【期末总复习】人教版(2019)高二物理必修第三册——第04讲 静电的防止与利用（考点精讲）

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高二物理《考点•题型 •技巧》精讲与精练高分突破系列(人教版（2019）必修第三册)
第九章 静电场及其应用
第04讲：静电的防止与利用
【考点梳理】
考点一：静电感应现象
1.把导体放入电场，导体内的自由电荷在电场力作用下定向移动，而使导体两端出现等量异种电荷的现象．
2．静电平衡状态：导体在电场中发生静电感应现象，感应电荷的电场与原电场叠加，使导体内部各点的合电场等于零，导体内的自由电子不再发生移动的状态．
3．静电平衡状态的特征
(1)处于静电平衡状态的导体，内部的场强处处为零．
(2)处于静电平衡状态的导体，外部表面附近任何一点的场强方向必跟该点的表面垂直．
(3)处于静电平衡状态的整个导体是个等势体，导体的表面为等势面．
4．静电平衡导体上的电荷分布
带电的导体内部没有电荷，电荷分布在导体的外表面．且在导体表面越尖锐的位置，电荷的密度越大，凹陷的位置几乎没有电荷．
考点二：尖端放电与静电屏蔽

尖端放电
静电屏蔽
原理
导体尖端的强电场使附近的空气电离，电离后的异种离子与尖端的电荷中和，相当于导体从尖端失去电荷.
当金属外壳达到静电平衡时，内部没有电场，因而金属的外壳会对其内部起保护作用，使它内部不受外部电场的影响．

应用或防止
应用：避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施．
防止：高压设备中导体的表面尽量光滑会减少电能的损失.
应用：电学仪器外面有金属壳，野外高压线上方还有两条导线与大地相连.

技巧总结：对静电平衡的理解
1．静电平衡的实质：金属导体放到场强为E0的电场中，金属中的自由电荷在电场力作用下定向移动导致导体一侧聚集负电荷，而另一侧聚集正电荷，感应电荷在导体内部产生与原电场方向相反的电场，导致合场强减小．当感应电荷继续增加，合场强逐渐减小，合场强为零时，自由电荷的定向移动停止．
2．对静电平衡的三点理解
(1)静电平衡是自由电荷发生定向移动的结果，达到静电平衡时，自由电荷不再发生定向移动．
(2)金属导体建立静电平衡的时间是非常短暂的．
(3)导体达到静电平衡后内部场强处处为零是指外电场E与导体两端的感应电荷产生的附加电场E′的合场强为零，E′＝－E.
3．静电平衡状态下的导体的电荷分布特点
(1)净电荷都分布在导体的表面，导体内部没有净电荷．
(2)感应电荷分布于导体两端，电性相反，电量相等，远同近异．

【题型归纳】
题型一：静电的防止与利用
1．（2020·武威第六中学高二月考）如图所示为某静电除尘器的工作原理图，根据此图请判断以下说法正确的是（　　）

A．集尘盘负极吸附大量粉尘的原因是粉尘带上了正电
B．离子发生器的作用是在空气经过时使其中的粉尘带上负电
C．若预过滤网破裂，不影响除尘器的除尘效果
D．该除尘器能有效去除空气中的有毒气体
2．（2020·汪清县汪清第四中学高二月考）关于静电的利用和防范，以下说法中正确的是（ ）。
A．没有安装避雷针的建筑物一定会被雷电击毁
B．油罐车行驶途中车尾有一条铁链拖在地上，避免产生电火花引起爆炸
C．飞机起落架的轮胎用绝缘橡胶制成，可防止静电积聚
D．手术室的医生和护士都要穿绝缘性能良好的化纤制品，可防止麻醉药燃烧






3．（2019·安徽蚌埠二中高二月考）处于强电场中的空气分子会被电离，使灰尘颗粒带电，利用此原理可以进行静电除尘． 如图所示，是一个用来研究静电除尘的实验装置，铝板与手摇起电机的正 极相连，缝被针与手摇起电机的负极相连，在铝板和缝被针中间放置点燃 的蚊香．转动手摇起电机，蚊香放出的烟雾会被电极吸附，停止转动手摇 起电机，蚊香的烟雾又会袅袅上升．关于这个现象，下列说法中正确的是（ ）

A．烟尘因为带负电而被吸附到缝被针上
B．烟尘颗粒在被吸附过程中离铝板越近速度越大
C．烟尘颗粒在被吸附过程中离铝板越近电势能越大
D．若烟尘颗粒在被吸附过程中带电量不变，离铝板越近加速度越大

题型二：导体上电荷的分布与尖端放电
4．（2020·靖西市第二中学高二月考）避雷针能够避免建筑物被雷击的原因是(　　)
A．云层中的电荷被避雷针通过导线导入大地
B．云层与避雷针发生摩擦，避雷针上产生的电荷被导入大地
C．避雷针的尖端向云层放电，中和了云层中的电荷
D．以上说法都不对
5．（2019·广东佛山一中高二期中）在高大的建筑物上安装避雷针的目的是
A．通过尖端放电中和云层中的电荷 B．避免放电现象的发生
C．直接导走云层中的电荷 D．增加电荷在建筑物上的积累
6．（2020·全国高二课时练习）如图所示是模拟避雷针作用的实验装置，金属板M、N间有两个等高的金属体A、B，A为尖头、B为圆头．将金属板M、N接在高压电源上，逐渐升高电源电压，首先观察到 ( )
A．A放电
B．B放电
C．A、B一起放电
D．A、B之间放电

题型三：静电平衡的内外电场技及其电荷分布
7．（2021·云南高二期末）如图所示，在一个半径为R的均匀金属球壳左侧M点放置一个带电量为-q的点电荷，O点为球壳的球心，已知M、O、N三点在一条直线上，，。静电力常量为K，球壳上感应电荷在N点产生的电场强度大小为（　　）

A． B． C． D．
8．（2021·全国高二专题练习）如图所示，一个原来不带电的半径为r的空心金属球放在绝缘支架上，右侧放一个电荷量为+Q的点电荷，点电荷到金属球的球心距离为3r。达到静电平衡后，下列说法正确的是（　　）


A．金属球右侧感应出负电荷
B．点电荷Q在金属球内产生的电场的场强处处为零
C．金属球最左侧表面的电势高于最右侧表面的电势
D．感应电荷在金属球球心处产生的电场场强大小为
9．（2021·全国高二专题练习）长为l的导体棒原来不带电，现将一带电荷量为的点电荷放在距棒左端R处，如图所示，当棒达到静电平衡后，棒上的感应电荷在棒内中点P处产生的电场强度（　　）


A．大小等于0 B．大小等于
C．大小等于 D．方向向右
题型四：静电屏蔽
10．（2021·全国高二）2018年我国的1100千伏特高压带电作业关键技术填补世界空白。超高压带电作业的电工穿戴的工作服是用包含铜丝的织物制成的，下列说法正确的是（　　）
A．铜丝电阻小，能对人体起到保护作用
B．电工被铜丝纺织的衣服所包裹，使体内电势保持为零，对人体起保护作用
C．电工被铜丝纺织的衣服所包裹，使体内电场强度保持为零，对人体起保护作用
D．铜丝必须达到一定的厚度，才能对人体起到保护作用
11．（2020·福建省南安市柳城中学高二期中）如图所示，将悬挂在细线上的带负电的小球A放在不带电的金属空心球壳C内（不和球壁接触），另有一悬挂在细线上的带负电的小球B向C靠近，则（ ）
A．A往左偏离竖直方向，B往右偏离竖直方向
B．A往左偏离竖直方向，B的位置不变
C．A的位置不变，B往左偏离竖直方向
D．A和B的位置不变
12．（2020·蚌埠田家炳中学高二月考）在电力行业，有一种“超高压带电作业法”。这种作业方法是施工人员穿上由金属丝和棉纱制成的“均压服”，使人体在接近高压带电体的过程中，逐步减小人体与高压带电体间的电势差，最终使人体的电势与高压带电体的电势相等。下列说法正确的是（　　）
A．“均压服”有静电屏蔽作用，使“均压服”内电势为零，可以保护人体
B．“均压服”有静电屏蔽作用，使“均压服”内的电场强度为零，可以保护人体
C．当人体的电势与高压带电体的电势相等时，电荷定向移动的速率较小，因此人体无危险
D．当人体的电势与高压带电体的电势相等时，电荷在“均压服”上移动，因此人体无危险
13．（2021·全国高二课时练习）下列关于静电的说法中错误的是（　　）
A．静电植绒是利用异种电荷相互吸引而使绒毛吸附在底料上
B．复印机是利用异种电荷相互吸引而使碳粉吸附在纸上
C．电疗针灸是静电在医学上的应用
D．飞机轮胎用导电橡胶制成，是为了避免静电对飞机造成的危害





【双基达标】
一、单选题
14．（2021·全国高二单元测试）人们行走时鞋子和地板由于摩擦产生静电，带电的离子会在地板表面对空气中的灰尘产生吸引，对电脑机房、电子厂房等单位会造成一定的影响。防静电地板又叫做耗散静电地板，当它接地时，能够使电荷耗散。地板在施工时，地板下面要铺设铝箔，铝箔要连接到地下预埋导体。下列关于防静电地板的说法，正确的是（　　）

A．地板下面铺设铝箔的作用是防潮
B．地板必须是绝缘体材料
C．地板必须是导电的，如地板中含有导电纤维
D．只要地板下面铺设铝箔，地板材料是绝缘的或导电的均可
15．（2021·浙江高二开学考试）生活科技上处处存在静电现象，有些是静电的应用，有些是要防止静电，下列关于静电的说法错误的是（　　）
A．在地毯中夹杂的不锈钢丝导电纤维，是防止静电危害
B．静电复印机应用了静电吸附原理
C．印染厂应该保持空气干燥，避免静电积累带来的潜在危害
D．在超高压带电作业中，电工所穿的高压工作服内有编织的金属丝，这样做能起到静电屏蔽的作用
16．（2017·醴陵市第一中学高二期末）下列关于避雷针的说法中，正确的是（　　）
A．避雷针避雷是不让电荷在云层中产生
B．为了美观，通常把避雷针顶端设计成球形
C．避雷针避雷是利用尖端放电的原理
D．避雷针安装在高大建筑物顶部，不能接地





17．（2021·全国高二专题练习）如图所示，把一个架在绝缘支架上的枕形导体放在正点电荷形成的电场中，导体处于静电平衡状态。下列说法正确的是（　　）


A．导体内部A点的电场强度大于B点的电场强度
B．感应电荷在A、B两点产生的附加电场强度EA=EB
C．感应电荷在A、B两点产生的附加电场强度EA＜EB
D．当开关S闭合时，电子从大地沿导线向导体移动
18．（2021·全国高二专题练习）如图所示，放在绝缘台上的金属网罩B内放有一个不带电的验电器C，若把一带有正电荷的绝缘体A移近金属网罩B，则（　　）

A．金属网罩B的内表面带正电荷，φB=φC=0
B．金属网罩B的右侧外表面带正电荷
C．验电器的金属箔片将张开，φBEB，故BC错误；
D．当开关S闭合时，电子从大地沿导线向导体移动，中和导体B端多余的正电荷，D正确；
故选D。
18．B
【详解】
A．金属罩B处于静电平衡状态，电荷分布在其外表面上，故A项错误；
B．由于静电感应，使金属罩B的左侧外表面感应出负电荷，所以金属罩B的右侧外表面感应出正电荷，故B项正确；
C．由于静电屏蔽，金属网罩内电场强度为零，故C上无感应电荷，验电器的金属箔片不会张开，故C项错误；
D．由静电屏蔽特点知，导体是等势体，导体表面是等势面，故D项错误；
故选B。
19．C
【详解】
电工穿的铜丝编织的高压作业量可以有效避免电工受到电击，使内部场强处处为零，对人体起到保护作用，主要应用了静电屏蔽原理，选项C正确，ABD错误。
故选C。
20．B
【详解】
A．尘埃在电场力作用下向集尘极迁移并沉积，说明尘埃带负电，A不符题意；
B．由于集尘极与电池的正极连接，电场方向有集尘板指向放电极，B符合题意；
C．负电荷在电场中受电场力的方向与电场力方向相反，C不符题意；
D．根据可得，同一位置带电荷量越多的尘埃所受电场力越大，故D不符题意；
故选B。
21．B
【详解】
管内接通静电高压时，管内存在强电场，它使空气电离而产生电子和正离子。电子在电场力的作用下，向正极移动时，碰到烟尘微粒使它带负电。所以金属管Q应接高压电源的正极，金属丝P接负极。构成类似于点电荷的辐向电场，所以越靠近金属丝，电场强度越强，故B正确，ACD错误。
故选B。
22．B
【详解】
A．将钢锯条和金属片分别跟静电起电机的两极相连，摇动起电机，使锯条带负电，金属片带正电，它们之间的空气被电离，电子在往金属片运动的过程中，遇到烟尘，使烟尘带负电，最终烟尘被吸附到金属片上，最后在重力的作用下，聚集在金属片底端的瓶子底部，所以该实验装置演示的是静电除尘现象，故A正确；
B．根据尖端放电知识可知，锯齿状的铁锯条附件的电场更强一些，所以锯条附近的电场不是匀强电场，故B错误；
C．由甲图知，金属片带正电，锯条带负电，所以锯条附近的电势低于金属片附近的电势，故C正确；
D．烟尘带负电，电场力对带负电的烟尘做正功，使得烟尘聚集到金属片上，故D正确。
由于本题选择错误的，故选B。
23．A
【详解】
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。a点离带电的细杆MN最近，带电的细杆MN在a点处产生的场强最大，则金属球上感应电荷在a点处产生的场强最大；而c点离带电杆最远，则金属球上感应电荷在c点处产生的场强最小，故A正确，BCD错误。
故选A。
24．B
【详解】
A．当负电荷放在金属壳外时，使金属壳上端带正电荷，下端带负电荷，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．因此绝缘板上的小纸屑（图中S）不会被吸引，故A错误；
B．当负电荷放在金属壳内时，使金属壳内部带正电荷，外部带负电荷，导致出现感应电场．从而使得绝缘板上的小纸屑（图中S）会被吸引，故B正确；
C．当负电荷放在金属壳外时，使金属壳上端带正电荷，由于下端接地，则不带电，两端仍出现电压，导致感应电场与外电场相互叠加，出现合电场强度为零．从而使得绝缘板上的小纸屑（图中S）不会被吸引，故C错误；
D．当负电荷放在金属壳内时，由于接地，则使金属壳外不带电，所以外部没有电场，从而使得绝缘板上的小纸屑（图中S）不会被吸引，故D错误；
25．A
【详解】
A．导体A静止平衡时，电荷分布在导体外表面，内部电场强度处处为零，故A正确；
B．根据电荷守恒定律，导体B上左端的负电荷等于右端的正电荷，故B错误；
C．导体B发生了静电感应，内部电场强度处处为零，即电荷A在P点产生电场强度EA，感应电荷在P点产生的电场场强E感的合场强为零，则知感应电荷在P点的场强一定不为零，故C错误；
D．导体B上各点电荷密度不同，场强大小不相等，故D错误。
故选A。
26．D
【详解】
A．处于静电平衡的导体，其内部导体部分的净电荷一定为零，原子里面正负电荷带电量相等，总电量为零，A错误；
B．处于静电平衡的导体，净电荷一定分布在其外表面，外表面可能带同种电荷也可能带异种电荷，B错误；
CD．处于静电平衡的导体，其内部感应电荷产生的场强与原电场的合场强一定为零，C错误，D正确。
故选D。
27．B
【详解】
A．上述驻极体制备过程中，分子取向在电场力作用发生转动，所以电场力要做功，故A错误；
B．带负电荷的颗粒从右图中的左端向右端移动过程中，电场力做正功，颗粒的电势能减小故B正确；
C．静电能吸附轻小物体，驻极体两端显示电性，可以通过能否吸附轻小纸屑判断口罩真伪，故C错误；
D．驻极体两端显示电性，电场在内部不为零，D错误；
故选B。
28．B
【详解】
A．雷雨天气不能在大树下避雨，因为树比较高，而且树上带有水，树木就成了导体，容易将雷电引下来，人在树下避雨就可能会触电，故A错误；
B．雷雨天气外出时，在空地上应立即蹲下，以免成为雷电的袭击目标，故B正确；
C．手机电磁波是雷电很好的导体，电磁波在潮湿大气中会形成一个导电性磁场，极易吸引刚形成的闪电雷击，故C错误；
D．雷雨天气切忌停留在电灯正下面，忌依靠在柱子、墙壁边、门窗边，以避免在打雷时产生感应电而致意外，故D错误。
故选B。
29．C
【详解】
A．导体处于静电平衡状态，内部场强处处为零，故A错误；
B．导体是个等势体，电势相等，故B错误；
C．感应电荷与小球在在导体内部场强和为零，因此感应电荷场强和小球场强大小相等，根据点电荷场强公式

可知，M点产生的场强大于在N点产生的场强，故C正确；
D．根据同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引，缘导体AB靠近P的一端的感应电荷为正电荷，故D错误。
故选C。
30．AC
【详解】
A．电场线由右向左，所以 b 端的电势比 d 点的低；故 A 正确；
BCD．达到静电平衡后，杆处于静电平衡状态，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φa＝φb，所以内部的场强处处为零，C 处的电场强度为 0，故BD 错误，C 正确；
故选AC．
31．BC
【详解】
A．导体球壳B的电荷都在外表面上，因此用取电棒C跟B的内壁接触，根本取不到电荷，因此不会使验电器的金属箔片张开，A错误；
B．用绝缘导线把验电器跟取电棒C的导体部分相连，再把取电棒与B的内壁接触，这时验电器的金属球和导体壳电势相等，会带上同种电荷，因此验电器金属箔片会张开，B正确；
CD．使验电器A靠近B，即使用金属网罩罩住B，在金属网内表面感应出负电荷，外表面感应出正电荷，在金属网外仍有电场，会使金属球A带负电荷，金属箔片带正电荷，金属箔片会张开；而如果金属网罩罩住A，由于静电屏蔽，A不会有感应电荷，金属箔片不会张开，因此C正确，D错误。
故选BC。
32．AC
【详解】
A．导体P处在带正电的小球Q产生的电场中，由于静电感应，导体的右端感应出正电荷，导体的左端感应出负电荷，故A正确；
B．处于静电平衡状态的导体内场强为0，故B错误；
C．C点和B点的场强等于导体上的感应电荷和带正电的小球Q产生的场强的叠加，并且为0，带正电的小球Q在C点产生的场强大于在B点产生的场强，所以导体上的感应电荷在C点产生的场强始终大于在B点产生的场强，故C正确；
D．用手摸导体P的左端时，相当于用导线将导体P与大地相连，因静电感应，电子流入导体P，最终导体P带负电，故D错误。
故选AC。
33．BC
【详解】
屏蔽服的作用是在穿上后，使处于高压电场中的人体内电场强度处处为零，从而使人体免受高压电场及电磁波的危害，可知BC正确，AD错误;
故选BC。
34．ABC
【详解】
A．印刷厂里，纸页之间的摩擦起电会使纸页相互吸附，从而粘在一起，A正确；
B．干净的人造纤维服装与人体摩擦力带电，所以衣服上就吸附灰尘，B正确；
C．在地毯上行走的人，与地毯摩擦过多，从而带电，当他伸手拉金属门把手时，会产生火花放电，严重时会使他痉挛，C正确；
D．油罐车有一条拖在地上的铁链，目的及时导走静电产生的电荷，防止起火爆炸，D错误。
故选ABC。
35．ABD
【详解】
A．室内勤拖地、勤洒些水，可以把室内的静电导入到地下而防止静电，故A正确；
B．要勤洗澡、勤换衣服，可以把人体因为摩擦产生的静电导入到地下而防止静电，故B正确；
C．柔软、光滑的化纤类衣物摩擦时容易产生静电，而且静电不容易导走，故C错误；
D．化纤地毯和塑料容易在摩擦中产生静电，而且静电不容易导走，所以尽量避免使用化纤地毯和塑料为表面材料的家具，故D正确。
故ABD。
36．0
【详解】
[1][2]若把B球跟A球的内壁相接触，则B球上的负电荷将转移到A球壳的外表面与原来带的正电荷中和，则B球上带电量为0，A球上电荷量为。
37．负 0
【详解】
[1] 物体C靠近AB的左端，由于静电感应，A端带负电，B端失去电子带等量的正电。
[2] 枕形金属导体AB处于静电平衡状态，内部的电场强度为零。
38．负 正 负 负
【详解】
[1][2]导体AB在带正电的物体C附近时，导体上的自由电子在静电力的作用下会向带电体的左边运动，故A端因有了多余的电子而带负电，右端因缺少电子而带正电；故答案为：负，正。
[3][4]若导体B端用导线经接地，导体与大地构成一个大导体，大地上的电子在静电力作用下集聚在A端，断开导线后，再移走A，则导体A端带负电；同理，在静电力作用下，远离带电物体的B端也将带负电荷。故答案均为负电荷。
39．负极 正极 大于
【详解】
[1][2].电子附在煤粉上，使煤粉带上负电荷，煤粉若能吸附在管壁上，说明管壁带正电荷， M接负极，N接电源正极；
[3].将金属棒与金属管壁看做电容器，则其内电场线分布情况如图所示．由图可知金属棒附近的M点处电场线较密，而靠近金属管壁的N点处电场线较疏，故M处场强比N处场强大，即.
40． 水平向右
【解析】
水平导体棒当达到静电平衡后，棒上感应电荷在棒内距离左端L处产生的场强大小与一带电量为−q的点电荷在该处产生的电场强度大小相等，则有：；由于该处的电场强度为零，所以方向与一带电量为−q的点电荷在该处产生的电场强度的方向相反，即水平向右．