新授04 静电的防止与利用 （考点梳理+素养提升练）-2024年暑假高一物理弯道超车（人教版2019必修第三册）

新授04 静电的防止与利用 一．静电平衡 1．静电平衡的实质 金属导体放到场强为E0的电场中，导体中的自由电子在静电力作用下定向移动，导致导体一侧聚集负电荷，而另一侧聚集正电荷，感应电荷在导体内部产生与原电场方向相反的电场，导致合场强减小。当感应电荷继续增加，合场强逐渐减小，直到合场强为零时，自由电荷的定向移动停止。 2．对静电平衡的三点理解 (1)静电平衡是自由电荷发生定向移动的结果，达到静电平衡时，自由电荷不再发生定向移动。 (2)金属导体建立静电平衡的时间是非常短暂的。 (3)导体达到静电平衡后内部场强处处为零，是指外电场E0与导体两端的感应电荷产生的电场E′的合场强为零，E′＝－E0。 【对点练1】如图所示，P为均匀带正电球体，四分之一圆弧形金属板靠近带电球体，圆弧的圆心与球心重合，金属板接地，稳定时，下列判断正确的是（    ） A．仅在A点有感应的负电荷 B．仅在B点有感应的负电荷 C．AB圆弧面有感应的负电荷 D．CD圆弧面有感应的正电荷 【巩固练1】如图所示是一个金属杆，原来不带电．现在沿着杆的轴线方向放置一个点电荷Q.金属杆达到静电平衡状态，杆上感应电荷产生的电场在轴线上a、b、c三点的场强大小分别为Ea、Eb、Ec，三者相比（    ）    A．Ea>Eb>Ec B．Ea<Eb<Ec C．Ea<Eb=Ec D．Ea=Eb>Ec 二．尖端放电与静电屏蔽 1．处于静电平衡的导体上电荷的分布 (1)导体内部没有净剩电荷，电荷只分布在导体的外表面。若导体为空腔，则电荷只分布在外表面，内表面无电荷。 (2)在导体外表面，越尖锐的位置，电荷的密度(单位面积的电荷量)越大，周围的电场强度越大。 拓展：(1)孤立的带电导体处于静电平衡状态时，其内部没有净剩电荷，内部电场强度为0。 (2)处于静电平衡状态的导体，其外表面任一点的电场强度方向必定跟该点处表面的切面垂直(否则该处的电荷会移动，不处于静电平衡状态)。 2．尖端放电 利用导体表面电荷分布的特点，尖端的强电场使空气电离，中和尖端的电荷的现象。避雷针是这一现象的应用。越尖锐越易放电，故高压设备上的金属元件表面要尽量光滑，避免尖端放电。 3．静电屏蔽的实质 静电屏蔽的实质是静电平衡。金属壳内的感应电荷的电场和外加电场矢量和为零，好像是金属壳将外电场“挡”在外面，即所谓的屏蔽作用，其实是壳内两种电场并存，矢量和为零。 4．静电屏蔽的两种情况 静电外屏蔽 静电内屏蔽 图示 实现过程 因场源电荷产生的电场与导体球壳表面上感应电荷的电场在空腔内的合场强为零，达到静电平衡状态，起到屏蔽外电场的作用 当空腔外部接地时，外表面的感应电荷因接地将传给地球，外部电场消失，起到屏蔽内电场的作用 最终结论 导体空腔内不受外界电场影响 接地导体空腔外部不受内部电场影响 本质 静电感应与静电平衡 5.静电屏蔽的应用和防止 (1)应用：为了防止外界信号的干扰，静电屏蔽被广泛地应用于科学技术工作中。许多电子仪器外面都套着金属罩；通讯电缆外面包着一层铅皮；高压带电作业人员穿金属网衣；又如电话线从高压线下经过，为了防止高压线对电话线的影响，在高压线与电话线之间装一金属网等，这些都是用来防止外界电场干扰的屏蔽措施。 (2)防止：静电屏蔽也可带来不利的影响。如通讯工具在钢筋结构建筑中接收信号较弱；宇宙飞船返回地球大气层时，与大气层高速摩擦，在飞船周围形成一层等离子体，对飞船产生静电屏蔽作用，导致飞船和地面控制中心的通信联络暂时中断。 【对点练2】如图用金属网把验电器罩起来，使带电金属球靠近验电器，下列有关此实验现象的描述或解释正确的是（　　） A．验电器的金属球因静电感应而带负电荷 B．验电器的金属箔片会因排斥而张开 C．整个金属网会因为静电感应而带负电荷 D．箔片不张开因为金属网内场强为0 【巩固练2-1】武当山主峰上有一座金殿，常出现雷火炼殿的奇观：在雷雨交加时，屋顶常会出现盆大的火球，来回滚动。雨过天晴时，大殿屋顶金光灿灿，像被重新炼洗过一般，如图所示。下列说法正确的是（    ） A．金殿是由绝缘体构成的 B．金殿顶部肯定很少有带尖的结构，不易放电 C．出现雷火炼殿现象时，大殿内会产生很强的电场 D．金殿如果安装了避雷针，雷火炼殿现象仍会经常出现 【巩固练2-2】将带正电的小球A放在不带电的金属空心球C内，另一带负电的小球B向C靠近，结果将（　　） A．A向左偏离竖直线，B向右偏离竖直线 B．A位置不变，B向右偏离竖直线 C．A向左偏离竖直线，B的位置不变 D．A和B的位置都不变 三．静电吸附 静电吸附的应用 1．静电除尘 如图，静电除尘器由板状收集器A和线状电离器B组成。A接到几千伏高压电源的正极，B接到高压电源的负极，它们之间有很强的电场，而且距B越近，电场强度越大。B附近的空气中的气体分子更容易被电离，成为正离子和电子。正离子被吸到B上，得到电子，又成为分子。电子在向着正极A运动的过程中，遇到烟气中的粉尘，使粉尘带负电。粉尘被吸附到正极A上，最后在重力的作用下落入下面的漏斗中。 2．静电喷漆 接负高压的涂料雾化器喷出的油漆微粒带负电，在静电力作用下，这些微粒向着作为正极的工件运动，并沉积在工件的表面，完成喷漆工作。 3．静电复印 复印机的核心部件是有机光导体鼓，它是一个金属圆柱，表面涂覆有机光导体(OPC)。没有光照时，OPC是绝缘体，受到光照时变成导体。复印机复印的工作过程如图所示。 【对点练3】为了消除和利用烟气中的煤粉，可采用如图所示的静电除尘装置，它是由金属管A和悬在管中的金属丝B组成，A接到高压电源正极，B接到高压电源负极，且A要接地。A、B间有很强的电场，距B越近电场________(填“越强”或“越弱”)，因此，B附近的空气分子被强电场电离为电子和正离子，正离子跑到B上得到电子又变成空气分子，电子在奔向A的过程中遇到烟气中的煤粉并附着在煤粉上，使其带负电，吸附到________(填“A”或“B”)上，这样排出的烟就变清洁了。 【巩固练3】如图是静电喷涂原理的示意图。喷枪喷嘴与被涂工件之间有强电场，喷嘴喷出的带电涂料微粒在强电场的作用下会向工件高速运动，最后被吸附到工件表面。则可知(　　) A．微粒一定带正电 B．微粒可能带正电，也可能带负电 C．微粒运动过程中，速度越来越小 D．微粒运动过程中，速度越来越大 一、单选题 1．如图，是一个带正电的电子和一个未知电性的导体，在a，b处由静止释放两个质量和体积很小的球（小球重力不计）。下列说法不正确的是（　　） A．导体可能带负电 B．若b球带负电，b球一定向左运动 C．若a球向右运动，则a一定带正电 D．若放入c球，质量稍比a球大，那么a可能绕c球运动 2．关于静电及其应用，下列说法正确的是（　　） A．处于静电平衡状态的导体，其内部的电场强度处处为0 B．处于静电平衡状态的导体，其表面没有电荷 C．避雷针就是利用静电屏蔽实现了避免建筑物遭到雷击 D．超高压带电作业的工作服要用包含金属丝的织物制成，这是利用了尖端放电保证安全 3．如图所示，将一个带正电的小球用绝缘细线悬挂在天花板上，将一个原来不带电的枕形实心金属靠近带电小球（两者始终不接触）。当系统处于平衡状态时，下列分析正确的是（　　） A．金属N端带负电 B．金属内部的电场强度大于0 C．带电小球在M端产生的电场强度为0 D．细线向左偏转 4．如图所示，四个电荷量均为＋q的点电荷固定在一个正方形abcd的四个顶点上，用一小型金属球壳将d点处正电荷封闭在球心位置，球壳半径远小于ab边长。M、N分别为ab和bc的中点，则下列说法正确的是（　　） A．O点处的电场强度方向沿Od方向 B．M点处的电场强度大小为0 C．N点处的电场强度方向沿ON方向 D．若将金属球壳接地，O点处的电场强度不变 5．如图所示，一对用绝缘柱支撑的导体A和B彼此接触。起初它们不带电，手握绝缘棒，把带正电荷的带电体C移近导体A。下列说法正确的是（　　） A．导体A的电势等于导体B的电势 B．导体A带正电，导体B带负电 C．导体A的电荷量大于导体B的电荷量 D．导体A内部的电场强度大于导体B内部的电场强度 6．如图所示，带电体+Q靠近一个原来不带电的接地空腔导体，在达到静电平衡后，导体腔（　　） A．带正电 B．内表面的电荷量为0 C．外表面的电荷量为0 D．内、外表面带异种电荷 7．如图所示，一个方形的金属盒原来不带电，现将一个带电荷量为＋Q的点电荷放在盒子左边附近，达到静电平衡后，盒子内部电场处处为零。则盒上的感应电荷在盒子内部产生的电场分布情况正确的是（    ） A． B． C． D． 8．如图所示，把一个带正电的金属球靠近绝缘支架上的不带电的接地导体，最终该接地导体（　　） A．左端带负电荷，右端带正电荷 B．左端不带电荷，右端带正电荷 C．左端带负电荷，右端不带电荷 D．若将带正电的点电荷先移走，再去掉接地线，原来不带电的导体带负电 二、多选题 9．如图所示，不带电的金属棒AB长为L，O为AB的中点，在距离A点为R的C点处放一带电量为Q的正点电荷，C与AB在一条直线上，如图所示，设无穷远处电势为零。下列说法正确的是（　　） A．金属棒上A点的电势高于B点的电势 B．O点的电场强度为零，电势也为零 C．金属棒上感应电荷在O点产生的电场强度大小为 D．若将A端接地，金属棒将带上负电荷 10．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内表面，则B的箔片会带电 B．若将带正电的玻璃棒接触C外表面，则B的箔片不会带电 C．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 D．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 11．根据学过的电学知识判断下列说法正确的是（    ） A．电工穿绝缘衣比穿金属衣安全 B．制作汽油桶的材料用金属比用塑料好 C．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 D．打雷时，呆在汽车里比呆在木屋里要安全 12．如图所示，在绝缘板上放有一个不带电的金箔验电器A和一个带正电荷的空腔导体B。下列实验方法中能使验电器箔片张开的是（　　） A．用取电棒C（带绝缘柄的导体棒）先跟B的内壁接触一下后再跟A接触 B．用取电棒C先跟B的外壁接触一下后再靠近A，则验电器的金箔感应出负电荷并张开 C．用绝缘导线把验电器A跟取电棒C的导体部分相连，再把取电棒C与B的内壁接触 D．使验电器A靠近B 13．如图所示，阴影部分表示导体，在各图中，P点的电场强度为零的是（　　） A． B． C． D． 14．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．验电器的箔片不张开 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为水平向左 D．金属网罩内外表面都存在感应电荷 15．如图所示的静电实验（虚线框为金属网）能使左边验电器的金属箔张开的是（　　） A． B． C． D． 16．如图，在真空中有两个点电荷A和B，电荷量分别为和，其中，，它们相距，如果在两点电荷连线的中点放一个半径为的空心金属球，且球心位于点。则：球心处的电场强度大小 N/C；球壳上的感应电荷在球心处产生的电场强度大小 N/C，方向 。（填“水平向左”或“水平向右”） 17.如图所示，一厚度不计的金属圆桶所带电荷总量为Q＝＋4×10－6 C。 (1)此时，金属桶内、外表面所带电荷量分别为多少？ (2)如果用丝线在桶内悬挂一带电荷量q＝－2×10－6 C的金属小球，桶内、外表面所带电荷量分别为多少？ (3)若桶内金属小球与内表面接触一下，桶内、外表面所带电荷量分别为多少？ (4)若小球悬挂时，用手接触一下桶外表面，然后再将小球从桶中取出，则金属圆桶内、外表面所带电荷量又为多少？ 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 $$ 新授04 静电的防止与利用 一．静电平衡 1．静电平衡的实质 金属导体放到场强为E0的电场中，导体中的自由电子在静电力作用下定向移动，导致导体一侧聚集负电荷，而另一侧聚集正电荷，感应电荷在导体内部产生与原电场方向相反的电场，导致合场强减小。当感应电荷继续增加，合场强逐渐减小，直到合场强为零时，自由电荷的定向移动停止。 2．对静电平衡的三点理解 (1)静电平衡是自由电荷发生定向移动的结果，达到静电平衡时，自由电荷不再发生定向移动。 (2)金属导体建立静电平衡的时间是非常短暂的。 (3)导体达到静电平衡后内部场强处处为零，是指外电场E0与导体两端的感应电荷产生的电场E′的合场强为零，E′＝－E0。 【对点练1】如图所示，P为均匀带正电球体，四分之一圆弧形金属板靠近带电球体，圆弧的圆心与球心重合，金属板接地，稳定时，下列判断正确的是（    ） A．仅在A点有感应的负电荷 B．仅在B点有感应的负电荷 C．AB圆弧面有感应的负电荷 D．CD圆弧面有感应的正电荷 【答案】C 【详解】ABC．AB圆弧面为近端，感应出负电荷，故A、B错误，C正确； D．由于金属板接地，CD圆弧面没有感应电荷，故D错误。 故选C。 【巩固练1】如图所示是一个金属杆，原来不带电．现在沿着杆的轴线方向放置一个点电荷Q.金属杆达到静电平衡状态，杆上感应电荷产生的电场在轴线上a、b、c三点的场强大小分别为Ea、Eb、Ec，三者相比（    ）    A．Ea>Eb>Ec B．Ea<Eb<Ec C．Ea<Eb=Ec D．Ea=Eb>Ec 【答案】B 【详解】处于静电平衡状态的导体，内部的合场强处处为零。感应电荷在导体内某点的场强的大小应等于点电荷在这一点产生的场强的大小，方向应相反。显然点电荷Q在a、b、c三点产生的场强，是c点最大，a点最小，所以感应电荷的电场也是在c点场强最大，a点最小。 故选B。 二．尖端放电与静电屏蔽 1．处于静电平衡的导体上电荷的分布 (1)导体内部没有净剩电荷，电荷只分布在导体的外表面。若导体为空腔，则电荷只分布在外表面，内表面无电荷。 (2)在导体外表面，越尖锐的位置，电荷的密度(单位面积的电荷量)越大，周围的电场强度越大。 拓展：(1)孤立的带电导体处于静电平衡状态时，其内部没有净剩电荷，内部电场强度为0。 (2)处于静电平衡状态的导体，其外表面任一点的电场强度方向必定跟该点处表面的切面垂直(否则该处的电荷会移动，不处于静电平衡状态)。 2．尖端放电 利用导体表面电荷分布的特点，尖端的强电场使空气电离，中和尖端的电荷的现象。避雷针是这一现象的应用。越尖锐越易放电，故高压设备上的金属元件表面要尽量光滑，避免尖端放电。 3．静电屏蔽的实质 静电屏蔽的实质是静电平衡。金属壳内的感应电荷的电场和外加电场矢量和为零，好像是金属壳将外电场“挡”在外面，即所谓的屏蔽作用，其实是壳内两种电场并存，矢量和为零。 4．静电屏蔽的两种情况 静电外屏蔽 静电内屏蔽 图示 实现过程 因场源电荷产生的电场与导体球壳表面上感应电荷的电场在空腔内的合场强为零，达到静电平衡状态，起到屏蔽外电场的作用 当空腔外部接地时，外表面的感应电荷因接地将传给地球，外部电场消失，起到屏蔽内电场的作用 最终结论 导体空腔内不受外界电场影响 接地导体空腔外部不受内部电场影响 本质 静电感应与静电平衡 5.静电屏蔽的应用和防止 (1)应用：为了防止外界信号的干扰，静电屏蔽被广泛地应用于科学技术工作中。许多电子仪器外面都套着金属罩；通讯电缆外面包着一层铅皮；高压带电作业人员穿金属网衣；又如电话线从高压线下经过，为了防止高压线对电话线的影响，在高压线与电话线之间装一金属网等，这些都是用来防止外界电场干扰的屏蔽措施。 (2)防止：静电屏蔽也可带来不利的影响。如通讯工具在钢筋结构建筑中接收信号较弱；宇宙飞船返回地球大气层时，与大气层高速摩擦，在飞船周围形成一层等离子体，对飞船产生静电屏蔽作用，导致飞船和地面控制中心的通信联络暂时中断。 【对点练2】如图用金属网把验电器罩起来，使带电金属球靠近验电器，下列有关此实验现象的描述或解释正确的是（　　） A．验电器的金属球因静电感应而带负电荷 B．验电器的金属箔片会因排斥而张开 C．整个金属网会因为静电感应而带负电荷 D．箔片不张开因为金属网内场强为0 【答案】D 【详解】ABD．根据静电屏蔽原理可知，由于金属网的静电屏蔽使得金属网内场强为0，验电器的金属球不带电，验电器的金属箔片不张开，故AB错误，D正确； C．根据静电感应原理可知，金属网上靠近带正电金属球的近端带负电，远离带正电金属球的远端带正电，故C错误； 故选D。 【巩固练2-1】武当山主峰上有一座金殿，常出现雷火炼殿的奇观：在雷雨交加时，屋顶常会出现盆大的火球，来回滚动。雨过天晴时，大殿屋顶金光灿灿，像被重新炼洗过一般，如图所示。下列说法正确的是（    ） A．金殿是由绝缘体构成的 B．金殿顶部肯定很少有带尖的结构，不易放电 C．出现雷火炼殿现象时，大殿内会产生很强的电场 D．金殿如果安装了避雷针，雷火炼殿现象仍会经常出现 【答案】B 【详解】AC．雷雨天气时，金殿上空聚集大量电荷，金殿是一个优良导体，由于静电屏蔽作用，大殿内的场强为零，故AC错误； B．金殿顶部如果有较多带尖的结构，尖端放电效果明显，则无法观测到雷火炼殿现象，因此可以断定金殿顶部肯定很少有带尖的结构，不易放电，故B正确； D．金殿如果安装了避雷针，雷雨天气时金殿上空聚集的电荷将被导入大地，将不会出现雷火炼殿现象，故D错误。 故选B 【巩固练2-2】将带正电的小球A放在不带电的金属空心球C内，另一带负电的小球B向C靠近，结果将（　　） A．A向左偏离竖直线，B向右偏离竖直线 B．A位置不变，B向右偏离竖直线 C．A向左偏离竖直线，B的位置不变 D．A和B的位置都不变 【答案】B 【详解】由于金属空腔可以屏蔽外部电场，所以小球B的电场对金属空腔C内无影响，即金属空腔C把小球A屏蔽了，使得小球A不受空腔外电场的影响，故小球B向C靠近，小球A的位置不变。而小球A在金属空腔C内，由于静电感应使得金属空腔C外表面带正电而与小球B互相吸引，所以小球B向C靠近，小球B由于被吸引而向右偏离竖直线。 故选B。 三．静电吸附 静电吸附的应用 1．静电除尘 如图，静电除尘器由板状收集器A和线状电离器B组成。A接到几千伏高压电源的正极，B接到高压电源的负极，它们之间有很强的电场，而且距B越近，电场强度越大。B附近的空气中的气体分子更容易被电离，成为正离子和电子。正离子被吸到B上，得到电子，又成为分子。电子在向着正极A运动的过程中，遇到烟气中的粉尘，使粉尘带负电。粉尘被吸附到正极A上，最后在重力的作用下落入下面的漏斗中。 2．静电喷漆 接负高压的涂料雾化器喷出的油漆微粒带负电，在静电力作用下，这些微粒向着作为正极的工件运动，并沉积在工件的表面，完成喷漆工作。 3．静电复印 复印机的核心部件是有机光导体鼓，它是一个金属圆柱，表面涂覆有机光导体(OPC)。没有光照时，OPC是绝缘体，受到光照时变成导体。复印机复印的工作过程如图所示。 【对点练3】为了消除和利用烟气中的煤粉，可采用如图所示的静电除尘装置，它是由金属管A和悬在管中的金属丝B组成，A接到高压电源正极，B接到高压电源负极，且A要接地。A、B间有很强的电场，距B越近电场________(填“越强”或“越弱”)，因此，B附近的空气分子被强电场电离为电子和正离子，正离子跑到B上得到电子又变成空气分子，电子在奔向A的过程中遇到烟气中的煤粉并附着在煤粉上，使其带负电，吸附到________(填“A”或“B”)上，这样排出的烟就变清洁了。 【答案】越强　A 【解析】A接到高压电源正极，B接到高压电源负极，且A要接地，电极截面如图所示，由电场线可判断越靠近B电场越强；煤粉吸附电子后带负电，因此向正极A运动，被吸附到A上。 【巩固练3】如图是静电喷涂原理的示意图。喷枪喷嘴与被涂工件之间有强电场，喷嘴喷出的带电涂料微粒在强电场的作用下会向工件高速运动，最后被吸附到工件表面。则可知(　　) A．微粒一定带正电 B．微粒可能带正电，也可能带负电 C．微粒运动过程中，速度越来越小 D．微粒运动过程中，速度越来越大 【答案】D 【解析】带正电的工件因为静电感应电荷分布在表面，微粒在静电力的作用下向工件运动，故微粒带负电，A、B错误；微粒运动过程中，静电力与速度方向成锐角，速度越来越大，故C错误，D正确。 一、单选题 1．如图，是一个带正电的电子和一个未知电性的导体，在a，b处由静止释放两个质量和体积很小的球（小球重力不计）。下列说法不正确的是（　　） A．导体可能带负电 B．若b球带负电，b球一定向左运动 C．若a球向右运动，则a一定带正电 D．若放入c球，质量稍比a球大，那么a可能绕c球运动 【答案】D 【详解】A．放在静电场中的导体在距带正电的电子较近的一端会感应出负电荷，较远的一端会感应出正点电荷，所以会产生题图所示的电场线分布。导体可能带正电、带负电、不带电，A正确，不符合题意； B．若b球带负电，则受力方向与场强方向相反，b球受到向左的电场力，一定向左运动，B正确，不符合题意； C．若a球向右运动，则a球受到向右的电场力，受力方向与场强方向一致，a球一定带正电，C正确，不符合题意； D．放入c球后不可能使a球受到时刻指向圆心的c的向心力，则a不可能绕c球运动，D错误，符合题意。 故选D。 2．关于静电及其应用，下列说法正确的是（　　） A．处于静电平衡状态的导体，其内部的电场强度处处为0 B．处于静电平衡状态的导体，其表面没有电荷 C．避雷针就是利用静电屏蔽实现了避免建筑物遭到雷击 D．超高压带电作业的工作服要用包含金属丝的织物制成，这是利用了尖端放电保证安全 【答案】A 【详解】A．导体处于静电平衡状态时，在导体内部任意一点，感应电荷产生的附加电场与外部电场与大小相等，方向相反，此时导体的内部场强处处为0，故A正确； B．导体处于静电平衡状态时，电荷只分布在导体的外表面，且整个导体是一个等势体，故B错误； C．当带电云层靠近建筑物时，由于越尖的地方的，电场强度越强，避雷针上产生的感应电荷会通过针尖放电，逐渐中和云中的电荷，使建筑物免遭雷击，其原理为尖端放电，故C错误； D．超高压带电作业的工人穿戴的工作服是用包含金属丝的织物制成的，这种工作服叫屏蔽服，其作用是在穿用后，使处于高压电场中的人体外表面各部位形成一个等电位屏蔽面，从而防护人体免受高压电场及电磁波的危害，其原理是静电屏蔽，故D错误。 故选A。 3．如图所示，将一个带正电的小球用绝缘细线悬挂在天花板上，将一个原来不带电的枕形实心金属靠近带电小球（两者始终不接触）。当系统处于平衡状态时，下列分析正确的是（　　） A．金属N端带负电 B．金属内部的电场强度大于0 C．带电小球在M端产生的电场强度为0 D．细线向左偏转 【答案】A 【详解】AB．由于小球带正电，根据静电感应原理，可知金属N端带负电，M端带正电；达到静电平衡时，金属内部的电场强度等于0，故A正确，B错误； C．带电小球在M端产生的电场强度不为0，故C错误； D．由于靠近小球的金属N端带负电，小球受到库仑吸引力的作用，所以细线向右偏转，故D错误。 故选A。 4．如图所示，四个电荷量均为＋q的点电荷固定在一个正方形abcd的四个顶点上，用一小型金属球壳将d点处正电荷封闭在球心位置，球壳半径远小于ab边长。M、N分别为ab和bc的中点，则下列说法正确的是（　　） A．O点处的电场强度方向沿Od方向 B．M点处的电场强度大小为0 C．N点处的电场强度方向沿ON方向 D．若将金属球壳接地，O点处的电场强度不变 【答案】C 【详解】A．四个电荷量均为+q的点电荷固定在一个正方形abcd的四个顶点上，用一小型金属球壳将d点处正电荷封闭在球心位置，但不影响在外界形成的电场，所以四个等量同种正电荷在正方形中心的合场强为零，故A错误； B．ab两处的点电荷在M点产生的合场强为0，cd两处的点电荷在M点产生的场强等大，关于水平线对称，由矢量叠加原理可知合场强的方向水平向左，沿OM方向，故B错误； C．bc两处的点电荷在N点产生的合场强为0，ad两处的点电荷在N点产生的场强等大，关于竖直线对称，由矢量叠加原理可知合场强的方向竖直向下，沿ON方向，故C正确； D．若将金属球壳接地，由于静电屏蔽，金属壳外无电场，相当于d点无电荷，O点处的电场强度是abc的三个点电荷在O点的合成，此时O点处的电场强度不为零，则O点处的电场强度发生变化，故D错误。 故选C。 5．如图所示，一对用绝缘柱支撑的导体A和B彼此接触。起初它们不带电，手握绝缘棒，把带正电荷的带电体C移近导体A。下列说法正确的是（　　） A．导体A的电势等于导体B的电势 B．导体A带正电，导体B带负电 C．导体A的电荷量大于导体B的电荷量 D．导体A内部的电场强度大于导体B内部的电场强度 【答案】A 【详解】把带正电荷的带电体C移近导体A，在A的左端感应出负电荷，在B的右端感应出正电荷，且为等量异种电荷，达到静电平衡后，电荷只分布在外表面，导体是个等势体，内部场强处处为零，故A正确，BCD均错误。 故选A。 6．如图所示，带电体+Q靠近一个原来不带电的接地空腔导体，在达到静电平衡后，导体腔（　　） A．带正电 B．内表面的电荷量为0 C．外表面的电荷量为0 D．内、外表面带异种电荷 【答案】B 【详解】ACD．在达到静电平衡后，电荷只分布在导体的外表面，故导体腔的外表面靠近带电体+Q的一侧感应出负电荷，导体接地，说明远端为地球，近端为导体，故导体外表面带负电荷，所以外表面的电荷量不为0，而内表面不带电，整个导体腔带负电，故ACD错误； B．在达到静电平衡后，导体内部没有净剩电荷，所以内表面的电荷量为0，故B正确。 故选B。 7．如图所示，一个方形的金属盒原来不带电，现将一个带电荷量为＋Q的点电荷放在盒子左边附近，达到静电平衡后，盒子内部电场处处为零。则盒上的感应电荷在盒子内部产生的电场分布情况正确的是（    ） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】带电量为Q的点电荷在周围空间中产生的电场强度为 方形金属盒达到静电平衡后，盒内合场强为零，所以金属盒上感应电荷在某点处产生的场强大小与点电荷Q在该处产生的电场强度大小相等，感应电荷的电场与点电荷Q的电场的方向相反。 故选C。 8．如图所示，把一个带正电的金属球靠近绝缘支架上的不带电的接地导体，最终该接地导体（　　） A．左端带负电荷，右端带正电荷 B．左端不带电荷，右端带正电荷 C．左端带负电荷，右端不带电荷 D．若将带正电的点电荷先移走，再去掉接地线，原来不带电的导体带负电 【答案】C 【详解】如图，若把一个带正电的金属球靠近绝缘支架上的不带电的接地导体，导体和大地连成一个整体，根据感应起电导体电荷“近异远同”的分布规律，可知导体左端为近端带负电荷，远端为大地带正电，而导体右端（内部）不带电荷。 故选C。 二、多选题 9．如图所示，不带电的金属棒AB长为L，O为AB的中点，在距离A点为R的C点处放一带电量为Q的正点电荷，C与AB在一条直线上，如图所示，设无穷远处电势为零。下列说法正确的是（　　） A．金属棒上A点的电势高于B点的电势 B．O点的电场强度为零，电势也为零 C．金属棒上感应电荷在O点产生的电场强度大小为 D．若将A端接地，金属棒将带上负电荷 【答案】CD 【详解】A．金属棒达到静电平衡，整个金属棒是一个等势体，则金属棒上A点的电势等于B点的电势，故A错误； B．金属棒达到静电平衡，棒内各点的场强为零，则O点的电场强度为0，但电势不为零，故B错误； C．金属棒内各点的场强为零，棒上感应电荷在棒内中点O产生的场强大小与点电荷+Q在该处产生的电场强度大小相等，方向相反，则感应电荷在O点产生的电场强度大小为 故C正确； D．若将A端接地，大地上的电子跑到金属棒将正电荷中和，所以金属棒将带上负电荷，故D正确。 故选CD。 10．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内表面，则B的箔片会带电 B．若将带正电的玻璃棒接触C外表面，则B的箔片不会带电 C．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 D．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 【答案】AD 【详解】A．若将带正电的玻璃棒接触C内表面，则C以及与C连接的B的箔片都带正电，故A正确； B．若将带正电的玻璃棒接触C外表面，则C以及与C连接的B的箔片都带正电，故B错误； C．C带电，但电荷分布在外表面，若使D接触C的内表面，D不带电；然后接触A，A不能带电；可知操作若干次，观察到A的箔片张角不变，故C错误； D．C带电，但电荷分布在外表面，若使D接触C的外表面，D带电；然后接触A，则A带电，可知操作若干次，观察到A的箔片张角变大，故D正确。 故选AD。 11．根据学过的电学知识判断下列说法正确的是（    ） A．电工穿绝缘衣比穿金属衣安全 B．制作汽油桶的材料用金属比用塑料好 C．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 D．打雷时，呆在汽车里比呆在木屋里要安全 【答案】BD 【详解】A．电力工人高压作业时，全身穿戴由金属丝制成的衣服、帽子、手套、鞋子等装备，可以对人体起到静电屏蔽的作用，使人能够安全作业，故A错误； B．由于塑料和油摩擦容易起电，且产生的静电荷不易泄露，从而形成静电积累，造成爆炸和火灾事故，因此在运输汽油的过程中，用金属制成的油桶更容易将摩擦而产生的电荷转移，不容易造成静电积累，因此更安全，故B正确； C．绝缘性能良好的化纤制品制成的衣物不能很好的将静电导入地下，容易造成医疗事故，故C错误； D．汽车车身是金属构架，打雷时在汽车内部可形成静电屏蔽，若汽车被雷击中，金属有很好的导电性，可将闪电电流导入地下，因此打雷时，呆在汽车里比呆在木屋里要安全，故D正确。 故选BD。 12．如图所示，在绝缘板上放有一个不带电的金箔验电器A和一个带正电荷的空腔导体B。下列实验方法中能使验电器箔片张开的是（　　） A．用取电棒C（带绝缘柄的导体棒）先跟B的内壁接触一下后再跟A接触 B．用取电棒C先跟B的外壁接触一下后再靠近A，则验电器的金箔感应出负电荷并张开 C．用绝缘导线把验电器A跟取电棒C的导体部分相连，再把取电棒C与B的内壁接触 D．使验电器A靠近B 【答案】CD 【详解】A．手持一个带绝缘柄的金属小球C，把C接触B的内壁，由于净电荷只分布在外表面上，所以不能使小球C带上电荷，所以，再移出C与A的金属小球接触，无论操作多少次，都不能使A带电，故A错误； B．用取电棒C先跟B的外壁接触一下后再靠近A，小球C带上正电荷，A的近端感应负电荷，A的远端感应正电荷，则金箔感应出正电荷并张开，故B错误； C．用绝缘导线把验电器跟取电棒C的导体部分相连，再把取电棒与B的内壁接触后三者组成新的等势体，电荷将传递到A，使金属箔张开，故C正确； D．使验电器A靠近B，A将由于静电感应，金属球处带上负电荷，而金属箔处带上正电荷，使金属箔张开，故D正确。 故选CD。 13．如图所示，阴影部分表示导体，在各图中，P点的电场强度为零的是（　　） A． B． C． D． 【答案】ABC 【详解】A．由静电屏蔽理论可知A项正确； B．把导体环的右侧接地后，右侧无感应电荷，但不会影响导体环对内部的屏蔽作用，B项正确； C．场源电荷在导体环的内部，静电感应使导体环的内壁带负电，外壁带正电，且导体的电势比大地的电势要高，因为它处在正点电荷的电场中，当导体环接地后，它外壁感应出的正电荷将全部被大地上的电子中和，使外壁不带电，所以P点的电场强度也为零，故C正确； D．通过对C项的分析可知，D项中的导体环外壁将带正电，导体环将有电场存在，所以D错误。 故选ABC。 14．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．验电器的箔片不张开 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为水平向左 D．金属网罩内外表面都存在感应电荷 【答案】AC 【详解】A．因为在金属内部由于电子可以自由移动，当加上水平向右的、场强大小为E的匀强电场时，金属网罩会产生一个与外加电场相反的电场，来抵消在金属网罩内部的电场，以保证平衡，从而金属网罩上电荷重新分布。就是所谓“静电屏蔽”的原理。此时验电器不会受到影响，故验电器的箔片不张开，故A正确； B．金属网罩内部空间合场强为零，不存在电场，故B错误； C．金属网罩上的感应电荷会在网罩内部空间产生一个与外加电场相反的电场，即水平向左，故C正确； D．金属网罩内表面不存在感应电荷，感应电荷分布在外表面，故D错误。 故选AC。 15．如图所示的静电实验（虚线框为金属网）能使左边验电器的金属箔张开的是（　　） A． B． C． D． 【答案】AC 【详解】AB．净电荷分布在导体的外表面，故A正确，B错误； CD．选项C中两个验电器接触，左侧验电器金属箔应张开，选项D中左边的验电器处于金属网中，由于静电屏蔽，金属箔不会张开，故C正确，D错误。 故选AC。 16．如图，在真空中有两个点电荷A和B，电荷量分别为和，其中，，它们相距，如果在两点电荷连线的中点放一个半径为的空心金属球，且球心位于点。则：球心处的电场强度大小 N/C；球壳上的感应电荷在球心处产生的电场强度大小 N/C，方向 。（填“水平向左”或“水平向右”） 【答案】 0 6 水平向右 【详解】[1]空心金属球处于静电平衡状态，则球心Ｏ处的电场强度大小为零； [2]球壳上的感应电荷在球心Ｏ处产生的电场强度与AB两处的点电荷在O点产生的合场强等大反向，则感应电荷在球心O处产生的场强为 [3]方向水平向右。 17.如图所示，一厚度不计的金属圆桶所带电荷总量为Q＝＋4×10－6 C。 (1)此时，金属桶内、外表面所带电荷量分别为多少？ (2)如果用丝线在桶内悬挂一带电荷量q＝－2×10－6 C的金属小球，桶内、外表面所带电荷量分别为多少？ (3)若桶内金属小球与内表面接触一下，桶内、外表面所带电荷量分别为多少？ (4)若小球悬挂时，用手接触一下桶外表面，然后再将小球从桶中取出，则金属圆桶内、外表面所带电荷量又为多少？ 【答案】　(1)q内＝0，q外＝＋4×10－6 C (2)q内＝＋2×10－6 C，q外＝＋2×10－6 C (3)q内＝0，q外＝＋2×10－6 C (4)q内＝0，q外＝＋2×10－6 C 【解析】　(1)电荷仅分布在外表面上，q内＝0，q外＝＋4×10－6 C。 (2)由静电感应可知金属桶内表面感应出2×10－6 C的正电荷，相当于负电荷将等量的正电荷吸引到内壁， 由电荷守恒定律可知q内＝＋2×10－6 C， 则q外＝Q－q内＝＋2×10－6 C。 (3)金属小球所带电荷与桶内表面电荷中和，桶内表面不带电，桶外表面所带电荷量不变，故q内＝0，q外＝＋2×10－6 C。 (4)用手接触桶外表面时，桶外表面电荷被导入人体，桶外表面不带电，桶内表面带电荷情况不变；再将小球从桶中取出，金属圆桶重新达到静电平衡，电荷全部分布在外表面，内表面不带电，故q内＝0，q外＝＋2×10－6 C。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 $$