2020学年高中物理 专题节 静电现象的应用

2020学年高中物理 专题节 静电现象的应用

第7节 静电现象的应用 ‎ 一、静电平衡状态 导体中（包括表面）没有电荷 的状态，叫做静电平衡状态。‎ 二、导体上电荷的分布 ‎1．导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的 。‎ ‎2．在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度 。‎ 三、静电现象的应用 ‎1．尖端放电：带电导体尖端附近的电场很强，可使尖端附近的空气发生 而产生放电现象。‎ ‎2．静电屏蔽：电场中的导体由于静电感应，使得导体内部的合场强为 ，相当于外部电场影响不到导体内部，好像是外部电场被金属外壳“遮挡”住了，这种现象叫做静电屏蔽。‎ 定向移动 外表面 越大 电离 零 处于静电平衡状态的导体的特点 ‎1．内部场强处处为零。‎ ‎2．整个导体是等势体，表面为等势面。‎ ‎3．导体外部表面附近的场强方向与该点的表面垂直。‎ ‎4．导体内部没有净电荷，净电荷分布在导体的外表面。‎ ‎5．导体表面越尖锐的位置电荷越密集，凹陷的位置几乎没有电荷。‎ ‎【例题】（2020·高中期末考试）2020年9月7日早上，广东广州电闪雷鸣，一名40‎ 多岁的女子给晨跑的儿子送伞时，不料遭遇雷击，胸口被烧伤。如何防范雷击再次成为公众关心的话题。假如在户外我们遭遇雷电，下列防雷措施可行的是 A．在大树下避雷雨 B．停留在山顶、山脊的凉亭等地方避雷雨 C．不要快速开摩托、快骑自行车和在雨中狂奔 D．在空旷地带，最好关掉手机电源 参考答案：CD 试题解析：大树、山顶、山脊的凉亭、楼顶等地方是表面具有突出尖端的导体，可能使其周围的空气发生电离而引发尖端放电，故不能避雷雨，故AB错；摩托、自行车也是表面具有突出尖端的导体，也会引起尖端放电，则不要快速开摩托、快骑自行车和在雨中狂奔，选项C正确；在空旷地带使用手机通话，手机很有可能成为闪电的放电对象，所以最好关掉手机电源，选项D正确。‎ ‎1．导体处于静电平衡状态，下列说法正确的是 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 ‎2．一个带有绝缘座的空心金属球壳A带有4×10–‎8 C的正电荷，有绝缘柄的金属小球B带有2×10–‎8 C的负电荷，使小球B与球壳A的内壁接触。如图所示，则A、B带电荷量分别为 A．QA=1×10–‎8 C，QB=1×10–‎‎8 C B．QA=2×10–‎8 C，QB=0‎ C．QA=0，QB=2×10–‎‎8 C D．QA=4×10–‎8 C，QB=–2×10–‎‎8 C ‎3．（2020·山东省威海市高考模拟）如图所示，半径为R的均匀带电球壳带电荷量为Q（Q>0）。已知半径为R的均匀带电球壳在球壳的外部产生的电场与一个位于球心O点的、电荷量相等的点电荷产生的电场相同。静电力常量为k，下列说法正确的是 A．球心O处的场强为 B．在球壳外距球壳为r处的电场强度为 C．球壳的表面为等势面 D．若取无穷远处电势为零，则球壳表面处的电势小于零 ‎4．（2020·山东临沂市第十九中学第二次质量调研）如图所示，空心绝缘球壳的表面均匀分布负电荷时，球内各点的电场强度为零。现移走半只球壳，余下部分电荷分布不变。此半球壳的对称轴线上有一P点，半球壳负电荷在P点处的合场强的方向为 A．水平向右 B．竖直向上 C．竖直向下 D．水平向左 ‎5．（2020·辽宁省大连市第二十四中学高三下学期高考模拟）如图所示，将带正电的金属球A移至绝缘导体BC附近，导体BC达到静电平衡后，下列说法正确的是 A．导体B端带负电，C端带正电且B端电势比C端电势低 B．用手摸一下导体B端可使导体带上正电 C．导体C端电势比金属球A电势高 D．导体内感应电荷的电场强度大小沿BC方向逐渐减小 ‎6．关于静电平衡状态的特征说法正确的是 A．处于静电平衡状态的导体，内部的电势处处为零 B．处于静电平衡状态的导体，内部的场强处处为零 C．处于静电平衡状态的导体，外部表面附近任何一点的场强方向必跟该点的表面垂直 D．处于静电平衡状态的整个导体是个等势体，导体的表面为等势面 ‎7．（2020·浙江省杭州市高考命题预测卷）干燥的冬天开车门时手与金属车门之间容易“触电”，为了防止“触电”，在淘宝上出现了名叫“静电消除器”的产品，手持“静电消除器”与车体金属部分接触一下（如图所示），就可以防止“触电”。关于这一现象及这一产品，下列说法不正确的是 A．这种“触电”现象是一种静电现象 B．“静电消除器”应该为导体 C．人体通过“静电消除器”与车体接触时，人体与车体上的电荷都被“静电消除器”吸收而消失了 D．人体通过“静电消除器”与车体接触时，人体与车体最终构成一个等势体 ‎8．（2020·河北省廊坊市一中高一月考）如图所示为空腔球形导体(不带电)，现将一个带正电的小金属球放入腔内，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．‎ B．‎ C．‎ D．‎ ‎9．（2020·北京市密云区高三零模试题）利用静电除尘可以大量减少排放烟气中的粉尘。如图是静电除尘装置的示意图，烟气从管口M进入，从管口N排出，当A、B两端接上高压后，在电场作用下管道内的空气分子被电离为电子和正离子，而粉尘在吸附了电子后最终附着在金属管壁上，从而达到减少排放烟气中粉尘的目的。根据上述原理，下面做法正确的是 A．A端接高压正极，B端接高压负极 B．A端接高压负极，B端接高压正极 C．A端、B端都接高压正极 D．A端、B端都接高压负极 ‎10．（2020·江苏卷）一个金属容器置于绝缘板上，带电小球用绝缘细线悬挂于容器中，容器内的电场线分布如图所示。容器内表面为等势面，A、B为容器内表面上的两点，下列说法正确的是 A．A点的电场强度比B点的大 B．小球表面的电势比容器内表面的低 C．B点的电场强度方向与该处内表面垂直 D．将检验电荷从A点沿不同路径移到B点，电场力所做的功不同 ‎3．C【解析】由对称性可知，球心O处的场强为零，选项A错误；在球壳外距球壳为r处的电场强度为，选项B错误；球壳的表面处的电场线垂直于表面，则球壳表面为等势面，选项C正确；因球壳带电荷量为正，则若取无穷远处电势为零，则球壳表面处的电势大于零，选项D错误。‎ ‎4．D【解析】对于一个完整的带电均匀的球壳，据题意知，球内各点的电场强度为零，说明左右两个半个球壳在各点产生的场强大小相等、方向相反，右半个球壳在P点产生的场强方向水平向右，则根据电场的叠加原理可知，半球壳负电荷在P点处的合场强的方向水平向左，故ABC错误，D正确。‎ ‎【名师点睛】本题关键要理解空心绝缘球壳内部场强为零的原因，运用电场的叠加原理进行分析，分析时也注意球壳的对称性，确定右半个球壳的场强方向。‎ ‎5．D【解析】导体BC发生了静电感应现象，当导体BC达到静电平衡后，导体是等势体，两端的电势相等，导体B端带负电，C端带正电，故A错误；用手摸一下导体B端可使导体带负电荷，因为BC的电势高于大地，当用手触摸时大地上的负电荷会在电场力的作用下向BC运动，中和正电荷，故使导体带负电荷，故B错误；电场线从正电荷出发终止于负电荷或无穷远，而沿电场线方向电势不断降低，故导体C端电势比金属球A电势低，故C错误；导体BC发生了静电感应现象，当导体BC达到静电平衡后，内部场强处处为零，感应电荷的电场电场强度与A电荷的电场强度大小相等方向相反，由点电荷的电场强度公式可知，场强沿BC方向逐渐减小，故D正确。‎ 除器”与车体接触时，人体与车体上的电荷通过“静电消除器”发生中和，而不是被“静电消除器”吸收而消失了，故C错误；人体通过“静电消除器”与车体接触时，人体与车体处于静电平衡，处于静电平衡状态的整个导体是个等势体，故D正确。‎ ‎8．D【解析】当静电平衡时，空腔球形导体内壁感应出负电荷，外表面感应出正电荷，画出电场线的分布如图。‎ 由于A处电场线较密，B处电场线较疏，C处场强为零，则。根据顺着电场线方向电势降低，整个空腔球形导体是一个等势体，表面是一个等势面，分析可知电势关系是，D正确。‎ ‎10．C【解析】由题图知B点的电场线比A点的密集，所以B点的电场强度比A点的大，故A错误；根据沿电场线的方向电势降低可知，小球表面的电势比容器内表面的高，所以B错误；电场线的方向与等势面垂直，所以B点的电场强度方向与该处内表面垂直，故C正确；由于A、B两点在同一等势面上，故无论将检验电荷以怎样的路径从A点移到B点，电场力所做的功都为零，所以D错误。‎