9.4 静电的防止与利用(冲A提升练)(解析版)-2024-2025学年高一物理精品课件及分层作业(

9.4 静电的防止与利用（冲A提升练）（解析版）
一、单选题（本大题共15小题）
1. 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
【解析】解：A、在火箭发射塔周围有钢铁制成的四座高塔，高塔的功能与探测发射台周围风力的大小无关，故A错误；
B、与航天器联系的电磁波来自地面多处的发射塔，并不是钢铁制成的四座高塔，故B错误；
C、在火箭发射塔周围有钢铁制成的四座高塔，从而防止雷电击中待发射的火箭，导致损坏，故C正确；
D、若要测量火箭发射过程的速度和加速度，是依据火箭的推动力，结合牛顿第二定律的内容，与高塔无关，故D错误；
故选：C。

根据四座钢铁制成的高塔，结合题目的选项，及静电屏蔽的原理，即可分析求解。

考查火箭发射塔周围高塔的作用，要求理解防雷电的原理，掌握物理规律在实际生活中的应用。

2. 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
【解析】知道尖端放电原理，根据越尖电场强度越强，容易使空气被电离，从而出现放电现象．
该题考查尖端放电的知识，应牢记：尖端电荷比较密集，形成的电场强度大，容易击穿空气．
【解答】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。

3. 关于下列四幅图所涉及的物理知识，说法正确的是( )
A. 图甲中，油罐车车尾下方拖着一根落地的软铁条是利用静电
B. 图乙中，高压输电线上方的两根细的导线具有静电屏蔽作用
C. 图丙中，燃气灶中针尖形点火器利用摩擦起电原理进行点火
D. 图丁中，用铜丝编织的管线包裹话筒线是利用静电吸收信号
【答案】B
【解析】本题考查了静电屏蔽、尖端放电这些知识点；
根据静电屏蔽及尖端放电的道理分析判断即可。

【解答】
A.油罐车车尾下方拖着一根落地的软铁条是利用铁的导电性，将运输过程中产生的静电导走，A错误；
B.高压输电线上方的两根细的导线的作用是与大地相连，形成稀疏的金属网，把高压线屏蔽起来，避免雷击，起到静电屏蔽作用，故 B正确；
C.热气灶中针尖形点火器利用高压尖端放电的原理，C错误；
D.用铜丝编织的管线包惠话简线是利用静电屏蔽作用，避免外界干扰，故D错误；
故选B。

4. 2022年7月7日消息，南京林业大学学子发明智能分拣系统，助力新疆棉花丰产增收，纯棉衣服手感柔软舒适度高，不会起静电而且吸湿和透气性都不错，如果是皮肤敏感人群的话一定是优选，关于静电的防止与利用，下列说法正确的是( )
A. 手术室的医生和护士都要穿绝缘性能良好的化纤制品，可防止静电对手术的影响
B. 为了防止静电危害保证乘客的安全，飞机起落架的轮胎用绝缘橡胶制成
C. 金属导体有静电屏蔽的作用，运输汽油时把汽油装进金属桶比装进塑料桶安全
D. 轿车上有一根露在外面的小天线是用来避免雷击的
【答案】C
【解析】解：A、绝缘性能良好的化纤制品制品的衣服不能及时把静电导入大地，静电积累带来的潜在危害，容易造成手术事故，故A错误；
B、飞机上起落架的轮胎用导电橡胶制成，是为了及时地把飞机在飞行过程中由于摩擦而产生的电荷通过导体而转移给大地，以免发生放电现象，保证飞机和乘客的安全，故B错误；
C、金属导体有静电屏蔽的作用，运输汽油时把汽油装进金属桶比装进塑料桶安全，故C正确；
D、某些小汽车顶上有一根露在外面的小天线是用来接收无线电信号的，故D错误。

故选：C。

静电也就是生活中摩擦起电现象产生的，例如用塑料梳子梳头发，塑料梳子和头发之间就会发生摩擦起电现象．静电有的有利，有的有害，根据生活中的经验即可解题．
此题考查的是我们生活中经常出现的静电现象，要注意相应的原理，同时要注意在学习中的积累．
5. 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
【解析】本题考查了静电屏蔽这个知识点；
静电屏蔽：为了避免外界电场对仪器设备的影响，或者为了避免电器设备的电场对外界的影响，用一个空腔导体把外电场遮住，使其内部不受影响，也不使电器设备对外界产生影响。

用一个空腔导体把外电场遮住，使其内部不受影响，据此分析解答即可。

【解答】
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。

6. 小明同学学习了静电除尘之后，走进物理实验室制作了一个静电除尘装置．在一个没有底的空塑料瓶上固定着一根铁锯条和一块易拉罐(金属)片，把它们分别跟静电起电机的两极相连．实验时，在塑料瓶里放一盘点燃的蚊香，很快就看见整个透明塑料瓶里烟雾缭绕．然后当把起电机一摇，顿时塑料瓶清澈透明，停止摇动，又是烟雾缭绕．关于以上实验说法正确的是( )
A. 室内的空气湿度越大，实验效果越好
B. 锯条换成同宽度的金属直尺效果更好
C. 起电机摇动前，需先让烟尘颗粒带上电荷才能做成功
D. 若锯条接电源负极，金属片接正极，则这些烟尘附着在金属片上面
【答案】D
【解析】解：A、加大空气湿度，由于潮湿的空气易于导电，则起电机产生的静电不容易在铁锯条和易拉罐(金属)片上积累，则该实验不易成功，故A错误；
B、电荷的分布特点：电荷聚集与尖端处，锯条比金属直尺好，故B错误；
C、锯条和金属片间的电场让空气电离，电离的电子让烟尘颗粒带电，不需先让烟尘颗粒带上电荷，故C错误；
D、若锯条接电源负极，金属片接正极，则俘获电子的烟尘带负电，这些烟尘附着在金属片上面，故D正确。

故选：D。

当静电除尘装置接通静电高压时，存在强电场，它使空气电离而产生负离子和正离子，负离子在电场力的作用下，向正极移动时，碰到烟尘微粒使它带负电，带电尘粒在电场力的作用下，向正极移动，烟尘最终被吸附到金属片上，这样消除了烟尘中的尘粒，由此进行分析。

本题涉及静电除尘的原理，关键是电子容易被吸附到烟尘颗粒.上，故烟尘颗粒会吸附到带正电的金属片上；知道电场力做功与电势能变化的关系。

7. 在医疗手术中，为防止麻醉剂乙醚爆炸，地砖要用导电材料制成，医生护士要穿由导电材料制成的鞋子和棉布外套，一切设备要良好接地，这样做是为了
A. 应用静电
B. 除菌消毒
C. 消除静电
D. 防止漏电
【答案】C
【解析】本题考查是关于静电的防止与应用，要求熟练掌握静电的防止与应用的具体实例。

【解答】由题意可知，良好接地，目的是为了消除静电，这些要求与消毒无关。

静电会产生火花、热量，麻醉剂为易挥发性物品，遇到火花或热源便会爆炸。

故选C。

8. 电通常是由摩擦产生的，下列具体措施中，不能用来防止静电危害的是( )
A. 油罐车上有一条铁链在地面
B. 电视机上装一根户外天线
C. 在地毯中夹杂不锈钢纤维
D. 用电橡胶做飞机轮胎
【答案】B
【解析】解：A、油罐车在运输过程中，不断的相互摩擦，从而产生大量的静电，通过后面装一条拖地的铁链，及时导走，这是防止静电危害；
B、天线的作用是为了接收电磁信号，不是为了防止静电危害；
C、在地毯中夹杂不锈钢纤维是防止静电危害的；
D、飞机的机轮上装有搭地线或用导电橡胶做轮胎是为了导走静电，防止静电带来的危害；
故选：B。

静电危害是由于相互间不断摩擦，从而产生大量的静电，不及时导走，会出现放电危害．
人体活动时，皮肤与衣服之间以及衣服与衣服之间互相摩擦，便会产生静电．随着家用电器增多以及冬天人们多穿化纤衣服，家用电器所产生的静电荷会被人体吸收并积存起来，加之居室内墙壁和地板多属绝缘体，空气干燥，因此更容易受到静电干扰．
9. 以下设备中哪一个不是产生静电的设备( )
A. 手摇感应起电机
B. 超高压电源
C. 范德格拉夫起电机
D. 避雷针
【答案】D
【解析】解：手摇感应起电机、范德格拉夫起电机，都是摩擦起电，都能产生静电，超高压电源周围形成感应电场，可以产生静电，避雷针是静电的防止。

故选：D。

静电发生的原因是通过一些手段让大量电子和原子核分开保持一定的距离从而聚集电子显负电的场和聚集原子核显正电的场就形成了场强．所以说只要能使两种电荷分离就可以得到静电．
本题考查了静电产生的方法和原理，知道避雷针是静电的防止，难度不大，属于基础题．
10. 下列做法是为了防止静电的危害的是( )
A. 油罐车尾部装有导电拖地带
B. 使用静电处理种子提高发芽率
C. 高大的烟囱中安装静电除尘器
D. 汽车制造车间里进行静电喷漆
【答案】A
【解析】本题考查是关于静电的防止与应用，从各种实例的原理出发就可以判断出答案．静电危害是由于相互间不断摩擦，从而产生大量的静电，不及时导走，会出现放电危害．
【解答】
A.油罐车尾部装有导电拖地带，属于防止静电的危害， A正确;
B.使用静电处理种子提高发芽率，属于静电应用， B错误;
C.静电除尘时除尘器中的空气被电离，烟雾颗粒吸附电子而带负电，颗粒向电源正极运动，属于静电应用，C错误;
D.汽车制造厂车间里进行静电喷潦，属于静电的应用， D错误;
11. 物理是来源于生活，最后应用服务于生活．下面请同学们根据学过的有关静电场的知识判断下列说法正确的是( )
A. 超高压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. 天气越潮湿，越容易积累静电
D. 打雷时，呆在汽车里比呆在木屋里要危险
【答案】B
【解析】本题考查了静电现象的利用和防止，根据静电屏蔽的知识解释在生活中的静电现象。

穿金属的衣服和待在汽车里时，可以对里面的人体起到静电屏蔽的作用，从而可以保护人的安全，由于塑料和油摩擦容易起电，用塑料的话，产生的静电不易泄漏，反而会造成危险。

【解答】
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、鞋等，可以对人体起到静电屏蔽的作用，使人安全作业，故A错误；
B.因为塑料和油摩擦容易起电，产生的静电不易泄漏，形成静电积累，造成爆炸和火灾事故，故B正确；
C.天气越潮湿，越不容易积累静电，故 C错误；
D.一辆金属车身的汽车也是最好的避雷针，一旦汽车被雷击中，它的金属构架会将闪电电流导入地下，故D 错误。

故选B。

12. 有一个不带电的空心金属球，在它的球心处放一个正电荷，其电场分布是如图中的( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】把正电荷放在空心金属球球心处，由于静电感应，在球壳的内壁感应出负电荷，在球壳的外壁感应出正电荷，所以在金属球壳的内、外壁之间，由于正电荷的电场和感应电荷的电场的共同作用，其电场强度为零，所以在金属球壳的内、外壁之间没有电场线，在球壳外部电场线的方向是向外的，选项B正确，A、C、D错误。

13. 在点电荷−Q的电场中，一金属圆盘处于静电平衡状态，若圆平面与点电荷在同一平面内，则盘上感应电荷在盘中P点所激发的场强E′的方向在图中正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】解决本题的关键知道静电平衡的特点，内部合场强为零。

当圆盘达到静电平衡后，圆盘内各点的合场强为零，即感应电荷产生的电场强度与−Q产生的电场强度大小相等、方向相反。

【解答】圆盘达到静电平衡后，圆盘内各点的合场强为零，感应电荷产生的电场强度与−Q产生的电场强度大小相等、方向相反，负电荷−Q在A点产生的场强方向指向−Q，则感应电荷激发的附加场强背离−Q，故A 正确，BCD错误。

故选A。

14. 如图所示，导体棒原来不带电，将电荷量为Q的正点电荷放在棒左侧O处，当棒达到静电平衡后，棒上的感应电荷在棒内A点处产生的场强为E1。

下列说法正确的是( )
A. E1的大小与电荷量Q成正比
B. E1的方向沿OA连线向右
C. 在导体棒内部，离O点越远场强越小
D. 在O点放置电荷量为2Q的点电荷，A点的场强为2E1
【答案】A
【解析】当棒达到静电平衡后，棒内各点的合场强为零，即感应电荷产生的电场强度与+Q产生的电场强度
结合求解。

大小相等、方向相反，根据静电平衡的特点和点电荷场强公式E=k Q
r2
当金属导体处于电场时会出现静电平衡现象，关键要理解并掌握静电平衡的特点。

【解答】A、水平导体棒当达到静电平衡后，棒上感应电荷中点A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，方向相反。

则棒上感应电荷在棒内A点产生的场强大小为：E1=k Q
，r为A到O的距
r2
离，可知，E1的大小与电荷量Q成正比，故A正确；
B、由于A处的合场强为零，所以感应电荷产生的场强方向与点电荷+Q在该处产生的电场强度的方向相反，方向向左，故B错误；
C、当棒达到静电平衡后，在导体棒内部，各点的场强都等于零，故C错误；
D、A点的场强为O点处点电荷的场强与棒上感应电荷产生的附加电场的矢量合，达到静电平衡后始终为零，故D错误。

故选A。

15. 如图所示，将悬挂在细线上的带正电的小球A放在不带电的金属空心球C内(始终不与球接触)，现将一个悬挂在绝缘细线上的带正电的小球B放在C附近，当小球B缓慢靠近C的过程中，以下说法正确的是
A. A、B偏离竖直方向夹角均增大
B. A的位置不变，B偏离竖直方向夹角增大
C. A、B均不偏离竖直方向
D. A对B的静电力向左，B对A的静电力也向左
【答案】B
【解析】由于静电感应，C的内表面带上与A相反的电荷，C的外表面带上与A相同的电荷，故B与C排斥，而B的电场对C内部不会产生任何影响。

本题考查静电感应现象，掌握同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。

并理解外部电场对空心球内部没有影响，即为静电屏蔽。

【解答】A在空心金属球内，由于静电感应，使得C外表面带正电，B、C相互排斥，所以B偏离竖直方向夹角增大；而金属空腔可以屏蔽外部电场，所以B的电荷对空腔C的内部无影响，A位置不变。

故B正确，ACD 错误。

故选B。

二、简答题（本大题共4小题）
16. 研究性学习：通过各种途径了解与避雷针有关的知识。

然后思考下列问题：
(1)在一定气候条件下会产生雷电现象。

雷电产生的原因是什么？
(2)避雷针一般装在建筑物的什么位置？为什么？
(3)避雷针为什么要有一根导线和大地相连？
(4)在有雷电的天气，人们能否在大树下躲避风雨？为什么？
【答案】
解：(1)地面的热空气携带着大量的水气不断上升到天空，形成大块大块的积雨云。

积雨云的不同部位聚集着正负两种电荷，这时地面因受到近地面积雨云中的电荷感应，也带上了与云底不同的电荷，我们知道，不同的电荷是会相互吸引的，但是空气的导电性能很差，它阻挡着正负两种电荷的会合，当云层里的电荷越聚越多，达到一定强度时，就会把阻挡它们会合的空气层击穿，打开一条狭窄的通道，强行会合，由于云中的电流很强，通道上的空气就会被烧得炽热，温度比太阳表面还要高好几倍，所以会发出耀眼的白光，这就是闪电。

(2)避雷针一般装在建筑物的顶端；
为了保护建筑物等避免雷击，人们在建筑物上安装了避雷针。

在高大建筑物顶端安装一根金属棒，用金属线与埋在地下的一块金属板连接起来，利用金属棒的尖端放电，使云层所的电和地上的电逐渐中和，从而不会引发事故。

(3)避雷针要有一根导线和大地相连，用来导走多余的电荷。

(4)雷雨天气不能在大树下避雨，因为树比较高，而且树上带有水，树木就成了导体，容易将雷电引下来，人在树下避雨就可能会触电。

答：见上。

【解析】雷是自然现象中的一种，天空中带不同电荷的云，相互接近时，产生的一种大规模的放电现象。

避雷针，是用来保护建筑物等避免雷击的装置。

在高大建筑物顶端安装一个金属棒，用金属线与埋在地下的一块金属板连接起来，利用金属棒的尖端放电，把云层所带的电荷引入大地，保护建筑物。

结合雷电的原因分析在有雷电的天气，人们不能在大树下躲避风雨。

本题考查是关于静电的防止与应用，从雷电产生的原理出发就可以判断出答案。

17. 你是否有这样的生活经验：一些家用电器的金属外壳，尽管跟电源之间绝缘良好，但用手触摸仍会感到“麻手”，甚至用测电笔测试时氖管也会发光!请解释其中的物理道理。

【答案】
解：交流电可以通过电容器，机芯和金属外壳构成很小的电容器，可以漏电；
故用测电笔测试通有交变电流的电气设备的金属外壳时，发现测电笔的氖管发光，不一定是机芯与金属外壳间绝缘不良，而可能是该设备的金属外壳没有接地，而导致交流电“通过”了由机芯和金属外壳构成的“电容器”。

答：交流电可以通过电容器，机芯和金属外壳构成很小的电容器，可以漏电。

【解析】机芯和金属外壳构成很小的电容器，而交流电可以通过电容器，由此分析即可。

本题关键是明确测电笔的工作原理，知道交流电可以通过电容器，基础题目。

18. 静电间歇喷泉
取一根尖嘴玻璃管(尖嘴内径0.5～0.8mm)，管的另一端用橡皮管与自来水龙头相连。

玻璃管尖嘴口朝上，并固定在铁支架上，如图所示。

打开水龙头，使尖嘴喷射出高15～20cm的喷泉，用带电的有机玻璃棒置于喷泉上方约30cm处，你会观察到断续喷射的喷泉。

想--想，出现这个现象的原因是什么？
【答案】解：有机玻璃棒上的正电荷使小水滴两端感应了异种电荷，上下相邻的小水滴因异种电荷的相互吸引而聚成大水滴，大水滴被水流顶了起来。

由于大水滴太重，又会把喷泉的水流压下去。

待大水滴掉下去后，喷泉又会重新再喷射起来。

只要带正电荷的有机玻璃棒不移开，间歇喷泉就可以一直持续下去。

答：见解析。

【解析】由于静电感应，带正电的玻璃棒使上面的小水滴两端感应了异种电荷，下方的小水滴也因静电感应而相互聚集成大水滴，大水滴过重会把下面的水流压下去。

本题考查了静电现象。

熟记静电感应的原理，能够利用静电感应解析生活中的一些现象，是我们解决这道题的关键。

19. 在工厂里，靠近传送带的工人经常受到电击．经研究发现．这是由于传送带在传送过程中带上了电．
(1)解释为什么靠近传送带的物体会带电？
(2)你可以用什么方法来解决这个问题？
【答案】
解：(1)靠近传送带的物体由于与传送带之间的相互摩擦，会带上电；
(2)增大工作车间的湿度，可以有效防止静电的积累，消除静电带来的危害．
答：(1)靠近传送带的物体由于与传送带之间的相互摩擦，会带上电；
(2)可以增大工作车间的湿度．
【解析】理解摩擦起电原理，以及静电的防止与应用即可正确解答．
本题考查摩擦起电现象及关于静电的防止与应用，要求同学们熟练掌握静电的防止与应用的具体实例．
三、计算题（本大题共1小题，共10.0分）
20. 如图所示，一个原来不带电的半径为r的金属球放在绝缘支架上，在其左侧放置一个电荷量为+Q的点电荷，点电荷到金属球左端的距离为2r。

(1)求点电荷在金属球球心O点处产生的场强大小E。

(2)求金属球上感应电荷在球心O点处产生的场强大小E′，并说明方向。

【答案】解：(1)点电荷到金属球球心的距离为3r，根据点电荷场强公式E=k Q
，可知点电荷在金属球球
r2
，方向向右。

心O点处产生的场强大小为E=k Q
9r2
(2)根据静电平衡知识可知O点场强为零，即感应电荷在O点产生的场强与点电荷在O点产生的场强大小相等、
，方向向左。

方向相反，所以E′=E=k Q
9r2
【解析】本题考查电场强度的计算和静电平衡。

(1)根据点电荷场强公式E=k Q
直接计算即可；
r2
(2)根据静电平衡知识说明即可。