必修第三册9.4静电的防止与利用 练习（word版含答案）

必修第三册 9.4 静电的防止与利用
一、单选题
1．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。如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，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。有关这一物理情境下列说法正确的是（　　）
A．空气分子在距离金属丝B越近的地方越容易被电离
B．带上负电的煤粉在向A运动的过程中做匀变速运动
C．带上负电的煤粉在向A运动的过程中其运动轨迹为抛物线
D．带上负电的煤粉在向A运动的过程中其电势能增大
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．静电给人们带来很多方便，但有时也会带来麻烦，甚至造成危害。下列选项中属于防止静电危害的是（　　）
A．静电喷漆 B．静电复印 C．静电除尘 D．导电轮胎
4．小黄在暑假旅游坐飞机时发现飞机尾翼尖端处有些很细的针，如图所示。这些细针的功能最有可能的是（　　）
A．扰乱空气流 B．发射与地面飞机场联系的电磁波
C．预防雷电击中高空飞行的飞机 D．释放高速飞行与空气摩擦时产生的静电
5．如图，油罐车有一条铁链拖在地上，这样做的目的是（　　）
A．发出声音，引起路人注意
B．减缓车速，保证行车安全
C．把热量导入大地，避免因过热引起爆炸
D．把静电导入大地，避免因放电引起爆炸
6．如图是某一带电导体周围的电场线与等势面，A、B是同一等势面上的两点，C是另一等势面上的一点。下列说法不正确的是（　　）
A．带电导体内部的场强处处为零
B．A、B两点的电势均高于C点的电势
C．若给带电导体所在空间外加一个电场，则带电导体依然是等势体，且电势一定为零
D．正电荷从A点沿虚线移到C点的过程中电场力做正功，电势能减小
7．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
8．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
9．如图所示，将一个不带电的金属球A放在带正电的点电荷Q的左侧，当金属球达到静电平衡时，下列判断正确的是（　　）
A．金属球将产生出正电荷
B．点电荷Q在A的球心处产生的电场强度为零
C．金属球左侧将出现负的净电荷
D．A的内部合电场强度处处为零
10．下列说法中正确的是（　　）
A．一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变
B．为防止静电危害，印染车间应该保持足够的干燥
C．电荷的运动轨迹与电场线一定重合
D．电场中某点的电场强度与正电荷受力方向相同，当该点放置负电荷时，场强反向
11．下列说法正确的是（　　）
A．当弹簧变长时，它的弹性势能一定增大
B．若力对物体不做功，则力一定不会改变物体的运动状态
C．电势降落的方向一定是电场强度的方向
D．电工穿的高压作业服是用包含金属丝的织物制成，这种作业服起到静电屏蔽的作用，保护工人
12．矩形金属导体处于正点电荷Q产生的电场中，静电平衡时，感应电荷产生的电场在导体内的电场线正确的是（　　）
A． B．
C． D．
13．静电复印机的中心部件，是一个可以旋转的接地的铝辊，表面镀着一层半导体硒，叫做硒鼓。半导体硒有特殊的光电性质，没有光线照射时是很好的绝缘体，能保持电荷，受到光的照射就立刻变成导体，将所带的电荷导走。复印每一页书稿都要经过充电、曝光、显影、转印等几个步骤，这些步骤是在硒鼓转动一周的过程中依次完成的。如图所示，曝光后的硒鼓上留下H字符，关于H字符，下列说法中正确的是（　　）
A．H字符是没有光照射的地方，不带电荷
B．H字符是没有光照射的地方，保持着正电荷
C．H字符是有光照射的地方，不带电荷
D．H字符是有光照射的地方，带正电荷
14．低碳环保是我们追求的生活方式。如图所示，是一个用来研究静电除尘的实验装置，处于强电场中的空气分子会被电离为电子和正离子，当铝板与手摇起电机的正极相连，缝被针与手摇起电机的负极相连，在铝板和缝被针中间放置点燃的蚊香。转动手摇起电机，蚊香产生的烟雾会被电极吸附，停止转动手摇起电机，蚊香的烟雾又会袅袅上升。关于这个现象，下列说法中正确的是（　　）
A．烟尘因为带正电而被吸附到缝被针上
B．同一烟尘颗粒在被吸附过程中离铝板越近速度越大
C．同一烟尘颗粒在被吸附过程中离铝板越近速度越小
D．同一烟尘颗粒在被吸附过程中如果带电荷量不变，离铝板越近则加速度越大
15．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
二、填空题
16．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，棒上的感应电荷在棒内中点P处产生的电场强度大小等于________，方向为________。
17．（1）处于静电平衡状态的导体内部任意两点间的电势差为零。( )
（2）静电平衡状态下的导体内部电场强度处处为零，导体的电势也为零。( )
（3）因为外电场和所有感应电荷的电场在导体内部叠加的合电场为0，所以处于静电平衡的导体内部电场处处为0。( )
（4）避雷针能避免建筑物被雷击是因为云层中带的电荷被避雷针通过导线导入大地。( )
（5）用金属网把验电器罩起来，再使带电金属球靠近验电器，则验电器箔片能张开。( )
（6）飞机轮上装有拖地线，油罐车后面拖条铁链都是把静电导入大地。( )
18．如图所示，不带电的枕形导体的A、B两端各贴有一对金箔，当枕形导体的A端靠近一带电导体C时，用手触摸枕形导体后再离开，再移走C球．则 A端金箔_________，B端金箔_________．（填“张开”或“闭合”）
三、解答题
19．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？
20．如图所示是医院常用的手术室，手术中给病人用的麻醉药是易燃品，因此手术室不允许出现任何电火花。请你运用学过的物理知识分析对医用手术室中的人员和设备有何要求？
21．科学实验表明，当空气中的电场强度达到3.0×106V/m时，空气将被击穿而发生放电现象，现有一片乌云，由于摩擦产生的与地面间的电压为1.2×109V.若云层到地面的距离较近时，中间的空气被击穿出现闪电，求：（1）若这片乌云带正电，把地面的电势定为零电势，则这片乌云的电势为多少？
（2）这片乌云距离地面的距离为多少时，就会产生闪电？
（3）带电乌云靠近地面建筑物时，可能发生放电现象而产生雷击，请你列举一种避免雷击的措施．
22．在一次科学晚会上，一位老师表演了一个“魔术”：如图，一个没有底的空塑料瓶上固定着一根铁锯条和一块易拉罐（金属）片，把它们分别跟静电起电机的两极相连。在塑料瓶里放一盘点燃的蚊香，很快就看见整个透明塑料瓶里烟雾缭绕。当把起电机一摇，顿时塑料瓶清澈透明，停止摇动，又是烟雾缭绕。
起电机摇动时，塑料瓶内哪里电场强度最大？是锯条附近还是金属片附近？若锯条接电源负极，金属片接正极，这些烟尘最终到哪里去了？
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．A
【详解】
A．在距离金属丝B越近的地方，电场越强，空气分子越容易被电离。A正确；
BCD．带上负电的煤粉在向A运动的过程中，主要受到变化的电场力及重力的作用，合力的大小、方向均在变化，所以煤粉做的是变加速运动，轨迹不是抛物线，电场力做正功，电势能减少。BCD错误。
故选A。
2．C
【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
【详解】
A．喷枪喷出的油漆微粒带正电，因相互排斥而散开，形成雾状，被喷涂的物体带负电，对雾状油漆产生引力，把油漆吸到表面，属于静电应用，故A不符合题意；
B．静电复印是利用异种电荷相互吸引而使碳粉吸附在纸上，属于静电应用，故B不符合题意；
C．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，属于静电应用，故C不符合题意；
D．导电轮胎是将轮胎上的电荷导入大地，是防止静电危害，故D符合题意。
故选D。
4．D
【详解】
飞机高速飞行时与空气摩擦产生静电，电荷在越尖锐的地方分布越多，从而可以通过尖端放电将静电释放出去。
故选D。
5．D
【详解】
油罐车有一条铁链拖在地上，这样做的目的是把运输途中油与油罐摩擦产生的静电导入大地，避免因放电引起爆炸。
故选D。
6．C
【详解】
A．处于静电平衡的导体，内部没有电场线，它的内部的电场强度一定是0，故A正确；
B．沿电场线方向电势降低，A、B两点的电势均高于C点的电势，故B正确；
C．若给带电导体所在空间外加一个电场，则带电导体依然是等势体，但电势不一定为零，故C错误；
D．正电荷从A点沿虚线移到C点的过程中电场力与位移夹角小于90°，做正功，电势能减小，故D正确。
本题选择错误的，故选C。
7．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。
8．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。
9．D
【详解】
A．感应起电的实质电子的转移，没有产生新的电荷，故A错误；
BD．由于球处于静电平衡状态，所以内部的场强为零，即正电荷和感应电荷在内部产生的合场强为零，正点电荷Q在球心处产生的场强方向向左，所以感应电荷在球内球心处产生的场强方向向右，故B错误，D正确；
C．达到静电平衡后，金属球右侧将出现负的净电荷，属球左侧将出现正的净电荷，故C错误。
故选D。
10．A
【详解】
A．根据电荷守恒定律，一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变，A正确；
B．为防止静电危害，印染车间应该保持空气湿润，B错误；
C．电荷受力的方向沿着电场线或逆着电场线，但运动方向不一定与电场线重合，比如电子绕正的点电荷做匀速圆周运动时，运动方向与电场线垂直，C错误；
D．电场强度的方向是由电场本身的性质决定的，与试探电荷无关，因此放置负电荷时，场强方向不变，D错误。
故选A。
11．D
【详解】
A．当弹簧从被压缩状态变长时，它的弹性势能减小，选项A错误；
B．若力对物体不做功，可能力与速度方向垂直，而力同样能改变物体的运动状态，例如匀速圆周运动物体的合力，选项B错误；
C．电势降落最快的方向是电场强度的方向，选项C错误；
D．电工穿的高压作业服是用包含金属丝的织物制成，这种作业服起到静电屏蔽的作用，保护工人，选项D正确。
故选D。
12．B
【详解】
处于静电平衡状态的导体，其内部合电场强度处处为零，感应电荷产生的电场在导体内的电场线一定与点电荷的电场线反向。
故选B。
13．B
【详解】
利用光学系统将原稿上字迹的像成在硒鼓上，硒鼓上字迹的像是没有光照射的地方，保持着正电荷，而其他地方受到了光线照射，正电荷被导走，所以B正确，ACD错误。
故选B。
14．B
【详解】
ABC．中性空气分子在强电场中被电离成电子和带正电的离子，烟尘颗粒吸附电子后带上负电，在电场力作用下向铝板做加速运动，故AC错误；B正确；
D．因铝板与缝被针间的电场线形状相当于横向放置的锥形体，离铝板越近，电场线越稀疏，电场强度越小，烟尘颗粒受电场力越小，加速度越小，故D错误。
故选B。
15．D
【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。
16． 向左
【详解】
[1]棒处于点电荷+q的电场中处于静电平衡状态，则棒内各点的合场强为零，即棒上的感应电荷在棒内中点P处产生的电场强度与+q在P点的场强等大反向，则棒上的感应电荷在棒内中点P处产生的电场强度大小等于
[2]因+q在P点的场强向右，则棒上的感应电荷在棒内中点P处产生的电场强度方向向左。
17． 对 错 对 错 错 对
【详解】
（1）[1]处于静电平衡状态的导体是个等势体，其内部任意两点间的电势差为零，所以对；
（2）[2]静电平衡状态下的导体内部电场强度处处为零，导体是个等势体，但是电势不一定为零，所以错；
（3）[3] 因为外电场和所有感应电荷的电场在导体内部叠加的合电场为0，所以处于静电平衡的导体内部电场处处为0，所以对；
（4）[4] 避雷针能避免建筑物被雷击是因为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，所以错；
（5）[5] 用金属网把验电器罩起来，由于静电屏蔽，所以再使带电金属球靠近验电器，则验电器箔片不能张开，则错；
（6）[6] 飞机轮上装有拖地线，油罐车后面拖条铁链都是把静电导入大地，所以对。
18． 张开 张开
【详解】
[1][2]金属导体处在正电荷的电场中，由于静电感应现象，枕形导体的右端要感应出正电荷，导体的左端会出现负电荷，所以导体两端的验电箔都张开，且左端带负电，右端带正电，用手触摸枕形导体后，将手和C都移走，由于感应起电，枕形导体带负电，而且A、B两端都带负电，所以两对金箔均张开
19．（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
20．人员要穿导电材料制成的鞋子和外套，设备要用导电性好的材料制成且有良好的接地。
【详解】
人员要穿导电材料制成的鞋子和外套，设备要用导电性好的材料制成且有良好的接地。
21．(1)1.2×1019；(2) 400m；(3)建筑物上安装避雷针、雷雨天气不在大树下避雨等．
【详解】
(1)根据题意乌云与地面之间的电压为 , 地面为零电势 , 所以这片乌云的电势为
(2)由 得：
(3) 避免雷击的措施例如：建筑物上安装避雷针、雷雨天气不在大树下避雨等．
综上所述本题答案是：(1)1.2×1019；(2) 400m；(3)建筑物上安装避雷针、雷雨天气不在大树下避雨等；
22．见解析
【详解】
瓶内俯视图如图
尖端附近的电场线密集，所以在锯条附近的电场强度大于金属片附近的电场；且根据俯视图可以看出料瓶内存在的是辐条形的电场，不是匀强电场，当静电除尘装置接通静电高压时，存在强电场，它使空气电离而产生阴离子和阳离子，负离子在电场力的作用下，向正极移动时，碰到烟尘微粒使它带负电，带电烟尘在电场力的作用下，向正极移动，烟尘最终被吸附到金属片上，这样消除了烟尘中的尘粒。
答案第1页，共2页
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