假期作业16 静电的防止与利用-【快乐假期】2025年高一物理暑假大作业（人教版）

　　假期作业１６　静电的防止与利用　　　　　　　　　　 　　带电导体凸起而尖锐的地方电荷比较 密集,其附近空间电场也较强．如图所示, 当带电云层接近时,避雷针上的感应电荷 在其附近产生强电场,使避雷针与带电云 层间的空气电离,电荷通过避雷针和符合 规格的导线被直接引入大地,从而达到保 护建筑物的目的． (１)避雷针避雷的原理是尖端放电能将云 层中的电荷中和． (　　) (２)为了美观,通常把避雷针顶端设计成球 形． (　　) (３)验电器的金属杆上端固定一个金属球而 不是做成针尖状,这是为了防止尖端放电． (　　) (４)为了避免因尖端放电而损失电能,高压 输电导线表面要尽量光滑． (　　) ◆[知识点一]　静电平衡 １．(２０２５􀅰衡水中学高二月考)矩形金属导 体处于正点电荷Q 产生的电场中,静电 平衡时感应电荷产生的电场在导体内的 电场线分布情况正确的是 (　　) ２．(多选)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,右侧放置一 个电荷量为＋Q 的点 电荷,点电荷到金属球表面的最近距离 为２r,则下列说法正确的是 (　　) A．金属球在达到静电平衡状态后,左侧 感应出正电荷 B．感应电荷在球心处所激发的电场强度 大小为E＝kQ９r２ ,方向水平向右 C．如果用一小段导线的一端接触金属球 的左侧,另一端接触金属球的右侧,金 属球两侧的电荷将被中和 D．如果用导线的一端接触金属球的右 侧,另一端与大地相连,则有电子流入 大地 ３．一 金 属 球 原 来 不 带 电,现沿球的直径的 延长线放置一均匀带 电的细杆 MN．如图所示,金属球上感应 电荷产生的电场在球内直径上a、b、c三 点的场强大小分别为Ea、Eb、Ec,三者 相比 (　　) A．Ea 最大　　　　　B．Eb 最大 C．Ec 最大 D．Ea＝Eb＝Ec ４．如图所示,Q 为一带 正电的点电荷,P为 原来不带电的枕形金属导体,a、b为导体内 的两点．当导体P处于静电平衡状态时,则 (　　) A．a、b两点的场强大小Ea、Eb 的关系 为Ea＞Eb B．a、b 两点的场强大小Ea、Eb 的关系 为Ea＜Eb C．感应电荷在a、b两点产生的场强大小 Ea′和Eb′的关系是Ea′＞Eb′ D．感应电荷在a、b两点产生的场强大小 Ea′和Eb′的关系是Ea′＝Eb′ 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 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C．涂料微粒一定带负电 D．涂料微粒可以带正电,也可以带负电 　(多选)(２０２５􀅰邢台市第二中学高二期 中)长为l的导体棒原来不带电,现将一 个带负电的点电荷(电荷量的绝对值为 q)放在金属棒的中心轴线上距离棒的左 端R 处,如图所示．当金属棒达到静电平 衡后,已知静电力常量为k,以下说法正 确的是 (　　) A．棒上感应电荷在O点处产生的电场强 度为零 B．棒上O点处的电场强度为零 C．负点电荷在O点处产生的电场强度大小 为k q (R＋l２ )２ ,方向沿Oq连线且指向q D．棒上感应电荷在棒的中点O 处产生的 电场强度大小为k q (R＋l２ )２ ,方向沿 Oq连线且指向q 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 ６３ ＝kQ r２ ;方 式 D 中,在 中 心 处 的 电 场 强 度 大 小 为 E＝ ２ kQ r２ ．综上比较,正方形中心电场强度最大的是 A．] ７．B　[电场线的疏密表示场强的大小,越密场强越大,由 图可知,Ea＞Eb＞Ec,A、C错误;电场线的切线方向表示 场强的方向,由图可知a、b两点的场强方向相同,a、c两 点场强方向不同,B正确,D错误．] ８．A　[负点电荷在电场力的作用下由A 运动到B,并由vＧ t图像知,负点电荷做加速度逐渐增大的减速运动．由F ＝ma得电场力越来越大,即A→B 电场强度越来越大, 电场线分布越来越密．又由于负电荷所受电场力方向与 速度方向相反,可知场强方向为由A 到B．故 A正确．] ９．C　[根据电场线的疏密程度可知c点的电场强度最大, C正确,A、B、D错误．] １０．AC　[根据等量异种点电荷电场的分布情况可知,B、C 两点对称分布,电场强度大小相等,方向相同,选项 A 正确;根据对称性 可 知,A、D 两 处 电 场 线 疏 密 程 度 相 同,A、D 两点电场强度大小相同,方向相同,选项 B错 误;E、O、F 三点中O 点电场强度最强,选项 C正确;B、 O、C三点比较,O 点电场强度最小,选项 D错误．] 素养培优 １．A　[左半球面AB 上的正电荷产生的电场等效为带正 电荷量为２q的整个球面的电场和带电荷量为－q的右 半球面的电场的合电场,则E＝k ２q４R２－E′ ,E′为带电荷 量为－q的右半球面在M 点产生的场强大小．带电荷量 为－q的右半球面在M 点的场强大小与带正电荷量为q 的左半球面AB 在N 点的场强大小相等,则EN ＝E′＝k ２q ４R２－E＝ kq ２R２－E ,A正确．] ２．D　[B 点,C 点的正电荷在 M 的场强的合场强为E＝ ２ kq ３ ３a æ è ç ö ø ÷ ２cos６０°＝ ３kq a２ ,由于 M 点与A 点关于带电细杆 对称,故细杆在A 处产生的电场强度大小EA ＝ ３kq a２ ,方 向竖直向上,B 点C 点的正电 荷 在A 点 的 合 场 强E＝ ２kq a２ cos３０°＝ ３kq a２ ,故A点的电场强度大小E＝E′合 ＋E６＝ (３＋３)kqa２ ,D正确．] 假期作业１６ 情景辨析 (１)√　(２)×　(３)√　(４)√ 技能提升 １．A　[导体处于静电平衡状态时,导体内部电场强度处处为 ０,感应电荷在导体内部某处产生的电场与场源电荷Q在此 处产生的电场强度大小相等,方向相反,故 A正确,B、C、D 错误．] ２．AB　[金属球在达到静电平衡状态后,左侧感应出正电 荷,故 A正确;发生静电感应时,导体内部合场强为零,所 以感应电荷在金属球内部产生的场强与外部点电荷在金 属球内部产生的场强大小相等,方向相反,所以感应电荷 在球心处所激发的电场强度大小为E＝kQ９r２ ,方向水平向 右,故B正确;用一小段导线的一端接触金属球的左侧, 另一端接触金属球的右侧,则导线和金属球成为一个导 体,左侧依然带正电荷、右侧依然带负电荷,故 C错误;如 果用导线的一端接触金属球的右侧,另一端与大地相连, 则金属球和大地相当于一个新的大导体,在靠近点电荷 的一端即金属球右侧感应出负电荷,在远离场源电荷的 一端即大地感应出正电 荷,即 有 电 子 流 入 金 属 球,故 D 错误．] ３．C　[达到静电平衡后,金属球内的合场强处处为零,金 属球上感应电荷产生的场强与带电的细杆 MN 产生的 场强大小相等、方向相反,相互抵消．c点离带电的细杆 MN 最近,带电的细杆 MN 在c 点处产生的场强最大, 则金属球上感应电荷在c点 处 产 生 的 场 强 最 大,即 Ec 最大．] ４．C　[处于静电平衡状态的导体,内部场强处处为零,故 a、b两点的场强大小Ea、Eb 的关系为Ea＝Eb,故 A、B错 误;处于静电平衡状态的导体,内部场强处处为零,则感 应电荷在a、b两点产生的场强应该和外部电场在a、b两 点产生的场强大小相等、方向相反,根据E＝kQr２ 可知Ea′ ＞Eb′,故 C正确,D错误．] ５．A　[避雷针利用了尖端放电的原理,在发生雷电时,避 雷针上产生的感应电荷通过尖端放电,中和了云层中的 电荷,可以使建筑物免遭雷击,故 A正确,BCD错误．] ６．AD　[避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施,D 正确;根据同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引,可知 底端带负电的云层靠近避雷针时,针尖感应出正电荷,A 正确,B错误;由于电荷更容易集中到尖端,从而避雷针 尖端附近的电场强度比避雷针底端附近的电场强度大, C错误．] ７．BC　[屏蔽服的作用是在穿上后,使处于高压电场中的 人体内电场强度处处为零,从而使人体免受高压电场及 电磁波的危害,可知BC正确,AD错误．] ８．B　[A在空心金属球内,由于静电感应,使得 C的外表 面带正电,B、C相互吸引,所以 B向右偏;C可以屏蔽外 部电场,所以B的电荷及 C的电荷对 C的空腔无影响, 所以 A位置不变,B正确,A、C、D错误．] ９．AC　[静电喷涂的原理就是让带电的涂料微粒在强电场 的作用下被吸附到工件上,而达到喷漆的目的,故 A 正 确;由题图知,待喷漆工件带正电,所以涂料微粒应带负 电,故 C正确,B、D错误．] 素养培优 BC　[金属棒达到静电平衡时,内部电场强度处处为０, 由于负电荷q在棒中心O 处产生的电场方向沿Oq 连线 且指向q,所以棒上感应电荷在棒中心O 处产生的电场 方向沿qO 连线且指向O 右侧,大小与q在O 点产生的 电场强度相等,则有 E＝ kq (R＋l２ )２ ,故 A、D 错误,B、C 正确．] 假期作业１７ 情景辨析 (１)√　(２)×　(３)√　(４)×　(５)×　(６)√ 技能提升 １．BC　[静电力做功的多少与电荷运动路径无关,故 A 错 误;静电力做功只与电荷在电场中的初、末位置有关,所 以电荷从某点出发又回到了该点,静电力做功为零,故 B 正确;正电荷沿着电场线方向运动,则正电荷受到的静 电力方向和电荷的运动方向相同,故静电力对正电荷做 正功;同理,负电荷逆着电场线的方向运动,静电力对负 电荷做正功,故 C正确;电荷在电场中运动,虽然有静电 力做功,但是电荷的电势能和其他形式的能之间的转化 满足能量守恒定律,故 D错误．] 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 ８５