9.4静电的防止与利用 同步检测—2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理必修第三册（word含答案）

9.4静电的防止与利用
一、单选题
1.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》中有玳瑁吸衣若之说，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.?利用避雷针使建筑物避免遭受雷击
C.?通过线圈的磁感应强度发生变化，线圈中产生感应电流
D.?从干燥的地毯走过，手碰到金属把手时有被电击的感觉
2.如图所示，在一个原来不带电的金属导体壳的球心处放一正电荷，则A、B、C三点的场强为（?? ）
A.?EA≠0，EB=0，EC=0??????????????????????????????????????????B.?EA≠0，EB≠0，EC≠0
C.?EA≠0，EB≠0，EC=0??????????????????????????????????????????D.?EA=0，EB≠0，EC=0
3.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
4.如图所示，两个相同的空心金属球M和N，M带电荷量为－Q，N不带电(M、N相距很远，互不影响)，旁边各放一个不带电的金属球P和R，当将带正电Q的小球分别放入M和N的空腔中时(?? )
A.?P、R上均有感应电荷??????????????????????????????????????????B.?P、R上均没有感应电荷
C.?P上有而R上没有感应电荷???????????????????????????????????D.?P上没有而R上有感应电荷
5.在高大的建筑物上安装避雷针的目的是（ ??）
A.?通过尖端放电中和云层中的电荷?????????????????????????B.?避免放电现象的发生
C.?直接导走云层中的电荷???????????????????????????????????????D.?增加电荷在建筑物上的积累
6.使带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器的箔片张开．下列各图表示验电器上感应电荷的分布情况，其中正确的是(?? )
A.??????????????B.??????????????C.??????????????D.?
7.如图所示，不带电的金属导体通过绝缘支架固定在桌面上，将带负电的小球P移近金属导体，下列说法正确的是（?? ）
A.?导体M端带正电，N端带正电??????????????????????????????B.?导体M端带负电，N端带负电
C.?导体M端带正电，N端带负电??????????????????????????????D.?导体M端带负电，N端带正电
8.下列图片显示的技术中，属于防范静电危害的是（?? ）
A.?静电复印????????????????????????????????????????B.?静电喷涂
C.?静电除尘?????????????????????????????????????????D.?避雷针
9.如图所示，两个不带电的导体A和B，用一对绝缘柱支持使它们彼此接触．把一带正电荷的物体C置于A附近，贴在A、B下部的金属箔都张开，下列说法正确的是（?? ）
A.?此时A带正电，B带负电
B.?此时，B都带负电
C.?移去C，A，B下部的金属箔都闭合
D.?先把A和B分开，然后移去C，贴在A，B下部的金属箔都闭合
10.把一个带负电的球放在一块接地的金属板附近，对于球和金属板之间形成电场的电场线，在图中描绘正确的是??? （? ）
A.????????B.????????C.????????D.?
11.如图所示，带电体Q靠近一个接地空腔导体，空腔里面无电荷。在静电平衡后，下列物理量中不为零的是（? ）
A.?导体空腔内任意点的电场强度?????????????????????????????B.?导体空腔内任意点的电势
C.?导体外表面的电荷量???????????????????????????????????????????D.?导体空腔内表面的电荷量
12.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，下述说法正确的是（?? ）
A.?A，B两点场强相等，且都为零????????????????????????????B.?A，B两点的场强不相等
C.?感应电荷产生的附加场强大小是EA13.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正确的是（?? ）
A.?
B.?
C.?
D.?
14.如图，充气后的气球在头发上摩擦，再靠近不带电的空易拉罐，在气球未接触易拉罐的情况下，可观察到易拉罐会朝气球方向滚动，关于这一现象，下列说法正确的是（?? ）
A.?易拉罐靠近气球一侧的带电性质和气球相反????????B.?易拉罐远离气球一侧的带电性质和气球相反
C.?气球对易拉罐远、近两侧的作用力均为吸引力????D.?气球对易拉罐远、近两侧的作用力大小相等
15.如图所示，在原来不带电的导体附近P处，放置一个正点电荷，导体内a、b、c三点与点电荷P在同一连线上，导体达到静电平衡后（ ??）
A.?导体内三点的电势关系： φa<φb<φc
B.?导体两端感应电荷在导体内b点的场强方向沿b指向c
C.?若导体缓慢向点电荷P靠近过程中，导体内a、b、c三点的电场强度将逐渐增大
D.?若导体右端接地，大地上有感应负电荷，导体左端有感应正电荷
16.图为科技馆里一个趣味体验项目的照片和简化图，核心装置为一个金属球，在干燥的空气里，体验者双脚站在绝缘凳上，手按在金属球上，并与周围其他物体保持远离。一条特殊传送带（图中未画出）给金属球不断地输送电荷，过一段时间后，体验者的头发便会四处散开，甚至倒立，十分有趣。若将一个接地空腔导体靠近金属球放置，空腔里面无电荷，在静电平衡后，下列物理量中不等于零的是（?? ）
A.?导体腔内任意点的场强???????????????????????????????????????B.?导体腔内任意点的电势
C.?导体腔外表面的电荷量???????????????????????????????????????D.?导体腔内表面的电荷量
二、解答题
17.如图所示，在真空中有A和B两个点电荷，电荷量分别为－Q和+2Q，它们相距为L，如果在两个点电荷间有一个半径为r（2r18.如图所示，点电荷A和B带电荷量分别为3．0×10－8 C和－2．4×10－8 C，彼此相距6 cm。若在两点电荷连线中点O处放一个半径为1 cm的金属球壳，求球壳感应电荷在该中点处产生的电场强度。
19.如图所示，当带正电的绝缘空腔导体A的内部通过导线与验电器的小球B连接时，问验电器是否带电？为什么？
答案解析
一、单选题
1.【答案】 C
【解析】A．梳子与头发摩擦会产生静电，吸起纸屑，是静电现象，A不符合题意；
B．利用避雷针使建筑物避免遭受雷击，这是静电现象，B不符合题意；
C．通过线圈的磁感应强度发生变化，线圈中产生感应电流，属于电磁感应问题，不属于静电现象，C符合题意；
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是由于摩擦会产生静电，也是静电现象，D不符合题意。
故答案为：C。

【分析】梳子与头发摩擦会产生静电，吸起纸屑、利用避雷针使建筑物避免遭受雷击及从干燥的地毯上走过，手碰到金属把手时有被电击的感觉是由于摩擦会产生静电是静电现象；而通过线圈的磁感应强度发生变化，线圈中产生感应电流，属于电磁感应，据此分析即可。
2.【答案】 C
【解析】把正电荷放在金属球壳内部，由于静电感应的作用，在球壳的内壁会感应出负电荷，在球壳的外壁会感应出正电荷，所以在金属球壳的壳壁之间，由于正电荷的电场和感应电场的共同的作用，当静电平衡时，金属球壳内部的电场强度处处为零，即有EC=0
如图所示
画出电场线的分布情况，则知EA≠0
EB≠0
C符合题意，ABD不符合题意。
故答案为：C。

【分析】处在电场中的导体表面会感应出电荷，但是导体内部静电平衡；电场强度为零。
3.【答案】 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；
故答案为：B。

【分析】一个带电的物体与不带电的导体相互靠近时由于电荷间的相互作用，会使导体内部的电荷重新分布，异种电荷被吸引到带电体附近，而同种电荷被排斥到远离带电体的导体另一端。
4.【答案】 D
【解析】把一个带正电Q的小球放入原来不带电的金属空腔球壳内，带负电的电子被带正电的小球吸引到内表面，内表面带负电，外表面剩余了正电荷，外表面带正电，而R处于电场中，出现静电感应现象，从而导致R上有感应电荷出现；若将带正电Q的小球放入带-Q电荷M空腔内时，因同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，若正负电荷相等，则金属壳上没有多余电荷，则P处没有电场，因而没有感应电荷；ABC不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。

【分析】一个带电的物体与不带电的导体相互靠近时由于电荷间的相互作用，会使导体内部的电荷重新分布，异种电荷被吸引到带电体附近，而同种电荷被排斥到远离带电体的导体另一端。
5.【答案】 A
【解析】避雷针利用了尖端放电的原理，在发生雷电时，避雷针上产生的感应电荷通过尖端放电，中和了云层中的电荷，可以使建筑物免遭雷击，A符合题意，BCD不符合题意；
故答案为：A

【分析】安装避雷针可以利用尖端放电效应，使得避雷针与闪电相互连接，从而避免闪电的危害。
6.【答案】 B
【解析】由于同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，所以验电器的上端应带上与小球异号的电荷，而验电器的箔片上将带上与小球同号的电荷；ACD不符合题意，B符合题意。
故答案为：B

【分析】利用静电感应的近异远同可以判别验电器的带电情况。
7.【答案】 C
【解析】根据异种电荷互相吸引的原理可知，靠近的一端会带异种电荷。金属导体处在负电荷的电场中，由于静电感应现象，M带正电，N带负电，C符合题意，ABD不符合题意。
故答案为：C

【分析】一个带电的物体与不带电的导体相互靠近时由于电荷间的相互作用，会使导体内部的电荷重新分布，异种电荷被吸引到带电体附近，而同种电荷被排斥到远离带电体的导体另一端。
8.【答案】 D
【解析】复印机复印文件资料，就是利用静电墨粉成在鼓上。A属于静电的利用； 静电喷涂是利用异种电荷间的吸引力来工作的，B属于静电的利用； 静电除尘时除尘器中的空气被电离，烟雾颗粒吸附电子而带负电，颗粒向电源正极运动。C属于静电应用； 下雨天，云层带电打雷，往往在屋顶安装避雷针，是导走静电，防止触电，D属于静电防范；
故答案为：D

【分析】对于静电的利用，静电复印、静电喷涂、静电除尘都是利用静电，避雷针是防治静电产生的危害；结合选项中的具体措施分析即可。
9.【答案】 C
【解析】AB、带正电的物体C靠近A附近时，由于静电感应，A端带上负电，B端带上正电，AB不符合题意；
C、移去C后，由于电荷间相互作用，重新中和，达电中性状态，两金属箔均闭合，C符合题意；
D、先把AB分开，则A带负电，B带正电，移去C后，电荷不能再进行中和，故两金属箔仍然张开，D不符合题意。
故答案为：C

【分析】一个带电的物体与不带电的导体相互靠近时由于电荷间的相互作用，会使导体内部的电荷重新分布，异种电荷被吸引到带电体附近，而同种电荷被排斥到远离带电体的导体另一端。
10.【答案】 B
【解析】静电平衡状态下，整个金属板是个等势体，所以金属板附近电场线与金属板表面垂直，选项A、D错误；金属板接地，金属板只带有正电荷，且分布在金属板的左表面，所以金属板右表面没有电场存在，选项B正确，C错误。
【分析】电荷和金属板静电平衡，金属导体是等势体，表面是等势面，电场线与等势面垂直，右侧接地，没有电荷。
11.【答案】 C
【解析】静电平衡状态下的导体内部电场强度处处为零，且内表面不带电。由于导体接地，故整个导体的电势为零。导体外表面受带电体Q的影响，所带电荷量不为零，故选项C正确。
【分析】静电平衡的金属体内部场强处处为零，没有电荷，与大地连接电势为零，由于静电感应在近端为异种电荷，远端为同种电荷。
12.【答案】 A
【解析】枕形导体在点电荷附近，出现静电感应现象，导致电荷重新分布。因此在枕形导体内部出现感应电荷的电场，正好与点电荷的电场叠加，内部电场强度处处为零，故A正确；A、B两点场强相等，且都为零，电势相等，故B错误；点电荷的产生电场在A点的场强大于在B点的场强，在枕形导体内部出现感应电荷的电场，正好与点电荷的电场叠加，叠加后电场为零，所以感应电荷产生的附加电场 EA>EB ，故C错误；当电键S闭合时，电子从大地沿导线移向导体中和枕形导体右端的正电荷，相当于右端正电荷流向远端，故D错误。
【分析】静电平衡的导体内部场强处处为零，导体为等势体，表面为等势面。内部感应电场与原电场等大反向，故A离源电荷较近，在该点形成场强较大，感应电场也较大。导体接地应该远端电荷为零，负电荷流向导体与之中和.
13.【答案】 B
【解析】处于静电平衡状态的导体，其内部合电场强度处处为零，感应电荷产生的电场在导体内的电场线一定与点电荷的电场线反向。
故答案为：B。

【分析】由于静电平衡产生的感应电荷电场与点电荷的电场相互抵消，利用点电荷的电场线方向可以判别感应电荷的电场线方向。
14.【答案】 A
【解析】AB．根据静电感应，靠近气球一侧与气球带异种电荷，远离一侧与气球带同种电荷。A符合题意，B不符合题意；
CD．气球对易拉罐远侧为斥力，近侧为吸引力。并且对近侧的力大于远侧的力。CD不符合题意。
故答案为：A。

【分析】利用同性相吸可以判别易拉罐靠近气球一侧与气体电性相反；远离一端则与气球带上同种电荷；气球对易拉罐两端的作用力大小不相等。
15.【答案】 B
【解析】A．达到静电平衡后，整个导体是一个等势体，导体上的电势处处相等，所以可以得到 φa=φb=φc ，A不符合题意；
B．导体内部场强为零，即电荷P在b点产生的场强与导体两端感应电荷在导体内b点的场强等大反向，因为电荷P在b点产生的场强向左，则导体两端感应电荷在导体内b点的场强方向向右，沿b指向c，B符合题意；
C．若导体缓慢向点电荷P靠近过程中，导体内a、b、c三点的电场强度仍为零不变，C不符合题意；
D．若导体右端接地，则导体上的正电荷入地，负电荷由大地移向导体，即导体右端有感应负电荷，D不符合题意．
故答案为：B
【分析】导体达到静电平衡后各点的电势相等；利用点电荷的场强方向可以判别感应电荷产生的场强方向；由于导体处于静电平衡所以内部场强等于0；当导体接地时导体右端有负电荷。
16.【答案】 C
【解析】A．由于静电屏蔽作用，导体的外壳就会对它的内部起到“保护”作用，使它的内部不受外部电场的影响，所以导体腔内任意点的场强等于零，A不符合题意；
B．导体腔的外壳接地，整个导体腔是大地的远端，可以看作无穷远处，电势是零，而这是个等势体，于是导体腔内任意点的电势都是零，B不符合题意；
C D．导体腔靠近带电金属球时，带电金属球将大地的与金属球异种的电荷吸引到导体腔的外表面，因为导体腔上的电荷相互排斥，所以只能在导体腔外表面有电荷，C符合题意，D不符合题意。
故答案为：C。

【分析】由于静电屏蔽可以判别空腔内电场强度等于0；由于空腔处于等势体，所以其电势等于地面电势等于0；空腔内由于静电作用所以内壳没有电荷，电荷存在外壳。
二、解答题
17.【答案】 解；两个点电荷和金属球壳上的感应电荷在O点处产生的场强的矢量和为零，故球壳上的感应电荷在O点处产生的场强与两个点电荷在O点处产生的合场强大小相等，方向相反，即 E=kQ(L2)2+k?2Q(L2)2=12kQL2
方向沿A、B连线指向B
【解析】【分析】 球壳 处于静电平衡时，两个点电荷和金属球壳上的感应电荷在O点处产生的场强的矢量和为零，结合点电荷的电场强度公式进行分析即可。
18.【答案】 解:＋q1在O点的场强大小为E1＝ kq1(l2)2 ＝3×105N/C，方向由O指向B；－q2在O点的场强大小为E2＝ kq2(l2)2 ＝2．4×105 N/C，方向由O指向B。设感应电荷在O点的场强为E3 ， 由静电平衡条件知E3＝E1＋E2＝5．4×105 N/C，方向由O指向A。
【解析】【分析】静电平衡的导体内部场强处处为零，感应电场与源电荷在此形成电场等大反向，利用矢量合成法则即可得到结果。
19.【答案】带正电；因为静电平衡时，电荷都聚在外表面上，导体内部没有静电荷，此刻验电器相当于整个导体外表面，因此可以判断验电器带正电。
【解析】?因为静电平衡时，电荷都聚在外表面上，导体内部没有静电荷，此刻验电器相当于整个导体外表面，因此可以判断验电器带正电。
【分析】本题考查了在静电平衡下的导体的性质。整个导体是一个巨大的等势体，电荷集中在导体外表面。