人教版 (2019)必修 第三册4 静电的防止与利用同步达标检测题

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静电的防止与利用(建议用时：40分钟)◎题组一　静电平衡的理解及应用1．(2020·北京海淀区期末)下图显示了在外加匀强电场E0的情况下，无穷大导体板中静电平衡的建立过程。下列说法正确的是(　　)甲　　　　　乙　　　　　　丙A．图甲、图乙显示了导体内部带负电的电子在静电力作用下运动，而带正电的粒子不受静电力作用B．图丙中，导体内部场强处处为零C．图丙中，导体内部没有电场D．图丙中，导体AB表面感应电荷将在导体内部产生一个水平向左的电场，大小也为E0B　[题图甲、乙显示了导体内部带负电的电子在静电力作用下向左运动，易知带正电的粒子同样会受到静电力的作用，A错误；图丙中导体AB表面和CD表面的感应电荷将在导体内部产生一个水平向左的电场，大小也为E0，与原电场叠加后，使得导体内部场强处处为零，但电场E0和原电场依然存在，故B正确，C、D错误。]2．一金属球，原来不带电，现沿球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三点的场强大小分别为Ea、Eb、Ec，三者相比(　　)A．Ea最大　　 B．Eb最大C．Ec最大 D．Ea＝Eb＝EcC　[处于静电平衡状态的导体内部场强处处为零，故a、b、c三点的场强都为零。处于静电平衡状态的导体内部场强为零是感应电荷产生的电场与外电场叠加的结果，所以感应电荷在球内某点产生的电场的场强与MN在这一点产生的电场的场强等大反向。比较a、b、c三点感应电场的场强，实质上是比较带电体MN产生的电场在这三点的场强。由于c点离MN最近，故MN在c点产生的场强最大，则感应电荷在c点产生的场强也最大。正确选项为C。]3．如图，在真空中同一水平线上有两个点电荷A和B，所带电荷量分别为－Q和＋2Q，它们相距L，如果在两点电荷的连线上有一个半径为r(2r<L)的空心金属球(未画出)，且球心位于连线中心O点，求：(1)A在O点产生的电场强度的大小与方向；(2)球壳上的感应电荷在O点处产生的场强大小与方向。[解析]　(1)由点电荷场强公式E＝可知A在O点产生的电场强度的大小EA＝k＝，场强方向水平向左。(2)两个点电荷A和B在O点处产生的合场强大小为E0＝k＋k＝，方向水平向左。金属球最终处于静电平衡状态，根据静电平衡导体的特征可知，球壳上的感应电荷在O点处产生的场强大小与两个点电荷在O点处产生的合场强大小相等，方向相反，则球壳上的感应电荷在O点处产生的场强大小为E′0＝E0＝，方向水平向右。[答案]　(1)　方向水平向左　(2)　方向水平向右◎题组二　对静电屏蔽的理解4．(多选)(2021·郑州一中期中)如图所示，电力工作人员在几十万伏的高压线上进行带电作业，电工全身穿戴带电作业用的屏蔽服，屏蔽服是用导电金属材料与纺织纤维混纺交织成布后再做成的服装，下列说法正确的是(　　)A．采用金属材料编织衣服的目的是使衣服不易拉破B．采用金属材料编织衣服的目的是利用静电屏蔽C．电工穿上屏蔽服后，体内场强为零D．屏蔽服中的金属网不能起到屏蔽作用BC　[屏蔽服的作用是在穿上后，使处于高压电场中的人体外表面各部位形成一个屏蔽面，从而使人体免受高压电场的危害，可知B、C正确，A、D错误。]5．如图所示，A为空心金属球，B为金属球，A、B原来不带电，将另一带正电荷的小球C从A球开口处放入A球中央，不接触A球，然后用手接触一下A球的外表面，再用手接触一下B球，再移走C球，则(　　)A．A球带负电荷，B球带正电荷B．A球带负电荷，B球不带电C．A、B两球都带负电荷D．A、B两球都带正电荷B　[首先带正电荷的小球C从A球开口处放入A球中央，根据静电感应现象可知，A球内表面带负电荷，外表面带正电荷。用手接触A的外表面相当于把A接地，由大地传导过来的电子与A球外表面正电荷中和，使A球外表面不带电，此时A球对内起静电屏蔽作用，A球内的电场不影响外部。用手接触B时，无电荷移动，B球不带电。当带正电荷的C球从A球内移走后，A球内表面所带的负电荷移至外表面，所以此时A球带负电荷。由上述可知，选项B正确。]6．(2021·长沙雅礼中学期中)在下列选项图中，A是带正电的物体，B是金属网，C是原来不带电的验电器，则能使验电器的金属箔张开的是(　　)　A　　　B　　　　　C　　　　DC　[达到静电平衡后，各图电荷分布情况大致如图所示。由于静电屏蔽，选项A中验电器的金属箔不能张开。选项B中虽然金属网接地，但是金属网仍然处于静电平衡状态，故其内部电场强度处处为0。选项C中金属网外壳带正电，能使验电器的金属箔张开。选项D中金属网外部没有电场。A　　　B　　　　C　　　　　D]◎题组三　静电吸附的理解及应用7．小强在加油站加油时，看到加油机上有如图所示的图标，关于图标涉及的物理知识及其理解，下列说法正确的是(　　)A．制作这些图标的依据是静电屏蔽原理B．工作人员工作时间须穿绝缘性能良好的化纤服装C．化纤手套与接触物摩擦容易起电，存在安全隐患D．在加油站可以用绝缘的塑料梳子梳头C　[用塑料梳子梳头时会产生静电，戴非棉手套加油易产生静电，穿衣、脱衣也会产生静电，这些图标都是为了减少静电的产生，不是静电屏蔽，故A、D错误；工作人员工作时间穿绝缘性能良好的化纤服装，会引起静电，故B错误；化纤手套与接触物摩擦容易起电，有可能引起油料燃烧，故C正确。]8．如图是模拟避雷针作用的实验装置，金属板M接高压电源的正极，金属板N接负极。金属板N上有两个等高的金属柱A、B，A为尖头，B为圆头。逐渐升高电源电压，当电压达到一定数值时，可看到放电现象。先产生放电现象的是(　　)避雷针模拟实验A．A金属柱B．B金属柱C．A、B金属柱同时D．可能是A金属柱，也可能是B金属柱A　[根据导体表面电荷分布与尖锐程度有关可知，A金属柱尖端电荷密集，容易发生尖端放电现象，故选项A正确。]9．复印机的核心部件是有机光导体鼓，它是在一个金属圆柱表面涂盖一层有机光导体OPC(没有光照时OPC是绝缘体，受到光照时变成导体)而制成的。复印机的基本工作过程是：(1)在暗处的有机光导体鼓和一个金属丝电极之间加上高电压，金属丝附近空气发生电离，使转动鼓体均匀带上正电荷；(2)文件反射的强光通过光学系统在鼓上成像，鼓上形成“静电潜像”；(3)鼓体转动经过墨粉盒，潜像将带相反电荷的墨粉吸引到鼓体带电部位；(4)鼓体继续转动经过复印纸，带电复印纸又将墨粉吸引到复印纸上。以下说法正确的是(　　)(1)　　　　(2)　　　(3)　　　　(4)A．步骤(1)中发生了静电感应现象B．步骤(2)中发生了局部导电现象C．步骤(3)中发生了静电平衡现象D．步骤(4)中发生了静电屏蔽现象B　[在暗处的有机光导体鼓和一个金属丝电极之间加上高电压，金属丝附近空气发生电离，这是将空气电离的现象，A错误；文件反射的强光使鼓体上部分OPC变成导体，将电荷导走，有字的部分则仍是绝缘体，保留电荷，这是局部导电现象，B正确；鼓体转动经过墨粉盒，潜像将带相反电荷的墨粉吸引到鼓体带电部位，这是异种电荷相互吸引现象，C错误；鼓体继续转动经过复印纸，带电复印纸又将墨粉吸引到复印纸上，这是异种电荷相互吸引现象，D错误。]10．如图所示，先用绝缘细线将导体悬挂起来，并使导体带电。然后用带绝缘柄的不带电小球接触A点，再用小球与验电器接触。用同样的方法检验B、C部位的带电情况，则(　　)A．与A接触再与验电器接触，验电器箔片张开的角度最大B．与C接触再与验电器接触，验电器箔片张开的角度最大C．与A、B、C接触再与验电器接触，验电器箔片张开的角度一样大D．通过实验可确定导体上平坦部位电荷分布比较密集B　[带电导体的平坦部位电荷比较稀疏，凸出部位电荷比较密集，即C处电荷最密集，B处次之，A处最稀疏，因此小球接触A点时，取得的电荷量最少，与验电器接触时，验电器箔片得到的电荷量最少，箔片张开的角度最小；反之与C处接触时，箔片张开的角度最大。故B正确。]11．处于强电场中的空气分子会被电离为电子和正离子，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，下列说法正确的是(　　)A．烟尘因为带正电而被吸附到缝被针上B．同一烟尘颗粒在被吸附过程中离铝板越近速度越小C．同一烟尘颗粒在被吸附过程中离铝板越近速度越大D．同一烟尘颗粒在被吸附过程中如果带电荷量不变，离铝板越近则加速度越大C　[在铝板和缝被针中间形成强电场，处于强电场中的空气分子会被电离为电子和正离子，烟尘吸附电子带负电，而被吸附到铝板上，选项A错误；由于静电力做功，同一烟尘颗粒在被吸附过程中离铝板越近速度越大，选项C正确，B错误；由于离铝板越近，电场强度越小，同一烟尘颗粒在被吸附过程中如果带电荷量不变，离铝板越近则加速度越小，选项D错误。]12．(多选)如图所示，带负电的点电荷旁有一接地大金属板，A为金属板内一点，B为金属板左侧外表面上一点。下列关于金属板上感应电荷在A点和B点的电场强度方向的判断正确的是(　　)A．感应电荷在A点的电场强度沿E1的反方向B．感应电荷在A点的电场强度沿水平向右方向C．感应电荷在B点的电场强度可能沿E3方向D．感应电荷在B点的电场强度可能沿E2方向AC　[金属内部合电场强度为零，点电荷在A点产生的电场强度方向为E1，故感应电荷在A点产生的电场强度沿E1的反方向，A正确，B错误；因为B在金属板外表面上，那么B点的合电场强度方向应垂直金属板向外，而点电荷产生的分电场强度指向负电荷，对合电场强度进行分解，一个方向指向负电荷，一个方向则可能为题目所给的E3方向，故C正确，D错误。]13．以煤作燃料的电站，每天排出的烟气带走大量的煤粉，不仅浪费燃料，而且严重污染环境，利用静电除尘可以除去烟气中的煤粉。如图所示是静电除尘器的原理示意图，除尘器由金属管A和悬在管中的金属丝B组成，在A、B上各引电极a、b接直流高压电源。假定煤粉只会吸附电子，而且距金属丝B越近场强越大。(1)试判断所接高压电源的极性；(2)试定性说明静电除尘器的工作原理；(3)设金属管A的内径r＝3 m，长为L＝50 m，该除尘器吸附煤粉的能力D＝3.5×10－4 kg/(s·m2)，其工作一天能回收煤粉多少吨？(最后结果取三位有效数字)[解析]　(1)a为正极，b为负极。(2)由于煤粉吸附电子带负电，故将在电场作用下奔向电极，并吸附在电极上。(3)设一天回收煤粉的质量为m，管内表面积S＝2πrL，则m＝＝ t≈28.5 t。[答案]　(1)a为正极，b为负极　(2)带电粒子在电场作用下奔向电极，并吸附在电极上　(3)28.5 t