2015-2016学年高中物理 1.7静电现象的应用同步练习 新人教版选修3-1

7 静电现象的应用
A组
1.电工穿的高压作业服是用铜丝编织的,下列说法正确的是()
A.铜丝编织的衣服不易拉破
B.电工被铜丝衣服所包裹,使体内电势为零
C.电工被铜丝衣服所包裹,使体内电场强度为零
D.铜线电阻小,能对人体起到保护作用
解析:高压线路的检修人员在进行高压作业时,要穿上用铜丝网制成的高压作业服,相当于把人体用铜丝网罩起来。

这样,外部电场就不会影响到人体,从而避免了感应电场对人体的伤害。

故选项C 正确。

答案:C
2.如图所示,带电体Q靠近一个接地空腔导体,空腔里面无电荷。

在静电平衡后,下列物理量中不为零的是()
A.导体空腔内任意点的电场强度
B.导体空腔内任意点的电势
C.导体外表面的电荷量
D.导体空腔内表面的电荷量
解析:静电平衡状态下的导体内部电场强度处处为零,且内表面不带电。

由于导体接地,故整个导体的电势为零。

导体外表面受带电体Q的影响,所带电荷量不为零,故选项C正确。

答案:C
3.一个不带电的空心金属球,在它的球心处放一个正电荷,其电场分布是下图中的()
解析:正电荷放在空心金属球球心,球壳由于静电感应带电,内表面带负电,外表面带正电,因为电场线从正电荷出发,到无穷远或负电荷终止,球壳金属内部电场强度的矢量和处处为零,所以选项B正确。

答案:B
4.一金属球,原来不带电。

现沿球的直径的延长线放置一均匀带电的细杆MN,如图所示。

金属球上感应电荷产生的电场在球内直径上a、b、c三点的电场强度大小分别为E a、E b、E c,则三者相比()
A.E a最大
B.E b最大
C.E c最大
D.E a=E b=E c
解析:处于静电平衡的导体内部电场强度处处为零,故a、b、c三点的电场强度都为零。

静电平衡的导体内部电场强度为零是感应电荷产生的电场与外电场叠加的结果,所以感应电荷在球内某点产生的电场的电场强度与MN在这一点形成的电场的电场强度等大反向,比较a、b、c三点感应电场的电场强度,实质上是比较带电体MN在这三点的电场强度,由于c点离MN最近,故MN在c点的电场强度最大,感应电荷在c点的电场强度也最大,故选项C正确。

答案:C
5.如图所示,带正电的导体球A置于原来不带电的空腔导体球B内,a、c分别为导体A、B内的点,b 为导体A和B之间的一点,下列说法正确的是()
A.a、b、c三点的电势都相等
B.a点的电场强度为零,但电势最高
C.b点的电场强度为零,但电势大于零
D.a、b、c三点的电场强度都为零
解析:A球带正电,不带电的空腔B可以理解为导体的静电平衡,故E a=E c=0,空腔内壁感应电荷为负,外壁感应电荷为正。

空腔内的电场线分布为由A指向B,所以φa>φb>φc,E b≠0,选项B正确。

答案:B
6.(多选)如图所示,在真空中把一绝缘导体向带负电的小球P缓缓靠近(不相碰),下列说法中正确的是()
A.B端的感应电荷越来越多
B.导体内电场强度越来越大
C.导体的感应电荷在M点产生的电场强度大于在N点产生的电场强度
D.导体的感应电荷在M、N两点产生的电场强度相等
解析:绝缘导体缓缓靠近小球P时,小球P上的负电荷在绝缘导体所在区域产生的电场增强,将会有更多的自由电子向绝缘导体的B端移动,B端的感应电荷越来越多,选项A正确;绝缘导体始终处于静电平衡状态,内部电场强度始终为零,选项B错误;导体上感应电荷在导体上某点产生的电场的电场强度大小等于小球P上的负电荷在该点产生的电场的电场强度,故选项C正确,D错误。

答案:AC
7.(多选)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,如把一带有正电荷的绝缘体A移近金属网罩B,则()
A.在B的内表面带正电荷,φB=φC=0
B.在B的右侧外表面带正电荷
C.验电器的金属箔片将张开,φB<φC
D.φB=φC,B的左右两侧电势相等
解析:静电平衡时,电荷分布于导体的外表面上,所以选项A错误;由于产生静电感应,使B金属网罩的左侧外表面感应出负电荷,所以B的右侧外表面感应出正电荷,选项B正确;由于静电屏蔽,金属
网罩内电场强度为零,故C上无感应电荷,验电器的金属箔片不会张开,选项C错误;由静电屏蔽特
点知,导体是等势体,导体表面是等势面,所以选项D正确。

答案:BD
8.(多选)如图所示,接地的金属板右侧有固定的点电荷+Q,a、b点是金属板右侧表面的两点,其中a 到+Q的距离较小。

下列说法正确的是()
A.由于静电感应,金属板右侧表面带负电,左侧表面带正电
B.由于静电感应,金属板右侧表面带负电,左侧表面不带电
C.整个导体,包括表面上的a、b点,是一个等势体,且电势等于零
D.a、b两点的电场强度不为零,且a、b两点电场强度方向相同,但a点的电场强度比b点的电场强度要强(大)一些
解析:金属板若不接地,右侧表面将有感应的负电荷,左侧表面将有感应的等量正电荷,现金属板接地,静电平衡时左侧表面不带电,整个金属板的电势都为零,所以选项A错误,选项B、C正确。

金属板接地时,右侧表面上仍有感应负电荷,而且a点附近的电荷面密度(单位面积上的电荷量)比b点附近的电荷面密度要大些,电场线也密一些,电场强度要大些;整个金属板是等势体,右侧表
面是等势面,电场线与等势面垂直,可见a、b两点的电场强度方向都垂直指向右侧面,方向相同,选项D也正确。

答案:BCD
9.如图所示,在真空中有两个点电荷A和B,电荷量分别为-Q和+2Q,它们相距l,如果在两点电荷连
线的中点O有一个半径为r(2r<l)的空心金属球,且球心位于O点,则球壳上的感应电荷在O点处的电场强度大小为,方向。

解析:球壳处于静电平衡时内部电场强度处处为0,故O点电场强度为0。

所以E感-E=0。

球壳上的感应电荷在O点处的电场强度大小等于A、B在O点产生的电场强度的矢量和
E感=E A+E B=k+k
方向沿AB指向B。

答案:沿AB指向B
B组
1.(多选)在绝缘板上放有一个不带电的金箔验电器A和一个带正电荷的空腔导体B,下列实验方法中能使验电器箔片张开的是()
A.用取电棒(带绝缘柄的导体)先跟B的内壁接触一下后再跟A接触
B.用取电棒先跟B的外壁接触一下后再跟A接触
C.用绝缘导线把验电器与取电棒的导体部分相连,再把取电棒与B的内壁接触
D.使验电器A靠近B
解析:由于处于静电平衡的导体内部电场强度处处为零,导体上的净电荷都分布在外表面上,所以用取电棒接触B的外壁可以使A带电,但接触内壁不能使A带电,所以选项A错误,选项B正确。

用绝缘导线把验电器与取电棒的导体部分相连,再把取电棒与B的内壁接触,验电器、取电棒和导体就相当于一个大导体,这时验电器在外部,所以会带电,选项C正确。

验电器靠近B,由于静电感应,验电器也会带电,所以选项D正确。

答案:BCD
2.如图所示为一空腔球形导体(不带电),现将一个带正电荷的小金属球A放入空腔中,当静电平衡时,图中a、b、c三点的电场强度E和电势φ的关系是()
A.E a>E b>E c,φa>φb>φc
B.E a=E b>E c,φa=φb>φc
C.E a=E b=E c,φa=φb=φc
D.E a>E c>E b,φa>φb>φc
解析:
空腔球形导体在正电荷A的电场中感应的结果如图所示,从电场线的疏密可确定a点电场强度大于c点电场强度,而b点电场强度为零,故E a>E c>E b,而沿着电场线电势降低,故φa>φb>φc,选项D正确。

答案:D
3.(多选)如图所示,水平放置的金属板正上方放有一固定的正点电荷Q,一表面绝缘的带正电小球(可视为质点且不影响Q的电场),从左端以初速度v0滑上金属板,沿光滑的上表面向右运动到右端,在该运动过程中()
A.小球做匀速直线运动
B.小球先做减速运动,后做加速运动
C.小球的电势能保持不变
D.静电力对小球所做的功为零
解析:由于金属板处于点电荷Q形成的电场中,达到静电平衡后,金属板的上表面是一个等势面,表面上电场线是竖直向下的,所以小球受到重力、支持力、向下的静电力,合力为零,故小球做匀速直线运动。

静电力对小球不做功。

答案:ACD
4.一个半径为r,带正电的实心金属球球心在x轴上的O点,金属球在周围空间产生静电场,则其电势φ在x轴上的分布情况正确的是()
解析:取无穷远处电势为零,则正电荷周围的电势均为正值,选项D可排除;实心金属球本身是一个等势体,选项C排除;描述的是电场强度变化的快慢,因为x越大,电场强度减小得越慢,所以随x的增大而减小,选项A错误,B正确。

本题答案为B。

答案:B
5.图中金属球A的半径为R,电荷量为Q,点电荷B的电荷量为q。

B与A球的球心间的距离为r,当B不存在而只有A存在且达到静电平衡时,电荷Q在球心O处的电场强度等于,这是因为,
当点电荷B也同时存在并达到静电平衡时,球心O处的电场强度等于,金属球上的电荷在球心O处产生的电场强度大小等于,这是因为。

解析:金属球A处于静电平衡状态时,内部电场强度处处为零,由于点电荷B在球心O处的电场强度大小为,根据电场强度叠加原理,(重新分布后的)金属球上的电荷在球心O处产生的电场强度大小必为。

答案:0处于静电平衡状态的导体内部电场强度处处为零0导体要处于静电平衡状态,其内部电场强度必处处为零。