人教版新教材必修三 9.4 静电现象专题（含答案）

人教版新教材必修三第九章静电现象专题（含答案）
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题（本大题共10小题，共60.0分）
电工穿的高压作业服是用铜丝编织的，下列说法正确的是( )
A. 铜丝编织的衣服不易拉破 B. 电工被铜丝衣服所包裹，使体内电势为零
C. 电工被铜丝衣服所包裹，使体内电场强度为零 D. 铜线电阻小，能对人体起到保护作用
如图，长为的导体棒原来不带电，现将一带电荷量为的点电荷放在距棒左端处，当导体棒达到静电平衡后，下列说法正确的是 ( )
A. 棒中的场强为 B. 棒中的场强不为 C. 整个导体棒带同种电荷 D. 导体棒内有多余的电荷
某农村塑料加工厂的高频热合机焊缝用产生的电磁波频率和电视信号频率接近，由于该村尚未通有线电视信号，空中的信号常常受到干扰，在电视荧屏上出现网状条纹，影响正常收看．为了使电视机不受干扰，可采取的办法是( )
A. 将电视机用一金属笼子罩起来
B. 将电视机用一金属笼子罩起来，并将金属笼接地
C. 将高频热合机用一金属笼子罩起来
D. 将高频热合机用一金属笼子罩起来，并将金属笼接地
利用静电除尘可以大量减少排放烟气中的粉尘。如图是静电除尘装置的示意图，烟气从管口进入，从管口排出，当、两端接上高压后，在电场作用下管道内的空气分子被电离为电子和正离子，而粉尘在吸附了电子后最终附着在金属管壁上，从而达到减少排放烟气中粉尘的目的。根据上述原理，下面做法正确的是 ( )
A. 端接高压正极，端接高压负极 B. 端接高压负极，端接高压正极
C. 端、端都接高压正极 D. 端、端都接高压负极
如图所示，一个原来不带电的半径为的空心金属球放在绝缘支架上，右侧放一个电荷量为的点电荷，点电荷到金属球球心的距离为，达到静电平衡后，下列说法正确的是 ( )
A. 金属球的左侧感应出负电荷，右侧感应出正电荷
B. 点电荷在金属球内产生的电场的场强处处为零
C. 感应电荷在金属球球心处产生的电场强度
D. 用导线的一端接触球的左侧，另一端接触球的右侧，球两侧电荷将中和
如图所示，用金属网把验电器罩起来，再使带电金属球靠近验电器，则下面关于验电器箔片的说法正确的是( )
A. 箔片张开 B. 箔片不张开
C. 带电金属球的电荷量足够大时箔片才会张开 D. 箔片张开的原因是金属网感应带电产生电场
如图所示，是一个带电体，是一个不带电的金属空腔，放在绝缘板的小纸屑不会被吸引的是( )
A. B. C. D.
如图所示，将悬挂在细线上的带正电的小球放在不带电的金属空心球内不与的内壁接触，在附近另外有一个悬挂在细线上的带负电的小球，则( )
A. ，两球均不偏离竖直方向 B. 球不偏离竖直方向，球向右偏离竖直方向
C. 球向左偏离竖直方向，球不偏离竖直方向 D. 球向左偏离竖直方向，球向右偏离竖直方向
如图，一个长方体金属盒原来不带电，现将一个带电荷量为的点电荷放在盒左边附近，达到静电平衡后，盒上的感应电荷在盒子内部产生的电场分布情况正确的是( )
A. B. C. D.
如图所示，把一个架在绝缘支架上的枕形导体放在正电荷形成的电场中，导体处于静电平衡时，下列说法正确的是( )
A. A、两点电场强度相等，且都不为零
B. A、两点的电场强度不相等
C. 感应电荷产生的附加电场的电场强度大小
D. 当开关闭合后，、两点的电场强度不为零
二、计算题（本大题共3小题，共40.0分）
如图所示，一个原来不带电的半径为的金属球放在绝缘支架上，在其左侧放置一个电荷量为的点电荷，点电荷到金属球左端的距离为。
求点电荷在金属球球心点处产生的场强大小。
求金属球上感应电荷在球心点处产生的场强大小，并说明方向。
长为的导体棒原来不带电，现将一个带正电的点电荷放在棒的中心轴线上距离棒的左端处，如图．当棒达到静电平衡后，棒上感应电荷在棒的中点处产生的电场强度大小和方向如何？
如图所示，在真空中有两个点电荷和，电荷量分别为和，它们相距。如果在两点电荷连线的中点处有一个半径为的空心金属球，且球心位于点。求：
球心处的电场强度为多大。
球壳上的感应电荷在球心处产生的电场强度。
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
处在高压电场中的人体，会有危险，电流流过，危及人身安全，因而所有进入高电场的工作人员，都应穿全套屏蔽服．带电作业屏蔽服又叫等电位均压服，是采用均匀的导体材料和纤维材料制成的服装．其作用是在穿用后，使处于高压电场中的人体外表面各部位形成一个等电位屏蔽面，从而防护人体免受高压电场及电磁波的危害．成套的屏蔽服装应包括上衣、裤子、帽子、袜子、手套、鞋及其相应的连接线和连接头。
本题考查了屏蔽服的作用，要求同学们能用物理知识解释生活中的现象，难度不大，属于基础题。
【解答】
屏蔽服作用是在穿用后，使处于高压电场中的人体外表面各部位形成一个等电位屏蔽面，从而防护人体免受高压电场及电磁波的危害．等电位说明电势相等而不是等于，等电势时电势差为，电场强度为，所以C正确。

2.【答案】
【解析】处于静电平衡状态的导体，内部场强处处为零，选项A正确，B错误；由于静电感应，导体棒的左右两端会带上异种电荷，选项C错误；静电平衡时，导体内部没有净剩电荷，选项D错误。
3.【答案】
【解析】解：
将电视机用一金属笼子罩起来，电视机无法接收到信号，不符合题意，、B错误．为了使电视机能接收电磁波信号，但又不接收高频热合机焊缝用产生的电磁波，应将高频热合机焊缝用产生的电磁波屏蔽，而使用接地金属笼子将高频热合机罩起来具有屏蔽电场的作用，C错误，D正确．
4.【答案】
【解析】管内接通静电高压时，管内存在强电场，它使空气电离而产生电子和正离子。粉尘吸附了电子后在电场力的作用下，向正极移动，所以端应该接高压电源的正极，端接负极，故B正确，、、D错误。
5.【答案】
【解析】由于静电感应，金属球的电荷重新分布，左侧感应出正电荷，右侧感应出负电荷，故A错误；
感应电荷在金属球内激发的电场场强与点电荷在该处产生的电场场强大小相等，方向相反，金属球内部合电场强度为零，则点电荷在金属球内产生的电场的场强不为零；球心处的合场强为零，则感应电荷在球心处产生的场强大小等于点电荷在球心处产生的场强大小，则，故B错误，C正确；
用导线的一端接触金属球的左侧，另一端接触金属球的右侧，金属球两侧仍然有感应电荷，不会被中和，故D错误。
6.【答案】
【解析】根据静电屏蔽原理可知，用金属网把验电器罩起来后，金属网内电场强度保持为，外电场对网内的验电器不会产生影响，故使带电金属球靠近验电器，箔片不会张开，B正确，、、D错误。
7.【答案】
【解析】
【分析】
分析各项中电场的分布，明确纸屑所在位置是否有电场存在，从而明确是否会被吸引，注意明确屏蔽作用是金属材料制成的壳体或网罩，当存在电场时，金属壳被感应带电，导致电荷重新分布，出现感应电场，从而与原来电场相叠加。出现合电场强度为零。起到屏蔽的作用，导致小纸屑不能被吸引。
绝缘板上的小纸屑图中能否会被吸引，只要判定此处有无电场，若有电场，则会出现感应电荷，从而被吸引。因此通过对负电荷在金属壳的不同位置及接地情况来分析是否有电场，从而判断是否会被吸引。
【解答】
当负电荷放在金属壳外时，使金属壳上端带正电荷，下端带负电荷，两端出现电压，导致感应电场与外电场相叠加，所以内部电场强度为零，因此绝缘板上的小纸屑图中不会被吸引，故正确；
当负电荷放在金属壳内时，使金属壳内部带正电荷，外部带负电荷，导致出现感应电场，从而使得绝缘板上的小纸屑图中会被吸引，故错误；
当负电荷放在金属壳内时，由于接地，则使金属壳外不带电，所以外部没有电场，从而使得绝缘板上的小纸屑图中不会被吸引，故正确；
当负电荷放在金属壳外时，使金属壳上端带正电荷，下端带负电，导致出现感应电场，从而使得绝缘板上的小纸屑图中会被吸引，故错误。
故A正确，BCD错误。
故选A。

8.【答案】
【解析】
【分析】
应用静电屏蔽的原理分析即可．
本题主要考查同种电荷相吸引、异种电荷相排斥及静电屏蔽相关知识点．
【解答】
由于静电屏蔽，小球的电场对无影响，小球不会偏离竖直方向，排除、．
由于静电感应空心球的内表面带负电，外表面带正电，小球和空心球之间异种电荷相吸引，小球会偏离竖直方向相右靠近球．
故选B．

9.【答案】
【解析】解：由点电荷的电场强度公式得带电量为的点电荷在周围空间中产生的电场强度为：
长方体金属盒达到静电平衡后，长方体金属盒上感应电荷中点处产生的场强大小与点电荷在该处产生的电场强度大小相等，则为：
。
感应电荷的电场与点电荷的电场的方向相反。所以只有C正确。
故选：。
当长方体金属盒达到静电平衡后，长方体金属盒内各点的合场强为零，即感应电荷产生的电场强度与产生的电场强度大小相等、方向相反，根据静电平衡的特点和点电荷场强公式结合求解．
感应带电的本质是电荷的转移，当金属导体处于电场时会出现静电平衡现象，关键要理解并掌握静电平衡的特点．
10.【答案】
【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，正好与点电荷的电场叠加，只有叠加后电场为零时，电荷才不会移动．当点电荷移走后，电荷恢复原状。
本题主要考查静电感应及静电平衡，处于静电感应现象的导体，内部电场强度处处为零，电荷全部分布在表面。且导体是等势体。
【解答】
导体处于静电平衡状态，导体是一个等势体，导体内部场强处处为零，、两点电场强度都为零，AB错误
C.在导体内部，感应电荷产生的附加电场与正电荷在同一点产生的场强等值反向，正电荷在点产生的场强较大，故 E，C正确
D.当电键闭合时，电子从大地沿导线向导体移动，导体依然是一个等势体，导体内部场强处处为零， D错误。故选C。
11.【答案】解：点电荷到金属球球心的距离为，根据点电荷场强公式， 可知点电荷在金属球球心点处产生的场强大小为，方向向右。
根据静电平衡知识可知点场强为零，即感应电荷在点产生的场强与点电荷在点产生的场强大小相等、方向相反，所以，方向向左。

【解析】本题考查电场强度的计算和静电平衡。
根据点电荷场强公式直接计算即可；
根据静电平衡知识说明即可。
12.【答案】解：
水平导体棒当达到静电平衡后，棒上感应电荷中点处产生的场强大小与点电荷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：，由于处的合场强为零，所以感应电荷产生的场强方向与点电荷在该处产生的电场强度的方向相反，即沿连线且指向。
【解析】本题解决关键要理解并掌握静电平衡的特点。
当棒达到静电平衡后，棒内各点的合场强为零，即感应电荷产生的电场强度与产生的电场强度大小相等、方向相反，根据静电平衡的特点和点电荷场强公式结合求解。感应带电的本质是电荷的转移，当金属导体处于电场时会出现静电平衡现象，
13.【答案】解：空心金属球在两点电荷的电场中处于静电平衡状态，其内部场强为；
两个点电荷和在点处产生的合场强大小为，方向向左，根据静电平衡导体的特点可知，球壳上的感应电荷在点处的场强大小与两个点电荷和在点处产生的合场强大小相等，方向相反，则球壳上的感应电荷在点处的场强大小为，方向沿指向。
【解析】当空心金属球达到静电平衡时，球壳内点处合场强为零，即球壳上的感应电荷在点处产生的场强大小与两个点电荷和在点处产生的合场强大小相等，方向相反。求出两个点电荷和在点处产生的合场强，再求球壳上的感应电荷在点处的场强大小和方向。
本题考查对静电平衡导体特点的理解和应用能力，抓住静电平衡时，导体内部处处场强为零的特点是解题的关键。
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