9.4静电防护与利用 学案（有解析）

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9.4 静电的防止与利用
一、考点梳理
考点一、静电平衡
1．静电感应现象：处于电场中的导体，由于电场力的作用，电荷出现重新分布的现象。
2．静电平衡状态：导体中（包括表面上）没有电荷定向移动的状态。
如上图所示，金属导体中自由电子受到导体周围电场的电场力作用后向左移动，在右侧出现多余正电荷，导体两侧正、负电荷在导体内部产生与原电场反向的电场，因与原来的电场反向，叠加的结果是使原电场强度逐渐减弱，直至导体内部各点的合电场强度等于零为止，此时F＝E内q＝0，导体内的自由电子不再发生定向移动，处于一个平衡状态，我们就说导体达到静电平衡状态。
3．静电平衡状态的特征
（1）处于静电平衡状态的导体，内部的场强处处为零。
（2）处于静电平衡状态的导体，外部表面附近任何一点的场强方向必跟该点的表面垂直。
（3）处于静电平衡状态的整个导体是个等势体，导体的表面为等势面。
（4）在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度越大，凹陷的位置几乎没有电荷。
4．静电平衡实质
（1）在达到静电平衡的过程中，外电场引起导体内自由电荷的定向移动使导体两侧出现感应电荷，感应电荷的电场和外电场方向相反，使合场强减小，随着感应电荷的继续增加，合场强逐渐减小，直至合场强为零，自由电荷的定向移动停止。
（2）静电平衡的条件：导体内部的合场强为零，即E合＝0。
由于静电感应，在导体两侧出现等量异种感应电荷，感应电荷在导体内部形成与电场E0反向的电场E′，在导体内任一点E′=－E0，使得合电场强度E内=0。
【典例1】如图所示，在原来不带电的导体附近P处，放置一个正点电荷，导体内a、b、c三点与点电荷P在同一连线上，导体达到静电平衡后（ ）
A.导体内三点的电势关系：
B.导体两端感应电荷在导体内b点的场强方向沿b指向c
C.若导体缓慢向点电荷P靠近过程中，导体内a、b、c三点的电场强度将逐渐增大
D.若导体右端接地，大地上有感应负电荷，导体左端有感应正电荷
【答案】 B
【解析】A．达到静电平衡后，整个导体是一个等势体，导体上的电势处处相等，所以可以得到 ，A不符合题意；
B．导体内部场强为零，即电荷P在b点产生的场强与导体两端感应电荷在导体内b点的场强等大反向，因为电荷P在b点产生的场强向左，则导体两端感应电荷在导体内b点的场强方向向右，沿b指向c，B符合题意；
C．若导体缓慢向点电荷P靠近过程中，导体内a、b、c三点的电场强度仍为零不变，C不符合题意；
D．若导体右端接地，则导体上的正电荷入地，负电荷由大地移向导体，即导体右端有感应负电荷，D不符合题意．
练习1.当导体达到静电平衡时，下列说法正确的是 (　　)
A.外部电场消失
B.感应电荷产生的附加电场的场强为零
C.导体内部的合场强为零
D.导体表面和内部的合场强均为零
【答案】C
导体处于静电平衡状态时，在导体内部任意一点，感应电荷产生的电场的场强与外部电场的场强大小相等，方向相反，此时导体内部的场强处处为0，电荷只分布在导体的外表面，选项A、B、D错误，C正确。
考点二、尖端放电
1．静电平衡时导体内部没有净剩电荷，电荷只分布在导体的外表面。
2．在导体外表面，越尖锐的位置，电荷的密度（单位面积的电荷量）越大，周围的电场强度越大。
容易使周围空气电离。在一定条件下，导体尖端周围的强电场足以使空气中残留的带电粒子发生剧烈运动，并与空气分子碰撞从而使空气分子中的正负电荷分离。这个现象叫作空气的电离。
中性的分子电离后变成带负电的自由电子和失去电子而带正电的离子。这些带电粒子在强电场的作用下加速，撞击空气中的分子，使它们进一步电离，产生更多的带电粒子。那些所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子，由于被吸引而奔向尖端，与尖端上的电荷中和，这相当于导体从尖端失去电荷。这种现象叫作尖端放电。
3．避雷针“避雷”的原理：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，使得空气中的带电粒子与空气中的异号电荷中和，避免建筑物遭受雷击.
【典例1】如图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，可看到放电现象。先产生放电现象的是(　　)
避雷针模拟实验
A．A金属柱
B．B金属柱
C．A、B金属柱同时
D．可能是A金属柱，也可能是B金属柱
【答案】A
【解析】根据导体表面电荷分布与尖锐程度有关可知，A金属柱尖端电荷密集，容易发生尖端放电现象，故选项A正确。
练习1.（多选）高大的建筑物上安装避雷针，阴雨天气时云层中的大量电荷可以通过避雷针直接引入大地，从而达到保护建筑物的目的。如图所示，虚线是某次避雷针即将放电时，带负电的云层和避雷针之间三条等势线的分布示意图；实线是空气中某个带电粒子由点到点的运动轨迹，不计该带电粒子的重力，则（　　）
A．避雷针尖端带负电 B．在点的电势能大于在点的电势能
C．放电时避雷针中有向上的电流 D．越靠近避雷针尖端，其加速度越小
【答案】 BC
【解析】
A．云层带负电，则避雷针尖端带正电，A错误；
B．根据运动轨迹可知，带电粒子所受电场力指向避雷针尖端，由点到点电场力做正功，电势能降低，B正确；
C．放电时，云层中的负电荷通过避雷针流向大地，而电流方向为负电荷运动的反方向，所以放电时避雷针中有向上的电流，C正确；
D．带电粒子越靠近避雷针尖端，等势线越密集，电场强度越大，带电粒子所受电场力越大，加速度越大，D错误。
故选BC。
考点三、静电屏蔽
1．实质：静电屏蔽实质是利用了静电感应现象，使金属壳内的感应电荷的电场和外加电场矢量和为零，好像是金属壳将外电场“挡”在外面，即所谓的屏蔽作用，其实是壳内两种电场并存，矢量和为零而已。
2．静电屏蔽的两种情况
（1）金属壳内部不受外部影响：如图，把验电器靠近带电体，箔片会张开，但如果把验电器置于金属网罩内，再靠近带电体，箔片不再张开，说明网罩内不受外电场的影响。
（2）接地的封闭导体壳，内部电场对外部没有影响：如一封闭的导体壳内部空间某点有一点电荷+q。由于静电感应，导体壳内外表面感应出等量的异种电荷。其电场线如图甲所示，当把导体壳接地后，+q在壳内的电场对壳外空间就没有影响了，如图乙所示。
当把球壳接地后，壳外表面感应的正电荷在静电力作用下流入大地（实际是大地的电子在电场作用下通过接地的导线流到球壳面上与壳外表面的正电荷中和），使球壳外表面没有电荷，壳外空间就没有电场了，于是网罩内带电体对外界的影响就随之消除。壳内＋q的电场不会受到球壳外界电场的任何影响，这样就出现图乙所示的情况。这种情况，既能屏蔽外界电场对网罩内部的影响，又能屏蔽网罩内带电体对网罩外部电场的影响。
【典例1】如图所示，放在绝缘台上的金属罩B内放有一个不带电的验电器C，如把一带有正电荷的绝缘体A移近金属罩B，则（　　）
A．金属罩B内的场强不为零
B．在B的右侧内表面带正电荷
C．若将B接地，验电器的金属箔片将张开
D．B和C电势处处相等
【答案】 D
【解析】
A．由于金属网罩的静电屏蔽作用，内部场强为零，A错误；
B．由于金属网罩的静电屏蔽作用，B的内表面不带电，金属网罩表面的自由电子重新分布， B的右侧外表面带正电荷，B的左侧外表面负电荷， B错误；
C．由于金属网罩的静电屏蔽作用，B内的场强为零，验电器的金属箔片不张开，C错误；
D．金属网罩处于静电平衡状态，是等势体，D正确。
故选D。
练习1.如图，用起电机使金属鸟笼带电，站在金属架上的鸟安然无恙，且不带电，其原因是
A．鸟的脚爪与金属架绝缘 B．鸟与笼电势相同，无电势差
C．鸟笼内部场强为零，电荷分布在笼的外表面 D．起电机使笼带电，笼的电势不会很高
【答案】BC
【解析】由于金属鸟笼的静电屏蔽作用，使得鸟笼内部场强为零，电荷分布在笼的外表面，C正确；处于静电平衡状态的鸟笼是一个等势体，其上各点电势都相等，故B正确；鸟的脚爪与金属架不是绝缘的，A错误；起电机使鸟笼带电，电势可以达到很高，D错误。
考点四、静电的产生、应用和防止
1．静电是如何产生的
两种不同的物体相互摩擦可以起电，甚至干燥的空气与衣物摩擦也会起电。摩擦起的电在能导电的物体上可迅速流失，而在不导电的绝缘体(如化纤、毛织物等物体)上就不会流失而形成静电，并聚集起来，当达到一定的电压时就产生放电现象，产生火花并发出声响。
2．静电的应用和防止
(1)静电的应用
利用静电的性质 应用举例
利用静电能吸引较小物体 静电复印、静电喷漆、静电喷雾、激光打印、静电除尘
利用高压产生的电场 静电保鲜、静电灭菌、农作物种子处理
利用放电产生物 臭氧防止紫外线、氮合成氨
(2)静电的防止
防止静电危害的基本办法是尽快把产生的静电导走，避免越积越多。
防止静电的途径主要有：
①避免产生静电，例如，在可能情况下选用不易产生静电的材料。
②避免静电的积累，产生的静电要设法导走，例如，增加空气湿度、接地等。
【典例1】静电除尘器结构如图所示，由板状收集器A和线状电离器B组成，A、B间接有高压电源，使通过除尘器的尘埃带电。下列选项正确的是（　　）
A．收集器A吸附大量尘埃的原因是尘埃带上了正电
B．收集器A吸附大量尘埃的原因是尘埃带上了负电
C．收集器A和电离器B之间形成的是匀强电场
D．静电除尘过程是机械能向电场能转化的过程
【答案】 B
【解析】
AB．AB间接高压电后AB间产生很强的电场，气体分子被电离为电子和正离子，电子被粉尘吸附，粉尘带负电被接高压正极的收集器A吸附。故A错误，B正确；
C．越靠近线装电离器B电场强度越大，收集器A和电离器B之间形成的是非匀强电场，故C错误；
D．带负电的粉尘在电场力的作用下加速运动，电场力做正功，电势能减小，机械能增加，所以静电除尘过程是电场能向机械能转化的过程，故D错误。
故选B。
练习1.(多选)静电的应用有多种，如静电除尘、静电喷涂、静电植绒、静电复印等，它们依据的原理都是让带电的物质粒子在电场力作用下奔向并吸附到电极上，静电喷漆的原理如图所示，则以下说法正确的是(　　)
A．在喷枪喷嘴与被喷涂工件之间有一强电场
B．涂料微粒一定带正电
C．涂料微粒一定带负电
D．涂料微粒可以带正电，也可以带负电
【答案】AC
【解析】静电喷涂的原理就是让带电的涂料微粒在强电场的作用下被吸附到工件上，而达到喷漆的目的，A正确；由题图知，待喷漆工件带正电，所以涂料微粒应带负电，C正确。
练习2.如图为静电除尘示意图，m、n 为金属管内两点。在 P、Q 两点加高电压时，金属管内空气电离。电离出来的电子在电场力的作用下，遇到烟气中的煤粉，使煤粉带负电，导致煤粉被吸附到管壁上，排出的烟就清洁了。就此示意图，下列说法正确的是(　　)
A．Q 接电源的正极，且电场强度Em＝En
B．Q 接电源的正极，且电场强度 Em＞En
C．P 接电源的正极，且电场强度 Em＝En
D．P 接电源的正极，且电场强度 Em＞En
【答案】B
【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。电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。所以金属管Q应接高压电源的正极，金属丝P接负极。构成类似于点电荷的辐向电场，所以越靠近金属丝，电场强度越强，故A、C、D错误，B正确。
二、夯实小练
1．带负电的空心金属球壳置于绝缘支架上，将4个原来不带电的金属小球按图示位置放置，A球用绝缘轻绳竖直悬挂，B球接地，C球用导线与球壳内部相连，D球与球壳内部接触．设大地及无穷远处电势为零，当达到静电平衡时，下列说法正确的是
A．由于静电感应，A球带正电，
B．B球接地带负电，但电势为零
C．C球不带电，但电势与球壳电势相等
D．D球带不带电，但电势小于零
【答案】 D
【解析】
由于静电感应，A球的左右两端带上不同的电荷，但整体不带电．故A错误；由于静电感应，B球带正电，但电势和大地的电势相等，为零．故B成为；C球在金属球壳的外部，会带上与球壳相同的电荷．故C错误；D球在球壳的内部，与球壳接触后成为球壳内部的一部分，所以D不带电，电势与球壳电势相同，电势小于零．故D正确．故选D．
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
【答案】B
【解析】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球对内起静电屏蔽作用，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，选项B正确。
3．下列现象中，属于静电屏蔽的是（　　）
A．高压输电线线塔上除了下面的三根粗的输电线外，上方还有两根细的导线
B．油罐车车尾下方拖着一根落地的软铁条
C．高压设备中导体表面应该尽量光滑
D．涂料雾化器喷出的油漆微粒在电场力作用下飞向工件表面，形成漆膜
【答案】 A
【解析】
A．高压输电线线塔上除了下面的三根较粗的输电线外，上方还有两根较细的电线可以有效防止大气中的静电对高压线的影响，利用的是静电屏蔽的原理，故A正确；
B．油罐车拖着一个铁链网，目的是将汽车与空气摩擦产生的静电导入大地，不是静电屏蔽，故B错误；
C．高压设备中导体的表面应该尽量光滑，能有效避免尖端放电，不是静电屏蔽，故C错误；
D．涂料雾化器喷出的油漆微粒在电场力作用下飞向工件表面，形成漆膜，属于静电的利用，不是静电屏蔽，选项D错误。
4．（多选）下列说法正确的是（　　）
A．打雷时，人呆在木屋里要比呆在汽车里安全
B．处于静电平衡状态的导体，其内部的电场强度处处为零
C．燃气灶点火器的放电电极做成针形是为了利用尖端放电现象
D．超高压带电作业的工人穿绝缘服比穿含金属丝的工作服安全
【答案】 BC
【解析】
A．一辆金属车身的汽车可以起到静电屏蔽的作用，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的电流导入地下，打雷时，呆在汽车里更安全，故A错误；
B．处于静电平衡状态的导体，其内部的电场强度处处为零，故B正确；
C．因为电荷集中于形状比较尖端的地方，即尖端放电，故燃气灶的电子点火器的放电电极做成针形比较好，故C正确；
D．电力工人高压带电作业，全身穿戴金属丝网制成的工作服，可以对人体起到静电屏蔽作用，使人安全作业，故D错误。
5．（多选）如图是某种静电矿料分选器原理图，带正、负电矿粉经漏斗落入水平匀强电场后，分落在收集板中央的两侧，下列关于带负电矿粉分离的过程表述正确的是（　　）
A．落在左侧 B．动能变小 C．电势能变小 D．电场力对矿粉做正功
【答案】 CD
【解析】
因右极板带正电，则带负电矿粉分离的过程受到向右的电场力作用，将落到右侧，电场力做正功，动能变大，电势能减小。
6．(多选)如图所示的静电实验(虚线框为金属网)能使左边验电器的金属箔张开的是(　　)
A　　　　　　　　B C　　　　　　　　D
【答案】AC
【解析】净电荷分布在导体的外表面，选项A正确，B错误；选项C中两个验电器接触，左侧验电器金属箔应张开，选项D中左边的验电器处于金属网中，由于静电屏蔽，金属箔不会张开，选项C正确，D错误。
7．如图静电除尘器除尘原理的示意图。尘埃在电场中通过某种机制带电，在静电力的作用下向集尘极迁移并沉积，以达到除尘的目的，下列表述正确的是（　　）
A．到达集尘极的尘埃带可能带正电，也可能带负电
B．电场方向由集尘极指向放电极带电
C．到达集尘极的带电尘埃所受静电力的方向与电场方向相同
D．带电尘埃在电场中匀加速运动
【答案】 B
【解析】
AB．由于集尘极与电池的正极连接，电场方向由集尘板指向放电极，尘埃在电场力作用下向集尘极迁移并沉积，说明尘埃带负电，故B正确，A错误；
C．负电荷在电场中受电场力的方向与电场力方向相反，故C错误；
D．由图可知，放电极和集尘极之间的电场类似于尖端放电所产生的电场，不是匀强电场，所以带电尘埃在电场中不可能做匀加速运动，故D错误。
8．富兰克林为研究雷电现象，设计了如图所示的装置，避雷针线路与接地线分开，并在分开处装上帽形的金属钟A与B，两钟之间以丝线悬挂一个金属小球C，A钟下方用细导线连接两个很轻的金属小球形成验电器D，避雷针上空附近的云不带电时，三个金属小球均静止下垂。若带负电的云层接近避雷针顶端时，下列说法正确的是（　　）
A．避雷针顶端带负电
B．接地线上有正电荷流入大地
C．验电器D上的两个金属小球带负电且间距增大
D．金属小球C会先摆向A，撞到A后被A吸住不再分开
【答案】 C
【解析】
A．根据异种电荷相互吸引、同种电荷相互排斥，可知若带负电的云接近避雷针顶端时，避雷针顶端带正电，故A错误；
C．由A选项分析可知，验电器D下端两小球始终带负电，所以两小球因相互排斥而间距增大，故C正确；
BD．小球C在验电器D下端的吸引下撞击A，然后和A带同种电荷—负电，然后相互排斥，和B接触，电子通过B下端接地线导入大地，然后C不带电，如此反复；故BD错误。
9．如图，在直角坐标系中固定一不带电的金属导体球，球心O′坐标为（2L，0），a、b是同一个圆上的两个点，圆心在坐标原点O，Ob连线与球相切与d点。现在O处固定一点电荷，带电量为+Q。当金属球处于静电平衡状态时，下列说法正确的是（　　）
A．金属球左侧表面带正电
B．d点电场线与金属球相切
C．图中各点电势关系为
D．导体球上的感应电荷在O′处的场强大小
【答案】 D
【解析】
A．金属球处于静电平衡状态，因点电荷为正电荷，则金属球左侧表面带负电，A错误；
B．d点电场线与金属球表面垂直，B错误；
C．由于感应电荷对场源电荷的影响，点电荷左边电场强度大小要大于右侧电场强度的大小，根据
可知b点的电势要小于a点的电势，沿着电场线方向电势降低，则b点的电势要大于d点的电势，即
C错误；
D．点电荷在球心处产生的场强大小为
根据静电平衡条件可知，点电荷和导体球上的感应电荷在O′处产生的场强大小相等，方向相反，则导体球上的感应电荷在O′处的场强大小为，D正确。
三、培优练习
1．（多选）如图所示A为绝缘空心金属球壳，原来不带电。将一个带正电的小球B从小孔放入金属球空腔内，但不与球壳接触。达到静电平衡后，以下说法正确的是（　　）
A．球壳内侧带负电，外侧带正电 B．球壳外侧电势高，内侧电势低
C．金属球内空腔处电场强度为零 D．金属球壳内电场强度为零
【答案】 AD
【解析】
A．由于静电感应，金属球壳A内壁感应出负电，外侧带正电，故A正确；
B．静电平衡后，金属球壳A是一个等势体，故B错误；
C．由于B带正电，则A的空腔内电场强度不为零，故C错误；
D．处于静电平衡的金属球壳，其内电场强度为零，故D正确。
2．（多选）在一次科学晚会上，一位老师表演了一个“魔术”：如图所示，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。则下列说法正确的是（　　）
A．锯条和金属片之间为匀强电场
B．锯条附近的电场强度最大
C．若锯条接电源负极，金属片接正极，当摇动起电机时，烟雾会向金属片移动
D．当把起电机一摇，顿时塑料瓶清澈透明，当起电机停止摇动一段时间后，又会是烟雾缭绕
【答案】 BCD
【解析】
A．由于锯条和金属片形状不同，面积不等，且锯条上电荷分布不均匀，则锯条和金属片之间的电场不为匀强电场，故A错误；
B．由于锯条上尖端部分比较多，聚集的电荷最多，则电场强度最大，故B正确；
C．起电机产生高电压使锯条和金属片之间的电场将空气中的分子电离，电离出来的电子被烟尘颗粒吸附，俘获电子的烟尘颗粒带负电，容易被带正电的金属片吸引，故烟雾会向金属片移动，故C正确；
D．当把起电机一摇，锯条和金属片之间形成电场，电离空气分子，使烟尘颗粒吸附电子后被带正电的金属片（或锯条）吸引，从而使塑料瓶清澈透明。当起电机停止摇动一段时间后，锯条和金属片上的电荷被中和，电场消失，则瓶中又会烟雾缭绕，故D正确。
3．在绕地球做匀速圆周运动的航天器中，物体处于完全失重状态，可以形成一种“重力屏蔽状态”，在航天器中建立电学实验室，可以有效消除常态下重力的影响。空腔导体内部可以实现静电屏蔽，在空腔导体内部建立物理实验室，可以有效消除外电场的干扰。下列说法正确的是(　　)
A．电场是一种人为假设的物质，实际是不存在的
B．航天器中的“重力屏蔽状态”指的是航天器中不存在重力
C．外电场在空腔导体的内部产生的场强为0，所以外电场被屏蔽
D．在外电场作用下处于静电平衡的空腔导体，其内部的总电场强度为0
【答案】D
【解析】电场是看不见、摸不着，但是实际存在的，A错误；航天器中的“重力屏蔽状态”指的是航天器中物体间没有相互作用力，但仍存在重力，B错误；外电场在空腔导体的内部产生的场强，与感应电荷在内部的电场强度相互叠加后为0，C错误；由于静电屏蔽作用，导体的外壳就会对它的内部起到“保护”作用，使它的内部不受外部电场的影响，所以导体内部的总电场强度为0，D正确。
4．如图所示，P是一个带电体，S代表放在绝缘板上的一些小纸屑，而N是一个不带电的空金属球。那么，各图中的纸屑S不会被其带电体P吸引的是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】 A
【解析】
A．由于空腔金属球（或者网罩）无论是否接地，都能把外部的电场屏蔽起来不让它影响内部，A正确；
B．若把空腔金属球（或者网罩）接地，就能够把内部带电体的电场屏蔽起来不让它影响外部电器，B项中金属球未接地，金属球内表面和外表面都有感应电荷，纸屑S会被其带电体P吸引。B错误；
CD．C、D中带电体与纸屑在同一空间中，不够成静电屏蔽，会被吸引，CD错误。
5．如图所示，将悬挂在细线上的带正电的小球A放在不带电的金属空心球C内不与C的内壁接触，在C附近另外有一个悬挂在细线上的带负电的小球B，则（　　）
A．A，B两球均不偏离竖直方向
B．A球不偏离竖直方向，B球向右偏离竖直方向
C．A球向左偏离竖直方向，B球不偏离竖直方向
D．A球向左偏离竖直方向，B球向右偏离竖直方向
【答案】 B
【解析】
CD．由于静电屏蔽，小球B的电场对A无影响，小球A不会偏离竖直方向，选项CD错误；
AB．由于静电感应空心球C的内表面带负电，外表面带正电，小球B和空心球C之间异种电荷相吸引，小球B会偏离竖直方向向右靠近C球，选项A错误，B正确。
6．（多选）如图所示，金属壳放在绝缘垫上，能起到屏蔽点电荷电场作用的是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】 ABD
【解析】
A．当正电荷放在金属壳外时，使金属壳左端带负电荷，右端带正电荷，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起到屏蔽的作用，故A正确；
B．当正电荷放在金属壳外时，使金属壳左端带负电荷，由于右端接地，则不带电，两端仍出现电压，导致感应电场与外电场相叠加，所以内部电场强度为零起到屏蔽的作用，故B正确；
C．当正电荷放在金属壳内时，使金属内壳带负电荷，外壳带正电荷，出现电场，导致出现感应电场没起到屏蔽的作用，故C错误；
D．当正电荷放在金属壳内时，由于接地，则使金属壳外不带电，内部左、右端都带负电荷，而外部没有电场，从而起到屏蔽的作用，故D正确；
7．如图所示，先用绝缘细线将导体悬挂起来，并使导体带电。然后用带绝缘柄的不带电小球接触A点，再用小球与验电器接触。用同样的方法检验B、C部位的带电情况，则(　　)
A．与A接触再与验电器接触，验电器箔片张开的角度最大
B．与C接触再与验电器接触，验电器箔片张开的角度最大
C．与A、B、C接触再与验电器接触，验电器箔片张开的角度一样大
D．通过实验可确定导体上平坦部位电荷分布比较密集
【答案】B
【解析】带电导体的平坦部位电荷比较稀疏，凸出部位电荷比较密集，即C处电荷最密集，B处次之，A处最稀疏，因此小球接触A点时，取得的电荷量最少，与验电器接触时，验电器箔片得到的电荷量最少，箔片张开的角度最小；反之与C处接触时，箔片张开的角度最大。故B正确。
处于强电场中的空气分子会被电离为电子和正离子，利用此原理可以进行静电除尘。如图所示是一个用来研究静电除尘的实验装置，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，蚊香放出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小
C．同一烟尘颗粒在被吸附过程中离铝板越近速度越大
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
【答案】C
【解析】在铝板和缝被针中间形成强电场，处于强电场中的空气分子会被电离为电子和正离子，烟尘吸附电子带负电，而被吸附到铝板上，选项A错误；由于静电力做功，同一烟尘颗粒在被吸附过程中离铝板越近速度越大，选项C正确，B错误；由于离铝板越近，电场强度越小，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小，选项D错误。
9．（多选）如图所示，半径为R的金属球表面均匀分布着正电荷，以球心O为原点建立x轴，沿x轴上各点的电场强度大小和电势分别用E和φ表示。选取无穷远处电势为零，则下列关于x 轴上各点电场强度大小E和电势φ随位置x变化的关系图像中，可能正确的是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】 AD
【解析】
AB．金属球是处于静电平衡的导体，是一个等势体，在导体外侧，电场线由导体指向无穷远处，沿着电场线电势降低，故A选项可能正确，B选项一定错误；
CD．处于静电平衡的导体，其内部电场强度处处为零，金属球在其外部形成的电场的电场强度，可应用点电荷场强公式表示，故C选项错误，D选项正确。
10.如图所示，长为l的金属杆原来不带电，在距其右端d处放一个电荷量为＋q的点电荷。
(1)金属杆中点处的电场强度为多少？
(2)金属杆上的感应电荷在杆中点处产生的电场强度为多大？
【解析】　(1)金属杆处于静电平衡状态，其内部场强处处为零。因此，金属杆中点处的电场强度为0。
(2)点电荷q在金属杆中点处产生的场强E点＝k＝eq \f(kq,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(d＋\f(l,2))))，方向水平向左。由于杆中点处的场强为零，所以感应电荷在杆中点处产生的场强与点电荷在该处产生的场强大小相等，方向相反，所以，感应电荷在杆中点处产生的场强大小E感＝E点＝eq \f(kq,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(d＋\f(l,2))))。
11．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）
【答案】 （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】
（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
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