1.7 静电现象的应用—2020-2021学年高中物理选修3-1练习册

1、7静电现象的应用知识点一静电感应和静电平衡1.(多选)关于静电感应和静电平衡,以下说法正确的是()A.静电感应是由于导体内的自由电子受静电力作用的结果B.导体内的自由电子都不运动称为静电平衡C.处于静电平衡状态时,导体所占空间各处场强均为零D.处于静电平衡状态时,导体内部将没有多余的“净”电荷2.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,医生和护士要穿由导电材料制成的鞋子和外套,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.除菌消毒B.消除静电C.利用静电D.防止漏电3.如图L1-7-1所示,原本不带电的金属球A的半径为R,球外放一个带电荷量为Q、到球心O的

2、距离为r的点电荷,则当金属球达到静电平衡时,感应电荷在球心O处产生的场强大小等于(静电力常量为k)()图L1-7-1A.kQr2-kQR2B.kQr2+kQR2C.0D.kQr24.(多选)如图L1-7-2所示,在真空中把一个导体向带负电荷的小球慢慢靠近(不接触),下列说法正确的有()图L1-7-2A.B端的感应电荷越来越多B.导体内的电场强度越来越大C.导体的感应电荷在M点产生的场强恒大于在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知识点二静电屏蔽5.如图L1-7-3所示,带电体Q靠近一个接地空腔正方体导体,空腔里面无电荷,达到静电平衡后,下列物理量中不等于零的是()图L1-

3、7-3A.导体空腔内任意点的场强B.导体空腔内任意点的电势C.导体空腔外表面的电荷量D.导体空腔内表面的电荷量6.某农村小塑料场的高频热合机(焊缝用)产生的电磁波频率和电视信号频率接近,由于该村尚未接通有线电视信号,空中的信号常常受到干扰,在电视荧屏上出现网状条纹,影响正常收看.为了使电视机不受干扰,可采取的办法是()A.将电视机用一金属笼子罩起来B.将电视机用一金属笼子罩起来,并将金属笼接地C.将高频热合机用一金属笼子罩起来D.将高频热合机用一金属笼子罩起来,并将金属笼接地7.图L1-7-4中P是一个带电体,N是一个不带电的金属空腔,放在绝缘板上的小纸屑(图中S)会被吸引的是()图L1-7-

4、4知识点三静电平衡状态下的导体8.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上的小孔与大地相连(细金属丝不与球壳B相接触),如图L1-7-5所示,则导体球A()图L1-7-5A.不带电B.带正电C.带负电D.可能带正电,也可能带负电9.在点电荷-Q的电场中,一金属球处于静电平衡状态,A为球内一点,B为球外表面附近一点,则关于球上感应电荷在A点和B点所激发的附加场强E'A和E'B的方向,图L1-7-6中最可能正确的是()图L1-7-610.一金属球原来不带电,现沿球的直径的延长线放置一均匀带电的细杆MN,如图L1-7-7所示,金属球上感应电荷在球内直径上a、b

5、、c三点产生的电场的场强大小分别为Ea、Eb、Ec,三者相比,则()图L1-7-7A.Ea最大B.Eb最大C.Ec最大D.Ea=Eb=Ec11.(多选)图L1-7-8中的静电实验(虚线框为金属网)能使左边验电器的金属箔张开的是()图L1-7-812.将悬挂在细线上的带正电的小球A放在不带电的金属带孔空心球C内(不和球壁接触),另有一个悬挂在细线上的带负电的小球B向C靠近,如图L1-7-9所示,下列说法正确的是()图L1-7-9A.A的悬线往左偏离竖直方向,B的悬线往右偏离竖直方向B.A的位置不变,B的悬线往右偏离竖直方向C.A的悬线往左偏离竖直方向,B的位置不变D.A和B的位置都不变13.如图

6、L1-7-10所示,真空中使一原来不带电的绝缘导体AB向带负电的小球P缓慢靠近(不相碰),M、N为导体内的两点.下列说法正确的是()图L1-7-10A.绝缘导体AB靠近P的一端的感应电荷为负电荷,远离P的一端的感应电荷为正电荷B.导体内部场强越来越大C.M点电势恒低于N点电势D.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14.(多选)如图L1-7-11所示,接地的金属板右侧有固定的点电荷+Q,a、b是金属板右侧表面附近的两点,其中a到+Q的距离较小.下列说法正确的是()图L1-7-11A.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

7、不带电C.整个金属板是一个等势体,且电势等于零D.a、b两点的电场强度不为零,且a、b两点的场强方向相同,但a点的场强比b点的场强要大一些15.(多选)如图L1-7-12所示,带负电的点电荷旁有一接地的大金属板,A为金属板内一点,B为金属板左侧外表面上一点,下列对金属板上的感应电荷分别在A点和B点产生的场强方向的判断正确的是()图L1-7-12A.感应电荷在A点的场强沿E1方向B.感应电荷在A点的场强沿E2方向C.感应电荷在B点的场强可能沿E3方向D.感应电荷在B点的场强可能沿E4方向16.如图L1-7-13所示,在真空中有两个点电荷A和B,电荷量分别为-Q和+2Q,它们之间的距离为L,在两个

8、点电荷连线的中点O处有一个半径为r(2r<L)的空心金属球,且球心位于O点,则球壳上的感应电荷在O点处产生的场强大小为多少?方向如何?(静电力常量为k)图L1-7-137静电现象的应用1.AD解析 静电平衡是由于导体内的自由电子受静电力的作用而发生定向移动,最后达到稳定的状态,选项A正确;达到静电平衡后,自由电子不再定向移动,但是仍然做无规则的热运动,选项B错误;导体处于静电平衡时,电荷只分布在导体外表面上,导体内部没有多余的“净”电荷,选项D正确;导体处于静电平衡时,导体内部的场强为零,但导体表面的场强不为零,选项C错误.2.B解析 医生和护士要穿由导电材料制成的鞋子和外套是为了将身上

9、的静电导走,B正确.3.D解析 金属球达到静电平衡时,内部合场强为0,感应电荷在球心O处产生的电场与点电荷在此处产生的电场大小相等,则E=kQr2,选项D正确.4.AC5.C解析 静电平衡后导体空腔内任意点的场强为0;电荷分布在导体空腔外表面,导体空腔内表面的电荷量为0;导体空腔为等势体,接地后电势为0.6.D解析 为了使电视机能接收电视信号,但又不接收高频热合机产生的电磁波,应将高频热合机产生的电磁波信号屏蔽,而接地金属笼具有屏蔽内部电场的作用,故选项D正确.7.B解析 当负电荷放在金属壳外时,使金属壳上端带正电荷,下端带负电荷,两端出现电压,导致感应电场与外电场相叠加,所以内部电场强度为零

10、,因此绝缘板上的小纸屑(图中S)不会被吸引,故A错误;当负电荷放在金属壳内时,使金属壳内部带正电荷,外部带负电荷,导致出现感应电场,从而使得绝缘板上的小纸屑(图中S)会被吸引,故B正确;当负电荷放在金属壳外时,使金属壳上端带正电荷,由于下端接地,则不带电,两端仍出现电压,导致感应电场与外电场相互叠加,出现合电场强度为零,从而使得绝缘板上的小纸屑(图中S)不会被吸引,故C错误;当负电荷放在金属壳内时,由于接地,则使金属壳外不带电,所以外部没有电场,从而使得绝缘板上的小纸屑(图中S)不会被吸引,故D错误.8.C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

11、端,因此,A上也会感应出一定量的负电荷.9.C解析 根据处于静电平衡状态的导体特点可知,点电荷在A点产生的电场强度与球上感应电荷在A点产生的电场强度大小相等,方向相反,所以感应电荷在A点激发的电场强度E'A背离点电荷,选项B错误;根据处于静电平衡状态的导体特点可知,导体表面附近的电场强度垂直于导体表面,即点电荷在B点的电场强度与感应电荷在B点的电场强度E'B的合场强垂直于导体表面,根据平行四边形定则可以判断出,感应电荷在B点激发的电场强度E'B的方向最可能为C图中的电场强度方向,选项A、D错误,选项C正确.10.C解析 金属球在带电细杆MN的电场中达到静电平衡后,其内部

12、合场强处处为零.金属球上感应电荷在a、b、c三点产生电场的场强与MN在a、b、c三点产生电场的场强分别等大反向,显然MN在c点产生的电场的场强最强,选项C正确.11.AC解析 净电荷分布在导体的外表面,选项A正确,选项B错误;选项C中两个验电器接触,左侧验电器金属箔应张开,选项D中左边的验电器处于金属网中,由于静电屏蔽,金属箔不会张开,选项C正确,选项D错误. 12.B解析 带正电的小球A放在不带电的空心球C内,通过静电感应,空心球外壳带正电,内壁带负电,所以B受C球的吸引,其悬线往右偏离竖直方向,而由于空心球C能屏蔽小球B所产生的外部电场,因此A球不受B球电场的影响,位置不变,选项B正确.1

13、3.D解析 绝缘导体AB靠近P的一端带正电,远离P的一端带负电,选项A错误;导体内部场强处处为0,选项B错误;导体为等势体,选项C错误;由E=kQr2,小球P在M、N两点产生的场强EM>EN,M、N处的合场强为零,则导体的感应电荷在M点产生的场强大于在N点产生的场强,选项D正确.14.BCD解析 金属板若不接地,右侧表面将感应出负电荷,左侧表面将感应出等量正电荷,而金属板接地,大地上的自由电子通过接地导线上移与正电荷中和,达到静电平衡时左侧表面不带电,整个金属板的电势与大地相同,都为零,所以选项A错误,选项B、C正确;金属板接地时,右侧表面上仍有感应负电荷,但a距Q较近,场强要大些,整个金属板是等势体,表面是等势面,电场线与等势面垂直,故a、b两点的场强方向都垂直金属板向右,方向相同,选项D正确.15.BC解析 金属板内的电场强度处处为0,则感应电荷的场强与点电荷的场强等大反向,即感应电荷在A点的场强沿E2方向