2024高中物理刷题首秧第一章第5节电势差对点练+巩固练含解析新人教版选修3-1

PAGEPAGE1第5节电势差1.电势差：电场中两点间电势的eq\o(□,\s\up1(10))吸引到尖端，跟尖端上的电荷eq\o(□,\s\up1(11))中和，这相当于尖端eq\o(□,\s\up1(12))失去电荷，这个现象叫尖端放电。5．静电屏蔽把一个电学仪器放在封闭的金属壳里，即使壳外有电场，由于壳内电场强度保持为eq\o(□,\s\up1(13))零，外电场对壳内的仪器不会产生影响。金属壳的这种作用叫做静电屏蔽。6．静电屏蔽的实质静电屏蔽的实质是利用了eq\o(□,\s\up1(14))静电感应现象，使金属壳内感应电荷的电场和外加电场eq\o(□,\s\up1(15))矢量和为零，似乎是金属壳将外电场“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。考点一感应电荷产生的场强的计算1.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？答案eq\f(kq,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(R＋\f(l,2)))2)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＋eq\f(l,2)，于是E′＝E＝eq\f(kq,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(R＋\f(l,2)))2)，E和E′方向相反，则E′方向水平向左。考点二静电平衡状态电势特点与电荷分布规律2.(多选)如图所示，水平放置的金属板正上方放有一固定的正点电荷Q，一表面绝缘的带正电小球(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，沿光滑的上表面对右运动到右端，在该运动过程中()A．小球做匀速直线运动B．小球先做减速运动，后做加速运动C．小球的电势能保持不变D．静电力对小球所做的功为零答案ACD解析由于金属板处于点电荷Q形成的电场中，达到静电平衡后，金属板的上表面是一个等势面，表面上电场线是垂直向下的，所以小球受到重力、支持力、向下的电场力，合力为零，故小球做匀速直线运动，电场力与运动方向垂直对小球不做功。A、C、D正确。考点三静电屏蔽3.下列试验中，验电器的金属箔会张开的图是()答案B解析A中不会张开，金属网可以屏蔽外电场。B中会张开，因为金属网未接地，网内的带电体可以对外界产生影响。C中不会张开，因为金属网已接地，网内的带电体对网外无影响，网外的带电体对网内也无影响。对应学生用书P221．请用学过的电学学问推断下列说法正确的是()A．电工穿绝缘衣比穿金属衣平安B．制作汽油桶的材料用金属比用塑料好C．小鸟停在单根高压输电线上会被电死D．打雷时，呆在汽车里比呆在木屋里要危急答案B解析电工穿金属衣，可以对人体起到静电屏蔽作用，使电工平安作业，A错误；塑料和油摩擦简单起电，产生的静电不易泄漏，形成静电积累，造成爆炸和火灾事故，B正确；小鸟的两只脚之间距离很小，因而电压较小，小鸟不会被电死，C错误；一辆金属车身的汽车也是最好的“避雷所”，一旦汽车被雷击中，它的金属构架会将闪电电流导入地下，D错误。2．某农村小塑料加工厂的高频热合机(焊缝用)产生的电磁波频率和电视信号频率接近，由于该村尚未通有线电视信号，空中的信号经常受到干扰，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，可实行的方法是()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，并将金属笼接地答案D解析为了使电视机能接收电磁波信号，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，而接地金属笼子具有屏蔽内电场的作用，D正确。3．下列与静电屏蔽无关的是()A．避雷针的顶端做的很尖细B．用几万伏的高压电电击关在金属笼里的鸟，而鸟安稳无恙C．超高压带电作业的工作人员穿戴的工作服用包含金属丝的织物制成D．电视闭路途芯外常包有一层金属网答案A解析避雷针是应用尖端放电的原理，其余三项均是利用了金属对内部的静电屏蔽作用。4.一金属球，原来不带电，现沿球的直径的延长线放置一匀称带电的细杆MN，如图所示。金属球上感应电荷产生的电场在球内直径上a、b、c三点的电场分别为Ea、Eb、Ec，三者相比有()A．Ea最大B．Eb最大C．Ec最大D．Ea＝Eb＝Ec答案C解析处于静电平衡的导体内部电场到处为零，故a、b、c三点的电场都为零，静电平衡的导体内部电场为零是感应电荷产生的电场与外电场叠加的结果，所以感应电荷在球内某点产生的电场与MN在这一点产生的电场等大反向。比较a、b、c三点感应电场的电场强度，实质上是比较带电体MN在这三点的电场。由于c点离MN最近，故MN在c点的电场最大，即感应电荷在c点电场也最大。C正确。5.某一静电试验装置如图所示，验电器A不带电，验电器B的上面安装一个几乎封闭的金属圆筒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，这个试验说明白()A．C是不带电的B．C的内部是不带电的C．C的外部是不带电的D．C的内部场强不为零答案B解析与金属圆筒相连的验电器B的金属箔片是张开的，说明C是带电的，A错误；手持一个带绝缘柄的金属小球D，把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，说明白金属圆筒C的内部是不带电的，电荷分布在外侧，B正确，C错误；内部处于静电平衡状态，内部的电场强度到处为零，D错误。6.(多选)如图所示，在真空中，把一个导体AB向带负电的小球P缓慢靠近(不接触)，下列说法中正确的是()A．B端的感应电荷越来越多B．导体内部场强越来越大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．感应电荷在M、N两点产生的场强相等答案AC解析绝缘导体AB缓慢靠近带负电的小球P的过程中，导体AB始终处于静电平衡状态，其内部场强始终为零。由于外电场越来越强，导体B端的感应电荷会越来越多，由于外电场在M点的场强恒大于N点的场强，而导体内某一处感应电荷的场强与外电场在此处的场强大小相等、方向相反，所以感应电荷在M点的场强恒大于在N点产生的场强。7.(多选)如图所示，在绝缘板上放有一个不带电的金箔验电器A和一个带正电荷的空腔导体B。下列试验方法中能使验电器箔片张开的是()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解析在A项中先和B的内壁接触后，由于B的内壁本身没有电荷，所以再接触A时验电器箔片不张开；而B项中可以使C球带电，从而使A球带电；C项中用绝缘导线事实上将验电器和B连成了一个导体，A球因接触而带电；D项中是感应起电。所以B、C、D三项正确。8.如图所示，带电荷量为＋q的点电荷与匀称带电薄板相距为2d，点电荷到带电薄板的垂线通过板的几何中心。若图中a点处的电场强度为零，依据对称性，带电薄板在图中b点处产生的电场强度大小为______，方向______。(静电力常量为k)答案keq\f(q,d2)向左解析a点处的场强由两部分组成，一是点电荷在a处的场强，大小为E＝keq\f(q,d2)，方向向左；二是带电薄板在a处的场强，由题知，这两个场强的合场强为零，所以薄板在a处的场强大小为Ea＝keq\f(q,d2)，方向向右。依据对称性可知，薄板在b处的场强为Eb＝keq\f(q,d2)，方向向左。9．如图所示，在真空中有两个点电荷A和B，电荷量分别为－Q和＋2Q，它们相距L，假如在两点电荷连线的中点O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点处的场强大小为________，方向________。答案keq\f(12Q,L2)向右解析两个点电荷A和B在O点处产生的合场强大小为E1＝keq\f(Q,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f