1.5静电的防护与利用练习—福建省2021-2022学年高二上学期物理鲁科版（2019）必修第三册（Word含答案）

1.5静电的防护与利用练习
一、单选题
1．某一静电实验装置如图所示，验电器A不带电，验电器B的上面安一个几乎封闭的金属圆桶C，并且B内的金属箔片是张开的，现手持一个带绝缘柄的金属小球D，使D接触C的内壁，再移出与A的金属小球接触，无论操作多少次，都不能使A带电。这个实验说明了（　　）
A．C是一个等势体（电势处处相等） B．C的内部是不带电的
C．C的内部电势为零 D．C的内部场强不为零
2．如图所示，把一个不带电且与外界绝缘的导体两端分别设计上两个开关，当带正电的小球靠近时，由于静电感应，在a、b端分别出现正、负电荷，则以下说法中正确的是（　　）
A．闭合K1，有电子从导体流向大地
B．闭合K2，有电子从导体流向大地
C．闭合K2，有电子从大地流向导体
D．闭合K1，没有电子通过
3．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，当金属杆达到静电平衡后，下列说法正确的是（　　）
A．a端感应出负电荷
B．感应电荷在c点产生的电场强度的为零
C．感应电荷在c点产生的电场强度的方向由b指向a
D．两端出现感应电荷是因为导体中的自由电子向导体右端移动
4．半径为R的金属球原来不带电，现将一个带电量为-Q（Q>0）的点电荷放在球的左侧，点电荷的位置和球心等高且距离球左侧l=3R ，如图所示。当球达到静电平衡后，球上感应电荷在球心O处产生的电场强度大小和方向是（静电力常量为k）（　　）
A．，向右 B．，向左
C．，向右 D．，向左
5．以煤做燃料的工厂、电站，每天排出的烟气带走大量的煤粉如图所示，这不仅浪费燃料，而且严重地污染环境，为了消除烟气中的煤粉，下列方法最好的是（　　）
A．通过活性炭吸收 B．应用静电除尘技术
C．将烟气通过水来净化 D．把烟囱建高一点
6．如图所示，放在绝缘台上的金属网罩B内放有一个不带电的验电器C，若把一带有正电荷的绝缘体A移近金属网罩B，则（　　）
A．金属网罩B的内表面带正电荷，φB=φC=0
B．金属网罩B的右侧外表面带正电荷
C．验电器的金属箔片将张开，φB<φC
D．φB≠φC，金属网罩B左、右两侧的电势不相等
7．如图为静电除尘示意图，m、n 为金属管内两点。在 P、Q 两点加高电压时，金属管内空气电离。电离出来的电子在电场力的作用下，遇到烟气中的煤粉，使煤粉带负电，导致煤粉被吸附到管壁上，排出的烟就清洁了。就此示意图，下列说法正确的是（　　）
A．Q 接电源的正极，且电场强度Em＝En
B．Q 接电源的正极，且电场强度 Em＞En
C．P 接电源的正极，且电场强度 Em＝En
D．P 接电源的正极，且电场强度 Em＞En
8．某研究性学习小组学习电学知识后对电工穿的高压作业服进行研究，发现高压作业服是用铜丝编织的，下列各同学的理由正确的是（　　）
A．甲认为铜丝编织的衣服不易拉破，所以用铜丝编织
B．乙认为电工被铜丝纺织的衣服包裹，使身体能够导电，对人体起保护作用
C．丙认为电工被铜丝纺织的衣服包裹，使体内场强保持为零，对人体起保护作用
D．丁认为铜丝必须达到一定的厚度，才能对人体起到保护作用
二、多选题
9．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荷量不变，下列判断正确的是（　　）
A．金属圆筒内场强处处为零
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所受静电力越来越小
D．带电尘埃向收尘极运动过程中电势能越来越大
10．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。取大地的电势为零，则在静电平衡后，下列物理量中等于零的是（　　）
A．导体空腔内任意点的场强 B．导体空腔内任意点的电势
C．导体空腔内表面的电荷量 D．导体外表面的电荷量
11．如图所示，在真空中某竖直平面内固定一足够大的接地金属板MN，在MN右侧与其相距2d处的P点放置一电荷量为Q的正点电荷，如果从P点作MN的垂线，则O为垂足，A为O、P连线的中点，B为OP延长线上的一点，PB＝d。静电力常量为k，关于各点的电场强度，下列说法正确的是（　　）
A．O点场强大小为
B．A点场强大小为
C．B点场强大小为
D．A、B两点场强大小相等，方向相反
12．如图所示，在玻璃管中心轴上安装一根直导线，玻璃管外绕有线圈，直导线的一端和线圈的一端分别跟感应圈的两放电柱相连。开始，感应圈未接通电源，点燃蚊香，让烟通过玻璃管冒出。当感应圈电源接通时，玻璃管中的导线和管外线圈间就会加上高电压，立即可以看到不再有烟从玻璃管中冒出来了。过一会儿还可以看到管壁吸附了一层烟尘，这是因为(　　)
A．烟尘在高压电场作用下带上了负电
B．烟尘在高压电场作用下带上了正电
C．带负电的烟尘吸附在管壁上，因此看不到有烟冒出
D．带正电的烟尘吸附在直导线上，因此看不到有烟冒出
三、解答题
13．如图所示，一厚度不计的金属圆桶带电荷总量为Q＝＋4×10－6 C。
（1）此时，金属桶内、外表面带电荷量分别为多少？
（2）如果用丝线在桶内悬挂一带电量q＝－2×10－6 C的小球，桶内、外表面带电荷量分别为多少？
（3）若桶内金属小球与内表面接触一下，桶内、外表面带电荷量分别为多少？
（4）若小球悬挂时，用手接触一下桶外表面，然后再将小球从桶中取出，则桶内、外表面电荷量又为多少？
14．如图所示，长为的金属杆原来不带电，在距其右端处放一个电荷量为的点电荷。
(1)金属杆中点处的电场强度为多大？
(2)金属杆上的感应电荷在杆中点处产生的电场强度为多大？
15．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
试卷第1页，共3页
参考答案
1．B
【详解】
手持一个带绝缘柄的金属小球D，使D接触C的内壁，再移出与A的金属小球接触，无论操作多少次，都不能使A带电，说明C的内部是不带电的，电荷分布在C的外表面上。
故选B。
2．C
【详解】
K1、K2闭合前，由于静电感应和电荷守恒定律可知a、b两端出现等量异种电荷，当闭合任何一个开关以后，导体就会与大地连接，大地的电子流向导体，整个导体感应出负电荷。
故选C。
3．D
【详解】
A．根据感应起电规律“近异远同”，可知a端感应出正电荷，故A错误；
BC．根据处于静电平衡的导体，内部场强处处为零的特点可知，感应电荷在c点产生的电场强度与正点电荷在该处产生的电场强度大小相等，方向相反，由于正电荷在c点处产生的场强方向由b指向a，所以感应电荷在c点产生的电场强度的方向由a指向b，故BC错误；
D．两端出现感应电荷是因为导体中的自由电子在正电荷产生的电场作用下，向导体右端移动从而产生的，故D正确。
故选D。
4．A
【详解】
当球达到静电平衡后，内部合场强为零，即点电荷在球心O点的场强与感应电荷在O点的场强等大反向，则球上感应电荷在球心O处产生的电场强度大小
方向向右。
故选A。
5．B
【详解】
ABC．从经济方便的角度考虑，最好的是用静电除尘，故B正确，AC错误；
D．把烟囱建高一点，不能消除粉尘，故D错误。
故选B。
6．B
【详解】
A．金属罩B处于静电平衡状态，电荷分布在其外表面上，故A项错误；
B．由于静电感应，使金属罩B的左侧外表面感应出负电荷，所以金属罩B的右侧外表面感应出正电荷，故B项正确；
C．由于静电屏蔽，金属网罩内电场强度为零，故C上无感应电荷，验电器的金属箔片不会张开，故C项错误；
D．由静电屏蔽特点知，导体是等势体，导体表面是等势面，故D项错误；
故选B。
7．B
【详解】
管内接通静电高压时，管内存在强电场，它使空气电离而产生电子和正离子。电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。所以金属管Q应接高压电源的正极，金属丝P接负极。构成类似于点电荷的辐向电场，所以越靠近金属丝，电场强度越强，故B正确，ACD错误。
故选B。
8．C
【详解】
电工穿的铜丝编织的高压作业量可以有效避免电工受到电击，使内部场强处处为零，对人体起到保护作用，主要应用了静电屏蔽原理，选项C正确，ABD错误。
故选C。
9．BC
【详解】
AB．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，逆电场线方向，电势变高，故越靠近收尘极，电势越高，故B正确，A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正确；
D．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D错误。
故选BC。
10．ABC
【详解】
A．由于静电屏蔽，导体空腔内任意点的电场强度均为零，A正确；
B．整个导体（包括内部空腔）是等势体，电势与大地电势相等，为零，B正确；
C．由于静电屏蔽，导体内部场强为零，没有电场线，因此内表面没有电荷，C正确；
D．由于静电感应，导体外表面的带有正电荷，他和Q产生的电场叠加，使导体内部场强为零，D错误。
故选ABC。
11．AC
【详解】
A．系统达到静电平衡后，因为金属板接地，电势为零，所以电场线分布如图所示
所以金属板右侧的电场的电场线分布与等量异种点电荷连线的中垂线右侧的电场线分布相同，所以O点场强大小为
A正确；
B．A点场强大小为
B错误；
C．B点场强大小为
C正确；
D．由上述分析可知AB点的场强大小不相等，方向相同，D错误。
故选AC。
12．AC
【详解】
A B．蚊香的烟中含有一定的碳颗粒，当玻璃管中的导线和管外线圈间就会加上高电压后，玻璃管中的导线和管外线圈间的空气被电离，碳颗粒吸附一定的电子带上负电荷，所以A正确，B错误；
C D．碳颗粒吸附电子带上负电荷以后，碳颗粒将向正极移动，被吸附到了管壁上，因此看不到有烟冒出，C正确，D错误。
故选AC。
13．（1）内表面为0，外表面为4×10－6 C；（2）内表面为2×10－6 C，外表面为2×10－6 C；（3）内表面为0，外表面为2×10－6 C，（4）内表面为0，外表面为2×10－6 C
【详解】
（1）由静电平衡条件，静电荷分布在导体的外表面，可得金属桶内表面电荷量为零，外表面电荷量为＋4×10－6C；
（2）负电荷移入桶内后，由于静电感应，内壁感应出2×10－6 C的正电荷，相当于负电荷将等量的正电荷吸引到内壁。由电荷守恒定律可知，外表面有2×10－6 C的正电荷；
（3）当金属球与桶内壁接触，球所带负电荷迅速与内壁正电荷中和，从而内壁不带电，外壁带2×10－6 C的正电荷；
（4）若小球悬挂时，用手接触桶外表面，外表面的正电荷被中和，内壁正电荷受金属球负电荷束缚，保持不动。若再将小球从桶中取出，则由于导体在静电平衡时，净电荷只能分布在外表面，内壁2×10－6 C的正电荷将在电场力作用下移到外表面，即内表面带电荷为零。
14．(1)0；(2)
【详解】
（1）金属杆处于静电平衡状态，其内部电场强度处处为零。因此，金属杆中点处的电场强度为0。
（2）点电荷在金属杆中点处产生的电场强度
方向水平向左。由于杆中点处的电场强度为零，所以感应电荷在杆中点处产生的电场强度与点电荷在该处产生的电场强度大小相等，方向相反，所以感应电荷在杆中点处产生的电场强度大小
15．（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．
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页