2024-2025学年新教材高中物理第九章静电场及其应用第4节静电的防止与利用作业含解析新人教版必修3

PAGEPAGE5第4节静电的防止与利用A组·基础达标1．如图所示，一个方形的金属盒原来不带电，现将一个带电荷量为＋Q的点电荷放在盒左边旁边，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状况正确的是()ABCD【答案】C【解析】金属盒内部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．2．油罐车后面都有一条拖地的铁链，其作用是()A．向外界散热B．把电荷导入大地，避开由静电造成危害C．作为油罐车的标记D．发出响声，提示其他车辆和行人的留意【答案】B【解析】油罐车上的搭地铁链是为了把产生的静电导走，属于静电的防止，故B正确．3．如图所示是模拟避雷针作用的试验装置，金属板M、N间有两个等高的金属体A、B，A为尖头、B为圆头．将金属板M、N接在高压电源上，渐渐上升电源电压，首先视察到()A．A放电 B．B放电C．A、B一起放电 D．A、B之间放电【答案】A【解析】越尖的物体电荷的面密度越大，其旁边的电场越强，越简单使空气电离，从而简单产生放电现象．A为尖头，当渐渐增加电压时，先放电，故A正确，B、C、D错误．4．导体处于静电平衡时，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【答案】D【解析】金属导体的内部电场强度到处为零，不是导体内部没有电场，故A错误；金属导体在点电荷旁边，出现静电感应现象，导致电荷重新分布，电荷分布在外表面上，内部没有净电荷，但是有正、负电荷，故B错误；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，内部电场强度到处为零，内部没有电荷的定向移动，但是电荷的无规则的运动是不停止的，故C错误；由以上分析可知，故D正确．5．处于静电平衡的导体，其内部场强到处为零的缘由是()A．外电场和全部感应电荷的电场在导体内部叠加的结果为零B．外电场不能进入导体内部C．全部感应电荷在导体内部产生的合场强为零D．以上说明都不正确【答案】A【解析】当导体在电场中处于静电平衡状态时，在导体内部随意一点，感应电荷产生的附加电场的场强与外场强大小相等，方向相反，此时导体的内部场强到处为0，电荷只分布在导体的外表面，故B、C、D错误，A正确．6．如图所示，一块光滑铁板水平放置，在铁板上方高为h处有带电荷量为＋Q的点电荷，一个带电荷量为＋q的绝缘小球从铁板的左端以初速度v0向右运动，并始终沿着铁板表面到达铁板的右端，则在小球通过铁板的过程中()A．先减速运动，后加速运动B．先加速运动，后减速运动C．先减速运动，后加速运动，再减速运动D．始终做匀速运动【答案】D【解析】铁板处于静电平衡状态，铁板表面旁边的电场强度与铁板到处垂直，小球在水平方向上不受力，因此始终以速度v0做匀速运动，D正确．7．如图所示，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()A．导体空腔内随意点的场强 B．导体内(非空腔)随意点的场强C．导体外表面的电荷量 D．导体空腔内表面的电荷量【答案】C【解析】静电平衡后导体内、空腔内随意点的场强为0；电荷分布在导体外表面，空腔内表面的电荷量为0．8．(多选)如图所示，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，左侧表面也带少量负电C．稳定后，整个导体内部电场不为零D．a、b两点的电场强度不为零，且a、b两点场强方向相同，但a点的场强比b点的场强要强(大)一些【答案】BD【解析】若金属板不接地，右侧表面将感应出负电荷，左侧表面将感应出正电荷；若金属板接地，自由电子通过接地导线导入金属板，再次达到静电平衡时左侧表面也带负电，所以A错误，B正确．稳定后，导体内部电场为零，否则自由电荷会受电场力接着移动，最终达到零电场的稳定状态，C错误．金属板接地时，右侧表面上有感应负电荷，而且a点旁边的电场线密度(单位表面积的电荷量)比b点旁边的电场线密度要大些，场强要强(大)些，金属表面电场方向必定垂直于表面，否则在电场力作用下自由电子会移动，最终达到垂直的稳定状态，可见a、b电场方向相同，所以D正确．9．如图所示，长为l的金属杆原来不带电，在距其右端d处放一个电荷量为＋q的点电荷．(1)金属杆中点处的电场强度为多少？(2)金属杆上的感应电荷在杆中点处产生的电场强度为多大？【答案】(1)0(2)eq\f(kq,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(d＋\f(l,2)))2)【解析】(1)金属杆处于静电平衡状态，其内部场强到处为零．因此，金属杆中点处的电场强度为0．(2)点电荷q在金属杆中点处产生的场强E点＝keq\f(q,r2)＝eq\f(kq,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(d＋\f(l,2)))2)，方向水平向左．由于杆中点处的场强为零，所以感应电荷在杆中点处产生的场强与点电荷在该处产生的场强大小相等，方向相反，所以，感应电荷在杆中点处产生的场强大小E感＝E点＝eq\f(kq,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(d＋\f(l,2)))2)．B组·实力提升10．如图所示，A为空心金属球，B为金属球，A、B原来不带电，将另一带正电荷的小球C从A球开口处放入A球中心，小球C不接触A球，然后用手接触一下A球，再用手接触一下B球，再移走C球，则()A．A球带负电荷，B球带正电荷B．A球带负电荷，B球不带电C．A、B两球都带负电荷D．A、B两球都带正电荷【答案】B【解析】首先带正电荷的小球C从A球开口处放入A球中心．依据静电感应现象可知，A球内表面带负电荷，外表面带正电荷．用手接触A相当于把A接地，由大地传导过来的电子与A球外表面正电荷中和，使A球外表面不带电，A球外表面电势为零，此时A球对外起静电屏蔽作用，A球内的电场不影响外部．用手接触B时，无电荷移动，B球不带电．当带正电荷的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，所以此时A球带负电荷．由上述可知，B正确．11．(多选)如图所示的静电试验(虚线框为金属网)能使左边验电器的金属箔张开的是()【答案】AC【解析】净电荷分布在导体的外表面，A正确，B错误；C中两个验电器接触，左侧验电器金属箔应张开，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，C正确，D错误．12．如图所示，半径为R的硬橡胶圆环上带有匀称分布的负电荷，总电荷量为Q，若在圆环上切去一小段l(l远小于R)，已知静电力常量为k，求圆心O处的电场．【答案】场强大小为eq\f(klQ,2πR3)方向从AB指向O【解析】AB段的电荷量