2016-2017学年高二物理人教版选修3-1

2016-2017学年高二物理人教版选修3-1

绝密★启用前 高二上人教版选修3-1‎ 第1章 静电场 7.静电现象的应用 第Ⅰ部分 选择题 一、选择题：本题共8小题。将正确答案填写在题干后面的括号里。‎ ‎1．（★☆☆）（静电平衡特点）对于处在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 ‎2．（★☆☆）（静电的防止与应用）电视机的玻璃荧光屏表面经常有许多灰尘，这主要是因为（　　）‎ A．灰尘的自然堆积 B．电视机工作时，屏表面有静电而吸咐灰尘 C．电视机工作时，屏表面温度较高而吸附灰尘 D．玻璃有较强的吸附灰尘的能力 ‎3．（★☆☆）（静电的防止与应用）如图为静电除尘器除尘机理的示意图，尘埃在电场中通过某种机制带电，在电场力的作用下向集尘极迁移并沉积，以达到除尘目的，下列表述正确的是（　　）‎ ‎ ‎ A．电场方向由集尘极指向放电极 B．到达集尘极的尘埃带正电荷 C．同一位置带电荷量越多的尘埃所受电场力越大 D．带电尘埃所受电场力的方向与电场方向相同 ‎4．（★★☆）（静电平衡特点）如图，一枕形导体AB原来不带电，将它放在一个负点电荷的电场中，点电荷的电荷量为Q，与AB中心O点的距离为R。由于静电感应，在导体A、B两端分别出现感应电荷，当达到静电平衡时（　　）‎ ‎ ‎ A．导体A端电势高于B端电势 B．导体A端电势低于B端电势 C．感应电荷在导体中心O点的场强为0‎ D．感应电荷在导体中心O点的场强大小为k ‎5．（★☆☆）（静电平衡特点）如图所示，A是带正电的球，B为不带电的导体，A、B均放在绝缘支架上，M、N是导体B中的两点，以无限远处为电势零点，当导体B达到静电平衡后，说法错误的是（　　）‎ ‎ ‎ A．M、N两点电场强度大小关系为EM=EN=0‎ B．M、N两点电势高低关系为φM=φN C．M、N两点电势高低关系为φM＞φN＞0‎ D．感应电荷在M、N两点产生的电场强度EM′＞EN′‎ ‎6．（★★☆）（静电平衡特点）如图所示，在水平放置的光滑金属板中点的正上方，有带正电的点电荷Q，一表面绝缘带正电的金属球(可视为质点，且不影响原电场)自左以速度v0开始在金属板上向右运动，在运动过程中(　　)‎ A．小球先减速运动后加速运动 B．小球做匀速直线运动 C．静电力始终对小球不做功 D．静电力对小球先做负功后做正功 ‎7．（★☆☆）（静电屏蔽）如图所示，电力工作人员在几百万伏的高压线上进行带电作业，电工全身穿戴带电作业用屏蔽服，屏蔽服是用导电金属材料与纺织纤维混纺交织成布后再做成的服装，下列说法正确的是（　　）‎ ‎ ‎ A．采用金属材料编织的衣服目的是使衣服不易拉破 B．采用金属材料编织的衣服目的利用静电屏蔽 C．电工穿上屏蔽服后，使体内场强为零 D．电工穿上屏蔽服后，使体内电势为零 ‎8．（★★★）（静电平衡特点）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 第Ⅱ部分 非选择题 二、非选择题：本题4个小题。将符合题意的内容填写在题目中的横线上，或按题目要求作答。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。‎ ‎9．（★☆☆）（静电平衡状态下导体的电荷分布）‎ 某一静电实验装置如图所示，验电器A不带电，验电器B的上面安一个几乎封闭的金属圆桶C，并且B内的金属箔片是张开的，现手持一个带绝缘柄的金属小球D，使D接触C的内壁，再移出与A的金属小球接触，无论操作多少次，都不能使A带电。这个实验说明了　　　　　　。‎ ‎10．（★☆☆）（静电平衡状态下导体的电荷分布）如图所示，一个原来不带电的半径为r的金属球放在绝缘支架上，右侧放置一个电荷量为+Q的点电荷，点电荷到金属球表面的最近距离为2r。‎ ‎（1）标出金属球在静电平衡后左右两侧带电的符号；‎ ‎（2）由于静电感应而在金属球上出现了电荷，它们也在空间激发电场。这些感应电荷在球心激发的电场强度大小等于　　，方向　　。‎ ‎（3）如果用导线的一端接触球的左侧，另一端接触球的右侧，导线是否能将球两侧的电荷中和？　　为什么？　　。‎ ‎11．（★★☆）（感应电荷产生的场强的计算）如图所示，长为l的导体棒水平放置，原来不带电，现将一带电荷量为＋q的点电荷放在距离棒左端R处，当棒达到静电平衡后，棒上感应电荷在棒的中点处产生的场强等于多少？方向如何？‎ ‎12．（★★★）（静电平衡状态下导体的电荷分布）如图所示，一厚度不计的金属圆桶带电荷总量为Q＝＋4×10－6C。‎ ‎（1）此时，金属桶内、外表面带的电荷量分别为多少？‎ ‎（2）如果用丝线在桶内悬挂一带电荷量q=2×10﹣6C小球，桶内、外表面带电荷量分别为多少？‎ ‎（3）若桶内金属小球与内表面接触一下，桶内、外表面电荷量分别为多少？‎ ‎（4）若小球悬挂时，用手接触一下桶外表面，然后再将小球从桶中取出，则金属桶内、外表面电荷量又为多少？‎ ‎　‎ 高二上人教版选修3-1‎ 第1章 静电场 7.静电现象的应用 参考答案及解析 ‎1. 【答案】D ‎【解析】金属导体的内部电场强度处处为零，导体内部不再有电荷的定向移动，导体的内部没有多余的净电荷，但不能说导体内部既无正电荷，又无负电荷，故A错误；金属导体内部电场强度处处为零，电荷分布在外表面上，表面处的场强不等于0，故B错误；对于实心导体，导体内部无电荷；对于空腔导体，当空腔内有电荷时，内表面因静电感应出现等值异号的电荷，外表面增加感应电荷。因此导体处于静电平衡时，导体表面的电荷代数和不一定为零，故C错误；金属导体在点电荷附近，出现静电感应现象，导致电荷重新分布，因此在金属导体内部出现感应电荷的电场，正好与点电荷的电场叠加，内部电场强度处处为零，故D正确。‎ ‎2. 【答案】B ‎【解析】电视机工作时，由于电子运动到了屏幕上，使屏幕带了电，而带电体有吸引轻小物体的性质，故把灰尘吸引到了屏幕上，故B正确。‎ ‎3. 【答案】AC ‎【解析】由于集尘极与电池的正极连接，电场方向由集尘极指向放电极，故A正确；尘埃在电场力作用下向集尘极迁移并沉积，说明尘埃带负电，故B错误；根据F=Eq可得，同一位置带电荷量越多的尘埃所受电场力越大，故C正确；负电荷在电场中受电场力的方向与电场方向相反，故D错误。‎ ‎4. 【答案】D ‎【解析】当达到静电平衡时整个导体是一个等势体，则导体A端电势等于B端电势，故A、B错误；当达到静电平衡时导体中心O点的场强为0，感应电荷在导体中心O点的场强大小与点电荷－Q产生的场强大小相等，方向相反，为k，故C错误，D正确。‎ ‎5. 【答案】C ‎【解析】M、N两点的场强为导体球与B上感应电荷在这两处的场强之和，合场强大小为零，而导体球在M、N两点产生的场强不同，故B上感应电荷在M、N两点产生的电场强度不相等，根据点电荷电场强度公式，可知，离A越远的，电场强度越小，则感应电荷在M、N两点产生的电场强度EM′＞EN′，故A、D正确；处于静电平衡的导体，其整体是等势体，故φM=φN，故B正确，C错误。本题选择错误的，故选C 。‎ ‎6. 【答案】BC ‎【解析】金属板在点电荷的电场中达到静电平衡状态后，其表面是一个等势面，电场线与等势面垂直，则带电小球沿金属表面移动时所受电场力的方向竖直向下，静电力的方向始终与小球运动的方向垂直，不做功，C正确；带电小球所受的重力、支持力和静电力均在竖直方向上，合力为零，所以带电小球做匀速直线运动，B正确。‎ ‎7. 【答案】BC ‎【解析】屏蔽服作用是在穿用后，使处于高压电场中的人体外表面各部位形成一个等电位屏蔽面，从而防护人体免受高压电场及电磁波的危害。等电位说明电势相等而不是等于0，等电势时电势差为0，电场强度为0，B、C正确，A、D错误。‎ ‎8. 【答案】BCD ‎【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A错误，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正确。‎ ‎9. 【答案】静电平衡状态导体，净余电荷分布在外表面 ‎【解析】金属圆筒C的内部不带电，净余电荷分布在外表面，故无论操作多少次，都不能使A带电。‎ ‎10. 【答案】（1）见解析 （2） 水平向右 （3）不能 因为处于静电平衡状态时，空心金属球是等势体，两端没有电势差，所以导线中不能产生电流 ‎【解析】（1）金属球上的自由电荷被吸引到右端，右端带负电，左端带正电。‎ ‎（2）由于静电平衡，球心处的合场强为零，点电荷Q在球心处产生的场强E=，方向水平向左，则球面上感应电荷在球心O处的场强大小为：E′=E==，方向水平向右。‎ ‎（3）因为处于静电平衡状态时，空心金属球是等势体，两端没有电势差，所以导线中不能产生电流。‎ ‎11. 【答案】，方向水平向左 ‎【解析】导体棒在点电荷＋q的电场中发生静电感应，左端出现负电荷，右端出现正电荷，棒中任一点都有两个电场，即外电场——＋q在该点形成的电场E，感应电场——棒上感应电荷在该点形成的电场E′，达到静电平衡时E＝E′。题中所求的即为E′，于是我们转化为求E。棒的中点距离＋q为r＝R＋，于是E′＝E＝，E和E′方向相反，水平向左。‎ ‎12. 【答案】（1）内表面不带电，外表面带的电荷量为+4×10﹣6C ‎（2）桶内表面的带电量是+2×10﹣6C，外表面电荷量为+2×10﹣6C ‎（3）内表面的电荷量为0，而外表面的带电量为+2×10﹣6C ‎（4）内表面的电荷量为0，外表面的带电量为+2×10﹣6C ‎【解析】（1）由于带电金属的电荷只分布在金属的外表面上，所以开始时金属桶内表面不带电，外表面带的电荷量为+4×10﹣6C；‎ ‎（2）负电荷移入桶内后，由于静电感应，内壁感应出2×10-6 C的正电荷，相当于负电荷将等量的正电荷吸引到内壁，由电荷守恒定律，外表面尚存2×10-6 C的正电荷；‎ ‎（3）当金属球与桶内壁接触时，球所带负电荷迅速与内壁正电荷中和，从而内壁不带电，外壁带2×10-6 C的正电荷；‎ ‎（4）若小球悬挂时，用手接触桶外表面，外表面的正电荷被中和，内壁正电荷受金属球负电荷束缚，保持不动，此时如果再将球从桶中取出，则由于导体在静电平衡时，净电荷只能分布在外表面，内壁2×10-6 C的正电荷将在电场力作用下移到外表面，所以外表面电荷量又为+2×10﹣6C。‎