第9章 4.静电的防止与利用 课后练习 Word版含解析

4.静电的防止与利用

1.在医疗手术中,为防止麻醉剂乙醚爆炸,地砖要用导电材料制成,医生和护士要穿由导电材料制成的鞋子和外套,一切设备要良好接地,甚至病人身体也要良好接地,这样做是为了(　　)
A.除菌消毒 B.消除静电
C.利用静电 D.防止漏电
答案:B
解析:医生和护士要穿由导电材料制成的鞋子和外套是为了将身上的静电导走,B正确。
2.处于静电平衡中的导体,内部电场强度处处为零的原因是(　　)
A.导体内部无任何电场
B.外电场不能进入导体内部
C.所有感应电荷在导体内部产生的电场强度为零
D.外电场和所有感应电荷的电场在导体内部叠加的结果
答案:D
解析:导体内部电场强度处处为零是由于感应电荷的电场与外电场叠加的电场强度为零,故D正确。
3.在超高压带电作业中,电工所穿的高压工作服内有编织的铜丝,则下列说法正确的是(　　)
A.铜丝编织的衣服不易拉破
B.铜丝电阻小,对人体起到保护作用
C.电工被铜丝衣服所包裹,使衣服内电场强度为零
D.电工被铜丝衣服所包裹,使衣服导电效果好
答案:C
解析:本题考查静电屏蔽现象,培养科学探究能力。电工穿的衣服包含铜丝,能起到静电屏蔽的作用,使衣服内电场强度为零。
4.有一接地的导体球壳,如图所示,球心处放一点电荷q,达到静电平衡时,则(　　)

A.q的电荷量变化时,球壳外电场随之改变
B.q在球壳外产生的电场强度为零
C.球壳内、外表面的电荷在壳外的合电场强度为零
D.q与球壳内表面的电荷在壳外的合电场强度为零
答案:D
解析:当导体球壳接地时,壳内电荷在壳外表面所产生的感应电荷流入大地,这时壳内电荷与壳内表面的感应电荷在壳内壁以外(包含导体壳层)任一点的合电场强度为零。故选项D正确。
5.如图所示,把一个架在绝缘支架上的枕形导体放在正电荷形成的电场中,导体处于静电平衡时,下列说法正确的是(　　)

A.A、B两点电场强度相等,且都不为零
B.A、B两点的电场强度不相等
C.感应电荷产生的附加电场的电场强度大小EA D.当开关S闭合时,电子从大地沿导线向导体移动
答案:D
解析:枕形导体处于静电平衡状态,其内部的A、B两点电场强度都为零,A、B错;由于A离正电荷较近,正电荷在A点产生的电场强度较大,故感应电荷在A点产生的附加电场的电场强度也较大,C错;开关S闭合时,电子从大地沿导线向导体定向移动,以中和枕形导体上的正电荷,最后使它显示负电性,D对。
6.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。开始时,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。请思考这是什么原因。

答案:见解析
解析: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。含尘的空气经过静电场时被电离。尘粒与电子结合带上负电,在强电场中受静电力作用偏转后被吸附在带正电的管壁上。
选考奠基　素养提升
1.如图所示,A为空心金属球,B为金属球,将另一带正电的小球C从A球开口处放入A球中央,不接触A球,然后用手摸一下A球,再用手接触一下B球,再移走C球,已知人与大地间是导电的,则(　　)

A.A球带负电,B球带正电
B.A球带负电,B球不带电
C.A、B两球都带负电
D.A、B两球都带正电
答案:B
解析:首先将带正电的小球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,手接触A相当于A接地,由地面上来的电子与A球表面正电荷中和,使A球外表面不带电,手接触B球时,无电荷移动,所以B球不带电。当带正电的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A球带负电。故正确答案为B。
2.如图所示,空心导体上方有一靠近的带有正电的带电体。当一个重力不计的正电荷以速度v水平飞入空心导体内时,电荷将做(　　)

A.向上偏转的类平抛运动
B.向下偏转的类平抛运动
C.匀速直线运动
D.变速直线运动
答案:C
解析:电荷如何运动,由电荷的受力决定,而电荷的重力不计,则只需考虑电荷是否受静电力。空心导体处在带正电的带电体附近,根据电场中导体的特点,空心导体起到了静电屏蔽的作用,使得内部电场强度为零,电荷不受静电力的作用,所以做匀速直线运动,选项C正确。
3.(多选)如图所示,B是带有绝缘支架的空腔带电金属球壳,A是验电器,A、B相距较远,导线C的一端接验电器的金属球,下列现象正确的是(　　)

A.将C的另一端与B的外壳接触,验电器的金属箔片张开
B.将C的另一端与B的内表面接触,验电器的金属箔片张开
C.将C的另一端与B的外壳接触,验电器的金属箔片不张开
D.将C的另一端与B的内表面接触,验电器的金属箔片不张开
答案:AB
解析:本题考查静电平衡的特点,培养科学思维能力。假设B带正电,则正电荷应分布在球壳B的外表面上,不管C接B的外壳还是内表面,验电器的金属球导电杆和金属箔片都通过导线C与B构成一个整体,因平衡状态下带电体电荷只分布在外表面上,由于验电器在B的外部,也就成了这个整体的外表面的一部分。因此,无论C的另一端与B什么地方接触,验电器一定带电,故选项A、B正确。
4.(多选)滚筒式静电分选器由料斗A、导板B、导体滚筒C、刮板D、料槽E、料槽F和放电针G等部件组成。C与G分别接于直流高压电源的正、负极,并令C接地。如图所示,电源电压很高,足以使放电针G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a、b的混合物从料斗A下落,沿导板B到达转动的滚筒C上,粉粒a具有良好的导电性,粉粒b具有良好的绝缘性。下列说法正确的是(　　)

A.粉粒a落入料槽F,粉粒b落入料槽E
B.粉粒b落入料槽F,粉粒a落入料槽E
C.若滚筒C不接地而放电针G接地,从工作原理上看,这是允许的
D.若滚筒C不接地而放电针G接地,从工业实用角度看,这也是允许的
答案:AC
解析:因为C和G分别接在高压电源的正、负极上,放电针G附近形成很强的电场,使放电针G附近的空气电离而产生大量离子,其中的负离子在奔向正极C的过程中被吸附到粉粒a、b上,a、b因吸附负离子而带负电,被吸引到带正电的滚筒C上,因a具有良好的导电性,a所带电荷被C上的正电荷中和并最终带上和C相同的电荷而被C排斥,落入料槽F;粉粒b因具有良好的绝缘性所带负电荷不会被中和,和C相互吸引被吸引到滚筒C上,直到D处被刮板刮落而落入料槽E中,故A正确,B错误。若滚筒C不接地而放电针G接地,同样能使放电针附近空气电离,从工作原理上看,这是允许的,但滚筒C不接地具有高压,不安全,从工业实用角度看,这是不允许的,故C正确,D错误。
5.如图所示,在孤立点电荷+Q的电场中,金属圆盘A处于静电平衡状态,若金属圆盘平面与点电荷在同一平面内,试在圆盘A内做出由盘上感应电荷形成的附加电场的三条电场线(用实线表示电场线,要求严格作图)。

答案:见解析图
解析:导体A处于静电平衡状态,因此内部每点的电场强度都为零,即导体A内的每一点感应电荷产生的电场强度都与点电荷Q在那点的电场强度大小相等、方向相反,即感应电荷的电场线与点电荷Q的电场线重合,且方向相反。

6.如图所示,长为l的金属杆原来不带电,在距其左端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?
答案:(1)0　(2)kqd+l22
解析:(1)金属杆处于静电平衡状态,其内部电场强度处处为零。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电场强度E1=kqr2=kqd+l22,方向水平向右。由于杆中点处的电场强度为零,所以感应电荷在杆中点处产生的电场强度与点电荷在该处产生的电场强度大小相等,方向相反,所以,感应电荷在杆中点处产生的电场强度大小E2=E1=kqd+l22。