第九章 静电场-7静电的防止与利用 高三物理一轮复习

「静电平衡与尖端放电」

1.(多选)关于静电感应和静电平衡，以下说法正确的是（  ）

A．静电感应是由于导体内的自由电子受静电力作用的结果

B．导体内的自由电子都不运动称为静电平衡

C．处于静电平衡状态时，导体所占空间各处电场强度均为零

D．处于静电平衡状态时，导体内部将没有多余的“净”电荷

【答案】AD

【解析】

静电平衡是由于导体内的自由电子受静电力的作用而发生定向移动，最后达到稳定的状态，选项A正确；达到静电平衡后，自由电子不再定向移动，但是仍然做无规则的热运动，选项B错误；导体处于静电平衡时，电荷只分布在导体外表面上，导体内部没有多余的“净”电荷，选项D正确；导体处于静电平衡时，导体内部的电场强度为零，但导体表面的电场强度不为零，选项C错误。

2.下列防雷措施可行的是（  ）

①在大树下避雷雨；

②停留在山顶、山脊的凉亭等地方避雷雨；

③不要快速开摩托车、骑自行车或在雨中狂奔；

④在空旷地带，最好关掉手机电源。

A．①③　　 B．②③

C．①④ D．③④

【答案】D

【解析】

表面具有突出尖端的导体，在尖端部分电荷分布密度很大，使得其周围电场很强，就可能使其周围的空气发生电离而引发尖端放电，因此，不要在大树下避雨，别停留在山顶、山脊的凉亭等地方。快速开摩托车、骑自行车或在雨中狂奔，身体的跨步越大，电压就越大，雷电也越容易伤人。在空旷地带使用手机通话，手机很有可能成为闪电的放电对象。故正确选项为D。

3.如图所示，一个方形的金属盒原来不带电，现将一个带电荷量为＋Q的点电荷放在盒左边附近，达到静电平衡后，盒上的感应电荷在盒子内部产生的电场分布情况正确的是（  ）

     A　　  　  B　 　　　 C 　     　D

【答案】C

【解析】

金属盒内部由于处于静电平衡状态，因此内部每点的合电场强度都为0，即金属盒内的每一点，感应电荷产生的电场的电场强度都与点电荷＋Q在那点产生的电场的电场强度大小相等、方向相反，即感应电荷的电场线与点电荷＋Q的电场线重合，但方向相反。

4.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

【答案】A

【解析】

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。

5.如图所示，在一电场强度为E的匀强电场中放有一个金属空心导体，图中a、b分别为金属导体内部与空腔中的两点，则（  ）

A．a、b两点的电场强度都为零

B．a点的电场强度为零，b点的电场强度不为零

C．a点的电场强度不为零，b点的电场强度为零

D．a、b两点的电场强度都不为零

【答案】A

【解析】

处于静电平衡状态的导体，其内部场强为零，即Ea＝0；由于静电屏蔽，球内空腔的场强也为零，则Eb＝0，选项A正确。

6.如图所示，将一个不带电的金属球A放在带正电的点电荷Q的左侧，当金属球达到静电平衡时，下列判断正确的是（  ）

A．金属球将产生出正电荷

B．金属球左侧将出现负的净电荷

C．点电荷Q在A的球心处产生的电场强度为零

D．A的内部合电场强度处处为零

【答案】D

【解析】

由于静电感应，金属球左侧带正电，右侧带负电，A、B错误；点电荷在球心产生的电场强度不为零，C错误；A的内部合电场强度处处为零，D正确。

7.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

【答案】B

【解析】

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。

8.在真空中有两个点电荷A和B，电荷量分别为－Q和＋2Q，相距为2l，如果在两个点电荷连线的中点O有一个半径为r(r≪l)的空心金属球，且球心位于O点，如图所示，则球壳上的感应电荷在O处的电场强度的大小为多少？方向如何？

【答案】，方向向右

【解析】

根据电场的叠加和静电平衡，球心O处的合场强为0，即感应电荷的电场强度与A、B两点电荷在O处所产生的合场强等大、反向，即E感＝EA＋EB＝k＋k＝，A、B在O处产生的电场强度方向向左，所以E感向右。

9.如图所示，长为l的金属杆原来不带电，在距其右端d处放一个电荷量为＋q的点电荷。

（1）金属杆中点处的电场强度为多少？

（2）金属杆上的感应电荷在杆中点处产生的电场强度为多大？

【答案】（1）0；（2）

【解析】

（1）金属杆处于静电平衡状态，其内部场强处处为零。因此，金属杆中点处的电场强度为0。

（2）点电荷q在金属杆中点处产生的场强E点＝k＝，方向水平向左。由于杆中点处的场强为零，所以感应电荷在杆中点处产生的场强与点电荷在该处产生的场强大小相等，方向相反，所以，感应电荷在杆中点处产生的场强大小E感＝E点＝。

「静电屏蔽」

10.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从小孔中放入球壳内，但不与B接触，达到静电平衡后，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】

因为金属壳的外表面接地，所以外表面没有感应电荷，只有内表面有感应电荷分布，且由于A带正电，则B的内表面带负电，D对，B、C错；B的空腔内有带正电的小球A产生的电场和金属壳内表面感应电荷产生的电场，所以空腔内电场强度不为零，A错。

11.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，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

【答案】B

【解析】

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，A球外表面电势为零，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。

12.(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】

净电荷分布在导体的外表面，选项A正确，选项B错误；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，选项C正确，选项D错误。

13.如图所示，将悬在绝缘细线上带正电的小球A放在不带电的金属空心球C内(不跟球壁接触)，再将一个悬挂在绝缘细线上的带负电的小球B向C靠近，但不接触时（  ）

A．小球A往左偏离竖直方向，小球B往右偏离竖直方向

B．小球A的位置不变，小球B往右偏离竖直方向

C．小球A往左偏离竖直方向，小球B的位置不变

D．小球A和B的位置都不变

【答案】B

对A受力分析：由于静电屏蔽，B球对球壳里面没有影响，A球受力情况不变，A球位置不变，A、C错；对B受力分析：球壳C不接地，A球对外界有影响，B球受到球壳的引力，B球向右偏离，B对D错。

14.一个带绝缘底座的空心金属球A带有4×10－8 C的正电荷，上端开有适当小孔，有绝缘柄的金属小球B带有2×10－8 C的负电荷，使B球和A球内壁接触，如图所示，则A、B带电荷量分别为（  ）

A．QA＝10－8 C，QB＝10－8 C

B．QA＝2×10－8 C，QB＝0

C．QA＝0，QB＝2×10－8 C

D．QA＝4×10－8 C，QB＝－2×10－8 C

【答案】B

【解析】

A、B接触中和后净电荷只分布在空心金属球A的外表面上，故B项正确。

15.如图所示，空心导体上方有一靠得很近的带有正电荷带电体。当一个重力可忽略不计的负电荷以速度水平飞入空心导体腔内，则该电荷的运动情况是（　　）

A．匀速直线运动     B．变速直线运动

C．向上偏转的曲线运动   D．向下偏转的曲线运动

【答案】A

【解析】

空心导体上方有一靠得很近的带有正电荷带电体，达到静电平衡后，空心导体为等势体，内部场强处处为零，重力可忽略不计的负电荷进入后不受电场力作用，可知该电荷在空心导体腔内做匀速直线运动，A正确，BCD错误。

16.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】

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；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；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。

17.一空心金属球壳内球心右侧放一带正电点电荷，于是在球内外形成如图所示电场，其中a在球心，b在球壳内壁，c在球壳内，d在球外，若以无穷远电势为0，下列说法正确的是（　　）

A．b点和c点电势均为0

B．c点电场强度大于a点电场强度

C．若一电子从a点运动到b点，电势能减少

D．两点电势差小于两点的电势差

【答案】D

【解析】

b点和c点电势相等，场强为零，但电势不为0，A错误；c点场强为零，a点场强不为零，c点电场强度小于a点电场强度，B错误；若一电子从a点运动到b点，电场力做负功，电势能增加，C错误；因为d点电势小于b点电势，所以两点电势差小于两点的电势差。D正确。

18.(多选)经典电磁场理论明确地给出了场中导体对静电场的影响，若把一个金属球壳置于匀强电场中，周围电场线分布会出现如图所示的情况，其中有a、b、c、d四个位置，a、d两点对称分布在球壳两侧，b位于球壳上，c位于球壳中心，则（　　）

A．四个位置的电势高低排列为

B．四个位置的场强大小排列为

C．球壳表面的电场线与球壳表面都垂直

D．感应电荷在球壳内部c处的场强为零

【答案】BC

【解析】

置于匀强电场中的金属球壳为等势体，故又依据沿着电场线方向电势是降低的可知，故A错误；依据电场线的疏密体现电场强度的强弱，由于a、d两点对称分布在球壳两侧，故金属壳内场强为零，故，故B正确；根据电场线与等势线垂直可知小球表面的电场线与为等势体的小球的表面垂直，故C正确；小球内部c处的合场强为零，由向右的外电场和向左的感应电场叠加而成，而感应电荷在球壳内部c处的场强不为零，故D错误。

「静电的防止与利用」

19.请用学过的电学知识判断，下列说法正确的是（  ）

A．电工穿绝缘衣比穿金属衣安全

B．制作汽油桶的材料用金属比用塑料好

C．小鸟停在单根高压输电线上会被电死

D．打雷时，待在汽车里比待在木屋里要危险

【答案】B

【解析】

由静电屏蔽的知识可知，A、D选项均错误；金属可以消除多余的静电，B项正确；单根高压输电线上相距较近的两点之间电阻很小，因而电压较小，小鸟不会被电死，C选项错误。

20.(多选)下列措施中，属于防止静电危害的是（  ）

A．运送汽油的油罐车后有一条拖在地面上的铁链

B．轿车顶部有一根露在外面的天线

C．印染车间总保持适当的湿度

D．铺在房间的地毯中夹杂着0.05 mm的不锈钢丝导电纤维

【答案】ACD

【解析】

油罐车后拖在地面上的铁链，可将车厢中由于摩擦等原因产生的静电及时导入大地，避免电荷越积越多，产生剧烈的高压放电，使油罐车起火爆炸，故A项正确；轿车顶部的天线是用来接收无线电信号的，如果不露在外面而置于车内，则天线处于金属外壳包围中，无法接收或影响无线电信号的接收效果，故B项错误；印染车间保持适当的湿度，可以将由于摩擦等原因产生的静电及时散失，避免影响印染质量，故C项正确；地毯中夹杂导电纤维同样是为了及时导走由于摩擦等原因产生的静电，故D项正确。

21.如图为静电除尘示意图，m、n 为金属管内两点。在 P、Q 两点加高电压时，金属管内空气电离。电离出来的电子在电场力的作用下，遇到烟气中的煤粉，使煤粉带负电，导致煤粉被吸附到管壁上，排出的烟就清洁了。就此示意图，下列说法正确的是（  ）

A．Q 接电源的正极，且电场强度Em＝En

B．Q 接电源的正极，且电场强度 Em＞En

C．P 接电源的正极，且电场强度 Em＝En

D．P 接电源的正极，且电场强度 Em＞En

【答案】B

【解析】

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A、C、D错误，B正确。

22.(多选)静电的应用有多种，如静电除尘、静电喷涂、静电植绒、静电复印等，它们依据的原理都是让带电的物质粒子在电场力作用下奔向并吸附到电极上，静电喷漆的原理如图所示，则以下说法正确的是（  ）

A．在喷枪喷嘴与被喷涂工件之间有一强电场

B．涂料微粒一定带正电

C．涂料微粒一定带负电

D．涂料微粒可以带正电，也可以带负电

【答案】AC

【解析】

静电喷涂的原理就是让带电的涂料微粒在强电场的作用下被吸附到工件上，而达到喷漆的目的，所以A正确。由题图知，待喷漆工件带正电，所以涂料微粒应带负电，C项正确。

23.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

【答案】C

【解析】

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。