94 靜電的防止與利用

靜電的防止與利用同步練習一、單選題據(jù)新聞媒體報道：2018年8月31日下午，武漢工程職業(yè)技術學院一名大二學生駱某被雷擊倒地A.躲進小山洞不幸身亡。這一事件告誡我們，防雷十分重要。在野外遇到電閃雷嗚時，應當（）躲在大樹下A.躲進小山洞撐著鋼柄雨傘站在避雷針旁邊撐著鋼柄雨傘站在避雷針旁邊干燥的冬天開車門時手與金屬車門之間容易“觸電”，為了防止“觸電”，在淘寶上出現(xiàn)了名叫“靜電消除器”的產品，手持“靜電消除器”與車體金屬部分接觸一下（如圖所示），就可以防止“觸電”。關于這一現(xiàn)象及這一產品，下列說法不正確的是???這種“觸電”現(xiàn)象是一種靜電現(xiàn)象“靜電消除器”應該為導體人體通過“靜電消除器”與車體接觸時，人體與車體上的電荷都被“靜電消除器”吸收而消失人體通過“靜電消除器”與車體接觸時，人體與車體最終構成一個等勢體如圖所示，金屬球殼A帶有正電，其上方有一小孔。，靜電計B的金屬球》用導線與金屬小球c相連，以下操作所發(fā)生的現(xiàn)象正確的是將c移近A,但不與A接觸,B會張開一定角度將c與A外表面接觸后移開A,B不會張開一定角度將c與A內表面接觸時,B不會張開角度

將c從導線上解下，然后用絕緣細繩吊著從A中小孔置入A內，并與其內壁接觸,再提出空腔,與b接觸,8會張開一定角度4.如圖所示，在兩個固定電荷+q和-q之間放入兩個原來不帶電的導體,1、2、3、4為導體上的四個點，在達到靜電平衡后，各點的電勢分別是"代、％、％，則下列關系正確的是（）知，（淄-qi234*1A04>%>%>氣B.%=%>%=01C.魅<（P3<（P2<01D.魅=』3<一2=015.如圖所示為空腔球形導體（不帶電）,現(xiàn)將一個帶正電的小金屬球放入腔內，靜電平衡時，圖中A、8、C三點的電場強度E和電勢0的關系是（）EA>Eb>Ec,%>%>%Ea=Eb>Ec,魅=%>比Ea=Eb=Ec,魅=魅>比Ea>Eb>Ec,%>%>%6.如圖所示，兩個相同的空心金屬球M和N,M帶-Q電荷,N不帶電（M、N相距很遠,互不影響）,旁邊各放一個不帶電的金屬球P和R,當將帶正電Q的小球分別放入M和N的空腔中時（）A.P、R上均出現(xiàn)感應電荷P上沒有,而R上有感應電荷P上有，而R上沒有感應電荷D.P、R上均沒有感應電荷4.5.6.A.P、R上均出現(xiàn)感應電荷P上沒有,而R上有感應電荷P上有，而R上沒有感應電荷D.P、R上均沒有感應電荷7.一金屬球，原來不帶電，現(xiàn)沿球的直徑的延長線放置一均勻帶電的細桿MN,如圖所示.金屬球上感應電荷產生的電場在球內直徑上a、b、c三點的電場分別為如、Eb、Ec，三者相比有（）7.A.Ea最大B.Eb最大C.紀最大D.Ea=Eb=%8.金屬球殼原來帶有電荷,而驗電器原來不帶電，如圖所示,現(xiàn)將金屬球殼內表面與驗電器的金屬小球相連?驗電器的金屬箔將（）-不會張開B.一定會張開C.先張開，后閉合D.可能會張開如圖所示,水平放置的金屬板正上方放有一固定的正點電荷Q,一表面絕緣的帶正電小球（可視為質點且不影響Q的電場），從左端以初速度％滑上金屬板，沿光滑的上表面向右運動到右端，在該運動過程中（）小球做勻速直線運動小球先做減速運動,后做加速運動小球的電勢能保持不變靜電力對小球所做的功為零如圖所示，將一個驗電器放在一個帶正電的金屬球近旁,發(fā)現(xiàn)驗電器的箔片會張開，則（）2為時口驗電器的箔片帶正電驗電器的小球上帶正電若用一個金屬網(wǎng)罩將驗電器罩住，驗電器箔片將合攏若用一個金屬網(wǎng)罩將驗電器罩住，但金屬網(wǎng)罩接觸到驗電器的小球，驗電器箔片將繼續(xù)張開如圖所示，長為乙、傾角為9=30°的光滑絕緣不帶電的金屬棒AB長為L,O為AB的中點，在距離A點為R的C點處放一帶電量為Q的正點電荷,C與AB在一條直線上，如圖所示。下列說法正確的是（）TOC\o"1-5"\h\zR—?-i一■oL.一CAOB金屬棒上A點的電勢高于B點的電勢若將A端接地，金屬棒將帶上正電荷O點的電場強度為0金屬棒上感應電荷在0點產生的電場強度大小為"方請用學過的電學知識判斷下列說法正確的是（）油罐車后拖一條鐵鏈是為了防范靜電靜電實驗在晴天比在雨天容易做成功小鳥停在單根高壓輸電線上容易被電死電工穿絕緣衣比穿金屬衣安全三、計算題如圖所示，一薄壁導體球殼（以下簡稱為球殼）的球心在0點.球殼通過一細導線與端電壓。=90V的電池的正極相連,電池負極接地.在球殼外A點有一電量為q1=10X109C的點電荷,B點有一電量為q2=16X109C的點電荷。0A之間的距離di=20cm,OB之間的距離電=40cm.現(xiàn)設想球殼的半徑從a=10cm開始緩慢地增大到50cm,問:在此過程中的不同階段，大地流向球殼的電量各是多少？己知靜電力恒量k=9X109N?m2.C2.假設點電荷能穿過球殼壁進入導體球殼內而不與導體壁接觸。如圖所示,取一對用絕緣柱支撐的導體A和瓦使它們彼此接觸，起初它們不帶電,分別貼在導體A、B下部的金屬箔均是閉合的。請完成下面的實驗步驟。步驟一:把帶正電荷的物體C移近導體A穩(wěn)定后,A、B下部的金屬箔都（選填“會”或“不會”）張開。步驟二:此時把B向右移動稍許使其與A分開，然后移走C,待穩(wěn)定后A、B下部的金屬箔都（選填“會”或“不會”）張開。正確正確答案和詳細解析【正確正確答案】A【詳細解析】【分析】野外遇到電閃雷鳴時，由于有很高的電壓，容易使空氣電離從而導電，所以可以伏在地表，或躲在小山洞，應盡量避免躲在高樓或大樹下。應該盡量減低身體高度，即蹲下身子，抱住頭部，要是開車躲在車里面最最安全。掌握住一些生活常識本題即可求解?！窘獯稹?野外遇到電閃雷鳴時，由于有很高的電壓,容易使空氣電離從而導電,電流通過人體就會對人體造成傷害，甚至使人死亡，所以進入山洞是安全的，故A正確；B物體越高越容易與雷電接觸，故不能躲在大樹下，故B錯誤；鋼柄是導體，故易導電,對人體不安全，故C錯誤；D避雷針也是導體，且電流通過避雷針導入地下，所以靠近避雷針近也會對人體有危險，故D錯誤。故選A?！菊_正確答案】C【詳細解析】【分析】本題主要考查了生活中的靜電現(xiàn)象，比較容易。手接觸車體發(fā)生“觸電”是靜電現(xiàn)象，“靜電消除器”并不是消除了電荷，而是發(fā)生了電荷的中和。【解答】干燥的冬天，人體容易帶上靜電，當接觸金屬車門時就會出現(xiàn)放電現(xiàn)象，所以這種“觸電”現(xiàn)象是一種靜電現(xiàn)象，故A正確；手持“靜電消除器”與車體金屬部分接觸一下，人體帶上靜電通過“靜電消除器”發(fā)生中和，所以“靜電消除器”為導體，故B正確；根據(jù)電荷守恒定律，人體通過“靜電消除器”與車體接觸時，人體與車體上的電荷通過“靜電消除器”發(fā)生中和，而不是被“靜電消除器”吸收而消失了,故C錯誤；D.人體通過“靜電消除器”與車體接觸時，人體與車體處于靜電平衡，處于靜電平衡的整個導體是等勢體，故D正確。本題選不正確的，故選Co【正確正確答案】A【詳細解析】【分析】靜電平衡后，由于靜電感應，金屬球殼A內壁沒有電荷,電荷全部分布在外表面，通過感應或接觸起電,從而可判定靜電計的指針如何變化。本題考查對于感應起電的理解能力，抓住靜電平衡導體的特點，注意靜電平衡的電荷分布；同時還要區(qū)別B和C兩項中不同之處。【解答】把C逐漸從遠處向A靠近過程中，由于靜電感應，結合逆著電場線方向，電勢增加，則B的指針張開，故A正確；當把c與A的外表面接觸，則C帶正電，導致B的指針張開，故B錯誤；把c與A的內表面接觸，靜電平衡后，電荷只分布在外表面，但靜電計仍處于外表面，則B指針會張開，故C錯誤；c與A內壁接觸時，由于靜電屏蔽，使小球c不帶電；故再與b接觸時,B不會張開角度，故D錯誤。故選A。【正確正確答案】B【詳細解析】【分析】根據(jù)靜電平衡可知,同一個導體為等勢體，導體上的電勢處處相等，再由固定電荷產生的電場可以確定電勢的高低。達到靜電平衡后,導體為等勢體，導體上的電勢處處相等，這是解決本題的關鍵的地方,對于靜電場的特點一定要熟悉。【解答】達到靜電平衡后,導體為等勢體，導體上的電勢處處相等，所以可以得到％=%代=魅由于正電荷在右邊，所以越往右電場的電勢越高,所以％=%＞魅=甲1，故B正確,ACD錯誤。

故選B。5.【正確正確答案】D【詳細解析】【分析】將帶正電的小金屬球A放入腔中，當靜電平衡時，空腔球形導體內壁感應出負電荷，外表面感應出正電荷.整個空腔球形導體是一個等勢體，表面是一個等勢面.畫出電場線的分布，根據(jù)電場線越密，場強越大，順著電場線，電勢降低，判斷電勢的高低；本題抓住處于靜電平衡導體的特點是關鍵，比較場強大小和電勢高低常常畫電場線，形象直觀地判斷。【解答】當靜電平衡時，空腔球形導體內壁感應出負電荷，外表面感應出正電荷，畫出電場線的分布如圖，由于A處電場線較密,B處電場線較疏，。處場強為零，則如>Eb>E；C；根據(jù)順著電場線方向電勢降低,整個空腔球形導體是一個等勢體，表面是一個等勢面，分析可知電勢關系是/4>%>魅。故選D。6.【正確正確答案】B【詳細解析】解：分析:帶正電的物體是因為缺少電子,帶負電的物體是因為有多余的電子，當帶電體接觸不帶電的金屬空腔球殼時，電子發(fā)生轉移。本題考查感應帶電的實質：電子從導體的一部分轉移到另一部分,掌握靜電感應的原理，注意帶正電與帶負電的電量相等，是解題的關鍵。解答:把一個帶正電Q的小球放入原來不帶電的金屬空腔球殼內,帶負電的電子被帶正電的小球吸引到內表面，內表面帶負電，外表面剩余了正電荷帶正電，而R處于電場中，出現(xiàn)靜電感應現(xiàn)象，從而導致R上有感應電荷出現(xiàn)，若將帶正電Q的小球放入帶-Q電荷M空腔內時，因同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引，若正負電荷相等，則金屬殼上沒有多余電荷，則P處沒有電場,因而沒有感應電荷；若正負電荷不相等，則P處有電場，則出現(xiàn)感應電荷，故ACD錯誤,B正確。故選:B?！菊_正確答案】C【詳細解析】【分析】靜電平衡后,金屬球內的合場強處處為零，則金屬球上感應電荷產生的附加電場與帶電的細桿MN產生的場強大小相等，方向相反，相互抵消。根據(jù)帶電的細桿MN在abc三點產生的場強大小，判斷金屬球上感應電荷產生的電場在a、b、c三點的場強大小關系。本題靜電感應問題,抓住靜電平衡導體的特點是關鍵。常規(guī)題。要注意金屬球內場強為零是指合場強為零?！窘獯稹快o電平衡后，金屬球內的合場強處處為零,金屬球上感應電荷產生的附加電場與帶電的細桿MN產生的場強大小相等，方向相反，相互抵消。c點離帶電的細桿MN最近，帶電的細桿MN在c點處產生的場強最大，則金屬球上感應電荷在c點處產生的場強最大，即Ec最大，故C正確。故選C。【正確正確答案】B【詳細解析】【分析】驗電器的小金屬球與空心金屬球殼用導線連接，不論是連在球殼內部或是外邊，效果都一樣，即都使兩者成為一個共同的導體?！窘獯稹拷饘偾驓?、驗電器構成一個整體，電荷要重新分布，金屬箔片上帶上電荷所以張開，故B正確；ACD錯誤。故選B。【正確正確答案】ACD【詳細解析】【分析】金屬板在Q的電場中產生靜電感應現(xiàn)象，達到靜電平衡時，金屬板是一個等勢體,表面是一個等勢面,表面的電場線與表面垂直,分析小球的受力情況，確定其運動情況，判斷電場力是否做功。本題主要考查靜電感應現(xiàn)象及靜電平衡特點、電場力做功與電勢能變化的關系?！窘獯稹緼B.金屬板在Q的電場中達到靜電平衡時,金屬板是一個等勢體，表面是一個等勢面，表面的電場線與表面垂直,小球所受電場力與金屬板表面垂直，在金屬板上向右運動的過程中，電場力不做功,根據(jù)動能定理得知，小球的動能不變，速度不變，所以小球做勻速直線運動，故A正確,B錯誤；CD.由于電場力與小球的速度方向垂直，小球受到電場力的方向不變,電場力對小球不做功，小球的電勢能不變，故CD正確。故選ACD?！菊_正確答案】AC【詳細解析】【分析】導體內自由電荷在電場力作用下重新分布，導體兩端出現(xiàn)等量正負感應電荷的現(xiàn)象叫做感應起電;感應起電的實質是在帶電體上電荷的作用下，導體上的正負電荷發(fā)生了分離，使電荷從導體的一部分轉移到了另一部分，只有導體上的電子才能自由移動；導體的外殼對它的內部起到“保護”作用，使它的內部不受外部電場的影響，這種現(xiàn)象稱為靜電屏蔽；感應起電的實質不是產生了電荷，而是導體上的自由電荷從一端移動到另一端，從而使導體兩端帶上等量異號的電荷,且符合近端所帶電荷的電性與引起靜電感應的帶電體的電性相反,而遠端相同的規(guī)律；靜電屏蔽的意義:屏蔽使金屬導體殼內的儀器或工作環(huán)境不受外部電場影響，也不對外部電場產生影響?！窘獯稹拷?AB.將一個原來不帶電的驗電器移近在一個帶正電的金屬球由于靜電感應驗電器（導體）兩端出現(xiàn)等量正負感應電荷，近端的電荷的電性與帶正電的金屬球相反，帶負電,所以驗電器的小球帶負電,遠端的金屬箔片電荷帶正電，故A正確,8錯誤；CD.物理學中將導體中沒有電荷移動的狀態(tài)叫做靜電平衡，處于靜電平衡狀態(tài)的導體，內部電場強度處處為零；由此可推知，處于靜電平衡狀態(tài)的導體，電荷只分布在導體的外表面上，一個驗電器用金屬網(wǎng)罩罩住，當使帶電的金屬球靠近驗電器的金屬球時,驗電器的箔片不張開，我們把這種現(xiàn)象稱之為靜電屏蔽，故C正確，。錯誤；故選ACO【正確正確答案】CD【詳細解析】【分析】本題考查了電勢差和電場強度的關系；感應起電的本質是電荷的轉移，當金屬導體處于電場時會出現(xiàn)靜電平衡現(xiàn)象，關鍵要理解并掌握靜電平衡的特點。金屬棒達到靜電平衡，整個金屬棒是一個等勢體，棒內各點的場強為零,即感應電荷產生的電場強度與+q產生的電場強度大小相等、方向相反，根據(jù)靜電平衡的特點和點電荷場強公式結合求解。【解答】A.金屬棒達到靜電平衡，整個金屬棒是一個等勢體，則金屬棒上A點的電勢等于8點的電勢，故A錯誤;8.若將A端接地，大地上的電子跑到金屬棒將正電荷中和，所以金屬棒將帶上負電荷，故B錯誤；金屬棒達到靜電平衡，棒內各點的場強為零，則。點的電場強度為0,故C正確；金屬棒內各點的場強為零，棒上感應電荷在棒內中點0產生的場強大小與點電荷+q在該處產生的電場強度大小相等，方向相反,則感應電荷在0點產生的電場強度大小為&=篇*，故D正確。2故選CDo【正確正確答案】AB【詳細解析】【分析】油罐車在運輸過程中，不斷的相互摩擦，從而產生大量的靜電，通過后面裝一條拖地的鐵鏈，及時導走;雨天潮濕的空氣很容易將物體帶的電荷導走；鳥兩腳間的電勢差很小，故小鳥停在單根高壓輸電線上不會被電死；金屬絲網(wǎng)制成的衣、帽、手套、鞋，可以對人體起到靜電屏蔽作用。由此分析解題即可。本題考查靜電現(xiàn)象的掌握情況，注意掌握住基本的知識，對于生活中的一些現(xiàn)象要能夠用所學的知識來解釋.【解答】A、油罐車在運輸過程中，不斷的相互摩擦,從而產生大量的靜電，通過后面裝一條拖地的鐵鏈,及時導走，這是防止靜電危害。故A正確。8、靜電實驗在晴天比在雨天容易做成功，這是因為雨天潮濕的空氣很容易將物體帶的電荷導走。故B正確。。、因鳥兩腳間的電勢差很小,故小鳥停在單根高壓輸電線上不會被電死。故C錯誤。。、電力工人高壓帶電作業(yè)，全身穿戴金屬絲網(wǎng)制成的衣、帽、手套、鞋，可以對人體起到靜電屏蔽作用,使人安全作業(yè)。故D錯誤。故選AB?！菊_正確答案】解:分以下幾個階段討論：(1)由于球殼外空間點電荷缶、q2的存在，球殼外壁的電荷分布不均勻，用。表示面電荷密度.設球殼半徑a=10cm時球殼外壁帶的電量為Q],因為電荷如、q2與球殼外壁的電量Q]在球殼內產生的合場強為零，球殼內為電勢等于U的等勢區(qū)，在導體表面上的面&S所帶的電量為b4S,它在球殼的球心O處產生的電勢為AUr=k*,球殼外壁所有電荷在球心O產生的電勢4為TOC\o"1-5"\h\zU]=Z"U]=k^^=0(1)點電荷知、q2在球殼的球心0處產生的電勢分別為上，與*片，因球心O處的電勢等于球殼的電勢，按電勢疊加原理，即有kH+k%=U(2)di弓以代入數(shù)值后可解得球殼外壁的電量。]為。1=是-。*+知=-皿10-9。12因球殼內壁無電荷，所以球殼的電量。^等于球殼外壁的電量Q],即Q1=Q1=-8^10-9C(3)(2)當球殼半徑趨于電時(點電荷仍在球殼外)，設球殼外壁的電量變?yōu)镼2,球殼外的電荷Q]、q2與球殼外壁的電量Q2在殼內產生的合場強仍為零，因球殼內仍無電荷，球殼內仍保持電勢值為U的等勢區(qū)，則有k砰+k電+k&=U(4)

解得球殼外壁的電量。2=《一電奪片="16X10"9CTOC\o"1-5"\h\z12因為此時球殼內壁電量仍為零，所以球殼的電量就等于球殼外壁的電量，即Q1=Q2=-16X10-9C5在a=10cm到趨于0的過程中，大地流向球殼的電量為AQ±=Q11-Q1=-8x10-9C63當點電荷缶穿過球殼，剛進入球殼內導體半徑仍為d1,點電荷幻在球殼內壁感應出電量-Qj,因球殼的靜電屏蔽，球殼內電荷q±與球殼內壁電荷-Qj在球殼外產生的合電場為零，表明球殼外電場僅由球殼外電荷q2與球殼外壁的電荷Q3所決定.由于球殼的靜電屏蔽，球殼外電荷q2與球殼外壁的電荷Q3在球殼內產生的合電場為零，表明對電荷q2與Q3產生的合電場而言，球殼內空間是電勢值為U的等勢區(qū).q2與Q在球心O處產生的電勢等于球殼的電勢，即TOC\o"1-5"\h\zk^+kQ3=U7解得球殼外壁電量Q3=d1~-d1￡L2=-6X10-9C8球殼外壁和內壁帶的總電量應為Qm=Q3+-^1=-16x10-9C9在這過程中，大地流向球殼的電量為4%=Q^-^^=010這個結果表明：電荷Q］由球殼外極近處的位置進入殼內，只是將它在球殼外壁感應的電荷轉至球殼內壁，整個球殼與大地沒有電荷交換.4當球殼半徑趨于d2時點電荷q2仍在球殼外，令Q4表示此時球殼外壁的電量，類似前面第3階段中的分析，可得k^+k^4=U11由此得Q*=d—d牛=-12X10-9c七42k2d212=—22X10-9C球殼的電量Q^等于球殼內外壁電量的和，即LJQN=Q4+-^1大地流向球殼的電量為灰m=QN-Qm=-6X10-9C(13)當點電荷q2穿過球殼，