9.4 静 电 的 防 止 与 利 用 基 础 巩 固 2021—2022 学 年 高 中 物 理 人 教 版 （2019）必修第三册 一、选择题（共 15 题） 1．以下说法不正确的是（　　） A．万有引力常量是卡文迪什通过实验测量并计算得出的 B．元电荷 c 的数值，最早由物理学家密立根测得 C．处于静电平衡状态的导体内部感应电荷在导体内部产生的电场强度处处为零 D．维修高压电路的电工穿金属衣比绝缘衣更安全；在旷野，应远离树木和电线杆 2．如图所示，放在绝缘支架上带正电的导体球 A，靠近放在绝缘支架上不带电的导体 B，导体 B 用导线经 开关接地，下列说法正确的是（　　） A．S 闭合前，a 端带正电，b 端带负电 B．S 闭合前，a 端带负电，b 端带正电 C．S 闭合后，a 端带正电，b 端带负电 D．S 闭合后，a 端带负电，b 端带正电 3．电工穿的高压作业服是用金属丝编织的，下列说法正确的是（　　） A．金属丝编织的衣服不易拉破 B．金属丝必须达到一定的厚度，才能对人体起到保护作用 C．电工被金属丝衣服所包裹，使体内电场强度为 0 D．金属丝电阻小，能对人体起到保护作用 4．下列设备或做法中，利用了尖端放电原理的是 A．避雷针 B．油罐车接地的铁链 C．静电除尘 D．给飞机加油时，要把油箱与大地用电缆连接起来 （ ） 5．以下说法正确的是（ ） A．元电荷就是带电量为1C 的点电荷 B．与某点电荷距离相同的两处的电场强度一定相同 C．电场是客观存在的，并由法拉第首先提出用电场线去描绘 D．小汽车上有一根露在外面的小天线主要是为了防止静电产生的危害 6．范德格拉夫静电加速器是一种可通过产生粒子束（射线）来治疗某些癌症的直线加速器。它由两部分 组成，一部分是产生高电压的装置，叫做范德格拉夫起电机；另一部分是利用高压加速带电粒子的加速管。 其起电机部分结构如图所示，金属球壳固定在绝缘支柱顶端，绝缘材料制成的传送带套在两个转轮上，由 电动机带动循环运转。E 和 F 是两排金属针（称做电刷），与传送带靠近但不接触，其中电刷 F 与金属球 壳内壁相连。当电刷 E 与几万伏的直流高压电源的正极接通时，正电荷将被喷射到传送带上，并被传送带 带着向上运动。当正电荷到达电刷 F 附近时，由于感应起电和电晕放电作用，最终使得球壳上集聚大量电 荷，从而在金属球壳与大地之间形成高电压、强电场，用以加速带电粒子。根据以上信息，下列说法正确 的是（　　） A．电刷 E 和电刷 F 与传送带间都发生了感应起电 B．由于感应起电，最终电刷 F 上将集聚大量负电荷 C．最终球壳上集聚的是正电荷，且分布在球壳的外表面 D．该静电加速器可以无限制的提高球壳和大地间的电压 7．如图所示是一个用来研究静电除尘的实验装置,铝板与手摇起电机的正极相连,缝被针与手摇起电机的负 极相连,在铝板和缝被针中间放置点燃的蚊香.转动手摇起电机,蚊香放出的烟雾会被铝板吸附.下列说法中正 确的是(　　) A．烟尘颗粒可以带正电而被吸附到铝板上 B．某个烟尘颗粒在被吸附过程中离铝板越近,则速度越大 C．某个烟尘颗粒在被吸附过程中离铝板越近,则速度越小 D．某个电荷量不变的烟尘颗粒离铝板越近,则加速度越大 8．下列现象中，属于静电利用的是 ( ) A．在很高的建筑物顶端装上避雷针 B．在高大的烟囱中安装静电除尘器 C．油罐车后面装一根拖在地上的铁链条 D．存放易燃品的仓库的工人穿上导电橡胶做的防电靴 9．如图所示，将一原来不带电的绝缘导体 B 移近一带正电的绝缘导体 A，以下说法正确的是（　　） A．导体 A 内部的场强一定为零 B．导体 B 上左端的负电荷一定比右端的正电荷要多 C．导体 B 内部有一点 P，感应电荷在 P 点的场强一定为零 D．导体 B 上各点的场强大小相等 10．如图所示，导体被扭弯形成一个空腔，空腔内放置一孤立的带负电的点电荷，A 点在空腔内，B 点在 导体内，C 点在空腔外，D 点在导体的外表面，P 点在导体的内表面，空腔的内表面接地，规定大地的电 势为 0，下列说法正确的是（　　） A．导体的外表面带负电，内表面带正电 B．B、C、D 三点的场强关系为 C．D、P 两点的场强关系为 D．A、D 两点的电势关系为 E D  EC  E B ED  E P  A  D  0 11．如图所示，将一金属空腔放在匀强电场中，稳定后，电场线如图分布。A 为金属外一点，B 为金属空 腔内一个点。下列说法正确的是（　　） A．金属外表面的电场和金属外表面垂直 B．B 点感应电场为零 C．A 点电场强度等于 B 点的电场强度 D．正电荷在 A 点的电势能等于在 B 点的电势能 12．下列说法正确是（　　） A．在能源的利用过程中，能量是不守恒的 B．经典力学只适用于宏观世界的低速运动 C．实现静电屏蔽一定要用密封的金属容器 D．库仑提出了电场的概念并假想出电场线 13．下列措施中，不属于防止静电危害的是（ A．油罐车后面有一条拖在地面上的铁链 ） B．小汽车上有一根露在外面的小天线 C．在印刷车间中保持适当的湿度 D．在地毯中夹杂 0.05～0.07 mm 的不锈钢丝导电纤维 14．如图所示，放在绝缘台上的金属网罩 B 内放有一个不带电的验电器 C，若把一带有正电荷的绝缘体 A 移近金属罩 B，则（　　） A．金属罩 B 的内表面带正电荷 B．金属罩 B 的右侧外表面带正电荷 C．验电器 C 的金属箔片将张开 D．金属罩 B 左、右两侧电荷电性相同 15．法拉第笼是一个由金属制成的球形状笼子，与大地连通。当高压电源通过限流电阻将 10 万伏直流高压 输送给放电杆，放电杆尖端靠近笼体时，出现放电火花。如图所示，体验者进入笼体后关闭笼门，操作员 接通电源，用放电杆进行放电演示。下列说法正确的是（　　） A．法拉第笼上的感应电荷均匀分布在笼体外表面上 B．法拉第笼内部任意两点间的电势差为零 C．法拉第笼上的感应电荷在笼内产生的电场强度为零 D．同一带电粒子在法拉第笼外的电势能大于在法拉第笼内部的电势能 二、填空题（共 4 题） 16．静电平衡：导体内的自由电子不再发生______的状态． 17．以下四项中，属于利用静电的是________________（填序号）；属于防止静电的是________________ （填序号）．①静电复印；②印染车间保持适当的湿度；③静电喷涂；④油罐车尾部拖一条铁链． 18．1752 年，伟大的科学家__________（选填“富兰克林”或“伽利略”）冒着生命危险在美国费城进行了著 名的风筝实验，把天电引了下来，发现天电和摩擦产生的电是一样的；避雷针的避雷原理是__________。 到目前为止，科学实验发现的最小电荷量是电子所带的电荷量，这个电荷量用 e 表示，所有带电物体的电 荷量都是 e 的整数倍，电荷量 e 叫做__________。 19．为了探究收音机接收电磁波的情况好坏于哪些因素有关，小明同学将一只袖珍收音机调好电台节目和 音量，完成以下实验： 步骤一：将收音机放进一只铅桶内，发现音量明显变小，取出后又恢复到原来的音量。 步骤二：将收音机放进一只木桶内，发现音量大小不变。 步骤三：将收音机放进一只铁桶内，发现现象与步骤一相似。 步骤四：将收音机放进一只塑料桶内，发现现象与步骤二相似。 （1）根据以上实验，小明认为：电磁波在传播途中，若遇到__________类物体，其强度会减弱 （2）根据以上实验，你能设计一种防电磁辐射的器具___________________。 三、综合题（共 4 题） 20．静电屏蔽是怎样起到屏蔽作用的？ 21．利用静电纺丝技术制备纳米纤维材料是近年来世界材料科学技术领域非常重要的技术之一。请上网查 询静电纺丝技术的基本原理及其发展状况，并与同学交流。 22．在真空中有两个点电荷 A 和 B，电荷量分别为－Q 和＋2Q，相距为 2l，如果在两个点电荷连线的中点 O 有一个半径为 r(r≪l)的空心金属球，且球心位于 O 点，如图所示，则球壳上的感应电荷在 O 处的场强的 大小为多少？方向如何？ 23．如图所示，在孤立点电荷+Q 的电场中，金属圆盘 A 处于静电平衡状态．若金属圆盘平面与点电荷在 同一平面内，试在圆盘 A 内作出由盘上感应电荷形成的附加电场的三条电场线（用实线表示，要求严格作 图）． 参考答案 1．C 2．B 3．C 4．A 5．C 6．C 7．B 8．B 9．A 10．D 11．A 12．B 13．B 14．B 15．B 16．定向移动 17．①③ ②④ 18．富兰克林 19．金属 尖端放电 元电荷 屏蔽头盔 20． 处于静电平衡状态的导体内部电场强度处处为零，即使导体壳外有电场，由于壳内电场强度保持为 0，外 电场对壳内的物体不会产生影响． 21． 静电纺丝就是高分子流体静电雾化的特殊形式，此时雾化分裂出的物质不是微小液滴，而是聚合物微小射 流，可以运行相当长的距离，最终固化成纤维。 静电纺丝是一种特殊的纤维制造工艺，聚合物溶液或熔体在强电场中进行喷射纺丝。在电场作用下，针头 处的液滴会由球形变为圆锥形（即“泰勒锥”），并从圆锥尖端延展得到纤维细丝。这种方式可以生产出纳 米级直径的聚合物细丝。 通过静电纺丝技术制备纳米纤维材料是近十几年来世界材料科学技术领域的最重要的学术与技术活动之一。 静电纺丝并以其制造装置简单、纺丝成本低廉、可纺物质种类繁多、工艺可控等优点，已成为有效制备纳 米纤维材料的主要途径之一。静电纺丝技术已经制备了种类丰富的纳米纤维，包括有机、有机/无机复合和 无机纳米纤维。然而，利用静电纺丝技术制备纳米纤维还面临一些需要解决的问题。首先，在制备有机纳 米纤维方面，用于静电纺丝的天然高分子品种还十分有限，对所得产品结构和性能的研究不够完善，最终 产品的应用大都只处于实验阶段，尤其是这些产品的产业化生产还存在较大的问题。其次，静电纺有机/无 机复合纳米纤维的性能不仅与纳米粒子的结构有关，还与纳米粒子的聚集方式和协同性能、聚合物基体的 结构性能、粒子与基体的界面结构性能及加工复合工艺等有关。如何制备出适合需要的、高性能、多功能 的复合纳米纤维是研究的关键。此外，静电纺无机纳米纤维的研究基本处于起始阶段，无机纳米纤维在高 温过滤、高效催化、生物组织工程、光电器件、航天器材等多个领域具有潜在的用途，但是，静电纺无机 纳米纤维较大的脆性限制了其应用性能和范围，因此，开发具有柔韧性、连续性的无机纤维是一个重要的 课题。 静电纺丝技术的应用 随着纳米技术的发展，静电纺丝作为一种简便有效的可生产纳米纤维的新型加工技术，将在生物医用材料、 过滤及防护、催化、能源、光电、食品工程、化妆品等领域发挥巨大作用。