1.5静电的利用与防护课后练习（Word版含答案）

1.5静电的利用与防护
一、选择题（共15题）
1．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
2．生活科技上处处存在静电现象，有些是静电的应用，有些是要防止静电；下列关于静电防止与应用说法正确的是（　　）
A．静电复印机的工作过程实际上和静电完全无关
B．印染厂应保持空气干燥，避免静电积累带来的潜在危害
C．小汽车的顶部露出一根小金属杆类同避雷针，是防止静电危害
D．在地毯中夹杂0.05~0.07mm的不锈钢丝导电纤维，是防止静电危害
3．避雷针上方有雷雨云时，避雷针附近的电场线分布如图所示，图中的竖直黑线AB代表了避雷针，CD为水平地面，M、N是电场中的两个点。下列说法正确的是（　　）
A．避雷针尖端感应出了负电荷
B．M点的场强比N点的场强大
C．M点的电势比N点的电势高
D．负电荷从M点移动到N点，电场力做正功
4．如图所示，四组静电实验中，能使左边的验电器的金属箔片张开的是（　　）
A． B．
C． D．
5．在下列各种措施中，目的是为了防止静电危害的是(　　)
A．电视机后盖上开有许多小孔
B．电视机上装有一条户外天线
C．在高大的建筑物顶端装有避雷针
D．在烟道的中央装有静电除尘器
6．属于静电的防范的是（　　）
A．静电除尘 B．静电植绒 C．使用避雷针 D．保持空气干燥
7．物理是来源于生活，最后应用服务于生活。下面请同学们根据学过的有关静电场的知识判断下列说法正确的是（　　）
A．电工穿绝缘衣比穿金属衣安全
B．制作汽油桶的材料用金属比用塑料好
C．精密电学仪器应该放在封闭的金属壳内
D．打雷时，呆在汽车里比呆在木屋里要危险
8．把一个带正电的小球A，放入带绝缘支架不带电的空心球壳B内，但不与B的内壁接触，如图所示，达到静电平衡后，下列说法正确的是（ ）
A．球壳B内空腔处的场强为零
B．球壳外部空间的场强为零
C．球壳B的内表面上无感应电荷
D．若将球壳B接地则B带负电
9．如图所示，把一个架在绝缘支架上不带电的枕形导体放在带负电的导体C附近，达到静电平衡后，下列对导体A端和B端电势判断正确的是（取大地为零电势点）（ ）
A．＞＞0
B．＜＜0
C．＝＜0
D．＝＞0
10．如图所示，在真空中把一绝缘导体AB向带负电的小球P缓慢地靠近不接触，且未发生放电现象时，下列说法中正确的是
A．B端的感应电荷越来越多
B．导体内部场强越来越大
C．导体的感应电荷在M点产生的场强小于在N点产生的场强
D．导体的感应电荷在M、N两点产生的场强相等
11．如图，一带有绝缘座的空心球壳A带有4×10-8C的正电荷，一带绝缘柄的金属球B带有－2×10-8C的负电荷，通过A上的小孔使B和A的内表面接触，则A．B各自带电为 ( )
A．QA=10-8C， QB=10-8C
B．QA=0， QB=2×10-8C
C．QA=2×10-8C， QB=0
D．QA=－2×10-8C，QB=2×10-8C
12．如图所示，先用绝缘细线将导体悬挂起来，并使导体带电。然后用带绝缘柄的不带电小球接触A点，再用小球与验电器接触。用同样的方法检验B、C部位的带电情况，则（　　）
A．与A接触再与验电器接触，验电器箔片张开的角度最大
B．与C接触再与验电器接触，验电器箔片张开的角度最大
C．与A、B、C接触再与验电器接触，验电器箔片张开的角度一样大
D．通过实验可确定导体上平坦部位电荷分布比较密集
13．导体球外有一个带正电的点电荷，下列说法正确得是（　　）
A．如果导体球带正电，则二者之间的作用力必为排斥力
B．如果导体球接地，则二者之间的作用力必为吸引力
C．如果导体球是电中性的，则二者之间的作用力必为吸引力
D．如果导体球接地，则其表面任何位置都不会出现正的净电荷
14．如图所示，A、B为两个带等量异种电荷的金属球，将两根不带电的金属棒C、D放在两球之间，达到静电平衡后，下列叙述正确的是（　　）
A．C棒左端电势大于D棒右端电势
B．C棒右端电势等于D棒左端电势
C．若用导线将C棒的x端与D棒的y端连接起来的瞬间，将有电子从y流向x
D．若用导线将C棒的x端与D棒的y端连接起来的瞬间，将有电子从x流向y
15．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
二、填空题
16．如图所示，一个验电器用金属网罩罩住，当使带电的金属球靠近验电器的金属球时，验电器的箔片_____（填“张开”或“不张开”），我们把这种现象称之为_____．
17．1752年，伟大的科学家__________（选填“富兰克林”或“伽利略”）冒着生命危险在美国费城进行了著名的风筝实验，把天电引了下来，发现天电和摩擦产生的电是一样的；避雷针的避雷原理是__________。到目前为止，科学实验发现的最小电荷量是电子所带的电荷量，这个电荷量用e表示，所有带电物体的电荷量都是e的整数倍，电荷量e叫做__________。
18．如图所示，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”），我们把这种现象称之为__________。
19．静电复印机的原理：复印的关键部件称为硒鼓，可以认为是一张特殊的静电纸，它的作用是吸附墨粉，然后转涂到要印刷的白纸上。开始时，复印机会使整个硒鼓表面带电，然后通过光学系统将要复印的文件的影像照射到硒鼓上，影像的文字部分为黑色、在硒鼓上表现为弱光，其余部分为白色、在硒鼓上表现为强光，强光部分的电荷会被消除，而弱光区域（即文字对应的区域）的负电荷保留下来，从而在硒鼓上形成了电荷组成的“静电影像”，或者叫“静电潜像”（这时候肉眼不可见）。然后将印刷用的墨粉铺洒在有“静电潜像”的硒鼓上，随后转动硒鼓，没有被静电吸附的墨粉被甩掉、回收，此时的“静电潜像”变成了墨粉组成的“黑白照”，然后将这幅墨粉“黑白照”转涂到复印用的白纸上，并适当加热使墨粉融入白纸，即完成复印。（见物理教材3-1P8、P9）
用上述内容中的词语填空：
复印的过程：要复印的文件→复印机通过光学系统，把文件投影到硒鼓上，形成了______→用墨粉进行铺洒、吸附，然后把得到的墨粉“黑白照”转印到白纸上。
三、综合题
20．如图所示为一块很大的接地导体板，在与导体板相距为d的A处放有带电量为-q的点电荷．
（1）试求板上感应电荷在导体内P点产生的电场强度.
（2）试求感应电荷在导体外P'点产生的电场强度(P与P'点对导体板右表面是对称的)；
（3）在本题情形，试分析证明导体表面附近的电场强度的方向与导体表面垂直；
（4）试求导体上的感应电荷对点电荷-q的作用力．
21．传送带被广泛应用于各行各业。在干燥的日子里，人靠近传送带，会有什么感觉？为什么？可以用什么方法解决这个问题？
22．如图所示，两个点电荷A和B，电荷量分别为q1＝－9.0×10－9C、q2＝2.7×10－8C，彼此相距r＝6 cm，在其连线中点处放一半径为1 cm的金属球壳，求球壳上感应电荷在球心O处产生的电场强度.
23．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？
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．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。
2．D
【详解】
A．静电复印机是利用静电工作的，与静电有关，故A错误；
B．印刷车间中，纸张间摩擦产生大量静电，所以印刷车间中保持适当的湿度，及时把静电导走，避免静电造成的危害，故B错误；
C．小汽车的顶部露出的一根小金属杆是天线，接受无线电信号用，不属于防止静电危害，故C错误；
D．地毯中不锈钢丝的作用是把鞋底与地毯摩擦产生的电荷传到大地上，以免发生静电危害，属于防止静电危害，故D正确。
故选D。
3．C
【详解】
A．电场线从正电荷（无穷远处）出发，到负电荷（无穷远处）终止，由此可知避雷针尖端感应出了正电荷，故A错误；
B．电场线的疏密程度表示场强的大小，所以M点的场强比N点的场强小，故B错误；
C．电场线方向是从电势高的等势面指向电势低的等势面，即沿电场线方向电势逐渐降低，所以M点的电势比N点的电势高，故C正确；
D．对负电荷来说，从高电势向低电势运动，电场力做负功，故D错误。
故选 C。
4．A
【详解】
AB．处于静电平衡状态下的导体所带的电荷都分布在导体的外表面，故A正确，B错误；
CD．选项中由于静电屏蔽的作用，验电器不受外电场的影响，故金属箔片是闭合的，故CD错误。
故选A。
5．C
【详解】
A．电视机后盖上开有许多小孔目的是散热，A错误；
B．电视机上装有一条户外天线目的接受电磁波，B错误；
C．在高大的建筑物顶端装有避雷针是静电现象的防止，C正确；
D．在烟道的中央装有静电除尘器，是静电现象的应用，D错误．
故选C。
6．C
【详解】
A．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，属于静电的应用，故A错误；
B．静电植绒是利用高压静电电场使带负电的涂料微粒沿着电场相反的方向定向运动，并将植绒粒吸附在工件表面的一种植绒方法，属于静电的应用，故B错误；
C．下雨天，云层带电打雷，往往在屋顶安装避雷针，是导走静电，防止触电，故属于静电防范，故C正确；
D．静电防范是用各种措施来防止静电对人，或财产造成损害；保持空气干燥，容易产生静电，属于静电的应用，故D错误；
故选C。
7．B
【详解】
A．电工穿金属衣时可以对人体起到静电屏蔽的作用，使人更安全，故A错误；
B．制作汽油桶的材料用金属可以更好的导走静电，不易积累电荷，发生危险，故B正确；
C．金属壳内电场强度为0，精密电学仪器无法正常运转，故C错误；
D．汽车外壳是金属的，可以对人体形成静电屏蔽，屏蔽外部电场，在打雷时在汽车内更安全，故D错误。
故选B。
8．D
【详解】
试题分析：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AC错误．
B、因金属球壳B内壁感应出负电荷，则外表面带等量的正电荷，故外部空间的电场强度不为零，故B错误；
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D正确．
故选D．
9．C
【详解】
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UA＝UB，由于负电荷在右边，所以越往右电场的电势越低，因为取大地为零电势点，所以UA＝UB＜O，所以C正确．
故选C
10．A
【详解】
A、离的越近，导体上的电子与负电荷排斥力越大，越会向左排斥，故N端带负电荷越多，M端带的正电荷也越多，故A正确；
B、导体处于静电平衡状态，内部场强处处为零，故B错误；
C、D、导体处于静电平衡状态，内部场强处处为零，即感应电荷的场强和带电小球的场强等大、反向、共线，由于带电小球在M点产生的场强大，故感应电荷在M点产生的场强也大，故CD错误；
故选A
11．C
【详解】
试题分析：把B球跟A球的内壁相接触，A与B构成整体，处于静电平衡状态，内部静电荷量为零，电荷均匀分布在外表面；故B球的带电量减为零，A球表面的带电量为4×10-8C －2×10-8C =2×10-8C的正电荷；故C正确．
12．B
【详解】
带电导体的平坦部位电荷比较稀疏，凸出部位电荷比较密集，即C处电荷最密集，B处次之，A处最稀疏，因此小球接触A点时，取得的电荷量最少，与验电器接触时，验电器箔片得到的电荷量最少，箔片张开的角度最小；反之与C处接触时，箔片张开的角度最大。故ACD错误，B正确。
故选B。
13．ABCD
【详解】
A．如果导体球带正电，因点电荷带正电，则二者之间的作用力必为排斥力，选项A正确；
B．如果导体球接地，则导体球外表面将带上负电，则二者之间的作用力必为吸引力，选项B正确；
C．如果导体球是电中性的，则正电荷将被排斥到球的远点，负电荷将被吸引到近点，则二者之间的作用力表现为吸引力，选项C正确；
D．如果导体球接地，大地上的电子流向导体球中和导体球上的正电荷，所以导体球上没有正的净电荷，选项D正确。
故选ABCD。
14．AC
【详解】
AB．达到静电平衡的导体是等势体，因导体C距离正电荷A较近，可知C的电势高于D，选项A正确，B错误；
CD．因导体C距离正电荷A较近，可知C的电势高于D，若用导线将C棒的x端与D棒的y端连接起来的瞬间，将有从x流向y的电流，而电子从y流向x，选项C正确，D错误；
故选AC。
15．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。
16． 不张开 静电屏蔽
【详解】
试题分析：金属网罩在水平向右的匀强电场作用下，使得金属网罩左侧带负电，右侧带正电，使得网罩内存在两个电场，匀强电场向右和网罩正负电荷形成的向左的电场，当网罩电荷不再移动时，两个电场等大反向合场强为0，因此验电器的金属片不会张开．
17． 富兰克林 尖端放电 元电荷
【详解】
1752年，伟大的科学家富兰克林冒着生命危险在美国费城进行了著名的风筝实验，把天电引了下来，发现天电和摩擦产生的电是一样的；
避雷针的避雷原理是尖端放电。
到目前为止，科学实验发现的最小电荷量是电子所带的电荷量，这个电荷量用e表示，所有带电物体的电荷量都是e的整数倍，电荷量e叫做元电荷。
18． 不张开 静电屏蔽
【详解】
物理学中将导体中没有电荷移动的状态叫做静电平衡，处于静电平衡状态的导体，内部电场强度处处为零。由此可推知，处于静电平衡状态的导体，电荷只分布在导体的外表面上。如果这个导体是中空的，当它达到静电平衡时，内部也将没有电场。这样，导体的外壳就会对它的内部起到“保护”作用，使它的内部不受外部电场的影响，这种现象称为静电屏蔽
19．“静电影像”
【详解】
在硒鼓上形成了电荷组成的“静电影像”，或者叫“静电潜像”（这时候肉眼不可见）。
20．(1)导体板静电平衡后有E感=E点，且方向相反，因此板上感应电荷在导体内P点产生的场强
其中r为AP间距离，方向沿AP，如图甲所示．
甲
(2)因为导体接地，感应电荷分布在右表面，感应电荷在P点和P'点的电场具有对称性，因此有：
方向如图所示．
(3)考查导体板在表面两侧很靠近表面的两点P1点和P1'．如前述分析，感应电荷在导体外P1'点产生的场强大小为:
.
点电荷-q在P1'点产生的场强大小与之相同，它们的方向如图乙所示．从图乙看出，P1'点的场强为上述两个场强的矢量和，即与导体表面垂直．
乙
(4)重复(2)的分析可知，感应电荷在-q所在处A点的场强为:
方向垂直于导体板指向右方
该场作用于点电荷-q的电场力为：
负号表示力的方向垂直于导体板指向左方。
21．因为传送带与被传送物体间的发生摩擦而带电，靠近传送带的物体如人体因为感应也带上电；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，让传动带变成导体，或者干脆用导体制成传送带，再用适当方法把传动带接地，静电便不会积累，人也不会再遭电击。
【详解】
因为传送带与被传送物体间的发生摩擦而带电，靠近传送带的物体如人体因为感应也带上电；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，让传动带变成导体，或者干脆用导体制成传送带，再用适当方法把传动带接地，静电便不会积累，人也不会再遭电击。
22．3.6×105 N/C，方向由O指向B
【详解】
试题分析：当导体处于静电平衡状态时，导体内部场强处处为零，球壳上感应电荷在球心O处产生的场强与外电场在O点的场强大小相等，方向相反．只要求出两个点电荷在球心O处产生的合场强，即可得到球壳上感应电荷在球心O处产生的电场强．
由于球壳达到静电平衡后各点的场强为零，故感应电荷在球心O处产生的场强与－q1和＋q2在O处场强的矢量和等大反向，设由O指向B方向为场强正方向，即：
E＝E感＋E1＋E2＝0
代入数据解得：，方向由O指向B.
23．（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。
答案第1页，共2页