1.5静电的利用与防护(word版含答案)

1.5 静电的利用与防护
一、单选题
1．如图所示，是闪电击中广州塔的画面，广州塔的尖顶是一避雷针，雷雨大气时，底端带负电的云层经过避雷针上方时，避雷针尖端放电形成瞬间强电流，乌云所带的负电荷经避雷针导入大地，在此过程中，下列说法正确的是（　　）
A．云层靠近避雷针时，针尖感应出负电荷
B．越靠近避雷针尖端，电势越小
C．越靠近避雷针尖端，电场强度越大
D．云层上负电荷流向避雷针的过程中，其电势能增大
2．下列实例中属于利用静电的是（　　）
A．常用的复印机复印文件
B．油罐车拖一条接触地面的铁链
C．建筑物顶上安装避雷针
D．印染厂的车间保持一定的湿度
3．下列哪些措施是为了防止静电产生的危害（　　）
A．在高大的建筑物顶确装上避雷针 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
4．疫情以来，我们上学每天戴口罩。口罩中间层的熔喷布是一种用绝缘材料做成的带有静电的超细纤维布，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．尖端放电
C．静电感应和静电屏蔽 D．静电感应和静电吸附
5．如图所示，把一个原来不带电的绝缘枕形导体靠近一个带有正电荷的小球，枕形导体两端会感应出异种电荷，感应电荷将改变原来带电小球周围的电场分布。现假设枕形导体靠近后，带正电荷的小球上电荷分布不变，则在枕形导体靠近前后，关于电场中各点场强变化情况的说法正确的是（　　）
A．枕形导体的左端附近的A点场强变弱
B．枕形导体的内部的B点场强变弱
C．枕形导体的右端附近的C点场强变弱
D．枕形导体的内部的D点场强变强
6．如图所示，中国科技馆中有一实验项目，一实验员站在绝缘地板上，用手摸已经起电的范德格拉夫起电机的金属球，随着金属球对地电压升高，她的头发会竖起来。关于以上现象，下列说法正确的是（　　）
A．实验员头发竖起来是她头发带同种电荷排斥所致
B．实验员头发竖立起来是她受到惊吓所致
C．起电机起电的过程就是创生电荷的过程
D．绝缘地板是起防滑作用的
7．关于静电的产生，下列说法正确的是（　　）
A．摩擦起电的本质是通过摩擦，又产生了新的电荷，所以带电
B．接触起电的本质是电荷在两个物体之间的移动
C．带电体靠近导体或绝缘体都能发生明显的静电感应现象
D．工人在高压线上工作时要穿上金属屏蔽服，是因为可以通过衣服导电使工作更方便
8．如图所示，在一电场强度为E的匀强电场中放有一个金属空心导体，图中a、b分别为金属导体内部与空腔中的两点，则（　　）
A．a、b两点的电场强度都为零
B．a点的电场强度不为零，b点的电场强度为零
C．a点的电场强度为零，b点的电场强度不为零
D．a、b两点的电场强度都不为零
9．在下列各种措施中，目的是防止静电危害的是（　　）
A．避雷针 B．静电除尘 C．静电喷漆 D．静电复印
10．关于避雷针能够避免建筑物被雷击的原因，下列分析不正确的是（　　）
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，避雷针上产生的电荷被导入大地
D．避雷针由尖锐的导体做成，利用的是尖端放电现象
11．静电现象在自然界中普遍存在．下列做法中属于利用静电的是（ ）
A．在高大的建筑物顶端安装避雷针
B．用静电除尘器收集空气中的尘埃和烟雾
C．在加油站给车加油前，要用手触摸一下静电释放器
D．在充满易燃气体或粉尘的环境中不要穿、脱化纤衣服
12．一金属球，原来不带电，现沿球直径的延长线放置一均匀带电的细杆MN，如图所示，金属球上感应电荷产生的电场在球内直径上a、b、c三点的场强大小分别为Ea、Eb、Ec，三者相比，则（　　）
A．Ea最大 B．Eb最大
C．Ec最大 D．Ea＝Eb＝Ec
13．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
14．如图所示，A为空心金属球，B为金属球，A、B原来不带电，将另一带正电荷的小球C从A球开口处放入A球中央，不接触A球，然后用手接触一下A球，再用手接触一下B球，再移走C球，则（　　）
A．A球带负电荷，B球带正电荷 B．A球带负电荷，B球不带电
C．A、B两球都带负电荷 D．A、B两球都带正电荷
15．某书中有如图所示的图，用来表示横截面是“<”形导体右侧的电场线和等势面，其中a、b是同一条实线上的两点，c是另一条实线上的一点，d是导体尖角右侧表面附近的一点。下列说法正确的是（　　）
A．实线表示电场线
B．离d点最近的导体表面电荷密度最大
C．“<”形导体右侧表面附近电场强度方向均相同
D．电荷从a点到c点再到b点电场力做功一定为零
二、填空题
16．长为L的金属杆原来不带电，在距其左端r处放一个电荷量为q的点电荷，则金属杆中点处的场强为_____，金属杆上的感应电荷在杆中点处产生的场强大小为____，方向向____．
17．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___________
18．长为L的导体棒原来不带电，现将一带电荷量为+q的点电荷放在距棒左端R处，如图所示。当棒达到静电平衡后，棒的左端带________电（填“正”或“负”）棒上感应电荷在棒内中点P处产生的场强大小等于________，方向为________。
三、解答题
19．如图所示，在装载作业中，靠近传送带的工人容易受到电击，请解释原因。用什么办法可以解决此问题
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．研究表明，带有正电荷的空气会使人感到不适，但带有负电荷的空气会使人觉得舒畅．试分析为什么在喷泉、瀑布、海边等地的空气中会含有大量的负离子？
22．一种静电除尘器，由两块相距为的平行金属板A、B组成，两板间接上的电压时，在两板之间产生一个很强的电场，如果有一个尘埃，其质量为，电荷量为，试通过计算来比较尘埃所受到的重力和电场力的大小，并以此来说明除尘原理。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
【详解】
A．根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，可知云层靠近避雷针时，针尖感应出正电荷，故A错误；
B．越靠近避雷针尖端，逆向电场线方向，电势逐步升高，故B错误；
C．由于电荷更容易集中到尖端，从而避雷针尖端附近的电场强度比避雷针底端附近的电场强度大，故C正确；
D．云层上负电荷流向避雷针的过程中，电场力做正功，电势能减小，故D错误。
故选C。
2．A
【详解】
常用的复印机复印文件是利用静电；而油罐车拖一条接触地面的铁链，建筑物顶上安装避雷针以及印染厂的车间保持一定的湿度，都是防止静电。
故选A。
3．A
【详解】
A．在高大的建筑物顶确装上避雷针，这是为了防止静电产生的危害，选项A正确；
BCD．在高大的烟囱中安装静电除尘器、静电复印和静电喷漆都是利用静电，选项BCD错误。
故选A。
4．D
【详解】
由题意知，口罩中间层的熔喷布是一种用绝缘材料做成的带有静电的超细纤维布，所以当几微米的病毒靠近时，由于静电感应而带电，从而被熔喷布吸附，无法透过，因此可以吸附以气溶胶形式存在的病毒，其工作原理时利用了静电感应和静电吸附，故选D。
5．C
【详解】
AC．因枕形导体靠近后，带正电荷的小球上电荷分布不变，则小球在A点的场强不变，则当枕形导体靠近后，因枕形导体在A点的场强与小球在A点的场强方向一致，可知导体的左端附近的A点场强变强，同理可知，枕形导体的右端附近的C点场强变弱，因为枕形导体远离C点，选项A错误，C正确；
BD．由于静电平衡，则枕形导体的内部的B点和D点的场强均为零，则当枕形导体靠近前后，枕形导体内部场强不变，即BD两点场强均不变，选项BD错误；
故选C。
6．A
【详解】
AB．实验员头发竖起来是她头发带同种电荷，而同种电荷间相互排斥所致。故A正确；B错误；
C．起电机起电的过程是电荷转移的过程。故C错误；
D．绝缘地板是防止积累在实验员身上的电荷被导入大地。故D错误。
故选A。
7．B
摩擦起电的本质是通过摩擦，电荷发生了转移；接触起电的本质是电荷在两个物体之间的移动；绝缘体不能发生静电感应现象；金属屏蔽服是静电的防止。本题考查起电的三种方式及静电感应，是在日常生活中值得注意的。
【详解】
A．摩擦起电的本质是通过摩擦，电荷发生了转移，失去电子的带正电荷，得到电子的带负电荷，并非产生了新电荷，故A错误；
B．接触起电的本质是电荷在两个物体之间的移动，故B正确；
C．带电体靠近带有绝缘支架的导体能发生明显的静电感应现象，故C错误；
D．工人在高压线上工作时要穿上金属屏蔽服，是因为金属屏蔽服处于电场中，形成等势体，工人因此不会受到电场的干扰。故D错误；
故选B。
8．A
【详解】
处于静电平衡状态下导体内部电场强度均为零，BCD错误，A正确。
故选A。
9．A
【详解】
避雷针是防止静电的危害；静电除尘、静电喷漆和静电复印都是利用静电。
故选A。
10．C
【详解】
带电云层靠近建筑物时，避雷针会产生感应电荷，尖端放电，逐渐中和云层中的电荷，同时将云层中的电荷通过导线导入大地，使建筑物避免遭到雷击，故ABD正确，不符合题意，C错误，符合题意。
故选C。
11．B
【详解】
AC．在高大的建筑物顶端安装避雷针和在加油站给车加油前，要用手触摸一下静电释放器，是为了把产生的静电导走，属于静电的防止，故AC错误；
B．用静电除尘器收集空气中的尘埃和烟雾，属于静电的利用，故B正确；
D．在充满易燃气体或粉尘的环境中不要穿、脱化纤衣服，以防产生的静电导致发生火灾，即属于静电的防止，故D错误。
故选B。
12．C
【详解】
处于静电平衡状态的导体内部场强处处为零，故a、b、c三点的场强都为零，处于静电平衡状态的导体内部场强为零是感应电荷产生的电场与外电场叠加的结果，所以感应电荷在球内某点产生的电场的场强与MN在这一点产生的电场的场强等大反向，比较a、b、c三点感应电场的场强，实质上是比较带电体MN在这三点的场强，由于c点离MN最近，故MN在c点的场强最大，感应电荷在c点的场强也最大，故C正确，ABD错误。
故选C。
13．A
【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。
14．B
【详解】
首先带正电荷的小球C从A球开口处放入A球中央。根据静电感应现象可知，A球内表面带负电荷，外表面带正电荷。用手接触A相当于把A接地，由大地传导过来的电子与A球外表面正电荷中和，使A球外表面不带电，此时A球对外起静电屏蔽作用，A球内的电场不影响外部。用手接触B时，无电荷移动，B球不带电。当带正电荷的C球从A球内移走后，A球内表面所带的负电荷移至外表面，所以此时A球带负电荷。由上述可知，故B正确，ACD错误。
故选B。
15．D
【详解】
A．处于静电平衡的导体，是个等势体，则整个导体为等势体，由于电场线方向总是与等势面垂直，所以实线不是电场线，是等势面，则A错误；
B．根据等势面的疏密表示场强的强弱，则d点的场强较弱，并且电场强度越大的地方电荷密度越大，所以B错误；
C．在“<”形导体右侧表面上下部分附近电场强度方向不相同，所以C错误；
D．由于a、b在同一等势面上，则电荷从a点到c点再到b点电场力做功一定为零，所以D正确；
故选D。
16． 0； ； 水平向左；
物体带电有接触起电，有感应带电，有摩擦起电．对于感应带电，是利用同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引的原理．
【详解】
在距其左端r处放一个电荷量为q的点电荷
因处于静电平衡，则金属杆中点处的场强为E=0；
当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．
17． 0
【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
18． 负 向左
【详解】
[1] 根据静电感应原理，棒左端放置正电荷，则棒的左端感应出负电荷，右端则出现正电荷。
[2] 带电量为+q的点电荷在棒内中点处的场强大小为
水平导体棒当达到静电平衡后，P处的合场强为零，棒上感应电荷中点P处产生的场强大小与点电荷+q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
[3] 点电荷+q在该处产生的电场强度方向是水平向右，水平导体棒当达到静电平衡后，P处的合场强为零，棒上感应电荷中点P处产生的场强大小与点电荷+q在该处产生的电场强度大小相等，方向相反，所以感应电荷产生的场强方向向左。
19．见解析
【详解】
在装载作业中，因为传送带与被传送物体间的发生摩擦而带电，靠近传送带的工人因为感应也带上电，容易受到电击；
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，让传送带变成导体，或者直接用导体制造传送带，再用适当方法把传送带接地，静电便不会积累，工人也不会再遭电击。
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
【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．见解析
【详解】
在喷泉、瀑布、海边等地，往往会有大量的水滴飞溅在空气中，在水滴飞溅的过程中，较大的水滴与空气摩擦后，水滴将带上正电荷，而空气则带上了负电荷．而且，空气中的部分负电荷又会转移到悬浮在空气中的小水滴上，从而在空气中形成了大量的有益于人类健康的负离子。
22．，，F远大于G；原理见解析
【详解】
电场力
重力
静电除尘原理是设法使空气中的尘埃带电，在静电力作用下，尘埃到达电极而被收集起来。A、B间接有高压电源，它们之间形成很强的电场，能使空气中的气体分子电离，进而使通过除尘器的尘埃带电，最后被吸附到极板上。重力对除尘的影响可忽不计。
答案第1页，共2页
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