静电排除：云层避雷针保障高楼安全

在雷雨天气，高楼上空出现带电云层时，避雷针和高楼顶部都被感应上大量电荷，由于避雷针针头是尖的，而静电感应时，导体尖端总是聚集了最多的电荷．当云层上电荷较多时，避雷针与云层之间的空气就很容易被击穿，成为导体．这样，带电云层与避雷针形成通路，而避雷针又是接地的，避雷针就可以把云层上的电荷导入大地，使其不对高层建筑构成危险，保证建筑的安全．

知能概述

静电除尘：除尘器由金属管A和悬在管中的金属丝B组成，A接到高压电源的正极，B接到高压电源的负极，它们之间有很强的静电场，将空气分子电离成电子和正离子．电子在向着正极A运动的过程中，遇到烟气中的煤粉，使煤粉带负电，吸附到正极A上，最后在重力的作用下落入下面的漏斗中．

静电喷涂：设法使油漆微粒带电，油漆微粒在静电力的作用下向着作为电极的工件运动，并沉积在工件的表面，完成喷漆的工作．

静电植绒：使绒毛带电，可以使绒毛植在涂有黏着剂的纺织物上，形成像刺绣似的纺织品．

静电复印：静电复印可以迅速、方便地把图书、资料、文件复印下来．复印每一页材料都要经过充电、曝光、显影、转印等几个步骤．这几个步骤是在硒鼓转动一周的过程中依次完成的．充电：由电源使硒鼓表面带正电荷．曝光：利用光学系统将原稿上的字迹的像成在硒鼓上，硒鼓上字迹的像，是没有光照射的地方，保持着正电荷，其他地方受到了光线的照射，正电荷被导走，这样，在硒鼓上留下了字迹的“静电潜像”．显影：带负电的墨粉被带正电的“静电潜像”吸引，并吸附在“静电潜像”上，显出墨粉组成的字迹．转印：带正电的转印电极使输纸机构送来的白纸带正电，带正电的白纸与硒鼓表面墨粉组成的字迹接触，将带负电的墨粉吸到白纸上．此后，吸附了墨粉的纸送入定影区，墨粉在高温下熔化，浸入纸中，形成牢固的字迹．

避　雷　针

1752年，富兰克林创制了世界上第一根避雷针．避雷针在雷暴期间的作用是把闪电引向自身，并沿着它流入大地，不让闪电电流窜到建筑物的各部分去．避雷装置一般由接闪器、引下线和接地体三部分组成．避雷针只是接闪器的一种形式，是吸引闪电电流的金属导体，然后通过引下线把闪电电流引到接地体上．接地体是埋设在地下的导体，它可把闪电电流泻放到大地中去．

我国古建筑物中的宝塔，有些用铁链从塔顶引下，末端埋入水井中，这样的宝塔很少被雷击毁．在世界各地，处处可见避雷针的踪迹．大楼、厂房、烟囱、火箭航天器发射塔、卫星天线等的顶部高高地耸立着一根，甚至几根金属杆，那就是避雷针．

问题解决

例1　与火车相比，汽车车厢外表面更容易堆积灰尘．对于导致这种现象的原因分析，你认为下列说法中最可能的是（　）．

A．火车车厢的外表面比汽车车厢的外表面光滑，更不容易堆积灰尘

B．火车行驶的速度比汽车的大，产生的风更大，更容易把灰尘吹掉

C．火车行驶的速度比汽车的大，车厢外侧空气流动的速度比汽车的大，车厢外侧气压比汽车的小，车厢的内外压强差比汽车的大，更不容易堆积灰尘

D．在车辆行驶过程中，车厢外表面由于和空气摩擦而带电，因为汽车的轮胎是绝缘的橡胶，和铁轮的火车相比较不容易把电荷导入地下，因而更容易吸附灰尘

（第十九届全国初中应用物理知识竞赛试题）

解题思路　静电吸尘的程度与静电的累积程度有关．火车厢与空气摩擦产生的静电能较容易通过金属车轮和金属轨道导入大地，而汽车由于轮胎是绝缘的橡胶，产生的静电容易在车身上累积．

例2　如图所示，使带电金属球靠近不带电的验电器，验电器的金属箔片张开．下列表示验电器上感应电荷分布情况的各图中，正确的是（　）．

例2图

（上海市第二十二届初中物理竞赛大同中学杯初赛试题）

解题思路　使物体带电有三种方法：摩擦、接触和感应，本题属于感应带电．带电体靠近不带电的验电器时，靠近带电体的金属球上会感应出与带电体异种的电荷．而远离带电体的金属箔上会因感应产生与带电体相同性质的电荷．

例3　用带正电的物体去接触不带电的验电器，验电器的金属箔片会张开．此时验电器的金属箔片（　）．

A．失去电子，带正电　B．得到电子，带负电

C．得到质子，带正电　D．失去质子，带负电

（上海市第二十一届初中物理竞赛大同中学杯复赛试题）

解题思路　验电器金属箔的张开是同种电荷相互排斥的结果，带电的过程是电子转移的过程，得到电子带负电，失去电子带正电，质子是不能转移的．用带正电的物体接触不带电的验电器时，电子由验电器转移到带正电的物体上，验电器由于失去电子而带正电．

球状闪电

球状闪电俗称滚地雷，是一种圆球状的闪电球，是一种真实的物理现象．球状闪电通常都在雷暴之下发生，它十分光亮，略呈圆球形，直径大约是20～50cm．通常它只会维持数秒，更神奇的是它可以在空气中独立而缓慢地移动．偶见它像火球掉在地上又弹回空中消失．

球状闪电实际就是一个气体等离子体球团，是云层带电的电压达到击穿空气的程度后，将地面上的空气电离形成球所致．

例4　现有丝绸、玻璃、塑料薄膜三种材料．通过实验发现，当被丝绸摩擦过的玻璃棒靠近被丝绸摩擦过的塑料薄膜时，两者相互吸引．据此排出三种材料的顺序，使前面的材料跟后面的材料摩擦后，前者总是带负电．这个顺序是（　）．

A．丝绸、玻璃、塑料薄膜　B．塑料薄膜、玻璃、丝绸

C．塑料薄膜、丝绸、玻璃　D．丝绸、塑料薄膜、玻璃

（上海市第八届初中物理竞赛普陀杯初赛试题）

解题思路　用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电是明确的．

因此有，丝绸与玻璃棒摩擦：丝绸　负电

玻璃棒　正电

丝绸与塑料薄膜摩擦：丝绸　正电

塑料薄膜　负电

故排序为塑料薄膜、丝绸、玻璃．

静电力

例5　两只硬橡胶球，带有等量正电荷，按如图所示方式连接，一个金属小环M串在一根光滑的绝缘杆上，位于两硬橡胶球中间，恰好平衡，若用绝缘棒将金属小环向右侧稍移一些，释放后，小环向中间处运动，则以下结论正确的是（　）．

A．M带正电

B．M带负电

C．M不带电

D．M可能带电，也可能不带电

例5图

（上海市第十三届初中物理竞赛太奇杯初赛试题）

解题思路　如果M不带电或带负电，小环在中间是可以平衡的，但是属非稳定平衡，只要偏离中间位置，M将向较近的带电橡胶球运动．由排除分析法可知M带正电．

电　鳐

电鳐最大的个体可以达到2m，背腹扁平，头和胸部在一起，尾部呈粗棒状，像把扇子．电鳐栖居在海底，一对小眼长在背侧面前方的中间．电鳐的电源来自于肌肉纤维演变而成的电板．电板相当于电池，无数个细密的电板规则地排列重叠形成肌肉状的电柱，在脑神经的支配下便能发出电来．单个电板产生的电压和电流微乎其微，但电鳐体内有两千多条电柱，每条电柱有一千多块电板，发电器官占体重的，电板串联，电柱并联，电压便会达到80～200V．放电可御敌捕食、探测导航及寻偶等．

1．关于绝缘体，下列说法正确的是（　）．

A．绝缘体在任何情况下都不能导电

B．绝缘体内缺少电子而不容易导电

C．凡内部缺少自由电荷的物质都是绝缘体

D．凡是能摩擦起电的物质都不可能是绝缘体

（上海市第四届初中物理竞赛初赛试题）

2．当带正电的验电器上的金属球接地后，金属箔立即闭合，这是由于（　）．

A．质子由验电器转移到了地球上　B．质子由地球转移到了验电器上

C．电子由验电器转移到了地球上　D．电子由地球转移到了验电器上

（上海市第四届初中物理竞赛初赛试题）

3．把一个带正电的物体A，靠近一个原来不带电的验电器的金属小球，然后用手去触摸金属小球（人体是通大地的导体），再移开手，这时（　）．

A．验电器的金属小球和金属箔都不带电

B．金属小球带负电，金属箔不带电

C．金属小球带负电，金属箔带正电

D．金属小球带负电，金属箔也带负电

（上海市第二十九届初中物理竞赛大同中学杯初赛试题）

4．小丽随爸爸参观一个大型油库，她发现每个储油罐都是又矮又粗，外表刷成银白色，顶部都向上拱起，罐身上方有很高的铁针，每个油罐旁边还有自动喷水装置，如图所示．请你帮助小丽分析储油罐为什么这样设计和安装．

第4题图

（第二十五届全国初中应用物理知识竞赛巨人杯初赛试题）

5．在研究静电现象的实验中，发现两个轻小物体相互吸引，则下列判断中最合理的是（　）．

A．两个物体一定带有异种的电荷

B．两个物体一定带有同种的电荷

C．肯定一个物体带有电荷，另一个物体不带电荷

D．可能一个物体带有电荷，另一个物体不带电荷

（上海市第十七届初中物理竞赛大同中学杯初赛试题）

6．两个完全相同的验电器，分别带上不等量的异种电荷，现将它们的金属球用一根绝缘的金属导体接触后分开，则两验电器的金属箔（　）．

A．张角一定都减小，且带上等量异种电荷

B．张角一定都增大，且带上等量异种电荷

C．张角一定是有一个增大，且带上等量同种电荷

D．张角一定是有一个减小，且带上等量同种电荷

（上海市第十四届初中物理竞赛上科杯复赛试题）(www.zuozong.com)

7．已知甲、乙、丙三个电荷，依次排列在同一直线上，且都处于静止状态，由此可以判断（　）．

A．甲、乙、丙带同种电荷

B．甲、丙带同种电荷，甲、乙带异种电荷

C．甲、丙带同种电荷，甲、乙可能带同种电荷，也可能带异种电荷

D．无论甲、乙、丙带何种电荷，均可能使它们同时静止

（上海市第十二届初中物理竞赛初赛试题）

用手摸金属球后，金属箔上的正电荷会被人体导入大地，而金属球上的负电荷被带正电的物体A吸引不会跑掉．

先中和，剩余电量再平均分配．

静止状态即平衡状态，每个电荷所受合力为零．

8．现有a、b、c、d四个通草球，已知a球都能吸引b、c、d三个球，b、c两球相互排斥，c、d两球相互吸引，可以断定（　）．

A．a球一定不带电　B．d球一定不带电

C．a、d两球中有一个不带电　D．四个小球都带电

（上海市第九届初中物理竞赛银光杯初赛试题）

9．当验电器带有一定量的电荷后，金属箔张开了一个角度．现用一个带异种电荷的带电体去靠近这个验电器的金属小球，其最终结果是（　）．

A．金属箔张角变小　B．金属箔张角变大

C．金属箔张角变为零　D．以上情形都可能发生

（上海市第八届初中物理竞赛普陀杯初赛试题）

10．现有甲、乙、丙三个通草球．将其中的任意两个靠近时都相互吸引．则它们可能有几种不同的带电情况（　）．

A．3种　B．4种　C．5种　D．6种

（上海市第十七届初中物理竞赛大同中学杯复赛试题）

11．如图所示，将甲、乙两个金属半球壳合成一个球体，用一带正电的小球靠近乙球壳，并将两金属半球壳分开后撤走带电小球．如果用一根绝缘导线连接甲、乙两半球壳，则导线中（　）．

A．无电流通过，因两半球均不带电

B．无电流通过，因两半球带同种电荷

C．有瞬时电流通过，电流方向由甲半球流向乙半球

D．有瞬时电流通过，电流方向由乙半球流向甲半球

第11题图

（上海市第十四届初中物理竞赛上科杯初赛试题）

12．如图所示，在一个带正电的小球附近有一根原来不带电的金属棒．当用手与金属棒的某一部位接触一下后，移去带正电的小球．关于金属棒的带电情况，下列说法中正确的是（　）．

A．手碰在金属棒的左端，金属棒带正电

B．手碰在金属棒的中间，金属棒不带电

C．手碰在金属棒的右端，金属棒带负电

D．手碰在金属棒的任何部位，金属棒总是不带电

第12题图

（上海市第二十届初中物理竞赛大同中学杯复赛试题）

13．由于火焰温度很高，会使空气发生电离，从而火焰周围充满了正、负离子．如果你用手摩擦一束细塑料包扎带，由于静电作用，包扎带会张开，如图所示．当你把火焰靠近包扎带时会发生（　）．

A．包扎带张得更开

B．包扎带会合拢

C．包扎带张开的情况不变

D．包扎带先合拢后张开

第13题图

（上海市第十九届初中物理竞赛大同中学杯复赛试题）

验电器金属箔张开的角度的大小取决于那个带异种电荷的带电体所带电荷的多少．

14．用蓄电池对外供电时，若放电电流是2A，则可持续放电30min；若要求该蓄电池对外持续供电的时间不少于1h，则放电电流（　）．

A．可以大于1A　B．只能等于1A

C．可以小于1A　D．不能小于1A

（上海市第八届初中物理竞赛普陀杯初赛试题）

15．在使用电源时绝对不允许用导线把电源的正、负两极直接连接起来．这是因为（　）．

A．电流太大，会损坏电源　B．电流太大，会损坏用电器

C．电流太小，用电器不能工作　D．电流太大，会损坏电源和用电器

（上海市第八届初中物理竞赛普陀杯初赛试题）

16．一个质量为M，电量为q的小球由一根质量不计的绝缘细线悬挂在真空中，真空中存在如图所示的匀强电场，在此区域中小球所受电场力大小相等、方向相同，且方向与图示中电场线方向平行，小球在图中所示的O点保持平衡．当细线被切断之后，小球的运动轨迹是（　）．

A．直线OA　B．直线OB

C．曲线OC　D．直线OD

第16题图

（上海市第二十九届初中物理竞赛大同中学杯复赛试题）

17．在生产、生活中，由于摩擦等原因，常常产生静电，静电既可利用也能造成危害．

（1）请各举一个实例，说明静电对人们生活、生产的利与弊．

（2）请举例说明防止静电带来不利影响的具体措施．

（第十四届全国初中应用物理知识竞赛初赛试题）

小球受电场力和重力作用．

18．如图a所示，长为L的丝线的一端与导体小球A相连，另一端悬于固定P点，小球静止在O点．现用固定在Q点的手电筒照射静止在O点的小球A，将其投影到贴在墙上的印有小方格纸的光屏上，记下O点在光屏上的投影O′．用丝绸摩擦玻璃棒，使小球A和固定在绝缘棒一端的导体小球B分别带上异种电荷，保持B和A在平行于屏幕的水平线上，将B逐渐靠近A，由于带电小球之间的吸引，A将向B靠近，与竖直方向成θ夹角．A、B因手电筒照射而在屏幕上的投影为A′、B′．设：OA＝d，AB＝r，O′A′＝D，A′B′＝R，θ总小于5°．多次改变A、B间距离，将测得的一系列数据记录在表中．

记录表

请在图b中的坐标纸上选取合适的坐标，用作图法分析表中D与R的关系，并进一步推测出A、B两带电小球之间的吸引力F与A、B距离r的关系．已知在θ≤5°的情况下，小球A偏离O点的距离d与小球B的吸引力成正比．

第18题图

（上海市第十六届初中物理竞赛大同中学杯复赛试题）

例1　D　例2　B　例3　A　例4　C　例5　A

1．C　2．D　3．B

4．（1）外表又矮又粗，是为了在增加容积时，尽量减少增加油对罐侧壁的压强；

（2）外表刷成银白色，是为了更好地反射太阳辐射，避免油温升高太多；

（3）顶部拱起，是起类似于拱桥的作用，增强罐顶的强度；

（4）罐身上方很高的铁针是避雷针，防止雷击点燃油料；

（5）自动喷水装置可以在气温较高时，向罐身喷洒水，利用水的蒸发吸热，降低罐身的温度．

5．D　两个轻小物体互相吸引的原因可能有两种：一是两个物体带有异种电荷；一是带电体吸引轻小物体．属于多种原因一种结果的情形．那么仅仅根据结果是不能确定原因的．

6．D　7．B　8．C　9．D　10．D

第10题答图

11．C　12．C　13．B　14．C　15．A

16．B　在图示状态下，小球处于平衡状态，电场力与重力的合力方向与细线张力方向相反，细线切断后，小球将沿电场力和重力的合力方向运动．

17．（1）利用静电现象的实例，如人们利用静电可以除尘、静电复印等．静电危害的实例，如穿着化纤的衣物易“电人”或“吸尘”等．

（2）防止静电带来不利影响的具体措施，如在运输汽油的汽车尾部拖一根铁链与大地相连，以防止因静电的积累发生放电现象而引起火灾．