电场第4讲静电的防止与利用教师版5

第4 讲 静电的防止与利用1 静电场中的导体(1) 静电感应：把金属导体放在外电场E中，由于导体内的自由电子受电场力作用而定向运动，使导 体的两个端面出现等量的异种电荷，这种现象叫静电感应。( 2) 静电平衡：发生静电感应的导体两端感应的等量异种电荷形成一附加电场，当附加电场与外电场完 全抵消，即E = E时，自由电子的定向移动停止，这时的导体处于静电平衡状态。( 3) 导体处于静电平衡的特点：导体内部各点的场强为零，导体表面任意点的场强方向与该表面垂直2 .导体上的电荷分布(1) 电荷内部没有电荷，只分布在导体外表面。(2) 曲率半径大的地方(弯曲)电荷的密度小，曲率半径小的地方(平滑) 电荷的密度大.(3) 尖端放电4) 避雷针3. 静电屏蔽( 1) 处于电场中的空腔导体或金属网罩，其空腔部分的场强处处为零，即能把外电场遮住，使内部不受外部电场的影响，这就是静电屏蔽.( 2) 若导体空腔或网罩内没有带电体，则空腔内的电场恒为零，不受空腔外部电场的影响。4. 静电屏蔽在实际有重要应用( 1) 电学仪器或电子设备外面会有金属罩，通信电缆外面包有一层金属网可防止外电场的干扰。( 2) 电力工人在高压带电作业时，全身穿戴金属丝网制成的衣帽、手套、鞋子，可以对人体起静电屏蔽作用，使人安全作业.5. 静电吸附( 1 ) 静电除尘( 2) 静电喷漆( 3) 静电复印Page 2 of 13静电的防止与利用（A级）教师版例1】 使带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器的箔片开下列各图表示验电器上感应电荷的分布情况，正确的是【例2】如图所示,A、B是两个带有绝缘支架的金属球，它们原来均不带电，并彼 此接触现使带负电的橡胶棒C靠近A(C与A不接触)，然后先将A、B 分开，再将C移走.关于A、B的带电情况，下列判断正确的是A. A带正电，B带负电 B. A带负电，B带正电C. A、B均不带电D. A、B均带正电【答案】A例3】 一验电器原来带有一定电量的电荷，将一根用丝绸摩擦过的玻璃棒靠近验电器，则关于验电器指针张角的变化，下列哪些是不可能的 ()A. 张角变大B.张角变小C.张角先变大后变小D.张角先变小后变大答案】 C【例4】如图所示，A、B是两个不带电的相同的绝缘金属球，它们靠近带正电荷的金属球C,在下列情况中，判断 A、 B 两球的带电情况：(1) A、B接触后分开，再移去C，则 ， B(2) A、B接触，用手指瞬间接触B后再移去C，则A_B;(3) A、B接触，用手指接触A,先移去C后再移去手指，则A，B答案】(1) 带正电、带负电，(2) 带负电、带负电，(3) 不带电、不带电例5】 一个任意形状的金属导体，处于静电平衡状态时()A. 导体内部没有净电荷B.导体内部任意两点间的电势差不一定为零C.导体内部的场强不一定处处为零D 在导体表面上，电场线可以与导体表面成任意角【解析】A处于静电平衡状态的导体，净电荷在导体表面，所以A对.B 处于静电平衡状态的导体，是一个等势体，所以任意两点间无电势差，所以B错.C处于静电平衡状态的导体，内部场强处处为零，所以C错.D 处于静电平衡状态的导体，其表面场强不为零，场强的方向与面垂直，所以D对.【答案】A例6】 对于处在静电平衡状态的导体，以下说法中正确的是（）A. 导体内部既无正电荷，又无负电荷B. 导体内部和外表面处的电场均为零C. 导体处于静电平衡时，导体表面的电荷代数和为零D. 导体内部电场为零是外加电场与感应电荷产生的电场叠加的结果【答案】D【例7】一个带绝缘座的空心金属球A带有4x 10-8C的正电荷，有绝缘柄的金属小球B带A. Q = 10-8C,Q = 10-8CB.Q=2 x 10-8C,Q = 0ABABC Q = 0,Q = 2 x 10-8CD.Q=4 x 10-8C,Q =-2 x 10-8CABAB答案】 B有2xlO-8C的负电荷，使B球和A球的内壁接触，如图所示，则（）【例8】为了研究空腔导体内外表面的电荷分布情况，取两个验电器A和B,在 B上装一个几乎封闭的空心金属球C （仅在上端开有小孔），D是带有绝 缘柄的金属小球，如图所示。实验前他们都不带电，实验时首先将带正 电的玻璃棒（图中未画出）与C接触使C带电。以下说法正确的是A. 若将带正电的玻璃棒接触C外表面，则B的箔片带负电B. 若将带正电的玻璃棒接触C内表面，则B的箔片不会带电C. 使D接触C的外表面，然后接触A,操作若干次，观察到A的箔片张角变大 D使D接触C的内表面，然后接触A,操作若干次，观察到A的箔片张角变大答案】 C【例9】不带电的金属导体MNPQ的内部电荷包括自由电子和金属离子（即金属原子 失去自由电子后的剩余部分），图所示为导体内部电荷的简化示意图，其中“。” 表示自由电子，“”表示金属离子。把导体放到电场强度为E。的匀强电场中， 由于库仑力的作用，导体内部的电荷将重新分布。图是同学们画出的四幅图, 其中A、B两图描述了导体刚放入电场未达到静电平衡状态时，自由电子和 金属离子的定向运动情况（图中箭头代表它们定向运动的方向）；C、D两 图描述了导体达到静电平衡后，自由电子和金属离子的分布情况。则图的四幅图中，可能正确的例10】如图所示，当带正电的球C移近不带电的枕形金属导体时，枕形导体上的电荷移动情况是（）A.枕形金属导体上的正电荷向BC端移动，负电荷不移动B.C.枕形金属导体上的自由电子向A端移动，正电荷不移动枕形金属导体上的正、负电荷同时分别向B端和A端移动D.枕形金属导体上的正、负电荷同时分别向A端和B端移动答案】【例11】如图，在真空中把一原来不带电的绝缘导体AB向带负电的金属小球P缓慢地靠近（不相碰），下列说法正确的是（）A.B端的感应电荷越来越多答案】【例12】答案】B.C.D.AC导体内部场强越来越强导体的感应电荷在M点产生的场强恒大于在N点产生的场强导体的感应电荷在M、N两点产生的场强相等如图，长为L的导体棒原来不带电，现将一带电量为Q的点电荷放在距棒左端R处，规定无穷远处为零电势，当达静电平衡后，下列说法正确的为（）A.B.C.D.H L棒中心处的场强不为0棒中的感应电荷在棒中心处产生的电场强度为k （r + L/2）2将整个导体棒切割为左3和右2L为两部分，左L带电绝对值比右2L多将整个导体棒切割为左|和右2l为两部分，左l带电绝对值比右2l少【例13】如图所示，设想在真空环境中将带电导体球靠近不带电的导体。若沿虚线1将导体分成左右两部分，这两部分所带电荷量 分别为Q左、Q右；若沿虚线2将导体分成左右两部分，这两左右部分所带电荷量分别为Q左、Q右。下列推断正确的是左右A. Q 左+Q右可能为负左右B. Q左+Q右一定等于Q；+Q右左右左右C. 导体内虚线1上各点的场强小于虚线2上各点的场强D. 导体内虚线1上各点的场强等于虚线2上各点的场强【答案】BD【例14】如图所示，一个原来不带电的半径为r的空心金属球放在绝缘支架上，右侧放一个电荷量为+Q的点电荷，点电荷到金属球的球心距离为3r。达到 静电平衡后，下列说法正确的是、-3fA. 金属球的左侧感应出负电荷，右侧感应出正电荷B. 点电荷Q在金属球内产生的电场的场强处为零QC. 感应电荷在金属球球心处产生的电场强度大小为E=k9r 2D. 用导线的一端接触球的左侧，另一端接触球的右侧，球两侧电荷将中和答案】 C【例15】如图中接地的金属球A的半径为R，点电荷的电量Q，到球心距离为r，该点电荷的电场在球心O处的场强等于（）A. k k B. k + kC. 0 D. kr 2r 2【解析】静电感应的过程，是导体A （含大地）中自由电荷在电荷Q所形成的外电场下重新分布的过程，当处于静电平衡状态时，在导体内部电荷Q所形成的外电场E与感应电荷产生的“附加电场E ”同时存在的，且在导体内部任何一点，外电场电场场强E与附加电场的场强E大小相等，方向相反，这两个电场叠加的结果使内部的合场强处处为零即E内二0 .而电荷Q的电场在球心处的场强仍等 于kQ，即选项D是正确的.r 2答案】 D【例16】如图所示，一金属球原来不带电，现沿球的直径延长线放一均匀带电 的细杆MN，金属球上感应的电荷在球内直径a、b、c三点的场强大 小分别为E、E、E，三者相比（）abcA. E 最大aB. Eb 最大C. E 最大cD.相同【解析】带电细杆MN在其周围产生电场，可近似地用E = kQ计算，在MN的延长线上距离越远处电场r 2越弱，而在金属球内部，当静电平衡后场强处处为零，这是带电细杆MN所产生的场强与金属球上感应电荷所产生的场强合成得到的因此感应电荷所产生的场强与MN所产生的场强大小相等、方向相反，即E =E + E = 0，E = - E，由于c点距离细杆MN最近，MN所产生的电场在c内 感 外感外处的场强大于b处和a处的场强，所以金属球上感应电荷产生的电场在c处的场强E大于在b处 c的场强E及在a处的场强E，它们的关系为E VE VE baa b c【答案】C【例17】如图所示，用金属网把不带电的验电器罩起来，再使带电金属球靠近金属 网，则下列说法正确的是A. 箔片张开B.箔片不张开C.金属球带电电荷足够大时才会张开 D.金属网罩内部电场强度为零答案】 BD【例18】如图所示，一个验电器用金属网罩罩住，当加上水平向右的、场强大小为E的匀强电场时，下列说法正确的是（）A. 验电器的箔片张开B. 金属网罩内部空间存在向右的匀强电场C. 金属网罩上的感应电荷在金属网罩内部空间产生的电场方向水平向左D. 金属网罩内外表面都存在感应电荷答案】 C【例19】如图所示，在一电场强度有E的匀强电场中放一金属空心导体，图中a、b分别为金属导体内部与空腔中的两点，则（）A. a、b两点的场强都为零B. a点电场强度为零，b点不为零C. a点电场强度不为零，b点位零D. a、b两点电场强度均不为零4答案】 A例20】一个不带电的空心金属球，在它的球心处放一个正电荷，其电场分布是下图中的哪一个答案】 BPage 7 of 13【例21】如图所示，A为空心金属球，B为靠近A的另一个原来不带电 的枕形金属壳.将另一个带正电的小球C从A球开口处放入A 球中央，但不触及A球.则B出现的情况是（）A. 靠近A的一端带正电，远离A的另一端带负电B. 靠近A的一端带负电，远离A的另一端带正电C. 靠近A的一端带负电，远离A的另一端不带电D. 靠近A的一端带正电，远离A的另一端不带电【答案】B【例22】在一个导体球壳内放一个电量为+Q的点电荷，用E表示球壳外任一点的场强，则（）A. 当+Q在球壳中央时，E=0B. 不论+Q在球壳内何处，E 一定为零C. 只有当+Q在球心且球壳接地时，E=0D. 只要球壳接地，不论+Q在球壳内何处，E一定为零答案】 D【例23】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. q与球壳内表面的感应电荷在壳外的合场强为零B. 球壳内、外表面的感应电荷在壳外的合场强为零C. q在球壳外产生的电场强度为零D. q的电量变化时，球壳外电场随之改变答案】 A【例24】静电现象在自然界中普遍存在，我国早在西汉末年已有对静电现象的记载，春秋纬考异邮中有“玳瑁吸衣若”之说，但下列不属于静电现象的是A. 梳过头发的塑料梳子吸起纸屑B. 带电小球移至不带电金属球附近，两者相互吸引C. 通电导线放人磁场中受到力的作用D. 从干燥的地毯上走过，手碰到金属把手时有坡电击的感觉答案】 C例25】在我国北方天气干燥的季节里，脱掉外衣后再去拉金属门把手时，常会被电击，这是因为（ ）A. 干燥空气使人身体上聚集了大量电荷，手接触金属门把手时产生放电B. 干燥空气使金属门把手上有大量的电荷，手接触金属门把手时产生放电C天气干燥使门把手的电势较高，人的电势较低，手接触金属门把手时被电击D. 人脱衣时由于摩擦使人体带了大量电荷，手接触金属门把手时产生放电答案】 D【例26】以下叙述中属于静电危害的 ，属于静电防止的是，属于静电利用的是A. 在建筑物顶上安装避雷针B.人在地毯上行走后接触金属把手时有触电的感觉C. 在油罐车上连接搭地铁链D.静电植绒、静电复印答案】 B、AC、D例27】下列措施中，属于防止静电危害的是（）A. 油罐车后有一条拖在地面上的铁链条B. 小汽车上有一根露在外面的小天线C. 在印染厂中保持适当的湿度D. 在地毯中夹杂0.05 0.07mm的不锈钢丝导电纤维【答案】ACD例28】在下列各种措施中，目的是为了防止静电危害的是（）A. 电视机后盖上开有许多小孔B.电视机上装有一条户外天线C.在高大的建筑物顶端装有避雷针D.在烟道的中央装有静电除尘器答案】 C例29】下列属于预防静电危害做法的有 （）A. 利用静电现象进行喷涂打印B.利用静电现象制造静电喷涂机C.在制造轮胎的橡胶中添加导电材料 D.水泥厂利用静电除去空气中的粉尘答案】 C例30】关于静电的利用和防范，以下说法中正确的是（ ）。A. 没有安装避雷针的建筑物一定会被雷电击毁B. 油罐车行驶途中车尾有一条铁链拖在地上，避免产生电火花引起爆炸C. 飞机起落架的轮胎用绝缘橡胶制成，可防止静电积聚D. 手术室的医生和护士都要穿绝缘性能良好的化纤制品，可防止麻醉药燃烧答案】 B例31】为了防止静电的危害，应尽快把产生的静电导走，下面措施中不是防止静电危害的是（ ）A. 油灌车后面装一条拖地的铁链B.电工钳柄上套有绝缘的胶套C.飞机轮胎上装搭地线D.印刷车间中保持适当的湿度答案】 B例32】某农村小塑料加工厂的高频热合机（焊缝用）产生的电磁波频率和电视信号频率接近，由于该村 尚未通有线电视信号，空中的信号常常受到干扰，在电视荧屏上出现网状条纹，影响正常收看.为 了使电视机不受干扰，可采取的办法是（ ）A.将电视机用一金属笼子罩起来B. 将电视机用一金属笼子罩起来，并将金属笼接地C. 将高频热合机用一金属笼子罩起来D. 将高频热合机用一金属笼子罩起来，并将金属笼接地【答案】D例33】属于静电利用现象的是（）A.油罐车上连接地线 B.复印机复印文件资料C.屋顶按装避雷针D.印染厂车间保持湿度答案】 B例34】下列现象中，属于静电利用的是（）A. 在很高的建筑物顶端装上避雷针B. 在高大的烟囱中安装静电除尘器C. 油罐车后面装一根拖在地上的铁链条D. 存放易燃品的仓库的工人穿上导电橡胶做的防电靴答案】 B例35 】下列用电器中，利用静电的吸附作用进行工作的是（）A.电话机 B.电冰箱C.复印机 D.电饭煲答案】 C例36】避雷针能够避免建筑物被雷击的原因是（）A. 云层中带的电荷被避雷针通过导线导入大地B. 避雷针的尖端向云层放电，中和了云层中的电荷C. 云层与避雷针发生摩擦，避雷针上产生的电荷被导入大地D. 以上说法都不对【答案】B例37】下列说法正确的是（）A. 打雷时，人呆在木屋里要比呆在汽车里安全B. 处于静电平衡状态的导体，其内部的电场强度不为零C. 燃气灶点火器的放电电极做成针形是为了利用尖端放电现象D. 超高压带电作业的工人穿绝缘服比穿含金属丝的工作服安全答案】 C例38 】电视机的荧光屏表面经常有许多灰尘，这主要的原因A.灰尘的自然堆积B玻璃具有较强的吸附灰尘的能力C. 电视机工作时，屏表面温度较高而吸附灰尘D. 电视机工作时，屏表面有静电而吸附灰尘【答案】D【例39】利用静电除尘可以大量减少排放烟气中的粉尘.如图是静电除尘装置的示意图，烟气从管口 M进入，从管口 N排出，当A、B两端接上高压后，在电场作 用下管道内的空气分子被电离为电子和正离子，而粉尘在吸附了电子后最终附 着在金属管壁上，从而达到减少排放烟气中粉尘的目的.根据上述原理，下面 做法正确的是（）C. A 端、 B 端都接高压正极D. A端、B端都接高压负极A. A端接高压正极，B端接高压负极 B. A端接高压负极，B端接高压正极答案】 B例40】如图是某款家用空气净化器及其原理示意图，污浊空气通过过滤网后尘埃带电.图中充电极 b、 d接电源负极，集尘极a、c、e接电源正极（接地）下列说法正确的是（）A. 通过过滤网后空气中的尘埃带负电B. 尘埃在被吸附到集尘极e的过程中动能增大C. c、d两个电极之间的电场方向竖直向上D. 尘埃被吸附到集尘极a的过程中所受电场力做负功答案】 AB【例41】口罩中使用的熔喷布经驻极处理后，对空气的过滤增加静 电吸附功能。驻极处理装置如图所示，针状电极与平板电 极分别接高压直流电源正负极，针尖附近的空气被电离后, 带电粒子在电场力作用下运动，熔喷布捕获带电粒子带上 静电，平板电极表面为等势面，熔喷布带电后对电场的影 响可忽略不计，下列说法正确的是（）A.针状电极上，针尖附近的电场较弱针状毛极接电源正极平板电极B. 熔喷布上表面因捕获带电粒子将带负电C. 沿图中虚线向熔喷布运动的带电粒子，其加速度逐渐减小D. 两电极相距越远，熔喷布捕获的带电粒子速度越大答案】 C例42】如图四种仪器中，对电现象的利用，其原理不同于其它三种的是（）A静电除尘器 B静电复印机 C.电蚊拍 D静电植绒仪【答案】C例43】下列做法正确的是（）S J-10 1-2图 TA. 图1-1为静电喷涂机原理图，由图可判断微粒带正电B. 图1-2为金属球放入匀强电场后电场线分布图，A点场强大于B点C. 图1-3为模拟避雷针作用的实验装置，A、B金属柱等高，随电压升高，A先产生放电现象D. 元电荷实质上是指电子和质子本身答案】 C【例44】一金属容器置于绝缘板上，带电小球用绝缘细线悬挂于容器中，容器内的电 场线分布如图所示。A、B为容器内表面上的两点，下列说法正确的是（）A. A点的电场强度比B点的大B. 小球表面的电势比容器内表面的低C. B点的电场强度方向与该处内表面垂直D. 将检验电荷从A点沿不同路径移到B点，电场力所做的功不同【答案】C【例45】常见的使物体带电的方法有以下几种，分别是接触起电；摩擦起电；静电感应；电介质 的极化。电介质的极化原理是：一些电介质（绝缘体）的分子在受到外电场的作用时，在跟外电 场垂直的两个表面上会出现等量的正、负电荷，这种电荷不能离开电介质，也不能在电介质内部 自由移动，叫做束缚电荷。下列选项中正确的是A.静电感应及电介质极化后，内部场强均处处为零B. 用带电体靠近纸屑时，纸屑会被吸引，这是因为纸屑通过静电感应方式带了电C. 用丝绸摩擦后的玻璃棒靠近验电器的金属球时，靠近金属球时和接触金属球后验电器的金属箔 片都会张开一定角度，这两种情况下金属箔片所带电性不同D. 用毛皮摩擦橡胶棒，并用橡胶棒接近碎纸屑，部分纸屑被吸引后马上从橡胶棒上弹开，这一过 程的起电方式包括摩擦起电、电介质的极化、接触起电【答案】D1.不带电的导体P置于场强方向向右的电场中，其周围电场线分布如图所 示，导体P表面处的电场线与导体表面垂直，a、b为电场中的两点（）A. a点电场强度小于b点电场强度B. a点电势低于b点的电势C. 负检验电荷在a点的电势能比在b点的小D. 正检验电荷从a点移到b点的过程中，电场力做负功答案】 C