处于静电平衡状态的导体是等势体
【金版教程】2014年高中物理 第一章《第7节 静电现象的应用》课件 新人教版选修3-1
如果事先用金属网罩把验电器罩住，如图 (b)所示，验电器 的箔片就不张开，即使把验电器和金属网罩连接起来，箔片也不 张开．这表明金属网罩能把外电场挡住，使罩内不受外电场的影 响．
(2)接地的封闭导体壳，内部电场对外部没影响 如一封闭的导体壳内部空间某点有一点电荷＋ q.由于静电 感应， 导体壳内外表面感应出等量的种电荷． 其电场线如图(a) 所示，当把导体壳接地后，＋q 在壳内的电场对壳外空间就没有 影响了，如图(b)所示．
A．A 端接一下地，导体将带正电荷 B. A 端接一下地，导体将带负电荷 C．枕形导体的 A 端电势低，B 端电势高 D．导体上的感应电荷在导体内部产生的场强为零
答案：B
解析：将枕形导体接地，则枕形导体带负电，故 A 项错，B 项对．枕形导体处在静电平衡状态，是一个等势体，A 端与 B 端 的电势相等，故 C 项错；小球 Q 和枕形导体的感应电荷在枕形 导体内部的合场强为零，故 D 项错．
2. 对静电平衡的三点理解 (1)静电平衡是自由电荷发生定向移动的结果，达到静电平 衡时，自由电荷不再发生定向移动． (2)金属导体建立静电平衡的时间是非常短暂的． (3)导体达到静电平衡后内部场强处处为零，是指外电场与 导体两端的感应电荷产生的电场的合场强为零．
3. 条件 内部电场处处为零，即 E 内＝0. 由于静电感应，在导体两侧出现等量异种感应电荷，感应电 荷在导体内部形成与电场 E0 反向的电场 E′，在导体内任一点 E′＝－E0，使得合电场强度 E 内＝0.
答案：B
解析：静电平衡，则内部场强为零，电荷量增加，瞬间再次 平衡，使场强仍为零．
知识点二
静电平衡电荷分布
2. 如图所示，将一个带正电的小球 Q 放在本身不带电的枕 形导体 AB 靠近 A 端一侧，由于静电感应，枕形导体的 A、B 两 端分别出现“－”、“＋”感应电荷．则以下说法中正确的是 ( )
西南交通大学2013大物参考答案NO8导体 介质中的静电场
各向同性均匀电介质，这时两极板上的电荷是原来的___ ε r ___倍；电场强度是原来的
_1___倍；电场能量是原来的____ ε r ______倍。
解：充满相对介电常量为εr 的各向同性均匀电介质后，
电容为 C′ = ε 0ε r S / d = ε r C
电荷为 Q′ = C′V = ε 0ε r S / dV = ε r Q
分布为
E = λ /(2πε r)
设电容器内外两极板半径分别为 r0，R，则极板间电压为
∫ ⋅ ∫ R � � R
U = E dr =
λ
λR d r = ln
r
r 2πε r
2πε r0
电介质中场强最大处在内柱面上，当这里场强达到 E0 时电容器击穿，这时应有
λ = 2πε r0 E0
R U = r0 E0 ln r0
解：由静电感应现象，空腔导体 A� 内表面带等量负电荷，A、B 间电场线如图所示，而电
场线总是指向电势降低的方向（ E = −∇U ），球壳，半径分别为 R1 和 R（2 R1 < R2 ) ，若分别带上电量为 q1 和 q2 的 电荷，则两者的电势分别为U1 和U 2 （设无穷远处为电势零点）。现用导线将两
3．一半径 r1 = 5 cm 的金属球 A，带电荷 q1 = +2.0×10-8 C，另一内半径为 r2 = 10 cm、 外 半径为 r3 = 15 cm 的金属球壳 B， 带电荷 q2 = +4.0×10-8 C，两球同心放置，如图所示。
若以无穷远处为电势零点，则 A 球电势 UA = ___5400V______，B 球电势 UB = _____3600V。
解：
解：设相联后导体球带电 q，取无穷远处为电势零点，则
物理题目
1、简述静电平衡条件。
答案：导体达到静电平衡时，导体内部的任意处的电场强度为零；导体表面电场强度的方向都与导体面垂直。
或：导体内部场强为零；导体为等势体；净电荷分布在导体的外表面；3、电介质的极化现象和导体的静电感应现象有什么区别？答案：导体的静电感应是导体中的自由电荷在外电场作用下作定向运动形成，最终达到静电平衡，这时，导体内部电场强度处处为零，净电荷分布在导体表面；电介质的极化是在外电场的作用下，束缚电荷重新取向或正负电荷中心不重合（位移极化），最终在电介质表面出现极化电荷（不均匀的电介质内部还会出现极化体电荷），介质内部场强减小。
4、什么是感应电荷？什么是极化电荷？答案：在外电场力作用下，金属导体中自由电子发生宏观定向漂移运动，最终在导体外表面停留下来的电荷，称为感应电荷；电介质中，在外电场作用下分子的正负电荷中心发生微小位移或重新取向，在介质表面所产生的电荷，称为极化电荷；7、简述电介质的极化和导体的静电感应现象达到稳定后，对于导体和电介质它们的电场、电势、电荷分布有什么区别？答案：对于导体：体内电场处处为零；整个导体为等势体；净电荷分布在外表面； 对于电介质，体内电场小于外电场；体内和体表面都有极化电荷分布；8、何谓电容？或：电容是反映什么的物理量？答案：导体的一个重要性质——具有容纳电荷的本领。
（或：反映导体可以容纳电荷本领的物理量，称为电容。
）5、电荷在磁场中运动时，磁力是否对它做功？ 为什么？答：不作功，因为磁力和电荷位移方向成直角2 简述动生电动势和感生电动势答：由于回路所围面积的变化或面积取向变化而引起的感应电动势称为动生电动势。
由于磁感强度变化而引起的感应电动势称为感生电动势。
5 简述感应电场于静电场的区别？答：⎰⎰==⋅s v q dv ds D ρ dS tB l E s L ⋅∂∂-=⋅⎰⎰d0d =⋅⎰S S B dS t D j l H s l ⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+=⋅⎰⎰d 10、全电流安培环路定理答：磁场强度沿任意闭合回路的积分等于穿过闭合回路围成的曲面的全电流s d t D j l d H s e ∙⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+=∙⎰⎰ 10、质点运动中平均速度和平均速率有何区别? 在什么情况下平均速度和平均速率的大小相等? 答:平均速度是总位移除以总时间,而平均速率是总路径长度除以总时间。
(好)静电平衡状态下导体的特点
点合电场强度为零知，感应电荷在棒中点处产生的电场强度
大[答小案，]E2＝RE＋k1q＝L2 k2 R向＋q左L2 2，方向向左。
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根据场源电荷和感应电荷在导体内部电场的合电场强度 为零的特点，可知在导体内部的同一点，感应电荷电场的电 场强度与场电荷电场的电场强度大小相等，方向相反。因此， 可将求解感应电荷电场在导体内部的电场强度问题，转换为 求解场电荷电场的电场强度的问题。
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解析：静电平衡时，电荷分布于导体的外表面上，所以 A 选项 错；由于 A 电荷产生静电感应，使 B 金属网的左侧外表面感应 出负电荷，所以 B 的右侧外表面感应出正电荷，B 选项正确； 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，C 错；由静电屏蔽特点知，导体 是等势体，导体表面是等势面，所以 D 正确。 答案： BD
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2.静电平衡状态下导体的电荷分布特点 (1)内、外表面分布不同，电荷都分布在外表面，导体内部 没有净电荷。 (2)在导体外表面，越尖锐的位置，电荷的密度越大，凹陷 的位置几乎没有电荷。 (3)“远近端”电荷的电性相反，电荷量相等。
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①如图 1－7－1 甲所示，处于静电平衡状态的导体，离场 源电荷较近和较远的两端将感应出等量的异种电荷，即“远同 近异”。
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2.如图 1－7－5 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
罩 B，则
()
图 1－7－5
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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
高中物理第一章静电场课时7静电现象的应用训练含解析3_1
静电现象的应用错误!一、单项选择题（每小题6分,共42分）1．导体处于静电平衡，下列说法正确的是（D）A．导体内部没有电场B．导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的外表面C．导体内部没有电荷的运动D．以上说法均不正确解析：导体处于静电平衡,导体内部不是没有电场，而是外电场与感应电荷产生的电场的合场强为零,但两场强仍然存在，故A错；对于B，不能说没有电荷,净电荷只分布在外表面上,自由电子和正电荷仍存在，只是显中性,故B错;对于C，导体内部的电荷（电子与正电荷）的热运动仍然存在,故C错．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（C）A．导体空腔内任意点的场强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场强处处为零,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．3.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(C）A．B端的感应电荷越来越少B．导体内场强越来越大C．导体的感应电荷在M点产生的场强大于在N点产生的场强D．导体的感应电荷在M、N两点产生的场强相等解析: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错误；绝缘导体始终处于静电平衡状态，内部场强始终为零,选项B错误；导体上感应电荷在导体上某点产生的电场的场强大小等于小球P上的负电荷在该点产生的电场的场强，故选项C正确、D 错误．4．电工穿的高压作业服是用铜丝编织的,下列说法正确的是(C）A．铜丝编织的衣服不容易拉破，所以用铜丝编织衣服B．电工被铜丝编织的衣服所包裹，使体内电势保持为零，对人体起保护作用C．电工被铜丝编织的衣服所包裹，使体内电场强度保持为零，对人体起保护作用D．铜丝必须达到一定的厚度，才能对人体起到保护作用解析:当人体直接处于强大电场之中时,很容易由于静电感应而被电到．但若被铜丝编织的衣服所包裹，当达到静电平衡时，铜丝衣服的屏蔽作用使人体内电场强度保持为零，对人体起保护作用．5．在点电荷－Q的电场中,一金属圆盘处于静电平衡状态，若圆平面与点电荷在同一平面内，则盘上感应电荷在盘中A点所激发的附加场强E′的方向在选项图中正确的是（A）解析:感应电荷在盘中A点激发的附加场强E′应与－Q在A 点产生的场强等大反向,故A正确．6．如图，把一个不带电的枕型导体靠近带正电的小球，由于静电感应，在a、b两端分别出现负、正电荷，则以下说法正确的是（C）A．闭合开关S1，有电子从枕型导体流向大地B．闭合开关S2，有电子从枕型导体流向大地C．闭合开关S1，有电子从大地流向枕型导体D．闭合开关S2,没有电子通过开关S2解析:在S1、S2都闭合前，对枕型导体，它的电荷是守恒的，a、b出现负、正电荷等量，当闭合开关S1、S2中的任何一个以后，便把大地与导体连通，使大地也参与了电荷转移,因此，导体本身的电荷不再守恒，而是导体与大地构成的系统中电荷守恒，由于静电感应，a端仍为负电荷,大地远处应感应出正电荷，因此无论闭合开关S1还是开关S2，都应有电子从大地流向导体，故C选项正确．7。
思考题参考答案
思考题1、阐述一下静电平衡条件。
1答：静电平衡下的导体的静电平衡条件：（1）导体内部任何一点处的电场强度为零；（2）导体表面处电场强度的方向都与导体的表面垂直。
2、简述静电平衡时，金属导体的性质。
2答：静电平衡时，整个金属导体是等势体，导体表面是等势面；导体表面附近的场强处处与表面垂直；导体内部不存在净电荷，所以过剩电荷全分布在导体表面处3、在高压电器设备周围，常围上一接地的金属栅网。
金属栅网的作用是什么，是说明其道理。
3答．金属栅网起屏蔽作用。
接地的空腔导体能屏蔽其内部的电场，从而使外部空间不受腔内电场的影响。
4，解释为什么工作人员可以在几百万伏特的高压输电线路上进行带电维修和检测等工作。
4答：因为工作人员都身穿金属纤维制成的屏蔽服，屏蔽服起到屏蔽的作用，接触高电压，很快会达到等电势状态，避免了强电场对人体的伤害。
5、如图示，图中金属壳为中性，壳外无带电体，壳内带电体电量q 相同，则a ，b ，c 三种情况壳内外电场是否相同？。
5答：相同。
都均匀分布+q 的电荷，所以外电场相同6，一平行平板电容器被一电源充电后，将电源断开，然后将一厚度为两极板间距一半的金属板放在两极板之间。
试问下述各量如何变化？（1）电容；（2）极板上面电荷；（3）极板间的电势差；（4）极板间的电场强度；（5）电场的能量。
6答：（1）电容变大；（2）极板上的电荷守恒；（3）极板间的电势差减小；（4）极板间的电场强度不变；（5）电场能量减小b7、电介质的极化现象和导体的静电感应现象有些什么区别？ 7答：电介质内部无自由移动电荷，导体内部有可自由移动的自由电子。
电介质极化的外在体现是产生了束缚电荷，导体的静电感应是产生了感应电荷。
电介质极化使电介质内部的电场强度小于外电场强度，导体的静电感应使得导体内部电场强度为零。
8、试从机理、电荷分布、电场分布等方面来比较导体的静电平衡和电介质的极化有何异同。
8答：电介质内部无自由移动电荷，导体内部有可自由移动的自由电子。
高中物理公式大全
高中物理公式大全高中物理是各学科中成绩分化最严重的，要学好物理，首先得知道有哪些公式，并熟练运用到练习当中去。
今天小编在这给大家整理了高中物理公式大全_高中物理公式知识要点，接下来随着小编一起来看看吧!质点的运动------直线运动1)匀变速直线运动1.平均速度V平=s/t(定义式)2.有用推论Vt2-Vo2=2as3.中间时刻速度Vt/2=V平=(Vt+Vo)/24.末速度Vt=Vo+at5.中间位置速度Vs/2=[(Vo2+Vt2)/2]1/26.位移s=V平t=Vot+at2/2=Vt/2t7.加速度a=(Vt-Vo)/t {以Vo为正方向，a与Vo同向(加速)a>0;反向则a<0｝8.实验用推论Δs=aT2{Δs为连续相邻相等时间(T)内位移之差｝9.主要物理量及单位:初速度(Vo):m/s;加速度(a):m/s2;末速度(Vt):m/s;时间(t)秒(s);位移(s):米(m);路程:米;速度单位换算：1m/s=3.6km/h。
注：(1)平均速度是矢量;(2)物体速度大,加速度不一定大;(3)a=(Vt-Vo)/t只是量度式，不是决定式;(4)其它相关内容：质点、位移和路程、参考系、时间与时刻〔见第一册P19〕/s--t图、v--t图/速度与速率、瞬时速度〔见第一册P24〕。
2)自由落体运动1.初速度Vo=02.末速度Vt=gt3.下落高度h=gt2/2(从Vo位置向下计算)4.推论Vt2=2gh注:(1)自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，遵循匀变速直线运动规律;(2)a=g=9.8m/s2≈10m/s2(重力加速度在赤道附近较小,在高山处比平地小，方向竖直向下)。
(3)竖直上抛运动1.位移s=Vot-gt2/22.末速度Vt=Vo-gt (g=9.8m/s2≈10m/s2)3.有用推论Vt2-Vo2=-2gs4.上升最大高度Hm=Vo2/2g(抛出点算起)5.往返时间t=2Vo/g (从抛出落回原位置的时间)注:(1)全过程处理:是匀减速直线运动，以向上为正方向，加速度取负值;(2)分段处理：向上为匀减速直线运动，向下为自由落体运动，具有对称性;(3)上升与下落过程具有对称性,如在同点速度等值反向等。
介质和导体
介质导体有耗介质1.导体导体内含有大量自由电荷，没有外电场作用时，电荷均匀分布，宏观呈现电中性。
1)静电感应：外电场的作用导致导体中电荷重新分布而呈现出带电的现象。
静电平衡状态：导体内部和表面上都没有电荷的定向移动状态。
静电平衡条件：a.导体内部任何一点的场强为零。
b.导体表面上任何一点的场强方向垂直于该点的表面。
2)等价条件：静电平衡时，导体为等势体。
3)导体处于静电平衡时，导体内部没有净电荷，电荷只能分布在导体表面上。
2.（电）介质所谓电介质，所谓电介质，是指不导电的物质，即绝缘体，内部没有可以移动的电荷。
若把电介质放入静电场中，电介质原子中的电子和原子核在电场力的作用下，在原子范围内作微观的相对位移。
达到静电平衡时，电介质内部的场强也不为零。
在外电场中电介质要受到电场的影响，同时也影响外电场。
1)电介质分为无极分子和有极分子无极分子：没有外电场时，分子的正负电荷中心在无电场时是重合的，没有固定的电偶极矩，介质内部电场强度为0。
如H2、HCl4，CO2，N2，O2等。
有极分子：分子的正负电荷中心在无电场时不重合的，有固定的电偶极矩，如H2O、HCl等。
但是在没有外电场作用的情况下，这些电偶极矩分布杂乱无知，也使得介质内部的电场强度为0。
2)外电场作用下的电介质---电介质极化在外电场的作用下，无极分子的正负电荷中心发生相对位移，而有机分子的电偶极矩出现有规律的排序，这两种机理都使得电介质内部电场强度不在为0。
这种现象叫做电介质的极化。
非均匀介质极化后一般在介质内部都出现束缚电荷。
在均匀介质内，束缚电荷只出现在自由电荷附近或者介质界面处。
3) 外电场作用于电介质时的高斯定理---电位移矢量的引进真空中的高斯定理表达式为：0fερ∇⋅=E f ρ为自由电荷密度。
当高斯定理用于电场作用下的电介质时，电荷密度要同时包括自由电荷密度f ρ以及束缚电荷密度p ρ，因此高斯定理的表达式为：0+f p ερρ∇⋅=E但是在现实应用中，自由电荷容易受实验条件的直接控制或观测，束缚电荷则不然，因此通常把束缚电荷密度p ρ从方程中消去更适宜于高斯定理的应用。
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d
A
B
E
证明：
W Fd qEd
W qU
U Ed
U=E d
说明：
1、单位：V/m=N/C 2、此公式只应用于匀强电场。 3、d 必须是沿场强方向的距离;如果不是 则需要将其投影在场强方向。 4、场强E的方向是电势降落最快的方向。
例1：
如图所示，Q为带电的绝缘小球，AB为
-q 一不带电的中性导体，达到静电平衡时，
下面判断正确的是：( C ) A、A端的电势高于B端的电势
B、以无限远或大地为零电势点，导体 AB的电势高于零
C、 A、B两端的电势相等
D、导体内的场强方向是由A指向B
例1：
B
a b
c A
如图所示：两平行金属板AB接在u=4000V的直流 电源上，两极间距为2cm，A板接地，电场中a点距 B板1cm，b点和c点均距A板0.5cm，求（1）a , b 两点的电场强度;（2）a , c 之间的电势差（3）电 子在 a 点所受电场力（4）电子在 b 点的电势能（5） 电子从 a 运