高中物新教材人教版必修三第九章 第4节 静电的防止与利用 课时检测 （含解析）

第九章 静电场及其应用
4.静电的防止与利用
【基础过关】
考点一 静电平衡
1．（2022·河南·高二阶段练习）如图所示，将一不带电的枕形导体放在一个点电荷+Q（）的右侧，C、D为枕形导体内部的两点，沿过D点的竖直虚线将导体视为左、右两部分，当达到静电平衡时，下列说法正确的是（　　）
A．枕形导体左边部分带正电
B．枕形导体左边部分的电荷量大于右边部分的电荷量
C．C、D两点的电场强度相等
D．将点电荷缓慢靠近枕形导体，C点的电场强度逐渐增大
【答案】C
【详解】A．根据同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引可知，当达到静电平衡时，枕形导体左边部分带负电、右边部分带正电，故A错误；
B．因为枕形导体整体为电中性，则左边部分的电荷量等于右边部分的电荷量，故B错误；
C．枕形导体处于静电平衡，其内部电场强度处处为零，即C、D两点的电场强度均为零，故C正确；
D．将点电荷缓慢靠近枕形导体，导体内部电场强度仍处处为零，故D错误。
故选C。
2．（2022·全国·高二单元测试）对于电场中处于静电平衡状态的导体，下列分析不正确的是（　　）
A．导体内部的场强处处为零
B．导体内部没有电荷，电荷只能分布在导体的外表面
C．导体内部是外电场与感应电荷电场叠加后的合场强，其大小为零
D．处于静电平衡的导体内部的自由电子不再运动
【答案】D
【详解】A．导体处于静电平衡时，导体内部的场强处处为零，选项A正确；
B．导体处于静电平衡时，导体内部没有电荷，电荷只能分布在导体的外表面，选项B正确；
C．导体内部是外电场与感应电荷电场叠加后的合场强，两者等大反向，合场强大小为零，选项C正确；
D．静电平衡是指内部场强处处为零，内部没有多余的“净”电荷，但导体内的自由电子仍在无规则运动，故D错误；
此题选择不正确的选项，故选D。
考点二 静电平衡时导体上电荷的分布规律
3．（2022·全国·高二课时练习）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
【答案】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。
4．（2022·全国·高二课时练习）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
【详解】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。
考点三 尖端放电
5．（2022·山东·滨州市沾化区实验高级中学高二开学考试）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为尖头，B为圆头。逐渐升高电压，当电压达到一定数值时，可看到放电现象，则（　　）
A．A容易放电 B．B容易放电 C．A、B都容易放电 D．无法判断
【答案】A
【详解】根据导体表面尖锐程度越大的地方电荷分布越密集，可知金属柱A尖头处电荷密集，电场强，它与板M之间的空气容易发生电离，从而发生尖端放电现象。
故选A。
6．（2022·全国·高二课时练习）在气候干燥的秋冬季节，人们常常会碰到这些现象：晚上脱衣时，常会听到噼啪的声响；早上起来梳头时，头发常会“飘”起来。这就是发生在我们日常生活中的静电现象。有一次，小明的手指靠近金属门把手时，突然有一种被电击的感觉。这是因为运动摩擦使身体带电，当手指靠近门把手时，二者之间形成的放电现象。若放电前，小明的手指带负电。有关金属门把手的两端被感应带电的情况，下列图中标示正确的是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】A
【详解】人的手指带负电，则由于静电感应，门把手中离手指较近的一端感应出正电，离手指较远的一端感应出负电，则图A是正确的。
故选A。
考点四 静电吸附
7．（2022·全国·高二课时练习）静电喷涂利用了电荷之间的相互作用，其喷涂原理如图所示，则下列说法正确的是 （　　）
A．涂料微粒一定带正电
B．涂料微粒一定带负电
C．涂料微粒可能带正电，也可能带负电
D．喷嘴与工件之间的电场为匀强电场
【答案】A
【详解】ABC．由于工件带负电，因此根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，涂料微粒一定带正电，可知才能更容易吸附在工件上，A正确，B、C 错误；
D．根据图中的信息可知，喷嘴与工件之间的电场是非匀强电场，D错误。
故选A。
8．（2022·浙江·高二开学考试）如图甲为一简易静电除尘装置，一个空塑料瓶中固定着一根粗铜线和一块易拉罐（金属）片，将它们分别与静电起电机两极相连。在塑料瓶里放一盘点燃的蚊香，很快就看到整个塑料瓶（　　）
A．瓶内的电场为匀强电场
B．空气越潮湿，除尘效果越明显
C．金属片比粗铜线更适合当作烟尘的吸附极
D．若粗铜线接正极，金属片接负极，则烟尘最终被吸附到金属片上
【答案】C
【详解】A．根据瓶内俯视图，结合电场的分布特点：尖端物体附近的电场线密集，所以瓶内存在的是辐射形的电场，故A错误；
B．空气越潮湿，起电机越不容易起电，除尘效果效果不明显，故B错误；
C．由于金属片表面积更大，利于吸附，则金属片比粗铜线更适合当作烟尘的吸附极，故C正确；
D．若粗铜线接正极，金属片接负极，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，因此，带电尘粒在电场力的作用下，向粗铜线移动，最终吸附到粗铜线上，故D错误。
故选C。
【能力提升】
1．（2022·全国·高二单元测试）静电复印是一种利用静电光敏半导体材料的感光特性形成影像的复印方法，复印过程大致可分为充电、曝光、显影、转印、分离、定影、清洁、消电8个基本步骤，部分步骤示意图如图所示。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，叫作感光鼓。半导体硒有特殊的光电性质。现通过电晕装置对感光鼓充电使其带正电，以下说法正确的是（　　）
A．曝光时，半导体硒有光照区域的电阻增大，无光照区域的电阻减小
B．显影时，色粉被感光鼓上带电区域吸附，因此色粉需带负电
C．色粉的带电通常是通过色粉与载体的摩擦获得，摩擦后色粉的带电极性与载体的带电极性相同
D．转印时，若使色粉转移到复印纸上，则需使复印纸带负电
【答案】B
【详解】A．曝光时字迹阴影部分应该带电才能吸附色粉，光照部分不带电，因此半导体光照部分电阻应该减小，阴影部分电阻增大，A错误；
B．感光鼓带正电，色粉若被吸附应该带负电，B正确；
C．色粉的带电通常是通过色粉与载体的摩擦获得，摩擦起电的两个物体所带电性相反， C错误；
D．色粉带负电，若被吸附到复印纸上，纸张应带正电，D错误。
故选B。
2．（2022·全国·高二课时练习）静电现象在自然界中普遍存在，我国早在西汉末年已有对静电现象的记载，《春秋纬·考异邮》中有“玳瑁吸褚”之说，但下列不属于静电现象的是(　　 )
A．梳过头发的塑料梳子吸起纸屑
B．带电小球移至不带电金属球附近，两者相互吸引
C．小线圈接近通电线圈过程中，小线圈中产生电流
D．从干燥的地毯上走过，手碰到金属把手时有被电击的感觉
【答案】C
【详解】梳过头发的塑料梳子吸起纸屑，是因为梳子与头发摩擦起电，静电吸引轻小物体，故A属于静电现象，所以A错误；带电小球移至不带电金属球附近，两者相互吸引，是因为先感应起电，然后静电作用力，故B错误；小线圈接近通电线圈过程中，消息安全中产生感应电流是电磁感应现象，不是静电现象，所以C正确；从干燥的地毯走过，手碰到金属把手时有被电击的感觉，是因为摩擦起电，所以D错误．
3．（2022·福建省德化第一中学高二开学考试）将带正电的小球A放在不带电的金属空心球C内，另一带负电的小球B向C靠近，结果将（　　）
A．A向左偏离竖直线，B向右偏离竖直线 B．A位置不变，B向右偏离竖直线
C．A向左偏离竖直线，B的位置不变 D．A和B的位置都不变
【答案】B
【详解】由于金属空腔可以屏蔽外部电场，所以小球B的电场对金属空腔C内无影响，即金属空腔C把小球A屏蔽了，使得小球A不受空腔外电场的影响，故小球B向C靠近，小球A的位置不变。而小球A在金属空腔C内，由于静电感应使得金属空腔C外表面带正电而与小球B互相吸引，所以小球B向C靠近，小球B由于被吸引而向右偏离竖直线。
故选B。
4．（2022·全国·高二课时练习）如图所示，带电金属球靠近验电器。下列关于验电器的箔片的说法正确的是（　　）
A．若不放金属网罩，则箔片张开
B．若放金属网罩，则箔片张开
C．无论放不放金属网罩，箔片都不张开
D．只要带电金属球电荷量足够大，无论放不放金属网罩，箔片都会张开
【答案】A
【详解】加金属网罩可避免电器设备受到外界电场的影响，所以验电器的箔片不张开；若没有金属网罩，则验电器小球和连杆及金属箔片产生静电感应现象，箔片端感应出电荷而张开，故A正确，BCD错误。
故选A。
5．（2022·全国·高二课时练习）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
【详解】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。
故选A。
6．（2022·山西·高二开学考试）如图所示，导体被扭弯形成一个空腔，空腔内放置一孤立的带负电的点电荷，A点在空腔内，B点在导体内，C点在空腔外，D点在导体的外表面，P点在导体的内表面，空腔的内表面接地，规定大地的电势为0，下列说法正确的是（　　）
A．导体的外表面带负电，内表面带正电
B．B、C、D三点的场强关系为
C．D、P两点的场强关系为
D．A、D两点的电势关系为
【答案】D
【详解】A．受导体壳体内孤立带负电的点电荷影响，导体的内表面带正的感应电荷，空腔的内表面接地，导体与地球合为一个等势体，外表面不带电荷，A错误；
B．导体与地球合为一个等势体，外表面不带电荷，导体内部也不带电荷，B、C、D三处无电场线，电场强度都为0，即，B错误；
C．导体的内表面带正的感应电荷，P点的场强不为0，，C错误；
D．导体与地球合为一个等势体，，电场线由导体直线向带负电的点电荷，沿着电场线的方向电势降低，则有，近一步可得，D正确；
故选D。