（2021新人教版）高中物理必修第三册9.4 静电的防止与利用 同步练习.docx

1、静电的防止与利用同步练习静电的防止与利用同步练习 一、单选题 1.据新闻媒体报道：2018 年 8 月 31 日下午，武汉工程职业技术学院一名大二学生骆某被雷击倒 地，不幸身亡。这一事件告诫我们，防雷十分重要。在野外遇到电闪雷呜时，应当? A.躲进小山洞B.躲在大树下 C.撑着钢柄雨伞D.站在避雷针旁边 2.干燥的冬天开车门时手与金属车门之间容易“触电”，为了防止 “触电”，在淘宝上出现了名叫“静电消除器”的产品，手持 “静电消除器”与车体金属部分接触一下?如图所示?，就可以防 止“触电”。关于这一现象及这一产品，下列说法不 正 确 的是 ? A.这种“触电”现象是一种静电现象 B.“静电消除

2、器”应该为导体 C.人体通过“静电消除器”与车体接触时， 人体与车体上的电荷都被“静电消除器”吸收而消 失 D.人体通过“静电消除器”与车体接触时，人体与车体最终构成一个等势体 3.如图所示，金属球壳 A 带有正电，其上方有一小孔 a，静电计 B 的金属球 b 用导线与金属小球 c 相连，以下操作所发生的现象正确的是 A.将 c 移近 A，但不与 A 接触，B 会张开一定角度 B.将 c 与 A 外表面接触后移开 A，B 不会张开一定角度 C.将 c 与 A 内表面接触时，B 不会张开角度 D.将 c 从导线上解下，然后用绝缘细绳吊着从 A 中小孔置入 A 内，并与其内壁接触，再提出 空腔，与

3、 b 接触，B 会张开一定角度 4.如图所示，在两个固定电荷? 和? 之间放入两个原来不带电的导体，1、2、3、4 为导体上 的四个点，在达到静电平衡后，各点的电势分别是?1、?2、?3、?4，则下列关系正确的是 ? A.?4? ?3? ?2? ?1B.?4? ?3? ?2? ?1 C.?4? ?3? ?2? ?1D.?4? ?3? ?2? ?1 5.如图所示为空腔球形导体?不带电?， 现将一个带正电的小金属球放入腔内， 静电平衡时， 图中 A、 B、C 三点的电场强度 E 和电势?的关系是? A.? ? ?， ? ? ? B.? ? ?， ? ? ? C.? ? ?， ? ? ? D.? ?

4、 ?， ? ? ? 6.如图所示，两个相同的空心金属球 M 和 N，M 带? ? 电荷，N 不带电?t、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 上均出现感应电荷B.P 上没有，而 R 上有感应电荷 C.P 上有，而 R 上没有感应电荷D.P、R 上均没有感应电荷 7.一金属球，原来不带电，现沿球的直径的延长线放置一均匀带电的细杆 MN，如图所示金属 球上感应电荷产生的电场在球内直径上 a、b、c 三点的电场分别为?、?、?，三者相比有? A.?最大B.?最大C.?最大D.? ? ? 8.金属球壳原来带有电荷，而

5、验电器原来不带电，如图所示，现将金属球 壳内表面与验电器的金属小球相连验电器的金属箔将? A.不会张开B.一定会张开 C.先张开，后闭合D.可能会张开 二、多选题 9.如图所示，水平放置的金属板正上方放有一固定的正点电荷 Q，一表面绝缘的带正电小球?可视 为质点且不影响 Q 的电场?，从左端以初速度?滑上金属板，沿光滑的上表面向右运动到右端， 在该运动过程中? A.小球做匀速直线运动 B.小球先做减速运动，后做加速运动 C.小球的电势能保持不变 D.静电力对小球所做的功为零 10.如图所示，将一个验电器放在一个带正电的金属球近旁，发现验电器 的箔片会张开，则? A.验电器的箔片带正电 B.验电

6、器的小球上带正电 C.若用一个金属网罩将验电器罩住，验电器箔片将合拢 D.若用一个金属网罩将验电器罩住， 但金属网罩接触到验电器的小球， 验电器箔片将继续张开 11.如图所示，长为 L、倾角为? ? 3?的光滑绝缘不带电的金属棒 AB 长为 L，O 为 AB 的中点，在 距离 A 点为 R 的 C 点处放一带电量为 Q 的正点电荷，C 与 AB 在一条直线上，如图所示。下列 说法正确的是? A.金属棒上 A 点的电势高于 B 点的电势 B.若将 A 端接地，金属棒将带上正电荷 C.O 点的电场强度为 0 D.金属棒上感应电荷在 O 点产生的电场强度大小为 ? ? ? 2 2 12.请用学过的电

7、学知识判断下列说法正确的是? ? A.油罐车后拖一条铁链是为了防范静电 B.静电实验在晴天比在雨天容易做成功 C.小鸟停在单根高压输电线上容易被电死 D.电工穿绝缘衣比穿金属衣安全 三、计算题 13.如图所示，一薄壁导体球壳?以下简称为球壳?的球心在 O 点球壳通过一细导线与端电压 ? ? ?V 的电池的正极相连，电池负极接地在球壳外 A 点有一电量为1? 1? ? 1? 的点电荷， B 点有一电量为2? 1? ? 1? 的点电荷。OA 之间的距离?1? 2?cm，OB 之间的距离?2? 4?cm.现设想球壳的半径从 ? ? 1?cm 开始缓慢地增大到 5?cm，问：在此过程中的不同阶段， 大

8、地流向球壳的电量各是多少？己知静电力恒量 ? ? ? ? 1? ? ?2? ?2.假设点电荷能穿过球 壳壁进入导体球壳内而不与导体壁接触。 14.如图所示，取一对用绝缘柱支撑的导体 A 和 B，使它们彼此接触，起初它们不带电，分别贴在 导体 A、B 下部的金属箔均是闭合的。请完成下面的实验步骤。 步骤一：把带正电荷的物体 C 移近导体 A 稳定后，A、B 下部的金属箔都_?选填“会”或 “不会”?张开。 步骤二：此时把 B 向右移动稍许使其与 A 分开，然后移走 C，待稳定后 A、B 下部的金属箔都 _?选填“会”或“不会”?张开。 答案和解析答案和解析 1.【答案】A 【解析】 【分析】 野

9、外遇到电闪雷鸣时，由于有很高的电压，容易使空气电离从而导电，所以可以伏在地表，或躲在 小山洞，应尽量避免躲在高楼或大树下。应该尽量减低身体高度，即蹲下身子，抱住头部，要是开 车躲在车里面最最安全。 掌握住一些生活常识本题即可求解。 【解答】?.野外遇到电闪雷鸣时，由于有很高的电压，容易使空气电离从而导电，电流通过人体就 会对人体造成伤害，甚至使人死亡，所以进入山洞是安全的，故 A 正确； B.物体越高越容易与雷电接触，故不能躲在大树下，故 B 错误； C.钢柄是导体，故易导电，对人体不安全，故 C 错误； D.避雷针也是导体，且电流通过避雷针导入地下，所以靠近避雷针近也会对人体有危险，故 D

10、错误。 故选 A。 2.【答案】C 【解析】 【分析】 本题主要考查了生活中的静电现象，比较容易。手接触车体发生“触电”是静电现象，“静电消除 器”并不是消除了电荷，而是发生了电荷的中和。 【解答】 .干燥的冬天，人体容易带上静电，当接触金属车门时就会出现放电现象，所以这种“触电”现象 是一种静电现象，故 A 正确； .手持“静电消除器”与车体金属部分接触一下，人体带上静电通过“静电消除器”发生中和，所 以“静电消除器”为导体，故 B 正确； .根据电荷守恒定律，人体通过“静电消除器”与车体接触时，人体与车体上的电荷通过“静电消 除器”发生中和，而不是被“静电消除器”吸收而消失了，故 C 错误

11、； .人体通过“静电消除器”与车体接触时，人体与车体处于静电平衡，处于静电平衡的整个导体是 等势体，故 D 正确。 本题选不正确的，故选 C。 3.【答案】A 【解析】 【分析】 静电平衡后，由于静电感应，金属球壳 A 内壁没有电荷，电荷全部分布在外表面，通过感应或接触 起电，从而可判定静电计的指针如何变化。 本题考查对于感应起电的理解能力，抓住静电平衡导体的特点，注意静电平衡的电荷分布；同时还 要区别 B 和 C 两项中不同之处。 【解答】 A.把 C 逐渐从远处向 A 靠近过程中，由于静电感应，结合逆着电场线方向，电势增加，则 B 的指针 张开，故 A 正确； B.当把 c 与 A 的外表

12、面接触，则 C 带正电，导致 B 的指针张开，故 B 错误； C.把 c 与 A 的内表面接触，静电平衡后，电荷只分布在外表面，但静电计仍处于外表面，则 B 指针 会张开，故 C 错误； D.c 与 A 内壁接触时，由于静电屏蔽，使小球 c 不带电；故再与 b 接触时，B 不会张开角度，故 D 错误。 故选 A。 4.【答案】B 【解析】 【分析】 根据静电平衡可知，同一个导体为等势体，导体上的电势处处相等，再由固定电荷产生的电场可以 确定电势的高低。 达到静电平衡后，导体为等势体，导体上的电势处处相等，这是解决本题的关键的地方，对于静电 场的特点一定要熟悉。 【解答】 达到静电平衡后，导体为

13、等势体，导体上的电势处处相等，所以可以得到?4? ?3，?2? ?1，由于 正电荷在右边，所以越往右电场的电势越高，所以?4? ?3? ?2? ?1，故 B 正确，ACD 错误。 故选 B。 5.【答案】D 【解析】 【分析】 将带正电的小金属球 A 放入腔中，当静电平衡时，空腔球形导体内壁感应出负电荷，外表面感应出 正电荷整个空腔球形导体是一个等势体，表面是一个等势面画出电场线的分布，根据电场线越 密，场强越大，顺着电场线，电势降低，判断电势的高低； 本题抓住处于静电平衡导体的特点是关键，比较场强大小和电势高低常常画电场线，形象直观地判 断。 【解答】 当静电平衡时，空腔球形导体内壁感应出负

14、电荷，外表面感应出正 电荷，画出电场线的分布如图， 由于 A 处电场线较密， B 处电场线较疏， C 处场强为零， 则? ? ?； 根据顺着电场线方向电势降低，整个空腔球形导体是一个等势体， 表面是一个等势面，分析可知电势关系是? ? ?。 故选 D。 6.【答案】B 【解析】解： 分析：带正电的物体是因为缺少电子，带负电的物体是因为有多余的电子，当带电体接触不带电的 金属空腔球壳时，电子发生转移。 本题考查感应带电的实质：电子从导体的一部分转移到另一部分，掌握静电感应的原理，注意带正 电与带负电的电量相等，是解题的关键。 解答：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

15、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? ? 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；若正负电荷不相等， 则 P 处有电场，则出现感应电荷，故 ACD 错误，B 正确。 故选：B。 7.【答案】C 【解析】 【分析】 静电平衡后，金属球内的合场强处处为零，则金属球上感应电荷产生的附加电场与带电的细杆 MN 产生的场强大小相等，方向相反，相互抵消。根据带电的细杆

16、MN 在 abc 三点产生的场强大小，判 断金属球上感应电荷产生的电场在 a、b、c 三点的场强大小关系。 本题静电感应问题，抓住静电平衡导体的特点是关键。常规题。要注意金属球内场强为零是指合场 强为零。 【解答】 静电平衡后，金属球内的合场强处处为零，金属球上感应电荷产生的附加电场与带电的细杆 MN 产 生的场强大小相等，方向相反，相互抵消。c 点离带电的细杆 MN 最近，带电的细杆 MN 在 c 点处产 生的场强最大，则金属球上感应电荷在 c 点处产生的场强最大，即?最大，故 C 正确。 故选 C。 8.【答案】B 【解析】 【分析】 验电器的小金属球与空心金属球壳用导线连接，不论是连在球

17、壳内部或是外边，效果都一样，即都 使两者成为一个共同的导体。 【解答】 金属球壳、验电器构成一个整体，电荷要重新分布，金属箔片上带上电荷所以张开，故 B 正确；ACD 错误。 故选 B。 9.【答案】ACD 【解析】 【分析】 金属板在 Q 的电场中产生静电感应现象，达到静电平衡时，金属板是一个等势体，表面是一个等势 面，表面的电场线与表面垂直，分析小球的受力情况，确定其运动情况，判断电场力是否做功。 本题主要考查静电感应现象及静电平衡特点、电场力做功与电势能变化的关系。 【解答】 ?.金属板在 Q 的电场中达到静电平衡时，金属板是一个等势体，表面是一个等势面，表面的电场 线与表面垂直，小球所

18、受电场力与金属板表面垂直，在金属板上向右运动的过程中，电场力不做功， 根据动能定理得知，小球的动能不变，速度不变，所以小球做匀速直线运动，故 A 正确，B 错误； ?t.由于电场力与小球的速度方向垂直，小球受到电场力的方向不变，电场力对小球不做功，小球的 电势能不变，故 CD 正确。 故选 ACD。 10.【答案】AC 【解析】 【分析】 导体内自由电荷在电场力作用下重新分布，导体两端出现等量正负感应电荷的现象叫做感应起电； 感应起电的实质是在带电体上电荷的作用下，导体上的正负电荷发生了分离，使电荷从导体的一部 分转移到了另一部分，只有导体上的电子才能自由移动；导体的外壳对它的内部起到“保护”

19、作用， 使它的内部不受外部电场的影响，这种现象称为静电屏蔽；感应起电的实质不是产生了电荷，而是 导体上的自由电荷从一端移动到另一端，从而使导体两端带上等量异号的电荷，且符合近端所带电 荷的电性与引起静电感应的带电体的电性相反，而远端相同的规律； 静电屏蔽的意义：屏蔽使金属导体壳内的仪器或工作环境不受外部电场影响，也不对外部电场产生 影响。 【解答】 解：?.将一个原来不带电的验电器移近在一个带正电的金属球，由于静电感应验电器?导体?两端出 现等量正负感应电荷，近端的电荷的电性与带正电的金属球相反，带负电，所以验电器的小球带负 电，远端的金属箔片电荷带正电，故 A 正确，B 错误； ?t.物理学

20、中将导体中没有电荷移动的状态叫做静电平衡，处于静电平衡状态的导体，内部电场强度 处处为零；由此可推知，处于静电平衡状态的导体，电荷只分布在导体的外表面上，一个验电器用 金属网罩罩住，当使带电的金属球靠近验电器的金属球时，验电器的箔片不张开，我们把这种现象 称之为静电屏蔽，故 C 正确，D 错误； 故选 AC。 11.【答案】CD 【解析】 【分析】 本题考查了电势差和电场强度的关系；感应起电的本质是电荷的转移，当金属导体处于电场时会出 现静电平衡现象，关键要理解并掌握静电平衡的特点。 金属棒达到静电平衡，整个金属棒是一个等势体，棒内各点的场强为零，即感应电荷产生的电场强 度与? 产生的电场强度

21、大小相等、方向相反，根据静电平衡的特点和点电荷场强公式结合求解。 【解答】 A.金属棒达到静电平衡，整个金属棒是一个等势体，则金属棒上 A 点的电势等于 B 点的电势，故 A 错误； B.若将 A 端接地，大地上的电子跑到金属棒将正电荷中和，所以金属棒将带上负电荷，故 B 错误； C.金属棒达到静电平衡，棒内各点的场强为零，则 O 点的电场强度为 0，故 C 正确； D.金属棒内各点的场强为零，棒上感应电荷在棒内中点 O 产生的场强大小与点电荷? 在该处产生 的电场强度大小相等，方向相反，则感应电荷在 O 点产生的电场强度大小为? ? ? ? 2? 2，故 D 正确。 故选 CD。 12.【答

22、案】AB 【解析】 【分析】 油罐车在运输过程中，不断的相互摩擦，从而产生大量的静电，通过后面装一条拖地的铁链，及时 导走；雨天潮湿的空气很容易将物体带的电荷导走；鸟两脚间的电势差很小，故小鸟停在单根高压 输电线上不会被电死；金属丝网制成的衣、帽、手套、鞋，可以对人体起到静电屏蔽作用。由此分 析解题即可。 本题考查静电现象的掌握情况，注意掌握住基本的知识，对于生活中的一些现象要能够用所学的知 识来解释 【解答】 A、油罐车在运输过程中，不断的相互摩擦，从而产生大量的静电，通过后面装一条拖地的铁链，及 时导走，这是防止静电危害。故 A 正确。 B、静电实验在晴天比在雨天容易做成功，这是因为雨天潮

23、湿的空气很容易将物体带的电荷导走。故 B 正确。 C、因鸟两脚间的电势差很小，故小鸟停在单根高压输电线上不会被电死。故 C 错误。 D、电力工人高压带电作业，全身穿戴金属丝网制成的衣、帽、手套、鞋，可以对人体起到静电屏 蔽作用，使人安全作业。故 D 错误。 故选 AB。 13.【答案】解：分以下几个阶段讨论： ?1?由于球壳外空间点电荷1、2的存在，球壳外壁的电荷分布不均匀，用?表示面电荷密度设球 壳半径 ? ? 1?cm 时球壳外壁带的电量为?1，因为电荷1、2与球壳外壁的电量?1在球壳内产生的 合场强为零，球壳内为电势等于 U 的等势区，在导体表面上的面元? 所带的电量为?，它在球壳 的球

24、心 O 处产生的电势为?1? ? ? ? ，球壳外壁所有电荷在球心 O 产生的电势?1为 ?1? ?1? ? ? ? ? ? ?1 ? ?1? 点电荷1、2在球壳的球心 O 处产生的电势分别为? 1 ?1与 ? 2 ?2，因球心 O 处的电势等于球壳的电势， 按电势叠加原理，即有 ? 1 ?1 ? ? 2 ?2 ? ? ?1 ? ? ?2? 代入数值后可解得球壳外壁的电量?1为 ?1? ? ? ? ? ? 1 ?1 ? 2 ?2 ? ? ? 1? 因球壳内壁无电荷，所以球壳的电量?等于球壳外壁的电量?1，即 ?1? ?1? ? ? 1?3? ?2?当球壳半径趋于?1时?点电荷仍在球壳外?，设球

25、壳外壁的电量变为?2，球壳外的电荷1、2与球 壳外壁的电量?2在壳内产生的合场强仍为零，因球壳内仍无电荷，球壳内仍保持电势值为 U 的等势 区，则有 ? 1 ?1 ? ? 2 ?2 ? ? ?2 ?1 ? ?4? 解得球壳外壁的电量 ?2? ?1 ? ? ? ?1 1 ?1 ? 2 ?2 ? 1? ? 1? 因为此时球壳内壁电量仍为零，所以球壳的电量就等于球壳外壁的电量，即 ?1? ?2? 1? ? 1?5? 在 ? ? 1?cm 到趋于?1的过程中，大地流向球壳的电量为 ?1? ?11? ?1? ? ? 1? ?3?当点电荷1穿过球壳，刚进入球壳内?导体半径仍为?1?，点电荷1在球壳内壁感应

26、出电量? 1， 因球壳的静电屏蔽，球壳内电荷1与球壳内壁电荷? 1在球壳外产生的合电场为零，表明球壳外电 场仅由球壳外电荷2与球壳外壁的电荷?3所决定由于球壳的静电屏蔽，球壳外电荷2与球壳外壁 的电荷?3在球壳内产生的合电场为零，表明对电荷2与?3产生的合电场而言，球壳内空间是电势值 为 U 的等势区2与?3在球心 O 处产生的电势等于球壳的电势，即 ? 2 ?2 ? ? ?3 ?1 ? ?t? 解得球壳外壁电量 ?3? ?1 ? ? ? ?1 2 ?2 ? ? ? 1? 球壳外壁和内壁带的总电量应为 ? ?3? ? ? 1? ? 1? ? 1? 在这过程中，大地流向球壳的电量为 ? ? ?

27、?1? 这个结果表明：电荷1由球壳外极近处的位置进入壳内，只是将它在球壳外壁感应的电荷转至球壳 内壁，整个球壳与大地没有电荷交换 ?4?当球壳半径趋于?2时?点电荷2仍在球壳外?，令?4表示此时球壳外壁的电量，类似前面第 3 阶 段中的分析，可得 ? 2 ?2 ? ? ?4 ?2 ? ?11? 由此得 ?4? ?2 ? ? ? ?2 2 ?2 ? 12 ? 1? 球壳的电量?等于球壳内外壁电量的和，即 ? ?4? ? ? 1? ? 22 ? 1?12? 大地流向球壳的电量为 ? ? ? ? ? 1?13? ?5?当点电荷2穿过球壳， 刚进入球壳内时?球壳半径仍为?2?， 球壳内壁的感应电荷变为

28、? ?1? 2?， 由于球壳的静电屏蔽，类似前面的分析可知，球壳外电场仅由球壳外壁的电量?5决定，即 ? ?5 ?2 ? ?14? 可得 ?5? ?2 ? ? ? 4 ? 1? 球壳的总电量是 ? ?5? ?1? 2? ? 22 ? 1?15? 在这个过程中，大地流向球壳的电量是 ? ? ? ?1? ?当球壳的半径由?2增至?1? 5?cm 时，令?表示此时球壳外壁的电量，有 ? ? ?1 ? ?1t? 可得 ? ?1 ? ? ? 5 ? 1? 球壳的总电量为 ? ? ?1? 2? ? 21 ? 1?1? 大地流向球壳的电量为 ? ? ? 1 ? 1?1? 【解析】本题考查了静电平衡下的电荷分

29、布问题，抓住静电平衡状态下导体内部场强为 0 的特点结 合电势大小的计算分析，注意分阶段计算球壳上电量的大小。 由于导体处于静电平衡状态下，内部场强为 0，导体为一等势体，根据电势叠加原理表示 O 点电势 的大小，分阶段判断球壳上电荷量的大小，进而计算各阶段电荷量的变化，从而分析大地流向球壳 的电量各是多少。 14.【答案】会；会 【解析】解：1.感应带电，这是使物体带电的一种方法，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。金属导体处在正电荷的电场中，由于静电感应现象，导体 B 的右端要感应出 正电荷，在导体 A 的左端会出现负电荷，所以导体两端的验电箔都张开，且左端带负电，右端带正 电； 2.此时把 B 向右移动稍许使其与 A 分开，左端带负电，右端带正电；然后移走 C，AB 上的电荷不会 中和，所以待稳定后 A、B 下部的金属箔都会张开。 故答案为：会，会 当导体 A、B 放在带正电的附近时，出现感应起电现象。电荷周围有电场存在，从而导体 A、B 处于 电场中，在电场力的作用下，使导体中的自由电子重新分布。而处于静电平衡的导体，电荷只分布 在外表面，内部电场强度为零，且是等势体 体现物体静电感应起电的实质，及静电平衡状态时，带电体的电荷只分布在外表面，内部电场强度 为零，且导体的电势处处相等。