9-4-靜電的防止與利用(作業(yè))(人教版2019必修第三冊)(解析版)

第4節(jié)靜電的防止與利用（作業(yè)時間：30分鐘）靜電平衡的特點(diǎn)和應(yīng)用1．如圖所示，將一個帶正電的小球放在本身不帶電的導(dǎo)體靠近端一側(cè)，由于靜電感應(yīng)，導(dǎo)體的A、B兩端分別出現(xiàn)負(fù)、正感應(yīng)電荷。則以下說法中正確的是（）A．端接一下地，導(dǎo)體將帶正電荷B．端接一下地，導(dǎo)體將帶負(fù)電荷C．因為兩端有電荷，所以導(dǎo)體內(nèi)部的電場強(qiáng)度不為0D．導(dǎo)體上的感應(yīng)電荷在導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生的電場強(qiáng)度為0【答案】B【詳解】AB．達(dá)到靜電平衡狀態(tài)以后，A處帶負(fù)電，B處帶正電，當(dāng)A端接一下地，會使大地的電子流入枕形導(dǎo)體，導(dǎo)體B處電荷被中和，則導(dǎo)體將帶負(fù)電。故A錯誤，B正確；CD．達(dá)到靜電平衡狀態(tài)以后，導(dǎo)體內(nèi)部的電場場強(qiáng)處處為0，導(dǎo)體上的感應(yīng)電荷在導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生的場強(qiáng)不為零。故CD錯誤。故選B。尖端放電2．如圖所示是模擬避雷針作用的實(shí)驗裝置，金屬板M、N間有兩個等高的金屬體A、B，A為尖頭、B為圓頭．將金屬板M、N接在高壓電源上，逐漸升高電源電壓，首先觀察到(

)

A．A放電B．B放電C．A、B一起放電D．A、B之間放電【答案】A【詳解】越尖的物體電荷的面密度越大，其附近的電場越強(qiáng)，越容易使空氣電離，從而產(chǎn)生放電現(xiàn)象．A為尖頭，當(dāng)逐漸增加電壓時，先放電，故A正確，BCD錯誤．靜電屏蔽3．如圖所示，用金屬網(wǎng)把驗電器罩起來，再使帶電金屬球靠近驗電器，則下面關(guān)于驗電器箔片的說法正確的是（）A．箔片張開B．箔片不張開C．帶電金屬球電量足夠大時才會張開D．箔片張開的原因是金屬網(wǎng)罩感應(yīng)帶電產(chǎn)生的電場【答案】B【詳解】靜電屏蔽：為了避免外界電場對儀器設(shè)備的影響，或者為了避免電器設(shè)備的電場對外界的影響，用一個空腔導(dǎo)體把外電場遮住，使其內(nèi)部不受影響，也不使電器設(shè)備對外界產(chǎn)生影響，故用金屬網(wǎng)把驗電器罩起來，再使帶電金屬球靠近驗電器，箔片不張開．故B正確、ACD錯誤．故選B．4．如圖所示，將懸掛在細(xì)線上的帶正電的小球A放在不帶電的金屬空心球C內(nèi)（始終不與球接觸），現(xiàn)將一個懸掛在絕緣細(xì)線上的帶負(fù)電的小球B放在C附近，待穩(wěn)定后，以下說法正確的是：（）A．A對B無靜電力作用，B對A無靜電力作用B．A向左偏離豎直方向，B向右偏離豎直方向C．A對B的靜電力向左，B對A的靜電力向右D．A的位置不變，B的位置也不變【答案】A【詳解】A在空心金屬球內(nèi)，由于靜電感應(yīng)，使得C外表面帶正電，BC相互吸引，所以B向右偏；而金屬空腔可以屏蔽外部電場，所以B的電荷對空腔C的內(nèi)部無影響，即AB之間無相互的靜電力，所以A位置不變．故選A．5．下圖中P是一個帶電體，N是一個不帶電的金屬空腔，在哪種情況下，放在絕緣板上的小紙屑（圖中S）會被吸引（

）A． B． C． D．【答案】B【詳解】A．當(dāng)負(fù)電荷放在金屬殼外時，使金屬殼上端帶正電荷，下端帶負(fù)電荷，兩端出現(xiàn)電壓，導(dǎo)致感應(yīng)電場與外電場相疊加，所以內(nèi)部電場強(qiáng)度為零．因此絕緣板上的小紙屑（圖中S）不會被吸引，故A錯誤；B．當(dāng)負(fù)電荷放在金屬殼內(nèi)時，使金屬殼內(nèi)部帶正電荷，外部帶負(fù)電荷，導(dǎo)致出現(xiàn)感應(yīng)電場．從而使得絕緣板上的小紙屑（圖中S）會被吸引，故B正確；C．當(dāng)負(fù)電荷放在金屬殼外時，使金屬殼上端帶正電荷，由于下端接地，則不帶電，兩端仍出現(xiàn)電壓，導(dǎo)致感應(yīng)電場與外電場相互疊加，出現(xiàn)合電場強(qiáng)度為零．從而使得絕緣板上的小紙屑（圖中S）不會被吸引，故C錯誤；D．當(dāng)負(fù)電荷放在金屬殼內(nèi)時，由于接地，則使金屬殼外不帶電，所以外部沒有電場，從而使得絕緣板上的小紙屑（圖中S）不會被吸引，故D錯誤；6．對于書本中幾幅插圖所涉及的物理現(xiàn)象或原理，下列說法不正確的是（）A．甲圖中，該女生和帶電的金屬球帶有同種性質(zhì)的電荷B．乙圖為靜電除塵裝置的示意圖，帶負(fù)電的塵埃被收集在線狀電離器B上C．丙圖中，燃?xì)庠钪须娮狱c(diǎn)火器點(diǎn)火應(yīng)用了尖端放電的原理D．丁圖中，兩條優(yōu)質(zhì)的話筒線外面包裹著金屬外衣應(yīng)用了靜電屏蔽的原理【答案】B【詳解】A．甲圖中，該女生接觸帶電的金屬球，與金屬球帶同種性質(zhì)的電荷，故A正確；B．乙圖中線狀電離器B帶負(fù)電，管壁A帶正電，帶負(fù)電的塵埃被收集在管壁A上，故B錯誤；C．丙圖中，燃?xì)庠钪须娮狱c(diǎn)火器點(diǎn)火應(yīng)用了尖端放電的原理，故C正確；D．金屬體殼能產(chǎn)生靜電屏蔽作用，兩條優(yōu)質(zhì)的話筒線外面包裹著金屬外衣應(yīng)用了靜電屏蔽的原理，故D正確。故選B。7．如圖所示，將一個不帶電的金屬球A放在帶正電的點(diǎn)電荷Q的左側(cè)，當(dāng)金屬球達(dá)到靜電平衡時，下列判斷正確的是（）A．金屬球?qū)a(chǎn)生出正電荷B．點(diǎn)電荷Q在A的球心處產(chǎn)生的電場強(qiáng)度為零C．金屬球左側(cè)將出現(xiàn)負(fù)的凈電荷D．A的內(nèi)部合電場強(qiáng)度處處為零【答案】D【詳解】A．感應(yīng)起電的實(shí)質(zhì)電子的轉(zhuǎn)移，沒有產(chǎn)生新的電荷，故A錯誤；BD．由于球處于靜電平衡狀態(tài)，所以內(nèi)部的場強(qiáng)為零，即正電荷和感應(yīng)電荷在內(nèi)部產(chǎn)生的合場強(qiáng)為零，正點(diǎn)電荷Q在球心處產(chǎn)生的場強(qiáng)方向向左，所以感應(yīng)電荷在球內(nèi)球心處產(chǎn)生的場強(qiáng)方向向右，故B錯誤，D正確；C．達(dá)到靜電平衡后，金屬球右側(cè)將出現(xiàn)負(fù)的凈電荷，屬球左側(cè)將出現(xiàn)正的凈電荷，故C錯誤。故選D。8．在點(diǎn)電荷-Q的電場中，一金屬球處于靜電平衡狀態(tài)，A為球內(nèi)一點(diǎn)，B為球外表面附近一點(diǎn)，則球上感應(yīng)電荷在A點(diǎn)和B點(diǎn)所激發(fā)的附加場強(qiáng)EA′和EB′的方向在下列幾個選項對應(yīng)的圖中最有可能的是（）A． B．C． D．【答案】C【詳解】金屬球處于靜電平衡狀態(tài)，則金屬球內(nèi)部電場強(qiáng)度處處為零，點(diǎn)電荷在A點(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度和感應(yīng)電荷在A點(diǎn)激發(fā)的電場強(qiáng)度等大反向，點(diǎn)電荷在A點(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度從A點(diǎn)指向，因此，感應(yīng)電荷在A點(diǎn)激發(fā)的電場強(qiáng)度沿兩點(diǎn)連線指向背離的方向；金屬球處于靜電平衡狀態(tài)，整個導(dǎo)體是一個等勢體，導(dǎo)體表面是一個等勢面，根據(jù)電場線與等勢面之間的關(guān)系可知，球外表面附B點(diǎn)的點(diǎn)場線垂直于金屬球表面，如圖所示根據(jù)矢量疊加原理，B點(diǎn)所激發(fā)的附加場強(qiáng)EB′的方向在角度范圍內(nèi)都是有可能的。結(jié)合以上分析可知C正確。故選C。9．如圖所示，原來不帶電的金屬球，現(xiàn)沿球直徑的延長線上放置一個點(diǎn)電荷，球內(nèi)直徑上三點(diǎn)a、b、c，三點(diǎn)場強(qiáng)大小分別為、、三者相比（）A．最大 B．最大C．最大 D．【答案】D【詳解】靜電平衡后，金屬球上感應(yīng)電荷產(chǎn)生的附加電場與點(diǎn)電荷產(chǎn)生的場強(qiáng)大小相等，方向相反，金屬球內(nèi)的合場強(qiáng)處處為零，所以a、b、c三點(diǎn)的場強(qiáng)是相等的，都是0。故選D。10．如圖所示，小明同學(xué)在坐飛機(jī)的時候發(fā)現(xiàn)機(jī)翼末端邊緣有一條條針一樣的裝置，此裝置作用是（）A．防止閃電擊中飛機(jī)，起到避雷針的作用 B．加強(qiáng)電磁通訊信號，起到天線的作用C．通過尖端放電使云層中的電荷消失 D．釋放飛機(jī)表面的靜電【答案】D【詳解】飛機(jī)在飛行時與大氣摩擦在表面產(chǎn)生靜電，采用尖端放電的原理釋放靜電。故選D。11．如圖所示，在左邊的絕緣支架上插上頂針（其頂端是尖的），在頂針上裝上金屬風(fēng)針，若給風(fēng)針附近的圓形金屬板接上正高壓極，風(fēng)針接負(fù)高壓極，風(fēng)針尖端放電會使其旋轉(zhuǎn)起來，下列說法中正確的是（）A．風(fēng)針尖端附近的電場線分布較密B．風(fēng)針附近的空氣在強(qiáng)電場下發(fā)生電離C．空氣中的陽離子會向風(fēng)針的尖端運(yùn)動D．交換金屬板與風(fēng)針?biāo)鶐щ姾呻娦?，風(fēng)針的尖端會有正電荷射出【答案】ABC【詳解】A．在導(dǎo)體外表面，越尖銳的位置電荷的密度越大，附近的電場越強(qiáng)，所以風(fēng)針尖端附近的電場線分布較密，故A正確；B．風(fēng)針附近的空氣中殘留的帶電粒子在強(qiáng)電場的作用下發(fā)生劇烈的運(yùn)動，把空氣中的氣體分子撞“散”，也就是使分子中的正負(fù)電荷分離，即發(fā)生電離，故B正確；C．因為風(fēng)針接負(fù)高壓極，所以空氣中的陽離子會向風(fēng)針的尖端運(yùn)動，故C正確；D．交換金屬板與風(fēng)針?biāo)鶐щ姾呻娦?，風(fēng)針的尖端不會有正電荷射出，因為正電荷固定在金屬原子核內(nèi)，故D錯誤。故選ABC。12．如圖所示，M點(diǎn)有電荷量為Q的負(fù)點(diǎn)電荷，在距離點(diǎn)電荷為r處放入厚度為d的平行金屬板，N點(diǎn)為金屬板內(nèi)距表面為的點(diǎn)，MN連線與金屬板表面垂直。當(dāng)金屬板處于靜電平衡時，下列說法正確的是（）A．金屬板的左側(cè)面感應(yīng)出正電荷B．金屬板的左側(cè)面感應(yīng)出負(fù)電荷C．感應(yīng)電荷在N點(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度，方向沿MN連線向右D．感應(yīng)電荷在N點(diǎn)產(chǎn)