94 静电的防止与利用

静电的防止与利用同步练习一、单选题据新闻媒体报道：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A.躲进小山洞不幸身亡。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（）躲在大树下A.躲进小山洞撑着钢柄雨伞站在避雷针旁边撑着钢柄雨伞站在避雷针旁边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・・・这种“触电”现象是一种静电现象“静电消除器”应该为导体人体通过“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如图所示，金属球壳A带有正电，其上方有一小孔。，静电计B的金属球》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将c移近A,但不与A接触,B会张开一定角度将c与A外表面接触后移开A,B不会张开一定角度将c与A内表面接触时,B不会张开角度

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b接触,8会张开一定角度4.如图所示，在两个固定电荷+q和-q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"代、％、％，则下列关系正确的是（）知，（淄-qi234*1A04>%>%>气B.%=%>%=01C.魅<（P3<（P2<01D.魅=』3<一2=015.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、8、C三点的电场强度E和电势0的关系是（）EA>Eb>Ec,%>%>%Ea=Eb>Ec,魅=%>比Ea=Eb=Ec,魅=魅>比Ea>Eb>Ec,%>%>%6.如图所示，两个相同的空心金属球M和N,M带-Q电荷,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上均出现感应电荷P上没有,而R上有感应电荷P上有，而R上没有感应电荷D.P、R上均没有感应电荷4.5.6.A.P、R上均出现感应电荷P上没有,而R上有感应电荷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三点的电场分别为如、Eb、Ec，三者相比有（）7.A.Ea最大B.Eb最大C.纪最大D.Ea=Eb=%8.金属球壳原来带有电荷,而验电器原来不带电，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（）-不会张开B.一定会张开C.先张开，后闭合D.可能会张开如图所示,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（）小球做匀速直线运动小球先做减速运动,后做加速运动小球的电势能保持不变静电力对小球所做的功为零如图所示，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（）2为时口验电器的箔片带正电验电器的小球上带正电若用一个金属网罩将验电器罩住，验电器箔片将合拢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如图所示，长为乙、倾角为9=30°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（）TOC\o"1-5"\h\zR—•-i一■oL.一CAOB金属棒上A点的电势高于B点的电势若将A端接地，金属棒将带上正电荷O点的电场强度为0金属棒上感应电荷在0点产生的电场强度大小为"方请用学过的电学知识判断下列说法正确的是（）油罐车后拖一条铁链是为了防范静电静电实验在晴天比在雨天容易做成功小鸟停在单根高压输电线上容易被电死电工穿绝缘衣比穿金属衣安全三、计算题如图所示，一薄壁导体球壳（以下简称为球壳）的球心在0点.球壳通过一细导线与端电压。=90V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q1=10X109C的点电荷,B点有一电量为q2=16X109C的点电荷。0A之间的距离di=20cm,OB之间的距离电=40cm.现设想球壳的半径从a=10cm开始缓慢地增大到50cm,问:在此过程中的不同阶段，大地流向球壳的电量各是多少？己知静电力恒量k=9X109N・m2.C2.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。如图所示,取一对用绝缘柱支撑的导体A和瓦使它们彼此接触，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。正确正确答案和详细解析【正确正确答案】A【详细解析】【分析】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，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】4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；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错误。故选A。【正确正确答案】C【详细解析】【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；D.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Co【正确正确答案】A【详细解析】【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】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；当把c与A的外表面接触，则C带正电，导致B的指针张开，故B错误；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；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。【正确正确答案】B【详细解析】【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,导体为等势体，导体上的电势处处相等，所以可以得到％=%代=魅由于正电荷在右边，所以越往右电场的电势越高,所以％=%＞魅=甲1，故B正确,ACD错误。

故选B。5.【正确正确答案】D【详细解析】【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，。处场强为零，则如>Eb>E；C；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/4>%>魅。故选D。6.【正确正确答案】B【详细解析】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-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；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。【正确正确答案】C【详细解析】【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Ec最大，故C正确。故选C。【正确正确答案】B【详细解析】【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。【正确正确答案】ACD【详细解析】【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】AB.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；CD.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。【正确正确答案】AC【详细解析】【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”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:AB.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,8错误；CD.物理学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，。错误；故选ACO【正确正确答案】CD【详细解析】【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+q产生的电场强度大小相等、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8点的电势，故A错误;8.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；金属棒达到静电平衡，棒内各点的场强为零，则。点的电场强度为0,故C正确；金属棒内各点的场强为零，棒上感应电荷在棒内中点0产生的场强大小与点电荷+q在该处产生的电场强度大小相等，方向相反,则感应电荷在0点产生的电场强度大小为&=篇*，故D正确。2故选CDo【正确正确答案】AB【详细解析】【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。8、静电实验在晴天比在雨天容易做成功，这是因为雨天潮湿的空气很容易将物体带的电荷导走。故B正确。。、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。。、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。【正确正确答案】解:分以下几个阶段讨论：(1)由于球壳外空间点电荷缶、q2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a=10cm时球壳外壁带的电量为Q],因为电荷如、q2与球壳外壁的电量Q]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&S所带的电量为b4S,它在球壳的球心O处产生的电势为AUr=k*,球壳外壁所有电荷在球心O产生的电势4为TOC\o"1-5"\h\zU]=Z"U]=k^^=0(1)点电荷知、q2在球壳的球心0处产生的电势分别为上，与*片，因球心O处的电势等于球壳的电势，按电势叠加原理，即有kH+k%=U(2)di弓以代入数值后可解得球壳外壁的电量。]为。1=是-。*+知=-皿10-9。12因球壳内壁无电荷，所以球壳的电量。^等于球壳外壁的电量Q],即Q1=Q1=-8^10-9C(3)(2)当球壳半径趋于电时(点电荷仍在球壳外)，设球壳外壁的电量变为Q2,球壳外的电荷Q]、q2与球壳外壁的电量Q2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k砰+k电+k&=U(4)

解得球壳外壁的电量。2=《一电夺片="16X10"9CTOC\o"1-5"\h\z12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Q1=Q2=-16X10-9C5在a=10cm到趋于0的过程中，大地流向球壳的电量为AQ±=Q11-Q1=-8x10-9C63当点电荷缶穿过球壳，刚进入球壳内导体半径仍为d1,点电荷幻在球壳内壁感应出电量-Qj,因球壳的静电屏蔽，球壳内电荷q±与球壳内壁电荷-Qj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q2与球壳外壁的电荷Q3所决定.由于球壳的静电屏蔽，球壳外电荷q2与球壳外壁的电荷Q3在球壳内产生的合电场为零，表明对电荷q2与Q3产生的合电场而言，球壳内空间是电势值为U的等势区.q2与Q在球心O处产生的电势等于球壳的电势，即TOC\o"1-5"\h\zk^+kQ3=U7解得球壳外壁电量Q3=d1~-d1£L2=-6X10-9C8球壳外壁和内壁带的总电量应为Qm=Q3+-^1=-16x10-9C9在这过程中，大地流向球壳的电量为4%=Q^-^^=010这个结果表明：电荷Q］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d2时点电荷q2仍在球壳外，令Q4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k^+k^4=U11由此得Q*=d—d牛=-12X10-9c七42k2d212=—22X10-9C球壳的电量Q^等于球壳内外壁电量的和，即LJQN=Q4+-^1大地流向球壳的电量为灰m=QN-Qm=-6X10-9C(13)当点电荷q2穿过球壳，