第4节 静电的防止与利用(强基课——逐点理清物理观念)
课标要求 层级达标
了解生产生活中关于静电的利用与防护。 学考 层级 1.知道什么是静电平衡状态,能说出静电平衡状态下的导体特点。 2.知道导体上电荷的分布特征,了解尖端放电﹑静电屏蔽现象及其成因。
选考 层级 会根据静电平衡条件求解感应电荷产生的电场强度。
逐点清(一) 静电平衡
[多维度理解]
1.静电平衡:导体内的自由电子不再发生 的状态。
2.处于静电平衡状态的导体,其内部的电场强度处处为 。
[微点拨]
(1)处于静电平衡状态的导体内部场强为0的本质是外电场E0和感应电荷产生的电场E'的合场强为0,即E0=-E'。
(2)孤立的带电导体处于静电平衡状态,内部场强为0的本质是分布在导体外表面的电荷在导体内部的合场强为0。
(3)处于静电平衡状态的导体,其外表面任一点的场强方向跟该点的表面垂直。
[全方位练明]
1.(2025·河北衡水检测)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分布情况正确的是 ( )
2.(2024·河南许昌期末)物理课上,老师将一不带电的金属球壳用绝缘支架固定,球壳横截面如图所示,球心为O,A是球内位于球心左侧一点。当老师把跟丝绸摩擦过的玻璃棒缓慢靠近金属球壳但未接触的过程中,下列说法正确的是 ( )
A.整个球壳将带上正电
B.A点的电场强度逐渐增大
C.球壳上的感应电荷在A点产生的电场强度逐渐增大
D.沿过A的虚线将球壳分为左、右两部分,则左侧球壳的带电量小于右侧球壳的带电量
3.如图所示,空心金属球壳上所带电荷量为+Q,关于O、M两点电场强度EO、EM的说法中正确的是 ( )
A.EO≠0 EM=0
B.EO=0 EM≠0
C.EO=0 EM=0
D.EO≠0 EM≠0
逐点清(二) 静电的利用
[多维度理解]
一、尖端放电
1.空气的电离:在一定条件下,导体尖端电荷的 很大,导体尖端周围的强电场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 的现象。
2.尖端放电:所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子,由于被 而与尖端上的电荷 ,相当于导体从尖端 的现象。
3.尖端放电的应用与防止
(1)应用: 是利用尖端放电避免雷击的一种设施。
(2)防止:高压设备中导体的表面尽量 会减少电能的损失。
二、静电屏蔽
1.静电屏蔽:静电平衡时,空腔导体内表面没有电荷,导体壳内空腔里的电场强度处处为 。外电场对壳内的仪器不会产生影响,金属壳的这种作用叫作 。
2.静电屏蔽的应用:电学仪器外面有金属壳;野外高压输电线上方还有两条导线与大地相连。
三、静电吸附
1.静电吸附:在电场中,带电粒子受到 的作用,向着电极运动,最后被吸附在电极上的现象。
2.静电除尘:当空气中的尘埃带电时,在静电力作用下,尘埃到达电极而被收集起来的过程。
3.静电喷漆:接负高压的涂料雾化器喷出的油漆微粒带负电,在静电力作用下,这些微粒向着作为 的工件运动,并沉积在工件的表面。
4.静电复印:复印机应用了 的原理,复印机的有机光导体鼓表面涂覆有机光导体(OPC),没有光照时,OPC是 ,受光照时变成导体。
[全方位练明]
1.下列说法不正确的是 ( )
A.避雷针避雷的原理是尖端放电能将云层中的电荷中和
B.为了美观,通常把避雷针顶端设计成球形
C.验电器的金属杆上端固定一个金属球而不是做成针尖状,这是为了防止尖端放电
D.为了避免因尖端放电而损失电能,高压输电导线表面要尽量光滑
2.(多选)如图所示,用起电机使金属鸟笼带电,站在金属架上的鸟安然无恙,其原因是 ( )
A.鸟的脚爪与金属架绝缘
B.起电机使鸟笼带电,鸟笼的电场强度不会很高
C.鸟笼内部场强为零,电荷分布在鸟笼的外表面
D.金属鸟笼起静电屏蔽的作用
3.(选自鲁科版教材课后练习)(多选)静电除尘器除尘原理如图所示。尘埃在电场中通过某种机制带电,在静电力的作用下向收尘极迁移并沉积,以达到除尘目的。下列表述正确的是 ( )
A.带电尘埃带正电荷
B.电场方向由收尘极指向电晕极
C.带电尘埃所受静电力的方向与电场方向相同
D.在同一位置,带电荷量越多的尘埃所受静电力越大
第4节 静电的防止与利用
逐点清(一)
[多维度理解]
1.定向移动 2.0
[全方位练明]
1.选A 导体处于静电平衡状态时,导体内部电场强度处处为0,感应电荷在导体内部某处产生的电场强度与场源电荷Q在此处产生的电场强度大小相等、方向相反,故A正确,B、C、D错误。
2.选C 丝绸摩擦过的玻璃棒带正电,靠近A点,则球壳左侧带负电、右侧带正电,整体仍显示电中性,不带电,故A错误;玻璃棒缓慢靠近A点,玻璃棒在A点产生的场强增大,由于感应电荷产生的场强和原场强等大反向,故球壳上的感应电荷在A点产生的电场强度逐渐增大,球壳内部形成静电屏蔽,内部场强处处为零,A点的电场强度一直为零,故B错误,C正确;因为整体显示电中性,正电荷与负电荷数量相等,无论怎样将球壳分开,两部分的带电量始终相同,故D错误。
3.选C 静电平衡状态中的导体内部电场强度处处为零。故C正确。
逐点清(二)
[多维度理解]
一、1.密度 分离 2.吸引 中和 失去电荷 3.(1)避雷针
(2)光滑
二、1.0 静电屏蔽
三、1.静电力 3.正极 4.静电吸附 绝缘体
[全方位练明]
1.选B 避雷针利用尖端放电的原理来避雷,必须做成针状,不能做成球形,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,中和云层中的电荷,A正确,B错误;验电器的金属杆上端固定一个金属球而不是做成针尖状,这是为了防止尖端放电,C正确;高压输电导线表面要尽量光滑,这样可以避免因尖端放电而损失电能,D正确。
2.选CD 起电机使金属鸟笼带电,金属鸟笼起静电屏蔽的作用,鸟笼内部场强为零,电荷分布在鸟笼的外表面,所以站在金属架上的鸟安然无恙,故选C、D。
3.选BD 由题图可知,电晕极为负极,收尘极为正极,带电尘埃必带负电荷,电场方向由收尘极指向电晕极,带电尘埃受到的静电力方向与电场方向相反,A、C错误,B正确;在同一位置,电场强度大小相同,带电荷量越多的尘埃所受静电力越大,故D正确。
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静电的防止与利用
(强基课——逐点理清物理观念)
第 4 节
课标要求 层级达标 了解生产生活中关于静电的利用与防护。 学考 层级 1.知道什么是静电平衡状态，能说出静电平衡状态下的导体特点。
2.知道导体上电荷的分布特征，了解尖端放电﹑静电屏蔽现象及其成因。
选考 层级 会根据静电平衡条件求解感应电荷产生的电场强度。
1
逐点清(一) 静电平衡
2
逐点清(二) 静电的利用
CONTENTS
目录
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课时跟踪检测
逐点清(一) 静电平衡
1.静电平衡:导体内的自由电子不再发生__________的状态。
2.处于静电平衡状态的导体，其内部的电场强度处处为_____。
多维度理解
定向移动
0
[微点拨]
(1)处于静电平衡状态的导体内部场强为0的本质是外电场E0和感应电荷产生的电场E'的合场强为0，即E0=-E'。
(2)孤立的带电导体处于静电平衡状态，内部场强为0的本质是分布在导体外表面的电荷在导体内部的合场强为0。
(3)处于静电平衡状态的导体，其外表面任一点的场强方向跟该点的表面垂直。
1.(2025·河北衡水检测)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分布情况正确的是 ( )
全方位练明
√
解析:导体处于静电平衡状态时，导体内部电场强度处处为0，感应电荷在导体内部某处产生的电场强度与场源电荷Q在此处产生的电场强度大小相等、方向相反，故A正确，B、C、D错误。
2.(2024·河南许昌期末)物理课上，老师将一不带电的金属球壳用绝缘支架固定，球壳横截面如图所示，球心为O，A是球内位于球心左侧一点。当老师把跟丝绸摩擦过的玻璃棒缓慢靠近金属球壳但未接触的过程中，下列说法正确的是 ( )
A.整个球壳将带上正电
B.A点的电场强度逐渐增大
C.球壳上的感应电荷在A点产生的电场强度逐渐增大
D.沿过A的虚线将球壳分为左、右两部分，则左侧球壳的带电量小于右侧球壳的带电量
√
解析:丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，靠近A点，则球壳左侧带负电、右侧带正电，整体仍显示电中性，不带电，故A错误;玻璃棒缓慢靠近A点，玻璃棒在A点产生的场强增大，由于感应电荷产生的场强和原场强等大反向，故球壳上的感应电荷在A点产生的电场强度逐渐增大，球壳内部形成静电屏蔽，内部场强处处为零，A点的电场强度一直为零，故B错误，C正确;因为整体显示电中性，正电荷与负电荷数量相等，无论怎样将球壳分开，两部分的带电量始终相同，故D错误。
3.如图所示，空心金属球壳上所带电荷量为+Q，关于O、M两点电场强度EO、EM的说法中正确的是 ( )
A.EO≠0 EM=0 B.EO=0 EM≠0
C.EO=0 EM=0 D.EO≠0 EM≠0
解析:静电平衡状态中的导体内部电场强度
处处为零。故C正确。
√
逐点清(二) 静电的利用
一、尖端放电
1.空气的电离:在一定条件下，导体尖端电荷的_____很大，导体尖端周围的强电场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_____的现象。
多维度理解
密度
分离
2.尖端放电:所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子，由于被_____而与尖端上的电荷_____ ，相当于导体从尖端__________的现象。
3.尖端放电的应用与防止
(1)应用: _____是利用尖端放电避免雷击的一种设施。
(2)防止:高压设备中导体的表面尽量_____会减少电能的损失。
吸引
中和
失去电荷
避雷针
光滑
二、静电屏蔽
1.静电屏蔽:静电平衡时，空腔导体内表面没有电荷，导体壳内空腔里的电场强度处处为_____ 。外电场对壳内的仪器不会产生影响，金属壳的这种作用叫作__________ 。
2.静电屏蔽的应用:电学仪器外面有金属壳;野外高压输电线上方还有两条导线与大地相连。
0
静电屏蔽
三、静电吸附
1.静电吸附:在电场中，带电粒子受到______的作用，向着电极运动，最后被吸附在电极上的现象。
2.静电除尘:当空气中的尘埃带电时，在静电力作用下，尘埃到达电极而被收集起来的过程。
静电力
3.静电喷漆:接负高压的涂料雾化器喷出的油漆微粒带负电，在静电力作用下，这些微粒向着作为_______的工件运动，并沉积在工件的表面。
4.静电复印:复印机应用了_________的原理，复印机的有机光导体鼓表面涂覆有机光导体(OPC)，没有光照时，OPC是_______ ，受光照时变成导体。
正极
静电吸附
绝缘体
1.下列说法不正确的是 ( )
A.避雷针避雷的原理是尖端放电能将云层中的电荷中和
B.为了美观，通常把避雷针顶端设计成球形
C.验电器的金属杆上端固定一个金属球而不是做成针尖状，这是为了防止尖端放电
D.为了避免因尖端放电而损失电能，高压输电导线表面要尽量光滑
全方位练明
√
解析:避雷针利用尖端放电的原理来避雷，必须做成针状，不能做成球形，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，中和云层中的电荷，A正确，B错误;验电器的金属杆上端固定一个金属球而不是做成针尖状，这是为了防止尖端放电，C正确;高压输电导线表面要尽量光滑，这样可以避免因尖端放电而损失电能，D正确。
2.(多选)如图所示，用起电机使金属鸟笼带电，站在金属架上的鸟安然无恙，其原因是 ( )
A.鸟的脚爪与金属架绝缘
B.起电机使鸟笼带电，鸟笼的电场强度不会很高
C.鸟笼内部场强为零，电荷分布在鸟笼的外表面
D.金属鸟笼起静电屏蔽的作用
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解析:起电机使金属鸟笼带电，金属鸟笼起静电屏蔽的作用，鸟笼内部场强为零，电荷分布在鸟笼的外表面，所以站在金属架上的鸟安然无恙，故选C、D。
3.(选自鲁科版教材课后练习)(多选)静电除尘器除尘原理如图所示。尘埃在电场中通过某种机制带电，在静电力的作用下向收尘极迁移并沉积，以达到除尘目的。下列表述正确的是 ( )
A.带电尘埃带正电荷
B.电场方向由收尘极指向电晕极
C.带电尘埃所受静电力的方向与电场方向相同
D.在同一位置，带电荷量越多的尘埃所受静电力越大
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解析:由题图可知，电晕极为负极，收尘极为正极，带电尘埃必带负电荷，电场方向由收尘极指向电晕极，带电尘埃受到的静电力方向与电场方向相反，A、C错误，B正确;在同一位置，电场强度大小相同，带电荷量越多的尘埃所受静电力越大，故D正确。
课时跟踪检测
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A级——学考达标
1.(2025·浙江宁波检测)如图所示，一个带负电的金属球放在绝缘的支架上，处于静电平衡状态，金属球内部的电场强度大小为E1。若减少金属球的带电荷量，再次处于静电平衡状态后，金属球内部的
电场强度大小为E2。则 ( )
A.E2E1
C.E2=E1 D.无法确定
解析:处于静电平衡状态的导体内部的电场强度处处为零，选项C正确。
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2.关于静电的防止与利用，下列说法正确的是 ( )
A.手术室的医生和护士都要穿绝缘性能良好的化纤制品衣服，可防止静电对手术的影响
B.为了防止静电危害，保证乘客的安全，飞机起落架的轮胎用绝缘橡胶制成
C.金属导体有静电屏蔽的作用，运输汽油时把汽油装进金属桶比装进塑料桶安全
D.轿车上有一根露在外面的小天线是用来避免雷击的
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解析:绝缘性能良好的化纤制品衣服不能及时把静电导入大地，容易造成手术事故，故A错误;用导电橡胶制成飞机轮胎可以将飞机产生的静电迅速导走，故B错误;由于金属导体能做到静电屏蔽，故用金属桶装易燃的汽油要安全，故C正确;轿车上有一根露在外面的小天线是无线广播的接收天线，故D错误。
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3.(2024·山东日照期末)静电知识和生活息息相关，下列说法正确的是 ( )
A.高压输电线上方有两根导线与大地相连，是为了使高压输电线免遭雷击
B.工作人员在超高压带电作业时，穿绝缘橡胶服比穿金属丝编制的工作服更安全
C.干燥的冬季触摸金属门把手时被电击，这是手与门把手之间摩擦起电导致的
D.静电喷漆时，金属件与油漆微粒带相同的电荷，在静电斥力作用下喷涂更均匀
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解析:高压输电线上方有两根导线与大地相连，构成了静电屏蔽，使得输电线免遭雷击，故A正确;为了保证超高压带电作业的工作人员的安全，他们必须穿上金属丝制成的工作服，以起到静电屏蔽的作用，故B错误;干燥的冬季，人在运动的过程中衣服会发生摩擦带电，摸金属门把手有时会被电击，是因为手与门把手之间感应起电，故C错误;喷枪喷出的油漆微粒带正电，因相互排斥而散开，形成雾状，被喷涂的金属件带负电，对雾状油漆产生引力，把油漆吸到表面，可以使油漆与金属表面结合的更牢固，故D错误。
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4.(2024·吉林通化期末)静电除尘器由板状收集器A和线状电离器B组成，其原理图如图所示。B附近的气体分子被电离成正离子和电子，其中电子在向A运动的过程中附着在粉尘上。粉尘在静电力的作用下被吸附到A上，最后在重力作用下落入下面的漏斗(未画出)中，达到除尘的目的。下列说法正确的是 ( )
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A.气体分子被电离成正离子和电子的过程中电荷不守恒
B.粉尘带的电荷量大小可能为2.0×10-19 C
C.板状收集器A连接的是高压电源的负极
D.线状电离器B连接的是高压电源的负极
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解析:气体分子被电离成正离子和电子的过程中电荷守恒，故A错误;元电荷e=1.6×10-19 C，任何带电体的电荷量只能是元电荷的整数倍，粉尘带的电荷量大小不可能为2.0×10-19 C，故B错误;根据题意，电子在向A运动的过程中附着在粉尘上，可知板状收集器A连接的是高压电源的正极，线状电离器B连接的是高压电源的负极，故C错误，D正确。
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5.防静电瓷砖是理想的防静电与装饰兼备的材料，适用于计算机房、石油化工车间、医院手术室等需要防尘、防静电的场所，其中架空型的防静电瓷砖如图所示，瓷砖的支架下面还要铺设铜箔(图中未展示)，铜箔铺设需连接到接地装置。下列说法正确的是 ( )
A.防静电瓷砖必须是绝缘材料，以防止导电
B.铜箔的主要作用是防潮
C.防静电瓷砖是可以导电的
D.瓷砖与铜箔之间的支架必须使用绝缘材料
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解析:防静电瓷砖是可以导电的，不是绝缘材料，故A错误，C正确;铜箔的主要作用是导电，不是防潮，故B错误;瓷砖与铜箔之间的支架必须使用导电材料，确保瓷砖中的电荷导入大地，故D错误。
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6.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
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解析:由电场线分布可知，导体左右两侧均带正电，故A错误;右侧电场线分布较密集，可知导体右侧的电荷分布密度大于左侧，故B错误;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;导体处于静电平衡状态，所以内部场强为零，故D正确。
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7.(2025·山东淄博月考)武当山主峰上有一座金殿，常出现雷火炼殿的奇观。在雷雨交加时，屋顶常会出现盆大的火球，来回滚动。雨过天晴时，大殿屋顶金光灿灿，像被重新炼洗过一般，如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.金殿是由绝缘体构成的
B.金殿顶部肯定很少有带尖的结构，不易放电
C.出现雷火炼殿现象时，大殿内会产生很强的电场
D.金殿如果安装了避雷针，雷火炼殿现象仍会经常出现
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解析:雷雨天气时，金殿上空聚集大量电荷，金殿是一个优良导体，由于静电屏蔽作用，大殿内的场强为零，故A、C错误;金殿顶部如果有较多带尖的结构，尖端放电效果明显，则无法观测到雷火炼殿现象，因此可以断定金殿顶部肯定很少有带尖的结构，不易放电，故B正确;金殿如果安装了避雷针，雷雨天气时金殿上空聚集的电荷将被导入大地，将不会出现雷火炼殿现象，故D错误。
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8.(2025·江苏无锡期中)下列说法正确的是 ( )
A.两个带异种电荷的金属球接触时，正电荷从一个球转移到另一个球
B.相互作用的两个点电荷，电荷量大的受到的库仑力也大
C.根据F=k，当r→0时，F→∞
D.如图把一个架在绝缘支架上的枕形导体放在正点电荷形成的电场中，导体处于静电平衡状态，则感应电荷在A、B
两点产生的电场的电场强度大小EA>EB
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解析:两个带异种电荷的金属球接触时，负电荷从一个球转移到另一个球，故A错误;根据牛顿第三定律可知，相互作用的两个点电荷受到的库仑力大小相等，故B错误;当r→0时，库仑力表达式F=k不再适用，不能得到F→∞的结论，故C错误;如题图把一个架在绝缘支架上的枕形导体放在正点电荷形成的电场中，导体处于静电平衡状态，导体内部的电场强度处处为0，则感应电荷在A、B两点产生的电场的电场强度与正点电荷在A、B两点产生的电场的电场强度大小相等，由于A点离正点电荷较近，所以感应电荷在A、B两点产生的电场的电场强度大小EA>EB，故D正确。
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B级——选考进阶
9.(2025·北京西城阶段练习)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。则以下关于验电器箔片的说法正确的是( )
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A.验电器箔片会张开，因为带电金属球的电场会存在于整个空间
B.验电器箔片可能会张开，只要带电金属球所带的电荷量足够大就可以
C.验电器箔片不会张开，因为金属网罩把电荷都导入大地了
D.验电器箔片不会张开，因为金属网罩会出现感应电荷，抵消掉带电金属球在网罩内的电场
解析:金属网罩会产生感应电荷，抵消掉带电金属球在网罩内的电场，即此时金属网罩屏蔽了外电场，所以验电器箔片不张开，故选D。
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10.(多选)如图是某款家用空气净化器及其原理示意图，污浊空气通过过滤网后使尘埃带电。图中充电极b、d接电源负极，集尘极a、c、e接电源正极(接地)。下列说法正确的是 ( )
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A.通过过滤网后空气中的尘埃带负电
B.尘埃在被吸附到集尘极e的过程中动能增大
C.c、d两个电极之间的电场方向竖直向上
D.尘埃被吸附到集尘极a的过程中所受电场力做负功
解析:尘埃通过过滤网后被正极吸引，所以尘埃带负电，故A正确;尘埃在被吸附到集尘极e的过程中电场力做正功，动能增大，故B正确;因为充电极b、d接电源负极，集尘极a、c、e接电源正极，所以 c、d两个电极之间的电场方向竖直向下，故C错误;尘埃被吸附到集尘极a的过程中所受电场力做正功，故D错误。
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11.(多选)如图所示，金属球壳的空腔内、外各有一小球B和A，球壳接地。下列说法正确的是 ( )
A.若A球带电，则B球处的电场强度为零
B.若B球带电，则A球处的电场强度不为零
C.若A球和B球均带电，则彼此不会相互影响
D.若A球和B球均带电，则由于球壳接地，A球对B球没有影响，但B球对A球有影响
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解析:若A球带电，则B球相当于放置在金属球壳内，B球处的电场强度为零，故A正确;若B球带电，则A球相当于放置在金属球壳和大地构成的导体球壳内，A球处的电场强度为零，故B错误;由于静电屏蔽，A、B两球彼此不会相互影响，故C正确，D错误。
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12.如图所示，市场上有一种仪器叫作“纺织物摩擦带电荷量测试仪”，用于测量防静电服面料所带电荷量。该仪器主要由旋转摩擦机和双层金属筒组成，双层金属筒内筒和外筒之间用绝缘橡胶垫隔离。测试时先将面料放入旋转摩擦机中，摩擦起电后，再将带电面料放入双层金属筒内筒并与内壁接触，与内筒相连的仪表就能测出面料所带电荷量。在外筒接地开关K断开
的情况下，下面说法正确
的是 ( )
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A.内筒的内壁不带电 B.内筒的外壁不带电
C.外筒的内壁不带电 D.外筒的外壁不带电
解析:测试时先将面料放入旋转摩擦机中，摩擦起电后，再将带电面料放入双层金属筒内筒并与内壁接触，这时电荷可以全部转移到内筒的外壁，与内筒相连的仪表就能测出面料所带电荷量，所以内筒的内壁不带电，内筒的外壁带电并且带上全部电荷量，则A正确，B错误;内筒的外壁带电，由静电感应让外筒带上感应电荷，外筒的内壁带上异种电荷，由于外筒接地开关断开，则外筒的外壁带上同种电荷，所以C、D错误。
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13.(14分)(2025·浙江杭州期中)长为L的导体棒AB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，静电力常量为k，如图所示。
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(1)由于静电感应，导体棒A端感应出哪种电荷
答案:负电荷
解析:根据静电感应可知，靠近点电荷的A端带负电。
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(2)当导体棒达到静电平衡后，导体棒内一点C处的电场强度为多大
答案:0
解析:当导体棒达到静电平衡后，导体棒内一点C处的电场强度为0。
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(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处产生的电场强度大小和方向如何
答案: 方向沿Oq连线指向q
解析: 导体棒达到静电平衡后，棒上感应电荷在中点O处产生的电场强度与点电荷+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的中点产生的电场强度大小为E==
方向沿Oq连线指向q。
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4课时跟踪检测(六) 静电的防止与利用
(选择题1~8小题,每小题4分;9~12小题,每小题6分。本检测卷满分70分)
A级——学考达标
1.(2025·浙江宁波检测)如图所示,一个带负电的金属球放在绝缘的支架上,处于静电平衡状态,金属球内部的电场强度大小为E1。若减少金属球的带电荷量,再次处于静电平衡状态后,金属球内部的电场强度大小为E2。则 ( )
A.E2E1
C.E2=E1 D.无法确定
2.关于静电的防止与利用,下列说法正确的是 ( )
A.手术室的医生和护士都要穿绝缘性能良好的化纤制品衣服,可防止静电对手术的影响
B.为了防止静电危害,保证乘客的安全,飞机起落架的轮胎用绝缘橡胶制成
C.金属导体有静电屏蔽的作用,运输汽油时把汽油装进金属桶比装进塑料桶安全
D.轿车上有一根露在外面的小天线是用来避免雷击的
3.(2024·山东日照期末)静电知识和生活息息相关,下列说法正确的是 ( )
A.高压输电线上方有两根导线与大地相连,是为了使高压输电线免遭雷击
B.工作人员在超高压带电作业时,穿绝缘橡胶服比穿金属丝编制的工作服更安全
C.干燥的冬季触摸金属门把手时被电击,这是手与门把手之间摩擦起电导致的
D.静电喷漆时,金属件与油漆微粒带相同的电荷,在静电斥力作用下喷涂更均匀
4.(2024·吉林通化期末)静电除尘器由板状收集器A和线状电离器B组成,其原理图如图所示。B附近的气体分子被电离成正离子和电子,其中电子在向A运动的过程中附着在粉尘上。粉尘在静电力的作用下被吸附到A上,最后在重力作用下落入下面的漏斗(未画出)中,达到除尘的目的。下列说法正确的是 ( )
A.气体分子被电离成正离子和电子的过程中电荷不守恒
B.粉尘带的电荷量大小可能为2.0×10-19 C
C.板状收集器A连接的是高压电源的负极
D.线状电离器B连接的是高压电源的负极
5.防静电瓷砖是理想的防静电与装饰兼备的材料,适用于计算机房、石油化工车间、医院手术室等需要防尘、防静电的场所,其中架空型的防静电瓷砖如图所示,瓷砖的支架下面还要铺设铜箔(图中未展示),铜箔铺设需连接到接地装置。下列说法正确的是 ( )
A.防静电瓷砖必须是绝缘材料,以防止导电
B.铜箔的主要作用是防潮
C.防静电瓷砖是可以导电的
D.瓷砖与铜箔之间的支架必须使用绝缘材料
6.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
7.(2025·山东淄博月考)武当山主峰上有一座金殿,常出现雷火炼殿的奇观。在雷雨交加时,屋顶常会出现盆大的火球,来回滚动。雨过天晴时,大殿屋顶金光灿灿,像被重新炼洗过一般,如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.金殿是由绝缘体构成的
B.金殿顶部肯定很少有带尖的结构,不易放电
C.出现雷火炼殿现象时,大殿内会产生很强的电场
D.金殿如果安装了避雷针,雷火炼殿现象仍会经常出现
8.(2025·江苏无锡期中)下列说法正确的是 ( )
A.两个带异种电荷的金属球接触时,正电荷从一个球转移到另一个球
B.相互作用的两个点电荷,电荷量大的受到的库仑力也大
C.根据F=k,当r→0时,F→∞
D.如图把一个架在绝缘支架上的枕形导体放在正点电荷形成的电场中,导体处于静电平衡状态,则感应电荷在A、B两点产生的电场的电场强度大小EA>EB
B级——选考进阶
9.(2025·北京西城阶段练习)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。则以下关于验电器箔片的说法正确的是 ( )
A.验电器箔片会张开,因为带电金属球的电场会存在于整个空间
B.验电器箔片可能会张开,只要带电金属球所带的电荷量足够大就可以
C.验电器箔片不会张开,因为金属网罩把电荷都导入大地了
D.验电器箔片不会张开,因为金属网罩会出现感应电荷,抵消掉带电金属球在网罩内的电场
10.(多选)如图是某款家用空气净化器及其原理示意图,污浊空气通过过滤网后使尘埃带电。图中充电极b、d接电源负极,集尘极a、c、e接电源正极(接地)。下列说法正确的是 ( )
A.通过过滤网后空气中的尘埃带负电
B.尘埃在被吸附到集尘极e的过程中动能增大
C.c、d两个电极之间的电场方向竖直向上
D.尘埃被吸附到集尘极a的过程中所受电场力做负功
11.(多选)如图所示,金属球壳的空腔内、外各有一小球B和A,球壳接地。下列说法正确的是 ( )
A.若A球带电,则B球处的电场强度为零
B.若B球带电,则A球处的电场强度不为零
C.若A球和B球均带电,则彼此不会相互影响
D.若A球和B球均带电,则由于球壳接地,A球对B球没有影响,但B球对A球有影响
12.如图所示,市场上有一种仪器叫作“纺织物摩擦带电荷量测试仪”,用于测量防静电服面料所带电荷量。该仪器主要由旋转摩擦机和双层金属筒组成,双层金属筒内筒和外筒之间用绝缘橡胶垫隔离。测试时先将面料放入旋转摩擦机中,摩擦起电后,再将带电面料放入双层金属筒内筒并与内壁接触,与内筒相连的仪表就能测出面料所带电荷量。在外筒接地开关K断开的情况下,下面说法正确的是 ( )
A.内筒的内壁不带电 B.内筒的外壁不带电
C.外筒的内壁不带电 D.外筒的外壁不带电
13.(14分)(2025·浙江杭州期中)长为L的导体棒AB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,静电力常量为k,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处的电场强度为多大
(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处产生的电场强度大小和方向如何
课时跟踪检测(六)
1.选C 处于静电平衡状态的导体内部的电场强度处处为零,选项C正确。
2.选C 绝缘性能良好的化纤制品衣服不能及时把静电导入大地,容易造成手术事故,故A错误;用导电橡胶制成飞机轮胎可以将飞机产生的静电迅速导走,故B错误;由于金属导体能做到静电屏蔽,故用金属桶装易燃的汽油要安全,故C正确;轿车上有一根露在外面的小天线是无线广播的接收天线,故D错误。
3.选A 高压输电线上方有两根导线与大地相连,构成了静电屏蔽,使得输电线免遭雷击,故A正确;为了保证超高压带电作业的工作人员的安全,他们必须穿上金属丝制成的工作服,以起到静电屏蔽的作用,故B错误;干燥的冬季,人在运动的过程中衣服会发生摩擦带电,摸金属门把手有时会被电击,是因为手与门把手之间感应起电,故C错误;喷枪喷出的油漆微粒带正电,因相互排斥而散开,形成雾状,被喷涂的金属件带负电,对雾状油漆产生引力,把油漆吸到表面,可以使油漆与金属表面结合的更牢固,故D错误。
4.选D 气体分子被电离成正离子和电子的过程中电荷守恒,故A错误;元电荷e=1.6×10-19 C,任何带电体的电荷量只能是元电荷的整数倍,粉尘带的电荷量大小不可能为2.0×10-19 C,故B错误;根据题意,电子在向A运动的过程中附着在粉尘上,可知板状收集器A连接的是高压电源的正极,线状电离器B连接的是高压电源的负极,故C错误,D正确。
5.选C 防静电瓷砖是可以导电的,不是绝缘材料,故A错误,C正确;铜箔的主要作用是导电,不是防潮,故B错误;瓷砖与铜箔之间的支架必须使用导电材料,确保瓷砖中的电荷导入大地,故D错误。
6.选D 由电场线分布可知,导体左右两侧均带正电,故A错误;右侧电场线分布较密集,可知导体右侧的电荷分布密度大于左侧,故B错误;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;导体处于静电平衡状态,所以内部场强为零,故D正确。
7.选B 雷雨天气时,金殿上空聚集大量电荷,金殿是一个优良导体,由于静电屏蔽作用,大殿内的场强为零,故A、C错误;金殿顶部如果有较多带尖的结构,尖端放电效果明显,则无法观测到雷火炼殿现象,因此可以断定金殿顶部肯定很少有带尖的结构,不易放电,故B正确;金殿如果安装了避雷针,雷雨天气时金殿上空聚集的电荷将被导入大地,将不会出现雷火炼殿现象,故D错误。
8.选D 两个带异种电荷的金属球接触时,负电荷从一个球转移到另一个球,故A错误;根据牛顿第三定律可知,相互作用的两个点电荷受到的库仑力大小相等,故B错误;当r→0时,库仑力表达式F=k不再适用,不能得到F→∞的结论,故C错误;如题图把一个架在绝缘支架上的枕形导体放在正点电荷形成的电场中,导体处于静电平衡状态,导体内部的电场强度处处为0,则感应电荷在A、B两点产生的电场的电场强度与正点电荷在A、B两点产生的电场的电场强度大小相等,由于A点离正点电荷较近,所以感应电荷在A、B两点产生的电场的电场强度大小EA>EB,故D正确。
9.选D 金属网罩会产生感应电荷,抵消掉带电金属球在网罩内的电场,即此时金属网罩屏蔽了外电场,所以验电器箔片不张开,故选D。
10.选AB 尘埃通过过滤网后被正极吸引,所以尘埃带负电,故A正确;尘埃在被吸附到集尘极e的过程中电场力做正功,动能增大,故B正确;因为充电极b、d接电源负极,集尘极a、c、e接电源正极,所以 c、d两个电极之间的电场方向竖直向下,故C错误;尘埃被吸附到集尘极a的过程中所受电场力做正功,故D错误。
11.选AC 若A球带电,则B球相当于放置在金属球壳内,B球处的电场强度为零,故A正确;若B球带电,则A球相当于放置在金属球壳和大地构成的导体球壳内,A球处的电场强度为零,故B错误;由于静电屏蔽,A、B两球彼此不会相互影响,故C正确,D错误。
12.选A 测试时先将面料放入旋转摩擦机中,摩擦起电后,再将带电面料放入双层金属筒内筒并与内壁接触,这时电荷可以全部转移到内筒的外壁,与内筒相连的仪表就能测出面料所带电荷量,所以内筒的内壁不带电,内筒的外壁带电并且带上全部电荷量,则A正确,B错误;内筒的外壁带电,由静电感应让外筒带上感应电荷,外筒的内壁带上异种电荷,由于外筒接地开关断开,则外筒的外壁带上同种电荷,所以C、D错误。
13.解析:(1)根据静电感应可知,靠近点电荷的A端带负电。
(2)当导体棒达到静电平衡后,导体棒内一点C处的电场强度为0。
(3)导体棒达到静电平衡后,棒上感应电荷在中点O处产生的电场强度与点电荷+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的中点产生的电场强度大小为E==
方向沿Oq连线指向q。
答案:(1)负电荷 (2)0 (3) 方向沿Oq连线指向q
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