考点导练:静电现象
1.某同学设想了一个奇妙的静电实验。如图所示,在带电体C附近,把原来不带电的绝缘导体A、B相碰一下后分开,然后分别接触一个小电动机的两个接线柱,小电动机便开始转动。接着再把A、B移到C附近,A、B相碰一下分开,再和小电动机两接线柱接触。重复上述步骤,小电动机便能不停地转动。下列说法正确的是( )
A.小电动机一直转动下去,成为永动机
B.A、B相接触放在C附近时,A的电势高于B的电势
C.A、B相接触放在C附近时,A内部中心点的场强大于B内部中心点的场强
D.A、B相接触放在C附近,由于静电感应,A左端带负电B右端带正电
2.电视机的荧光屏表面经常有许多灰尘,这主要的原因
A.灰尘的自然堆积
B.玻璃具有较强的吸附灰尘的能力
C.电视机工作时,屏表面温度较高而吸附灰尘
D.电视机工作时,屏表面有静电而吸附灰尘
3.如图所示,当带正电的球C移近不带电的枕形金属导体时,枕形导体上的电荷移动情况是( )
A.枕形金属导体上的正电荷向BC端移动,负电荷不移动
B.枕形金属导体上的自由电子向A端移动,正电荷不移动
C.枕形金属导体上的正、负电荷同时分别向B端和A端移动
D.枕形金属导体上的正、负电荷同时分别向A端和B端移动
4.如图所示,在带正电的导体球A正下方放置接地的水平导体板B,在AB间一个液滴C恰好能静止于P点,B保持不动,若将球A竖直向上远离B板移动一段距离,则( )
A.液滴仍然保持静止 B.液滴竖直向下运动
C.A球的电势保持不变 D.A球与B板间电势差会减小
5.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.
6.下列措施中,属于防止静电危害的是
A.静电除尘 B.静电复印
C.静电喷涂 D.在高层建筑上安装避雷针
7.某同学设想了一个奇妙的静电实验。如图所示,在带电体C附近,把原来不带电的绝缘导体A、B相碰一下后分开,然后分别接触一个小电动机的两个接线柱,小电动机便开始转动。接着再把A、B移到C附近,A、B相碰一下分开,再和小电动机两接线柱接触。重复上述步骤,小电动机便能不停地转动。下列说法正确的是
A.小电动机一直转动下去,不会消耗A、B、C和小电动机系统以外的能量
B.A、B相接触放在C附近时,A的电势高于B的电势
C.A、B相接触放在C附近时,A内部中心点的场强等于B内部中心点的场强
D.若不考虑小电动机内电阻的变化,则小电动机的电流与其两端的电压成正比
8.下列哪些措施是为了防止静电产生的危害(???? )
A.在高大建筑物顶端装上避雷针 B.静电植绒
C.静电复印 D.静电喷漆
9.如图所示,Q为带负电的绝缘小球,AB为一不带电的中性导体且放在Q附近,达到静电平衡状态时,下面判断正确的是( )
A.A端的电势高于B端的电势
B.以无限远或大地为零电势点,导体AB的电势高于零
C.A、B两端电势相等
D.导体内的场强方向是由A指向B
10.如图,长为L的导体棒原来不带电,现将一带电量为Q的点电荷放在距棒左端R处,规定无穷远处为0电势,当达静电平衡后,下列说法正确的为( )
A.棒中心处的场强不为0
B.棒中心处的电势不为0
C.将整个导体棒切割为左和右为两部分,左带电绝对值比右多
D.将整个导体棒切割为左和右为两部分,左带电绝对值比右少
11.一带负电的绝缘金属小球被放在潮湿的空气中。经过一段时间后,发现该小球上带有的负电荷几乎不存在了,这说明( )
A.小球上原有的负电荷逐渐消失了
B.在此现象中,电荷不守恒
C.小球上负电荷减少的主要原因是潮湿的空气将电子导走了
D.该现象不遵循电荷守恒定律
12.如图所示,A、B是两个带有绝缘支架的金属球,它们原来均不带电,并彼此接触,现将用丝绸摩擦过的玻璃棒C靠近A(C与A不接触),然后将A、B分开,最后将C移走.关于A、B的带电情况,下列判断正确的是( )
A.A带正电,B带负电 B.A带负电,B带正电
C.A、B均不带电 D.A、B均带正电
13.如图所示,在水平放置的光滑接地金属板中点正上方h高处,有一带正电的点电荷Q,一表面绝缘、带正电的小球(可视为质点,且不影响原电场)以速度v0在金属板上自左端向右端运动,则( )
A.小球先做减速后做加速运动
B.运动过程中小球的电势能先减小后增大
C.金属板上的感应电荷对点电荷Q的作用力
D.金属板上的感应电荷对点电荷Q的作用力
14.对于下列四幅图所包含的物理知识,理解正确的是( )
A.汽车上的安全带可以减小驾乘人员的惯性
B.公路弯道处的路面一般都做成外侧低、内侧高
C.运动员在撑杆跳高的上升阶段,撑杆的弹性势能先增加后减少
D.燃气灶上的电子点火器的放电极做成针尖状是为了尽可能保存电荷
15.下列做法中,属于预防静电危害的是( )
A.用静电吸附粉尘
B.用静电喷涂油漆
C.复印机对碳粉的静电吸附
D.运输汽油等易燃易爆物品的车辆拖一条铁链在地上
16.在一个导体球壳内放一个电量为+Q 的点电荷,用 E 表示球壳外任一点的场强,则( )
A.当+Q 在球壳中央时,E=0
B.不论+Q 在球壳内何处,E 一定为零
C.只有当+Q 在球心且球壳接地时,E=0
D.只要球壳接地,不论+Q 在球壳内何处,E 一定为零
17.下列说法正确的是( )
A.玻璃中的气泡看起来特别明亮,是发生全反射的缘故
B.高压输电线上方另加两条与大地相连的导线,是利用静电屏蔽以防输电线遭受雷击
C.透过平行灯管的窄缝看正常发光的日光灯,能观察到彩色条纹,这是光的干涉现象
D.发生α或β衰变时,产生的新核从高能级向低能级跃迁,能量以γ光子的形式辐射出来
18.如图所示,在玻璃管中心轴上安装一根直导线,玻璃管外绕有线圈,直导线的一端和线圈的一端分别跟感应圈的两放电柱相连.开始,感应圈未接通电源,点燃蚊香,让烟通过玻璃管冒出.当感应圈电源接通时,玻璃管中的导线和管外线圈间就会加上高电压,立即可以看到,不再有烟从玻璃管中冒出来了.过一会儿还可以看到管壁吸附了一层烟尘.
请思考一下:这是什么原因?
19.如图所示,一导体AB放在一负电荷的电场中,导体AB与大地是绝缘的,当导体处于静电平衡时,
(1)比较A端和B端电势的高低.
(2)比较A点和B点场强大小.
(3)比较A、B端外表面场强大小.
(4)若A端接地,AB导体带什么电?
(5)若把A端和B端用导线连接,A、B端电荷中和吗?
20.如图所示为一块很大的接地导体板,在与导体板相距为d的A处放有带电量为-q的点电荷.
(1)试求板上感应电荷在导体内P点产生的电场强度.
(2)试求感应电荷在导体外P'点产生的电场强度(P与P'点对导体板右表面是对称的);
(3)在本题情形,试分析证明导体表面附近的电场强度的方向与导体表面垂直;
(4)试求导体上的感应电荷对点电荷-q的作用力.
参考答案
1.D
【解析】
A.上述过程在把AB分开的过程中要克服AB之间的静电力做功,这是把机械能转化为电能,然后再把电能转化为机械能,因此还要外力做功消耗机械能,小电动机不能成为永动机,A错误;
B.由于A、B相接触放在C附近,所以A和B是等势体,电势相等,B错误;
C.A、B相接触放在C附近时,AB是等势体,内部合场强始终为零,则A内部中心点的场强等于B内部中心点的场强,C错误;
D.A、B相接触放在C附近,由于静电感应,A左端带负电B右端带正电,D正确。
故选D。
2.D
【解析】
电视机工作时,由于电子运动到了屏幕上,使屏幕带了电,而带电体有吸引轻小物体的性质,故把灰尘吸引到了屏幕上.故选D.
点睛:本题通过我们身边现象考查带电体的性质,即带电体能吸引轻小物体;故带电体更易吸附灰尘.
3.B
【解析】
金属导体中可以自由移动的是电子,当带正电的球C移近不带电的枕形金属导体时,由于静电感应,A端带负电,B端带正电,因此自由电子向A端移动;故选项B正确,ACD错误;
故选B。
4.B
【解析】
由于B板接地,整个导体板B的电势为零,因此带正电的导体球A和导体板B共同形成的电场与等量异种电荷形成的电场的正电荷部分形状相同,如图所示
AB.若将球A竖直向上远离B板移动一段距离时,C点的电场强度减小,液滴受到的电场力减小,将向下运动,A错误,B正确;
CD.A球向上运动的过程中,电场力做负功,电势能增加,由电势能的定义可知A球的电势增加,由
电势差增加,CD错误。
故选B。
5.A
【解析】
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。
A.该图与结论相符,选项A正确;
B.该图与结论不相符,选项B错误;
C.该图与结论不相符,选项C错误;
D.该图与结论不相符,选项D错误;
故选A.
6.D
【解析】
静电除尘是利用静电除去灰尘,故A错误;静电复印是利用光敏半导体的光导特性和静电作用复制成品的方法,故B错误;静电喷涂是利用高压静电电场使带负电的涂料微粒沿着电场相反的方向定向运动,并将涂料微粒吸附在工件表面的一种喷涂方法,故C错误;在高层建筑上安装避雷针是防止静电的危害,故D正确。所以D正确,ABC错误。
7.C
【解析】
A.上述过程在把AB分开的过程中要克服AB之间的静电力做功,这是把机械能转化为电能,然后小电动机再把电能转化为机械能,故A错误;
B.A、B相接触放在C附近时,则AB是等势体,即A的电势等于B的电势,选项B错误;
C.A、B相接触放在C附近时,AB内部场强均为零,则A内部中心点的场强等于B内部中心点的场强,选项C正确;
D.电动机不是纯电阻电路,欧姆定律不适用,则小电动机的电流与其两端的电压不是成正比关系,选项D错误。
故选C。
8.A
【解析】
静电的防范有:避雷针、油罐车接地、印染厂空气加湿等。静电的利用有:静电除尘、静电植绒、静电复印等;
A. 避雷针是为了防止静电产生的危害,故A正确;
B. 静电植绒是静电的利用,故B错误;
C. 静电复印是静电的利用,故C错误;
D. 静电喷漆是静电的利用,故D错误。
9.C
【解析】
AC.根据静电感应可以判断枕形导体A端带正电荷,B端带负电荷.处于静电平衡的导体是等势体,故A错误;C正确;
B.以无限远或大地为零电势点,根据沿着电场线的方向,电势降低可知,导体AB的电势低于零,故B错误;
D.处于静电平衡的导体,由于内部合电场强度为零,因此没有电场强度方向可言,故D错误;
故选C。
10.B
【解析】
A.处于静电平衡的导体,内部电场强度处处为0,故A错误;
B.处于静电平衡的导体,是一个等势体,棒中心处的电势与表面电势是相等,不为0,故B正确;
CD.导体棒原来不带电,现将一带电量为Q的点电荷放在距棒左端R处时,导体棒只会在最左和最右端带上等量的异种电荷,所以将整个导体棒切割为左和右为两部分,左带电绝对值与右一样多,故CD错误。
故选B。
11.C
【解析】
A.根据电荷守恒定律,电荷不能被消灭,也不能被创造,只会发生转移,故A错误.
BCD.此过程中电荷仍然守恒,电子没有消失,只是被潮湿的空气导走而已,仍然遵循电荷守恒定律,故B、D错误,C正确.
12.B
【解析】
用丝绸摩擦过的玻璃棒C带正电荷,将C靠近A、B,由于感应起电,A带负电,B带正电,然后将A、B分开,最后将C移走,则A带负电,B带正电;
故选B。
13.C
【解析】
AB.金属板在点电荷的电场中形成一个等势体,所以金属板表面的电场线与金属板表面处处垂直,小球运动过程受到竖直向下的重力和电场力、竖直向上的支持力,所以小球做匀速直线运动,电场力不做功,电势能不变,AB错误;
CD.根据题图电场线的分布,可以将金属板等效为距离正点电荷正下方处的等量负点电荷,根据库伦定律可知该负点电荷对正点电荷的作用力为
所以金属板上的感应电荷对点电荷Q的作用力,C正确,D错误。
故选C。
14.C
【解析】
A.惯性是物体的固有属性,与运动的状态无关,使用安全带不会改变驾乘人员惯性,选项A错误;
B.为保证汽车转弯时,重力和支持力的合力提供向心力,所以公路弯道处的路面一般都做成外侧高、内侧低,选项B错误;
C.从运动员撑杆起跳到越横杆的过程中,杆的弹性形变先增大后减小,所以杆的弹性势能先增大后减小,选项C正确;
D.安装在燃气灶上的电子点火器的电极做成针尖状,是利用尖端放电原理,选项D错误。
故选C。
15.D
【解析】
ABC.用静电吸附粉尘、用静电喷涂油漆、复印机对碳粉的静电吸附等是静电的应用,故ABC错误;
D.汽车行驶时,油罐中的汽油随车的振动摩擦起电,如果不及时的将这些静电倒走,一旦出现放电现象,就会发生爆炸事故.拖地铁链使油罐表面与大地相连,使油罐罐体中的电荷不断地中和,不致造成放电产生火花引起油罐爆炸,这是预防静电的危害,故D正确.
16.D
【解析】
本题考查对静电屏蔽现象的理解。
【详解】
对于静电屏蔽现象,若场源电荷在导体球壳内(任意位置),仅当球壳接地时,外部无电场。故ABC错误,D正确。
17.ABD
【解析】
A.玻璃中的气泡看起来特别明亮,是因为光从玻璃射向气泡时,即从光密介质射向光疏介质时,一部分光在界面上发生了全反射,故A正确;
B.高压输电线的上方还有两条导线,这两条导线的作用是它们与大地相连,形成稀疏的金属“网”把高压线屏蔽起来,免遭雷击,故B正确;
C.当光通过狭缝时,若缝的尺寸与光的波长相当,则会发生明显的衍射现象,当透过平行灯管的窄缝看正常发光的日光灯,能观察到彩色条纹,这是光的衍射现象,故C错误;
D.放射性的原子核在发生衰变和衰变后产生的新核往往处于高能级,这时它要向低能级跃迁,辐射光子,即射线,故D正确;
故选ABD。
18.当感应圈电源接通时,玻璃管中的导线和管外线圈间就会加上高电压,形成强电场.烟尘颗粒都是带电的,在强电场中受静电力作用偏转后被吸附在管壁上.
【解析】
利用静电场使气体电离从而使尘粒带电吸附到电极上的收尘方法.在强电场中空气分子被电离为正离子和电子,电子奔向正极过程中遇到尘粒,使尘粒带负电吸附到正极被收集.
【详解】
静电场使气体电离从而使尘粒带电吸附到电极上的收尘方法.在强电场中空气分子被电离为正离子和电子,电子奔向正极过程中遇到尘粒,使尘粒带负电吸附到正极。
【点睛】
当然近年来通过技术创新,也有采用负极板集尘的方式.以往常用于以煤为燃料的工厂、电站,收集烟气中的煤灰和粉尘.冶金中用于收集锡、锌、铅、铝等的氧化物,现在也有可以用于家居的除尘灭菌产品.
19.(1)φA=φB;(2)EA=EB=0;(3)E′A>E′B;(4)导体带正电;(5)电荷不会中和。
【解析】
静电平衡状态的导体是等势体,内部合场强为零,导体尖端部分电荷分布密集,电场强度较大,AB导体处于负电荷的电场中,其电势低于大地的零电势,负电荷要从AB流向大地,则导体带正电,与A、B哪端接地无关
【详解】
(1)AB导体处于静电平衡状态,是等势体,所以;
(2)静电平衡的导体内部的合场强为零,;
(3)导体尖端部分电荷分布密集,电场强度较大,;
(4)AB导体处于负电荷的电场中,其电势低于大地的零电势,负电荷要从AB流向大地,则导体带正电,与A、B哪端接地无关;
(5)A端和B端等势,电荷不沿导体移动,电荷不会中和
20.见解析所示
【解析】
(1)导体板静电平衡后有E感=E点,且方向相反,因此板上感应电荷在导体内P点产生的场强
其中r为AP间距离,方向沿AP,如图甲所示.
甲
(2)因为导体接地,感应电荷分布在右表面,感应电荷在P点和P'点的电场具有对称性,因此有:
方向如图所示.
(3)考察导体板在表面两侧很靠近表面的两点P1点和P1'.如前述分析,感应电荷在导体外P1'点产生的场强大小为:
.
点电荷-q在P1'点产生的场强大小与之相同,它们的方向如图乙所示.从图乙看出,P1'点的场强为上述两个场强的矢量和,即与导体表面垂直.
乙
(4)重复(2)的分析可知,感应电荷在-q所在处A点的场强为:
方向垂直于导体板指向右方
该场作用于点电荷-q的电场力为:
负号表示力的方向垂直于导体板指向左方。