1.5静电的利用与防护 同步作业（word解析版）

2021-2022学年鲁科版（2019）必修第三册
1.5静电的利用与防护
同步作业（解析版）
1．下列结论正确的是（　　）
A．电场强度越大的地方电势越高
B．电场强度的方向与等势面处处平行
C．静电平衡状态下的导体是等势体
D．静电平衡状态下的导体内部场强不一定为零
2．如图所示是模拟避雷针作用的实验装置，金属板M、N间有两个等高的金属体A、B，A为尖头、B为圆头．将金属板M、N接在高压电源上，逐渐升高电源电压，首先观察到
(
)
A．A放电
B．B放电
C．A、B一起放电
D．A、B之间放电
3．下列各项措施中不属于利用良好接地来防范静电的是（　　）
A．高楼顶上装避雷针
B．油罐车后装一根拖地的铁链
C．飞机起落架的轮胎用导电橡胶制成
D．电工带电作业时应穿橡胶底的鞋子
4．关于静电的利用与防范，下列说法不正确的是
A．安装避雷针可使建筑物免遭雷击
B．静电复印机的工作过程实际上和静电完全无关
C．用静电喷漆的方法给汽车喷涂油漆，既省漆又均匀
D．油罐车在运输过程中会产生静电，车后拖一铁链，能及时把静电导走
5．如图是某一带电导体周围的电场线与等势面，A、B是同一等势面上的两点，C是另一等势面上的一点。下列说法不正确的是（　　）
A．带电导体内部的场强处处为零
B．A、B两点的电势均高于C点的电势
C．若给带电导体所在空间外加一个电场，则带电导体依然是等势体，且电势一定为零
D．正电荷从A点沿虚线移到C点的过程中电场力做正功，电势能减小
6．如图所示，在原来不带电的金属细杆ab附近P处，放置一个正点电荷，c为ab的中点，d为P和金属杆连线的中点。达到静电平衡后（
）
A．a端的电势比b端的高
B．a端的电势比b端的低
C．点电荷在杆内c的场强为零
D．b端的电势比d点的电势低
7．专门用来运输柴油、汽油的油罐车，在它的尾部都装有一条拖在地上的铁链，对它的作用下列说法正确的是（　　）
A．让铁链与路面摩擦产生静电，使油罐车积累一定的静电荷
B．让铁链发出声音，以引起其他车辆的注意
C．罐体与油摩擦产生静电，罐体上的静电被铁链导入大地，从而避免了火花放电
D．罐体与油摩擦产生静电，铁链将油的静电导入大地，从而避免了火花放电
8．生活中为了避免火花放电的危害，会采取一些措施，下列哪些情况属于避免火花放电：
A．运油车的尾部有一条铁链接触到地面；
B．电子打火机点火时；
C．发电厂排放废气时先进行静电除尘；
D．为了油漆较均匀采用静电喷涂．
9．如图所示，在原来不带电的金属细杆ab处，放置一个正点电荷P，达到静电平衡后，以下说法不正确的是（　　）
A．a、b两点的电势相等
B．o点的电势比d点的电势高
C．感应电荷在导体内部c、d两点产生的场强大小关系是
D．导体内部c、d两点的场强大小关系是
10．在一些较高的建筑物上安装避雷针，有关建筑物能够避免被雷击的原因是（　　）
A．避雷针与建筑物构成一个很大的电容器可以存储大量电荷
B．避雷针尖端产生的感应电荷向云层放电，中和了云层中的电荷
C．云层与避雷针发生摩擦，避雷针上产生的电荷被导入大地
D．以上说法都不对
11．金属容器置于绝缘板上，带电小球用绝缘细线悬挂于容器中，容器内的电场线分布如图所示．容器内表面为等势面，A、B为容器内表面上的两点，下列说法正确的是
A．A点的电场强度比B点的电场强度大
B．小球表面的电势比容器内表面的电势低
C．将检验电荷从A点移到B点，电场力做负功
D．将检验电荷从A点沿不同路径移到B点，电场力做的功均为零
12．下列说法正确的是（　　）
A．油罐车下拖一条铁链是利用静电
B．避雷针利用针尖放电来保护建筑物免受雷电伤害
C．静电除尘的基本原理是空气分子被强电场电离，粉尘吸附了电子而带负电，在电场力的作用下飞向筒壁，最后在重力的作用下落在筒底
D．摩擦起电和感应起电的实质是一样的，受电场力的作用使电子发生转移
13．如图所示,把原来不带电的金属球壳B的外表面接地,将一带正电的小球A从小孔放入球壳内,但不与B发生接触,达到静电平衡后,则
（
）
A．B的空腔内电场强度为零
B．B不带电
C．B的内外表面电势相等
D．B带负电
14．如图所示，在水平放置的光滑金属板正上方有一带正电的点电荷Q，上表面绝缘，下表面接地。带正电的金属小球(可视为质点，且不影响原电场)，自左以初速度v0在金属板上向右运动，在运动的过程中：（）
A．小球先减速运动，后加速运动
B．小球一直做匀速直线运动
C．小球受到电场力的冲量为零
D．小球受到的电场力做功为零
15．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
16．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．
17．下列现象：（1）静电复印
（2）油罐车装有接地链条
（3）电子点火器属于静电防范的是_____下列设备中：（A）手摇感应起电机
（B）验电器
（C）范德格拉夫起电机不是产生静电设备的是____
18．利用静电纺丝技术制备纳米纤维材料是近年来世界材料科学技术领域非常重要的技术之一。请上网查询静电纺丝技术的基本原理及其发展状况，并与同学交流。
19．如图所示，真空中有相距为的A、B两点放置着等量同种正点电荷，现在A、B连线的中垂线上放一个不带电的导体棒，棒内有一点恰好落在中垂线上，且，已知静电力常量，当棒达到静电平衡后，求：
（1）两点电荷间的库仑力大小
（2）A、B两点电荷在棒内P点产生的场强的大小
参考答案
1．C
【详解】
A.
带负电的点电荷，电场强度越大的地方电势越低，A错误；
B.
电场强度的方向与等势面处处垂直，B错误；
C.
静电平衡状态下的导体是等势体，C正确；
D.
静电平衡状态下的导体内部场强处处为零，D错误。
故选C。
2．A
【详解】
越尖的物体电荷的面密度越大，其附近的电场越强，越容易使空气电离，从而产生放电现象．A为尖头，当逐渐增加电压时，先放电，故A正确，BCD错误．
3．D
【详解】
A．下雨天，云层带电打雷，在屋顶安装避雷针，其作用是导走静电，防止触电，故属于静电防范，故A不符合题意；
B．油罐车在运动的过程中，由于里面的油一直在晃动，故也会通过摩擦产生静电，所以后面拖一条铁链则可以及时把产生的静电导走，有利于消除静电，属于静电的防范，故B不符合题意；
C．飞机起落架的轮胎是用导电橡胶制成，可以及时将飞机上的静电导走，故属于静电防范，故C不符合题意；
D．电工带电作业时为了与大地绝缘，故应穿橡胶底的鞋子，不是为了防止静电，故D符合题意。
故选D。
4．B
【详解】
A．安装避雷针可使建筑物免遭雷击，选项A正确，不符合题意；
B．静电复印机是利用静电正、负电荷能互相吸引的原理制成的．故B错误，符合题意；
C．用静电喷漆的方法给汽车喷涂油漆，既省漆又均匀，选项C正确，不符合题意；
D．油罐车在运输过程中会产生静电，车后拖一铁链，能及时把静电导走，选项D正确，不符合题意；
故选B.
5．C
【详解】
A．处于静电平衡的导体，内部没有电场线，它的内部的电场强度一定是0，故A正确；
B．沿电场线方向电势降低，A、B两点的电势均高于C点的电势，故B正确；
C．若给带电导体所在空间外加一个电场，则带电导体依然是等势体，但电势不一定为零，故C错误；
D．正电荷从A点沿虚线移到C点的过程中电场力与位移夹角小于90°，做正功，电势能减小，故D正确。
本题选择错误的，故选C。
6．D
【详解】
AB．达到静电平衡后，导体为等势体，导体上的电势处处相等，所以可以得到φa=φb，所以A错误，B错误；
C．达到静电平衡后，导体为等势体，杆内c的场强为零，点电荷在C点的场强与感应电荷在C点的场强等大反向，点电荷在杆内c的场强不为零，故C错误；
D．由于正电荷在右边，所以越往右电场的电势越高，所以φd>φb，故D正确。
故选D。
7．C
【详解】
汽车行驶时，油罐中的汽油随车的振动摩擦起电，如果不及时的将这些静电倒走，一旦出现放电现象，就会发生爆炸事故。拖地铁链使油罐表面与大地相连，使油罐罐体中的电荷不断地中和，不致造成放电产生火花引起油罐爆炸。
故选C。
8．A
【详解】
油罐车上的搭地铁链是为了把产生的静电导走，避免火花放电造成的危害，故A正确．电子打火机点火时，发电厂排放废气时先进行静电除尘以及为了油漆较均匀采用静电喷涂，这些都是利用了放电原理，则选项BCD错误；故选A．
【点睛】
本题考查是关于静电的防止与应用，要求同学们熟练掌握静电的防止与应用的具体实例．
9．C
【详解】
ACD．达到静电平衡后，杆处于静电平衡状态，整个导体是一个等势体，导体上的电势处处相等，所以可以得到
φa=φb
所以内部的场强处处为零，c处的电场强度为0，故AD正确，C错误；
B．电场线由右向左，所以o端的电势比d点的高，故B正确。
本题选错误的，故选C。
10．B
【详解】
当带电云层靠近建筑物时，避雷针上产生的感应电荷会通过针尖放电，逐渐中和云中的电荷，减少建筑物上的感应电荷的积累，使建筑物免遭雷击，其原理为尖端放电。
故选B。
11．D
【详解】
A．依据电场线越疏，电场强度越弱，而电场线越密的，则电场强度越强，由图可知，则A点的电场强度比B点的小，故A错误；
B．根据沿着电场线方向电势是降低的，可知，小球表面的电势比容器内表面的高，故B错误；
CD．因A、B在同一等势面上，将检验电荷从A点沿不同路径到B点，电场力所做的功相同，均为零，C错误D正确。
故选D。
12．BCD
【解析】
【详解】
油罐车下拖一条铁链是防止静电，选项A错误；避雷针利用针尖放电来保护建筑物免受雷电伤害，选项B正确；静电除尘的基本原理是空气分子被强电场电离，粉尘吸附了电子而带负电，在电场力的作用下飞向筒壁，最后在重力的作用下落在筒底，选项C正确；摩擦起电和感应起电的实质是一样的，都是受电场力的作用使电子发生转移，选项D正确；故选BCD.
13．CD
【详解】
A．由于静电感应，金属球壳B内壁感应出负电荷，A带正电，则B的空腔内电场强度不为零．故A错误；
BD．D金属球壳B外表面接地，大地中电子跑到球壳B上将正电荷中和，所以B带负电．故B错误，D正确；
C．静电平衡后，金属球壳B是一个等势体，故C正确。
故选CD。
考点：静电感应
【名师点睛】
本题考查对于感应起电的理解能力．抓住静电平衡导体的特点，就能正确解答；知道电场中的导体平衡时，导体内部的场强为零，电势处处相等．
14．BD
【解析】
【详解】
金属板在Q的电场中达到静电平衡时，金属板是一个等势体，表面是一个等势面，表面的电场线与表面垂直，小球所受电场力与金属板表面垂直，在金属板上向右运动的过程中，由于电场力与小球的速度方向垂直，电场力对小球不做功，但是电场力的冲量不为零，根据动能定理得知，小球的动能不变，速度不变，所以小球做匀速直线运动。故AC错误，BD正确。故选BD。
【点睛】
本题关键抓住静电平衡导体的特点：整体导体是一个等势体，表面是一个等势面．
15．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。
16．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。
17．（2）
（B）
【详解】
[1]（1）复印机复印文件资料，就是利用静电墨粉成在鼓上，属于静电的应用；（2）油罐车在运输过程中，油和罐之间不断摩擦，从而产生大量的静电，通过后面装一条拖地的铁链，及时导走，属于静电防范；（3）电子点火器电极做成了针尖状是利用尖端放电原理，属于静电的应用是静电利用；
故属于静电防范的是（2）；
[2]
（A）（C）手摇感应起电机范德格拉夫起电机都是摩擦起电，都能产生静电；（B）验电器检验物体是否带电，不能产生静电；
故不能产生静电的是（B）
18．见解析
【详解】
静电纺丝就是高分子流体静电雾化的特殊形式，此时雾化分裂出的物质不是微小液滴，而是聚合物微小射流，可以运行相当长的距离，最终固化成纤维。
静电纺丝是一种特殊的纤维制造工艺，聚合物溶液或熔体在强电场中进行喷射纺丝。在电场作用下，针头处的液滴会由球形变为圆锥形（即“泰勒锥”），并从圆锥尖端延展得到纤维细丝。这种方式可以生产出纳米级直径的聚合物细丝。
通过静电纺丝技术制备纳米纤维材料是近十几年来世界材料科学技术领域的最重要的学术与技术活动之一。静电纺丝并以其制造装置简单、纺丝成本低廉、可纺物质种类繁多、工艺可控等优点，已成为有效制备纳米纤维材料的主要途径之一。静电纺丝技术已经制备了种类丰富的纳米纤维，包括有机、有机/无机复合和无机纳米纤维。然而，利用静电纺丝技术制备纳米纤维还面临一些需要解决的问题。首先，在制备有机纳米纤维方面，用于静电纺丝的天然高分子品种还十分有限，对所得产品结构和性能的研究不够完善，最终产品的应用大都只处于实验阶段，尤其是这些产品的产业化生产还存在较大的问题。其次，静电纺有机/无机复合纳米纤维的性能不仅与纳米粒子的结构有关，还与纳米粒子的聚集方式和协同性能、聚合物基体的结构性能、粒子与基体的界面结构性能及加工复合工艺等有关。如何制备出适合需要的、高性能、多功能的复合纳米纤维是研究的关键。此外，静电纺无机纳米纤维的研究基本处于起始阶段，无机纳米纤维在高温过滤、高效催化、生物组织工程、光电器件、航天器材等多个领域具有潜在的用途，但是，静电纺无机纳米纤维较大的脆性限制了其应用性能和范围，因此，开发具有柔韧性、连续性的无机纤维是一个重要的课题。
静电纺丝技术的应用
随着纳米技术的发展，静电纺丝作为一种简便有效的可生产纳米纤维的新型加工技术，将在生物医用材料、过滤及防护、催化、能源、光电、食品工程、化妆品等领域发挥巨大作用。
19．（1）
（2）
【详解】
(1)根据库仑定律，A、B两点间的库仑力大小为：
代入数据得：
(2)由知，A、B处电荷在P点产生场强，大小都是：
，
方向背离A或B，故P处外场强为：
；
方向过P背离O，由，
得
负号表示方向由P指向O；
【点睛】
解决本题的关键掌握点电荷产生的场强公式,
会根据平行四边形定则对场强进行合成．