靜電知識(shí)答題題庫(kù)及答案一、靜電基礎(chǔ)與電荷守恒1.【單選】絲綢摩擦玻璃棒后，玻璃棒帶正電，其根本原因是A.絲綢失去電子?B.玻璃棒獲得質(zhì)子?C.玻璃棒失去電子?D.絲綢獲得中子答案：C解析：玻璃棒中的束縛電子被絲綢拉走，玻璃棒因缺少電子而顯正電。2.【單選】將帶電量為＋q的小球放入空心金屬球殼內(nèi)部，穩(wěn)定后殼層外表面電荷量為A.0?B.－q?C.＋q?D.與殼層厚度有關(guān)答案：C解析：靜電屏蔽使＋q在殼內(nèi)表面感應(yīng)出－q，外表面感應(yīng)出＋q，總量守恒。3.【填空】真空中兩個(gè)相同金屬小球，分別帶電＋3μC與－5μC，接觸后再次分開(kāi)，則每球帶電________μC。答案：－1解析：先中和2μC，剩余－2μC，均分后各－1μC。4.【計(jì)算】半徑為R的孤立導(dǎo)體球帶電量Q，求其表面外側(cè)緊鄰處的電場(chǎng)強(qiáng)度大小。答案：E＝Q/(4πε?R2)解析：由高斯定理，球?qū)ΨQ場(chǎng)強(qiáng)僅與球面電荷有關(guān)。5.【判斷】“電荷既不能被創(chuàng)造，也不能被消滅”是電荷守恒定律的表述。（?）答案：√6.【多選】下列現(xiàn)象能用電荷守恒解釋的是A.雷雨云底部出現(xiàn)負(fù)電?B.光電效應(yīng)中逸出電子?C.范德格拉夫起電機(jī)噴射電荷?D.α衰變后子核電荷減少答案：A、C解析：B為能量守恒范疇；D為核力作用，電荷數(shù)仍守恒。7.【簡(jiǎn)答】說(shuō)明為何在干燥天氣脫毛衣時(shí)常聽(tīng)到“噼啪”聲。答案：摩擦使纖維間轉(zhuǎn)移電子，電荷積累至空氣擊穿場(chǎng)強(qiáng)（≈3×10?V/m），產(chǎn)生電火花，聲波即“噼啪”。8.【實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)】用驗(yàn)電器、絲綢與玻璃棒驗(yàn)證“電荷種類只有兩種”。寫出步驟與預(yù)期。答案：步驟：①絲綢擦玻璃棒A，使驗(yàn)電器箔片張開(kāi)；②用毛皮擦橡膠棒B，靠近驗(yàn)電器，若箔片張角減小，則B與A異號(hào)；③改用另一帶電氣球C，若C與A相斥、與B相吸，則C與A同號(hào)，與B異號(hào)；④結(jié)論：所有物體只呈現(xiàn)兩種電性，即正、負(fù)。9.【綜合】若地球可視為半徑6.37×10?m的導(dǎo)體球，表面電場(chǎng)強(qiáng)度約130V/m向下，估算地球總電荷。答案：Q＝E·4πε?R2≈－6.5×10?C解析：負(fù)號(hào)表示電場(chǎng)指向地心，故地球帶負(fù)電。10.【論證】“電荷量子化”對(duì)宏觀靜電實(shí)驗(yàn)的意義。答案：盡管單個(gè)電子電荷極小，但宏觀物體含電子數(shù)巨大（~1023量級(jí)），使電荷看似連續(xù)；然而電荷量子化保證任何宏觀電量均為e的整數(shù)倍，確保電荷守恒嚴(yán)格成立，避免分?jǐn)?shù)電荷導(dǎo)致的非整數(shù)電量觀測(cè)。二、庫(kù)侖定律與電場(chǎng)強(qiáng)度11.【單選】真空中兩點(diǎn)電荷相距r，力為F；若距離變?yōu)閞/2，且其中一電荷量減半，則新力大小為A.F?B.2F?C.4F?D.8F答案：B解析：F′＝k(q/2)(q)/(r/2)2＝2kq2/r2＝2F。12.【填空】在邊長(zhǎng)為a的正三角形頂點(diǎn)各放＋q，則中心處電場(chǎng)強(qiáng)度大小為_(kāi)_______。答案：0解析：三矢量對(duì)稱，合場(chǎng)強(qiáng)為零。13.【計(jì)算】?jī)蓭щ娦∏蚍謩e懸于長(zhǎng)L的細(xì)線，質(zhì)量均為m，因斥力張開(kāi)小角θ，求每球電量q。答案：q＝2Lsinθ√(mgtanθ/k)解析：平衡時(shí)庫(kù)侖力水平分量與重力水平分量平衡，利用小角近似sinθ≈tanθ≈θ。14.【多選】下列因素會(huì)改變點(diǎn)電荷間庫(kù)侖力方向的是A.改變電量符號(hào)?B.加入第三個(gè)點(diǎn)電荷?C.改變介質(zhì)為煤油?D.改變距離大小答案：A、B解析：C僅改變大??；D僅改變大小。15.【判斷】庫(kù)侖定律適用于運(yùn)動(dòng)電荷。（?）答案：×解析：運(yùn)動(dòng)電荷間還存在磁力，需用洛倫茲力統(tǒng)一描述。16.【作圖】在紙上畫(huà)出＋2q與－q相距d的場(chǎng)線圖，要求標(biāo)出中性點(diǎn)位置。答案：中性點(diǎn)位于－q外側(cè)距－q為(√2＋1)d處，場(chǎng)線自＋2q發(fā)出，終止于－q與無(wú)窮遠(yuǎn)。17.【綜合】氫原子中電子與質(zhì)子平均距離5.29×10?11m，計(jì)算庫(kù)侖力與萬(wàn)有引力之比。答案：F_e/F_g≈2.3×103?解析：代入k、e、G、m_e、m_p即可。18.【探究】若庫(kù)侖力與距離三次方成反比，導(dǎo)體球殼內(nèi)部電場(chǎng)是否仍為零？說(shuō)明理由。答案：否。高斯定理∮E·dA∝∫ρdV，若F∝1/r3則E∝1/r?，球?qū)ΨQ高斯面內(nèi)電荷為零時(shí)∮E·dA≠0，除非E處處為零，但數(shù)學(xué)上無(wú)法滿足邊界條件，故屏蔽失效。19.【應(yīng)用】噴墨打印機(jī)墨滴帶電q＝1.5×10?13C，經(jīng)U＝5kV偏轉(zhuǎn)板長(zhǎng)L＝1cm，場(chǎng)強(qiáng)E＝1.0×10?N/C，墨滴質(zhì)量m＝1.0×10?1?kg，初速v?＝20m/s，求偏轉(zhuǎn)距離y。答案：y＝qEL2/(2mv?2)≈1.9×10??m解析：類平拋運(yùn)動(dòng)，時(shí)間t＝L/v?，加速度a＝qE/m。20.【論證】為何庫(kù)侖定律是長(zhǎng)程力卻不易察覺(jué)宏觀吸引？答案：宏觀物體通常電中性，正負(fù)電荷數(shù)量差極小，凈電荷產(chǎn)生的庫(kù)侖力被中性部分的巨大數(shù)量級(jí)稀釋；同時(shí)屏蔽與泄漏使電荷難以積累，故日常僅見(jiàn)摩擦起電等瞬態(tài)效應(yīng)。三、電勢(shì)、電勢(shì)能與電容器21.【單選】將單位正電荷從無(wú)窮遠(yuǎn)移至距點(diǎn)電荷Q為r處，外力做功W，則該點(diǎn)電勢(shì)為A.WQ?B.W/Q?C.W?D.－W答案：C解析：電勢(shì)定義即單位正電荷的電勢(shì)能增量，W＝qφ，q＝1則φ＝W。22.【填空】平行板電容器插入介電常數(shù)為κ的電介質(zhì)后，電容變?yōu)樵瓉?lái)的________倍。答案：κ23.【計(jì)算】球形電容器內(nèi)半徑a、外半徑b，中間填κ＝2的油，求電容。答案：C＝4πε?κab/(b－a)解析：利用高斯定理求E，積分得電勢(shì)差。24.【多選】下列操作能使平行板電容器儲(chǔ)能增加的是A.保持U不變，減小板距?B.斷開(kāi)電源后拉出介質(zhì)?C.斷開(kāi)電源后增大板距?D.保持U不變，插入金屬板答案：A、C解析：A使C↑，W＝?CU2↑；C使C↓，但Q不變，W＝Q2/2C↑。25.【判斷】電勢(shì)為零處電場(chǎng)強(qiáng)度必為零。（?）答案：×解析：如偶極子中垂面電勢(shì)為零，但電場(chǎng)不為零。26.【作圖】定性畫(huà)出平行板電容器邊緣電力線，并解釋邊緣效應(yīng)。答案：板邊緣處場(chǎng)線彎曲向外，形成“邊緣場(chǎng)”，導(dǎo)致有效面積略大于幾何面積，實(shí)際電容比理想公式大。27.【綜合】心臟除顫器電容C＝100μF，充電至U＝2kV，通過(guò)胸阻抗R＝50Ω放電，求放電時(shí)間常數(shù)τ與初始功率P。答案：τ＝RC＝5ms；P＝U2/R＝80kW解析：指數(shù)衰減i(t)＝(U/R)e^(－t/τ)。28.【探究】若地球與電離層構(gòu)成球形電容器，間距h＝60km，近似平行板，估算電容及儲(chǔ)存能量（已知地球半徑R，電位差V＝300kV）。答案：C≈ε?·4πR2/h≈0.9F；W＝?CV2≈4×101?J解析：h?R，可展為平板公式。29.【實(shí)驗(yàn)】用萬(wàn)用表、鋁箔、書(shū)本制作平行板電容器，測(cè)不同板距d下電容C，驗(yàn)證C∝1/d。寫出數(shù)據(jù)記錄表示例。答案：d(mm)?C(pF)?1/d(m?1)1.0??450??10002.0??225??5003.0??150??333線性擬合斜率≈ε?A，驗(yàn)證比例關(guān)系。30.【論證】為何超級(jí)電容器容量可達(dá)法拉級(jí)卻耐壓僅幾伏？答案：超大比表面積（多孔碳~2000m2/g）使電荷層間距納米級(jí)，電容C∝A/d急劇增大；但電解質(zhì)分解電壓僅1–3V，過(guò)高電壓導(dǎo)致電解，故耐壓低。四、靜電感應(yīng)與靜電屏蔽31.【單選】帶負(fù)電的塑料棒靠近中性金屬杯外壁，則杯內(nèi)壁上電荷密度A.為正且均勻?B.為正且集中于近端?C.為零?D.為負(fù)答案：B解析：靜電感應(yīng)使近端出現(xiàn)正電荷，遠(yuǎn)端負(fù)電荷，內(nèi)部電場(chǎng)為零。32.【填空】法拉第籠表面開(kāi)孔直徑d，對(duì)波長(zhǎng)λ的電磁波屏蔽效果最佳的條件是d________λ。答案：?33.【計(jì)算】半徑為a的導(dǎo)體球殼帶電量Q，殼內(nèi)距球心r處放點(diǎn)電荷q，求殼內(nèi)表面感應(yīng)電量。答案：－q解析：高斯面在導(dǎo)體內(nèi)部，E＝0，故內(nèi)表面電荷必須抵消q。34.【多選】下列現(xiàn)象與靜電屏蔽無(wú)關(guān)的是A.飛機(jī)燃油管接地?B.手機(jī)在電梯內(nèi)信號(hào)弱?C.高壓服內(nèi)置金屬網(wǎng)?D.雷雨天車內(nèi)安全答案：A解析：A為防靜電火花，非屏蔽。35.【判斷】將收音機(jī)放入密閉金屬盒仍能收到中波廣播，說(shuō)明屏蔽失效。（?）答案：×解析：中波λ~幾百米，金屬盒縫隙或厚度不足，低頻穿透，非靜電屏蔽范疇。36.【簡(jiǎn)答】為何衛(wèi)星電路需置于鋁制機(jī)殼內(nèi)？答案：太空高能粒子與太陽(yáng)風(fēng)產(chǎn)生瞬態(tài)電荷，鋁殼提供等勢(shì)體，屏蔽外場(chǎng)，防止單粒子效應(yīng)損壞芯片。37.【綜合】設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證“屏蔽網(wǎng)孔越密，屏蔽效果越好”。答案：用銅網(wǎng)制作五只相同半徑球殼，孔徑分別為5mm、10mm、20mm、40mm、無(wú)孔，內(nèi)置場(chǎng)強(qiáng)探頭，外加強(qiáng)場(chǎng)E?＝1kV/m，記錄內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)E_i；擬合得E_i/E?隨孔徑增大而升高，驗(yàn)證孔密→屏蔽好。38.【探究】若把金屬網(wǎng)殼接高電壓而非接地，屏蔽性能如何變化？答案：殼電位升高，內(nèi)部仍E＝0，但殼與地之間形成強(qiáng)場(chǎng)，外部設(shè)備可能受干擾；屏蔽效果針對(duì)內(nèi)部不變，對(duì)外部而言殼成為干擾源。39.【應(yīng)用】液晶顯示器TFT陣列在制造過(guò)程中使用“離子化靜電消除器”，簡(jiǎn)述其原理。答案：通過(guò)高壓針尖電暈放電，產(chǎn)生正負(fù)離子風(fēng)，中和玻璃基板表面靜電，避免塵埃吸附與電路擊穿。40.【論證】為何靜電屏蔽對(duì)直流與低頻交流均有效，而對(duì)射頻需特殊設(shè)計(jì)？答案：直流與低頻下金屬內(nèi)部自由電子可瞬時(shí)重排，完全抵消外場(chǎng)；射頻下趨膚效應(yīng)、縫隙成波導(dǎo)，需保證孔徑<λ/10且良好接地，否則電磁泄漏。五、靜電危害、防護(hù)與應(yīng)用41.【單選】油品灌裝時(shí)，限制流速主要是為了A.減少揮發(fā)?B.降低靜電產(chǎn)生?C.防止氣蝕?D.節(jié)能答案：B解析：流速高→湍流→摩擦起電→電荷積累。42.【填空】人體靜電電容約150pF，若帶電3kV，儲(chǔ)能________mJ。答案：0.675解析：W＝?CV2＝0.5×150×10?12×(3×103)2。43.【計(jì)算】某車間相對(duì)濕度從30%升至70%，實(shí)測(cè)絕緣體表面電阻率下降兩個(gè)數(shù)量級(jí)，求靜電泄漏時(shí)間常數(shù)變化比。答案：τ?/τ?＝R?C/(R?C)＝10?2解析：濕度↑→表面電導(dǎo)↑→R↓→τ↓。44.【多選】下列屬于靜電防護(hù)“ESD”等級(jí)敏感器件的是A.CMOS門電路?B.雙極功率管?C.精密電阻?D.LED芯片答案：A、D解析：柵氧化層薄，易被靜電擊穿。45.【判斷】防靜電腕帶串聯(lián)1MΩ電阻是為了限流保護(hù)人身。（?）答案：√解析：若無(wú)電阻，萬(wàn)一誤觸高壓，金屬腕帶將提供低阻通路致觸電。46.【簡(jiǎn)答】說(shuō)明粉末涂料靜電噴涂的工藝流程。答案：粉末粒子通過(guò)噴槍時(shí)摩擦帶電（通常負(fù)電），工件接地形成電場(chǎng)，粒子受庫(kù)侖力吸附并均勻沉積，隨后加熱固化成膜。47.【綜合】某芯片廠采用“離子風(fēng)機(jī)＋導(dǎo)電地板＋濕度控制”三位一體防護(hù)，估算濕度下限。答案：經(jīng)驗(yàn)值RH≥40%，低于此表面電阻陡升，泄漏變慢，需加強(qiáng)離子風(fēng)。48.【探究】設(shè)計(jì)“靜電分選”實(shí)驗(yàn)分離PVC與銅顆?；旌衔?。答案：步驟：①顆粒干燥；②振動(dòng)給料機(jī)使顆粒摩擦，PVC帶負(fù)電，銅因接地導(dǎo)走電荷；③自由下落通