【三维设计】高中物理 教师用书 第一章 第7节 应用创新演练 新人教版选修31.doc

【三维设计】2013高中物理 教师用书 第一章 第7节 应用创新演练 新人教版选修3-1随堂基础巩固1.处于静电平衡中的导体，内部电场强度处处为零的原因是()a.导体内部无任何电场b.外电场不能进入导体内部c.所有感应电荷在导体内部产生的合电场强度为零d.外电场和所有感应电荷的电场在导体内部叠加的结果为零解析：导体内部电场强度处处为零是由于感应电荷的电场与外电场叠加的结果，故d正确。答案：d2.如图1710所示，在原来不带电的金属细杆ab附近p处，放置一个正点电荷，达到静电平衡后()图 1710a.a端的电势比b端的高b.b端的电势比d点的低c.a端的电势不一定比d点的低d.杆内c处电场强度的方向由a指向b解析：首先画出电场线，沿电场方向电势降低，b点电势比d点低，b选项正确；金属杆ab在静电平衡后是一个等势体，a点电势等于b点电势，都比d点低。a、c选项均错误；静电平衡后的导体内部电场强度为零，d选项错误。答案：b3.导体球壳b带有正电荷q，其中心处放有导体球a，用细金属丝通过b上的小孔与地相连(细金属丝不与球壳b相碰)，如图1711所示。则导体球a()图 1711a.不带电b.带正电c.带负电d.可能带正电，也可能带负电解析：球壳b带正电荷后，附近的大地因静电感应将带负电荷，由于导体球a与大地相连，相当于近端，因此，a上也会感应出一定量的负电荷。答案：c4.如图1712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内做出由盘上感应电荷形成的附加电场的三条电场线(用实线表示电场线，要求严格作图)。图 1712解析：导体a处于静电平衡状态，因此内部每点的合电场强度都为零，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：见解析图课时跟踪训练(满分50分时间30分钟)一、选择题(本大题共8个小题，每小题4分，共计32分。每小题至少有一个选项正确，把正确选项前的字母填在题后的括号内)1.如图1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和电势的关系是()图 1a.eaebec，abcb.eaebec，abcc.eaebec，abcd.eaebec，acb解析：画出系统静电平衡后，空腔导体上感应电荷与导体内外的电场线的分布图如图所示，从图中可以看出：eaebec(c点在导体内部合电场强度为零)，又因从无限远处移一正的试探电荷到b点电场力做负功，电势能增加，所以b高于无限远处的电势；从b点到金属表面电场力继续做负功，空腔导体表面电势高于b，因空腔导体是等势体，即cb且等于空腔导体内表面的电势，从空腔导体内表面再移动正电荷到a点，电场力又做负功，电势能增加，即a点电势高于导体空腔内表面，所以有acb。答案：d2.避雷针能够避免建筑物被雷击的原因是()a.云层中带的电荷被避雷针通过导线导入大地b.避雷针的尖端向云层放电，中和了云层中的电荷c.云层与避雷针发生摩擦，避雷针上产生的电荷被导入大地d.以上说法都不对解析：带电荷的云层靠近避雷针时，在避雷针尖端感应出与云层相反的静电，达到一定程度就向空中放电，中和云层中的电荷，更主要的是云层中的大量电荷可以通过避雷针引入地下，从而避免遭受雷击，所以a、b正确。答案：ab3.如图2所示，一导体球a带有正电荷，当只有它存在时，它在空间p点产生的电场强度的大小为ea。在a球球心与p点连线上有一带负电的点电荷b，当只有它存在时，它在空间p点产生的电场强度大小为eb。当a、b同时存在时，根据电场强度叠加原理，p点的电场强度大小应为()图 2a.ebb.eaebc.|eaeb| d.以上说法都不对解析：当把点电荷放在b点后，虽然导体球所带的总电荷量未变，但因静电感应，导体球上的电荷将重新分布，直到达到静电平衡。这时，导体球上的电荷在p点产生的电场强度ea不等于ea。由于点电荷不涉及电荷如何分布的问题，它在p点产生的电场强度与周围是否存在其他电荷无关，所以仍为eb，当点电荷与导体球a同时存在时，p点的电场强度应由ea与eb叠加而成，而不是由ea与eb叠加。这样对电场强度叠加原理的理解准确了，就能立即断定a、b、c三个选项都是不对的。答案为d。答案：d4.图3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。该点电荷在金属球上产生的感应电荷的电场在球心的电场强度大小等于()图 3a. b.c.0 d.解析：球内合场强为0，感应电荷在o点的电场强度与点电荷q在o点的电场强度等大反向，点电荷q在球心o处产生的电场强度不变，为，d项正确。答案：d5.如图4所示，a为空心金属球，b为金属球，将另一带正电的小球c从a球开口处放入a球中央，不接触a球，然后用手摸一下a球，再用手接触一下b球，再移走c球，则()图 4a.a球带负电，b球带正电b.a球带负电，b球不带电c.a、b两球都带负电d.a、b两球都带正电解析：首先带正电的小球c从a球开口处放入a球中央，根据静电感应现象可知，a球内表面感应带负电荷，外表面感应带正电荷，手接触a相当于a接地，由地面上来的电子与a球表面正电荷中和，使a球外表面不带电，手接触b球时，无电荷移动，所以b球不带电。当带正电的c球从a球内移走后，a球内表面所带的负电荷移至外表面，所以a球带负电。故正确答案为b。答案：b6.如图5所示，b是带有绝缘支架的空腔带电金属球壳，a是验电器，a、b相距较远，导线c的一端接验电器的金属球，下列现象正确的是()图 5a.将c的另一端与b的外壳接触，验电器的金属箔张开b.将c的另一端与b的内表面接触，验电器的金属箔张开c.将c的另一端与b的外壳接触，验电器的金属箔不张开d.将c的另一端与b的内表面接触，验电器的金属箔不张开解析：假设b带正电，则正电荷应分布在球壳b的外表面上，不管c接b的外壳还是内表面，验电器的金属球导电杆和金属箔通过导线c与b就构成一个整体，因平衡状态下带电体电荷只分布在外表面上，由于验电器在b的外部，也就成了这个整体的外表面的一部分。因此，无论c的另一端与b什么地方接触，验电器一定带电，故选项a、b正确。答案：ab7.如图6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()图 6a.小球做匀速直线运动b.小球做先减速，后加速的运动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状态，是一个等势体，其表面电场线处处与表面垂直，所以小球运动时只在竖直方向上受力的作用，在水平方向上不受力的作用，故带电小球(表面绝缘，电荷量不变)在导体表面滑动时，电场力不做功，故小球做匀速直线运动，所以a、c、d选项正确。答案：acd8.(2012苏州高二检测)如图7所示，把一个不带电的枕形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()图 7a.闭合开关s1，有电子从枕形导体流向地b.闭合开关s2，有电子从枕形导体流向地c.闭合开关s1，有电子从地流向枕形导体d.闭合开关s2，没有电子通过s2解析：在s1、s2都闭合前，对于枕形导体，它的电荷是守恒的，a、b端出现的负、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中电荷守恒。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s1还是s2，都是有电子从大地流向导体。答案：c二、非选择题(本题共2小题，共18分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)9.(9分)在负电荷附近有两个绝缘导体m、n，由于静电感应发生了如图8所示的电荷分布，当用导线将ad两点连接起来时，导线中是否有电流流过？如果有电流，电流的方向是怎样的？图 8解析：作出一条从负电荷出发，通过两个绝缘导体m、n，且指向负电荷的一条电场线如图所示，因电势逆着电场线方向升高，abcd，因电流从电势高处流向电势低处，将ad两点连接后，有电流从d点流向a点。答案：有电流流过，电流方向从d流向a。10.(9分)电业工人创造了具有世界先进水平的超高压带电作业法。利用“绝缘梯”使输电线间的电势差逐渐变小，直到最后使人体的电势与输电线电势相等。试问：(1)人与输电线电势相等时，为什么没有危险？(2)超高压输电线周围存在强电场，人靠近输电线时，人体会有什么现象发生？(3)