人教版 (2019)必修 第三册4 静电的防止与利用精品课时作业

一、单选题

1.如图，充气后的气球在头发上摩擦，再靠近不带电的空易拉罐，在气球未接触易拉罐的情况下，可观察到易拉罐会朝气球方向滚动，关于这一现象，下列说法正确的是（   ） 

A. 易拉罐靠近气球一侧的带电性质和气球相反        B. 易拉罐远离气球一侧的带电性质和气球相反
C. 气球对易拉罐远、近两侧的作用力均为吸引力    D. 气球对易拉罐远、近两侧的作用力大小相等

【答案】 A  

【解析】AB．根据静电感应，靠近气球一侧与气球带异种电荷，远离一侧与气球带同种电荷。A符合题意，B不符合题意；

CD．气球对易拉罐远侧为斥力，近侧为吸引力。并且对近侧的力大于远侧的力。CD不符合题意。

故答案为：A。

2.如图所示，在一个不带电的与外界绝缘的导体两端分别设置两个开关S1和S2  ， 当带正电的小球靠近a端时，下列说法正确的是（   ） 

A. 由于静电感应，a端会出现正电荷                       B. 由于静电感应，a端会出现负电荷
C. 只闭合S1  ， 小球会受到导体的排斥力                D. 只闭合S2  ， 小球会受到导体的排斥力

【答案】 B  

【解析】AB．当带正电的小球靠近a端时，根据异种电荷相互吸引，则a端会出现负电荷，A不符合题意，B符合题意；

CD．当闭合任何开关时，导体就会与大地连接，导体与大地形成新的导体，导体的右端带负电，小球与导体间相互吸引，CD不符合题意。

故答案为：B。

3.下列哪项技术的应用原理与静电现象无关（   ）           

A. 复印机                                    B. 油罐车尾的铁链
C. 避雷针                                                 D. 手机无线充电

【答案】 D  

【解析】A．复印机是在光导体没有受光照的状态下进行充电，使其表面带上电荷，使原稿图像成像在光导体上，光导体表面的电荷通过基体的接地消失，从而形成了静电潜像，通过静电原理，将光导体表面的墨粉图像转印到复印纸表面。A不符合题意；

B．油罐利用车尾的铁链导走车内的静电，B不符合题意；

C．当云层上电荷较多时，避雷针与云层之间的空气就很容易被击穿，成为导体，这样带电云层与避免避雷针形成通路，而避雷针又是接地的，避雷针就可以把云层上的电荷导入大地，使其不对高层建筑构成危险，保证了它的安全。C不符合题意；

D．手机无线充电，则是利用电磁感应原理，与静电现象无关。D符合题意。

故答案为：D。

4.如图所示，在原来不带电的导体附近P处，放置一个正点电荷，导体内a、b、c三点与点电荷P在同一连线上，导体达到静电平衡后（   ） 

A. 导体内三点的电势关系：
B. 导体两端感应电荷在导体内b点的场强方向沿b指向c
C. 若导体缓慢向点电荷P靠近过程中，导体内a、b、c三点的电场强度将逐渐增大
D. 若导体右端接地，大地上有感应负电荷，导体左端有感应正电荷

【答案】 B  

【解析】A．达到静电平衡后，整个导体是一个等势体，导体上的电势处处相等，所以可以得到 ，A不符合题意；

B．导体内部场强为零，即电荷P在b点产生的场强与导体两端感应电荷在导体内b点的场强等大反向，因为电荷P在b点产生的场强向左，则导体两端感应电荷在导体内b点的场强方向向右，沿b指向c，B符合题意；

C．若导体缓慢向点电荷P靠近过程中，导体内a、b、c三点的电场强度仍为零不变，C不符合题意；

D．若导体右端接地，则导体上的正电荷入地，负电荷由大地移向导体，即导体右端有感应负电荷，D不符合题意．

故答案为：B

5.如图所示，验电器带有少量的负电荷，将一带正电荷的小球从远处逐渐靠近，但不接触验电器的金属球。下列说法正确的是（   ） 

A. 金属箔片张开的角度先减小至零，后逐渐增大
B. 金属箔片张开的角度不断增大
C. 金属箔片一直带负电
D. 金属箔片一直带正电

【答案】 A  

【解析】带有正电荷的小球慢慢靠近一个带有少量负电荷的验电器金属球，根据异种电荷相互吸引得出金属箔片所带电荷变少，所以金属箔片的夹角减小，随着小球的靠近，验电器的金属球上的负电荷越来越多，所以金属箔片上将开始带上正电荷，随着正电荷的增加，此时验电器金属箔片的张角也开始变大，即金属箔片的夹角增大。

故答案为：A。

6.遵义市科技馆有一个法拉第笼（FaradayCage），它是一个由金属制成的球形状笼子，其笼体与大地连通。当高压电源通过限流电阻将10万伏直流高压输送给放电杆，放电杆尖端距笼体10厘米时，出现放电火花。周日15：00限时体验时，体验者进入笼体后关闭笼门，操作员接通电源，用放电杆进行放电演示。关于法拉第笼下列说法正确的是（   ） 

A. 法拉第笼上的感应电荷均匀分布在笼体外表面上
B. 同一带电粒子在法拉第笼外的电势能大于在法拉第笼内部的电势能
C. 法拉第笼上的感应电荷在笼内产生的电场强度为零
D. 法拉第笼内部任意两点间的电势差为零

【答案】 D  

【解析】A．感应电荷在笼体外的分布是不均匀的，靠近放电杆与远离放电杆处的电荷多，中间位置处的电荷少。A不符合题意；

B．不知道带电粒子的电性，所以不能判断同一个带电粒子在法拉第笼外的电势能与在法拉第笼内部的电势能的大小关系。B不符合题意；

C．达到静电平衡状态的导体，内部电场强度处处为零，即感应电荷的附加电场与引起电磁感应的电荷的电场的合场强为0，所以感应电荷在笼内产生的电场强度不能为零。C不符合题意；

D．达到静电平衡状态的导体，内部电场强度处处为零，所以法拉第笼内部任意两点间的电势差为零。D符合题意

故答案为：D。

二、填空题

7.如图所示，在原来不带电的金属细杆 ab 附近的 P 点，放置一个正点电荷+Q，达到静电平衡后，a 端的电势________（填“大于”、“等于”或“小于”）b 端的电势，杆中有一点 c，c 点与点电荷相距为 l，则感应电荷在杆内 c 处的场强的大小为 ________，方向 ________，（静电力常量为 k）  

【答案】 等于；；向右  

【解析】在原来不带电的金属细杆 ab 附近的 P 点，放置一个正点电荷+Q，达到静电平衡后，金属细杆ab是等势体，即a 端的电势等于b 端的电势；达到静电平衡时，导体内部场强处处为零，即c处外加电场的场强和感应电荷的场强等大反向，即感应电荷在杆内 c 处的场强的大小为 ，方向向右。
8.下图中A、B是两个不带电的相同的绝缘金属球,它们靠近带正电荷的金球C。在下列情况中,判断A、B两球的带电情况:（填“正”、“负”或“不带电”。） 

① A、B接触后分开,再移去C,则A________,B________;

②  A、B接触,用手指瞬间接触B后再移去C, 则A________,B________。

【答案】 正；负；负；负  

【解析】（1）把导体A和B接触后分开，再移走C，导体A和B由于感应起电带上异种电荷，由于同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，离C比较近的B带上与C相反的电荷，即负电荷，A带上正电荷．（2）A、B接触，用手指瞬间接触B后，由于人也是导体，人体上的负电荷经过B中和A上的正电荷，再移去C，则AB均带上负电荷．
9.自然界只存在________电和________电两种电荷．用丝绸摩擦过的玻璃棒带________电，用毛皮摩擦过的胶木棒带________电．电荷既不能被消灭，也不能创生，它们只能是________，或者是________．这个结论叫作电荷守恒定律．   

【答案】 正；负；正；负；从一个物体转移到另一个物体；从物体的一部分转移到另一部分  

【解析】自然界只存在正电和负电两种电荷。用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，用毛皮摩擦过的胶木棒带负电。根据电荷守恒定律：电荷既不能被消灭，也不能创生，它们只能是从一个物体转移到另一个物体，或者是从物体的一部分转移到另一部分。

三、解答题

10.如图所示，在真空中有A和B两个点电荷，电荷量分别为－Q和+2Q，它们相距为L，如果在两个点电荷间有一个半径为r（2r<L）的空心金属球，且球心位于A、B连线的中点O，求球壳上的感应电荷在O点处产生的场强的大小和方向。 

【答案】 解；两个点电荷和金属球壳上的感应电荷在O点处产生的场强的矢量和为零，故球壳上的感应电荷在O点处产生的场强与两个点电荷在O点处产生的合场强大小相等，方向相反，即    

方向沿A、B连线指向B

【解析】 球壳 处于静电平衡时，两个点电荷和金属球壳上的感应电荷在O点处产生的场强的矢量和为零，结合点电荷的电场强度公式进行分析即可。

11.如图所示，点电荷A和B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，求球壳感应电荷在该中点处产生的电场强度。

【答案】 解:＋q1在O点的场强大小为E1＝ ＝3×105N/C，方向由O指向B；－q2在O点的场强大小为E2＝ ＝2．4×105 N/C，方向由O指向B。设感应电荷在O点的场强为E3  ， 由静电平衡条件知E3＝E1＋E2＝5．4×105 N/C，方向由O指向A。  

【解析】静电平衡的导体内部场强处处为零，感应电场与源电荷在此形成电场等大反向，利用矢量合成法则即可得到结果。

12.如图所示，在枕形金属导体外的M、N两点分别放置一个电荷量为+Q的点电荷，A为导体内一点，MA⊥AN，A、N位于同一水平线上，且MA=AN=r。求枕形金属导体上的感应电荷产生的电场在A点处的电场强度E。

【答案】 解:由点电荷的电场强度公式E= ，得：+Q和+Q的两个点电荷在A点产生的电场强度都为：E= ，枕形金属导体处于静电平衡状态时，内部电场强度处处为零，枕形金属导体上的感应电荷产生的电场在A点处的电场强度E大小等于+Q和+Q的两个点电荷在A点产生的合场强，方向相反，则由矢量合成得：E合= E= V/m，场强方向沿二者的角分线斜向右上方。  

【解析】静电平衡的导体内部场强处处为零，感应电场与源电荷在此形成电场等大反向，利用矢量合成法则即可得到结果。