靜電知識(shí)問(wèn)答題庫(kù)及答案一、靜電基礎(chǔ)概念與現(xiàn)象1.（單選）下列哪一現(xiàn)象最能直接證明“摩擦可使物體帶電”？A.用塑料梳梳頭后頭發(fā)被梳吸起B(yǎng).冬天脫毛衣時(shí)聽(tīng)到噼啪聲C.閃電劃破夜空D.驗(yàn)電器箔片張開(kāi)答案：A解析：頭發(fā)被梳吸起是摩擦起電后異種電荷相互吸引的直接宏觀表現(xiàn)；B為放電聲，C為大尺度放電，D為驗(yàn)電結(jié)果，均非“摩擦”本身。2.（單選）將絲綢摩擦過(guò)的玻璃棒靠近通草球，通草球先被吸引，接觸后又被彈開(kāi)，其根本原因是A.通草球質(zhì)量太小B.玻璃棒帶電后產(chǎn)生磁場(chǎng)C.電荷轉(zhuǎn)移導(dǎo)致兩者帶同種電荷D.絲綢上的負(fù)電荷跳到通草球答案：C解析：接觸后部分正電荷轉(zhuǎn)移至通草球，兩者同種電荷相斥。3.（填空）若某物體失去1.6×1012個(gè)電子，則其帶電量為_(kāi)_______C。（基本電荷e=1.6×10?1?C）答案：+2.56×10??解析：Q=n·e=1.6×1012×1.6×10?1?=2.56×10??C，失電子帶正電。4.（判斷）“靜電平衡時(shí)導(dǎo)體內(nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)度為零”對(duì)否？答案：正確解析：導(dǎo)體內(nèi)部自由電荷重新分布，直至場(chǎng)強(qiáng)處處為零，否則仍有電流。5.（簡(jiǎn)答）用原子尺度解釋為什么橡膠棒與毛皮摩擦后橡膠棒帶負(fù)電。答案：毛皮外層電子親和能較低，橡膠棒電子親和能較高；摩擦?xí)r接觸電勢(shì)差驅(qū)動(dòng)電子從毛皮移向橡膠棒，橡膠棒獲得多余電子而顯負(fù)電。6.（計(jì)算）半徑為0.10m的金屬球表面均勻分布+8.0×10??C電荷，求球外緊鄰表面處的電場(chǎng)強(qiáng)度大小。答案：E=σ/ε?=Q/(4πR2ε?)=8.0×10??/(4π×0.102×8.85×10?12)=7.2×10?N/C解析：利用無(wú)限大近似或高斯定理，σ為面電荷密度。7.（實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)）給出兩種驗(yàn)證“感應(yīng)起電”的課堂實(shí)驗(yàn)，并指出關(guān)鍵觀察點(diǎn)。答案：實(shí)驗(yàn)1：用帶電棒靠近驗(yàn)電器頂端但不接觸，箔片張開(kāi)；移走帶電棒，箔片閉合。實(shí)驗(yàn)2：將帶電棒靠近絕緣導(dǎo)體A端，用手指短暫接觸遠(yuǎn)端B，先移開(kāi)手指再移走帶電棒，A端帶異號(hào)電，可用驗(yàn)電器檢驗(yàn)。關(guān)鍵觀察：箔片張角變化順序、導(dǎo)體各端極性差異。8.（多選）下列因素會(huì)顯著影響兩種材料摩擦后電荷量大小的是A.摩擦速度B.接觸面積C.空氣濕度D.材料表面氧化層厚度答案：A、C、D解析：面積對(duì)總電荷量影響有限，速度影響電子轉(zhuǎn)移效率，濕度提供泄漏通道，氧化層改變逸出功。9.（填空）當(dāng)相對(duì)濕度從30%升至80%，聚乙烯表面靜電半衰期由12s變?yōu)?.8s，其電荷泄漏機(jī)制主要是________。答案：表面吸附水膜形成的離子導(dǎo)電通道。10.（綜合）某工廠傳送帶以2m/s運(yùn)送聚乙烯薄膜，測(cè)得表面電勢(shì)達(dá)+18kV，估算單面面電荷密度σ。（已知薄膜厚50μm，相對(duì)介電常數(shù)ε_(tái)r=2.3，忽略邊緣效應(yīng)）答案：將薄膜視為平行板電容器，U=Ed=σd/(ε?ε_(tái)r)?σ=Uε?ε_(tái)r/d=18×103×8.85×10?12×2.3/(50×10??)=7.3×10??C/m2解析：利用介質(zhì)內(nèi)場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)關(guān)系，注意單位換算。二、靜電場(chǎng)與電勢(shì)11.（單選）在正點(diǎn)電荷Q的電場(chǎng)中，將試探電荷+q沿閉合矩形路徑abcd移動(dòng)一周，關(guān)于電場(chǎng)力做功W，正確的是A.W>0B.W=0C.W<0D.無(wú)法確定答案：B解析：靜電場(chǎng)為保守場(chǎng)，閉合路徑做功恒為零。12.（單選）均勻帶電無(wú)限長(zhǎng)直線，線電荷密度λ，距直線垂直距離r處的電勢(shì)（設(shè)無(wú)窮遠(yuǎn)為零勢(shì)）A.與r成正比B.與lnr成正比C.與1/r成正比D.無(wú)法定義答案：B解析：無(wú)限長(zhǎng)直線電荷電勢(shì)公式V=(λ/2πε?)ln(r?/r)，依賴對(duì)數(shù)關(guān)系。13.（填空）真空中兩點(diǎn)電荷+q與?q相距2a，則中垂面上距中點(diǎn)r處的電勢(shì)為_(kāi)_______。答案：0解析：對(duì)稱性導(dǎo)致標(biāo)量疊加為零。14.（計(jì)算）半徑為R的薄球殼均勻帶電量Q，求球殼內(nèi)距球心r(r<R)處的電勢(shì)。答案：V=kQ/R解析：球殼內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)為零，電勢(shì)等于表面電勢(shì)，與r無(wú)關(guān)。15.（多選）關(guān)于等勢(shì)面，下列說(shuō)法正確的是A.等勢(shì)面密集處場(chǎng)強(qiáng)大B.等勢(shì)面與電場(chǎng)線處處正交C.等勢(shì)面可以相交D.導(dǎo)體表面是等勢(shì)面答案：A、B、D解析：相交意味著同一點(diǎn)有兩個(gè)電勢(shì)，違背單值性。16.（簡(jiǎn)答）解釋為何在高壓輸電線上方作業(yè)時(shí)，等電位工人不會(huì)觸電。答案：工人與高壓線處于同一等勢(shì)體，體內(nèi)無(wú)電勢(shì)差，無(wú)持續(xù)電流通過(guò)；電流需電勢(shì)差驅(qū)動(dòng)。17.（綜合）如圖，兩平行金屬板間距d=2.0cm，電勢(shì)差U=600V，板間插入厚1.0cm、ε_(tái)r=4.0的玻璃板，求空氣間隙中的場(chǎng)強(qiáng)大小。答案：設(shè)空氣間隙x，則玻璃厚度d?x=1.0cm，總電壓U=E?x+E_glass(d?x)，且D連續(xù)?ε?E?=ε?ε_(tái)rE_glass?E_glass=E?/ε_(tái)r聯(lián)立得600=E?x+(E?/4)(0.01?x)，又x+0.01?x=0.02，解得x=0.01m，E?=4.8×10?V/m解析：利用電位移矢量連續(xù)與電壓疊加。18.（實(shí)驗(yàn)）給出用“電勢(shì)差計(jì)”測(cè)量未知電勢(shì)差的步驟，并說(shuō)明如何消除系統(tǒng)誤差。答案：步驟：1.校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)電池電動(dòng)勢(shì)；2.調(diào)節(jié)滑線電阻使檢流計(jì)零偏，記錄長(zhǎng)度L?；3.換接待測(cè)電源，重新平衡得L?；4.V_x=V_std·L?/L?。消除誤差：正反電流各測(cè)一次取平均，消除熱電勢(shì)；多次平衡取平均，減小接觸電阻影響。19.（填空）地球表面附近電場(chǎng)強(qiáng)度約130V/m，方向向下，則地面表面電荷密度約為_(kāi)_______C/m2。答案：σ=ε?E=8.85×10?12×130=1.15×10??C/m2解析：將地球視為理想導(dǎo)體，利用高斯面。20.（計(jì)算）電偶極子p=2×10?2?C·m，位于均勻外電場(chǎng)E=3×10?N/C中，求其從θ=0°轉(zhuǎn)到θ=180°時(shí)電場(chǎng)力所做的功。答案：W=ΔU=?pE(cos180°?cos0°)=?2×10?2?×3×10?×(?2)=1.2×10?23J解析：利用電勢(shì)能公式U=?p·E。三、靜電感應(yīng)與導(dǎo)體21.（單選）將帶正電的導(dǎo)體球A放入空腔導(dǎo)體B內(nèi)，不接觸，達(dá)到靜電平衡后A.B的內(nèi)表面帶負(fù)電，外表面帶正電B.B的內(nèi)表面帶正電，外表面帶負(fù)電C.B的內(nèi)表面不帶電D.B的電勢(shì)低于A答案：A解析：感應(yīng)電荷異號(hào)在內(nèi)，同號(hào)在外，且導(dǎo)體B為等勢(shì)體，電勢(shì)高于無(wú)窮遠(yuǎn)。22.（單選）半徑為R的實(shí)心導(dǎo)體球外罩一同心導(dǎo)體球殼，殼內(nèi)外半徑分別為2R、3R。若內(nèi)球帶電+Q，則殼外表面電荷為A.0B.+QC.?QD.與殼是否接地有關(guān)答案：B解析：殼內(nèi)感應(yīng)?Q，外表面必出現(xiàn)+Q守恒。23.（填空）靜電屏蔽效應(yīng)中，導(dǎo)體空腔外電場(chǎng)變化不影響腔內(nèi)電場(chǎng)的前提條件是________。答案：導(dǎo)體空腔完全閉合且厚度足夠，無(wú)開(kāi)孔泄漏。24.（計(jì)算）長(zhǎng)直同軸電纜，內(nèi)導(dǎo)體半徑a，外導(dǎo)體半徑b，內(nèi)導(dǎo)體線電荷密度+λ，求兩導(dǎo)體間電壓。答案：U=∫_a^bEdr=∫_a^b(λ/2πε?r)dr=(λ/2πε?)ln(b/a)解析：利用高斯定理求場(chǎng)強(qiáng)后積分。25.（多選）將帶電導(dǎo)體接地后A.導(dǎo)體電勢(shì)變?yōu)榱鉈.導(dǎo)體電荷一定為零C.導(dǎo)體電荷可不為零（如外場(chǎng)存在）D.導(dǎo)體內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)仍為零答案：A、C、D解析：接地僅固定電勢(shì)，外場(chǎng)感應(yīng)可保留電荷。26.（簡(jiǎn)答）說(shuō)明飛機(jī)加油時(shí)為何要求搭接金屬纜繩并接地。答案：燃油流動(dòng)摩擦起電，若電荷積聚可產(chǎn)生火花；搭接使飛機(jī)與加油車成為等勢(shì)體，接地提供泄漏通道，防止放電引燃燃油蒸氣。27.（實(shí)驗(yàn)）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證“導(dǎo)體表面曲率越大，面電荷密度越大”。答案：制作橢球?qū)w，長(zhǎng)軸端曲率大；用法拉第筒依次接觸不同部位測(cè)電荷，發(fā)現(xiàn)尖端部位轉(zhuǎn)移電荷量顯著高于平緩處；用驗(yàn)電器定量比較張角。28.（綜合）半徑為r的金屬小球用導(dǎo)線與半徑為2R的大球連接，初始小球帶電q，大球不帶電，求平衡后小球電荷。答案：兩球等勢(shì)，設(shè)小球最終電荷q′，則kq′/r=k(Q?q′)/2R，且總電荷Q=q，解得q′=q·r/(r+2R)解析：利用電勢(shì)相等與電荷守恒。29.（填空）范德格拉夫起電機(jī)頂端金屬球半徑0.20m，若最大表面場(chǎng)強(qiáng)為3×10?V/m，則球可維持的最高電勢(shì)為_(kāi)_______kV。答案：V=ER=3×10?×0.20=600kV解析：臨界擊穿場(chǎng)強(qiáng)乘以半徑。30.（計(jì)算）平行板電容器板面積100cm2，間距1mm，接500V電源后斷開(kāi)，再插入ε_(tái)r=7的陶瓷片填滿，求最終極板間電壓。答案：斷開(kāi)電源電荷Q不變，C?=ε?S/d，C=ε?ε_(tái)rS/d，U′=Q/C′=U·C?/C=500/7=71.4V解析：電荷守恒，電容增大7倍，電壓降為1/7。四、靜電危害與防護(hù)31.（單選）人體靜電放電(HBM)模型中，標(biāo)稱電容為A.100pFB.150pFC.200pFD.300pF答案：B解析：IEC6100042標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定150pF。32.（單選）下列哪項(xiàng)不是靜電放電(ESD)對(duì)電子器件的主要損傷模式A.介質(zhì)擊穿B.金屬熔融C.熱載流子注入D.電遷移答案：D解析：電遷移為長(zhǎng)期電流效應(yīng)，非瞬時(shí)ESD。33.（填空）IEC6134051規(guī)定EPA（靜電防護(hù)區(qū)）內(nèi)絕緣體表面電阻應(yīng)小于________Ω。答案：1×1011解析：防止電荷滯留。34.（計(jì)算）操作者電容200pF，對(duì)地電阻1.0×10?Ω，若初始帶電2kV，求電荷降至10%所需時(shí)間。答案：τ=RC=200×10?12×1.0×10?=0.2s，t=τln10=0.46s解析：指數(shù)衰減Q=Q?e^(?t/τ)。35.（多選）下列措施可有效降低油品裝車流速起電風(fēng)險(xiǎn)A.使用抗靜電添加劑提高電導(dǎo)率B.控制流速低于安全流速C.裝車口深入罐底減少噴濺D.使用絕緣材質(zhì)管道答案：A、B、C解析：絕緣管道增加電荷積聚。36.（簡(jiǎn)答）說(shuō)明電子裝配車間使用離子風(fēng)機(jī)的工作原理。答案：通過(guò)高壓電暈產(chǎn)生正負(fù)離子風(fēng)，吹向帶電絕緣體表面，與滯留電荷復(fù)合中和，達(dá)到快速消除靜電目的。37.（實(shí)驗(yàn)）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)定防靜電手腕帶的實(shí)際接地電阻。答案：用兆歐表一端接腕帶接觸扣，一端接公共接地點(diǎn)，施加直流電壓100V，測(cè)得電流I，則R=100/I；要求R<1×10?Ω。38.（綜合）某粉塵云最小點(diǎn)火能MIE=3mJ，若操作工人體電容150pF，求不致引燃的最高安全電壓。答案：E=?CV2?V=√(2E/C)=√(2×3×10?3/150×10?12)=2×10?V=20kV解析：能量小于MIE即安全。39.（填空）根據(jù)GB12158，油品鐵路罐車裝車安全流速v（m/s）與管徑d（m）經(jīng)驗(yàn)關(guān)系為v≤________。答案：0.8/√d解析：標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)驗(yàn)公式，限制流速減少起電。40.（計(jì)算）某潔凈室地板對(duì)地電容80pF/m2，表面電阻1×10?Ω，若工作人員走動(dòng)產(chǎn)生I=2×10??A的連續(xù)起電電流，求穩(wěn)態(tài)電壓。答案：穩(wěn)態(tài)時(shí)泄漏電流等于起電電流，V=I·R=2×10??×1×10?=20V解析：歐姆定律應(yīng)用于動(dòng)態(tài)平衡。五、靜電應(yīng)用與前沿技術(shù)41.（單選）靜電復(fù)印中，使墨粉轉(zhuǎn)移至紙張的根本力是A.靜電力B.范德華力C.磁力D.毛細(xì)力答案：A解析：墨粉帶電受潛像電場(chǎng)吸引。42.（單選）靜電紡絲所得纖維直徑主要受哪一參數(shù)影響最大A.溶液黏度B.電壓高低C.收集距離D.溫度答案：B解析：電壓決定拉伸電場(chǎng)強(qiáng)度，直接影響纖維細(xì)化程度。43.（填空）靜電除塵器中，遷移速度ω（cm/s）與顆粒直徑d（μm）近似關(guān)系為ω∝________。答案：d解析：根據(jù)DeutschAnderson方程，ω=qE/(3πμd)而q∝d2，故ω∝d。44.（計(jì)算）靜電噴涂效率90%，工件需膜厚30μm，面積0.5m2，涂料密度1.2g/cm3，求所需電荷量。（設(shè)涂料體積電阻率無(wú)限大，噴涂電壓60kV）答案：體積V=0.5×30×10??=1.5×10??m3，質(zhì)量m=1.2×103×1.5×10??=0.018kg=18g電荷Q=η·m·q/m，取典型比電荷1mC/kg，則Q=0.9×18×1=16.2mC解析：利用比電荷經(jīng)驗(yàn)值。45.（多選）下列屬于靜電MEMS執(zhí)行器優(yōu)點(diǎn)的是A.低功耗B.高響應(yīng)速度C.大位移D.高輸出力答案：A、B解析：靜電力尺度效應(yīng)導(dǎo)致力小位移小，但功耗低速度快。46.（簡(jiǎn)答）解釋靜電懸浮列車如何實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定懸浮。答案：利用車載電極與軌道感應(yīng)板間受控靜電力，通過(guò)實(shí)時(shí)反饋調(diào)節(jié)電壓，使吸引力與重力平衡，并引入差動(dòng)電場(chǎng)提供橫向穩(wěn)定恢復(fù)力。47.（實(shí)驗(yàn)）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)定PM2.5顆粒在靜電除塵器中的荷電效率。答案：在小型線板電除塵器前后各接一臺(tái)顆粒物計(jì)數(shù)器，測(cè)入口濃度C?、出口C?；同時(shí)用法拉第筒收集極板粉塵，稱量得質(zhì)量m，用庫(kù)侖計(jì)測(cè)其總電荷Q，荷電效率η=Q/(m·q_theory)，其中q_theory用場(chǎng)強(qiáng)與停留時(shí)間計(jì)算飽和電荷。48.（綜合）某航天器太陽(yáng)電池陣在GEO軌道遭遇電子通量1×1012cm?2·s?1，能量1MeV，若表面Ka