故选AD。
静电屏蔽
11．（2022·全国·高一）如图所示，一有线电视信号线内有一层铜质金属网，其主要作用是（ ）
A．加固作用不易折断信号线
B．用于信号的传输
C．为防止外界电场干扰
D．铜芯与金属网分别接在电路的两极，便于构通回路
【答案】C
【详解】根据静电屏蔽原理，金属网能屏蔽外部电场，使其不受外部电场的影响，则有线电视信号线内有一层铜质金属网，其主要作用是为防止外界电场干扰。故选C。
12．（2021·全国·高二期中）（多选）如图所示，带电体Q靠近一个接地空腔导体，空腔里面无电荷．在静电平衡后，下列物理量中等于零的是 ( )
A．导体腔内任意点的场强
B．导体腔内任意点的电势
C．导体外表面的电荷量
D．导体空腔内表面的电荷量
【答案】ABD
【详解】因为接地空腔导体里面无电荷，带电体Q感应远端为正电荷，近端为负电荷，导体接地，说明远端为地球，近端为导体，故导体外表面带负电荷，外表面的电荷量不为零，C错误；而空腔内由于静电屏蔽的作用，其内部的场强为零，故A正确；但因为无穷远处的电势为零，而地球相当于很远的地方，故地球上电势为零，而导体与地球相连，是一个等势体，故导体空腔内任意点的电势也为零，B正确；导体空腔内表面的电荷量为零，即内表面没有电荷，D正确．
【点晴】如果导体空腔不与大地相连，则空腔内部的电场强度为零，电势不为零，在空腔的右侧感应负电荷，在空腔的左侧感应正电荷；如果空腔接地，则说明空腔与地球连成了一个整体，它们是一个等势体，其内部的场强为零，电势也为零．
13．（2016·福建·高二期中）（多选）如图所示，导体球A与导体球壳B同心，原来都不带电，也不接地，设M、N两点的场强大小为EM和EN，下列说法中正确的是（ ）
A．若使A带电，则EM ≠ 0，EN = 0
B．若使B带电，则EM = 0，EN ≠ 0
C．若使A球带电，B球接地，则EM = 0，EN = 0
D．若使A球带电，B球接地，则EM ≠ 0，EN = 0
【答案】BD
【详解】A．如果A带电，则会感应B内部带异种电荷，外部电性与A相同，那么EM和EN均不为0，A错误；
B．如果B带电，由于同种电荷的排斥，电荷只分布在外表面，则EM为0，EN不为0，B正确；
CD．如使A球带电，B球接地，是接地屏蔽，则EM不为0，EN为0，C错误，D正确。故选BD。
14．（2021·全国·高二专题练习）（多选）如图所示，原来不带电的金属球壳内壁接地，将一带正电的小球放入其中，但不与球壳接触，则( )
A．球壳内壁带负电
B．球壳外壁带正电
C．球壳外壁不带电
D．若将接地线去掉再移去正电荷，球壳外壁带负电
【答案】ACD
【详解】由静电屏蔽知识可得，未接地前电场线分布特点如图，
球壳是个等势体，无论是内壳还是外壳接地，都是大地上的电子受电场力作用逆着电场线与外壳正电中和，使外壳不带电，故AC正确，B错．若移出正电荷，则剩余负电都分布在外表面，D正确．故选ACD.
15．（2021·甘肃·天水市第一中学高二阶段练习）（多选）如图所示，在绝缘板上放有一个不带电的金箔验电器A和一个带正电荷的空腔导体B，下列实验方法中能使验电器金属箔片张开的是（ ）
A．用取电棒C（带绝缘柄的导体棒）先跟B的内壁接触一下后再跟A接触
B．用绝缘导线把验电器跟取电棒C的导体部分相连，再把取电棒与B的内壁接触
C．使验电器A靠近B，再用金属网罩罩住B
D．使验电器A靠近B，再用金属网罩罩住A
【答案】BC
【详解】A．导体球壳B的电荷都在外表面上，因此用取电棒C跟B的内壁接触，根本取不到电荷，因此不会使验电器的金属箔片张开，A错误；
B．用绝缘导线把验电器跟取电棒C的导体部分相连，再把取电棒与B的内壁接触，这时验电器的金属球和导体壳电势相等，会带上同种电荷，因此验电器金属箔片会张开，B正确；
CD．使验电器A靠近B，即使用金属网罩罩住B，在金属网内表面感应出负电荷，外表面感应出正电荷，在金属网外仍有电场，会使金属球A带负电荷，金属箔片带正电荷，金属箔片会张开；而如果金属网罩罩住A，由于静电屏蔽，A不会有感应电荷，金属箔片不会张开，因此C正确，D错误。故选BC。
静电吸附
16．（2021·江西省广丰中学高二开学考试）如图为静电除尘器除尘原理的示意图。尘埃在电场中通过某种机制带电，在静电力的作用下向集尘极迁移并沉积，以达到除尘的目的。下列表述正确的是（ ）
A．到达集尘极的尘埃带负电荷
B．场强方向由放电极指向集尘极
C．带电尘埃所受静电力的方向与场强方向相同
D．同一位置带电荷量越多的尘埃所受静电力越小
【答案】A
【详解】B．由于集尘极与直流高压电的正极连接，场强方向从集尘极指向放电极，B错误；
AC．尘埃在静电力作用下向集尘极迁移并沉积，说明尘埃带负电，负电荷在电场中受静电力的方向与场强方向相反，故A正确，C错误；
D．同一位置的电场强度不变，由知带电荷量越多的尘埃所受静电力越大，D错误。故选A。
17．（2022·河南·郏县第一高级中学高一期末）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
【答案】B
【详解】A．曝光时字迹阴影部分应该带电才能吸附色粉，光照部分不带电，因此半导体光照部分电阻应该减小，阴影部分电阻增大，A错误；
B．感光鼓带正电，色粉若被吸附应该带负电，B正确；
C．色粉的带电通常是通过色粉与载体的摩擦获得，摩擦起电的两个物体所带电性相反， C错误；
D．色粉带负电，若被吸附到复印纸上，纸张应带正电，D错误。故选B。
18．（2021·湖北·华中师大一附中高一期末）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。
19．（2021·江西·丰城九中高二阶段练习）一金属球，原来不带电，现在沿球直径的延长线上放置一根均匀带电的细杆MN，如图所示。金属球上感应电荷产生的电场在球内直径上、、三点的场强大小分别为、、，三者相比，则（ ）
A．最大B．最大
C．最大D．
【答案】C
【详解】金属球上感应电荷产生的附加电场与带电的细杆MN产生的场强大小相等，方向相反，相互抵消。c点离带电的细杆MN最近，带电的细杆MN在c点处产生的场强最大，则金属球上感应电荷在c点处产生的场强最大；而a点离带电杆最远，则金属球上感应电荷在a点处产生的场强最小，所以Ec>Eb>Ea。故选C。
20．（2020·全国·高二课时练习）（多选）滚筒式静电分选器由料斗A、导板B、导体滚筒C，刮板D、料槽E、F和放电针G等部件组成。C与G分别接于直流高压电源的正负极，并将C接地，如图所示。电源电压很高，足以使放电针G附近的空气发生电离而产生大量离子。现有导电性能不同的两种物质粉粒a、b的混合物从料斗A下落，沿导板B到达转动的滚筒C上，粉粒a具有良好的导电性，粉粒b具有良好的绝缘性，下列说法中正确的是（ ）
A．粉粒a落入料槽F，粉粒b落入料槽E
B．粉粒b落入料槽F，粉粒a落入料槽E
C．若滚筒C不接地而放电针G接地，从工作原理上看，这也是允许的
D．若滚筒C不接地而放电针G接地，从工业实用角度看，这也是允许的
【答案】AC
【详解】AB．因为和分别接在高压电源的正、负极上，放电针附近形成很强的电场，使放电针附近的空气电离而产生大量离子，其中的负离子在奔向正极的过程中被吸附到粉粒、上，、因吸附负离子而带负电，被吸引到带正电的滚筒上，因具有良好的导电性，所带电荷被上的正电荷中和并最终带上和相同的电荷而被排斥，落入料槽，粉粒因具有良好的绝缘性，所带负电荷而不会被中和，和相互吸引，被吸引到滚筒上，直到处被刮板刮落而落入料槽中，A正确，B错误；
CD．若滚筒不接地而放电针接地，同样能使放电针附近空气电离，从工作原理上看是允许的，但滚筒不接地具有高压，不安全，从工业实用角度看，不允许，C正确，D错误。故选AC。
21．（多选）如图所示，M点有电荷量为Q的负点电荷，在距离点电荷为r处放入厚度为d的平行金属板，N点为金属板内距表面为的点，MN连线与金属板表面垂直。当金属板处于静电平衡时，下列说法正确的是（ ）
A．金属板的左侧面感应出正电荷
B．金属板的左侧面感应出负电荷
C．感应电荷在N点产生的电场强度，方向沿MN连线向右
D．感应电荷在N点产生的电场强度，方向沿MN连线向右
【答案】AD
【详解】AB．根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引规律，M点的点电荷带负电，在金属板的左侧面感应出正电荷，A正确，B错误；
CD．金属板内部合场强为零，故感应电荷在N点产生的电场强度与点电荷在N点产生的电场强度等大反向，根据可得，感应电荷在N点产生的电场强度，方向沿MN连线向右，C错误，D正确。故选AD。
22．（2022·北京·模拟预测）（1）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。已知静电力常量为k。
a．根据电场强度的定义式和库仑定律，推导一个电荷量为Q的点电荷，在与之相距r处的电场强度的表达式__________。
b．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Q，A、B是到球心的距离分别为r1和r2的两点，则A点的场强E1=__________，B点的场强E2=__________。
（2）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。
a．类比点电荷电场强度的表达式，写出一个质量为m的质点在与之相距r处的引力场强度EG的表达式_______。
b．假设沿地轴的方向凿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R、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x轴，请在图3中作图描述隧道中地球引力场强度随x变化的规律，并说明作图依据______。
【答案】 0
【详解】（1）[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] [3] 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
（2）[4] 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
[5] 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
23．（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。
24．（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。
25．（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
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