9-4-静电的防止与利用(2019人教版必修第三册)(解析版).docx

9.4 静电的防止与利用
课后培优练级练

培优第一阶——基础过关练
1．有一接地的导体球壳，如图所示，球心处放一点电荷q，达到静电平衡时，则（　　）

A．点电荷q的电荷量变化时，球壳外电场随之改变
B．点电荷q在球壳外产生的电场强度为零
C．球壳内空腔中各点的电场强度都为零
D．点电荷q与球壳内表面的电荷在壳外的合场强为零
【答案】D
【解析】【详解】A．由于球壳接地，在静电平衡后，球壳与大地是等势体，所以球壳外的电场为0，不随q的变化发生变化，A错误；B．平衡状态后，q与球壳内表面的电荷在壳外的合场强为零，q单独在球壳外产生的电场强度不为零，B错误；CD．金属球壳外表面接地，所以球壳外表面不带电，内表面带与q相反电性的电荷，当到达静电平衡状态后，q与球壳内表面的电荷在壳外的合场强为零，故C错误，D正确。
故选D。
2．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，下列说法正确的是（     ）

A．A、B两点电场强度相等，且都不为零
B．A、B两点的电场强度不相等
C．感应电荷产生的附加电场的电场强度大小EA > EB
D．当开关S闭合后，A、B两点的电场强度不为零
【答案】C
【解析】【详解】AB．导体处于静电平衡状态，导体是一个等势体，导体内部场强处处为零，A、B两点电场强度都为零，AB错误；C．在导体内部，感应电荷产生的附加电场与正电荷在同一点产生的场强等值反向，正电荷在A点产生的场强较大，故EA > EBC正确；D．当电键S闭合时，电子从大地沿导线向导体移动，导体依然是一个等势体，导体内部场强处处为零，D错误。故选C。
3．取一对用绝缘支柱支持的金属导体A和B，使它们彼此接触。起初它们不带电，贴在它们下部的金属箔是闭合的。现在把带正电荷的球C移近导体A，可以看到A、B上的金属箔都张开了。下列说法正确的是（　　）

A．A端内部的场强比B端内部的场强小
B．A端内部的场强比B端内部的场强大
C．若用手摸一下A端，移走C，AB带正电
D．若用手摸一下A端，移走C，AB带负电
【答案】D
【解析】【详解】AB．带正电荷的球C移近导体A，在A的左端感应出负电荷，在B的右端出现正电荷，电荷只分布在外表面，内部场强处处为零，故AB错误；CD．当手碰在金属导体，不论是A端还是B端时，因人体和金属导体都是导体，会使人体和大地的电子流入金属导体；移去手指再移去C后，AB因有了多余的电子而带负电。故C错误，D正确。故选D。
4．物理课时，老师将一不带电的金属球壳用绝缘支架固定。球壳横截面如图所示，球心为O，A是球心左侧一点。当老师把丝绸摩擦过的玻璃棒缓慢靠近A点，可判定（　　）

A．球壳将带上负电
B．沿过A的虚线将球壳分为左、右两部分，则左侧球壳的带电量小于右侧球壳的带电量
C．A点的电场强度逐渐增大
D．球壳上的感应电荷在A点产生的电场强度逐渐增大
【答案】D
【解析】【详解】A．丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，靠近A点，则球壳左边带负电右边带正电，整体仍显示电中性，不带电，故A错误；B．因为整体显示电中性，正电荷与负电荷数量相等，无论怎样将球壳分开，两部分的带电量始终相同，故B错误；C．球壳内部形成静电屏蔽，内部场强处处为零，玻璃棒缓慢靠近A点，A点的电场强度一直为零，故C错误；D．玻璃棒缓慢靠近A点，玻璃棒在A点形成的场强增大，而A点的电场强度一直为零，则球壳上的感应电荷在A点产生的电场强度逐渐增大，故D正确。故选D。
5．如图是一款避雷针原理演示器，上下金属板之间用绝缘材料固定，尖端电极和球形电极与下金属板连接，给上下金属板接感应圈并逐渐升高电压，当电压逐渐升高时（　　）

A．尖端电极先放电 B．球形电极先放电 C．两电极同时放电 D．两电极都不放电
【答案】A
【解析】【详解】由图示可知，一个为尖头、一个为圆头。当上下金属板接在高压电源上，因末端越尖越容易放电，故可以观察到尖的金属柱容易放电，这种放电现象叫做尖端放电，故A正确，BCD错误。故选A。
6．避雷针能够避免建筑物被雷击的原因是（　　）
A．云层中带的电荷被避雷针通过导线导入大地
B．避雷针的尖端向云层放电，中和了云层中的电荷
C．云层与避雷针发生摩擦，避雷针上产生了电荷
D．以上解释都不正确
【答案】B
【解析】【详解】带电荷的云层靠近避雷针时，在避雷针尖端感应出与云层相反的电荷，达到一定程度就会向空中放电，中和云层中的电荷，从而避免遭受雷击，故B正确，ACD错误。故选B。
7．如图所示，P是一个带电体，S代表放在绝缘板上的一些小纸屑，而N是一个不带电的空金属球。那么，各图中的纸屑S不会被其带电体P吸引的是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】A
【解析】【详解】A．由于空腔金属球（或者网罩）无论是否接地，都能把外部的电场屏蔽起来不让它影响内部，A正确；B．若把空腔金属球（或者网罩）接地，就能够把内部带电体的电场屏蔽起来不让它影响外部电器，B项中金属球未接地，金属球内表面和外表面都有感应电荷，纸屑S会被其带电体P吸引。B错误；CD．C、D中带电体与纸屑在同一空间中，不够成静电屏蔽，会被吸引，CD错误。故选A。
8．如图所示用金属网把原来不带电的验电器罩起来，再使带正电的金属小球靠近验电器，在此过程中（　　）

A．金属网的左侧感应出负电荷
B．验电器的箔片感应出正电荷
C．金属网的电势与验电器中金属球的电势相同
D．金属网中的感应电荷在箔片处的合电场强度为零
【答案】C
【解析】【分析】【详解】A．根据静电感应可知，金属网的左侧感应出正电荷，故A错误；B．金属网把原来不带电的验电器罩起来，产生静电屏蔽，只有外侧带电，金属网以内不带电，故B错误；C．静电屏蔽时，整体是一个等势体，金属网的电势与验电器中金属球的电势相同，故C正确；D．金属网中的感应电荷与金属小球在箔片处的合电场强度为零，故D错误。故选C。
9．如图所示，放在绝缘台上的金属罩B内放有一个不带电的验电器C，如把一带有正电荷的绝缘体A移近金属罩B，则（　　）

A．金属罩B内的场强不为零
B．在B的右侧内表面带正电荷
C．若将B接地，验电器的金属箔片将张开
D．B和C电势处处相等
【答案】D
【解析】【分析】【详解】A．由于金属网罩的静电屏蔽作用，内部场强为零，A错误；B．由于金属网罩的静电屏蔽作用，B的内表面不带电，金属网罩表面的自由电子重新分布， B的右侧外表面带正电荷，B的左侧外表面负电荷， B错误；C．由于金属网罩的静电屏蔽作用，B内的场强为零，验电器的金属箔片不张开，C错误；D．金属网罩处于静电平衡状态，是等势体，D正确。故选D。
10．（多选）在一次科学晚会上，一位老师表演了一个“魔术”：如图所示，一个没有底的空塑料瓶上固定着一根铁锯条和一块易拉罐（金属）片，把它们分别跟静电起电机的两极相连。在塑料瓶里放一盘点燃的蚊香，很快就看见整个透明塑料瓶里烟雾缭绕。则下列说法正确的是（　　）

A．锯条和金属片之间为匀强电场
B．锯条附近的电场强度最大
C．若锯条接电源负极，金属片接正极，当摇动起电机时，烟雾会向金属片移动
D．当把起电机一摇，顿时塑料瓶清澈透明，当起电机停止摇动一段时间后，又会是烟雾缭绕
【答案】BCD
【解析】【详解】A．由于锯条和金属片形状不同，面积不等，且锯条上电荷分布不均匀，则锯条和金属片之间的电场不为匀强电场，故A错误；B．由于锯条上尖端部分比较多，聚集的电荷最多，则电场强度最大，故B正确；C．起电机产生高电压使锯条和金属片之间的电场将空气中的分子电离，电离出来的电子被烟尘颗粒吸附，俘获电子的烟尘颗粒带负电，容易被带正电的金属片吸引，故烟雾会向金属片移动，故C正确；
D．当把起电机一摇，锯条和金属片之间形成电场，电离空气分子，使烟尘颗粒吸附电子后被带正电的金属片（或锯条）吸引，从而使塑料瓶清澈透明。当起电机停止摇动一段时间后，锯条和金属片上的电荷被中和，电场消失，则瓶中又会烟雾缭绕，故D正确。故选BCD。
11．（多选）如图所示的静电实验（虚线框为金属网）能使左边验电器的金属箔张开的是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】AC
【解析】【分析】【详解】AB．净电荷分布在导体的外表面，故A正确，B错误；CD．选项C中两个验电器接触，左侧验电器金属箔应张开，选项D中左边的验电器处于金属网中，由于静电屏蔽，金属箔不会张开，故C正确，D错误。故选AC。

12．（多选）如图所示，金属壳放在绝缘垫上，能起到屏蔽点电荷电场作用的是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】ABD
【解析】【详解】A．当正电荷放在金属壳外时，使金属壳左端带负电荷，右端带正电荷，两端出现电压，导致感应电场与外电场相叠加，所以内部电场强度为零起到屏蔽的作用，故A正确；B．当正电荷放在金属壳外时，使金属壳左端带负电荷，由于右端接地，则不带电，两端仍出现电压，导致感应电场与外电场相叠加，所以内部电场强度为零起到屏蔽的作用，故B正确；C．当正电荷放在金属壳内时，使金属内壳带负电荷，外壳带正电荷，出现电场，导致出现感应电场没起到屏蔽的作用，故C错误；D．当正电荷放在金属壳内时，由于接地，则使金属壳外不带电，内部左、右端都带负电荷，而外部没有电场，从而起到屏蔽的作用，故D正确；故选ABD。
培优第二阶——拓展培优练
1．如图所示，把原来不带电的金属壳B的外表面接地，将一带正电的小球A从小孔中放入金属壳内，但不与B发生接触，达到静电平衡状态后，则(　　)

A．B的空腔内电场强度为零 B．B不带电
C．B的外表面带正电 D．B的内表面带负电
【答案】D
【解析】【详解】由于静电感应，金属球壳B内壁感应出负电荷，A带正电，则B的空腔内电场强度不为零．金属球壳B外表面接地，大地中电子跑到球壳B上将正电荷中和，所以B带负电．静电平衡后，金属球壳B是一个等势体．D正确，思路分析：静电平衡后，由于静电感应，金属球壳B内壁感应出负电荷，外表面接地，不带电．B的空腔内电场强度不为零．金属球壳B是一个等势体．试题点评：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，就能正确解答．
2．如图所示，将悬挂在细线上的带正电的小球A放在不带电的金属空心球C内不与C的内壁接触，在C附近另外有一个悬挂在细线上的带负电的小球B，则（　　）

A．A，B两球均不偏离竖直方向
B．A球不偏离竖直方向，B球向右偏离竖直方向
C．A球向左偏离竖直方向，B球不偏离竖直方向
D．A球向左偏离竖直方向，B球向右偏离竖直方向
【答案】B
【解析】【详解】CD．由于静电屏蔽，小球B的电场对A无影响，小球A不会偏离竖直方向，选项CD错误；AB．由于静电感应空心球C的内表面带负电，外表面带正电，小球B和空心球C之间异种电荷相吸引，小球B会偏离竖直方向向右靠近C球，选项A错误，B正确。故选B。
3．半径为R的金属球原来不带电，现将一个带电量为-Q（Q>0）的点电荷放在球的左侧，点电荷的位置和球心等高且距离球左侧l=3R ，如图所示。当球达到静电平衡后，球上感应电荷在球心O处产生的电场强度大小和方向是（静电力常量为k）（　　）

A．，向右 B．，向左 C．，向右 D．，向左
【答案】A
【解析】【分析】【详解】当球达到静电平衡后，内部合场强为零，即点电荷在球心O点的场强与感应电荷在O点的场强等大反向，则球上感应电荷在球心O处产生的电场强度大小方向向右。
故选A。
4．如图所示，在A、D两点放置电荷量分别为Q和的正电荷，将一原来不带电的金属球的球心放置在的中点O处，球内B、C两点与O点等距离，五点共线。设金属球上感应电荷在球内B、O、C三点产生电场的场强大小分别为、、，则下列结论正确的是（　　）

A．最大 B．最大 C．最大 D．
【答案】B
【解析】【详解】左右两电荷源的电场可以看做是等量的电场和放在D处的另一点电荷的电场的叠加，即，但金属球处于静电平衡状态，内部场强处处为0，那么金属球上感应电荷在三点产生的场强一定与外电场的场强等大反向，即最大，ACD错误，B正确。故选B。