【文档说明】高二物理人教版2019必修第三册同步备课试题 9.4静电的防止与利用 Word版含解析.docx，共(16)页，2.177 MB，由小赞的店铺上传

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第4节静电的防止与利用一、静电平衡1．（2022·全国·高二单元测试）对于电场中处于静电平衡状态的导体，下列分析不正确的是（）A．导体内部的场强处处为零B．导体内部没有电荷，电荷只能分布在导体的外表面C．导体内部是外电场与感应电荷电场叠加后的合场强，其大小为零D．

处于静电平衡的导体内部的自由电子不再运动【答案】D【详解】A．导体处于静电平衡时，导体内部的场强处处为零，选项A正确；B．导体处于静电平衡时，导体内部没有电荷，电荷只能分布在导体的外表面，选项B正确；C．导体内部是外电场与感应电荷电场叠加后的合场强，两者等大

反向，合场强大小为零，选项C正确；D．静电平衡是指内部场强处处为零，内部没有多余的“净”电荷，但导体内的自由电子仍在无规则运动，故D错误；此题选择不正确的选项，故选D。2．（2022·河北保定·高一期末）（多选）如图所示，不规则的导

体处于电场强度大小为E、方向水平向右的匀强电场中，处于静电平衡状态。对于导体内部由静电感应产生的电场的电场强度，下列说法正确的是（）A．大小为EB．大小为2EC．方向水平向左D．方向水平向右【答案】AC【详解】静电平衡状态下，对于导体内部合场强为零，故感应电场的电场强度与原

电场的电场强度等大反向，故AC正确，BD错误。故选AC。3．（2022·江苏南通·高一期末）如图所示，将带正电荷Q的导体球C靠近不带电的导体，若沿虚线1将导体分成A、B两部分，这两部分所带电荷量大小分别为QA、QB；若沿虚线

2将导体分成两部分，这两部分所带电荷量大小分别为QA′和QB′。对于上述实验，电荷量关系正确的是（）A．QA<QB，QA=QA′B．QA=QB，QA>QA′C．QA′<QB′，QB=QB′D．QA′=QB′，QB<QB′【答案】D【详解】当导体处于静电平衡状

态时，不管是沿虚线1将导体分开还是沿虚线2将导体分开，两部分所带异种电荷量的大小均相等，即QA=QB，QA′=QB′若沿虚线1将导体分成A、B两部分，由于虚线1距正电荷Q较远，A部分感应出的正电荷较少，即B部分感应出的负电荷较少，有QA<QA′，QB<QB′，故选D。4．（2022·浙江台州

·高二期末）如图所示为某带电导体四周的电场线分布，M、N是电场中两点，则（）A．导体左侧带正电，右侧带负电B．导体左侧的电荷分布密度大于右侧C．M点的电场强度大于N点的电场强度D．导体内部的P点场强为

零【答案】D【详解】A．由电场线分布可知，导体左右两侧均带正电，故A错误；B．右侧电场线分布较密集，可知导体电荷分布密度左侧小于右侧，故B错误；C．因N点电场线较M点密集，则N点的电场强度大于M点的电场强度，故C错误；D．导体处于静电平衡状态，所以内部场强为零，故

D正确。故选D。5．（2022·贵州·黔西南州金成实验学校高一期末）如图，导体棒原来不带电，现将一电荷量为q的正点电荷放在棒的中心轴线上距离棒的左端R处，A、B为棒上中心轴线上的两点，A距离棒左端为L，A、B间的距离也为L，静电力常数为k。当棒达到静电平衡后（）A．棒左端感

应出正电荷，右端感应出负电荷B．A点场强大于B点的场强C．A点场强小于B点的场强D．棒上感应电荷在A点产生的场强大小为2()kqRL+【答案】D【详解】A．由于q为正电荷，根据静电感应规律可知棒左端感应负电荷，右端感应正电荷，

故A错误；BC．处于静电平衡的导体是等势体，内部场强处处为零，A、B两点的场强都是零，故BC错误；D．静电平衡时A点的合场强为零，因此感应电荷在A点的场强与点电荷q在A点的场强等值反向，得棒上感应电荷在A点产生的场强大小为()2BkqE

RL=+，故D正确。故选D。二、尖端放电6．（2022·吉林·通榆县第一中学校高一期末）高压输电线路的铁塔顶端有一条比下面输电线细的金属线，它的作用是（）A．提高铁塔的稳定性B．传输零线的电流C．防雷电，起到避雷针的作用

D．作为备用线，供输电线断开时应急使用【答案】C【详解】输电细线起着与避雷针相似的作用，通过放电中和周围空气中的电荷，可以防止雷击，故ABD错误，C正确。故选C。7．（2022·浙江·绍兴市教育教学研究院高一期末）武当山主峰——天

柱峰上有一座金殿，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，像被重新洗过一般，如图所示，对此，下列分析正确的是（）A．出现雷火炼殿现象时，大殿内的人是危险的B．金殿肯定是一个庞大的优良导体C．金殿顶部肯定很少有带尖的结构，不易放电D．

金殿如果安装了避雷针，这种雷火炼殿现象仍会经常出现【答案】BC【详解】AB．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，大殿内的人是安全的，A错误，B正确；C．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，C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，雷火炼殿现象无法观察到，D错误。故选BC。8．（2022·全国·高二课时练习）如图是一款避雷针原理演示器，上下金属板之间用绝缘

材料固定，尖端电极和球形电极与下金属板连接，给上下金属板接感应圈并逐渐升高电压，当电压逐渐升高时（）A．尖端电极先放电B．球形电极先放电C．两电极同时放电D．两电极都不放电【答案】A【详解】由图示可知，一个为尖头、一个为圆头。当上下金属板接在高压电源上，因末端越尖越容易放电，故可以观

察到尖的金属柱容易放电，这种放电现象叫做尖端放电，故A正确，BCD错误。故选A。9．（2022·浙江·舟山教育学院高二期末）如图甲所示，高压输电线上使用“”形刚性绝缘支架支撑电线，防止电线相碰造成短路。示意图如图乙所示，1L、2L、3L、4L为四根导线，abcd为正方

形，几何中心为O，当四根导线通有等大同向电流时（）A．1L所受安培力的方向沿正方形的对角线ac方向B．1L对2L的安培力小于1L对3L的安培力C．几何中心O点的磁感应强度不为零D．夜间高压输电线周围有时会出现一层绿色光晕，这是一种强烈的尖端放电现象【答案】A【详解】A．根据

同向电流相互吸引，可知1L受其余三根导线的吸引力分别指向三根导线，根据对称性可知，2L与4L对1L的安培力大小相等，所以两者对1L的合力沿ac方向，而3L对1L的安培力也是沿ac方向，故1L所受安培力的方向沿正方形的对角线ac方向，A正确；B．由图乙可知，2L离1L的距离比3L离1L的距离小，说

明1L电流产生的磁场在2L处比在3L处强，故1L对2L的安培力大于1L对3L的安培力，B错误；C．因四根导线中的电流大小相等，方向相同，O点与四根导线的距离相等，由安培定则可知1L电流与3L电流在O点的磁感

应强度大小相等，方向相反，2L电流与4L电流在O点的磁感应强度大小相等，方向相反，故几何中心O点的磁感应强度为零，C错误；D．夜间高压输电线周围有时会出现一层绿色光晕，这是一种微弱的尖端放电现象，D错误；故选A。10．（2

022·四川·遂宁安居育才卓同国际学校模拟预测）（多选）如图所示是闪电击中广州塔的画面，广州塔的尖顶是一避雷针，雷雨天气时，底端带负电的云层经过避雷针上方时，避雷针尖端放电形成瞬间强电流，乌云所带的负电荷经避雷针导入大地，在此过程中，下列说法正确的是（）A．云层靠近避雷针时，针

尖感应出正电荷B．避雷针上的电流方向从尖端流向底端C．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小D．地磁场对避雷针的作用力方向向西【答案】AD【详解】A．根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸

引，可知云层靠近避雷针时，针尖感应出正电荷，A正确；B．负电荷从尖端流向底端，而电流的方向规定为正电荷运动的方向，因此电流的方向从底端流向尖端，B错误；C．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；D．根据左

手定则可知，地磁场对避雷针的作用力方向向西，D正确。故选AD。三、静电屏蔽11．（2022·全国·高一）如图所示，一有线电视信号线内有一层铜质金属网，其主要作用是（）A．加固作用不易折断信号线B．用于信号的传输C．为防止外界电场干扰D．铜芯与

金属网分别接在电路的两极，便于构通回路【答案】C【详解】根据静电屏蔽原理，金属网能屏蔽外部电场，使其不受外部电场的影响，则有线电视信号线内有一层铜质金属网，其主要作用是为防止外界电场干扰。故选C。12．（2021·全国·高二期中）（多选）如图所示，带电体Q靠近一个接地空

腔导体，空腔里面无电荷．在静电平衡后，下列物理量中等于零的是()A．导体腔内任意点的场强B．导体腔内任意点的电势C．导体外表面的电荷量D．导体空腔内表面的电荷量【答案】ABD【详解】因为接地空腔导体里面无电荷，带电体Q感应远端为正电荷，近端为负电荷，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，外表面的电荷量不为零，C错误；而空腔内由于静电屏蔽的作用，其内部的场强为零，故A正确；但因为无穷远处的电势为零，而地球相当于很远的地方，故地球上电势为零，而导体与地球相连，是一个等势体，故导体空腔内任意点的电势也为零，B正确；导体空腔内

表面的电荷量为零，即内表面没有电荷，D正确．【点晴】如果导体空腔不与大地相连，则空腔内部的电场强度为零，电势不为零，在空腔的右侧感应负电荷，在空腔的左侧感应正电荷；如果空腔接地，则说明空腔与地球连成了一个整体，它们是

一个等势体，其内部的场强为零，电势也为零．13．（2016·福建·高二期中）（多选）如图所示，导体球A与导体球壳B同心，原来都不带电，也不接地，设M、N两点的场强大小为EM和EN，下列说法中正确的是（）A．若使A带电

，则EM≠0，EN=0B．若使B带电，则EM=0，EN≠0C．若使A球带电，B球接地，则EM=0，EN=0D．若使A球带电，B球接地，则EM≠0，EN=0【答案】BD【详解】A．如果A带电，则会感应B内部带异种电荷，外

部电性与A相同，那么EM和EN均不为0，A错误；B．如果B带电，由于同种电荷的排斥，电荷只分布在外表面，则EM为0，EN不为0，B正确；CD．如使A球带电，B球接地，是接地屏蔽，则EM不为0，EN为0，C错误，D正

确。故选BD。14．（2021·全国·高二专题练习）（多选）如图所示，原来不带电的金属球壳内壁接地，将一带正电的小球放入其中，但不与球壳接触，则()A．球壳内壁带负电B．球壳外壁带正电C．球壳外壁不带电D．若将

接地线去掉再移去正电荷，球壳外壁带负电【答案】ACD【详解】由静电屏蔽知识可得，未接地前电场线分布特点如图，球壳是个等势体，无论是内壳还是外壳接地，都是大地上的电子受电场力作用逆着电场线与外壳正电中和，使外壳不带电，故AC正确，B错．

若移出正电荷，则剩余负电都分布在外表面，D正确．故选ACD.15．（2021·甘肃·天水市第一中学高二阶段练习）（多选）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金属箔片张开的是（）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C．使验电器A靠近B，再用金属网罩罩住BD．使验电器A靠近B，再用金属网罩罩住A【答案】BC【详解】A．导体球壳B的电荷都在外表面上，因此用取电棒C跟B的

内壁接触，根本取不到电荷，因此不会使验电器的金属箔片张开，A错误；B．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，这时验电器的金属球和导体壳电势相等，会带上同种电荷，因此验电器金属箔片会张开，B正确；CD．使验电器A靠近B，即使用金属网罩罩住B，在金属网内表面感应出

负电荷，外表面感应出正电荷，在金属网外仍有电场，会使金属球A带负电荷，金属箔片带正电荷，金属箔片会张开；而如果金属网罩罩住A，由于静电屏蔽，A不会有感应电荷，金属箔片不会张开，因此C正确，D错误。故选BC。四、静电吸附16．（2021·

江西省广丰中学高二开学考试）如图为静电除尘器除尘原理的示意图。尘埃在电场中通过某种机制带电，在静电力的作用下向集尘极迁移并沉积，以达到除尘的目的。下列表述正确的是（）A．到达集尘极的尘埃带负电荷B．场强方向由放电极指向集尘极C．带电尘埃所

受静电力的方向与场强方向相同D．同一位置带电荷量越多的尘埃所受静电力越小【答案】A【详解】B．由于集尘极与直流高压电的正极连接，场强方向从集尘极指向放电极，B错误；AC．尘埃在静电力作用下向集尘极迁移并沉积，说明尘埃带负电，负电荷在电场中受静电力的方

向与场强方向相反，故A正确，C错误；D．同一位置的电场强度不变，由FEq=知带电荷量越多的尘埃所受静电力越大，D错误。故选A。17．（2022·河南·郏县第一高级中学高一期末）静电复印是一种利用静电光敏半导

体材料的感光特性形成影像的复印方法，复印过程大致可分为充电、曝光、显影、转印、分离、定影、清洁、消电8个基本步骤，部分步骤示意图如图所示。静电复印机的中心部件是一个可以旋转的接地的铝辊，表面镀着一层半导体硒，

叫作感光鼓。半导体硒有特殊的光电性质。现通过电晕装置对感光鼓充电使其带正电，以下说法正确的是（）A．曝光时，半导体硒有光照区域的电阻增大，无光照区域的电阻减小B．显影时，色粉被感光鼓上带电区域吸附，因此色粉需带负电C．色粉的带电通常是通过色粉与载体的摩擦获得，摩擦后色粉

的带电极性与载体的带电极性相同D．转印时，若使色粉转移到复印纸上，则需使复印纸带负电【答案】B【详解】A．曝光时字迹阴影部分应该带电才能吸附色粉，光照部分不带电，因此半导体光照部分电阻应该减小，阴影部分电阻增大，A错误；B．感光

鼓带正电，色粉若被吸附应该带负电，B正确；C．色粉的带电通常是通过色粉与载体的摩擦获得，摩擦起电的两个物体所带电性相反，C错误；D．色粉带负电，若被吸附到复印纸上，纸张应带正电，D错误。故选B。18．（2021·湖北·华中师大一附中高一期末）

一半径为R的金属薄球壳内壁接地，其球心处安置有一个点电荷+Q，如图所示。P为金属球外距离球心2R的一点，下列表述中正确的是（）A．金属球壳的外表面带正电B．金属球壳的内表面不带电C．在P处引入正点电荷q，受斥力大小为24kQqRD．金属球壳感应电荷在P处形成的场强大小为24kQR【答案】D

【详解】A．由于球壳内壁接地，电势为零，如果外壳带正电，电场线的方向指向无穷远处，无穷远处电势为零，而沿着电场线方向，电势降低，说明球壳电势大于零，与前提矛盾，因此金属球壳的外表面不带电，A错误；B．由于静电感应，球壳内

表面带负电，而且所带电荷量为Q−，B错误；C．由于球壳接地，球壳外部的电场强度处处为零，若在P处引入正点电荷q，，此时在球壳外表面上会感应出一定量的负电荷，它与q间的电场力与Q无关，C错误。D．由于球壳接地，球壳外部的电场强度处处为零，即Q在某点产生的场强与感应电荷在某点产生的

场强等大反向，合场强为零，因此金属球壳感应电荷在P处形成的场强大小为24kQER=感，方向指向球心，D正确。故选D。19．（2021·江西·丰城九中高二阶段练习）一金属球，原来不带电，现在沿球直径的延长线上放置一根均匀带电的细杆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aE、bE、cE，三者相比，则（）A．aE最大B．bE最大C．cE最大D．abcEEE==【答案】C【详解】金属球上感应电荷产生的附加电场与带电的细杆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；而a点离带电杆最远，则金属球上感应电荷在a点处产生的场强最小，所以Ec>Eb>Ea。故选C。20．（20

20·全国·高二课时练习）（多选）滚筒式静电分选器由料斗A、导板B、导体滚筒C，刮板D、料槽E、F和放电针G等部件组成。C与G分别接于直流高压电源的正负极，并将C接地，如图所示。电源电压很高，足以使放电针G附近的空气发生电离而产生大量离子。现有导电性

能不同的两种物质粉粒a、b的混合物从料斗A下落，沿导板B到达转动的滚筒C上，粉粒a具有良好的导电性，粉粒b具有良好的绝缘性，下列说法中正确的是（）A．粉粒a落入料槽F，粉粒b落入料槽EB．粉粒b落入料槽F，粉粒a落入料槽EC．若滚筒C不接地而放电针G接地，从工作原理上看，这也

是允许的D．若滚筒C不接地而放电针G接地，从工业实用角度看，这也是允许的【答案】AC【详解】AB．因为C和G分别接在高压电源的正、负极上，放电针G附近形成很强的电场，使放电针G附近的空气电离而产生大量离子，其中的负离子在奔向正极C的过程中被吸附到粉粒a、b上，a、b因吸

附负离子而带负电，被吸引到带正电的滚筒C上，因a具有良好的导电性，a所带电荷被C上的正电荷中和并最终带上和C相同的电荷而被C排斥，落入料槽F，粉粒b因具有良好的绝缘性，所带负电荷而不会被中和，和C相互吸引，被吸引到滚筒C

上，直到D处被刮板刮落而落入料槽E中，A正确，B错误；CD．若滚筒C不接地而放电针G接地，同样能使放电针附近空气电离，从工作原理上看是允许的，但滚筒C不接地具有高压，不安全，从工业实用角度看，不允许，C正确，D错误。故选AC。21．（多选）如图所示，M点有电荷量为Q的负点

电荷，在距离点电荷为r处放入厚度为d的平行金属板，N点为金属板内距表面为2d的点，MN连线与金属板表面垂直。当金属板处于静电平衡时，下列说法正确的是（）A．金属板的左侧面感应出正电荷B．金属板的左侧面感应出负电荷C．感应电荷在N点产生的电场强度2kQEr=，方向沿MN连线向右D．感应

电荷在N点产生的电场强度22kQEdr=+，方向沿MN连线向右【答案】AD【详解】AB．根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引规律，M点的点电荷带负电，在金属板的左侧面感应出正电荷，A正确，B错误；CD．金属板内

部合场强为零，故感应电荷在N点产生的电场强度与点电荷在N点产生的电场强度等大反向，根据2QEkR=可得，感应电荷在N点产生的电场强度22kQEdr=+，方向沿MN连线向右，C错误，D正确。故选AD。22．（2022·北京·模拟预

测）（1）一个带电金属球达到静电平衡时，球内部没有净剩电荷，电荷均匀分布在外表面，球内部场强处处为0，其在球的外部产生的电场，与一个位于球心、电荷量相等的点电荷在同一点产生的电场相同。已知静电力常量为k。a．根据电场强度的定义式和库仑定

律，推导一个电荷量为Q的点电荷，在与之相距r处的电场强度的表达式__________。b．若将金属球内部挖空，使其成为一个均匀球壳，如图1所示。金属球壳的电荷量为Q，A、B是到球心的距离分别为r1和r2的两点，则A点的场强E1=__________，B点的

场强E2=__________。（2）万有引力定律与库仑定律有相似的形式，因此质点的引力场与点电荷的电场也有很多相似的规律。已知引力常量为G。a．类比点电荷电场强度的表达式，写出一个质量为m的质点在与之相距r处的引力场

强度EG的表达式_______。b．假设沿地轴的方向凿通一条贯穿地球两极的隧道，隧道极窄，地球仍可看作一个半径为R、质量分布均匀的球体。如图2所示，以地心为原点，向北为正方向建立x轴，请在图3中作图描述隧道中地球引力场强度随x变化的规律，并说明作图依据______。【答案】2Qkr022Qkr

2mGr【详解】（1）[1]电荷量为Q的点电荷，在与之相距r处放一试探电荷q，根据库仑定律，该试探电荷受到的电场力为2QqFkr=由电场强度FEq=得电荷量为Q的点电荷，在与之相距r处电场强度2QEkr=[2][

3]一个带电金属球达到静电平衡时，球内部没有净剩电荷，电荷均匀分布在外表面，球内部场强处处为0，其在球的外部产生的电场，与一个位于球心、电荷量相等的点电荷在同一点产生的电场相同。A点在均匀带电球壳内部，故A点场强10E=B点的场强222QEkr=（2）[4]设距离一个质

量为m的质点r处，放一个质量为1m另外一质点，在与之的引力场强度12G211mmGFmrEGmmr===[5]假设地球平均密度为，隧道中距离地心为x处地球引力场强度大小3G24433GxEGxx==又因为在隧道中，在原点以北某物体受地球引力向南，在原点以南某物体受地球引力向北，

故隧道中地球引力场强度随x变化的规律定性变化图像为23．（2010·浙江·高考真题）请用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．小鸟停在单根高压输电线上会被电死D．打雷时，呆在汽车里比呆在木屋里要危险【答案】B【详解】A．电力工人

高压带电作业，全身穿戴金属丝网制成的衣、帽、手套、鞋，可以对人体起到静电屏蔽作用，使人安全作业，A错误；B．因为塑料和油摩擦容易起电，产生的静电荷不易泄漏，形成静电积累，造成爆炸和火灾事故，B正确；C．小鸟的两只脚之间的距离很小，所以小鸟的两只脚之间的电压也很小，所以不会对小鸟造成危害，C错

误；D．一辆金属车身的汽车也是最好的“避雷所”，一旦汽车被雷击中，它的金属构架会将闪电电流导入地下，D错误；故选B。24．（2021·浙江·高考真题）如图所示，在火箭发射塔周围有钢铁制成的四座高塔，高塔的功

能最有可能的是（）A．探测发射台周围风力的大小B．发射与航天器联系的电磁波C．预防雷电击中待发射的火箭D．测量火箭发射过程的速度和加速度【答案】C【详解】在火箭发射塔周围有钢铁制成的四座高塔，因铁制的高塔有避雷作用，其功能是预防雷电击中发射的火箭。故选C。2

5．（2010·海南·高考真题）利用静电除尘器可以消除空气中的粉尘，静电除尘器由金属管A和悬在管中的金属丝B组成，A和B分别接到高压电源的正极和负极，其装置示意图如右图所示．A、B之间有很强的电场，距B越近，场强__________（填“越大”或“越小”）．B附近的气体分子被电离成为电子和正离子、

粉尘吸附电子后被吸附到______（填“A”或“B”）上，最后在重力作用下落入下面的漏斗中．【答案】越大A