金版教程物理2024导学案必修第册人教版新第九章 静电场及其应用电场 电场强度含答案

《金版教程(物理）》2024导学案必修第册人教版新第九章静电场及其应用3．电场电场强度1．知道电场是电荷周围客观存在的一种特殊物质。2.理解电场强度的定义及物理意义，知道它的矢量性。3.会推导点电荷场强的计算式并能进行有关的计算。4.知道电场强度的叠加原理，能应用该原理进行简单计算。5.理解电场线的概念、特点，了解常见的电场线的分布，知道什么是匀强电场。一电场1．概念：电荷在周围产生的一种eq\x(\s\up1(01))特殊物质。场像分子、原子等实物粒子一样具有能量，因而场也是物质存在的一种形式。2．性质：对放入其中的电荷有eq\x(\s\up1(02))力的作用，电荷间通过eq\x(\s\up1(03))电场发生相互作用。3．静电场：eq\x(\s\up1(04))静止电荷产生的电场。二电场强度1．试探电荷与场源电荷(1)试探电荷：在研究电场的性质时，放入电场中的电荷。为了使它放入后不影响原来要研究的电场，并便于用它来研究电场各点的性质，这个电荷应该是eq\x(\s\up1(01))电荷量和eq\x(\s\up1(02))体积都很小的点电荷。(2)场源电荷：eq\x(\s\up1(03))激发电场的带电体所带的电荷，又叫源电荷。2．电场强度的定义：eq\x(\s\up1(04))试探电荷在电场中某个位置所受的静电力与它的eq\x(\s\up1(05))电荷量之比，反映了电场在这点的性质，叫作电场强度。3．电场强度的定义式：E＝eq\x(\s\up1(06))eq\f(F,q)。4．电场强度的单位：eq\x(\s\up1(07))牛每库，符号为eq\x(\s\up1(08))N/C。5．电场强度的方向：电场强度是矢量，规定电场中某点的电场强度的方向与eq\x(\s\up1(09))正电荷在该点所受的静电力的方向相同。三点电荷的电场电场强度的叠加1．点电荷的场强(1)大小：一个电荷量为Q的点电荷，在与之相距r处的电场强度E＝eq\x(\s\up1(01))keq\f(Q,r2)。如果以电荷量为Q的点电荷为中心作一个球面，则球面上各点的电场强度大小eq\x(\s\up1(02))相等。(2)方向：当Q为正电荷时，电场强度E的方向eq\x(\s\up1(03))沿半径向外；当Q为负电荷时，电场强度E的方向eq\x(\s\up1(04))沿半径向内。2．电场强度的叠加：如果场源是多个点电荷，则电场中某点的电场强度等于各个点电荷单独在该点产生的电场强度的eq\x(\s\up1(05))矢量和。四电场线1．电场线：画在电场中的一条条有eq\x(\s\up1(01))方向的曲线，曲线上每点的切线方向表示该点的eq\x(\s\up1(02))电场强度方向。在同一幅图中可以用电场线的eq\x(\s\up1(03))疏密来比较各点电场强度的大小，电场强度较大的地方电场线较eq\x(\s\up1(04))密，电场强度较小的地方电场线较eq\x(\s\up1(05))疏。2．电场线的特点(1)电场线从正电荷或无限远出发，终止于eq\x(\s\up1(06))无限远或eq\x(\s\up1(07))负电荷。(2)电场线在电场中eq\x(\s\up1(08))不相交，这是因为在电场中任意一点的电场强度不可能有两个eq\x(\s\up1(09))方向。五匀强电场1．定义：各点电场强度的大小eq\x(\s\up1(01))相等、方向eq\x(\s\up1(02))相同的电场。2．匀强电场的电场线：eq\x(\s\up1(03))间隔相等的平行线。3．匀强电场的实例：相距很近的一对带等量异种电荷的平行金属板，它们之间的电场除边缘外，可以看作匀强电场。1．判一判(1)用正、负两种试探电荷检验电场中某点场强方向时，由于受力方向相反，则得到同一点场强有两个方向。()(2)在E＝eq\f(F,q)中场强大小与q无关，同样在E＝keq\f(Q,r2)中场强大小与Q也无关。()(3)公式E＝keq\f(Q,r2)对于任何静电场都成立。()(4)场强的叠加满足平行四边形定则。()提示：(1)×(2)×(3)×(4)√2．想一想图中带箭头的直线是某一电场中的一条电场线，在这条电场线上有A、B两点，那么A、B两点的场强方向和大小是否相同？提示：A、B两点的场强方向相同，都沿着电场线向右。由于题图中仅画出一条电场线，无法确定A、B附近电场线的分布情况，故无法确定A、B两点的场强大小。探究1电场电场强度仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。活动1：如图甲所示，电荷Q和q之间不接触就有力的作用，法拉第、麦克斯韦是如何解释这种非接触力的作用过程的？提示：电荷的周围存在着由它产生的电场，处在电场中的其他电荷受到的作用力就是这个电场给予的。活动2：物理学的理论和实验证实了法拉第“场”的观点。如图乙所示，保持场源电荷Q的位置和电荷量不变，试探电荷q在A点时距离Q比在B点时近，受到的静电力也较大；在C、D、E点时与在A点时到Q的距离相同，但是受到的力的方向不同，这些说明什么？提示：说明场源电荷Q产生的电场在不同的位置强弱和方向不同。活动3：如图丙所示，保持场源电荷Q的位置和电荷量不变，保持试探电荷的位置和电性不变，使电荷量分别为q1、2q1、3q1，发现受力大小分别为F1、2F1、3F1，方向不变，这说明什么？提示：说明试探电荷在电场中某个位置所受的力与试探电荷的电荷量成正比，eq\f(F,q)是一个定值，可表示此位置电场的强弱。活动4：如图丁所示，保持场源电荷Q的位置和电荷量不变，试探电荷的电荷量和到场源电荷Q的距离不变，但电性分别为正、负，发现受到的力的方向相反，可以得出什么？提示：若规定正电荷受力方向为正方向，考虑电荷的正负，对于描述电场的量eq\f(F,q)，则有eq\f(FA,q)＝eq\f(－FA,－q)，即eq\f(F,q)也可表示电场的方向。1．对电场的理解(1)电荷周围存在电场，电场是能传递电荷间相互作用力的一种客观存在的特殊物质。(2)电场对放入其中的电荷存在着作用力。2．对公式E＝eq\f(F,q)的理解公式E＝eq\f(F,q)适用于任何电场，电场强度的大小可以由该式计算，但某点的电场强度只由电场本身决定。3．对电场强度的理解(1)电场强度反映了电场具有力的性质。(2)唯一性：电场中某点的电场强度E是唯一的，是由电场本身的特性(形成电场的电荷及空间位置)决定的，与是否放入试探电荷、放入试探电荷的电性、试探电荷的电荷量多少均无关。电场中不同的位置，电场强度一般是不同的。(3)矢量性：电场强度描述了电场的强弱和方向，其方向与在该点的正电荷所受静电力的方向相同，与在该点的负电荷所受静电力的方向相反。例1如图，电荷量为Q的绝缘体产生的电场中有一A点，现在在A点放上一电荷量为q＝＋2×10－8C的试探电荷，它受到的静电力为7.2×10－5N，方向水平向左，则：(1)电荷Q在A点产生电场的场强大小为E＝____________，方向________。(2)若在A点换上另一电荷量为q′＝－4×10－8C的试探电荷，此时电荷Q在A点产生的场强大小为____________。该试探电荷受到的静电力大小为____________，方向________。[实践探究](1)电场强度的定义式是什么？提示：电场强度的定义式是E＝eq\f(F,q)。(2)空间中某点的电场强度E与试探电荷有关吗？提示：E与试探电荷无关(E不变)。(3)静电力如何计算？提示：静电力可由F＝qE求得。[规范解答](1)场源电荷在A点产生的场强大小E＝eq\f(F,q)＝eq\f(7.2×10－5,2×10－8)N/C＝3.6×103N/C，方向与正试探电荷受到的静电力方向相同，即水平向左。(2)试探电荷的电荷量为q′＝－4×10－8C时，A点场强不变，即大小仍为E＝3.6×103N/C。试探电荷受到的静电力大小为F′＝|q′|E＝1.44×10－4N，试探电荷带负电，故受到的静电力方向与场强方向相反，即水平向右。[答案](1)3.6×103N/C水平向左(2)3.6×103N/C1.44×10－4N水平向右规律点拨对静电力的理解(1)电荷处在电场中一定受到静电力的作用。(2)静电力的大小由E与q共同决定(F＝qE)。(3)正电荷所受静电力的方向与电场强度的方向相同，负电荷所受静电力的方向与电场强度的方向相反。[变式训练1]在电荷量为＋Q的金属球的电场中，为测量球附近A点的电场强度E，现在该点放置一电荷量为＋eq\f(Q,2)的点电荷，点电荷受力为F，则A点的电场强度大小为()A．E＝eq\f(F,Q) B．E＝eq\f(2F,Q)C．E>eq\f(2F,Q) D．E<eq\f(2F,Q)答案C解析与金属球所带电荷量相比，点电荷电荷量较大，且距金属球较近，根据异种电荷相互吸引可知，在A点放置一电荷量为＋eq\f(Q,2)的点电荷，会使得金属球上的自由电子向靠近点电荷的方向移动，从而导致金属球上的电荷重新分布，稳定后，A点处点电荷实际所受静电力F小于金属球上的自由电子未移动前的静电力F0，即F<F0，根据电场强度的定义，A点的电场强度大小为E＝eq\f(F0,\f(Q,2))＝eq\f(2F0,Q)>eq\f(2F,Q)，故C正确，A、B、D错误。[名师点拨]测量电场中某点的电场强度时，必须用体积很小、电荷量很小的点电荷——试探电荷。若点电荷电荷量较大，则可能明显改变场源电荷的分布，从而改变场源电荷的电场。探究2点电荷的电场电场强度的叠加仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。活动1：如图甲，请根据前面学过的物理规律，求距离点电荷Q为r的P点的电场强度，需指出其方向。提示：根据库仑定律可知，带正电的试探电荷q受到点电荷Q的库仑力F＝keq\f(Qq,r2)，若Q为正电荷，则F从Q指向P，若Q为负电荷，则F从P指向Q；根据电场强度的定义，可知距离点电荷Q为r处的电场强度E＝eq\f(F,q)，联立可得E＝keq\f(Q,r2)，若Q为正电荷，则E从Q指向P，若Q为负电荷，则E从P指向Q。活动2：如图乙所示，我们知道，两个或两个以上的点电荷对某一个点电荷的静电力，等于各点电荷单独对这个点电荷的静电力的矢量和。由此可以推知什么？提示：如果场源是多个点电荷，则电场中某点的电场强度等于各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和。图乙中P点的电场强度如图所示：1．点电荷的电场(1)点电荷产生的电场的电场强度的大小：E＝eq\f(kQ,r2)。注意：r→0时，带电体不能看成点电荷，E不是无穷大。(2)方向：如果场源点电荷Q是正电荷，某点E的方向就是由Q指向该点即背离Q；如果场源点电荷Q是负电荷，某点E的方向就是由该点指向Q。2．公式E＝eq\f(F,q)与E＝keq\f(Q,r2)的区别区别公式物理含义引入过程适用范围E＝eq\f(F,q)是电场强度的定义式F∝q，但E与F、q无关，E是反映某点处电场的性质的物理量适用于一切电场E＝keq\f(Q,r2)是真空中静止点电荷场强的决定式由E＝eq\f(F,q)和库仑定律导出，E由Q、r决定真空中静止点电荷的电场3.电场强度的叠加(1)有多个场源电荷时，各场源点电荷在某处产生的电场强度均可用E＝keq\f(Q,r2)来求得。(2)电场强度是矢量，故电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和，即该处的电场强度可以用平行四边形定则求得。一个结论：一个半径为R的均匀带电球体(或球壳)在球的外部产生的电场，与一个位于球心、电荷量相等的点电荷在同一点产生的电场相同，即E＝keq\f(Q,r2)，式中的r是球心到该点的距离(r>R)，Q为整个球体(或球壳)所带的电荷量。例2如图所示，在真空中有两个点电荷Q1＝＋3.0×10－8C和Q2＝－3.0×10－8C，它们相距r＝0.1m。A点与两个点电荷的距离均为r。求电场中A点的场强。[实践探究](1)正、负点电荷周围的电场强度方向是什么样的？提示：正点电荷周围的电场强度方向在电荷与点的连线上，方向向外(背离点电荷)；负点电荷周围的电场强度方向在电荷与点的连线上，指向负电荷(向里)。(2)如何求多个点电荷产生的电场中某点的电场强度？提示：用电场强度叠加的方法，将各个点电荷单独在该点产生的电场强度进行矢量合成。[规范解答]Q1、Q2和A点构成一个等边三角形。设真空中点电荷Q1和Q2的电场在A点的场强分别为E1和E2，它们大小相等，方向如图所示。E1和E2进行矢量合成，故合场强E的方向与Q1和Q2的连线平行，并指向负电荷一侧。合场强的大小为E＝E1cos60°＋E2cos60°＝2E1cos60°，即E＝E1＝E2＝keq\f(Q1,r2)＝2.7×104N/C。[答案]场强大小为2.7×104N/C，方向与两点电荷的连线平行并指向负电荷一侧规律点拨(1)用E＝keq\f(Q,r2)求解E时，应注意Q代入电荷量的绝对值，方向由场源电荷Q的电性确定。(2)电场强度的叠加用矢量运算法则进行。[变式训练2]如图所示，M、N和P是以MN为直径的半圆弧上的三点，O点为半圆弧的圆心，∠MOP＝60°。电荷量相等、符号相反的两个点电荷分别置于M、N两点，这时O点电场强度的大小为E1；若将N点处的点电荷移到P点，则O点的电场强度大小变为E2，则E1与E2之比为()A．1∶2 B．2∶1C．2∶eq\r(3) D．4∶eq\r(3)答案B解析设半圆弧的半径为r，M、N两点的点电荷的电荷量分别为Q和－Q，M、N两点的点电荷在O点所产生的电场强度大小均为E＝keq\f(Q,r2)，方向均从M指向N，则O点的合电场强度大小为E1＝keq\f(Q,r2)＋keq\f(Q,r2)＝2keq\f(Q,r2)。当N点处的点电荷移到P点时，O点电场强度如图所示，合电场强度大小为E2＝keq\f(Q,r2)，则E1∶E2＝2∶1。同理，当M、N两点的点电荷的电荷量分别为－Q和Q时，也可得到相同结论。故B正确。探究3电场线匀强电场仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。活动1：根据电场的叠加原理作出等量正、负点电荷间几个点的电场强度如图甲，其强弱、方向有什么特点？提示：越靠近两个点电荷，电场越强；越靠近负电荷，电场方向越向负电荷偏折。活动2：根据上述活动，结合图乙，想一想如何能形象地描述电场的强弱和方向？提示：由图乙可知，头发屑的分布曲线的切线正好沿电场方向，曲线越密处电场越强，所以可以用这样的曲线形象地描述电场。1．对电场线的理解电场线是人为假想的，实际上并不存在。2．常见电场线的对比类型图形特点点电荷的电场(1)离点电荷越近，电场线越密集，场强越强；(2)若以点电荷为球心作一个球面，电场线处处与球面垂直，在此球面上场强大小处处相等，方向各不相同等量异种点电荷的电场(1)两点电荷连线上各点处，电场线方向从正电荷指向负电荷，中点O场强最小，但不为零，越靠近点电荷场强越强；(2)两点电荷连线的中垂面(中垂线)上，电场线的方向均相同，即场强方向均相同，且总与中垂面(线)垂直；(3)沿中垂面(线)从O点到无穷远，场强逐渐减弱等量同种点电荷的电场(1)两点电荷连线上，场强方向总沿连线指向O(等量正点电荷)或远离O(等量负点电荷)，中点O处场强为零，此处无电场线，越靠近点电荷场强越强；(2)两点电荷连线的中垂面(中垂线)上，场强方向总沿中垂面(线)远离O(等量正点电荷)或指向O(等量负点电荷)；(3)在中垂面(线)上从O点到无穷远处，场强先变强后变弱匀强电场(1)匀强电场的电场线是间隔相等的平行直线；(2)带等量异种电荷的平行板间的电场除边缘部分外，电场线是间隔相等的平行直线，说明场强的大小、方向都相同，为匀强电场。注意两板边缘的电场并非匀强电场3.电场线的应用(1)比较电场强度大小：同一幅图中，场强大处电场线密，场强小处电场线疏。(2)确定电场强度方向：电场线上任意一点的切线方向就是该点电场强度的方向。例3如图所示是点电荷电场中的一条电场线，下列说法正确的是()A．A点场强一定大于B点场强B．在B点静止释放一个电子，电子一定向A点运动C．点电荷一定带正电D．正电荷运动中通过A点时，其运动方向一定沿AB方向[实践探究](1)能根据题中电场线判断A、B点场强的大小关系吗？提示：不能。(2)场源电荷一定是正电荷吗？提示：不一定。[规范解答]电场线密的地方电场强度大，电场线疏的地方电场强度小，由于只有一条电场线，不能判断电场线的疏密情况，所以不能判断A、B两点场强的大小关系，A错误；由题图可知B处的电场的方向向右，在B点由静止释放一个电子时，电子的受力方向向左，所以电子一定向A点运动，B正确；仅有一条电场线，无法确定点电荷的电性，所以C错误；虽然正电荷受到的静电力的方向一定是沿着电场线方向，但是其运动方向可能向任何一个方向，所以D错误。[答案]B规律点拨场强的大小与电场线的疏密有关，不能仅根据一条电场线臆想空间中整个电场的分布，也不能仅根据一条电场线来判断其上两点的电场强度的大小关系。[变式训练3]如图为金属球放入匀强电场后电场线的分布情况。设该电场中A、B两点的电场强度大小分别为EA、EB，则A、B两点()A．EA＝EB，电场方向相同 B．EA<EB，电场方向相同C．EA>EB，电场方向不同 D．EA<EB，电场方向不同答案D解析电场线密处场强大，故EA<EB，电场线的切线方向为场强方向，故A、B两点电场方向不同，D正确。

科学思维比较思维在物理学中，常常用物理量之比表示研究对象的某种性质。例如，用质量m与体积V之比定义密度ρ、用位移l与时间t之比定义速度v、用静电力F与电荷量q之比定义电场强度E，等等。这样定义一个新的物理量的同时，也就确定了这个新的物理量与原有物理量之间的关系。比值定义包含“比较”的思想。例如，在电场强度概念建立的过程中，比较的是不同电荷量的试探电荷所受静电力的大小。本册后续章节还会遇到比值定义法的应用，例如用比值定义电势、电容、电流强度、电阻、电动势、磁感应强度。例甲、乙两颗卫星绕地球的运动均可看作匀速圆周运动。已知甲、乙卫星的轨道半径分别为r1、r2，且r1<r2。卫星受到地球的引力，是因为它们处在地球周围的引力场中。就像用电场强度来描述电场的强弱那样，也可以用引力场强度来描述引力场的强弱。仿照电场强度的定义式E＝eq\f(F,q)，可以得到引力场强度的表达式。甲、乙卫星的轨道所在处的引力场强度大小之比为()A.eq\f(r1,r2) B.eq\f(req\o\al(2,1),req\o\al(2,2))C.eq\f(r2,r1) D.eq\f(req\o\al(2,2),req\o\al(2,1))[规范解答]根据万有引力定律，质量为m的卫星受到质量为M的地球的引力大小F＝eq\f(GMm,r2)，仿照电场强度的定义式E＝eq\f(F,q)，将万有引力类比为静电力，质量类比为电荷量，故地球产生的引力场强度为g＝eq\f(F,m)＝eq\f(\f(GMm,r2),m)＝eq\f(GM,r2)。则甲、乙卫星的轨道所在处的引力场强度大小之比为eq\f(req\o\al(2,2),req\o\al(2,1))，故D正确。[答案]D[方法感悟]在必修第一册中，重力加速度g只是作为物体自由下落的加速度出现；本题借助比值定义，赋予重力加速度g更重要的地位：反映引力场强弱和方向的物理量。比较思维是科学研究中常见的思维方法。[变式训练]在大部分情况下，物体上的电荷都不是均匀分布的(例如两个相距较近的带电金属球)。如果要计算非均匀带电体在其周围空间某点的电场强度，则必须要知道带电体的电荷分布情况，然后才能借助库仑定律和微元法(及矢量求和)计算带电体在其周围空间某点的电场强度。试定义一个物理量，以定量描述带电体的电荷分布情况，请简要写出其定义方法：______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案设物体某部分所带电荷量为Q，此部分体积为V，则用二者之比可以定义一个物理量：ρ＝eq\f(Q,V)，ρ可以定量描述带电体的电荷分布情况解析本题可类比密度的定义，采用比值定义法定义新物理量ρ＝eq\f(Q,V)。ρ在物理学中被称为电荷密度。1.eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(E＝\f(F,q)与F＝qE))(多选)如图是电场中某点的电场强度E及所受静电力F与放在该点处的试探电荷所带电荷量q之间的函数关系图像，其中正确的是()答案AD解析电场中某点的电场强度与试探电荷无关，A正确，B错误；由F＝qE可知，F­q图线为过原点的倾斜直线，D正确，C错误。2.eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(E＝\f(F,q)和E＝k\f(Q,r2)对比))下列说法中正确的是()A．由E＝eq\f(F,q)知，电场中某点的电场强度与试探电荷在该点所受的静电力成正比B．电场中某点的电场强度等于eq\f(F,q)，但与试探电荷的受力大小及电荷量无关C．电场中某点的电场强度方向即试探电荷在该点的受力方向D．公式E＝eq\f(F,q)和E＝keq\f(Q,r2)对于任何静电场都是适用的答案B解析E＝eq\f(F,q)只是电场强度的定义式，不能由此得出电场中某点的场强与试探电荷在该点所受的静电力成正比、与电荷量成反比，电场中某点的电场强度只与电场本身的性质有关，与试探电荷的电荷量及受力无关，A错误，B正确；电场中某点的电场强度方向与正电荷在该点所受静电力的方向相同，与负电荷在该点所受静电力的方向相反，C错误；公式E＝eq\f(F,q)对于任何静电场都是适用的，E＝keq\f(Q,r2)只适用于真空静止点电荷的电场，D错误。3.eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(E＝k\f(Q,r2)的应用))真空中，A、B两点与点电荷Q的距离分别为r和3r，则A、B两点的电场强度大小之比为()A．3∶1 B．1∶3C．9∶1 D．1∶9答案C解析根据点电荷电场强度公式E＝keq\f(Q,r2)，电场强度与距离的二次方成反比，则A、B两点的电场强度大小之比EA∶EB＝req\o\al(2,B)∶req\o\al(2,A)＝9∶1，C正确。4.(电场线的应用)如图所示是点电荷Q周围的电场线，以下判断正确的是()A．Q是正电荷，A点的电场强度大于B点的电场强度B．Q是正电荷，A点的电场强度小于B点的电场强度C．Q是负电荷，A点的电场强度大于B点的电场强度D．Q是负电荷，A点的电场强度小于B点的电场强度答案A解析由电场线的方向知，Q是正电荷，由点电荷的电场强度公式E＝keq\f(Q,r2)知，A点的电场强度大于B点的电场强度，故选A。5．(静电力F＝qE)在雷雨云下沿竖直方向的电场强度为104N/C，已知一半径为1mm的雨滴在此电场中不会下落，取重力加速度大小为10m/s2，水的密度为103kg/m3。雨滴携带的电荷量的最小值约为()A．2×10－9C B．4×10－9CC．6×10－9C D．8×10－9C答案B解析雨滴不会下落，有qE≥mg，m＝eq\f(\a\vs4\al(4πρr3),3)，即q≥eq\f(\a\vs4\al(4πρr3g),3E)，代入数据得q≥4×10－9C，B正确。6．(电场强度与电场线)在下图各种电场中，A、B两点电场强度相同的是()答案C解析电场强度是矢量，电场强度相同必定其大小相等、方向相同。故C正确。7．(电场线的应用)在如图所示的四种电场中，某带电粒子从图中P点由静止释放，其加速度一定变小的是()答案D解析由于带电粒子的电性不确定，故粒子由静止释放后的运动方向不确定，只有D项中，不论粒子带何种电荷，从P点由静止释放后，加速度都变小，故选D。8．(电场强度的叠加)如图所示，在场强方向水平向右、大小为E的匀强电场中，在O点固定一电荷量为Q的正电荷，A、B、C、D为以O为圆心、半径为r的同一圆周上的四点，B、D连线与电场线平行，A、C连线与电场线垂直，则()A．A点的电场强度大小为eq\r(E2＋k2\f(Q2,r4))B．B点的电场强度大小为E－keq\f(Q2,r4)C．D点的电场强度大小不可能为0D．A、C两点的电场强度相同答案A解析正点电荷Q在A、B、C、D点的电场强度大小均为E′＝eq\f(kQ,r2)，而匀强电场的电场强度大小为E，因点电荷Q在A点的电场强度方向与匀强电场方向相互垂直，根据矢量的合成法则，A点的电场强度大小为eq\r(E2＋k2\f(Q2,r4))，故A正确；同理，点电荷Q在B点的电场强度方向与匀强电场方向相同，因此B点的电场强度大小为E＋keq\f(Q,r2)，故B错误；点电荷Q在D点的电场强度方向与匀强电场方向相反，当两场强大小相等时，D点的电场强度大小为0，故C错误；根据矢量的合成法则，结合点电荷电场与匀强电场的方向，可知A、C两点的电场强度大小相等，而方向不同，故D错误。9.(电场线的理解)如图所示是某个点电荷电场中的一根电场线，在线上O点由静止释放一个自由的负电荷，它将沿电场线向B点运动。下列判断中正确的是()A．电场线由B指向A，该电荷做加速运动，加速度越来越小B．电场线由B指向A，该电荷做加速运动，其加速度大小的变化不能确定C．电场线由A指向B，该电荷做匀速运动D．电场线由B指向A，该电荷做加速运动，加速度越来越大答案B解析在电场线上O点由静止释放一个自由的负电荷，它将沿电场线向B点运动，所受静电力方向由A指向B，则电场线方向由B指向A，该负电荷做加速运动，因不能确定点电荷的位置，其加速度大小的变化不能确定。故B正确。10．(电场强度的叠加)如图所示，一长方体上均匀分布着电荷量为Q的电荷，在垂直于左右两侧面且过长方体中心O的轴线上有a、b、c三个点，a和b、b和O、O和c间的距离均为L，在a点处固定一电荷量大小为q的负点电荷。已知b点处的场强为零，且不考虑负点电荷q对立方体的影响，则c点处场强的大小为(k为静电力常量)()A．keq\f(10q,9L2) B．keq\f(8q,9L2)C．keq\f(q,L2) D．keq\f(Q,L2)答案A解析电荷量大小为q的负点电荷在b点处产生的电场强度大小为E＝keq\f(q,L2)，方向沿轴线向左。由于b点处的场强为零，所以长方体和点电荷在b点处产生的电场强度大小相等，方向相反，则长方体在b点处产生的电场强度大小为E＝keq\f(q,L2)，方向沿轴线向右。根据对称性可得，长方体在c点处产生的电场强度大小为E＝keq\f(q,L2)，方向沿轴线向左；而电荷量为q的负点电荷在c点处产生的电场强度大小为E′＝keq\f(q,（3L）2)＝keq\f(q,9L2)，方向沿轴线向左，则c点处合场强的大小为Ec＝E＋E′＝keq\f(10q,9L2)，故A正确，B、C、D错误。[名师点拨]对于均匀带电的长方体这类不能看成点电荷的有规则几何外形的均匀带电体，一般不能直接求其在某点(如本题c点)的场强，但根据带电体的对称性可知，带电体在该点关于带电体对称的点的场强(如本题b点)与所求点的场强必定等大反向；然后借助点电荷(如本题－q)的场强及电场强度的叠加原理即可间接求出带电体在所求点的对称点的场强及所求点的场强。11.eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(F＝k\f(q1q2,r2)与F＝qE))(多选)如图所示，微小电极A带有电荷量为Q的正电荷，圆心在A处、圆心角为90°的圆环B由塑料条和微电极间隔组成，塑料条不带电，各微电极完全相同、电荷密度相同，均匀分布在环上，总共带有电荷量为Q(Q>0)的负电荷。已知圆环B半径为R，电极A在圆环B处产生的电场的电场强度大小为E，静电力常量为k。关于B环受到A电极的静电力大小，下列计算结果正确的是()A.eq\f(kQ2,R2) B．QEC.eq\f(1＋\r(2),3)QE D.eq\f(1＋\r(2),3)·eq\f(kQ2,R2)答案CD解析由题意可知，B环与A电极比较近，B环的大小不能忽略，不能看作点电荷，但B环上的每个微电极可看作点电荷，其电荷量均为q＝eq\f(Q,3)，则各微电极受到A电极的静电力如图，根据力的合成可知，B环受到A电极的静电力大小为FB＝qE＋2qEcos45°，联立可得FB＝eq\f(1＋\r(2),3)QE，故B错误，C正确；根据点电荷的电场强度公式可知，微小电极A在圆环B各微电极处产生的电场的电场强度大小均为E＝eq\f(kQ,R2)，联立可得FB＝eq\f(1＋\r(2),3)·eq\f(kQ2,R2)，A错误，D正确。[名师点拨]F＝qE的适用条件根据电场强度的定义式可知，公式F＝qE中的q是试探电荷，即电荷量和体积都很小的点电荷。因此，用公式F＝qE计算时，首先要判断该式是否适用，对于非点电荷，该式不适用，但可以分割为极多个点电荷，借助微元累积法计算非点电荷受到的静电力。特例：在匀强电场中，各处的E大小方向均相同，根据微元累积法可知，非点电荷Q在匀强电场受到的电场力F＝QE。12．(综合提升)质量都是m的两个完全相同、带等量电荷的小球A、B分别用长为l的绝缘细线悬挂在同一水平面上相距为2l的M、N两点，平衡时小球A、B的位置如图甲所示，线与竖直方向的夹角均为α＝30°。当外加水平向左的匀强电场时，两小球的平衡位置如图乙所示，线与竖直方向的夹角也均为α＝30°，求：(1)A、B小球的电性及所带电荷量Q；(2)外加匀强电场的场强E。答案(1)A球带正电，B球带负电eq\r(\f(\r(3)mg,3k))l(2)eq\f(10\r(\f(\r(3),3)mgk),9l)解析(1)由题图甲可知A、B带异种电荷，进一步分析题图乙知A球带正电，B球带负电。未加匀强电场时，两小球相距d＝2l－2lsin30°＝l，由A球受力平衡可得：mgtanα＝keq\f(Q2,l2)，解得：Q＝eq\r(\f(\r(3)mg,3k))l。(2)当外加匀强电场时，两球相距d′＝2l＋2lsin30°＝3l，根据A球受力平衡可得：QE－keq\f(Q2,（3l）2)＝mgtanα，解得：E＝eq\f(10\r(\f(\r(3),3)mgk),9l)。4.静电的防止与利用1．了解静电平衡的概念，知道处于静电平衡状态的导体内部的电场特点。2.了解静电平衡时带电导体上电荷的分布特点，了解尖端放电现象及其应用与防止。3.了解静电屏蔽的原理和应用，了解静电的危害。4.了解静电吸附的原理及其在生产技术上的应用。一静电平衡1．静电平衡状态：导体在电场中发生静电感应现象，感应电荷的电场与原电场叠加，使导体内部各点的电场强度E＝eq\x(\s\up1(01))0，导体内的自由电子不再eq\x(\s\up1(02))发生定向移动的状态。2．处于静电平衡状态的导体，其内部的电场强度eq\x(\s\up1(03))处处为0。二尖端放电1．静电平衡时导体上电荷的分布(1)导体内部没有净剩电荷，电荷只分布在导体的eq\x(\s\up1(01))外表面。(2)在导体外表面，越尖锐的位置，电荷的密度(单位面积的电荷量)eq\x(\s\up1(02))越大，周围的电场强度eq\x(\s\up1(03))越大。2．尖端放电(1)定义：导体尖端周围的强电场使附近的空气eq\x(\s\up1(04))电离，电离后的带电粒子在强电场作用下加速，撞击空气中的分子，使空气分子进一步eq\x(\s\up1(05))电离，产生更多的带电粒子，那些所带电荷与导体尖端的电荷符号eq\x(\s\up1(06))相反的粒子，由于被吸引而奔向尖端，与尖端上的电荷eq\x(\s\up1(07))中和，相当于导体从尖端失去电荷。这种现象叫作尖端放电。(2)应用：eq\x(\s\up1(08))避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施。(3)防止：高压设备中导体的表面尽量eq\x(\s\up1(09))光滑，以减少电能的损失。三静电屏蔽1．原理：当带空腔的导体达到静电平衡时，导体壳内空腔里的电场强度处处为eq\x(\s\up1(01))0，不受eq\x(\s\up1(02))外电场的影响。2．应用：电学仪器外面有金属壳，以使壳外电场对壳内仪器不会产生影响；野外高压输电线上方还有两条导线与大地相连，形成一个稀疏的金属“网”，把高压线屏蔽起来，使其免遭雷击。四静电吸附1．原理：在电场中，带电粒子受到eq\x(\s\up1(01))静电力的作用，向着eq\x(\s\up1(02))电极运动，最后会被eq\x(\s\up1(03))吸附在电极上。2．应用：eq\x(\s\up1(04))静电除尘、eq\x(\s\up1(05))静电喷漆、eq\x(\s\up1(06))静电复印。1．判一判(1)因为静电平衡时外电场和所有感应电荷的电场在导体内部叠加的合电场场强为0，所以处于静电平衡的导体内部电场强度处处为0。()(2)避雷针能避免建筑物被雷击，是因为云层中带的电荷被避雷针通过导线导入大地。()(3)用金属网把验电器罩起来，再使带电金属球靠近验电器，则验电器箔片能张开。()(4)静电都是很微弱的。()(5)有时要利用静电来方便生活、生产，有时要防止静电产生的危害。()提示：(1)√(2)×(3)×(4)×(5)√2．想一想家用电视机、收音机外壳的制作材料为何一般是塑料，而不用金属？提示：若用金属制作家用电视机、收音机外壳，用电器的金属外壳就会形成静电屏蔽，电磁信号就难以被电视机、收音机这类电磁波接收器接收，电视机、收音机就不能正常工作。探究1静电平衡仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。活动1：如图甲所示，导体中的电子为什么向左运动？提示：自由电子带负电，受力与外部电场强度E0方向相反。活动2：如图乙所示，导体内部的净电荷为什么少了？E′是什么？提示：随着自由电子的定向移动，在左右两侧堆积了越来越多的净电荷，使得它们产生的E′越来越大，内部电荷都要受到E0、E′的共同作用，这两个电场强度方向相反，使得内部场强越来越小，自由电子受到的力越来越小，能向左运动的自由电子越来越少。活动3：图丙说明了什么？提示：当E′大小等于E0时，导体内的合场强E＝0，自由电子受到的静电力合力为零，自由电子便不能再向左做定向移动，达到静电平衡状态。1．静电平衡的实质金属导体放到场强为E0的电场中，导体中的自由电子在静电力作用下定向移动，导致导体一侧聚集负电荷，而另一侧聚集正电荷，感应电荷在导体内部产生与原电场方向相反的电场，导致合场强减小。当感应电荷继续增加，合场强逐渐减小，直到合场强为零时，自由电荷的定向移动停止。2．对静电平衡的三点理解(1)静电平衡是自由电荷发生定向移动的结果，达到静电平衡时，自由电荷不再发生定向移动。(2)金属导体建立静电平衡的时间是非常短暂的。(3)导体达到静电平衡后内部场强处处为零，是指外电场E0与导体两端的感应电荷产生的电场E′的合场强为零，E′＝－E0。例1如图所示，点电荷A和B所带电荷量分别为＋3.0×10－8C和－2.4×10－8C，彼此相距6cm。若在两点电荷连线中点O处放一个半径为1cm的金属球壳，求球壳上感应电荷在O点处产生的电场强度。(静电力常量k＝9×109N·m2/C2)[实践探究](1)金属球壳内合场强等于多少？提示：金属球壳内合场强等于零。(2)点电荷的电场强度如何计算？提示：点电荷的电场强度E＝keq\f(Q,r2)。[规范解答]点电荷A在O点的电场强度大小为E1＝keq\f(q1,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,2)))\s\up12(2))＝3×105N/C，方向由O指向B；点电荷B在O点的电场强度大小为E2＝keq\f(q2,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,2)))\s\up12(2))＝2.4×105N/C，方向由O指向B；设感应电荷在O点处产生的电场强度大小为E3，由静电平衡条件知E3＝E1＋E2＝5.4×105N/C，方向由O指向A。[答案]5.4×105N/C，方向由O指向A规律点拨导体中感应电荷的电场的计算(1)首先求出外电场的电场强度E外的大小和方向。(2)然后根据静电平衡条件E外＋E感＝0，求出感应电场的电场强度E感的大小和方向。[变式训练1]如图所示，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()A．c处场强比d处大B．c处场强比d处小C．杆内c处场强的方向由b指向aD．杆内c处场强的方向由a指向b答案B解析静电平衡后的导体内部场强处处为零，故Ec＝0<Ed，B正确，A、C、D错误。探究2尖端放电与静电屏蔽仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。活动1：处于静电平衡的导体内部有电荷吗？为什么？提示：没有。若导体内部有电荷，则内部场强不为零，导体不处于静电平衡状态。活动2：如图甲所示，把一个大的导体安放在绝缘支架上，并使导体带电。然后用带绝缘柄的小验电球P接触它的A点，再与验电器接触，检验A点的带电情况。按同样的方法检验B点和C点的带电情况。如果电荷在带电导体表面分布是均匀的，在各次测试中，验电器张开的角度应该是怎样的？实际情况是怎样的？提示：应该相同。实际情况是验电球跟带电体的A点接触后，验电器的金属箔张角较小；跟B点接触后，验电器的金属箔张角较大；跟尖端C点接触后，验电器的金属箔张角最大。活动3：由活动2能得到什么结论？提示：电荷在导体表面的分布是不均匀的：突出的位置，电荷比较密集；平坦的位置，电荷比较稀疏。活动4：如图乙、丙所示，两组实验装置完全相同，C为仅在上端开有小孔的空心金属球，D为绝缘手柄一端连接的不带电金属小球，使验电器B和空心金属球C带电，验电器A不带电。如图乙，若用金属小球D与C的外部接触，然后再跟A的金属球接触，观察到A的箔片张开；如图丙，若让D与C的内表面接触，然后再跟A的金属球接触，观察到A的箔片闭合。这两种现象说明了什么？空腔内电场有何特点？提示：说明C的外表面有电荷，内表面没有电荷。由静电平衡知，空腔内场强为零。1．处于静电平衡的导体上电荷的分布(1)导体内部没有净剩电荷，电荷只分布在导体的外表面。若导体为空腔，则电荷只分布在外表面，内表面无电荷。(2)在导体外表面，越尖锐的位置，电荷的密度(单位面积的电荷量)越大，周围的电场强度越大。拓展：(1)孤立的带电导体处于静电平衡状态时，其内部没有净剩电荷，内部电场强度为0。(2)处于静电平衡状态的导体，其外表面任一点的电场强度方向必定跟该点处表面的切面垂直(否则该处的电荷会移动，不处于静电平衡状态)。2．尖端放电利用导体表面电荷分布的特点，尖端的强电场使空气电离，中和尖端的电荷的现象。避雷针是这一现象的应用。越尖锐越易放电，故高压设备上的金属元件表面要尽量光滑，避免尖端放电。3．静电屏蔽的实质静电屏蔽的实质是静电平衡。金属壳内的感应电荷的电场和外加电场矢量和为零，好像是金属壳将外电场“挡”在外面，即所谓的屏蔽作用，其实是壳内两种电场并存，矢量和为零。4．静电屏蔽的两种情况静电外屏蔽静电内屏蔽图示实现过程因场源电荷产生的电场与导体球壳表面上感应电荷的电场在空腔内的合场强为零，达到静电平衡状态，起到屏蔽外电场的作用当空腔外部接地时，外表面的感应电荷因接地将传给地球，外部电场消失，起到屏蔽内电场的作用最终结论导体空腔内不受外界电场影响接地导体空腔外部不受内部电场影响本质静电感应与静电平衡5.静电屏蔽的应用和防止(1)应用：为了防止外界信号的干扰，静电屏蔽被广泛地应用于科学技术工作中。许多电子仪器外面都套着金属罩；通讯电缆外面包着一层铅皮；高压带电作业人员穿金属网衣；又如电话线从高压线下经过，为了防止高压线对电话线的影响，在高压线与电话线之间装一金属网等，这些都是用来防止外界电场干扰的屏蔽措施。(2)防止：静电屏蔽也可带来不利的影响。如通讯工具在钢筋结构建筑中接收信号较弱；宇宙飞船返回地球大气层时，与大气层高速摩擦，在飞船周围形成一层等离子体，对飞船产生静电屏蔽作用，导致飞船和地面控制中心的通信联络暂时中断。例2关于静电平衡导体上电荷的分布，下列说法正确的是()A．导体内部既无正电荷，又无负电荷B．导体内部正负电荷一样多C．导体外表面的电荷代数和一定为零D．导体外表面尖锐的位置电荷稀疏，平坦的位置电荷密集[实践探究](1)导体内部没有电荷，是指既没有正电荷，也没有负电荷吗？提示：不是，是指正负电荷一样多，没有多余的“净”电荷。(2)导体表面电荷分布情况是怎样的？提示：越尖锐的位置电荷密度越大，平坦的位置电荷密度小。[规范解答]处于静电平衡的导体，内部没有净剩电荷，即正负电荷一样多，A错误，B正确；导体外表面电荷的代数和不一定为零，例如处于静电平衡状态的孤立带电导体，C错误；导体表面尖锐的位置电荷密集，平坦的位置电荷稀疏，D错误。[答案]B规律点拨处于静电平衡的导体，内部电场强度为零，即导体内部没有净剩电荷，电荷只分布在外表面上，且越尖锐的位置电荷越密集，平坦的位置电荷稀疏。[变式训练2]将悬挂在细线上的带正电的小球A放在不带电的金属空心球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，如图所示，下列说法正确的是()A．A往左偏离竖直方向，B往右偏离竖直方向B．A的位置不变，B往右偏离竖直方向C．A往左偏离竖直方向，B的位置不变D．A和B的位置都不变答案B解析带正电的小球A放在不带电的金属空心球C内，通过静电感应，空心球外表面带正电，内壁带负电。因此，金属空心球C外表面和带电小球B带异种电荷，所以B受C球的吸引往右偏离竖直方向，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球电场的影响而保持竖直位置不变，故B正确。探究3静电吸附仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。活动1：静电吸附在工业和生活中有很多重要的用途，你知道哪些？提示：静电除尘、静电喷漆、静电复印、静电植绒……。活动2：想一想静电吸附的基本原理是什么？提示：带电粒子在静电场中受到静电力作用。静电吸附的应用1．静电除尘如图，静电除尘器由板状收集器A和线状电离器B组成。A接到几千伏高压电源的正极，B接到高压电源的负极，它们之间有很强的电场，而且距B越近，电场强度越大。B附近的空气中的气体分子更容易被电离，成为正离子和电子。正离子被吸到B上，得到电子，又成为分子。电子在向着正极A运动的过程中，遇到烟气中的粉尘，使粉尘带负电。粉尘被吸附到正极A上，最后在重力的作用下落入下面的漏斗中。2．静电喷漆接负高压的涂料雾化器喷出的油漆微粒带负电，在静电力作用下，这些微粒向着作为正极的工件运动，并沉积在工件的表面，完成喷漆工作。3．静电复印复印机的核心部件是有机光导体鼓，它是一个金属圆柱，表面涂覆有机光导体(OPC)。没有光照时，OPC是绝缘体，受到光照时变成导体。复印机复印的工作过程如图所示。例3处于强电场中的空气分子会被电离，使灰尘颗粒带电，利用此原理可以进行静电除尘。如图所示，是一个用来研究静电除尘的实验装置，铝板与手摇起电机的正极相连，一枚细针与手摇起电机的负极相连，在铝板和细针中间放置点燃的蚊香。转动手摇起电机，蚊香放出的烟雾会被电极吸附，停止转动手摇起电机，蚊香的烟雾又会袅袅上升。关于这个现象，下列说法中正确的是()A．烟尘因为带负电而被吸附到细针上B．某烟尘颗粒在被吸附过程中离铝板越近速度越小C．某烟尘颗粒在被吸附过程中离铝板越近速度越大D．若某烟尘颗粒在被吸附过程中电荷量不变，离铝板越近则加速度越大[实践探究](1)烟尘是如何被电极吸附的？提示：烟尘吸附空气电离产生的电子而带负电，在静电力作用下被吸附到铝板上。(2)铝板与细针间的电场有什么特点？提示：电场由铝板指向细针，且越靠近细针电场越强。[规范解答]空气被电离生成的电子在静电力的作用下向正极移动时，遇到烟尘颗粒而使烟尘颗粒带负电，因此，带电烟尘颗粒在静电力的作用下向铝板运动，被吸附到铝板上，故A错误；烟尘颗粒向铝板运动时，在静电力作用下做加速运动，所以离铝板越近速度越大，故B错误，C正确；从针尖端到铝板，电场线越来越稀疏，同一烟尘颗粒离铝板越近，受到的静电力越小，则加速度越小，故D错误。[答案]C规律点拨解答本类问题需掌握的几点(1)同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。(2)越尖锐的位置，电荷分布越密集，电场越强，同一带电粒子的加速度越大。(3)静电力方向与运动方向成锐角时，带电粒子速度增大，成钝角时，速度减小。[变式训练3]如图是静电喷涂原理的示意图。喷枪喷嘴与被涂工件之间有强电场，喷嘴喷出的带电涂料微粒在强电场的作用下会向工件高速运动，最后被吸附到工件表面。则可知()A．微粒一定带正电B．微粒可能带正电，也可能带负电C．微粒运动过程中，速度越来越小D．微粒运动过程中，速度越来越大答案D解析带正电的工件因为静电感应电荷分布在表面，微粒在静电力的作用下向工件运动，故微粒带负电，A、B错误；微粒运动过程中，静电力与速度方向成锐角，速度越来越大，故C错误，D正确。1．(尖端放电)小黄在暑假旅游坐飞机时发现飞机尾翼尖端处有些很细的针，如图所示。这些细针的功能最有可能的是()A．扰乱空气流B．发射与地面飞机场联系的电磁波C．预防雷电击中高空飞行的飞机D．释放高速飞行与空气摩擦时产生的静电答案D解析飞机高速飞行时与空气摩擦产生静电，电荷在越尖锐的地方分布越多，从而可以通过尖端放电将静电释放出去，故D正确。2．(静电屏蔽)(多选)图中P是一个带电体，N是一个不带电的金属空腔，在哪些情况下放在绝缘板上的小纸屑(图中S)不会被吸引()答案AD解析金属空腔不接地可屏蔽外部电场，接地可屏蔽内部电场，A、D正确。3．(综合)N95口罩中间层的熔喷布是一种用绝缘材料做成的带有静电的超细纤维布，它能阻隔直径几微米的带病毒的粉尘，这种静电的阻隔作用属于()A．静电屏蔽B．尖端放电C．静电感应和静电吸附D．静电感应和静电屏蔽答案C解析由题意可知，熔喷布是一种用绝缘材料做成的带有静电的超细纤维布，所以当直径几微米的带病毒的粉尘靠近时，由于静电感应而带电，从而被熔喷布吸附，则可知其原理为静电感应和静电吸附，故C正确，A、B、D错误。4．(尖端放电与静电屏蔽的应用)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(包含金属丝的织物制成)安全B．高压起电机的带电导体做成球形，是为了使导体获得更高的电荷量C．燃气灶点火器的放电电极做成了针形，是防止出现尖端放电现象D．USB数据线线芯的外层包裹着一层铜丝网，是为了增强线缆的机械强度答案B解析电工工作环境具有很强的电场，根据静电屏蔽可知穿金属衣比穿绝缘衣更安全，故A错误；高压起电机的带电导体做成球形，是为了防止出现尖端放电现象，从而使导体获得更高的电荷量，故B正确；燃气灶点火器的放电电极做成了针形，是利用尖端放电现象，故C错误；USB数据线线芯的外层包裹着一层铜丝网，是为了把数据线线芯屏蔽起来，使其免遭外部电场的干扰，故D错误。5．(静电平衡)如图所示，一个方形的金属盒原来不带电，现将一个电荷量为＋Q的点电荷放在盒左边附近，达到静电平衡后，盒上的感应电荷在盒子内部产生的电场分布情况正确的是()答案C解析金属盒由于处于静电平衡状态，因此内部每点的合电场强度都为0，即金属盒内的每一点，感应电荷产生的电场的电场强度都与点电荷＋Q在那点产生的电场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，但方向相反，故C正确。6．(静电屏蔽的原理)(多选)如图所示，在绝缘板上放有一个不带电的验电器A和一个带正电荷的空腔导体B。下列实验方法中能使验电器金属箔片张开的是()A．用取电棒C(带绝缘柄的导体棒)先跟B的内壁接触一下后再跟A接触B．用取电棒C先跟B的外壁接触一下后再跟A接触C．用绝缘导线把验电器跟取电棒C的导体部分相连，再把取电棒与B的内壁接触D．使验电器A靠近B答案BCD解析用C接触B的内壁，因为净电荷只分布在B的外表面上，所以不能使C带上电荷，所以，再移出C与A接触，无论操作多少次，都不能使A带电，故A错误；用取电棒C先跟B的外壁接触一下后再跟A接触，因为净电荷分布在B的外表面上，所以能使C带上电荷，C与A接触时A能带电，使金属箔片张开，故B正确；用绝缘导线把验电器跟取电棒C的导体部分相连，再把取电棒与B的内壁接触后三者组