9.4 静电的防止与利用 同步巩固练 2024-2025学年物理人教版(2019) 必修第三册

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9.4 静电的防止与利用 同步巩固练
2024-2025学年物理人教版(2019) 必修第三册
一、单选题
1．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
2．如图是静电喷涂原理的示意图。喷枪喷嘴与被涂工件之间有强电场，喷嘴喷出的带电涂料微粒在强电场的作用下会向工件高速运动，最后被吸附到工件表面。则可知（　　）
A．微粒一定带正电
B．微粒可能带正电，也可能带负电
C．微粒运动过程中，速度越来越小
D．微粒运动过程中，速度越来越大
3．用学过的电学知识，判断下列说法正确的是（　　）
A．电工穿绝缘衣比穿金属衣（包含金属丝的织物制成）安全
B．高压起电机的带电导体做成球形，是为了使导体获得更高的电荷量
C．燃气灶点火器的放电电极做成了针形，是防止出现尖端放电现象
D．USB数据线线芯的外层包裹着一层铜丝网，是为了增强线缆的机械强度
4．如图所示为某带电导体四周的电场线分布，M、N是电场中两点，则（　　）
A．导体左侧带正电，右侧带负电 B．导体左侧的电荷分布密度大于右侧
C．M点的电场强度大于N点的电场强度 D．导体内部的P点场强为零
5．一半径为R的金属薄球壳内壁接地，其球心处安置有一个点电荷+Q，如图所示。P为金属球外距离球心2R的一点，下列表述中正确的是（　　）
A．金属球壳的外表面带正电
B．金属球壳的内表面不带电
C．在P处引入正点电荷q，受斥力大小为
D．金属球壳感应电荷在P处形成的场强大小为
6．如图所示，把一个架在绝缘支架上的枕形导体放在负点电荷形成的电场中，导体处于静电平衡时，下列说法正确的是（　　）
A．感应电荷在A、B两点产生的附加电场
B．静电平衡时导体左端带负电，右端带正电
C．静电平衡时A、B两点电势相等
D．闭合开关后，大地上的电子将沿导线移向导体
二、多选题
7．如图所示，P是一个带电体，N是一个不带电的金属空腔，在哪种情况中，放在绝缘板上的小纸屑S不会被P吸引　　
A． B． C． D．
8．如图所示，在绝缘板上放有一个不带电的金箔验电器A和一个带正电荷的空腔导体B。下列实验方法中能使验电器箔片张开的是 (　　)
A．用取电棒C(带绝缘柄的导体棒)先跟B的内壁接触一下后再跟A接触
B．用取电棒C先跟B的外壁接触一下后再跟A接触
C．用绝缘导线把验电器跟取电棒C的导体部分相连，再把取电棒与B的内壁接触
D．使验电器A靠近B
9．如图所示为滚筒式静电分选器，由料斗、导板、导体滚筒、刮板、料糟、和电极等部件组成。与分别接于直流高压电源的正、负极，并令接地。电源电压很高，足以使电极附近的空气发生电离而产生大量离子。现有导电性能不同的两种物质粉粒、的混合物从料斗下落，沿导板到达转动的滚筒上。粉粒落入料槽，粉粒落入料糟。下列说法正确的是（　　）
A．滚筒要顺时针旋转 B．滚筒要逆时针旋转
C．粉粒的导电性能比粉粒的好 D．粉粒的导电性能比粉粒的好
10．如图所示，A是带正电的球，B为不带电的导体，A、B均放在绝缘支架上，M、N是导体B中的两点。当导体B达到静电平衡后，下列说法正确的是（　　）
A．M、N两点电场强度大小关系为EM>EN
B．M、N两点电场强度大小关系为EM=EN=0
C．感应电荷在M、N两点产生的电场强度EM′>EN′
D．感应电荷在M、N两点产生的电场强度EM′=EN′
11．如图所示，带负电的点电荷旁有一接地大金属板，A为金属板内的一点，B为金属板左侧外表面上的一点，下列关于金属板上感应电荷在A点和B点的场强方向判断正确的是 ( )

A．感应电荷在A点的场强沿E1方向
B．感应电荷在A点的场强沿E2方向
C．感应电荷在B点的场强可能沿E3方向
D．感应电荷在B点的场强可能沿E4方向
12．如图所示，在真空中某竖直平面内固定一足够大的接地金属板MN，在MN右侧与其相距2d处的P点放置一电荷量为Q的正点电荷，如果从P点作MN的垂线，则O为垂足，A为O、P连线的中点，B为OP延长线上的一点，PB＝d。静电力常量为k，关于各点的电场强度，下列说法正确的是（　　）
A．O点场强大小为
B．A点场强大小为
C．B点场强大小为
D．A、B两点场强大小相等，方向相反
三、填空题
13．为了消除和利用烟气中的煤粉，可采用如图所示的静电除尘装置，它是由金属管A和悬在管中的金属丝B组成，A接到高压电源正极，B接到高压电源负极，且A要接地。A、B间有很强的电场，距B越近电场 （填“越强”或“越弱”），因此，B附近的空气分子被强电场电离为电子和正离子，正离子跑到B上得到电子又变成空气分子，电子在奔向A的过程中遇到烟气中的煤粉并附着在煤粉上，使其带负电，吸附到 （填“A”或“B”）上，这样排出的烟就变清洁了。
四、解答题
14．长为L的导体棒原来不带电，现将一个带正电的点电荷q放在导体棒的中心轴线上，且距离导体棒的A端为R，如图所示。
（1）由于静电感应，导体棒A端感应出哪种电荷？
（2）当导体棒达到静电平衡后，导体棒内一点C处的合场强多大？
（3）当导体棒达到静电平衡后，导体棒上感应电荷在棒的中点O处产生的场强大小和方向如何？
参考答案
1．D
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。
2．D
AB．带正电的工件由于静电感应电荷分布在表面，粒子在库仑力的作用下运动，故粒子带负电，故AB错误；
CD．微粒受电场力的作用，电场力做正功，动能越来越大，速度越来越大，故C错误，D正确。
故选D。
3．B
A．电工穿金属衣能对静电起到屏蔽作用，防止静电对人体的危害，比绝缘衣更安全，故A错误；
B．高压起电机的带电导体做成球形，是为了防止导体出现尖端放电，从而使导体获得更高的电荷量，故B正确；
C．燃气灶点火器的放电电极做成了针形，是为了使它出现尖端放电现象，故C错误；
D．USB数据线线芯的外层包裹着一层铜丝网，可以对外部信号起到屏蔽作用，防止外部信号的干扰，故D错误。
故选B。
4．D
A．由电场线分布可知，导体左右两侧均带正电，故A错误；
B．右侧电场线分布较密集，可知导体电荷分布密度左侧小于右侧，故B错误；
C．因N点电场线较M点密集，则N点的电场强度大于M点的电场强度，故C错误；
D．导体处于静电平衡状态，所以内部场强为零，故D正确。
故选D。
5．D
A．由于球壳内壁接地，电势为零，如果外壳带正电，电场线的方向指向无穷远处，无穷远处电势为零，而沿着电场线方向，电势降低，说明球壳电势大于零，与前提矛盾，因此金属球壳的外表面不带电，A错误；
B．由于静电感应，球壳内表面带负电，而且所带电荷量为，B错误；
C．由于球壳接地，球壳外部的电场强度处处为零，若在P处引入正点电荷q，，此时在球壳外表面上会感应出一定量的负电荷，它与q间的电场力与Q无关，C错误。
D．由于球壳接地，球壳外部的电场强度处处为零，即Q在某点产生的场强与感应电荷在某点产生的场强等大反向，合场强为零，因此金属球壳感应电荷在P处形成的场强大小为
方向指向球心，D正确。
故选D。
6．C
A．达到静电平衡的导体内部合场强处处为零，即感应电荷在导体内部任一点激发的电场强度与原电场在该点的电场强度等大反向，而此时的原电场是负点电荷形成的，由于A点距负点电荷近，所以应该是
选项A错误；
B．由于静电感应使得导体的左端带正电，右端带负电，选项B错误；
C．静电平衡状态的导体为一等势体，导体上各个位置电势都相等，选项C正确；
D．因导体的电势低于大地的电势，则闭合开关后，导体上的电子将沿导线移向大地，选项D错误。
故选C。
7．AC
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．
A图中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，两端形成感应电荷，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S)不会被吸引；故A正确B图中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，导致外部出现感应电场，从而使得绝缘板上的小纸屑(图中S)会被吸引；故B错误；
C图中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S)不会被吸引；故C正确；D图中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S)会被吸引；故D错误．本题选择小纸屑S不会被P吸引的，故选AC．
8．BCD
在静电平衡状态下，不论是空心导体还是实心导体，不论导体本身带电多少，或者导体是否处于外电场中，必定为等势体，其内部场强为零，净电荷只分布在外表面上，这是静电屏蔽的理论基础；
A．手持一个带绝缘柄的金属小球C，把C接触B的内壁，由于净电荷只分布在外表面上，所以不能使小球C带上电荷，所以，再移出C与A的金属小球接触，无论操作多少次，都不能使A带电，故A错误；
B．用取电棒C先跟B的外壁接触一下后再跟A接触，由于净电荷只分布在外表面上，所以能使小球C带上电荷，C与A接触时A能带电，使金属箔张开，故B正确；
C．用绝缘导线把验电器跟取电棒C的导体部分相连，再把取电棒与B的内壁接触后三者组成新的等势体，电荷将传递到A，使金属箔张开，故C正确；
D．使验电器A靠近B，A将由于静电感应，金属球处带上负电荷，而金属箔处带上正电荷，使金属箔张开，故D正确．
9．AD
AB．滚筒要顺时针旋转，使物质粉粒靠近电极G而带上负电，选项A正确，B错误；
CD．在物质粉粒靠近电极G时，大量的电子或负离子被喷射在粉粒a、b上而带负电，粉粒b因具有良好的导电性而与带正电的滚筒C接触后，其上的负电被中和并带上正电，故粉粒b一方面随滚筒转动，一方面受到C上正电的静电斥力而离开滚筒，最后落于料槽F；绝缘性能良好的粉粒a因其负电不容易传给滚筒C，而受C的静电吸引作用附着于C的表面并随其转动，最后a中粉粒较大者在重力和刮板D作用下掉入料槽E。则粉粒b的导电性能比粉粒a的好，选项C错误，D正确。
故选AD。
10．BC
AB．当导体B达到静电平衡后，其内部的电场强度处处为零，故A错误、B正确；
CD．导体B内部的电场强度处处为零，是小球A的电场和导体B上的感应电荷激发的电场叠加后的结果，小球A的电场在M处强，N处弱，所以感应电荷在M、N两点产生的电场强度，故C正确、D错误。
故选BC。
11．BC
考查静电感应中导体电势处处相等，内部电场强度为零，理解合电场强度求解的方法，掌握矢量合成法则．
AB．金属内部场强为0，点电荷在A点场强方向为，感应电荷的场强为，二者叠加后才能为0，故A错误，B正确．
CD．B点十分靠近金属板，可认为是在金属板上，那么B点合场强方向应垂直金属板向外，而源电荷引起的分场强指向负电荷，合场强分解，一个方向指向负电荷，一个方向则可能为题目所给的方向，故C正确，D错误．
12．AC
A．系统达到静电平衡后，因为金属板接地，电势为零，所以电场线分布如图所示
所以金属板右侧的电场的电场线分布与等量异种点电荷连线的中垂线右侧的电场线分布相同，所以O点场强大小为
A正确；
B．A点场强大小为
B错误；
C．B点场强大小为
C正确；
D．由上述分析可知AB点的场强大小不相等，方向相同，D错误。
故选AC。
13． 越强 A
[1][2]A、B间有很强的电场，距B越近电场越强，因此，B附近的空气分子被强电场电离为电子和正离子，正离子跑到B上得到电子又变成空气分子，电子在奔向A的过程中遇到烟气中的煤粉并附着在煤粉上，使其带负电，因A带正电，则带负电的煤粉就被吸附到A上，这样排出的烟就变清洁了。
14．（1）负电；（2）0；（3）；方向沿Oq连线且指向+q
（1）根据静电感应可知，靠近电荷的一端A端带负电；
（2）当导体棒达到静电平衡后，导体棒内一点C处的合场强为0；
（3）水平导体棒当达到静电平衡后，棒上感应电荷中点O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
由于O处的合场强为零，所以感应电荷产生的场强方向与点电荷+q在该处产生的电场强度的方向相反，即沿Oq连线且指向+q。
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