4静电的防止与利用 课后·训练提升 合格考基础巩固 一、选择题（第1~5题为单选题，第6~7题为多选题） 1.人造飞船返回地球经过大气层时，返回舱表面附近形成一个温度高达几千摄氏度的高温 区。高温区内的气体和返回舱表面材料的分子被分解和电离，这时返回舱与外界的联系会中 断，出现这种现象的原因是() A.返回舱受到的万有引力消失 B.返回舱为了安全而暂时关闭通信系统 C.返回舱周围高温气体被电离成等离子体，从而对飞船起屏蔽作用 D.返回舱表面温度太高，如同火球，使得航天员看不见外面，外面也看不见返回舱里面 答案 解析由于高温区内的气体和返回舱表面材料的分子被分解和电离，对返回舱起到静电屏蔽作 用，所以返回舱与外界信号中断，故选项A、B、D错误，C正确。 2.在点电荷-Q的电场中，一金属圆盘处于静电平衡状态，若圆盘平面与点电荷在同一平面内， 则盘上感应电荷在盘中A点所激发的附加电场强度E的方向在下图中正确的是(） E E --0 0 0 0 C D 含案A 解桐盘上感应电荷在盘中A点激发的附加电场强度E'应与-Q在A点产生的电场强度等大 反向，故选项A正确。 3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
4 静电的防止与利用 课后· 合格考基础巩固 一、选择题(第 1~5 题为单选题,第 6~7 题为多选题) 1.人造飞船返回地球经过大气层时,返回舱表面附近形成一个温度高达几千摄氏度的高温 区。高温区内的气体和返回舱表面材料的分子被分解和电离,这时返回舱与外界的联系会中 断,出现这种现象的原因是( ) A.返回舱受到的万有引力消失 B.返回舱为了安全而暂时关闭通信系统 C.返回舱周围高温气体被电离成等离子体,从而对飞船起屏蔽作用 D.返回舱表面温度太高,如同火球,使得航天员看不见外面,外面也看不见返回舱里面 答案 C 解析由于高温区内的气体和返回舱表面材料的分子被分解和电离,对返回舱起到静电屏蔽作 用,所以返回舱与外界信号中断,故选项 A、B、D 错误,C 正确。 2.在点电荷-Q 的电场中,一金属圆盘处于静电平衡状态,若圆盘平面与点电荷在同一平面内, 则盘上感应电荷在盘中 A 点所激发的附加电场强度 E'的方向在下图中正确的是( ) 答案 A 解析盘上感应电荷在盘中 A 点激发的附加电场强度 E'应与-Q 在 A 点产生的电场强度等大 反向,故选项 A 正确。 3.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
4.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、护士要穿由导电材料 制成的鞋子和棉布外套，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.消除静电 B.除菌消毒 C.应用静电 D.防止漏电 答案A 解析穿棉布外套是为了防止摩擦起电，摩擦产生的静电积累多了会产生电火花，而乙醚为易 挥发物品.遇到火花或热源便会爆炸，所以穿导电材料制成的鞋子且接地良好可及时导走产 生的电荷，消除静电。 5.在一个导体球壳内放一个电荷量为+O的点电荷，用E表示球壳外任一点的电场强度，则 () A.当点电荷在球壳中央时，E=O B.不论点电荷在球壳内何处，E一定为零 C.只有当点电荷在球心且球壳接地时，E=0 D.只要球壳接地，不论点电荷在球壳内何处，E=0 含案D 解桐点电荷在球壳内任何位置，只会影响球壳内的负电荷分布，球壳外部带正电荷，会使外部 电场强度不为零，选项A、B错误；球壳接地会使外部电荷导入大地，外部电场强度为零，选项 C错误D正确。 6每到夏季，雷雨等强对流天气频繁发生。当我们遇到雷雨天气时，一定要注意避防雷电。下 列说法正确的是() A.不宜使用无防雷措施或防雷措施不足的电器及水龙头 B.不要接触天线、金属门窗、建筑物外墙，远离带电设备 C.固定电话和手提电话均可正常使用 D.在旷野，应远离树木和电线杆 答案ABD 解析表面具有突出尖端的导体，在尖端处的电荷分布密度很大，使得其周围电场很强，就可能 使其周围的空气发生电离而引发尖端放电。固定电话和手提电话的天线处有尖端，易引发尖 端放电造成人体伤害，故不能使用，选项A、B、D正确，C错误。 7.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 中等于零的是( A.导体腔内任意点的电场强度 B.导体内任意点的电场强度 C.导体外表面的电荷量 D.导体空腔内表面的电荷量 答案ABD 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，故选项A、B、D正 确。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错误。 二、计算题
4.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、护士要穿由导电材料 制成的鞋子和棉布外套,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.消除静电 B.除菌消毒 C.应用静电 D.防止漏电 答案 A 解析穿棉布外套是为了防止摩擦起电,摩擦产生的静电积累多了会产生电火花,而乙醚为易 挥发物品,遇到火花或热源便会爆炸,所以穿导电材料制成的鞋子且接地良好,可及时导走产 生的电荷,消除静电。 5.在一个导体球壳内放一个电荷量为+Q 的点电荷,用 E 表示球壳外任一点的电场强度,则 ( ) A.当点电荷在球壳中央时,E=0 B.不论点电荷在球壳内何处,E 一定为零 C.只有当点电荷在球心且球壳接地时,E=0 D.只要球壳接地,不论点电荷在球壳内何处,E=0 答案 D 解析点电荷在球壳内任何位置,只会影响球壳内的负电荷分布,球壳外部带正电荷,会使外部 电场强度不为零,选项 A、B 错误;球壳接地会使外部电荷导入大地,外部电场强度为零,选项 C 错误,D 正确。 6.每到夏季,雷雨等强对流天气频繁发生。当我们遇到雷雨天气时,一定要注意避防雷电。下 列说法正确的是( ) A.不宜使用无防雷措施或防雷措施不足的电器及水龙头 B.不要接触天线、金属门窗、建筑物外墙,远离带电设备 C.固定电话和手提电话均可正常使用 D.在旷野,应远离树木和电线杆 答案 ABD 解析表面具有突出尖端的导体,在尖端处的电荷分布密度很大,使得其周围电场很强,就可能 使其周围的空气发生电离而引发尖端放电。固定电话和手提电话的天线处有尖端,易引发尖 端放电造成人体伤害,故不能使用,选项 A、B、D 正确,C 错误。 7.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 中等于零的是( ) A.导体腔内任意点的电场强度 B.导体内任意点的电场强度 C.导体外表面的电荷量 D.导体空腔内表面的电荷量 答案 ABD 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,故选项 A、B、D 正 确。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 错误。 二、计算题
8.如图所示，点电荷A和B所带电荷量分别为3.0×10-8C和-2.4×108C,彼此相距6cm。若在 两点电荷连线中点O处放一个半径为1cm的金属球壳，求球壳上感应电荷在O点处产生的 电场强度。（静电力常量k=9×109Nm21C2) A B 答案5.4×105NWC,方向由0指向A 解相+q1在0点的电场强度大小为E1=k9 z=3×105N/C,方向由O指向B,-q2在O点的电场 强度大小为E2=k9=2.4×10N/C,方向由0指向B,设感应电荷在0点处产生的电场强度 大小为E3,由静电平衡条件知E3=E1+E2=5.4×105N/C,方向由O指向A。 等级考拓展提高 选择题（第1~5题为单选题，第6题为多选题） 1.处于静电平衡状态的导体内部电场强度处处为零是因为 () A.导体内部无电场 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合电场强度为零 D.外电场和所有感应电荷的电场在导体内部叠加的结果为零 答案D 解析由静电感应和电场的叠加原理知选项D正确。 2.小强在加油站加油时，看到加油机上有如图所示的图标，关于图标涉及的物理知识及其理解， 下列说法正确的是 () 禁止梳头 禁棉手套加油 禁穿脱衣服 A制作这些图标的依据是静电屏蔽的原理 B.工作人员工作时间须穿绝缘性能良好的化纤服装 C.化纤手套与接触物容易摩擦起电，存在安全隐患 D.用绝缘的塑料梳子梳头应该没有关系 含案c 解析题中图标是防止静电的产生，选项A错误；化纤手套、化纤衣服与接触物容易摩擦起电 存在安全隐患，选项B错误，C正确：用绝缘的塑料梳子梳头，摩擦起电，存在安全隐患，选项D 错误。 3.如图所示，金属球原来不带电，现沿球直径的延长线上放置一个点电荷，球内直径上有三点 a、b、c,电场强度大小分别为Ea、Eb、Ec,三点电场强度相比() + AEa最大 B.Eb最大 C.Ee最大 D.Ea=Eb=Ec 答案D 解桐金属球处于电场中达到静电平衡，内部电场强度处处为零，故选项D正确
8.如图所示,点电荷 A 和 B 所带电荷量分别为 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,求球壳上感应电荷在 O 点处产生的 电场强度。(静电力常量 k=9×109 N·m2 /C2 ) 答案 5.4×105 N/C,方向由 O 指向 A 解析+q1 在 O 点的电场强度大小为 E1=k 𝑞 1 ( 𝑑 2 ) 2=3×105 N/C,方向由 O 指向 B;-q2 在 O 点的电场 强度大小为 E2=k 𝑞 2 ( 𝑑 2 ) 2=2.4×105 N/C,方向由 O 指向 B;设感应电荷在 O 点处产生的电场强度 大小为 E3,由静电平衡条件知 E3=E1+E2=5.4×105 N/C,方向由 O 指向 A。 等级考拓展提高 选择题(第 1~5 题为单选题,第 6 题为多选题) 1.处于静电平衡状态的导体内部电场强度处处为零是因为 ( ) A.导体内部无电场 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合电场强度为零 D.外电场和所有感应电荷的电场在导体内部叠加的结果为零 答案 D 解析由静电感应和电场的叠加原理知选项 D 正确。 2.小强在加油站加油时,看到加油机上有如图所示的图标,关于图标涉及的物理知识及其理解, 下列说法正确的是 ( ) A.制作这些图标的依据是静电屏蔽的原理 B.工作人员工作时间须穿绝缘性能良好的化纤服装 C.化纤手套与接触物容易摩擦起电,存在安全隐患 D.用绝缘的塑料梳子梳头应该没有关系 答案 C 解析题中图标是防止静电的产生,选项 A 错误;化纤手套、化纤衣服与接触物容易摩擦起电, 存在安全隐患,选项 B 错误,C 正确;用绝缘的塑料梳子梳头,摩擦起电,存在安全隐患,选项 D 错误。 3.如图所示,金属球原来不带电,现沿球直径的延长线上放置一个点电荷,球内直径上有三点 a、b、c,电场强度大小分别为 Ea、Eb、Ec,三点电场强度相比( ) A.Ea 最大 B.Eb 最大 C.Ec最大 D.Ea=Eb=Ec 答案 D 解析金属球处于电场中达到静电平衡,内部电场强度处处为零,故选项 D 正确
4如图所示，某人站在电压达几万伏的电极旁边，轻松地把玩着“闪电”，却安然无恙。据了解， 他身上穿着一件特别的衣服，叫“高压屏蔽服”。制成这种“高压屏蔽服”的材料可能是() A玻璃 B.木屑 C.塑料片 D.金属丝 答案D 解桐处于静电平衡的导体内部电场强度处处为0，金属导体才能屏蔽外电场，选项D正确。 5.下图为静电除尘机原理示意图，废气先经过一个机械过滤装置再进入静电除尘区，带负电的 尘埃在电场力的作用下向集尘极迁移并沉积，以达到除尘目的，图中虚线为电场线（方向未 标)。不考虑尘埃在迁移过程中的相互作用和电荷量变化，则() 机械过滤 ÷静电除尘 了集尘极 废式 O放电极净化后空) B以集尘极 A.电场线方向由放电极指向集尘极 B.图中A点电场强度大于B点电场强度 C.尘埃在迁移过程中做匀变速运动 D.尘埃在A点和B点所受电场力方向相反 答案B 解析带负电的尘埃在电场力的作用下向集尘极迁移并沉积，故电场线应由集尘极指向放电 极，选项A错误；由电场线的疏密程度代表电场强弱可知，选项B正确；电场为非匀强电场，选 项C错误；电场力方向沿电场线的切线方向，选项D错误。 6.如图所示，在绝缘板上放有一个不带电的验电器A和一个带正电荷的空腔导体B。下列实 验方法中能使验电器箔片张开的是() A把电棒C(带绝缘柄的导体棒)先跟B的内壁接触一下后再跟A的金属球接触 B.把电棒C先跟B的外壁接触一下后再跟A的金属球接触 C.用绝缘导线把验电器A的金属球跟电棒C的导体部分相连，再把电棒C与B的内壁接触 D.使验电器A靠近B 答案BCD 解桐选项A中先和B的内壁接触后，由于B的内壁本身没有电荷，所以再接触A的金属球时 验电器箔片不张开；选项B中可以使C球带电，从而使A带电；选项C中用绝缘导线相连实际 上是将验电器A和B连成了一个导体，A因接触而带电：选项D中是感应起电。所以选项 B、C、D正确
4.如图所示,某人站在电压达几万伏的电极旁边,轻松地把玩着“闪电”,却安然无恙。据了解, 他身上穿着一件特别的衣服,叫“高压屏蔽服”。制成这种“高压屏蔽服”的材料可能是( ) A.玻璃 B.木屑 C.塑料片 D.金属丝 答案 D 解析处于静电平衡的导体内部电场强度处处为 0,金属导体才能屏蔽外电场,选项 D 正确。 5.下图为静电除尘机原理示意图,废气先经过一个机械过滤装置再进入静电除尘区,带负电的 尘埃在电场力的作用下向集尘极迁移并沉积,以达到除尘目的,图中虚线为电场线(方向未 标)。不考虑尘埃在迁移过程中的相互作用和电荷量变化,则( ) A.电场线方向由放电极指向集尘极 B.图中 A 点电场强度大于 B 点电场强度 C.尘埃在迁移过程中做匀变速运动 D.尘埃在 A 点和 B 点所受电场力方向相反 答案 B 解析带负电的尘埃在电场力的作用下向集尘极迁移并沉积,故电场线应由集尘极指向放电 极,选项 A 错误;由电场线的疏密程度代表电场强弱可知,选项 B 正确;电场为非匀强电场,选 项 C 错误;电场力方向沿电场线的切线方向,选项 D 错误。 6.如图所示,在绝缘板上放有一个不带电的验电器 A 和一个带正电荷的空腔导体 B。下列实 验方法中能使验电器箔片张开的是( ) A.把电棒 C(带绝缘柄的导体棒)先跟 B 的内壁接触一下后再跟 A 的金属球接触 B.把电棒 C 先跟 B 的外壁接触一下后再跟 A 的金属球接触 C.用绝缘导线把验电器 A 的金属球跟电棒 C 的导体部分相连,再把电棒 C 与 B 的内壁接触 D.使验电器 A 靠近 B 答案 BCD 解析选项 A 中先和 B 的内壁接触后,由于 B 的内壁本身没有电荷,所以再接触 A 的金属球时 验电器箔片不张开;选项 B 中可以使 C 球带电,从而使 A 带电;选项 C 中用绝缘导线相连实际 上是将验电器 A 和 B 连成了一个导体,A 因接触而带电;选项 D 中是感应起电。所以选项 B、C、D 正确
挑战创新 如图所示，xOy平面是无穷大导体的表面，该导体充满0的空间为真空。将电荷 量为g的点电荷置于：轴上=h处，则在xOy平面上会产生感应电荷。空间任意一点处的电 场皆是由点电荷？和导体表面上的感应电荷共同激发的。己知静电平衡时导体内部电场强 度处处为零，则在：轴上：处的电场强度大小为多少k为静电力常量) 图图兴 解析在：轴上=处，合电场强度为零，该点电场强度为q和导体上感应电荷产生电场的矢 量和。 q在：轴上=处产生的电场强度为 E1=kg -4kq 由于导体远端离一处很远，影响可以忽略不计，故导体上感应电荷在处产生的电场强 度近似等于导体表面上感应电荷在：=处产生的电场强度，为B=E1 9h2 根据对称性，导体表面上感应电荷在：处产生的电场强度为 6-…-器 电荷9在处产生的电场强度为 音学 故：号处的合电场强度为 E3+E4=.40kg 9h2
挑战创新 如图所示,xOy 平面是无穷大导体的表面,该导体充满 z0 的空间为真空。将电荷 量为 q 的点电荷置于 z 轴上 z=h 处,则在 xOy 平面上会产生感应电荷。空间任意一点处的电 场皆是由点电荷 q 和导体表面上的感应电荷共同激发的。已知静电平衡时导体内部电场强 度处处为零,则在 z 轴上 z= ℎ 2处的电场强度大小为多少?(k 为静电力常量) 答案40𝑘𝑞 9ℎ 2 解析在 z 轴上 z=- ℎ 2 处,合电场强度为零,该点电场强度为 q 和导体上感应电荷产生电场的矢 量和。 q 在 z 轴上 z=- ℎ 2处产生的电场强度为 E1= -𝑘𝑞 ( 3 2 ℎ) 2 = -4𝑘𝑞 9ℎ 2 由于导体远端离 z=- ℎ 2处很远,影响可以忽略不计,故导体上感应电荷在 z=- ℎ 2处产生的电场强 度近似等于导体表面上感应电荷在 z=- ℎ 2处产生的电场强度,为 E2=-E1= 4𝑘𝑞 9ℎ 2 根据对称性,导体表面上感应电荷在 z= ℎ 2 处产生的电场强度为 E3=-E2=- 4𝑘𝑞 9ℎ 2 电荷 q 在 z= ℎ 2 处产生的电场强度为 E4= -𝑘𝑞 ( ℎ 2 ) 2 = -4𝑘𝑞 ℎ 2 故 z= ℎ 2处的合电场强度为 E3+E4=- 40𝑘𝑞 9ℎ 2