9.4静电的防止与利用 同步训练（word版含答案）

9.4静电的防止与利用
一、选择题（共15题）
1．下列说法正确的是（ ）
A．电荷处在电势越高的地方电势能越大
B．电场中电场强度越大的地方，电势越高
C．电势降落的方向必定是场强的方向
D．处于静电平衡状态的导体内部场强处处为零
2．下列项目中，不是利用静电技术的是(　　)
A．静电除尘 B．静电复印
C．静电植绒 D．高层建筑上安装避雷针
3．关于安全用电，下列说法中正确的是
A．用湿抹布擦正在发光的灯泡
B．发现有人触电时立即用手把触电者拉离电源
C．洗衣机的金属外壳必须接地
D．家庭电路中，控制灯泡的开关可以随意安装
4．如图是某款家用空气净化器及其原理示意图，图中充电极b接电源负极（接地），集尘极a、c接电源正极，以下说法正确的是
A．通过过滤网后空气中的尘埃带正电
B．a、c两个电极之间的电场方向向上
C．尘埃在被吸附到集尘极c的过程中动能减小
D．尘埃被吸附到集尘极a的过程中电场力对它做正功
5．避雷针能够避免建筑物被雷击的原因是（　　）
A．云层中带的电荷被避雷针通过导线导入大地
B．避雷针的尖端向云层放电，中和了云层中的电荷
C．云层与避雷针发生摩擦，避雷针上产生了电荷
D．以上解释都不正确
6．野外高压输电线受到雷击的可能性很大，所以在三条输电线上方还有两条导线，它们与大地相连，形成一个稀疏的金属“网”，这个稀疏的金属“网”所起的作用是（　　）
A．防止输电线脱落
B．增加输电线的强度
C．把高压线屏蔽起来，使其免遭雷击
D．防止输电线漏电
7．如图所示四种仪器中，对电现象的利用，其原理不同于其他三种的是
A．静电除尘器
B．静电复印机
C．感应起电机
D．静电植绒仪
8．下列实例中，哪一项不是为了防范静电现象导致事故而采取的措施（　　）
A．利用静电给火箭发动机点火
B．油罐车车下拖一条跟地面接触的铁链
C．高楼上装避雷针
D．飞机起落架的轮胎用导电橡胶制成
9．如图所示，在原来不带电的金属杆ab附近，在ab连线的延长线上放置一个正点电荷，达到静电平衡后，下列判断正确的是（ ）
A．a 端的电势比b端的高 B．b端的电势比d点的高
C．a端的电势与b端的电势相等 D．感应电荷在杆内c处产生的场强方向由b指向a
10．如图所示，魔法球（又名等离子球）外层为高强度透明玻璃球壳，球内充有稀薄的惰性气体，球中央有黑色球状电极，通电后，在电极周围空间产生高频高压交变电场，球内稀薄气体受到高频电场的电离作用会产生辐射状的辉光。站在大地上的人用手触摸球壳时辉光会随手移动，好像人施了魔法一样，关于通电后的魔法球下列说法正确的是（　　）
A．球内各处电势均为零 B．球内电极产生的电场方向沿球半径向外
C．用手触摸球时，不会有电流从手流过 D．用手触摸球时，球内的电场、电势分布不对称
11．图中接地金属球A的半径为R，球外点电荷的电荷量为Q，到球心的距离为r。该点电荷感应的感应电荷在球心的场强大小等于(　　)
A． B． C．0 D．
12．下列几种做法中，符合安全用电的是（ ）
A．可用湿布擦带电设备
B．遇到电器设备冒火时，应先泼水灭火
C．发现有人触电时，应赶快切断电源或用干燥木棍将电线挑开
D．没有三孔插座时，可将三脚插头的一脚折弯后，插入二孔插座中使用
13．下列关于静电知识的应用，说法正确的是（　　）
A．高大建筑物顶端设置避雷针，是利用尖端放电的原理避免建筑物遭受雷击的
B．电学仪器放在塑料外壳中，可以防止外界电场对电学仪器的影响
C．燃气灶中的点火器是利用高压放电的电火花来点燃燃气的
D．静电除尘是利用静电力去除空气中的带电尘埃的
14．下列措施中，属于防止静电危害的是（ ）
A．在印刷厂中保持适当的湿度 B．油罐车的后部有一根拖在地上的“小辫子”
C．在地毯编织中夹杂导电纤维 D．小汽车的顶部露出一根小金属杆
15．如图所示，为了研究静电屏蔽效果，某同学将可视为正点电荷的带电体置于封闭金属空腔的外部或内部，其中Q、N的金属空腔和大地相接，P、M的金属空腔与外界绝缘。规定大地的电势为零，下列关于各点场强和电势高低的说法，正确的是（　　）
A．P金属空腔内的场强等于零，电势大于零 B．Q金属空腔内的场强等于零，电势大于零
C．M金属空腔内任一点场强不为零，电势大于零 D．N金属空腔内壁上任意一点的场强为零
二、填空题
16．避雷针利用______________原理来避电：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，使建筑物免遭雷击.
17．如图所示，金属球A的半径为R，球外一个点电荷带电量为q，到球心的距离为L，则金属球上感应电荷在球心产生电场的电场强度大小为______。
18．长为3R的导体棒原来不带电，现将一带电量为+q的点电荷放在距棒左端R处，如图所示，当达到稳定状态后，棒内各点的合场强均为零，棒上的电荷在棒内中点处产生的场强大小等于______；将导体棒拿走，点电荷在R处产生的场强大小为______．（静电力常数用k表示）
19．如图所示，在带电+Q的带电体附近有两个相互接触的金属导体A和B，均放在绝缘支座上。若先将+Q移走，再把A、B分开，则A_____电，B_____电；若先将A、B分开，再移走+Q，则A_____电，B_____电。
三、综合题
20．避雷针是利用尖端放电保护建筑物的一种设施，其原理是什么？
21．以煤作燃料的工厂、电站，每天排出的烟气带走大量的煤粉，不仅浪费燃料，而且严重地污染环境，利用静电除尘可以消除烟气中的煤粉．图为静电除尘的原理示意图，除尘器由金属管A和悬挂在管中的金属丝B组成，A和B分别接到高压电源的两极，它们之间有很强的电场，而且距离B越近电场强度越大，B附近的空气中的气体分子被强电场电离成为电子和正离子．正离子被吸引到B上，得到电子，又成为分子，电子在向正极运动的过程中，遇到烟气中的煤粉，使煤粉带负电，吸附到正极上，最后在重力作用下，落入下面的漏斗中，从而除去了煤粉等有害粒子．
若某一大型火力发电厂的烟囱高20 m、直径4 m，问：
（1）为了除去烟气中的煤粉，A、B分别应该接在高压电源的哪一极？
（2）设这一静电除尘器的吸附能力为，则在一天中能回收多少煤粉？
22．如图，一个原来不带电的半径为r的空心金属球放在绝缘支架上，右侧放置一个电荷量为+Q的点电荷，点电荷到金属球表面的最近距离为2r ．
（1）由于静电感应而在金属球上出现了电荷，它们也在空间激发电场．这些感应电荷在球心激发的电场强度大小等于多少？方向如何？
（2）如果用导线的一端接触球的左侧，另一端接触球的右侧，导线是否能将球两侧的电荷中和？为什么？
23．如图，将带正电荷的导体球靠近不带电的导体。若沿虚线1将导体分成、两部分，这两部分所带电荷量分别为、；若沿虚线2将导体分成两部分，这两部分所带电荷量分别为和。
(1)请分别说出以上四个部分电荷量的正负，并简述理由。
(2)请列出以上四个部分电荷量（绝对值）之间存在的一些等量关系，并简述理由。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
【详解】
试题分析：负电荷在低电势处电势能大，正电荷在高电势处电势能大，A错误；电势是人为规定的，与电场强度无关，B错误；沿场强方向电势一定降低，但电势降落的方向不一定是场强的方向，应该是电势降落最快的方向才是场强的方向，故C错误；处于静电平衡状态的导体内部，原电场与感应电荷产生的附加电场完全抵消，场强处处为零，故D正确．
2．D
【详解】
ABC．利用静电可以进行静电除尘、静电植绒、静电复印，故A、B、C不符合题意；
D．高大建筑物上的避雷针和油罐车上的搭地铁链是为了把产生的静电导走，属于静电的防止；故D符合题意．
3．C
【详解】
A项：生活中的水属导体，用湿抹布擦正在发光的灯泡容易引发触电，故A错误；
B项：发现有人触电，应先切断电源，再进行施救，若立即用手去拉，容易使施救者也触电，故B错误；
C项：洗衣机的金属外壳使用时必须接地，这样可防止用电器因漏电而触电，故C正确；
D项：家庭电路中，电灯的开关应接在火线和灯泡之间，这样断开开关时，灯泡处才不会有电，故D错误．
故应选C．
4．D
【详解】
A．根据题意知集尘极a、c接电源正极，充电极b接电源负极（接地）．a、b两个电极之间的电场方向竖直向下，尘埃吸附到a极，合力向上，重力向下，电场力向上，尘埃带负电，故A错误；
B．集尘极a、c接电源正极，充电极b接电源负极（接地）．a、b两个电极之间的电场方向竖直向下，b、c两个电极之间的电场方向竖直向上，故B错误．
C．b、c两个电极之间的电场方向竖直向上，尘埃带负电，受到的电场力竖直向下，重力也竖直向下，则合力做正功，动能增加，故C错误；
C．尘埃被吸附到集尘极a的过程中，电场力向上，则电场力做正功，故D正确．
5．B
【详解】
带电荷的云层靠近避雷针时，在避雷针尖端感应出与云层相反的电荷，达到一定程度就会向空中放电，中和云层中的电荷，从而避免遭受雷击，故B正确，ACD错误。
故选B。
6．C
【详解】
外高压输电线在三条输电线的上方还有两条导线，它们与大地相连，形成一个稀疏的金属“网”，起到静电屏蔽的作用；把高压线屏蔽起来，免遭雷击。
故选C。
7．C
【详解】
静电除尘器、静电复印机和静电植绒仪都是利用静电的原理工作的，而感应起电机是通过感应产生静电的仪器，与其他三个不同；
A．与结论不符，选项A错误；
B．与结论不符，选项B错误；
C．与结论相符，选项C正确；
D．与结论不符，选项D错误；
故选C.
8．A
【详解】
A．利用静电给火箭发动机点火是利用静电，选项A正确；
B．油罐车车下拖一条跟地面接触的铁链是为了防范静电导致事故，选项B错误；
C．高楼上装避雷针是为了防范静电导致事故，选项C错误；
D．飞机起落架的轮胎用导电橡胶制成是为了防范静电导致事故，选项D错误。
故选A。
9．C
【详解】
试题分析：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φa=φb，所以A、B错，C对；由于杆处于静电平衡状态，所以内部的场强为零，所以D错误．
10．D
【详解】
A．球内各处电势均不为零，因为球内有高频电场有一定的电势差，所以A错误；
B．球内电极产生的电场方向沿球半径向里，因为球内稀薄气体受到高频电场的电离负离子向外运动，所以B错误；
C．用手触摸球时，会有电流从手流过，所以C错误；
D．用手触摸球时，球内的电场、电势分布不对称，因为用手触摸后，电场强弱发生了变化，所以D正确；
故选D。
11．D
【详解】
处于静电平衡中的导体内部场强处处为零，Q在O点产生的场强与感应电荷在O点产生的场强等大反向，由此可知静电平衡后感应电荷在球心处产生的电场强度大小为 。
故选D。
12．C
【详解】
A、湿布是导电的，不能用来擦洗带电设备，不安全，故A错误．B、普通的水是导电的，发现电线着火，不能用水浇，可以用干粉灭火器，故B错误．C、发现有人触电时，应赶快切断电源或用干燥木棍将电线挑开，不能用手直接拉，防止也触电，故C正确．D、三孔接线柱中有一脚为接地的，如果折弯不用，则无法有效接地，一旦发生漏电则会产生危险，故操作错误，故D错误．故选C．
13．ACD
【详解】
A．避雷针顶端是针尖形状，是利用尖端放电的原理避免建筑物遭受雷击的，故A正确；
B．塑料外壳不能形成静电屏蔽，不可以防止外界电场对电学仪器的影响，故B错误；
C．燃气灶中的点火器是利用高压放电的电火花来点燃燃气的，故C正确；
D．静电除尘是利用带电的集尘板通过静电力收集空气中的带电尘埃，故D正确。
故选ACD。
14．ABC
【详解】
A．印刷车间中，纸张间摩擦产生大量静电，由于有一定的湿度，能及时导走；属于防止静电危害，A正确；
B．油罐车在运输过程中，不断的相互摩擦，从而产生大量的静电，通过后面装一条拖地的铁链，及时导走，这是防止静电危害，B正确；
C．在地毯编织中夹杂导电纤维，可以将摩擦生成的电荷导走，防止电荷积累，C正确；
D．那个是天线，接收无线电波用的，D错误；
故选ABC。
15．AC
【详解】
A．根据静电屏蔽的性质，P空腔内的电场为0，又因为P与大地绝缘，因此电势不为0。P旁边为正电荷，因此P的电势大于0，A正确；
B．同理，Q内部的电场为0，由于Q与大地相连，规定大地电势为0，因此Q的电势也为0，B错误；
C．正电荷在M内，因此M内电场不为0，M与大地绝缘，因此电势不为0，M内为正电荷，因此M电势大于0，C正确；
D．处在电场中的金属是等势体，其内部电场强度为0，因此本题中金属壳内部电场为0，D中说的是内壁，不属于金属内部，因此电场不为0，D错误。
故选AC。
16．尖端放电
【详解】
试题分析：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，使建筑物免遭雷击．其原理为尖端放电；
17．
【详解】
金属球处于静电平衡状态，则内部合场强为零，即金属球上感应电荷在球心产生电场的电场强度与点电荷q在球心处产生的场强等大反向，则感应电荷在球心产生电场的电场强度大小为
18．
【详解】
水平导体棒当达到静电平衡后，棒上感应电荷在棒内距离左端处产生的场强大小与一带电量为q的点电荷在该处产生的电场强度大小相等，则有：
由于该处的电场强度为零，所以方向与一带电量为q的点电荷在该处产生的电场强度的方向相反，即水平向左；
将导体棒拿走，点电荷在R处产生的场强大小为
19． 不带 不带 带负 带正
【详解】
若先移走带正电的导体棒，此时导体A和B中的电荷又发生中和，不再带电，再把导体A和B分开，同样不再带电，所以此时A不带电，B不带电。
先把导体A和B分开，再移走带正电的导体棒，导体A和B由于感应起电带上异种电荷，所以此时A带负电，B带正电。
20．当带电的雷雨云接近建筑物时，由于静电感应，金属棒出现与云层相反的电荷．通过尖端放电，这些电荷不断向大气释放，中和空气中的电荷，使建筑物避免雷击．
21．（1）A接高压电源的正极，B接高压电源的负极 （2）86815 kg
【详解】
（1）电极AB间接高电压后，之间产生了很强的电场，气体分子被电离成为电子和正离子，电子较轻，容易被粉尘吸附，故粉尘带负电，只有A极带正电，才能被正极A吸引,从而达到除尘的目的，所以A接高压电源的正极，B接高压电源的负极。
（2）设一天回收煤粉的质量为m，管内表面积
代入数据得
22．（1），方向水平向右；（2）如果用导线的一端接触球的左侧，另一端接触球的右侧，导线不能将球两侧的电荷中和，因为处于静电平衡状态时，空心金属球是等势体，两端没有电势差，所以导线中不能产生电流．
【详解】
（1）球心处的场强为零，则感应电荷在球心激发的电场强度与点电荷在球心形成的电场等大反向，则根据点电荷场强公式，则 ，方向与点电荷场强方向相反，即水平向右；
（2）如果用导线的一端接触球的左侧，另一端接触球的右侧，导线不能将球两侧的电荷中和，因为处于静电平衡状态时，空心金属球是等势体，两端没有电势差，所以导线中不能产生电流．
23．(1)根据静电感应现象可知，导体近端感应负电荷，远端感应正电荷，即QA和 带正电，QB和 带负电。
(2)导体原来不带电，只是在C的电荷的作用下，导体中的自由电子向B部分移动，使B部分多带了电子而带负电；A部分少了电子而带正电。根据电荷守恒可知，A部分转移的电子数目和B部分多余的电子数目是相同的，因此无论从哪一条虚线切开，两部分的电荷量总是相等的，即
QA=QB，
答案第1页，共2页