9-4-靜電的防止與利用(2019人教版必修第三冊(cè))(解析版)

9.4靜電的防止與利用課后培優(yōu)練課后培優(yōu)練級(jí)練培優(yōu)第一階——基礎(chǔ)過(guò)關(guān)練1．有一接地的導(dǎo)體球殼，如圖所示，球心處放一點(diǎn)電荷q，達(dá)到靜電平衡時(shí)，則（）A．點(diǎn)電荷q的電荷量變化時(shí)，球殼外電場(chǎng)隨之改變B．點(diǎn)電荷q在球殼外產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度為零C．球殼內(nèi)空腔中各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度都為零D．點(diǎn)電荷q與球殼內(nèi)表面的電荷在殼外的合場(chǎng)強(qiáng)為零【答案】D【解析】【詳解】A．由于球殼接地，在靜電平衡后，球殼與大地是等勢(shì)體，所以球殼外的電場(chǎng)為0，不隨q的變化發(fā)生變化，A錯(cuò)誤；B．平衡狀態(tài)后，q與球殼內(nèi)表面的電荷在殼外的合場(chǎng)強(qiáng)為零，q單獨(dú)在球殼外產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度不為零，B錯(cuò)誤；CD．金屬球殼外表面接地，所以球殼外表面不帶電，內(nèi)表面帶與q相反電性的電荷，當(dāng)?shù)竭_(dá)靜電平衡狀態(tài)后，q與球殼內(nèi)表面的電荷在殼外的合場(chǎng)強(qiáng)為零，故C錯(cuò)誤，D正確。故選D。2．如圖所示，把一個(gè)架在絕緣支架上的枕形導(dǎo)體放在正電荷形成的電場(chǎng)中，導(dǎo)體處于靜電平衡時(shí)，下列說(shuō)法正確的是（

）A．A、B兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度相等，且都不為零B．A、B兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度不相等C．感應(yīng)電荷產(chǎn)生的附加電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小EA>EBD．當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合后，A、B兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度不為零【答案】C【解析】【詳解】AB．導(dǎo)體處于靜電平衡狀態(tài)，導(dǎo)體是一個(gè)等勢(shì)體，導(dǎo)體內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)處處為零，A、B兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度都為零，AB錯(cuò)誤；C．在導(dǎo)體內(nèi)部，感應(yīng)電荷產(chǎn)生的附加電場(chǎng)與正電荷在同一點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)等值反向，正電荷在A點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)較大，故EA>EBC正確；D．當(dāng)電鍵S閉合時(shí)，電子從大地沿導(dǎo)線向?qū)w移動(dòng)，導(dǎo)體依然是一個(gè)等勢(shì)體，導(dǎo)體內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)處處為零，D錯(cuò)誤。故選C。3．取一對(duì)用絕緣支柱支持的金屬導(dǎo)體A和B，使它們彼此接觸。起初它們不帶電，貼在它們下部的金屬箔是閉合的?，F(xiàn)在把帶正電荷的球C移近導(dǎo)體A，可以看到A、B上的金屬箔都張開(kāi)了。下列說(shuō)法正確的是（）A．A端內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)比B端內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)小B．A端內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)比B端內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)大C．若用手摸一下A端，移走C，AB帶正電D．若用手摸一下A端，移走C，AB帶負(fù)電【答案】D【解析】【詳解】AB．帶正電荷的球C移近導(dǎo)體A，在A的左端感應(yīng)出負(fù)電荷，在B的右端出現(xiàn)正電荷，電荷只分布在外表面，內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)處處為零，故AB錯(cuò)誤；CD．當(dāng)手碰在金屬導(dǎo)體，不論是A端還是B端時(shí)，因人體和金屬導(dǎo)體都是導(dǎo)體，會(huì)使人體和大地的電子流入金屬導(dǎo)體；移去手指再移去C后，AB因有了多余的電子而帶負(fù)電。故C錯(cuò)誤，D正確。故選D。4．物理課時(shí)，老師將一不帶電的金屬球殼用絕緣支架固定。球殼橫截面如圖所示，球心為O，A是球心左側(cè)一點(diǎn)。當(dāng)老師把絲綢摩擦過(guò)的玻璃棒緩慢靠近A點(diǎn)，可判定（）A．球殼將帶上負(fù)電B．沿過(guò)A的虛線將球殼分為左、右兩部分，則左側(cè)球殼的帶電量小于右側(cè)球殼的帶電量C．A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度逐漸增大D．球殼上的感應(yīng)電荷在A點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度逐漸增大【答案】D【解析】【詳解】A．絲綢摩擦過(guò)的玻璃棒帶正電，靠近A點(diǎn)，則球殼左邊帶負(fù)電右邊帶正電，整體仍顯示電中性，不帶電，故A錯(cuò)誤；B．因?yàn)檎w顯示電中性，正電荷與負(fù)電荷數(shù)量相等，無(wú)論怎樣將球殼分開(kāi)，兩部分的帶電量始終相同，故B錯(cuò)誤；C．球殼內(nèi)部形成靜電屏蔽，內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)處處為零，玻璃棒緩慢靠近A點(diǎn)，A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度一直為零，故C錯(cuò)誤；D．玻璃棒緩慢靠近A點(diǎn)，玻璃棒在A點(diǎn)形成的場(chǎng)強(qiáng)增大，而A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度一直為零，則球殼上的感應(yīng)電荷在A點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度逐漸增大，故D正確。故選D。5．如圖是一款避雷針原理演示器，上下金屬板之間用絕緣材料固定，尖端電極和球形電極與下金屬板連接，給上下金屬板接感應(yīng)圈并逐漸升高電壓，當(dāng)電壓逐漸升高時(shí)（）A．尖端電極先放電 B．球形電極先放電 C．兩電極同時(shí)放電 D．兩電極都不放電【答案】A【解析】【詳解】由圖示可知，一個(gè)為尖頭、一個(gè)為圓頭。當(dāng)上下金屬板接在高壓電源上，因末端越尖越容易放電，故可以觀察到尖的金屬柱容易放電，這種放電現(xiàn)象叫做尖端放電，故A正確，BCD錯(cuò)誤。故選A。6．避雷針能夠避免建筑物被雷擊的原因是（）A．云層中帶的電荷被避雷針通過(guò)導(dǎo)線導(dǎo)入大地B．避雷針的尖端向云層放電，中和了云層中的電荷C．云層與避雷針發(fā)生摩擦，避雷針上產(chǎn)生了電荷D．以上解釋都不正確【答案】B【解析】【詳解】帶電荷的云層靠近避雷針時(shí)，在避雷針尖端感應(yīng)出與云層相反的電荷，達(dá)到一定程度就會(huì)向空中放電，中和云層中的電荷，從而避免遭受雷擊，故B正確，ACD錯(cuò)誤。故選B。7．如圖所示，P是一個(gè)帶電體，S代表放在絕緣板上的一些小紙屑，而N是一個(gè)不帶電的空金屬球。那么，各圖中的紙屑S不會(huì)被其帶電體P吸引的是（）A． B．C． D．【答案】A【解析】【詳解】A．由于空腔金屬球（或者網(wǎng)罩）無(wú)論是否接地，都能把外部的電場(chǎng)屏蔽起來(lái)不讓它影響內(nèi)部，A正確；B．若把空腔金屬球（或者網(wǎng)罩）接地，就能夠把內(nèi)部帶電體的電場(chǎng)屏蔽起來(lái)不讓它影響外部電器，B項(xiàng)中金屬球未接地，金屬球內(nèi)表面和外表面都有感應(yīng)電荷，紙屑S會(huì)被其帶電體P吸引。B錯(cuò)誤；CD．C、D中帶電體與紙屑在同一空間中，不夠成靜電屏蔽，會(huì)被吸引，CD錯(cuò)誤。故選A。8．如圖所示用金屬網(wǎng)把原來(lái)不帶電的驗(yàn)電器罩起來(lái)，再使帶正電的金屬小球靠近驗(yàn)電器，在此過(guò)程中（）A．金屬網(wǎng)的左側(cè)感應(yīng)出負(fù)電荷B．驗(yàn)電器的箔片感應(yīng)出正電荷C．金屬網(wǎng)的電勢(shì)與驗(yàn)電器中金屬球的電勢(shì)相同D．金屬網(wǎng)中的感應(yīng)電荷在箔片處的合電場(chǎng)強(qiáng)度為零【答案】C【解析】【分析】【詳解】A．根據(jù)靜電感應(yīng)可知，金屬網(wǎng)的左側(cè)感應(yīng)出正電荷，故A錯(cuò)誤；B．金屬網(wǎng)把原來(lái)不帶電的驗(yàn)電器罩起來(lái)，產(chǎn)生靜電屏蔽，只有外側(cè)帶電，金屬網(wǎng)以內(nèi)不帶電，故B錯(cuò)誤；C．靜電屏蔽時(shí)，整體是一個(gè)等勢(shì)體，金屬網(wǎng)的電勢(shì)與驗(yàn)電器中金屬球的電勢(shì)相同，故C正確；D．金屬網(wǎng)中的感應(yīng)電荷與金屬小球在箔片處的合電場(chǎng)強(qiáng)度為零，故D錯(cuò)誤。故選C。9．如圖所示，放在絕緣臺(tái)上的金屬罩B內(nèi)放有一個(gè)不帶電的驗(yàn)電器C，如把一帶有正電荷的絕緣體A移近金屬罩B，則（）A．金屬罩B內(nèi)的場(chǎng)強(qiáng)不為零B．在B的右側(cè)內(nèi)表面帶正電荷C．若將B接地，驗(yàn)電器的金屬箔片將張開(kāi)D．B和C電勢(shì)處處相等【答案】D【解析】【分析】【詳解】A．由于金屬網(wǎng)罩的靜電屏蔽作用，內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)為零，A錯(cuò)誤；B．由于金屬網(wǎng)罩的靜電屏蔽作用，B的內(nèi)表面不帶電，金屬網(wǎng)罩表面的自由電子重新分布，B的右側(cè)外表面帶正電荷，B的左側(cè)外表面負(fù)電荷，B錯(cuò)誤；C．由于金屬網(wǎng)罩的靜電屏蔽作用，B內(nèi)的場(chǎng)強(qiáng)為零，驗(yàn)電器的金屬箔片不張開(kāi)，C錯(cuò)誤；D．金屬網(wǎng)罩處于靜電平衡狀態(tài)，是等勢(shì)體，D正確。故選D。10．（多選）在一次科學(xué)晚會(huì)上，一位老師表演了一個(gè)“魔術(shù)”：如圖所示，一個(gè)沒(méi)有底的空塑料瓶上固定著一根鐵鋸條和一塊易拉罐（金屬）片，把它們分別跟靜電起電機(jī)的兩極相連。在塑料瓶里放一盤點(diǎn)燃的蚊香，很快就看見(jiàn)整個(gè)透明塑料瓶里煙霧繚繞。則下列說(shuō)法正確的是（）A．鋸條和金屬片之間為勻強(qiáng)電場(chǎng)B．鋸條附近的電場(chǎng)強(qiáng)度最大C．若鋸條接電源負(fù)極，金屬片接正極，當(dāng)搖動(dòng)起電機(jī)時(shí)，煙霧會(huì)向金屬片移動(dòng)D．當(dāng)把起電機(jī)一搖，頓時(shí)塑料瓶清澈透明，當(dāng)起電機(jī)停止搖動(dòng)一段時(shí)間后，又會(huì)是煙霧繚繞【答案】BCD【解析】【詳解】A．由于鋸條和金屬片形狀不同，面積不等，且鋸條上電荷分布不均勻，則鋸條和金屬片之間的電場(chǎng)不為勻強(qiáng)電場(chǎng)，故A錯(cuò)誤；B．由于鋸條上尖端部分比較多，聚集的電荷最多，則電場(chǎng)強(qiáng)度最大，故B正確；C．起電機(jī)產(chǎn)生高電壓使鋸條和金屬片之間的電場(chǎng)將空氣中的分子電離，電離出來(lái)的電子被煙塵顆粒吸附，俘獲電子的煙塵顆粒帶負(fù)電，容易被帶正電的金屬片吸引，故煙霧會(huì)向金屬片移動(dòng)，故C正確；D．當(dāng)把起電機(jī)一搖，鋸條和金屬片之間形成電場(chǎng)，電離空氣分子，使煙塵顆粒吸附電子后被帶正電的金屬片（或鋸條）吸引，從而使塑料瓶清澈透明。當(dāng)起電機(jī)停止搖動(dòng)一段時(shí)間后，鋸條和金屬片上的電荷被中和，電場(chǎng)消失，則瓶中又會(huì)煙霧繚繞，故D正確。故選BCD。11．（多選）如圖所示的靜電實(shí)驗(yàn)（虛線框?yàn)榻饘倬W(wǎng)）能使左邊驗(yàn)電器的金屬箔張開(kāi)的是（）A． B． C． D．【答案】AC【解析】【分析】【詳解】AB．凈電荷分布在導(dǎo)體的外表面，故A正確，B錯(cuò)誤；CD．選項(xiàng)C中兩個(gè)驗(yàn)電器接觸，左側(cè)驗(yàn)電器金屬箔應(yīng)張開(kāi)，選項(xiàng)D中左邊的驗(yàn)電器處于金屬網(wǎng)中，由于靜電屏蔽，金屬箔不會(huì)張開(kāi)，故C正確，D錯(cuò)誤。故選AC。12．（多選）如圖所示，金屬殼放在絕緣墊上，能起到屏蔽點(diǎn)電荷電場(chǎng)作用的是（）A． B． C． D．【答案】ABD【解析】【詳解】A．當(dāng)正電荷放在金屬殼外時(shí)，使金屬殼左端帶負(fù)電荷，右端帶正電荷，兩端出現(xiàn)電壓，導(dǎo)致感應(yīng)電場(chǎng)與外電場(chǎng)相疊加，所以內(nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)度為零起到屏蔽的作用，故A正確；B．當(dāng)正電荷放在金屬殼外時(shí)，使金屬殼左端帶負(fù)電荷，由于右端接地，則不帶電，兩端仍出現(xiàn)電壓，導(dǎo)致感應(yīng)電場(chǎng)與外電場(chǎng)相疊加，所以內(nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)度為零起到屏蔽的作用，故B正確；C．當(dāng)正電荷放在金屬殼內(nèi)時(shí)，使金屬內(nèi)殼帶負(fù)電荷，外殼帶正電荷，出現(xiàn)電場(chǎng)，導(dǎo)致出現(xiàn)感應(yīng)電場(chǎng)沒(méi)起到屏蔽的作用，故C錯(cuò)誤；D．當(dāng)正電荷放在金屬殼內(nèi)時(shí)，由于接地，則使金屬殼外不帶電，內(nèi)部左、右端都帶負(fù)電荷，而外部沒(méi)有電場(chǎng)，從而起到屏蔽的作用，故D正確；故選ABD。培優(yōu)第二階——拓展培優(yōu)練1．如圖所示，把原來(lái)不帶電的金屬殼B的外表面接地，將一帶正電的小球A從小孔中放入金屬殼內(nèi)，但不與B發(fā)生接觸，達(dá)到靜電平衡狀態(tài)后，則()A．B的空腔內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度為零 B．B不帶電C．B的外表面帶正電 D．B的內(nèi)表面帶負(fù)電【答案】D【解析】【詳解】由于靜電感應(yīng)，金屬球殼B內(nèi)壁感應(yīng)出負(fù)電荷，A帶正電，則B的空腔內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度不為零．金屬球殼B外表面接地，大地中電子跑到球殼B上將正電荷中和，所以B帶負(fù)電．靜電平衡后，金屬球殼B是一個(gè)等勢(shì)體．D正確，思路分析：靜電平衡后，由于靜電感應(yīng)，金屬球殼B內(nèi)壁感應(yīng)出負(fù)電荷，外表面接地，不帶電．B的空腔內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度不為零．金屬球殼B是一個(gè)等勢(shì)體．試題點(diǎn)評(píng)：本題考查對(duì)于感應(yīng)起電的理解能力．抓住靜電平衡導(dǎo)體的特點(diǎn)，就能正確解答．2．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)不與C的內(nèi)壁接觸，在C附近另外有一個(gè)懸掛在細(xì)線上的帶負(fù)電的小球B，則（）A．A，B兩球均不偏離豎直方向B．A球不偏離豎直方向，B球向右偏離豎直方向C．A球向左偏離豎直方向，B球不偏離豎直方向D．A球向左偏離豎直方向，B球向右偏離豎直方向【答案】B【解析】【詳解】CD．由于靜電屏蔽，小球B的電場(chǎng)對(duì)A無(wú)影響，小球A不會(huì)偏離豎直方向，選項(xiàng)CD錯(cuò)誤；AB．由于靜電感應(yīng)空心球C的內(nèi)表面帶負(fù)電，外表面帶正電，小球B和空心球C之間異種電荷相吸引，小球B會(huì)偏離豎直方向向右靠近C球，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確。故選B。3．半徑為R的金屬球原來(lái)不帶電，現(xiàn)將一個(gè)帶電量為-Q（Q>0）的點(diǎn)電荷放在球的左側(cè)，點(diǎn)電荷的位置和球心等高且距離球左側(cè)l=3R，如圖所示。當(dāng)球達(dá)到靜電平衡后，球上感應(yīng)電荷在球心O處產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度大小和方向是（靜電力常量為k）（）A．，向右 B．，向左 C．，向右 D．，向左【答案】A【解析】【分析】【詳解】當(dāng)球達(dá)到靜電平衡后，內(nèi)部合場(chǎng)強(qiáng)為零，即點(diǎn)電荷在球心O點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)與感應(yīng)電荷在O點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)等大反向，則球上感應(yīng)電荷在球心O處產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度大小方向向右。故選A。4．如圖所示，在A、D兩點(diǎn)放置