人教版 (2019)必修 第三册4 静电的防止与利用导学案

第九章　静电场及其应用

4　静电的防止与利用

基础过关练

题组一　静电平衡

1.(2023黑龙江鸡西四中月考)对于电场中处于静电平衡状态的导体,下列说法正确的是　              (　　)

A.导体内部的场强处处为零

B.导体内部没有电荷,电荷只分布在导体的外表面

C.导体内部场强是外电场与感应电荷电场叠加后的合场强,其大小为零

D.处于静电平衡的导体内部的自由电子不再运动

2.(2023河南创新联盟联考)如图所示,将一不带电的枕形导体放在一个点电荷+Q(Q>0)的右侧,C、D为枕形导体内部的两点,过D点的竖直虚线将导体分为左、右两部分,当达到静电平衡时,下列说法正确的是              (　　)

A.枕形导体左边部分带正电

B.枕形导体左边部分的电荷量大于右边部分的电荷量

C.C、D两点的电场强度相等

D.将点电荷+Q缓慢靠近枕形导体,C点的电场强度逐渐增大

3.(2022安徽卓越县中联盟期中联考)半径为R的金属球原来不带电,现将一个带电荷量为-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处产生的电场强度的大小和方向是(静电力常量为k)              (　　)

A.,向右　　　B.,向左

C.,向右　　　D.,向左

4.(2021山东枣庄三中月考)如图所示,在A、D两点放置电荷量分别为Q和2Q的正电荷,将一原来不带电的金属球放在A、D之间,使其球心位于AD的中点O处,球内B、C两点与O点距离相等,A、B、O、C、D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EB、EO、EC,则下列结论正确的是              (　　)

A.EB最大　　　B.EC最大

C.EO最大　　　D.EB=EO=EC

题组二　尖端放电

5.(2020广东新丰一中期中)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.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,将首先观察到              (　　)

A.A放电　　　B.B放电

C.A、B一起放电　　　D.A、B之间放电

7.(2022浙江宁波北仑中学期中)小黄在暑假旅游坐飞机时发现飞机尾翼尖端处有些很细的针,如图所示。这些细针的功能最有可能的是              (　　)

A.扰乱空气流

B.发射与地面飞机场联系的电磁波

C.预防雷电击中高空飞行的飞机

D.释放高速飞行与空气摩擦时产生的静电

题组三　静电屏蔽

8.(2023北京顺义一中月考)如图所示,用金属网把不带电的验电器罩起来,再使带电金属球靠近金属网,则下列说法正确的是              (　　)

A.箔片张开

B.箔片不张开

C.金属球带电荷量足够大时箔片才会张开

D.金属网罩内部电场强度不为零

9.(2022山东日照期末)如图所示,野外高压输电,在三条输电线上方还有两条导线与大地相连。这两条导线              (　　)

A.分别是火线和零线,用于传输电流

B.备用输电线,辅助高压线提高输电能力

C.加固高压输电线,防止脱落

D.形成一个稀疏的金属网,把高压线屏蔽起来免遭雷击

10.(2023河北邢台二中月考)以下关于静电屏蔽实验说法正确的是 (　　)

A.甲图中验电器的金属箔张开

B.乙图中验电器的金属箔不会张开

C.丙图中验电器的金属箔不会张开

D.甲、乙、丙三图中验电器的金属箔都张开

题组四　静电吸附

11.(2023河南豫北名校联考)静电除尘的原理结构图如图甲所示,静电喷涂的原理结构图如图乙所示,下列说法正确的是              (　　)

A.对图甲,电晕极与收尘极之间的电场为匀强电场

B.对图甲,电晕极附近的气体分子被强电场电离,电子向收尘极运动使含尘气体中的粉尘带负电,积累在筒壁一定量后进入下方的漏斗排出

C.对图乙,喷口喷出的雾化涂料微粒带正电,被涂工件不带电

D.对图乙,工件与喷口之间较强的电场使带电雾化涂料向带电的工件运动,正、负电荷的作用使涂料均匀地涂在工件上

答案与分层梯度式解析

第九章　静电场及其应用

4　静电的防止与利用

基础过关练

1.ABC　处于静电平衡状态的导体,导体内部的场强处处为零,A正确;处于静电平衡状态的导体内部没有电荷,电荷只分布在导体的外表面,B正确;处于静电平衡状态的导体的内部,由于外电场与感应电荷电场叠加,合场强为零,C正确;处于静电平衡的导体内部的自由电子不再做定向移动,而不是不再运动,电子的无规则运动仍在进行,D错误。

方法技巧　对静电平衡理解的要点

(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)导体达到静电平衡后内部电场强度处处为零,是指外电场与导体两端的感应电荷产生的电场的合电场强度为零。

2.C　根据同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引可知,当达到静电平衡时,枕形导体左边部分带负电、右边部分带正电,A错误;因为枕形导体整体为电中性,则左边部分的电荷量等于右边部分的电荷量,B错误;枕形导体处于静电平衡,其内部电场强度处处为零,即C、D两点的电场强度均为零,C正确;将点电荷+Q缓慢靠近枕形导体,导体内部电场强度仍处处为零,D错误。

3.A　金属球达到静电平衡后,内部合场强为零,球外点电荷在球心O点产生的场强与球上感应电荷在O点产生的场强等大反向,则球上感应电荷在球心O处产生的电场强度大小E=,方向向右,选A。

方法技巧　求处于静电平衡状态的导体的感应电荷产生的场强的方法

(1)运用E=k求出外电场场强E外的大小,判断E外的方向。

(2)由于导体处于静电平衡状态,则满足静电平衡条件E合=0。

(3)由E外+E感=0求出感应电荷产生的电场的场强E感的大小和方向。

4.B　A、D两点放置的电荷量分别为Q和2Q的正电荷形成的电场可以看作是在A、D两点的等量+Q的电场和放在D处的另一电荷+Q的电场的叠加。等量+Q在O点产生的场强为0,在B、C两点产生的场强大小相等,B点场强方向向右,C点场强方向向左,另一电荷+Q在B、O、C三点产生的电场均向左,根据矢量合成可知,B、O、C三点中,A、D两点放置的正电荷在C点产生的场强最大。因为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与A、D两点的正电荷在三点产生的场强等大反向,即EC最大,B正确。

5.A　避雷针利用了尖端放电的原理,在发生雷电时,避雷针上产生的感应电荷通过尖端放电,中和了云层中的电荷,可以使建筑物免遭雷击,选项A正确,B、C、D错误。

6.A　在导体外表面,越尖锐的位置,电荷的密度越大,其附近的电场强度越大,越容易使空气电离,从而产生放电现象。A为尖头,当逐渐增大电压时,A先放电,选项A正确,B、C、D错误。

7.D　飞机高速飞行时与空气摩擦产生静电,电荷在越尖锐的地方分布越多,可以通过尖端放电将静电释放出去,选D。

8.B　金属网是导体,从而形成了静电屏蔽,使金属网罩内部电场强度为零,外电场对网内的验电器不会产生影响,所以箔片不张开,与金属球所带电荷量无关,B正确。

知识拓展　静电屏蔽中导体壳不一定接地

　　封闭导体壳内部电场不受壳外电荷或电场影响。封闭导体壳不论接地与否,内部电场都不受壳外电荷影响。接地封闭导体壳外部电场不受壳内电荷的影响。

9.D　野外高压输电线受到雷击的可能性很大,所以在三条输电线上方还有两条导线,它们与大地相连,形成一个稀疏的金属网,起到静电屏蔽的作用,把高压线屏蔽起来免遭雷击,D正确。

10.C　甲中不会张开,金属网可以屏蔽外电场,A、D错误;乙中会张开,因为金属网未接地,网内的带电体可以对外界产生影响,B错误;丙中不会张开,因为金属网已接地,网内的带电体对网外无影响,网外的带电体对网内也无影响,C正确。

11.BD　对图甲,电晕极与收尘极之间的电场为辐向电场,不是匀强电场,A错误;对图甲,电晕极附近的气体分子被强电场电离,电子向收尘极运动使含尘气体中的粉尘带负电,积累在筒壁一定量后进入下方的漏斗排出,B正确;对图乙,喷口喷出的雾化涂料微粒带负电,被涂工件带正电,C错误;对图乙,工件与喷口之间较强的电场使带电雾化涂料向带电的工件运动,正、负电荷的作用使涂料均匀地涂在工件上,D正确。