2020版高中物理（新教材）人教必修第3冊：課時分層作業(yè)4 靜電的防止與利用

課時分層作業(yè)(四)靜電的防止與利用(時間：40分鐘分值：100分)[合格基礎(chǔ)練]一、選擇題(本題共6小題，每小題6分，共36分)1．下列防雷措施可行的是()①在大樹下避雷雨；②停留在山頂、山脊的涼亭等地方避雷雨；③不要快速開摩托車、騎自行車或在雨中狂奔；④在空曠地帶，最好關(guān)掉手機電源。A．①③ B．②③C．①④ D．③④D[表面具有突出尖端的導(dǎo)體，在尖端部分電荷分布密度很大，使得其周圍電場很強，就可能使其周圍的空氣發(fā)生電離而引發(fā)尖端放電，因此，不要在大樹下避雨，別停留在山頂、山脊的涼亭等地方?？焖匍_摩托車、騎自行車或在雨中狂奔，身體的跨步越大，電壓就越大，雷電也越容易傷人。在空曠地帶使用手機通話，手機很有可能成為閃電的放電對象。故正確選項為D。]2．在手術(shù)時，為防止麻醉劑乙醚爆炸，地磚要用導(dǎo)電材料制成，醫(yī)生和護(hù)士要穿由導(dǎo)電材料制成的鞋子和外套、一切設(shè)備要良好接地，甚至病人身體也要良好接地。這是為了()A．殺菌消毒 B．消除靜電C．利用靜電 D．防止漏電B[在可燃?xì)怏w環(huán)境(如乙醚)中產(chǎn)生的靜電，容易引起爆炸，應(yīng)設(shè)法把產(chǎn)生的靜電消除掉(如導(dǎo)入大地)，因此選項B正確。]3．靜電除塵器是目前普遍采用的一種高效除塵器，如圖實線為除塵器內(nèi)電場的電場線，虛線為帶負(fù)電粉塵的運動軌跡，P、Q為運動軌跡上的兩點，下列關(guān)于帶電粉塵在P、Q兩點所受電場力的大小關(guān)系正確的是()A．FP＝FQ B．FP＞FQC．FP＜FQ D．無法比較C[Q處的電場線密，所以在Q點所受電場力大，選項C正確。]4．如圖是模擬避雷針作用的實驗裝置，金屬板M接高壓電源的正極，金屬板N接負(fù)極。金屬板N上有兩個等高的金屬柱A、B，A為尖頭，B為圓頭。逐漸升高電源電壓，當(dāng)電壓達(dá)到一定數(shù)值時，可看到放電現(xiàn)象。先產(chǎn)生放電現(xiàn)象的是()避雷針模擬實驗A．A金屬柱B．B金屬柱C．A、B金屬柱同時D．可能是A金屬柱，也可能是B金屬柱A[根據(jù)導(dǎo)體表面電荷分布與尖銳程度有關(guān)可知，A金屬柱尖端電荷密集，容易發(fā)生尖端放電現(xiàn)象，故選項A正確。]5．請用學(xué)過的電學(xué)知識判斷，下列說法正確的是()A．電工穿絕緣衣比穿金屬衣安全B．制作汽油桶的材料用金屬比用塑料好C．小鳥停在單根高壓輸電線上會被電死D．打雷時，待在汽車?yán)锉却谀疚堇镆ｋUB[由靜電屏蔽的知識可知，A、D選項均錯誤；金屬可以消除多余的靜電，B項正確；單根高壓輸電線上相距較近的兩點之間電阻很小，因而電壓較小，小鳥不會被電死，C選項錯誤。]6．如圖所示，一個方形的金屬盒原來不帶電，現(xiàn)將一個帶電荷量為＋Q的點電荷放在盒左邊附近，達(dá)到靜電平衡后，盒上的感應(yīng)電荷在盒子內(nèi)部產(chǎn)生的電場分布情況正確的是()ABCDC[金屬盒內(nèi)部由于處于靜電平衡狀態(tài)，因此內(nèi)部每點的合電場強度都為0，即金屬盒內(nèi)的每一點，感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場的電場強度都與點電荷＋Q在那點產(chǎn)生的電場的電場強度大小相等、方向相反，即感應(yīng)電荷的電場線與點電荷＋Q的電場線重合，但方向相反。]二、非選擇題(14分)7．如圖所示，在桌上放兩摞書，把一塊潔凈的玻璃墊起來，使玻璃離開桌面20～30cm。在寬0.5cm的紙條上畫出各種舞姿的人形，用剪刀把它們剪下來，放在玻璃下面，然后用一塊硬泡沫塑料在玻璃上擦，就可以看到小紙人翩翩起舞了。(1)為什么小紙人會翩翩起舞？(2)如果實驗前用一根火柴把“跳舞區(qū)”烤一烤，實驗效果會更好，此現(xiàn)象說明了什么？(3)如果向“跳舞區(qū)”哈一口氣，小紙人跳得就不活躍了，此現(xiàn)象說明了什么？[答案](1)硬泡沫塑料與玻璃板摩擦后帶上電荷，與紙人相互吸引。(2)說明在干燥環(huán)境中容易起電，其原因是干燥的空氣不會把摩擦后玻璃板上產(chǎn)生的電荷導(dǎo)走。(3)說明在潮濕的環(huán)境下，不易摩擦起電，因為潮濕的空氣具有導(dǎo)電能力，把摩擦后玻璃板上產(chǎn)生的電荷導(dǎo)走了。[等級過關(guān)練]一、選擇題(本題共4小題，每小題6分，共24分)1．如圖所示，在一電場強度為E的勻強電場中放有一個金屬空心導(dǎo)體，圖中a、b分別為金屬導(dǎo)體內(nèi)部與空腔中的兩點，則()A．a(chǎn)、b兩點的電場強度都為零B．a(chǎn)點的電場強度為零，b點的電場強度不為零C．a(chǎn)點的電場強度不為零，b點的電場強度為零D．a(chǎn)、b兩點的電場強度都不為零A[處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，其內(nèi)部場強為零，即Ea＝0；由于靜電屏蔽，球內(nèi)空腔的場強也為零，則Eb＝0，選項A正確。]2.如圖所示，A為空心金屬球，B為金屬球，A、B原來不帶電，將另一帶正電荷的小球C從A球開口處放入A球中央，不接觸A球，然后用手接觸一下A球，再用手接觸一下B球，再移走C球，則()A．A球帶負(fù)電荷，B球帶正電荷B．A球帶負(fù)電荷，B球不帶電C．A、B兩球都帶負(fù)電荷D．A、B兩球都帶正電荷B[首先帶正電荷的小球C從A球開口處放入A球中央，根據(jù)靜電感應(yīng)現(xiàn)象可知，A球內(nèi)表面帶負(fù)電荷，外表面帶正電荷。用手接觸A相當(dāng)于把A接地，由大地傳導(dǎo)過來的電子與A球外表面正電荷中和，使A球外表面不帶電，A球外表面電勢為零，此時A球?qū)?nèi)起靜電屏蔽作用，A球內(nèi)的電場不影響外部。用手接觸B時，無電荷移動，B球不帶電。當(dāng)帶正電荷的C球從A球內(nèi)移走后，A球內(nèi)表面所帶的負(fù)電荷移至外表面，所以此時A球帶負(fù)電荷。由上述可知，選項B正確。]3．(多選)如圖所示的靜電實驗(虛線框為金屬網(wǎng))能使左邊驗電器的金屬箔張開的是()ABCDAC[凈電荷分布在導(dǎo)體的外表面，選項A正確，選項B錯誤；選項C中兩個驗電器接觸，左側(cè)驗電器金屬箔應(yīng)張開，選項D中左邊的驗電器處于金屬網(wǎng)中，由于靜電屏蔽，金屬箔不會張開，選項C正確，選項D錯誤。]4．處于強電場中的空氣分子會被電離為電子和正離子，利用此原理可以進(jìn)行靜電除塵。如圖所示是一個用來研究靜電除塵的實驗裝置，鋁板與手搖起電機的正極相連，縫被針與手搖起電機的負(fù)極相連，在鋁板和縫被針中間放置點燃的蚊香。轉(zhuǎn)動手搖起電機，蚊香放出的煙霧會被電極吸附，停止轉(zhuǎn)動手搖起電機，蚊香的煙霧又會裊裊上升。關(guān)于這個現(xiàn)象，下列說法正確的是()A．煙塵因為帶正電而被吸附到縫被針上B．同一煙塵顆粒在被吸附過程中離鋁板越近速度越小C．同一煙塵顆粒在被吸附過程中離鋁板越近速度越大D．同一煙塵顆粒在被吸附過程中如果帶電荷量不變，離鋁板越近則加速度越大C[在鋁板和縫被針中間形成強電場，處于強電場中的空氣分子會被電離為電子和正離子，煙塵吸附電子帶負(fù)電，而被吸附到鋁板上，選項A錯誤；由于靜電力做功，同一煙塵顆粒在被吸附過程中離鋁板越近速度越大，選項C正確，B錯誤；由于離鋁板越近，電場強度越小，同一煙塵顆粒在被吸附過程中如果帶電荷量不變，離鋁板越近則加速度越小，選項D錯誤。]二、非選擇題(本題共2小題，共26分)5．(12分)如圖所示，長為l的金屬桿原來不帶電，在距其右端d處放一個電荷量為＋q的點電荷。(1)金屬桿中點處的電場強度為多少？(2)金屬桿上的感應(yīng)電荷在桿中點處產(chǎn)生的電場強度為多大？[解析](1)金屬桿處于靜電平衡狀態(tài)，其內(nèi)部場強處處為零。因此，金屬桿中點處的電場強度為0。(2)點電荷q在金屬桿中點處產(chǎn)生的場強E點＝keq\f(q,r2)＝eq\f(kq,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(d＋\f(l,2)))eq\s\up12(2))，方向水平向左。由于桿中點處的場強為零，所以感應(yīng)電荷在桿中點處產(chǎn)生的場強與點電荷在該處產(chǎn)生的場強大小相等，方向相反，所以，感應(yīng)電荷在桿中點處產(chǎn)生的場強大小E感＝E點＝eq\f(kq,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(d＋\f(l,2)))eq\s\up12(2))。[答案](1)0(2)eq\f(kq,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(d＋\f(l,2)))eq\s\up12(2))6．(14分)以煤作燃料的電站，每天排出的煙氣帶走大量的煤粉，不僅浪費燃料，而且嚴(yán)重污染環(huán)境，利用靜電除塵可以除去煙氣中的煤粉。如圖所示是靜電除塵器的原理示意圖，除塵器由金屬管A和懸在管中的金屬絲B組成，在A、B上各引電極a、b接直流高壓電源。假定煤粉只會吸附電子，而且距金屬絲B越近場強越大。(1)試判斷所接高壓電源的極性；(2)試定性說明靜電除塵器的工作原理；(3)設(shè)金屬管A的內(nèi)徑r＝3m，長為L＝50m，該除塵器吸附煤粉的能力D＝3.5×10－4kg/(s·m2)，求其工作一天能回收煤粉多少噸？(最后結(jié)果取三位有效數(shù)字)[解析](1)a為正極，b為負(fù)極。(