9.4静电的防止与利用 同步练习（word版含答案）

2021—2022学年上学期高二物理必修第三册第九章静电场及其应用第四节静电的防止与利用
一、选择题（本大题共6小题，7---12为多选题, 每小题4分,选不全得2分,共48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
下列哪种措施是为了防止静电产生的危害
A. 在高大的建筑物顶端装上避雷针 B. 在高大的烟囱中安装静电除尘器
C. 静电复印 D. 静电喷漆
在电力行业，有一种“超高压带电作业法”。这种作业方法是施工人员穿上由金属丝和棉纱制成的“均压服”，使人体在接近高压带电体的过程中，逐步减小人体与高压带电体间的电势差，最终使人体的电势与高压带电体的电势相等。下列说法正确的是
A. “均压服”有静电屏蔽作用，使“均压服”内电场强度为零，可以保护人体
B. “均压服”有静电屏蔽作用，使“均压服”内的电势为零，可以保护人体
C. 当人体的电势与高压带电体的电势相等时，电荷定向移动的速率很小，因此人体无危险
D. 当人体的电势与高压带电体的电势相等时，电荷在“均压服”上移动，因此人体无危险
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
A. 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
小明想把自己的设想通过手机QQ发给自己的同桌好友，却发现光线暗淡了下来，手机信号也没有了，原来是汽车进入了隧道，小明想，手机信号消失，应该是隧道对电磁信号的屏蔽作用导致的，下面是小明一路上看到的窗外的一些情景，其中利用了电磁屏蔽的有
A. 油罐车车尾下方拖着一根落地的软铁条
B. 很多高楼大厦楼顶上安装有金属材质的尖塔
C. 一些小轿车车顶装有接收收音机信号的天线
D. 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
如图所示，电力工作人员在几百万伏的高压线上进行带电作业，电工全身穿戴带电作业用屏蔽服，屏蔽服是用导电金属材料与纺织纤维混纺交织成布后再做成的服装，下列说法正确的是
A. 采用金属材料编织的衣服目的是使衣服不易拉破
B. 采用金属材料编织的衣服目的利用静电屏蔽
C. 电工穿上屏蔽服后，使体内电势为零
D. 电工穿上屏蔽服后，使体内场强为零
以下说法正确的是
A. 在燃气灶和燃气热水器中，常安装电子点火器，点火器是利用尖端放电现象来点火的
B. 超高压带电作业的工人所穿衣服的织物中掺入金属丝，这是利用了金属丝的静电屏蔽作用
C. 在野外高压的三条输电线上方还有两条导线，它们与大地相连，这主要为了架线牢固
D. 电火花计时器工作时是利用了尖端放电原理而在纸带上留下点迹的
下列说法正确的是
A. 避雷针避雷是避免静电现象对建筑物造成危害
B. 油罐车尾装一条拖地铁链，有利于消除静电，保证油罐车安全
C. 印染车间要保持空气干燥是为了防止静电产生的危害
D. 在地毯中夹杂不锈钢纤维，能及时将摩擦产生的静电导走
如图所示，在一电场强度为E的匀强电场中放有一个球形金属空腔导体，图中a、b分别为导体壳壁内部与空腔中的两点，则
A. a点的电场强度为零
B. b点的电场强度为零
C. a点的电场强度不为零，b点的电场强度为零
D. a、b两点的电场强度都不为零
将一空心球形导体置于某电场中，电场线分布情况如图所示，A、B、C、D为电场中的四个点，其中B、C两点处于空心球形导体表面，则
A. A点的电势高于D点的电势
B. A点的电场强度小于B点的电场强度
C. 电子从B点移到C点，电势能增大
D. 将电子从D点移到C点，电场力做负功
多选如图所示，把一个架在绝缘支架上的枕形导体放在正电荷形成的电场中，导体处于静电平衡时，下列说法正确的是
A. A、B两点场强相等，且都为零
B. A、B两点的场强不相等
C. 感应电荷产生的附加场强大小是
D. 当电键K闭合时，电子从大地沿导线向导体移动
二、填空题（本大题共4小题，每空3分,共30分）
如图所示，在探究静电屏蔽的实验中，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________填“张开”或“不张开”。此时，金属网罩的感应电荷在网罩内部空间会激发一个电场，该场强大小为________，方向为________填“水平向左”或“水平向右”。
从1405年到1433年，云南人郑和七下西洋是世界航海史上伟大的壮举，用________导航、用尾舵掌握航向、有效地利用风力是古代远洋航海的三大必要条件；1753年，富兰克林发明了________保护建筑物免遭雷击；用橡胶梳子梳头后梳子因为________选填“得到”或“失去”电子而带负电。
家用的燃气灶常常安装电子点火器，如甲图，电子点火器的放电电极做成了针尖形．
这样做的目的是．
乙图是实验室中的验电器，它的金属杆上端固定一个金属球而不做成针尖状，这样做的目的是．
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分别接到高压电源正极和负极，其装置示意图如图所示．A、B之间有很强的电场，距B越近，场强__________填“越大”或“越小”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．
三.计算题（本大题共2小题，每小题各11分,共22分）
17.如图所示，在两个带等量异种电荷的绝缘导体球之间，对称地放着两个相同的导体ab、cd，则：
当用导线将a、b连接起来时，导线中有无电流通过？若有，方向如何？
当用导线将a、c连接起来时，导线中有无电流通过？若有，方向如何？
18.长为l的导体棒原来不带电，现将一个带正电的点电荷q放在棒的中心轴线上距离棒的左端R处，如图．当棒达到静电平衡后，棒上感应电荷在棒的中点O处产生的电场强度大小和方向如何？
第四节静电的防止与利用参考答案
1.答案A
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A
解析A.当打雷的时候，由于静电的感应，在高大的建筑物顶端积累了很多的静电，容易导致雷击事故，所以在高大的建筑物顶端安装避雷针可以把雷电中和，保护建筑物的安全，属于静电防止，故A正确；
B.静电除尘时除尘器中的空气被电离，烟雾颗粒吸附电子而带负电，颗粒向电源正极运动，属于静电应用，故B错误；
C.静电复印是利用异种电荷相互吸引而使碳粉吸附在纸上，属于静电应用，故C错误；
D.喷枪喷出的油漆微粒带正电，因相互排斥而散开，形成雾状，被喷漆的物体带负电，对雾状油漆产生引力，把油漆吸到表面，属于静电应用，故D错误。故选A。
3.答案A
解析屏蔽服作用是在穿用后，使处于高压电场中的人体外表面各部位形成一个等电位屏蔽面，从而防护人体免受高压电场及电磁波的危害。等电位说明电势相等而不是等于0，等电势时电势差为0，电场强度为0。故A正确，B错误；
当人体的电势与带电体的电势相等时，电荷不发生定向移动，故CD错误。故选A。
4.答案D
解析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。
5.答案D
解析：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。
6.答案D
解析A.油罐车车尾下方拖着一根落地的软铁条目的是将汽车与空气摩擦产生的静电导入大地，故A错误；
B.很多高楼大厦楼顶上安装有金属材质的尖塔利用了尖端放电的原理，故B错误；
C.一些小轿车车顶装有接收收音机信号的天线是为了接收信号，故C错误；
D.高压输电线上方还有两条导线，这两条导线的作用是它们与大地相连，形成稀疏的金属“网”，形成静电屏蔽，起到屏蔽外电场的作用，故D正确；故选D。
7.答案BD
解析屏蔽服作用是在穿上后，使处于高压电场中的人体外表面各部位形成一个等电位屏蔽面，从而防护人体免受高压电场及电磁波的危害。等电位说明电势相等而不是等于0，等电势时电势差为0，电场强度为0。故BD正确，AC错误。故选BD。
8.答案ABD
解析：A、在燃气灶和燃气热水器中，常安装电子点火器，点火器是利用尖端放电现象来点火的，故A正确；
B、超高压带电作业的工人所穿衣服的织物中掺入金属丝，这是利用了金属丝组成的网的静电屏蔽作用，故B正确．
C、在野外高压的三条输电线上方还有两条导线，它们与大地相连，这主要为了屏蔽雷电，保护输电线．故C错误；
D、电火花计时器工作时是利用了尖端放电原理而在纸带上留下点迹的．故D正确．
故选：ABD
9.答案ABD
解析A.避雷针安装在高大的建筑上，可以避免建筑物因静电积累造成的危害，A正确
B.油罐车尾装一条拖地铁链，可以将油罐与油摩擦产生的静电导入大地，有利于消除静电，B正确
C.在印染车间保持空气干燥会导致静电积累而造成危害，故应保持潮湿，C错误
D.在地毯中夹杂不锈钢纤维，能及时将摩擦产生的静电导走，D正确。故选ABD。
10.答案AB
解析球形金属空腔导体处在匀强电场中，处于静电平衡状态，其内部场强处处为零，所以a点和b点的电场强度都是零，故AB正确，CD错误。故选：AB。
11.答案BD
解析A.沿电场线方向电势降低，则A点的电势小于D点的电势，故A错误；
B.B点电场线较A点密集，可知B点的电场强度大于A点的电场强度，故B正确；
C.因空心球形导体表面处处电势相等，B点电势等于C点电势，可知电子从B点移到C点，电势能不变，故C错误；
D.因D点的电势高于C点的电势，则将电子从D点移到C点电场力做负功，故D正确。
故选BD。
12.答案AD
解析：A、枕形导体在点电荷附近，出现静电感应现象，导致电荷重新分布。因此在枕形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，故A正确。
B、A、B两点场强相等，且都为零，故B错误。
C、点电荷的产生电场在A点的场强大于在B点的场强，在枕形导体内部出现感应电荷的电场，正好与点电荷的电场叠加，叠加后电场为零，所以感应电荷产生的附加电场，故C错误。
D、当电键S闭合时，电子从大地沿导线移向导体中和枕形导体右端的正电荷，故D正确。故选：AD。
13.答案不张开 E 水平向左
解析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。此时验电器不会受到影响，故验电器的箔片不张开。
故答案为：不张开 E 水平向左
14.答案指南针；避雷针；得到。
解析云南人郑和七下西洋是世界航海史上伟大的壮举，用指南针导航、用尾舵掌握航向、有效地利用风力是古代远洋航海的三大必要条件；
1753年，富兰克林发明了避雷针保护建筑物免遭雷击；
用橡胶梳子梳头后梳子因为得到电子而带负电。
故答案为：指南针，避雷针，得到。
15.答案利用尖端放电现象 使验电器在电压较高时也不会放电
解析：因为电荷集中于形状比较尖端的地方，即尖端放电，故燃气灶的电子点火器的放电电极做成钉尖型比球形好．
尖端电荷容易聚集，点火器需要瞬间高压自然要高电荷密度区．而验电器需要大量电子均匀分布在表面以检测物体是否带电，所以做成球形以容纳更多电子，使验电器在电压较高时也不会放电．
故答案为：利用尖端放电现象；使验电器在电压较高时也不会放电．
16.答案:越大；A。解析
电极截面如图所示，由电场线可判断越靠近B场强越大；粉尘吸附电子后带负电，因此向正极A运动。
17.答案：当用导线将a、b连接起来时，导线中无电流通过。
当用导线将a、c连接起来时，导线中有电流通过，方向由。
导体ab、cd处于静电场中，已达到静电平衡状态，ab、cd均各自为一个等势体，当用导线将a、b连接起来时，无电流通过。
导体ab、cd处于静电场中，已达到静电平衡状态，ab、cd均各自为一个等势体，但因ab靠近正电荷，cd靠近负电荷，所以导体ab的电势要高于cd的电势，我们也可在正、负电荷之间画一条由左向右的电场线，也易判断导体ab的电势比导体cd的电势高，当用导线将a、c连接起来时，将会有电流从a流到c。
故答案为：当用导线将a、b连接起来时，导线中无电流通过。当用导线将a、c连接起来时，导线中有电流通过，方向由。
18.解：水平导体棒当达到静电平衡后，棒上感应电荷中点O处产生的场强大小与点电荷在该处产生的电场强度大小相等，方向相反。
则棒上感应电荷在棒内中点产生的场强大小为：，由于O处的合场强为零，所以感应电荷产生的场强方向与点电荷在该处产生的电场强度的方向相反，即沿Oq连线且指向。
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