9.4静电的防止与利用 练习-2021-2022学年人教版（2019）高中物理必修三（word含答案）

第九章第四节《静电的防止与利用》达标检测
（满分100分，答题时间50分钟）
一、单选题（本大题共12小题，每小题5分，共60分）
以下关于静电现象的说法错误的是
A.
静电喷涂、静电复印都是利用了静电屏蔽的原理
B.
精密电学仪器应该放在封闭的金属壳内
C.
高压输电时，三根输电线上方还有两根接地导线，主要是起屏蔽作用
D.
静电平衡状态的导体，导体上感应电荷产生场强与原场强在导体内部相抵消
如图所示，金属球A的半径为R，球外一个点电荷带电量为q，到球心的距离为L，则金属球上感应电荷在球心O产生电场的电场强度大小为
A.
B.
C.
D.
关于静电的利用和防范，以下说法正确的是　　
A.
没有安装避雷针的建筑物一定会被雷电击毁
B.
油罐车行驶途中车尾有一条铁链拖在地上，避免产生电火花引起爆炸
C.
飞机起落架的轮胎用绝缘橡胶制成，可防止静电积聚
D.
手术室的医生和护士都要穿绝缘性能良好的化纤制品，可防止麻醉药燃烧
如图所示，一个验电器用金属网罩罩住，当加上水平向右的、场强大小为E的匀强电场时，下列说法正确的是

A.
验电器的箔片张开
B.
金属网罩内部空间存在向右的匀强电场
C.
金属网罩上的感应电荷在金属网罩内部空间产生的电场方向水平向左
D.
金属网罩内外表面都存在感应电荷
如图所示，将不带电的枕形导体AB，放在一个点电荷的电场中，点电荷的电荷量为，与导体AB的中心O的距离为R。由于静电感应，在导体AB的两端感应出异种电荷。当达到静电平衡时，下列说法正确的是
导体A端带正电
B.
导体AB带上正电
C.
导体A端的电势低于B端的电势
D.
导体AB的感应电荷在O点产生的电场强度大小为k，方向向左
有一接地的导体球壳，如图所示，球心处放一点电荷q，达到静电平衡时，则
A.
q的电荷量变化时，球壳外电场随之改变
B.
q在球壳外产生的电场强度为零
C.
球壳内、外表面的电荷在壳外的合场强为零
D.
q与球壳内表面的电荷在壳外的合场强为零
一个不带电的空心金属球，在它的球心处放一个带正电的点电荷，其电场分布是下列图中的


A.
B.
C.
D.
为了减少污染，工业废气需用静电除尘器除尘，某除尘装置如图所示，其收尘极为金属圆筒，电晕极位于圆筒中心．当两极接上高压电源时，电晕极附近会形成很强的电场使空气电离，废气中的尘埃吸附离子后在电场力的作用下向收尘极运动并沉积，以达到除尘目的．假设尘埃向收尘极运动过程中所带电量不变，下列判断正确的是

A.
带电尘埃向收尘极运动过程中电势能越来越大
B.
金属圆筒内越靠近收尘极电势越高
C.
带电尘埃向收尘极运动过程中受到的电场力越来越大
D.
金属圆筒内存在匀强电场
下列说法正确的是
A.
处于静电平衡状态的导体，内部既无正电荷，又无负电荷
B.
处于静电平衡状态的导体，内部和外表面处的电场强度均为零
C.
手拿不带电的金属棒靠近带正电的验电器，那么验电器的金属箔张开的角度将变小
D.
电容越大的电容器，带电荷量也一定越多
如图所示，两个点电荷A和B，电荷量分别为C、，彼此相距，在其连线中点处放一半径为的金属球壳，静电力常量，则球壳上感应电荷在球心O处产生的电场强度
A.
，方向由O指向B
B.
，方向由O指向A
C.
，方向由O指向A
D.
，方向由O指向B
如图所示，一个验电器用金属网罩罩住，当加上水平向右的、场强大小为E的匀强电场时，验电器的箔片不张开，金属网罩的感应电荷在网罩内部空间产生的电场场强为
A.
大小为E，方向水平向左
B.
大小为2E，方向水平向左
C.
大小为E，方向水平向右
D.
0
如图，半径为R的均匀带正电薄球壳，其上有一小孔已知壳内的场强处处为零壳外空间的电场，与将球壳上的全部电荷集中于球心O时在壳外产生的电场一样一带正电的试探电荷不计重力从球心以初动能沿OA方向射出下列关于试探电荷的动能与离开球心的距离r的关系图线，可能正确的是

A.
B.
C.
D.
二、多选题（本大题共5小题，每小题8分，漏选得4分，共40.0分）
如图所示，绝缘金属球壳的空腔内有一带电小球，现在球壳左侧放一带电小球A，下列说法正确的是
A.
A球对球壳内的电场不影响
B.
由于静电屏蔽，球壳内没有电场
C.
球壳内外表面均没有电荷
D.
由于球壳接地，空腔内的电场对外部也没有影响
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出正电荷，壳外壁带负电
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点的场强可能沿方向
D.
感应电荷在B点的场强可能沿方向
如图所示，取一对用绝缘柱支撑的导体A和B，使它们彼此接触，起初它们不带电，分别贴在导体A，B下部的金属箔均是闭合的．下列关于实验现象描述中正确的是
A.
把带正电荷的物体C移近导体A稳定后，只有A下部的金属箔张开
B.
把带正电荷的物体C移近导体A稳定后，A，B下部的金属箔都张开
C.
把带正电荷的物体C移近导体A后，再把B向右移动稍许使其与A分开，稳定后A，B下部的金属箔都还是张开的
D.
把带正电荷的物体C移近导体A后，再把B向右移动稍许使其与A分开，稳定后A，B下部的金属箔都闭合
如图所示，P是一个带电体，N是一个不带电的金属空腔，在下列情况下，放在绝缘板上的小纸屑图中不会被吸引的是
A.
B.
C.
D.
答案和解析
1.【答案】A
【分析】本题主要考查生活中的静电现象的利用和防范，解决本题关键在于熟知日常生活中的各种静电现象，根据生活经验解题即可。
【解答】
A.静电喷涂、静电复印机是利用正负电荷能互相吸引的原理制成的，故A错误；
B.金属体壳能产生屏蔽外电场的作用，故为了防止外电场的影响，电学仪器应该放在封闭的金属体壳中；故B正确；
C.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C正确；
D.静电平衡状态的导体，导体上感应电荷产生场强与原场强在导体内部相抵消，故D正确。
本题选说法错误的故选A。
2.【答案】B
【分析】金属球处于静电平衡状态时，在导体内部电荷Q所形成的外电场E与感应电荷产生的“附加电场”同时存在的，且在导体内部任何一点，外电场电场场强E与附加电场的场强大小相等，方向相反。
此题关键要明确静电平衡导体的特点，即内部场强处处为零，是个等势体，注意合场强与各个电荷产生场强的关系。
【解答】
球外点电荷q在O点产生的场强大小为：。根据静电平衡的特点：导体内部场强处处为零，即感应电荷在导体内部产生的电场与球外电荷产生的电场强度大小相等，所以在球心处产生的感应电场的场强大小为：。故ACD错误，B正确。
故选B。
3.【答案】B
【分析】
静电也就是生活中摩擦起电现象产生的，例如用塑料梳子梳头发，塑料梳子和头发之间就会发生摩擦起电现象．静电有的有利，有的有害，根据生活中的经验即可解题。
此题考查的是我们生活中经常出现的静电现象，要注意相应的原理。
【解答】
A、下雨时，一般会有雷电，如果在高大建筑物顶端装上避雷针，通过避雷针与大地相连，就能及时把电荷导入大地，从而避免建筑物被雷电击坏，如果没有安装会有危险，但对低矮的建筑不至于一定被雷电击毁，选项A说法错误；
B、油罐车在运动的过程中，由于里面的油在晃动，也会摩擦产生静电，后面拖一条铁链就可以以及时的把产生的静电导走，有利于消除静电，故B符合题意；
C、飞机上的着地轮装有搭地线或用导电橡胶做轮胎，是为了及时地把飞机在飞行过程中由于摩擦而产生的电荷通过导体而转移给大地，以免发生放电现象，保证飞机和乘客的安全，选项C说法错误；
D、绝缘性能良好的化纤制品的衣服不能及时把静电导入大地，容易造成手术事故，选项说法错误。
故选B。
4.【答案】C
【解析】解：A、因为在金属内部由于电子可以自由移动，当加上水平向右的、场强大小为E的匀强电场时，金属网罩会产生一个与外加电场相反的电场，来抵消在金属网罩内部的电场，以保证平衡，从而金属网罩上电荷重新分布。就是所谓“静电屏蔽”的原理。此时验电器不会受到影响，故验电器的箔片不张开，故A错误；
B、金属网罩内部空间合场强为零，不存在电场，故B错误；
C、金属网罩上的感应电荷会在网罩内部空间产生一个与外加电场相反的电场，即水平向左，故C正确；
D、金属网罩内表面不存在感应电荷，感应电荷分布在外表面，故D错误。
故选：C。
静电屏蔽的原理分析，金属内部由于电子可以自由移动，会产生一个与外加电场相反的电场，来抵消在金属网罩内部的电场，以保证平衡，从而使金属网罩上电荷重新分布。
本题考查了静电屏蔽的原理，解题的关键是理解金属网罩内部场强为零，不存在感应电荷。
5.【答案】D
【分析】
当放在电场中的导体达到静电平衡时，导体是等势体，导体表面是等势面，导体内部各点的场强为零，各点的感应电荷的电场与外界电场是等大反向的关系。
本题考查了静电场中的导体，达到静电平衡后，导体为等势体，导体上的电势处处相等，这是解决本题的关键的地方，对于静电平衡的特点一定要熟悉。
【解答】
由于同号电荷相互排斥，异号电荷相互吸引，当达到静电平衡时，导体B端带正电，整体不带电，故AB错误；
C.当达到静电平衡时导体内部各点场强处处为零，导体是等势体，故导体A端电势等于B端电势，故C错误；
D.导体内部各点的合场强为零，则导体中心O点的场强为零，故感应电荷在O点的产生场强与点电荷在O点的场强等大反向，大小为，方向向左，故D正确。
故选D。
6.【答案】D
【解析】解：A、由于球壳接地，在静电平衡后，球壳与大地是等势体，所以球壳外的电场为0，不随q的变化发生变化，故A错误。
B、根据库仑定律可知，q在球壳外产生的电场强度不为零，故B错误；
CD、金属球壳外表面接地，所以球壳外表面不带电，内表面带与q相反电性的电荷，当到达静电平衡状态后，q与球壳内表面的电荷在壳外的合场强为零，故D正确，C错误。
故选D。
根据静电平衡可知，同一个导体为等势体，导体上的电势处处相等，内部场强处处为零，感应起电的实质电子的转移。
本题考查静电平衡问题，达到静电平衡后，导体为等势体，导体上的电势处处相等，内部场强处处为零。
7.【答案】B
【分析】
本题需要掌握住点电荷的电场的分布情况，同时还要注意金属球壳的静电感应的影响。
【解答】
正点荷的电场线都是向外的，由于静电感应，金属球的内壁和外壁会出现感应电荷，会产生感应电场，感应电场的方向是与正电荷的电场的方向相反，最终达到平衡时，在球壳内部的电场为零，所以没有电场线，在球壳的外部电场线的方向是向外的，故B正确，ACD错误。
故选B。
8.【答案】B
【解析】解：A、尘埃带负电后受电场力作用向收尘极运动，电场力做正功，电势能越来越小，故A错误；
BD、根据图象信息可知除尘器内电场在水平面上的分布类似于负点电荷电场，电场线方向由收尘极指向电晕极，金属圆筒内越靠近收尘极电势越高，故B正确，D错误；
C、离电晕极越远，场强越小，尘埃带电量不变，电场力越小，故C错误，
故选：B。
此题考查静电的应用静电除尘，解答本题关键是要知道金属圆筒和金属丝之间的电场分布，电场强度越大的地方气体越容易电离。
9.【答案】C
【分析】
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。因此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，只有叠加后电场为零时，电荷才不会移动。当点电荷移走后，电荷恢复原状，并由公式，可知，C与Q及U无关。
处于静电感应现象的导体，内部电场强度处处为零，电荷全部分布在表面．且导体是等势体，并掌握比值定义法的含义。
【解答】
A.金属导体的内部电场强度处处为零，导体内部不再有电荷的定向移动，导体的内部没有多余的净电荷，但是不能说导体内部既无正电荷，又无负电荷。故
A错误。
B.金属导体内部电场强度处处为零，电荷分布在外表面上，因此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，而表面处的场强不等于0，故B错误。
C.手拿不带电的金属棒靠近带正电的验电器，根据感应带电原理，及同种电荷相斥，异种电荷相斥，则验电器的金属箔张开的角度将变小。故C正确；
D.公式，可知，C与Q及U无关，故D错误。
故选：C。
10.【答案】A
【分析】
当导体处于静电平衡状态时，导体内部场强处处为零，球壳上感应电荷在球心O处产生的场强与外电场在O点的场强大小相等，方向相反．只要求出两个点电荷在球心O处产生的合场强，即可得到球壳上感应电荷在球心O处产生的电场强度。
解决本题的关键知道静电平衡导体的特点：内部场强处处为零，即外加电场和感应电荷产生电场的合场强为零。
【解答】
两个点电荷在O处产生的场强，方向从O指向A。根据静电平衡状态的特点可知，球壳上感应电荷在球心O处产生的电场强度与两个点电荷在O处产生的电场强度大小相等，方向相反，所以球壳上感应电荷在球心O处产生的电场强度大小，方向从O指向B，故A正确，BCD错误。
故选A。
11.【答案】A
【分析】
本题从静电屏蔽的原理出发即可解题．金属内部由于电子可以自由移动，会产生一个与外加电场相反的电场，来抵消在金属内部的电场，以保证平衡，从而使金属上电荷重新分布。
本题考查了静电屏蔽的原理，难度不大属于基础题。
【解答】
因为在金属内部由于电子可以自由移动，当加上水平向右的、场强大小为E的匀强电场时，金属网罩会产生一个与外加电场相反的电场，来抵消在金属内部的电场，以保证平衡，从而金属上电荷重新分布，就是所谓“静电屏蔽”的原理，所以金属网罩的感应电荷在网罩内部空间产生的电场场强大小为E，方向水平向左，故A正确，BCD错误。
故选A。
12.【答案】A
【解析】【解题思路】试探电荷的动能，由此可知在球壳内，由于球壳内的场强处处为零，因此电场力不做功，试探电荷的动能不变，在球壳外，所受电场力为库仑力，随着运动距离的增大，在移动相同位移的前提下，做功越来越少，因此动能的增加越来越慢，据此可知，所给的四个图中只有A选项正确，其余选项皆错误．
13.【答案】AD
【分析】
导体在电场中要发生静电感应，最终使导体达到静电平衡状态；处于静电平衡状态的导体内部场强处处为零．
本题考查了静电平衡的性质与特点，考查了静电平衡状态的应用，掌握基础知识即可解题；本题是一道基础题．
【解答】
A、由于静电屏蔽，A球对球壳内的电场没有影响，故A正确；
B、由于静电屏蔽，球A的电场对绝缘金属壳内的带电小球没有影响，球壳内的带电小球会产生电场，故B错误；
C、由于静电屏蔽，球壳外表面不带电，内表面带电，故C错误；
D、由于球壳接地，空腔内的电场对外部也没有影响，故D正确；
故选：AD。
14.【答案】ACD
【分析】
静电平衡后，由于静电感应，金属球壳B内壁感应出负电荷，金属球壳内壁接地，外表面不带电，B的空腔内电场强度不为零；但金属球壳B是一个等势体。
本题考查对于感应起电，抓住静电平衡导体的特点，就能正确解答。
【解答】
A.小球带正电，由于静电感应，金属球壳内壁感应出负电荷，故A正确；
静电平衡后，由于导体接地，所以金属导体与大地是等势体，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点中和，使外壳不带电，故B错误，C正确；
D.金属球壳内壁接地，大地中电子跑到球壳上将正电荷中和，所以导体整体带负电；若将接地线去掉再移出正电荷，导体上的负电荷将重新平衡，电荷分布在导体的外表面，所以壳外壁带负电，故D正确。
故选ACD。
15.【答案】AC
【分析】
静电感应，处于电场中的导体内部电场为零，而外部电场，则由矢量的叠加而成，从而即可求解。
考查静电感应中导体电势处处相等，内部电场强度为零，理解合电场强度求解的方法，掌握矢量合成法则。
【解答】
解：AB、金属内部场强为0，点电荷在A点场强方向为，感应电荷的场强与点电荷场强叠加后为0，所以感应电荷在A点场强与等大反向，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，而点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，另一个方向则可能为题目所给的方向，不可能沿方向，故C正确，D错误。
故选：AC。
16.【答案】BC
【分析】
当导体A、B放在带正电的附近时，出现感应起电现象。电荷周围有电场存在，从而导体A、B处于电场中，在电场力的作用下，使导体中的自由电子重新分布，而处于静电平衡的导体，电荷只分布在外表面，内部电场强度为零，且是等势体。
体现物体静电感应起电的实质，及静电平衡状态时，带电体的电荷只分布在外表面，内部电场强度为零，且导体的电势处处相等。
【解答】
感应带电，这是使物体带电的一种方法，根据异种电荷互相吸引的原理可知，靠近的一端会带异种电荷。金属导体处在正电荷的电场中，由于静电感应现象，导体B的右端要感应出正电荷，在导体A的左端会出现负电荷，所以导体两端的验电箔都张开，且左端带负电，右端带正电，故A错误，B正确；
把带正电荷的物体C移近导体A后，把A和B分开，A带负电，B带正电，金属箔还是张开，故C正确，D错误。
故选BC。
17.【答案】AD
【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，导致小纸屑不能被吸引。
本题考查了静电现象的解释；绝缘板上的小纸屑图中能否会被吸引，只要判定此处有无电场，若有电场，则会出现感应电荷，从而被吸引，因此通过对负电荷在金属壳的不同位置及接地情况来分析是否会被吸引。
【解答】
A.当负电荷放在金属壳外时，使金属壳上端带正电荷，下端带负电荷，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。因此绝缘板上的小纸屑图中不会被吸引，故A符合题意；
B.当负电荷放在金属壳内时，使金属壳内部带正电荷，外部带负电荷，导致出现感应电场。从而使得绝缘板上的小纸屑图中会被吸引，故B不合题意；
C.当负电荷放在金属壳外时，使金属壳上端带正电荷，下端带负电荷，从而使得绝缘板上的小纸屑图中会被吸引，故C不合题意；
D.当负电荷放在金属壳内时，由于接地，则使金属壳外不带电，所以外部没有电场，从而使得绝缘板上的小纸屑图中不会被吸引，故D符合题意。
故选AD。
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