2.3静电的利用与防护 学科素养提升练（Word版含答案）

2.3静电的利用与防护 学科素养提升练（解析版）
一、选择题
1．如图所示，取一对用绝缘柱支持的导体A和B，使它们彼此接触。起初它们不带电。把带正电荷的物体C移近导体A，再把A和B分开，然后移去C，则（　　）
A．A带正电，B带负电 B．A带负电，B带正电
C．A、B带同种电荷 D．A、B都不带电
2．在以下举例中，属于静电应用的是（　　）
A．在油罐车下拖一个铁链
B．在以煤为燃料的工厂的烟筒中加装电极除尘
C．纺织车间内空气保持适当湿度
D．在地毯中夹杂导电纤维
3．把一个架在绝缘支座上的导体放在负电荷形成的电场中，导体处于静电平衡时，导体表面上感应电荷的分布如图所示，这时导体（　　）
A．A端的电势比B端的电势高
B．A端的电势比B端的电势低
C．感应电荷在导体A端内部产生的场强大于感应电荷在导体B端内部产生的场强
D．感应电荷在导体A端内部产生的场强小于感应电荷在导体B端内部产生的场强
4．如图所示，空间中有一不带电的金属球，现在金属球右侧沿球的水平直径的延长线上放置一根均匀带电的细杆。金属球上感应电荷在球内水平直径上a、b、c三点产生的电场强度大小分别为、、，下列说法正确的是（　　）
A．最大 B．最大 C．最大 D．
5．范德格拉夫静电加速器是一种可通过产生粒子束（射线）来治疗某些癌症的直线加速器。它由两部分组成，一部分是产生高电压的装置，叫做范德格拉夫起电机；另一部分是利用高压加速带电粒子的加速管。其起电机部分结构如图所示，金属球壳固定在绝缘支柱顶端，绝缘材料制成的传送带套在两个转轮上，由电动机带动循环运转。E和F是两排金属针（称做电刷），与传送带靠近但不接触，其中电刷F与金属球壳内壁相连。当电刷E与几万伏的直流高压电源的正极接通时，正电荷将被喷射到传送带上，并被传送带带着向上运动。当正电荷到达电刷F附近时，由于感应起电和电晕放电作用，最终使得球壳上集聚大量电荷，从而在金属球壳与大地之间形成高电压、强电场，用以加速带电粒子。根据以上信息，下列说法正确的是（　　）
A．电刷E和电刷F与传送带间都发生了感应起电
B．由于感应起电，最终电刷F上将集聚大量负电荷
C．最终球壳上集聚的是正电荷，且分布在球壳的外表面
D．该静电加速器可以无限制的提高球壳和大地间的电压
6．如图所示，设体操娃带正电，游泳娃带负电，他们与大地间有绝缘物质，将它们用导体棒连接的瞬间，就一系列问题两娃发生了争执，你认为下列说法错误的是（　　）
A．体操娃说，电流表指针偏转，有瞬时电流
B．游泳娃说，电流表指针不偏转，无电流
C．体操娃说，最终我们是等势体
D．游泳娃说，最终导体棒内的电场强度等于零
7．如图所示，导体被扭弯形成一个空腔，空腔内放置一孤立的带负电的点电荷，A点在空腔内，B点在导体内，C点在空腔外，D点在导体的外表面，P点在导体的内表面，空腔的内表面接地，规定大地的电势为0，下列说法正确的是（　　）
A．导体的外表面带负电，内表面带正电
B．B、C、D三点的场强关系为
C．D、P两点的场强关系为
D．A、D两点的电势关系为
8．下列与静电现象有关的说法正确的是（　　）
A．人用手触摸带电金属球头发会竖起散开，其原因是金属球对头发有电场力的作用
B．油罐车的下端铁链拖地疏导电荷，油罐车上多余的正电荷通过铁链运动到大地
C．工人进行超高压带电作业，所穿的工作服是由绝缘的丝织品制成，起静电屏蔽的作用
D．避雷针的工作原理是通过尖端放电，金属棒上的电荷向大气释放，中和空气中的电荷
9．在地毯的编织线中加入少量的导电金属丝，其主要目的是（　　）
A．增大地毯弹性 B．减小摩擦阻力
C．消除静电影响 D．增加耐磨能力
10．产生闪电的积雨云底层带负电，为避免闪电造成的损害，高大的建筑物会装有避雷针。图中虚线为避雷针周围的等势线，相邻两等势线间的电势差相等。图中a、b两点的场强大小分别为、，a、b两点的电势分别为、，则（　　）
A．
B．
C．避雷针的顶端带正电
D．一带负电的雨滴从a下落至b，电场力做负功
11．有关静电的利用和防范，下列说法中不正确的是（　　）
A．在印染车间要保持空气干燥以防止产品受潮
B．高大建筑物顶上安放避雷针是为了防止静电
C．油罐车拖一条与地面接触的铁链是为了防止静电
D．电脑、电视机工作时，荧光屏表面因为带静电而容易吸附灰尘
12．小强在加油站加油时，看到加油机上有如图所示的图标。关于图标的含义，下列说法正确的是（　　）
A．工作人员工作时间须穿纯棉服装
B．用绝缘的塑料梳子梳头应该没有关系
C．化纤手套与接触物容易摩擦起电存在安全隐患
D．制作这些图标的依据是为了应用静电现象
13．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
14．静电喷涂的基本原理是将高压静电发生器产生的负高压电缆引到喷枪，使油漆带上负电。带负电的油漆经压缩空气作用而雾化成很细的雾粒后移出喷枪，在电场力的作用下，被吸附到带正电接地的工件上，在工件表面形成均匀的漆膜，以达到喷涂目的。下图为静电喷涂的简要示意图，某雾粒从A点运动到B点，忽略空气阻力、重力及雾粒间的相互作用。下列说法正确的是（　　）
A．A点电势高于B点电势
B．雾粒在A点的电势能大于在B点的电势能
C．雾粒运动的轨迹一定与电场线重合
D．静电喷涂能显著减少飞散在空气中的漆雾，改善喷漆工人的劳动条件，消除职业病，而且还可以节约油漆，提高工作效率
15．关于静电现象，下列说法中正确的是（　　）
A．美国物理学家密立根用油滴实验最早精确地测出了元电荷的数值
B．摩擦起电的本质是电子的转移，中性物体得到多余电子就一定带负电，失去电子就一定带正电
C．由公式可知，在离带电体很近时，r接近于零，电场强度达无穷大
D．感应起电是利用静电感应，使电荷从物体的一部分转移到物体的另一部分的过程
E.飞机起落架的轮胎应该采用绝缘橡胶制成防止静电积聚
二、解答题
16．如图所示，真空中有相距为L=3.0m的A、B两点放置着等量同种正点电荷Q=3.0×10-6C，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P（恰好落在中垂线上），且∠PAB=30°，已知静电力常量k=9.0×109 N·m2/C2，当棒达到静电平衡后，求∶
(1)两点电荷间的库仑力大小
(2)棒上感应电荷在棒内P点产生的场强E感的大小和方向
17．如图所示，带电导体A处于静电平衡状态，电势为φ＝200 V．M、N是A表面上的两点，电场强度EM＝4 EN.今把一电量为q＝5×10－8C的正电荷分别由M点、N点移到无限远处，求电场力做的功.
参考答案
1．B
【详解】
由静电感应可知，带正电荷的物体C移近导体A时，A将带负电，B带正电，再把A和B分开，然后移去C，A上的自由电子无法回到B，所以A仍然带负电，B带正电，故选B。
2．B
【详解】
A．在油罐车下拖一个铁链是防止静电，选项A错误；
B．在以煤为燃料的工厂的烟筒中加装电极除尘是静电的应用，选项B正确；
C．纺织车间内空气保持适当湿度是防止静电，选项C错误；
D．在地毯中夹杂导电纤维是防止静电，选项D错误。
故选B。
3．C
【详解】
AB．导体放在负电荷的电场中，平衡时导体是等势体，则A端的电势等于B端的电势，选项AB错误；
CD．平衡时导体内部各点的场强为零，即负电荷在导体内部某点的场强与感应电荷在该点的场强等大反向，因负电荷在导体A端内部产生的场强大于在导体B端内部产生的场强，则感应电荷在导体A端内部产生的场强大于感应电荷在导体B端内部产生的场强，选项C正确，D错误。
故选C。
4．C
【详解】
静电平衡后，金属球内的合场强处处为零，金属球上感应电荷产生的附加电场与带电的细杆MN产生的场强大小相等，方向相反，相互抵消。c点离带电的细杆MN最近，带电的细杆MN在c点处产生的场强最大，则金属球上感应电荷在a点处产生的场强最大，即最大，故C正确，ABD错误。
故选C。
5．C
【详解】
A．由于电刷E是金属针状的，故正电荷从电刷E上被喷射到传送带，其实质是尖端放电，故A错误；
BC．当正电荷到达电刷F附近时，F上被感应出异号电荷，又由于尖端放电，F上的负电荷与传送带上的正电荷中和，从而使传送带失去正电荷，而F上剩下了正电荷，由于导体带电电荷只能存在于外表面，所以F上正电荷立即传到金属壳外表面。故B错误，C正确；
D．由于电晕放电、局部尖端放电和漏电等实际现象，球壳和大地间的电压不能无限制的提高。故D错误
故选C。
6．B
【详解】
AB．开始时两娃因电势不等，存在电势差，所以电流表指针偏转，有瞬时电流，故A正确， 但不符合题意，B错误，符合题意；
CD．正负电荷中和完毕，它们最终成为等势体，导体棒内的电场强度等于零， CD项说法正确，但不符合题意。
故选B。
7．D
【详解】
A．受导体壳体内孤立带负电的点电荷影响，导体的内表面带正的感应电荷，空腔的内表面接地，导体与地球合为一个等势体，外表面不带电荷，A错误；
B．导体与地球合为一个等势体，外表面不带电荷，导体内部也不带电荷，B、C、D三处无电场线，电场强度都为0，即，B错误；
C．导体的内表面带正的感应电荷，P点的场强不为0，，C错误；
D．导体与地球合为一个等势体，，电场线由导体直线向带负电的点电荷，沿着电场线的方向电势降低，则有，近一步可得，D正确；
故选D。
8．D
【详解】
A．人用手触摸带电金属球头发会竖起散开，其原因是金属球上的电荷转移到头发上，同种电荷相排斥，使头发会竖起散开，故A错误；
B．铁链拖地疏导电荷，若油罐车带正电荷，大地上的负电荷通过铁链运动到油罐车上与正电荷中和，若油罐车带负电荷，多余的负电荷通过铁链运动到大地，故B错误；
C．工人进行超高压带电作业，穿戴工作服是由含金属丝的织物制成，起静电屏蔽的作用，故C错误；
D．避雷针的工作原理是通过尖端放电，金属棒上的电荷向大气释放，中和空气中的电荷，故D正确。
故选D。
9．C
【详解】
地毯的编织线中加入少量的导电金属丝，可以把环境中积累的静电导入大地，消除静电的影响，故ABD错误，C正确。
故选C。
10．C
【详解】
C．由题意可知，产生闪电的积雨云底层带负电，可知避雷针的顶端带正电，选项C正确；
A．等差等势线密集处的电场线也密集，场强也较大，则
选项A错误；
B．电场线大致向上，沿电场线的方向电势逐渐降低，可知
选项B错误；
D．一带负电的雨滴从a下落至b，因电场力向下，则电场力做正功，选项D错误。
故选C。
11．A
【详解】
A．若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，故A错误，符合题意；
B．高大建筑物顶上安放避雷针是为了防止静电危害，故B正确，不符合题意；
C．油罐车拖一条与地面接触的铁链是为了将摩擦产生的静电及时导走，防止静电危害，故C正确，不符合题意；
D．电脑、电视机工作时，荧光屏表面因为带静电而容易吸附灰尘，故D正确，不符合题意。
故选A。
12．C
【详解】
A．加油站工作人员在工作时应避免产生静电，可以穿纯棉衣服，但不是必须的，故A错误；
B．用塑料梳子梳头时会产生静电，故B错误；
C．化纤手套与接触物容易摩擦起电，故会引起静电，从而引起油料燃烧的危险，故C正确；
D．这些图标都是为了减少静电的产生，故D错误。
故选C。
13．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。
14．BD
【详解】
A．由题图可知，电场线由B发出，止于A，所以A点电势低于B点电势，故A错误；
B．雾粒带负电，负电荷在电势越低的位置反而电势能越高，所以它在A点的电势能大于在B点的电势能，故B正确；
C．对于做曲线运动的雾粒，它所受电场力方向应指向运动轨迹的凹侧，而电场力方向又沿电场线的切线方向，此时雾粒运动的轨迹不可能与电场线重合，只有当雾粒沿直电场线做直线运动时二者才重合，故C错误；
D．静电喷涂能显著减少飞散在空气中的漆雾，改善喷漆工人的劳动条件，消除职业病，而且还可以节约油漆，提高工作效率，故D正确。
故选BD。
15．ABD
【详解】
A．美国物理学家密立根用油滴实验最早精确地测出了元电荷的数值。故A正确；
B．摩擦起电的本质是电子的转移，中性物体得到多余电子就一定带负电，失去电子就一定带正电。故B正确；
C．公式只适合点电荷，在离带电体很近时，就不能看成点电荷了，所以不能认为r接近于零，电场强度达无穷大。故C错误；
D．感应起电是利用静电感应，使电荷从物体的一部分转移到物体另一部分的过程。故D正确；
E．飞机起落架的轮胎应该采用导电橡胶制成，防止静电积聚。故E错误。
故选ABD。
16．(1)9.0×10-3 N；(2)-9.0×10-3 N/C； 方向由P指向O
【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
F=9.0×10-3 N
(2)由知，A、B处电荷+Q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
EP=E外+E感=0
得
负号表示方向由P指向O；
17．1×10﹣5J
【详解】
试题分析：带电导体A处于静电平衡状态时，表面是一个等势面，则M点、N点与无穷远处的电势差相等，根据公式W=qU得：
WM∞=WN∞=qφ=5×10﹣8×200J=1×10﹣5J