2.3静电的利用与防护 同步练习（Word版含解析）

粤教版（2019）必修三 2.3 静电的利用与防护 同步练习
一、单选题
1．如图所示，放在绝缘台上的金属网罩B内放有一个不带电的验电器C，若把一带有正电荷的绝缘体A移近金属网罩B，则（　　）
A．金属网罩B的内表面带正电荷，φB=φC=0
B．金属网罩B的右侧外表面带正电荷
C．验电器的金属箔片将张开，φB<φC
D．φB≠φC，金属网罩B左、右两侧的电势不相等
2．如图所示是用一种新颖的“静电“绝缘纤维布制成的预防新型冠状病毒肺炎口罩熔喷布经驻极工艺，表面带有电荷，它能阻隔几微米的病毒，这种静电的阻隔作用属于（　　）
A．静电屏蔽 B．摩擦起电
C．静电吸附 D．电磁感应
3．下列说法正确的是（　　）
A．元电荷、点电荷均属于理想物理模型
B．物体通常呈现电中性，是因为物体没有电荷
C．由于电流的磁效应，装有避雷针的建筑物可以免遭雷击
D．飞机起落架的轮胎应该采用导电橡胶制成以防止静电积聚
4．有一半径为R的均匀带电薄球壳，在通过球心的直线上，各点的场强E随与球心的距离x变化的关系如图所示；在球壳外空间，电场分布与电荷量全部集中在球心时相同，已知静电常量为k，半径为R的球面面积为S=4πR2，则下列说法正确的是（　　）
A．均匀带电球壳带电密度为
B．图中r=1.5R
C．在x轴上各点中有且只有x=R处电势最高
D．球面与球心间电势差为E0R
5．人们行走时鞋子和地板由于摩擦产生静电，带电的离子会在地板表面对空气中的灰尘产生吸引，对电脑机房、电子厂房等单位会造成一定的影响。防静电地板又叫做耗散静电地板，当它接地时，能够使电荷耗散。地板在施工时，地板下面要铺设铝箔，铝箔要连接到地下预埋导体。下列关于防静电地板的说法，正确的是（　　）
A．地板下面铺设铝箔的作用是防潮
B．地板必须是绝缘体材料
C．地板必须是导电的，如地板中含有导电纤维
D．只要地板下面铺设铝箔，地板材料是绝缘的或导电的均可
6．如图所示，不带电的金属球Q放在绝缘支架上，并用导线与大地相连，将带正电的物体P移近金属球Q，则在移近过程中，下列说法错误的是（　　）
A．金属球Q带负电
B．金属球Q的电势越来越高
C．物体P受到的电场力越来越大
D．物体P具有的电势能越来越小
7．如图为某静电除尘装置的示意图。a、b、c三点的连线与集尘板垂直，且ab小于bc，烟尘微粒最终被吸附在集尘板N上，烟尘微粒所受电场力远大于自身重力，下列说法正确的是（　　）
A．烟尘微粒一定带正电
B．从a点早出发的烟尘微粒一定先到达集尘板
C．同一烟尘微粒在c点电势能大于在a点电势能
D．b、a两点间与c、b两点间的电势差可能相等
8．不带电的导体置于电场强度方向向右的电场中，其周围电场线分布如图所示，导体表面处的电场线与导体表面垂直，、为电场中的两点，则（　　）
A．点的电势高于点的电势 B．点电场强度小于点的电场强度
C．导体内部的电场强度大于点的电场强度 D．负试探电荷在点的电势能比在点的电势能大
9．在点电荷-Q的电场中，一金属球处于静电平衡状态，A为球内一点，B为球外表面附近一点，则球上感应电荷在A点和B点所激发的附加场强EA′和EB′的方向在下列几个选项对应的图中最有可能的是（　　）
A． B．
C． D．
10．关于导线中的电场，下列说法正确的是（　　）
A．导线内的电场线可以与导线相交
B．电路元件所积累的电荷分布是稳定的，故导线处于静电平衡状态
C．导线内的电场E是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的
D．导线中的电场是静电场的一种
11．静电现象在自然界中普遍存在，下列现象与静电现象无关的是（　　）
A．梳过头发的梳子吸起纸屑
B．磁体吸引小铁球
C．干燥天气，手碰到金属把手时感到被电了一下
D．冬天脱毛衣时，毛衣发出噼噼啪啪的响声
12．如图，将充气后的气球在头发上摩擦，然后将其靠近绝缘桌面上的空易拉罐，在气球未接触易拉罐的情况下，发现易拉罐朝气球方向滚动起来，关于这一现象，下列说法正确的是（　　）
A．易拉罐和气球带异种电荷，所以相互吸引
B．易拉罐靠近气球一侧的带电性质和气球相同
C．气球对易拉罐远、近两侧的作用力大小不同
D．气球在头发上摩擦的过程创造了电荷，从而使气球带电
13．如图所示，小明同学在坐飞机的时候发现机翼末端边缘有一条条针一样的装置，此装置作用是（　　）
A．防止闪电击中飞机，起到避雷针的作用 B．加强电磁通讯信号，起到天线的作用
C．通过尖端放电使云层中的电荷消失 D．释放飞机表面的静电
14．电荷量为的点电荷与一无限大接地金属板（电势为零）相距为，所形成的电场的电场线如图所示。图中点与金属板相距为，点与点关于点电荷对称，且测得点电势为。则下列说法中正确的是（　　）
A．点的场强大小大于点
B．带正电试探电荷从点移动到点，电场力做功等于零
C．点电荷与金属板间的电势差等于
D．金属板表面电势相等
15．下列说法正确的是（　　）
A．打雷时，待在汽车里比待在木屋里要安全
B．为了安全，避雷针的顶端应该设计成球形
C．制作汽油桶的材料用塑料比用金属好
D．超高压带电作业的工人穿包含金属丝制成的工作服时更危险
二、填空题
16．如图，实心金属球A半径为R，带电量为Q，点电荷B带电量为与A球心间的距离为当B不存在而只有A存在且达到静电平衡状态时，电荷Q在球心O处的电场强度等于___________当点电荷B也同时存在并达到静电平衡时，金属球上的电荷在球心O处产生的场强的大小等于___________
17．如图所示，一金属球A放在距一带电量为-4.5×10-10C的点电荷0.3m处，求金属球达到静电平衡后，感应电荷在A球球心处产生的场强的大小是______，方向是______。
18．处于静电平衡状态的导体内部场强________________；导体外表面附近处的任何一点场强方向必跟该点的表面___________，净电荷分布在______________。
19．长为l的导体棒原来不带电，现将一电荷量为的点电荷放在与棒的左端距离为R的地方，如图所示达到静电平衡后，棒上的感应电荷在棒内距左端处产生的场强 ______ ，方向______ ．
三、解答题
20．以煤作燃料的电站，每天排出的烟气带走大量的煤粉，不仅浪费燃料，而且严重污染环境，利用静电除尘可以除去烟气中的煤粉。如图所示是静电除尘器的原理示意图，除尘器由金属管A和悬在管中的金属丝B组成，在A、B上各引电极a、b接直流高压电源。假定煤粉只会吸附电子，而且距金属丝B越近场强越大。
（1）试判断所接高压电源的极性；
（2）试定性说明静电除尘器的工作原理；
（3）设金属管A的内径r＝3 m，长为L＝50 m，该除尘器吸附煤粉的能力D＝3.5×10－4 kg/（s·m2），求其工作一天能回收煤粉多少吨？（最后结果取三位有效数字）
21．如图所示，真空中有相距为的A、B两点放置着等量同种正点电荷，现在A、B连线的中垂线上放一个不带电的导体棒，棒内有一点恰好落在中垂线上，且，已知静电力常量，当棒达到静电平衡后，求：
两点电荷间的库仑力大小
、B两点电荷在棒内P点产生的场强的大小
22．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？
23．如图所示，一个原来不带电的半径为r的金属球放在绝缘支架上，其水平左侧放置一个电荷量为＋Q的点电荷，点电荷到金属球左端的距离为2r.
（1）求点电荷＋Q在金属球球心O点处产生的场强大小E.
（2）求金属球上感应电荷在球心O点处产生的场强大小E′，并说明方向．
24．如图所示是模拟避雷针作用的实验装置。金属板M接高压电源的正极，金属板N接负极。金属板N上有两个等高的金属柱A、B，A为尖头，B为圆头，逐渐升高电源电压，当电压达到一定数值时，可以看到放电现象。A、B两个金属柱，哪个容易放电？（实验时注意身体要远离带电体，以防触电。）
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．金属罩B处于静电平衡状态，电荷分布在其外表面上，故A项错误；
B．由于静电感应，使金属罩B的左侧外表面感应出负电荷，所以金属罩B的右侧外表面感应出正电荷，故B项正确；
C．由于静电屏蔽，金属网罩内电场强度为零，故C上无感应电荷，验电器的金属箔片不会张开，故C项错误；
D．由静电屏蔽特点知，导体是等势体，导体表面是等势面，故D项错误；
故选B。
2．C
【解析】
【分析】
【详解】
静电能吸引轻小物体，含有病毒的飞沫靠近熔喷布后，会被静电吸附在表面，无法通过，从而起到隔离病毒的作用，故C正确，ABD错误。
故选C。
3．D
【解析】
【详解】
A. 元电荷不是理想物理模型，A错误；
B. 物体通常呈现电中性，是因为物体内部正、负电荷总量等于零，B错误；
C. 装有避雷针的建筑物可以免遭雷击的原理是避雷针将电荷导入大地，C错误；
D. 飞机起落架的轮胎应该采用导电橡胶制成以防止静电积聚，D正确。
故选D。
4．A
【解析】
【详解】
A．由图线可知，距离球心R处的场强为E0，则根据点电荷场强公式
设均匀带电球壳带电密度为ρ
解得
A正确；
B．根据点电荷场强公式
解得
B错误；
C．由题意可知在x轴上各点中，在0～R范围内各点的电势均相同，均最高，C错误；
D．球面与球心间的电势差为零，D错误。
故选A。
5．C
【解析】
【分析】
【详解】
地板在施工时，地板下面要铺设铝箔，铝箔要连接到地下预埋导体，即要将地板上的静电导走，所以防静电地板必须是导电的，如地板中含有导电纤维，故选项C正确，ABD错误。
故选C。
6．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．根据静电感应，金属球Q带负电。A正确，不符合题意；
B．金属球Q与大地相连，电势为零。所以金属球Q的电势不变。B错误，符合题意；
C．越靠近金属球Q，电场越强，所以物体P受到的电场力越来越大。C正确，不符合题意；
D．金属球Q对物体P是吸引力，该力做正功，所以物体P具有的电势能越来越小。D正确，不符合题意。
故选B。
7．D
【解析】
【详解】
A．电极带负电，烟尘微粒向集尘板运动，可知微粒一定带负电，故A错误；
B．从a点出发的烟尘微粒加速运动到集尘板的位移大，时间长，由于没有具体数据，无法判断从从a点早出发的烟尘微粒是否先到达集尘板，故B错误；
C．越靠近集尘板，电势越高，微尘带负电，在电势高处电势能小，所以同一烟尘微粒在c点电势能小于在a点电势能，故C错误；
D．电场线与集尘板垂直，方向从集尘板到电极，可知a、b间电场线较b、c之间密集，即a、b间场强大于b、c间场强，而ab小于bc，所以由U=Ed可知，b、a两点间与c、b两点间的电势差可能相等，故D正确。
故选D。
8．A
【解析】
【详解】
C.导体处于静电场中，达到静电平衡，导体内部导体电场强度处处为零，导体内部的电场强度小于点的电场强度，C错误；
B.在同一静电场中，某点电场线越密集，该店的电场强度越大，处的电场线比处的电场线密集，点电场强度大于点的电场强度，B错误；
AD.处于静电平衡的导体是一个等势体，导体表面为等势面，又因为沿着电场线的方向电势降低，可知点的电势高于，根据
可知，负电荷在电势越高的位置电势能反而越低，A正确，D错误。
故选A。
9．C
【解析】
【详解】
金属球处于静电平衡状态，则金属球内部电场强度处处为零，点电荷在A点产生的电场强度和感应电荷在A点激发的电场强度等大反向，点电荷在A点产生的电场强度从A点指向，因此，感应电荷在A点激发的电场强度沿两点连线指向背离的方向；金属球处于静电平衡状态，整个导体是一个等势体，导体表面是一个等势面，根据电场线与等势面之间的关系可知，球外表面附B点的点场线垂直于金属球表面，如图所示
根据矢量叠加原理，B点所激发的附加场强EB′的方向在角度范围内都是有可能的。结合以上分析可知C正确。
故选C。
10．C
【解析】
【详解】
A．导线内的电场线与导线是平行的，A错误；
BD．导线内电场不为零，不是静电平衡状态，导线中的电场是恒定电场，并非静电场的一种，BD错误；
C．导线中的电场是电源，导线等电路元件所积累的电荷共同形成的，C正确。
故选C。
11．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．梳子与头发摩擦会产生静电，吸起纸屑，是静电现象， A不符合题意；
B．磁体吸引小铁球，是磁体的固有性质，不属于静电现象，B符合题意；
C．干燥天气，手碰到金属把手时有被电击的感觉是由于摩擦会产生静电，也是静电现象，C不符合题意；
D．冬天脱毛衣时，毛衣发出噼噼啪啪的响声，是静电的放电现象，不符合题意，D不符合题意。
故选B。
12．C
【解析】
【详解】
ABC．将充气后的气球在头发上摩擦后，气球带上电荷并形成电场，此时易拉罐在该电场作用下发生静电感应现象，靠近气球一侧的带电性质和气球带电性质相反，远离气球一侧的带电性质和气球带电性质相同，所以气球上的电荷对易拉罐靠近气球一侧的电荷引力大于远离气球一侧电荷的斥力，从而使易拉罐朝气球方向滚动起来，故AB错误，C正确；
D．气球在头发上摩擦的过程，是电荷在气球和头发之间发生了转移，并不是创造了电荷，故D错误。
故选C。
13．D
【解析】
【详解】
飞机在飞行时与大气摩擦在表面产生静电，采用尖端放电的原理释放静电。
故选D。
14．D
【解析】
【详解】
A．根据电场线的疏密表示场强的大小，则点的场强小于点，A错误；
B．电场线的疏密表示场强的大小，Q左侧电场强度小于右侧的电场强度，根据
无穷远处电势为零，则点电势大于0.5V，带正电试探电荷从点移动到点，电场力做功不等于零，B错误；
C．P点左侧电场线比较密，则左侧的场强较大， 根据
则
点电荷与金属板间的电势差等大于0.1V，C错误；
D．金属板处于静电平衡状态，是等势体，表面是等势面，D正确。
故选D。
15．A
【解析】
【分析】
【详解】
A．一辆金属车身的汽车也是最好的“避雷所”，一旦汽车被雷击中，它的金属构架会将闪电电流导入地下，打雷时，呆在汽车里更安全，A正确；
B．为了更好地防止雷电对建筑物的损坏，尖端放电，所以把避雷针设计成针形，B错误；
C．因为塑料和油摩擦容易起电，产生的静电荷不易泄漏，形成静电积累，造成爆炸和火灾事故，C错误；
D．电力工人高压带电作业，全身穿戴金属丝网制成的衣、帽、手套、鞋，可以对人体起到静电屏蔽作用，使人安全作业，D错误。
故选A。
16． 0
【解析】
【分析】
【详解】
[1]根据静电平衡状态的特点可知，孤立导体内部的电场强度为0。所以当B不存在而只有A存在且达到静电平衡状态时，电荷Q在球心O处的电场强度是0；
[2]利用静电平衡的特点，内部场强处处为零，即感应电荷在导体内部产生的电场与球外电荷产生的电场强度大小相等，所以
17． 45N/C 方向向右
【解析】
【分析】
【详解】
[1][2]点电荷q在A球球心处产生的场强的大小为
方向向左。根据静电平衡导体的特点可知，感应电荷在A球球心处产生的场强的大小是45N/C，方向是向右。
18． 零 垂直 导体的外表面
【解析】
【分析】
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，该电场与点电荷的电场叠加，只有叠加后电场为零时，电荷才不会再移动．此时导体的内部场强处处为0，这种状态叫静电平衡状态．处于静电平衡状态的导体整个的导体是一个等势体。
【详解】
[1][2][3]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零；同时外部表面附近任何一点的场强方向必跟该点表面垂直；净电荷只分布在导体的外表面，且整个导体是一个等势体。
19． 水平向右
【解析】
【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L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，即水平向右．
【点睛】根据静电平衡可知，达到静电平衡后，感应电荷产生的附加电场与外面的电场大小相等，方向相反，所以导体内部场强处处为0，同一个导体为等势体，导体上的电势处处相等．然后在结合库仑定律解答即可．
20．（1）a为正极，b为负极；（2）带电粒子在电场作用下奔向电极，并吸附在电极上；（3）28.5 t
【解析】
【分析】
【详解】
（1）因为煤粉吸附电子，所以带负电，为了将煤粉吸附在金属管上，因此与金属管相连的a为正极，与金属丝相连的b为负极。
（2）由于煤粉吸附电子带电，故将在电场作用下奔向电极，并吸附在电极上。
（3）设一天回收煤粉的质量为m，管内表面积
S＝2πrL
则
21．（1） （2）
【解析】
【分析】
根据库仑定律公式，即可求解；棒达到静电平衡后，内部场强处处为零，则感应电荷在棒内P点产生的场强和两正电荷在P点产生场强的合场强大小相等，方向相反．
【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：；
（2）由知，A、B处电荷在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，得
负号表示方向由P指向O；
【点睛】
解决本题的关键掌握点电荷产生的场强公式，会根据平行四边形定则对场强进行合成．
22．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．
【解析】
【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．
23．(1) ；(2) ， 方向向左
【解析】
【详解】
（1）+Q到球心的距离为3r，根据点电荷场强公式
可知点电荷在球心O处产生的场强大小为
方向向右；
（2）根据静电平衡可知O点场强为零，即感应电荷在O点产生的场强与点电荷Q在O点产生的场强大小相等，方向相反，所以
，
方向向左．
答案：(1) ；(2) ， 方向向左
24．A金属柱容易放电
【解析】
【详解】
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。
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页