资源简介

高中物理人教版必修第三册
第9章 第4节 静电的防止与利用
一、单选题
1.如图所示，原来不带电、长为的导体棒水平放置，现将一个电荷量为的点电荷放在棒的中心轴线上距离棒的左端处，、分别为导体棒左右两端的一点，静电力常量为。当棒达到静电平衡后，下列说法正确的是（ ）
A. 棒的两端都感应出负电荷
B. 棒上感应电荷在棒的中心处产生的电场强度方向水平向右
C. 棒上感应电荷在棒的中心处产生的电场强度大小为
D. 若用一根导线将、相连，导线上会产生电流
2.下列图片显示的技术中，属于防范静电危害的是（ ）
A. B. C. D.
3.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，则下面关于验电器箔片的说法正确的是（ ）
A. 箔片张开
B. 箔片不张开
C. 带电金属球电荷量足够大时才会张开
D. 箔片张开的原因是金属网罩感应带电产生的电场
4.图中接地金属球的半径为，球外点电荷的电荷量为，到球心的距离为。该点电荷的电场产生的感应电荷在球心处的场强大小等于（ ）
A. B. C. D.
5.如图所示，较厚的空腔导体中有一个正电荷，图中、、、各点的电场强度大小关系为（ ）
A.
B.
C.
D.
6.如图所示，不带电的金属棒长为，为的中点，在距离点为的点处放一带电荷量为的正点电荷，与在一条直线上。则（ ）
A. 金属棒上端感应出正电荷
B. 金属棒上感应电荷在点处产生的电场强度为零
C. 金属棒上感应电荷在点产生的电场强度大小为
D. 若将端接地，金属棒将带上正电荷
7.如图所示是闪电击中一高塔的画面，高塔的尖顶是一避雷针，雷雨天气时，底端带负电的云层经过避雷针上方时，避雷针尖端放电形成瞬间强电流，云层所带的负电荷经避雷针导入大地。在此过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 云层靠近避雷针时，针尖感应出负电荷
B. 避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施
C. 越靠近避雷针尖端，电场强度越小
D. 为了美观，通常把避雷针顶端设计成球形
8.如图所示，在原来不带电的金属细杆附近处，放置一个正点电荷，当金属杆达到静电平衡后，下列说法正确的是（ ）
A. 端感应出负电荷
B. 感应电荷在点产生的电场强度为零
C. 感应电荷在点产生的电场强度的方向由指向
D. 两端出现感应电荷是因为金属细杆中的自由电子向金属细杆右端移动
9.如图所示是检验带电体（上表面）、（尖端）处带电情况的实验装置。则（ ）（原题图略）
A. 带电体处比处电荷密集
B. 带电体处比处电荷密集
C. 验电器的处做成球形是为了美观需要
D. 验电器的处做成球形是为了让更多电荷分布在处
10.如图所示，一个不带电的验电器用金属网罩罩住，当加上水平向右的、场强大小为的匀强电场时，下列说法正确的是（ ）
A. 验电器的箔片张开
B. 金属网罩内部空间存在向右的匀强电场
C. 金属网罩上的感应电荷在金属网罩内部空间产生的电场方向水平向左
D. 金属网罩内、外表面都存在感应电荷
二、多选题
11.（多选）某火力发电厂采用如图乙所示装置静电除尘，、为金属管内两点，在、两处加高压时，金属管内空气电离，电离出来的电子在电场力的作用下，遇到烟气中的煤粉，使煤粉带负电，煤粉被吸附到管壁上，排出的烟就清洁了。则下列说法正确的是（ ）
A. 接电源的负极，且电场强度
B. 接电源的正极，且电场强度
C. 接电源的负极，且电场强度
D. 接电源的正极，且电场强度
12.（多选）电力工作人员在几百万伏的高压线上进行带电作业时穿戴屏蔽服。屏蔽服是用导电金属材料与纺织纤维混纺交织成布后做成的服装。下列说法正确的是（ ）
A. 采用金属材料编织衣服的目的是使衣服不易被拉破
B. 采用金属材料编织衣服的目的是利用静电屏蔽
C. 电工穿上屏蔽服后，体内的电场强度为零
D. 电工穿上屏蔽服后，高压线在体内产生的电场强度为零
三、非选择题
13.如图所示，把一个不带电的金属导体ABCD放到电场强度为的水平向右的匀强电场中。
（1）金属导体内的自由电子会如何运动？导体两端的正负电荷产生电场吗？若产生电场，产生的电场方向是怎样的呢？
（2）导体内部的电场会发生什么变化？导体内部的自由电子还会继续移动吗？最终会出现什么现象？
（3）将尖锐的金属棒安装在建筑物的顶端，用粗导线与埋在地下的金属板连接，保持与大地的良好接触，就成为避雷针。高大建筑物上为什么要安装避雷针？
14.如图所示，在真空中有两个点电荷和，电荷量分别为和，它们相距。如果在两点电荷连线的中点有一个半径为的空心金属球，且球心位于点，求球壳上的感应电荷在点处的场强。
一、单选题
1.答案：C
解析：本题考查静电平衡下导体的性质（合场强为零、感应电荷分布、电势差）：
A项：正点电荷靠近导体棒左端，静电感应使棒的左端（A）感应负电荷，右端（B）感应正电荷（近端异号、远端同号），错误；
B项：静电平衡时棒内中心处合场强为零。点电荷在处的场强方向为水平向右（背离正点电荷），故感应电荷的场强需与之抵消，方向为水平向左，错误；
C项：点电荷在处的场强大小为，因处合场强为零，感应电荷的场强大小，正确；
D项：静电平衡时导体为等势体，、两端电势相等，用导线连接不会产生电势差，故无电流，错误。
2.答案：D
解析：本题考查静电的利用与防范：
A（静电复印）、B（静电喷涂）、C（静电除尘）均是利用静电实现功能，错误；
D（避雷针）通过尖端放电将云层电荷导入大地，避免雷击，属于防范静电危害，正确。
3.答案：B
解析：本题考查静电屏蔽（金属网罩的屏蔽作用）：
金属网罩在外部带电体的电场中会发生静电感应，最终网罩内部空间合场强为零（静电屏蔽效果）；
验电器位于网罩内部，不受外部电场影响，箔片始终不张开，与外部带电体电荷量无关，A、C错误，B正确；
D项“箔片张开”的前提不成立，错误。
4.答案：B
解析：本题考查静电平衡下球心处的合场强：
接地金属球静电平衡时，球心处合场强为零（导体内部合场强为零）；
点电荷在球心处的场强大小为点，感应电荷的场强需与之抵消，故感点，正确。
5.答案：B
解析：本题考查空腔导体的电场分布（静电平衡时的场强规律）：
空腔导体内部有正电荷，静电感应使：①空腔内表面（点附近）感应负电荷，点场强最大（靠近场源正电荷）；②导体内部（点）合场强为零（）；③导体外表面感应正电荷，点离外表面更近，场强大于点（）；
综上：，正确。
6.答案：C
解析：本题考查导体的静电感应与场强叠加：
A项：正点电荷在处（靠近端），静电感应使端感应负电荷（近端异号），错误；
B、C项：点合场强为零，点电荷在处的场强大小为点，故感应电荷的场强大小感点（方向相反），B错误、C正确；
D项：端接地时，棒上感应的正电荷会通过地线导走，剩余负电荷，故金属棒带负电，错误。
7.答案：B
解析：本题考查尖端放电与避雷针原理：
A项：云层带负电，靠近避雷针时，针尖感应正电荷（异种感应），错误；
B项：避雷针利用尖端放电（尖端电场强，空气电离，电荷导入大地）避免雷击，正确；
C项：越靠近避雷针尖端，电场线越密集，场强越大，错误；
D项：避雷针顶端需设计为尖形（增强尖端放电效果），球形无法实现尖端放电，错误。
8.答案：A
解析：本题考查细杆的静电感应与场强：
A项：正点电荷在处（靠近端），静电感应使端感应负电荷，端感应正电荷，正确；
B项：点在导体内部，合场强为零，但感应电荷在点的场强不为零（需抵消点电荷的场强），错误；
C项：点电荷在点的场强方向指向端（正点电荷吸引负电荷），故感应电荷的场强方向应指向端（抵消点电荷场强），错误；
D项：自由电子带负电，会向端（靠近正点电荷）移动，而非右端，错误。
9.答案：B
解析：本题考查电荷分布与尖端效应：
A、B项：带电体电荷分布遵循“尖端密集、平面稀疏”，为尖端，为平面，故处电荷比处密集，A错误、B正确；
C、D项：验电器处做成球形，是为了避免尖端放电（使电荷分布均匀），而非美观或聚集电荷，错误。
10.答案：C
解析：本题考查匀强电场中的静电屏蔽：
A项：金属网罩内部合场强为零，验电器不受电场力，箔片不张开，错误；
B项：静电屏蔽使网罩内部无电场（外部电场与感应电荷电场抵消），错误；
C项：外部匀强电场向右，网罩上感应电荷（左表面负、右表面正）在内部产生的电场方向水平向左，抵消外部电场，正确；
D项：网罩内表面无感应电荷（内部无场源电荷），仅外表面有感应电荷，错误。
二、多选题
11.答案：B
解析：本题考查静电除尘的电场分布与电极连接：
工作原理：电子在电场力作用下向正极移动，使煤粉带负电，最终被吸附到正极（管壁）；
电极连接：应接电源正极（管壁为正极），接负极（中心电极负极），A、C错误；
场强分布：电场线在中心电极（尖端）附近密集，点靠近尖端，点远离，故，B正确、D错误。
12.答案：BC
解析：本题考查屏蔽服的静电屏蔽原理：
A项：采用金属材料是为了实现静电屏蔽，而非增强抗拉性，错误；
B项：屏蔽服形成金属壳，利用静电屏蔽使人体内部电场为零，正确；
C项：静电平衡时，屏蔽服内部（人体）合场强为零，正确；
D项：高压线会在屏蔽服外产生电场，但感应电荷的电场会抵消它，人体内部合场强为零，并非高压线产生的电场为零，错误。
三、非选择题
13.答案：
（1）静电感应过程：导体中的自由电子在静电力作用下，会向着与外电场强度 方向相反的方向发生定向移动。这导致导体左端累积负电荷，右端累积等量的正电荷，从而在导体内部产生一个与方向相反的电场。
（2）静电平衡状态：导体内部产生的电场与外电场相互叠加，使导体内部的合电场减弱。在合电场的作用下，自由电子的定向移动会持续，直到导体内部的合电场强度 E=0。此时，自由电子不再发生宏观定向移动，导体达到静电平衡状态。（3）避雷针原理应用：此原理可用于使建筑物免遭雷击。当带电的雷雨云接近建筑物时，屋顶的金属棒（避雷针）因静电感应而出现与云层电荷相反的电荷。通过尖端放电现象，这些电荷被持续释放到大气中，与空气中的电荷中和，从而避免电荷剧烈中和形成的雷击。
14.解：
第一步：计算两点电荷在点的合场强。是两点电荷连线中点，到、的距离均为：
电荷在点的场强：，方向水平向左（指向负电荷）；
电荷在点的场强：，方向水平向左（背离正电荷）；
两点电荷合场强：，方向水平向左。
第二步：分析球壳感应电荷的场强。静电平衡时点合场强为零，故感应电荷的场强需与抵消：
大小：；
方向：相反，即水平向右。

展开更多......

收起↑