9.4 静电的防止与利用 同步练习-2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册（word版含答案）

第四节静电的防止与利用
一、单选题
1．地毯中加入少量的金属纤维是为了（　　）
A．避免人走动时产生静电 B．将人走动时产生的静电及时导走
C．增加地毯的强度和韧性 D．对地毯起装饰作用
2．当导体达到静电平衡时，场强方向的特征是(　　)
A．外电场E0消失
B．感应电荷产生的附加电场E′为零
C．导体内部的合电场E为零
D．导体表面和内部的合电场均为零
3．如图所示，在两个等量异号点电荷A、B之间放一金属导体，b、d是场中的两点，c是金属导体内部一点。开关S处于断开状态，取无限远处为电势零点。稳定后 下列说法正确的是（　　）
A．把一点电荷从b点移到d点，静电力做功可能为零
B．感应电荷在c点产生的场强为0
C．开关合上瞬间，导体一定有电子流向大地
D．闭合开关S，导线上可能无电流
4．下列做法正确的是（　　）
A．图1-1为静电喷涂机原理图，由图可判断微粒带正电
B．图1-2为金属球放入匀强电场后电场线分布图，A点场强大于B点
C．图1-3为模拟避雷针作用的实验装置，A、B金属柱等高，随电压升高，A先产生放电现象
D．元电荷实质上是指电子和质子本身
5．如图所示，将悬在绝缘细线上带正电的小球A放在不带电的金属空心球壳B内（与内壁不接触）。外加一个水平向右的场强为E的匀强电场，对于最后的结果，下列判断正确的是（　　）
A．B的右端带正电，A向左偏
B．B的右端带正电，A向右偏
C．B的左端带正电，A向右偏
D．B的左端带负电，A不偏左也不偏右
6．如图所示，一个方形的金属盒原来不带电，现将一个带电荷量为＋Q的点电荷放在盒左边附近，达到静电平衡后，盒上的感应电荷在盒子内部产生的电场分布情况正确的是(　　)
A． B．
C． D．
7．图中甲图和乙图分别为研究静电平衡内外部导体的电荷分布情况的实验，下列说法正确的是（　　）
A．处于静电平衡的导体，其内部导体部分没有任何电荷，原子里面电荷带电量都为零
B．处于静电平衡的导体，净电荷一定分布在其外表面，且外表面一定带同种电荷
C．处于静电平衡的导体，其内部感应电荷产生的场强一定为零
D．处于静电平衡的导体，其导体内部的场强一定为零
二、多选题
8．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．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．杆内c的场强为零
D．b端的电势比d点的电势低
9．在下列措施中，能将产生的静电尽快导走的是（ ）
A．飞机轮子上搭地线
B．印染车间保持湿度
C．复印图片
D．电工钳柄装有绝缘套
10．如图所示，市场上有一种仪器叫做“纺织物摩擦带电荷量测试仪”，用于测量防静电服面料所带电荷量。该仪器主要由旋转摩擦机和双层金属筒组成，双层金属筒内筒和外筒之间用绝缘橡胶垫隔离。测试时将面料放入旋转摩擦机中，摩擦起电后，再将带电面料放入双层金属筒内筒并与内壁接触，与内筒相连的仪表就能测出面料所带电荷量。在外筒接地开关K打开的情况下，下面说法正确的是（　　）
A．内筒的内壁不带电 B．内筒的外壁不带电
C．外筒的内壁不带电 D．外筒的外壁不带电
11．某静电除尘器工作时内部电场线分布的俯视图如图，带负电粉尘被吸附时由b点运动到a点，以下说法正确的是
A．该电场是匀强电场 B．a点电势高于b点电势
C．电场力对粉尘做正功 D．粉尘的电势能增大
12．如图所示，A是带正电的球，B为不带电的导体，A、B均放在绝缘支架上，M、N是导体B中的两点，以无限远处为电势零点，当导体B达到静电平衡后，说法正确的是（　　）
A．M、N两点电场强度大小的关系为EM=EN
B．M端感应出负电荷，N端感应出正电荷，所以M、N两点电势高低的关系为
C．若用导线将M、N两端连起来，将发生电荷中和现象
D．感应电荷在M、N两点产生的电场强度为
三、解答题
13．如图所示，在装载作业中，靠近传送带的工人容易受到电击，请解释原因。用什么办法可以解决此问题
14．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．
请思考一下：这是什么原因？
15．如图所示是滚筒式静电分选器，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和G分别接于直流高压电源的正、负极，并令C接地。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到达转动着的滚筒C，粉粒a具有良好的导电性，粉粒b具有良好的绝缘性。
（1）刮板D的作用是什么？
（2）粉粒a会落人哪个料槽，粉粒b会落人哪个料槽？为什么？
16．有研究表明，人若长期处于静电环境中，身心会受到伤害。了解一下你周围可能有哪些静电现象，可采取哪些方法减小静电的危害。
参考答案
1．B
【详解】
人在地毯上走动时，鞋底与地毯之间会产生静电，会对生活带来不便和危害，阻止静电的产生是不可能的，但可以采取措施及时将静电导走。在地毯中加入少量金属纤维就是为了将产生的静电导向地面。
故选B。
2．C
【详解】
导体在电荷q的电场中处于静电平衡状态时，在导体内部任意一点，感应电荷产生的附加电场的场强与电荷q产生的场强与大小相等，方向相反，此时导体的内部场强处处为0，电荷只分布在导体的外表面，且整个导体是一个等势体；故ABD错误，C正确．
故应选C．
3．D
【详解】
A．因为bd两点是金属导体以外的两点，b点电势高于d点，则把一点电荷从b点移到d点，静电力做功一定不为零，A错误；
B．金属导体处于静电平衡状态，其内部合场强为零，即感应电荷在c点的场强与AB两电荷在c点形成的场强等大反向，则感应电荷在c点产生的场强不为0，B错误；
CD．导体的电势可能为零，则开关合上瞬间，导体和大地之间可能无电荷的移动，导线上可能无电流，C错误，D正确。
故选D。
4．C
【详解】
A．静电喷涂机接高压电源的负极，所以喷出的涂料微粒带负电荷，故A错误；
B．由图可知，B点电场线较A点密集，可知A点场强小于B点，选项B错误；
C．如图中所示，A为尖头、B为圆头。当金属板M、N接在高压电源上，因末端越尖越容易放电，故A金属柱容易放电，选项C正确；
D．元电荷是指最小的电荷量，不是指电子和质子本身，选项D错误。
故选C。
5．D
【详解】
导体空腔处于外电场中时，由于静电感应的作用，导体球壳的左端将感应出负电荷，右端将感应出正电荷，而导体空腔内部完全不受外加电场的影响，故A不会偏转，故ABC错误，D正确。
故选D。
6．C
【详解】
由点电荷的电场强度公式E=k得带电量为q的点电荷在周围空间中产生的电场强度为：E=，长方体金属盒达到静电平衡后，长方体金属盒上感应电荷在某点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，则为：E′=E=k．感应电荷的电场与点电荷的电场的方向相反．所以只有C正确．故选C．
【点睛】
感应带电的本质是电荷的转移，当金属导体处于电场时会出现静电平衡现象，关键要理解并掌握静电平衡的特点．
7．D
【详解】
A．处于静电平衡的导体，其内部导体部分的净电荷一定为零，原子里面正负电荷带电量相等，总电量为零，A错误；
B．处于静电平衡的导体，净电荷一定分布在其外表面，外表面可能带同种电荷也可能带异种电荷，B错误；
CD．处于静电平衡的导体，其内部感应电荷产生的场强与原电场的合场强一定为零，C错误，D正确。
故选D。
8．CD
【详解】
导体放在P的电场中达到静电平衡后，导体为等势体，导体上的电势处处相等，所以φa=φb，所以AB错误．由于杆处于静电平衡状态，所以内部的场强为零，所以C正确．沿电场线电势降低，可知b端的电势比d点的电势低，选项D正确；故选CD.
点睛：本题是静电平衡问题；要知道达到静电平衡后的导体为等势体，导体上的电势处处相等，场强处处为零，这是解决本题的关键的地方．
9．AB
【详解】
飞机在飞行中与空气摩擦时，飞机外表面聚集了大量的静电荷，降落时会对地面的人员带来危害及火灾隐患，因此飞机降落时要及时导走机身聚集的静电，采取的措施是在轮胎上安装地线或用导电橡胶制造轮胎；在印染工作车间也同样容易产生静电，静电会给车间带来火灾隐患，为防止火灾发生，其中的安全措施之一就是使车间保持湿度，从而通过湿润的空气及时导走静电；在复印图片环节中，刚好需要应用静电；电工钳柄装有绝缘套是防止导电，保护电工的安全。
故选AB。
10．AD
【详解】
AB．测试时将面料放入旋转摩擦机中，摩擦起电后，再将带电面料放入双层金属筒内筒并与内壁接触，这时电荷可以全部转移到内筒的外壁，与内筒相连的仪表就能测出面料所带电荷量。所以内筒的内壁不带电，内筒的外壁带电并且带上全部电荷量，则A正确；B错误；
CD．内筒的外壁带电，由静电感应让外筒带上感应电荷，外筒的内壁带上异种电荷，外筒的外壁带上同种电荷，但是由于在外筒外壁接地，把外壁的电荷量导入大地，则外筒的外壁不带电，所以C错误；D正确；
故选AD。
11．BC
【详解】
试题分析：负电荷受力方向与电场线方向相反，带负电粉尘被吸附时由b点运动到a点，说明电场线方向是从a点到b点，根据电场线从高电势指向低电势，可判断a点电势高于b点电势选项B对．该电场的电场线不是均匀分布的平行指向，所以该电场不是匀强电场，选项A错．粉尘受到电场力作用而运动，所以电场力做正功，选项C对．电场力做正功电势能减少，选项D错．
考点：电场线 电场力做功
12．AD
【详解】
AD．M、N两点的场强为导体球与B上感应电荷在这两处的场强之和，处于静电平衡的导体，合场强的大小为处处为零，即有
而带电球A在M、N两点产生的场强不同，故B上感应电荷在M、N两点产生的电场强度不相等，根据点电荷电场强度公式
可知，离A越远，电场强度越小，则感应电荷在M、N两点产生的电场强度
故AD正确；
BC．处于静电平衡的导体，其整体是等势体，所以
若用导线将M、N两端连起来，没有电荷移动，故BC错误。
故选AD。
13．略
【详解】
在装载作业中，因为传送带与被传送物体间的发生摩擦而带电，靠近传送带的工人因为感应也带上电，容易受到电击；
要避免这种电击，可以把导体材料如金属丝等掺到传送带材料中，让传送带变成导体，或者直接用导体制造传送带，再用适当方法把传送带接地，静电便不会积累，工人也不会再遭电击。
14．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，形成强电场．烟尘颗粒都是带电的，在强电场中受静电力作用偏转后被吸附在管壁上．
【分析】
利用静电场使气体电离从而使尘粒带电吸附到电极上的收尘方法．在强电场中空气分子被电离为正离子和电子，电子奔向正极过程中遇到尘粒，使尘粒带负电吸附到正极被收集．
【详解】
静电场使气体电离从而使尘粒带电吸附到电极上的收尘方法．在强电场中空气分子被电离为正离子和电子，电子奔向正极过程中遇到尘粒，使尘粒带负电吸附到正极。
【点睛】
当然近年来通过技术创新，也有采用负极板集尘的方式．以往常用于以煤为燃料的工厂、电站，收集烟气中的煤灰和粉尘．冶金中用于收集锡、锌、铅、铝等的氧化物，现在也有可以用于家居的除尘灭菌产品．
15．（1）略；（2）a粉粒落入料槽F，b粉粒落入料槽E；原因略
【详解】
（1）放电针G附近的空气，受高压电场作用而电离。在电场力作用下，大量的电子或负离子被喷射在粉粒a上，使a带负电。带负电的物质粉粒a，因具有良好的导电性，所以在与带正电的滚筒C接触后，其上的负电被C上的正电中和并带上正电，带了正电的粉粒a一方面随滚筒转动，一方面受到C上正电的静电斥力而离开滚筒，最后落于料槽F，绝缘性能良好的粉粒b，其所带负电不容易传给滚筒C，在C的静电吸引力作用下，b附着于C的表面并随C转动，最后，b中粉粒较大者在重力作用下掉入料槽E，粉粒较小者由刮板D将其刮入料槽E；
（2）a粉粒落入料槽F，b粉粒落入料槽E，粉粒b中较小者，因其重力较小，不能借助重力落入E中，它们附着于滚筒表面随C转至D处，由刮板D将其刮入料槽E。
16．略
【详解】
人体长期在静电辐射下，会使人焦躁不安、头痛、胸闷、呼吸困难、咳嗽。在家庭生活当中，静电不仅化纤衣服有，脚下的地毯、日常的塑料用具、油漆家具及至各种家电均可能出现静电现象。静电可吸附空气中大量的尘埃而且带电性越大、吸附尘埃的数量就越多，而尘埃中往往含有多种有毒物质和病菌，轻则刺激皮肤，影响皮肤的光泽和细嫩，重则使皮肤起癍生疮，更严重的还会引发支气管哮喘和心律失常等病症。
防静电的方法
喷雾法：出门时也可以带上一小瓶喷雾水，隔段时间就喷一点在衣服上，这也能有效的转移掉身上的静电。
摸墙法：摸墙法脱衣之前，用手轻轻摸一下墙壁，摸门把手或水龙头之前也要用手摸一下墙，可放静电。