2020高中物理 静电现象的应用

2020高中物理 静电现象的应用

静电现象的应用 ‎ 基础达标 ‎1．请用学过的电学知识判断下列说法正确的是(　　)‎ A．电工穿绝缘衣比穿金属衣安全 B．制作汽油桶的材料用金属比用塑料好 C．小鸟停在单根高压输电线上会被电死 D．打雷时，呆在汽车里比呆在木屋里要危险 ‎【解析】　由静电屏蔽的知识可知，A、D选项均错；金属可以消除多余的静电，B项正确；单根高压输电线上相距较近的两点之间电阻很小，因而电压较小，小鸟不会被电死，C选项错误．‎ ‎【答案】　B ‎2．对处于静电平衡状态的导体，以下说法中正确的是(　　)‎ A．导体内部既无正电荷，又无负电荷 B．导体内部和外表面处的电场均为零 C．导体处于静电平衡时，导体表面的电荷代数和为零 D．导体内部电场为零是外加电场与感应电荷产生的电场叠加的结果 ‎【解析】　导体处于静电平衡状态时，其内部无净电荷，即其正、负电荷总量相等，电荷量为零．其表面处有净电荷，以至于该处电场不为零．‎ ‎【答案】　D ‎3．在医疗手术中，为防止麻醉剂乙醚爆炸，地砖要用导电材料制成，医生护士要穿由导电材料制成的鞋子和棉布外套，一切设备要良好接地，甚至病人身体也要良好接地，这样做是为了(　　)‎ A．消除静电 B．除菌消毒 C．应用静电 D．防止静电 ‎【解析】‎ ‎　穿棉布外套是为了防止摩擦起电，摩擦产生的静电积累多了会产生电火花，而乙醚为易挥发物品，遇到火花或热源便会爆炸．所以穿导电材料制成的鞋子且设备接地良好，即及时导走产生的电荷，消除静电．‎ ‎【答案】　A ‎4．(多选)如图所示，原来不带电的金属球壳内壁接地，将一带正电的小球放入其中，但不与球壳接触，则(　　)‎ A．球壳内壁带负电 B．球壳外壁带正电 C．球壳外壁不带电 D．若将接地线去掉再移出正电荷，壳外壁带负电 ‎【解析】　球壳内正电荷产生电场，使球壳处于静电平衡状态，在球壳的内表面出现等量异种电荷，球壳的外表面出现等量同种电荷，当球壳接地时，不论内表面接地还是球壳外表面接地，待稳定后球壳的电势必定为零．球壳的外表面无感应电荷，球壳外也没有静电场，这就是接地导体壳的静电屏蔽作用．故A、C选项正确．若将接地线断开再移去壳内正电荷时，壳内表面的负电荷就会分布到球壳的外表面上，内壁不再带电．故D选项正确．‎ ‎【答案】　ACD ‎5．(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上的两点，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两点场强方向相同，但a点场强比b点场强要大一些 ‎【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正电荷，现金属板左侧接地，金属板与地球形成了一个大导体，金属板相当于近端，而地球相当于远端，故A选项错误，B选项正确；由处于静电平衡状态导体的特点可知，a、b等势，接地后电势等于零，故C选项正确；金属板是一个等势体，电场线垂直于导体表面，所以a、b两端的场强方向相同．由于a距＋Q较近，b距＋Q较远，a处的电场线较密集，故a处的场强比b处的场强要大些，D选项正确．‎ ‎【答案】　BCD ‎6．使一个绝缘导体的带电荷量增加一些，则导体内部的场强将(　　)‎ A．一定增强 B．一定减弱 C．可能增强也可能减弱 D．保持不变 ‎【解析】　绝缘导体带电荷量增加一些，最终仍处于静电平衡状态，故内部场强保持不变．答案为D.‎ ‎【答案】　D ‎7.‎ 图中接地金属球A的半径为R，球外点电荷的电荷量为Q，到球心的距离为r.金属球上的感应电荷在球心处产生的感应电场的场强大小等于(　　)‎ A．k－k B．k＋k C．0 D．k ‎【解析】‎ ‎　处于静电平衡状态的导体内部场强处处为零，即感应电荷在O点产生的电场与点电荷Q在O点产生的电场大小相等、方向相反，E＝k.‎ ‎【答案】　D ‎8.‎ 如图所示，在孤立点电荷＋Q的电场中，金属圆盘A处于静电平衡状态．若金属圆盘平面与点电荷在同一平面内，试在圆盘A内作出由盘上感应电荷形成的附加电场的三条电场线(用实线表示，要求严格作图)．‎ ‎【解析】　‎ 画出感应电荷形成的附加电场在A圆盘内的三条电场线(实线)，如图所示，导体A处于静电平衡状态，因此内部每点的合场强都为零，即导体A内的每一点，感应电荷产生的电场强度都与点电荷＋Q在那点的电场强度大小相等、方向相反，即感应电荷的电场线与点电荷＋Q的电场线重合，且方向相反．‎ ‎【答案】　见解析图 能力提升 ‎1.‎ 如图所示，将带绝缘底座的不带电导体BC置于带正电的金属球A附近，当导体BC达到静电平衡后，则下列说法正确的有(　　)‎ A．用导线连接B、C两端，导线中有瞬时电流通过 B．用手摸一下导体B端可使导体带正电 C．导体C端电势高于B端电势 D．B和C端感应电荷在导体内部产生的场强沿BC方向逐渐减小 ‎【解析】　静电平衡后，BC内部场强处处为零，整个导体是个等势体，故A、C都错．根据导体附近的电场线分布，可判定导体BC的电势比无穷远处(大地)的电势要高，故把导体B端或C端接地时，将有电子从大地流向导体，导体将带负电，故B错．导体处于静电平衡时带电金属球A在导体内部的电场跟感应电场相平衡，因此可以根据A的电场在导体内部的分布情况来确定感应电荷电场在导体内部的分布情况．‎ ‎【答案】　D ‎2.‎ 如图所示，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端分别出现负、正电荷，则以下说法正确的是(　　)‎ 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都断开时，对于枕型导体，它的电荷是守恒的，a、b出现的负、正电荷等量．当闭合开关S1、S2中的任何一个以后，便把导体与大地连通，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电荷守恒．由于静电感应，a端仍为负电荷，大地远处感应出等量正电荷，因此无论闭合开关S1还是开关S2，都有电子从大地流向导体，故选项C正确．‎ ‎【答案】　C ‎3．如图所示，水平放置的金属板正上方有一固定的正点电荷Q，一表面绝缘的带电的小球(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，下列说法错误的是(　　)‎ A．小球做匀速直线运动 B．小球做先减速，后加速运动 C．小球的电势能保持不变 D．电场力对小球所做的功为零 ‎【解析】　水平放置的金属板处于点电荷Q的电场中而达到静电平衡，是一个等势体，其表面处电场线处处与表面垂直，电场力不做功，小球匀速直线运动，所以A、C、D正确．B错误．‎ ‎【答案】　B ‎4．如图所示，A、B为两个带等量异号电荷的金属球，将两根不带电的金属棒C、D放在两球之间，则下列叙述错误的是(　　)‎ A．C棒的电势一定高于D棒的电势 B．若用导线将C棒的x端与D棒的y端连接起来的瞬间，将有从y流向x的电子流 C．若将B球接地，B所带的负电荷全部流入大地 D．若将B球接地，B所带的负电荷还将保留一部分 ‎【解析】　‎ 由图所示电场线方向可知A、B、C、D的电势高低为φA>φC>φD>φB.当用导线将C棒的x端与D棒的y端连接的瞬间，将有自由电子从电势低的D棒流向 电势高的C棒，这时C与D已通过导线连接为一个导体了，静电平衡后，它们的电势相等，C的x端仍带负电，D的y端仍带正电，而C的右端及D的左端均不带电，即C右端的正电荷与D左端的负电荷中和掉了．当将B球接地时，一部分自由电子从低于大地电势的B球上流向大地，而一部分电子受到D棒y端正电荷的吸引而保留在靠近y的近端处，如果把带正电的A球移走，接地的B球上的负电荷才全部流入大地．故选项A、B、D正确，C错误．‎ ‎【答案】　C ‎5.‎ 在真空中有两个点电荷A和B，电荷量分别为－Q和＋2Q，相距为2l，如果在两个点电荷连线的中点O有一个半径为r(r≪l)的空心金属球，且球心位于O点，如图所示，则球壳上的感应电荷在O处的场强的大小为多少？方向如何？‎ ‎【解析】　电荷－Q和2Q在O点产生场强E＝＋＝，方向向左．则感应电荷在O点产生场强大小E′＝E＝，方向向右．‎ ‎【答案】　　方向向右 ‎