2.3 静电的利用与防护 分层同步练习 -2025-2026学年高二上学期物理粤教版必修第三册

第三节　静电的利用与防护 一、必备知识基础练 1.如图所示,口罩中间层的熔喷布是一种用绝缘材料做成的带有静电的超细纤维布,它能阻隔几微米的粉尘、飞沫等,这种阻隔作用是利用了(　　) A.静电吸附 B.尖端放电 C.静电屏蔽 D.电磁感应 2.静电消除器能将物件表面的静电消除.某种针式静电消除器的工作原理如图所示,在静电消除器的指针上加上高电压,指针周围产生正离子和电子,就可消除物件表面的静电.若物件表面的负电荷被中和,其原因是(　　) A.指针周围的电子被吸引到物件表面 B.指针周围的正离子被吸引到物件表面 C.指针周围的电子和正离子都被吸引到物件表面 D.物件表面的负电荷被吸引到指针周围 3.下列仪器或设备可用于防止静电危害的是(　　) A.指南针 B.日晷 C.地动仪 D.避雷针 4.宾馆的地毯中会掺入少量的导电金属丝,其目的是(　　) A.增加地毯韧性 B.增强美观效果 C.减小磨损影响 D.减轻静电影响 5.在天气干燥的季节,脱掉外衣时常会使手带上静电,手再去靠近金属门把手时,往往会被电一下.手靠近金属门把手的过程中(　　) A.手与门把手之间的电场变弱 B.手与门把手之间的电场不变 C.门把手上的感应电荷数目增多 D.门把手上的感应电荷数目减少 6.(2025山西高一名校联考期末)2025年4月22日,“中国静电防护产业展”在上海世博展览馆盛大开幕.生活中有很多静电现象,有利的我们要加以利用,有害的我们要想办法防止.关于静电的应用与静电危害的防止,下列说法正确的是(　　) A.打印机是利用同种电荷间的吸引力来工作的 B.小汽车顶上装有一根露在外面的小天线是避雷针 C.高压设备中导体的表面应该尽量光滑是为了避免因尖端放电而损失电能 D.印刷课本时纸张间摩擦产生大量静电,印刷车间要保持干燥 二、关键能力提升练 7.在科技馆的静电体验区,当人进入一个金属笼后,用特斯拉线圈产生200多万伏的高压,会与金属笼之间发生火花放电,但人在金属笼内是非常安全的.在火花放电过程中(　　) A.笼体不带电荷 B.金属笼内部电场强度为零 C.人与金属笼内壁接触会发生触电 D.人和笼体带同种电荷 8.(2025江苏盐城模拟预测)空气净化器内部结构图如图所示,负极针组件释放大量电子,使空气中烟尘、病菌等微粒带电,进而使其吸附到集尘栅板上,达到净化空气的作用,下列说法正确的是(　　) A.负极针组件附近空间,尖端处的电场强度较大 B.为了更有效地吸附尘埃,集尘栅板应带负电 C.负极针组件形状改为球形,更有利于释放电子 D.带电烟尘吸附到集尘栅板的过程中电势能增加 9.如图为静电喷印原理的简图,在喷嘴和收集板之间施加高压电源后,电场分布如图中虚线所示.喷嘴处的液滴受到各方面力的共同作用形成泰勒锥,当电场力增大到某一值时,液滴从泰勒锥尖端射出形成带电雾滴,落在收集板上,则此过程中雾滴(　　) A.动能减小 B.速度不变 C.电势能减小 D.加速度增大 10.静电喷涂技术在现代工业部件的制造中被广泛应用,下图为对某一工件的静电喷漆过程示意图,被喷涂的工件带正电并接地,喷枪连接涂料管道与高压直流电源的负极连接,图中虚线表示电场线.下列说法正确的是(　　) A.喷出的涂料微粒带正电 B.从喷枪到被喷涂工件电势逐渐降低 C.涂料微粒向工件运动过程中电势能逐渐减少 D.涂料微粒向工件运动过程中加速度恒定 11.(多选)图甲是一种静电除尘装置,其原理简图如图乙所示,在板状收集器A与线状电离器B间加恒定电压,让废气从一端进入静电除尘区经过净化后从另一端排出,其中一带负电的尘埃微粒沿图乙中虚线向收集器A运动,P、Q是运动轨迹上的两点,不计微粒重力和微粒间的相互作用,不考虑微粒运动过程中的电荷量变化.下列分析正确的是(　　) A.P点电势比Q点电势低 B.微粒在P点速度比Q点的大 C.微粒在P点具有的电势能比Q点的大 D.微粒在P点具有的电势能比Q点的小 12.电业工人创造了具有世界先进水平的超高压带电作业法.利用特殊工作服,保持体内处于安全状态. (1)超高压输电线周围存在强电场,人靠近输电线时,人体会有什么现象发生? (2)工人带电作业时穿着由金属丝和棉纱织成的均压服,有什么作用? 13.如图所示,某兴趣小组为了再现密立根油滴实验,实验中调节两板间电压,使两板间的电场强度大小为E,观测到一电荷量为q的带电油滴悬浮静止在电场之中,板间距离为d,重力加速度为g. (1)若上极板带正电,试判断该带电油滴带何种电荷. (2)求两板间的电压U. (3)求该带电油滴的质量m. 三、核心素养拔高练 14.某种负离子空气净化原理如图所示.由空气和带负电的灰尘颗粒(视为球体)组成的混合气流进入由一对平行金属板构成的收集器.在收集器中,空气和带电颗粒沿板方向的速度v0保持不变.在匀强电场作用下,带电颗粒打到金属板上被收集,已知金属板长度为L,间距为d,不考虑重力影响和颗粒间相互作用. (1)若不计空气阻力,质量为m、电荷量为-q的颗粒恰好全部被收集,求两金属板间的电压U1; (2)若计空气阻力,颗粒所受阻力与其相对于空气的速度v方向相反,大小为f=krv,其中r为颗粒的半径,k为常量.假设颗粒在金属板间经极短时间加速达到最大速度. a.半径为R、电荷量为-q的颗粒恰好全部被收集,求两金属板间的电压U2; b.已知颗粒的电荷量与其半径的平方成正比,进入收集器的均匀混合气流包含了直径为10 μm和2.5 μm的两种颗粒,若10 μm的颗粒恰好100%被收集,求2.5 μm的颗粒被收集的百分比. 参考答案 1.A　解析 由题意可知,熔喷布是一种用绝缘材料做成的带有静电的超细纤维布,所以当几微米的粉尘、飞沫等靠近时,由于静电感应而带电,从而被熔喷布吸附,可知其原理为静电感应和静电吸附.故A正确,B、C、D错误. 2.B　解析 “中和”是指正负电荷互相接触,从而使带电体变成不带电的物体.若物件表面的负电荷被中和,其原因是指针周围的正离子被吸引到物件表面.故选B. 3.D　解析 指南针是利用地磁场对磁体的作用来工作的,不符合题意,A错误;日晷是观测日影计时的仪器,是我国古代较为普遍使用的计时仪器,不符合题意,B错误;地动仪是对地震实施观测和研究的仪器,不符合题意,C错误;避雷针是为了把产生的静电导走,属于静电的防止,符合题意,D正确. 4.D　解析 人走在地毯上,鞋子与地毯之间会有频繁的摩擦,容易产生静电而引发火灾,因此在地毯中掺入少量的导电金属丝可以将因摩擦而产生的电荷导入大地,从而减轻静电的影响.故选D. 5.C　解析 因手上带电,则在手靠近金属门把手的过程中,随着两者的距离变小,手与门把手之间的电场变强,门把手上的感应电荷数目增多,A、B、D错误,C正确. 6.C　解析 打印机是利用异种电荷间的吸引力来工作的,属于静电的利用,故A错误;小汽车顶上装有一根露在外面的小天线是收音机天线,不是避雷针,故B错误;为了避免因尖端放电而损失电能,高压设备中导体的表面应该尽量光滑,故C正确;印刷车间中,纸张间摩擦产生大量静电,所以印刷车间中保持适当的湿度,及时把静电导走,避免静电造成的危害,故D错误. 7.B　解析 金属笼处于静电平衡,笼体表面有感应电荷,故A错误;金属笼内部电场强度为零,故B正确.体验者与笼体是等势体,体验者与金属笼内壁接触不会形成电流,不会发生触电,故C错误;笼体内部没有电场,因此体验者不带电,故D错误. 8.A　解析 负极针组件附近空间,尖端处的电荷量分布密集一些,可知,尖端处的电场强度较大,故A正确;由于负极针组件释放大量电子,使空气中烟尘、病菌等微粒带电,可知,微粒带负电,微粒吸附到集尘栅板上,则集尘栅板应带正电,故B错误;根据尖端放电规律可知,越尖锐的位置,电荷量越密集,该位置的电场强度越大,越平缓的地方,电荷量分布越稀疏,电场强度越小,可知,负极针组件形状改为球形,不利于释放电子,故C错误;结合上述可知,带电烟尘吸附到集尘栅板的过程中,电场力做正功,电势能减小,故D错误. 9.C　解析 由于雾滴带负电,落到收集板的过程中,电场力做正功,动能增大,速度增大,电势能减小,故A、B错误,C正确;由图可知从喷嘴到收集板,电场线逐渐稀疏,电场强度减小,根据牛顿第二定律可知F=qE=ma,a=,加速度在减小,故D错误. 10.C　解析 被喷涂的工件带正电,喷枪与高压直流电源的负极连接,从枪口喷出的涂料微粒带负电,被工件所吸引从而快速附着在工件表面,故A错误;电场线由正电荷指向负电荷或无穷远处,而沿着电场线的方向电势逐渐降低,因此从喷枪到工件电势逐渐升高,故B错误;涂料微粒向工件运动过程中,电场力做正功,微粒的电势能逐渐减小,故C正确;由于工件与喷枪口间的电场是非匀强电场,所以涂料微粒运动过程中受到的电场力并非恒力,根据牛顿第二定律可知,涂料微粒运动过程中的加速度不恒定,故D错误. 11.AC　解析 由于A带正电,B带负电,根据沿电场线方向电势降低,可知离A越近电势越高,离B越近电势越低,则P点电势比Q点电势低,故A正确;微粒由P点向Q点运动过程中,只受电场力作用,电场力做正功,动能增加,电势能减少,则微粒在P点速度比Q点的小,微粒在P点具有的电势能比Q点的大,故B、D错误,C正确. 12.解析 (1)人体靠近高压输电线周围的强电场时,由于静电感应,人体内的自由电荷重新分布,瞬时间负电荷向E的反方向运动,形成了瞬时电流. (2)由金属丝和棉纱织成的均压服可以起到静电屏蔽的作用,从而使人体处于静电平衡状态. 答案 见解析 13.解析 (1)根据题意可知,带电油滴静止,电场力方向竖直向上,上极板带正电,电场强度向下,油滴受到的电场力方向与电场强度方向相反,说明油滴带负电. (2)根据电场强度与电势差的关系可得,两板间的电压U为 U=Ed. (3)根据题意,由平衡条件有 qE=mg 解得m=. 答案 (1)带负电　(2)Ed　(3) 14.解析 (1)只要紧靠上极板的颗粒能够落到收集板右侧,颗粒就能够全部收集,水平方向有 L=v0t 竖直方向有 d=at2 根据牛顿第二定律得 qE=ma 又E= 解得U1=. (2)a.颗粒在金属板间经极短时间加速达到最大速度,竖直方向,有 F电=f =kRv 且 解得U2=. b.直径为10 μm、电荷量绝对值为q'的颗粒恰好100%被收集,颗粒在金属板间经极短时间加速达到最大速度,所受阻力等于电场力,有 f'=kr1vmax f'= 在竖直方向颗粒匀速下落 d=vmaxt 直径为2.5 μm的颗粒所带电荷量绝对值为 q″= 颗粒在金属板间经极短时间加速达到最大速度,所受阻力等于电场力,有 f″=kr1vmax' f″= 设只有距下极板为d'的颗粒被收集,在竖直方向颗粒匀速下落,有 d'=vmax't 解得d'= 直径为2.5 μm的颗粒被收集的百分比 ×100%=25%. 答案 (1)　(2)a.　b.25% 7 学科网（北京）股份有限公司 $