2024年高考物理必修三專題練習(xí)第4節(jié) 靜電的防止與利用

《模型畫法·物理課堂》馮考必勝第4節(jié)靜電的防止與利用【刷基礎(chǔ)】【題型1處于靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)特點(diǎn)】1．[遼寧多校聯(lián)盟2020高一下期末](多選)如圖所示，在一電場(chǎng)強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)中放有一個(gè)球形金屬空腔導(dǎo)體，圖中a、b分別為導(dǎo)體殼壁內(nèi)部與空腔中的兩點(diǎn)，則()A．a(chǎn)點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為零B．b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為零C．a(chǎn)點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度不為零，b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為零D．a(chǎn)、b兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度都不為零答案：AB解析：金屬空腔導(dǎo)體放在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，出現(xiàn)靜電感應(yīng)現(xiàn)象，最終處于靜電平衡狀態(tài)，導(dǎo)體內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)處處為零，所以a、b兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度都為零，A、B正確，C、D錯(cuò)誤．2．[山西太原實(shí)驗(yàn)中學(xué)2020高二上月考]一金屬球原來(lái)不帶電，現(xiàn)沿球的直徑的延長(zhǎng)線放置一均勻帶電的細(xì)桿MN，如圖所示，金屬球上感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)在球內(nèi)直徑上a、b、c三點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小分別為Ea、Eb、Ec，三者相比()A．Ea最大B．Eb最大C．Ec最大D．Ea＝Eb＝Ec答案：C解析：達(dá)到靜電平衡后，金屬球內(nèi)的合場(chǎng)強(qiáng)處處為零，金屬球上感應(yīng)電荷產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)與帶電的細(xì)桿MN在各處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小相等、方向相反，相互抵消．c點(diǎn)離帶電的細(xì)桿MN最近，帶電的細(xì)桿MN在c點(diǎn)處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)最大，則金屬球上感應(yīng)電荷在c點(diǎn)處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)最大，即Ec最大．3．[安徽池州一中2021高二上月考]如圖所示，在真空中把一導(dǎo)體AB向帶負(fù)電的小球P緩慢地靠近(不接觸時(shí))，下列說(shuō)法中正確的是()A．導(dǎo)體內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)越來(lái)越大B．導(dǎo)體內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)越來(lái)越小C．導(dǎo)體的感應(yīng)電荷在導(dǎo)體內(nèi)部M、N點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)相等D．B端的感應(yīng)電荷越來(lái)越多答案：D解析：在真空中把一導(dǎo)體AB向帶負(fù)電的小球P緩慢地靠近(不接觸時(shí))出現(xiàn)靜電感應(yīng)現(xiàn)象，導(dǎo)體AB處于靜電平衡狀態(tài)，導(dǎo)體內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)處處為零，A、B錯(cuò)誤；導(dǎo)體AB處于靜電平衡狀態(tài)，內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)處處為零，即感應(yīng)電荷的場(chǎng)強(qiáng)和帶電小球的場(chǎng)強(qiáng)等大、反向、共線，由于帶電小球在M點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大于在N點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)，則感應(yīng)電荷在M點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)也大于在N點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)，C錯(cuò)誤；導(dǎo)體AB離帶負(fù)電的小球P越近，導(dǎo)體內(nèi)部感應(yīng)電荷的電場(chǎng)越強(qiáng)，可知導(dǎo)體兩端的感應(yīng)電荷越來(lái)越多，故B端帶的負(fù)電荷越來(lái)越多，A端帶的正電荷也越來(lái)越多，D正確【題型2靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體上的電荷分布特點(diǎn)】4．(多選)一個(gè)空心金屬球A帶有8×10－4C的正電荷，一個(gè)有絕緣柄的金屬小球B帶有2×10－4C的負(fù)電荷，將B球放入A球殼內(nèi)與內(nèi)壁接觸，靜電平衡后，A、B球所帶的電荷量正確的是()A．QA＝6×10－4CB．QA＝5×10－4CC．QB＝3×10－4CD．QB＝0答案：AD解析：把B球跟A球的內(nèi)壁相接觸，A與B構(gòu)成整體，處于靜電平衡狀態(tài)，整體內(nèi)部?jī)綦姾闪繛榱悖姾删鶆蚍植荚谕獗砻?，故B球的帶電荷量減為零；正電荷和負(fù)電荷中和后，A球表面帶的電荷量為6×10－4C，故B、C錯(cuò)誤，A、D正確5．[湖南邵陽(yáng)邵東一中2021高二上月考](多選)如圖所示，在絕緣板上放有一個(gè)不帶電的驗(yàn)電器A和一個(gè)帶正電荷的空腔導(dǎo)體B，下列實(shí)驗(yàn)方法中能使驗(yàn)電器金屬箔片張開的是()A．用取電棒C(帶絕緣柄的導(dǎo)體球)先跟B的內(nèi)壁接觸一下后再跟A接觸B．用導(dǎo)線把驗(yàn)電器跟取電棒C的導(dǎo)體部分相連，再把取電棒與B的內(nèi)壁接觸C．使驗(yàn)電器A靠近B，再用金屬網(wǎng)罩罩住BD．使驗(yàn)電器A靠近B，再用金屬網(wǎng)罩罩住A答案：BC解析：空腔導(dǎo)體B處于靜電平衡狀態(tài)，電荷分布在外表面上，用取電棒C跟B的內(nèi)壁接觸，空腔導(dǎo)體內(nèi)壁不帶電，C不帶電，因此不會(huì)使驗(yàn)電器的金屬箔片張開，A錯(cuò)誤；用導(dǎo)線把驗(yàn)電器跟取電棒C的導(dǎo)體部分相連，再把取電棒與B的內(nèi)壁接觸，驗(yàn)電器的金屬球和導(dǎo)體殼B相當(dāng)于整體處于靜電平衡狀態(tài)，電荷分布在外表面上，故驗(yàn)電器的金屬球會(huì)帶上與空腔導(dǎo)體B相同的電荷，因此驗(yàn)電器金屬箔片會(huì)張開，B正確；使驗(yàn)電器A靠近B，再用金屬網(wǎng)罩罩住B，在金屬網(wǎng)內(nèi)表面感應(yīng)出負(fù)電荷，外表面感應(yīng)出正電荷，在金屬網(wǎng)外仍有電場(chǎng)，由于靜電感應(yīng)現(xiàn)象，會(huì)使金屬箔片帶正電荷，金屬箔片會(huì)張開，如果用金屬網(wǎng)罩罩住A，由于靜電屏蔽，A不會(huì)有感應(yīng)電荷，金屬箔片不會(huì)張開，因此C正確，D錯(cuò)誤．【題型3尖端放電】 6．如圖所示是檢驗(yàn)帶電體A(上表面)、B(尖端)處帶電情況的實(shí)驗(yàn)裝置．則()A．帶電體A處比B處電荷密集B．帶電體B處比A處電荷密集C．驗(yàn)電器的C處做成球形是為了美觀需要D．驗(yàn)電器的C處做成球形是為了讓更多電荷分布在C處答案：B解析：電荷在導(dǎo)體表面的分布是不均勻的，根據(jù)尖端放電原理可知，在導(dǎo)體外表面越尖銳的位置，單位面積上分布的電荷量越多，所以帶電體B處比A處電荷密集，故A錯(cuò)誤，B正確；驗(yàn)電器的C處做成球形是為了使更多的電荷分布在比較尖的金屬箔片上，故C、D錯(cuò)誤．【題型4靜電屏蔽與靜電吸附】7．(多選)請(qǐng)用學(xué)過(guò)的電學(xué)知識(shí)判斷．下列說(shuō)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．高壓輸電線上還有兩根導(dǎo)線，可以起到防雷作用D．打雷時(shí)，待在汽車?yán)锉却谀疚堇镆踩鸢福築CD解析：電工高壓帶電作業(yè)時(shí)，全身穿戴金屬絲網(wǎng)制成的衣、帽、手套、鞋，可以對(duì)人體起到靜電屏蔽作用，所以電工穿金屬衣安全，A錯(cuò)誤；因?yàn)樗芰虾陀腿菀啄Σ疗痣?，產(chǎn)生的靜電荷不易導(dǎo)走，形成靜電積累，會(huì)造成爆炸和火災(zāi)事故，B正確；野外高壓輸電線受到雷擊的可能性很大，所以在三條輸電線上方還有兩根導(dǎo)線，它們與大地相連，形成一個(gè)稀疏的金屬“網(wǎng)”，把高壓線屏蔽起來(lái)，C錯(cuò)誤；一輛金屬車身的汽車是最好的“避雷所”，一旦汽車被雷擊中，它的金屬構(gòu)架會(huì)將閃電電流導(dǎo)入地下，D正確．8．[四川宜賓敘州二中2021高二上月考]如圖為靜電除塵器除塵機(jī)理的示意圖．塵埃在電場(chǎng)中通過(guò)某種機(jī)制帶電，在電場(chǎng)力的作用下向集塵極遷移并沉積，以達(dá)到除塵的目的．下列表述不正確的是()A．到達(dá)集塵極的塵埃帶負(fù)電荷B．電場(chǎng)方向由集塵極指向放電極C．帶電塵埃所受靜電力的方向與電場(chǎng)方向相同D．同一位置帶電荷量越多的塵埃所受靜電力越大答案：C解析：由于集塵極與高壓電源的正極連接，電場(chǎng)方向沿集塵極指向放電極，塵埃在靜電力作用下向集塵極遷移并沉積，說(shuō)明塵埃帶負(fù)電，A、B正確；負(fù)電荷在電場(chǎng)中受靜電力的方向與電場(chǎng)方向相反，C錯(cuò)誤；根據(jù)F＝Eq可得，同一位置帶電荷量越多的塵埃所受靜電力越大，D正確．【刷提升】1．[山東棗莊三中2021高二上質(zhì)量檢測(cè)]如圖所示，在A、D兩點(diǎn)放置電荷量分別為Q和2Q的正電荷，將一原來(lái)不帶電的金屬球的球心放置在AD的中點(diǎn)O處，球內(nèi)B、C兩點(diǎn)與O點(diǎn)等距離，ABOCD五點(diǎn)共線．設(shè)金屬球上感應(yīng)電荷在球內(nèi)B、O、C三點(diǎn)產(chǎn)生電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小分別為EB、EO、EC，則下列結(jié)論正確的是()A．EB最大B．EC最大C．EO最大D．EB＝EO＝EC答案：B解析：由電場(chǎng)的疊加可知，A、D兩處點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)，有E′C>E′O，E′C>E′B.又金屬球處于靜電平衡狀態(tài)，內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)處處為0，那么金屬球上感應(yīng)電荷在三點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)一定與外電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)等大反向，即EC最大，A、C、D錯(cuò)誤，B正確．2．[重慶江津中學(xué)2020高二上階段性考試]在點(diǎn)電荷－Q的電場(chǎng)中，一金屬圓盤處于靜電平衡狀態(tài)，若圓盤平面與點(diǎn)電荷在同一平面內(nèi)，則盤上感應(yīng)電荷在盤中P點(diǎn)所激發(fā)的場(chǎng)強(qiáng)E′的方向在圖中正確的是()答案：A解析：金屬圓盤處于靜電平衡狀態(tài)，內(nèi)部每點(diǎn)的合場(chǎng)強(qiáng)都為零，即導(dǎo)體內(nèi)的每一點(diǎn)，感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度都與點(diǎn)電荷－Q在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等、方向相反，即感應(yīng)電荷的電場(chǎng)線與點(diǎn)電荷－Q的電場(chǎng)線重合，且方向相反．負(fù)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)的電場(chǎng)線指向點(diǎn)電荷，所以感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)的電場(chǎng)線背離負(fù)點(diǎn)電荷，A正確，B、C、D錯(cuò)誤．3．[北京師范大學(xué)第二附屬中學(xué)2020高二上期中]如圖所示，一個(gè)原來(lái)不帶電的半徑為r的空心金屬球放在絕緣支架上，右側(cè)放一個(gè)電荷量為＋Q的點(diǎn)電荷，點(diǎn)電荷到金屬球球心的距離為3r.達(dá)到靜電平衡后，下列說(shuō)法正確的是()A．金屬球的左側(cè)感應(yīng)出負(fù)電荷，右側(cè)感應(yīng)出正電荷B．點(diǎn)電荷Q在金屬球內(nèi)產(chǎn)生的電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)處處為零C．感應(yīng)電荷在金屬球球心處產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度D．用導(dǎo)線的一端接觸球的左側(cè)，另一端接觸球的右側(cè)，球兩側(cè)電荷將中和答案：C解析：由于靜電感應(yīng)，金屬球的電荷重新分布，左側(cè)感應(yīng)出正電荷，右側(cè)感應(yīng)出負(fù)電荷，故A錯(cuò)誤．感應(yīng)電荷在金屬球內(nèi)激發(fā)的電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)與點(diǎn)電荷在該處產(chǎn)生的電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)大小相等，方向相反，金屬球內(nèi)部合電場(chǎng)強(qiáng)度為零，則點(diǎn)電荷Q在金屬球內(nèi)產(chǎn)生的電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)不為零；球心處的合場(chǎng)強(qiáng)為零，則感應(yīng)電荷在球心處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小等于點(diǎn)電荷在球心處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小，則，故B錯(cuò)誤，C正確．用導(dǎo)線的一端接觸金屬球的左側(cè)，另一端接觸金屬球的右側(cè)，金屬球兩側(cè)仍然有感應(yīng)電荷，不會(huì)被中和，故D錯(cuò)誤．4．[湖南懷化2021高二上聯(lián)考]如圖所示，將懸掛在絕緣細(xì)線上的帶正電的金屬小球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(gè)懸掛在絕緣細(xì)線上的帶正電的小球B放在C附近，當(dāng)小球B緩慢靠近C的過(guò)程中，以下說(shuō)法正確的是()A．A、B偏離豎直方向夾角均增大B．A的位置不變，B偏離豎直方向夾角增大C．A、B均不偏離豎直方向D．A對(duì)B的靜電力向左，B對(duì)A的靜電力也向左答案：B解析：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，由于C對(duì)B的靜電力作用B、C相互排斥，所以B向左偏；金屬空腔可以屏蔽外部電場(chǎng)，所以B的電荷對(duì)空腔C的內(nèi)部無(wú)影響，B對(duì)A沒有靜電力作用，故當(dāng)B緩慢靠近C時(shí)，A位置不變，B偏離豎直方向夾角增大，選項(xiàng)A、C、D錯(cuò)誤，B正確．5．(多選)如圖所示，帶負(fù)電的點(diǎn)電荷旁有一接地大金屬板，A為金屬板內(nèi)的一點(diǎn)，B為金屬板左側(cè)外表面上的一點(diǎn)，下列關(guān)于金屬板上感應(yīng)電荷在A點(diǎn)和B點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)方向判斷正確的是()A．感應(yīng)電荷在A點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)沿E1方向B．感應(yīng)電荷在A點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)沿E2方向C．感應(yīng)電荷在B點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)可能沿E3方向D．感應(yīng)電荷在B點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)可能沿E4方向答案：BC解析：金屬板內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)為零，點(diǎn)電荷在A點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)沿E1方向，感應(yīng)電荷產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)沿E2方向，二者疊加后才能為零，故A錯(cuò)誤，B正確．B點(diǎn)為金屬板左側(cè)外表面上的一點(diǎn)，B點(diǎn)的合場(chǎng)強(qiáng)方向應(yīng)垂直金屬板表面向左，而負(fù)點(diǎn)電荷引起的分場(chǎng)強(qiáng)指向負(fù)點(diǎn)電荷，將合場(chǎng)強(qiáng)分解，一個(gè)方向指向負(fù)點(diǎn)電荷，一個(gè)方向可能為題目所給的E3方向，不可能沿E4方向，故C正確，D錯(cuò)誤．6．圖中P是一個(gè)帶電體，N是一個(gè)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(huì)被吸引()答案：B解析：當(dāng)帶電體放在金屬空腔外時(shí)，使金屬空腔上端帶正電荷，下端帶負(fù)電荷，出現(xiàn)感應(yīng)電場(chǎng)，感應(yīng)電場(chǎng)與外電場(chǎng)相疊加，內(nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)度為零，因此絕緣板上的小紙屑不會(huì)被吸引，故A錯(cuò)誤；當(dāng)帶電體放在金屬空腔內(nèi)時(shí)，使金屬空腔內(nèi)表面帶正電荷，外表面帶負(fù)電荷，外部出現(xiàn)感應(yīng)電場(chǎng)，因此絕緣板上的小紙屑會(huì)被吸引，故B正確；當(dāng)帶電體放在金屬空腔外時(shí)，使金屬空腔上端帶正電荷，由于接地，則下端不帶電，內(nèi)部出現(xiàn)感應(yīng)電場(chǎng)，感應(yīng)電場(chǎng)與外電場(chǎng)相互疊加，金屬空腔內(nèi)合電場(chǎng)強(qiáng)度為零，因此絕緣板上的小紙屑不會(huì)被吸引，故C錯(cuò)誤；當(dāng)帶電體放在金屬空腔內(nèi)時(shí)，由于接地，金屬空腔外表面不帶電，所以外部沒有電場(chǎng)，因此絕緣板上的小紙屑不會(huì)被吸引，故D錯(cuò)誤．7．(多選)如圖所示，水平放置的金屬板正上方放有一固定的正點(diǎn)電荷Q，一表面絕緣的帶正電小球(可視為質(zhì)點(diǎn)且不影響Q的電場(chǎng))，從左端以速度v0滑上金屬板，沿金屬板光滑的上表面向右運(yùn)動(dòng)到右端，在該運(yùn)動(dòng)過(guò)程中()A．小球做勻速直線運(yùn)動(dòng)B．小球先做減速運(yùn)動(dòng)，后做加速運(yùn)動(dòng)C．電場(chǎng)力對(duì)小球先做正功后做負(fù)功D．電場(chǎng)力對(duì)小球所做的功為零答案：AD解析：金屬板在Q的電場(chǎng)中達(dá)到靜電平衡時(shí)，上表面的電場(chǎng)線與上表面垂直，小球所受的電場(chǎng)力與金屬板表面垂直，在金屬板上向右運(yùn)動(dòng)到右端的過(guò)程中，電場(chǎng)力與小球的運(yùn)動(dòng)方向垂直，電場(chǎng)力對(duì)小球不做功，根據(jù)動(dòng)能定理可知，小球的動(dòng)能不變，速度不變，所以小球做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故A、D正確，B、C錯(cuò)誤．8．如圖所示，兩個(gè)相同的空心金屬球M和N，M帶電荷量為－Q，N不帶電(M、N相距很遠(yuǎn)，互不影響)，旁邊各放一個(gè)不帶電的金屬球P和