1.7 静电现象的应用 习题
图7－1
1．如图7－1所示，不带电的导体B 在靠近带正电的导体A 后，P 端及Q 端分别感应出负电荷和正电荷，则以下说法正确的是( )
A ．若用导线将Q 端接地，然后断开，再取走A ，则导体
B 将带负电
B ．若用导线将Q 端接地，然后断开，再取走A ，则导体B 将带正电
C ．若用导线将Q 端接地，然后断开，再取走A ，则导体B 将不带电
D ．若用导线将P 端接地，然后断开，再取走A ，则导体B 将带正电
2．在下列措施中，哪些能将产生的静电导走( )
A ．飞机轮子上搭地线
B ．印染车间保持湿度
C ．复印图片
D ．电工钳柄装有绝缘套
3．图7－2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 。该点电荷的电场在球心处产生的感应电场的场强大小等于( )
图7－2
A ．k Q r 2－k Q R 2
B ．k Q r 2＋k Q R 2
C ．0
D ．k Q r 2
4．如图7－3所示，带电体Q 靠近一个接地空腔导体，空腔里面无电荷。在静电平衡后，下列物理量中等于零的是( )
图7－3
A ．导体腔内任意点的场强
B ．导体腔内任意点的电势
C ．导体外表面的电荷量
D ．导体空腔内表面的电荷量
5.
图7－4
如图7－4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( )
A ．
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
6.
图7－5
如图7－5所示，为一空腔球形导体(不带电)，现将一个带正电的小金属球A放入腔中，当静电平衡时，图中a、b、c三点的场强E和电势φ的关系是()
A．E a＞E b＞E c，φa＞φb＞φc
B．E a＝E b＞E c，φa＝φb＞φc
C．E a＝E b＝E c，φa＝φb＞φc
D．E a＞E c＞E b，φa＞φb＞φc
7．如图7－6所示，将悬在绝缘细线上带正电的小球A放在不带电的金属空心球壳B内(与内壁不接触)。
外加一个水平向右的场强为E的匀强电场，对于最后的结果，下列判断正确的是()
图7－6
A．B的右端带正电，A向左偏
B．B的右端带正电，A不偏左也不偏右
C．B的左端带正电，A向右偏
D．B的左端带负电，A不偏左也不偏右
图7－7
8．如图7－7所示，带正电的导体球A置于原来不带电的空腔导体球B内，a、c分别为导体A、B内
的点，b为导体A和B之间的一点，下列说法正确的是()
A．a、b、c三点的电势都相等
B．a点的场强为零，但电势最高
C．b点的场强为零，但电势大于零
D．a、b、c三点的场强都为零
9．在一个导体球壳内放一个电量为＋Q的点电荷，用E p表示球壳外任一点的场强，则()
A．当＋Q在球壳中央时，E p＝0
B．不论＋Q在球壳内何处，E p一定为零
C．只有当＋Q在球心且球壳接地时，E p＝0
D．只要球壳接地，不论＋Q在球壳内何处，E p＝0
10.
图7－8
如图7－8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
E A。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E B。当A、B同时存在时，根据场强叠加原理，P点的场强大小应为()
A．E B B．E A＋E B
C．|E A－E B| D．以上说法都不对
11．如图7－9所示，金属球壳A 带有正电，其上方有一小孔a ，静电计B 的金属球b 用导线与金属球c 相连，以下操作所发生的现象，哪些是正确的( )
图7－9
A ．将c 移近A ，但不与A 接触，
B 会张开一定角度
B ．将c 与A 外表面接触后移开，B 会张开一定角度
C ．将c 与A 内表面接触时，B 不会张开角度
D ．将c 置于A 空腔内，但不与A 接触，B 不会张开角度
12.
图7－10
长为l 的导体棒原来不带电，现将一带电荷量为＋q 的点电荷放在距棒左端R 处，如图7－10所示。当棒达到静电平衡后，棒上感应电荷在棒内中点P 处产生的场强大小和方向分别是怎样的？
1. 解析：用导线将Q 接地后，导体B 与地球构成一个大导体，其距A 较近的为P 端，仍带感应负电荷；其距A 较远处，不再是Q 端，而是地球，将感应出正电荷；而Q 端成为大导体的中间部分将不会有感应电荷。所以，导体B 将带负电荷。
答案：A
2. 解析：飞机在飞行中与空气摩擦时，飞机外表面聚集了大量静电荷，降落时会对地面人员带来危害及火灾隐患，因此飞机降落时要及时导走机身聚集的静电，采取的措施是在轮胎上安装地线或用导电橡胶制造轮胎；在印染工作车间也同样容易产生静电，静电给车间带来火灾隐患，为防止火灾发生，其中安全措施之一就是保持车间湿度，从而通过湿润的空气及时导走静电；在复印图片环节中，刚好需要应用静电，在电工钳柄装有绝缘套是防止导电，保障电工的安全。
答案：A 、B
3. 解析：由内部合场强为零可知，感应电荷产生的场强与Q 在该点产生的场强等大反向，故E ＝kQ r 2
。 答案：D
4. 解析：静电平衡状态下的导体内部场强处处为零，且内表面不带电，故选项A 、D 正确。由于导体接地，故整个导体的电势为零，选项B 正确。导体外表面受带电体Q 的影响，所带电荷量不为零，故选项C 不正确。
答案：A 、B 、D
5. 解析：注意这是讨论静电感应带电体与导体慢慢靠近的过程，要注意电荷的动态运动，由场强叠加的原理可知B 端感应电荷越来越多，A 对；导体内场强为零，B 错；因M 点距离P 较近，原场强大，感应电荷的场强与原场强叠加为零，所以感应电荷在M 点产生的场强大于在N 点产生的场强。
答案：A 、C
6. 解析：画出导体空腔内外的电场线分布，可以看出E b ＝0，但φb ＞0，E a ＞E c ＞E b ，由内向外电势依次降低，φa ＞φb ＞φc 。
答案：D
7. 解析：导体空腔处于外电场中时，由于静电感应的作用，导体球壳的左端将感应出负电荷，右端将感应出正电荷，而导体空腔内部完全不受外加电场的影响，故A 不会偏转，故A 、C 错误，B 、D 正确。
答案：B 、D
8. 解析：导体A 、B 各为一个等势面，其内的各点场强为零，即E a ＝E c ＝0，带正电的A 在B 的内、外表面各感应出负、正电荷，A 外B 内的空间电场线方向由A 指向B ，E b ≠0，故电势φa >φb >φc >0，所以A
错，B对，C、D错。
答案：B
9. 解析：＋Q在球壳内任何位置，只会影响球壳内的负电荷分布；球壳外部带正电荷会使外部场强不为零，所以A、B错。而球壳接地会使外部电荷导入大地，所以外部场强才会为零，故C也错，选D。
答案：D
10. 解析：当带电导体球周围无其他导体或带电体存在时，导体球上的电荷将均匀分布在导体球表面。根据题意均匀分布在导体球上的电荷在P点产生的场强为E A，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点产生的场强E A′不等于E A。由于点电荷不涉及电荷如何分布的问题，它在P点产生的场强与周围是否存在其他电荷无关，所以仍为E B，当点电荷与导体球A同时存在时，P点的场强应由E A′与E B叠加而成，而不是由E A与E B叠加，这样对场强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：D
11. 解析：不论c在A外还是A内，都能发生静电感应，从而使B的指针带正电使指针张开一定角度；不论将c与A的内表面还是外表面接触，因为接触带电，指针都带正电，从而张开一定角度。
答案：A、B
12. 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，棒中任何一点都有两个电场，即外电场——＋q在该点形成的电场E0，附加电场——棒上感应电荷在该点形成的电场E′。达到静电平衡时E′＝E0，题中所求的即为E′。
棒的中点距离＋q为r＝R＋l/2，于是
E′＝E0＝
kq
(R＋l
2)2
。E′和E0方向相反，方向向左。
同理，我们还能求棒中其他的附加电场的场强。
答案：
kq
(R＋l
2)2
向左
四年级下册堂堂清 第一课生活中的静电现象 一、填空： 1、（）存在于我们周围的一切物质之中，包括人类在内的（）和（）。 2、由（）、（）、导线、（）等连接而成的电流通路叫做电路。 3、带同种电荷的物体相互（），带异种电荷的物体相互（）。 4、电荷在电路中持续流动起来可以产生（）。 二、简答题 1、静电既然存在于所有物质当中，为什么我们通常感觉不到物体带电呢？ 2、要想使电荷流动起来形成电流，需要具备哪两个条件？ 第二课点亮小灯泡 一、填空 1、家里和学校里的电线，插座的电都是很危险的（）V的电。 2、在一个完整的电路中，小灯泡不亮，说明灯泡中没有（）通过。 3、（ )是一种便携式电源，电池的一端是铜帽，称为（），另一端是（），称为（）。当电池的正负极被导线直接连接起来时，就会发生（）。 4、只有（）流过灯丝时小灯泡才会发光。 二、判断分析题 在下图中所示的几种电路中，灯泡会不会亮，并分析亮或不亮的原因。
第三课简单电路 一、简述：简单电路由哪些元件组成？ 二、实践题： 1、尝试用两个灯泡、两个灯座、3根或4根导线、一个电池盒和一节电池组成电路，并试着画出电路图。 2、我们能连接更多的小灯泡和电池，让它们同时亮起来吗？(画出草图) 免费资源下载 第四课电路出故障了 一、说一说：
用电路检测器检测橡皮是否通电时，为什么要先把电路检测器的两个检测头接触一下，看看灯泡是否发光？ 二、实践运用： 1、如果电路中出现了故障，灯泡没有亮，你觉得可能是哪些原因？ 2、面对电路中的故障，你将怎样去检测？把你的方法具体说一说。 第五课导体与绝缘体 一、填空： 像铜丝那样可以通过电流的物质，我们称它们为（）。像塑料那样不能通过电流的物质，我们称它们为（）。 二、列举题： 1、列举五个生活中常见的导体 2、列举五个生活中常见的绝缘体 三、问答题 我们教室里的电器设备哪些使用了绝缘材料，应该怎样正确的使用它们？ 第六课做个小开关 一、说一说
7 静电现象的应用 [学科素养与目标要求] 物理观念：1.知道什么是静电平衡状态，能说出静电平衡状态下的导体特点.2.知道导体上电荷的分布特征，了解尖端放电、静电屏蔽现象及其成因. 科学探究：1.观察演示实验并对实验现象分析，体会运用所学知识进行分析推理的方法.2.查阅并搜集资料，了解静电屏蔽在技术和生活中的应用. 科学思维：会根据静电平衡条件求解感应电荷产生的场强. 一、静电平衡状态下导体的电场和电荷分布 1.静电平衡状态：导体中(包括表面上)没有电荷定向移动的状态. 2.静电平衡状态的特征： (1)处于静电平衡状态的导体，内部的电场处处为0. (2)处于静电平衡状态的导体，外部表面附近任何一点的场强方向必跟该点的表面垂直. (3)处于静电平衡状态的整个导体是个等势体，导体的表面为等势面. 3.导体上电荷的分布： (1)导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的表面. (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)越大，凹陷的位置几乎没有电荷. 二、尖端放电和静电屏蔽 1.空气的电离：导体尖端电荷密度很大，附近的电场很强，强电场作用下的带电粒子剧烈运动，使分子中的正负电荷分离的现象. 2.尖端放电：与导体尖端异号的粒子，由于被吸引，而与尖端上电荷中和，相当于导体从尖端失去电荷的现象. 尖端放电的应用与防止： (1)应用：避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施. (2)防止：高压设备中导体的表面尽量光滑会减少电能的损失. 3.静电屏蔽：金属壳(网)内电场强度保持为0，外电场对壳(网)内的仪器不会产生影响的作用叫做静电屏蔽. 静电屏蔽的应用：电学仪器外面有金属壳、野外高压线上方还有两条导线与大地相连.
静电现象的应用课时练习题(含答案) 第一章第7节 1．处于静电平衡中的导体，内部场强处处为零的原因是 ( ) A．外电场不能进入导体内部 B．所有感应电荷在导体内部产生的合场强为零 C．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D．以上解释都不正确答案：C 2．如图1－7－11所示，金属壳放在光滑的绝缘水平垫上，能起到屏蔽外电场或内电场作用的是 ( ) 图1－7－11 解析：选ABD.A图中，由于金属壳发生静电感应，内部场强为零，金属壳起到屏蔽外电场的作用，A对；B图中金属壳同大地连为一体，同A一样，外壳起到屏蔽外电场的作用；C中电荷会引起金属壳内外表面带电，外表面电荷会在壳外空间中产生电场，即金属壳不起屏蔽作用，C错；将金属壳接地后，外表面不带电，壳外不产生电场，金属壳起屏蔽内电场的作用，D对. 3．在点电荷－Q的电场中，一金属圆盘处于静电平衡状态，若圆平面与点电荷在同一平面内，则盘上感应电荷在盘中A点所激发的附加场强E′的方向在图1－7－12中正确的是 ( ) 图1－7－12 答案：A 图1－7－13 4．如图1－7－13所示，带电体Q靠近一个接地空腔导体，空腔里面无电荷.在静电平衡后，下列物理量中等于零的是 ( ) A．导体腔内任意点的场强 B．导体腔内任意点的电势 C．导体外表面的电荷量 D．导体空腔内表面的电荷量解析：选ABD.静电平衡状态下的导体内部场强处处为零，且内表面不带电，故选项A、D正确.由于导体接地，故整个导体的电势为零，选项B正确.导体外表面受带电体Q的影响，所带电荷量不为零，故选项C不正确. 图1－7－14 5．(2010年北京市东城区抽样测试)某一静电实验装置如图1－7－14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桶C，并且B内的金属箔片是张开的，现手持一个带电绝缘柄的金属小球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.这个实验说明了 ( ) 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的内部场强为零答案：BD 图1－7－15 6．如图1－7－15所示，在球壳内部球心放置带电荷量为＋Q的点电荷，球壳
静电现象的应用 知识点一：静电平衡的特点 (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)静电平衡状态导体的特征 ①处于静电平衡状态的导体，内部场强处处为零． （即：外电场E 与导体两端的感应电荷产生的附加电场E ′的合场强为零，E ′＝－E .） ②处于静电平衡状态的导体，其外部表面附近任一点场强方向与该点的所在表面垂直． ③静电平衡状态下的导体是个等势体，表面是等势面 ④处于静电平衡状态的导体内部没有净电荷，净电荷只能分布在导体外表面上． 题型一：对静电平衡的理解 练习1．对于处在静电平衡状态的导体，以下说法中正确的是(D ) A ．导体内部既无正电荷，又无负电荷 B ．导体内部和外表面处的电场均为零 C ．导体处于静电平衡时，导体表面的电荷代数和为零 D ．导体内部电场为零是外加电场与感应电荷产生的电场叠加的结果 题型二： 感应电荷产生的场强的计算 求解此类问题时应当明确以下两点： (1)处于静电平衡状态的导体内部场强处处为零，其实质是合场强为零． (2)比较感应电荷产生的附加电场的大小、方向时，应以产生外加电场的电荷为研究对象． 练习2:长为l 的导体棒原来不带电，现将一带电荷量为＋q 的点电荷放在距棒左端R 处，如图1－7－ 3所示．当棒达到静电平衡后，棒上的感应电荷在棒内中点处产生的电场 强度大小等于________，方向 ________. 【答案】 kq R ＋ L 2 2 向 左 练习3:.图中接地金属球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 。静电平衡后感应电荷在球心处产生的电场强度大小为( D ) A ．k －k B ．k ＋ C ．0 D ．k 题型三：感应电场电场线的确定 练习4．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 题型四：静电平衡的导体的电势分布
生活中的静电现象 1.下列哪位科学家发现的尖端放电现象() A.丹麦物理学家奥斯特 B.英国物理学家法拉第 C.美国科学家富兰克林 D.法国物理学家库仑 答案:C 2.人造纤维比棉纤维更容易沾上灰尘,其原因是() A.人造纤维的导电性好,容易吸引灰尘 B.人造纤维的导电性好,容易导走静电,留下灰尘 C.人造纤维的绝缘性好,不易除掉灰尘 D.人造纤维的绝缘性好,容易积累静电,吸引灰尘 答案:D 解析:由于人造纤维比棉纤维的绝缘性好,所以人在工作、生活中因为衣物间的摩擦而产生的静电荷在人造纤维上更容易积累,据电荷能够吸引轻小物体的特点知,人造纤维更容易吸引灰尘,所以D项正确. 3.(2013·广东学业水平测试模拟)关于摩擦起电和感应起电的实质,下列说法正确的是() A.摩擦起电说明电荷的总量增加了 B.摩擦起电说明电荷能够被创造 C.感应起电说明电荷可以从物体的一部分转移到物体的另一部分 D.感应起电说明电荷从带电的物体转移到原来不带电的物体上去了 答案:C 解析:摩擦起电的实质是电子从一个物体转移到另一个物体;感应起电的实质是电子从物体的一部分转移到另一部分;两种起电的过程都遵循电荷守恒定律,所以只有C正确.
4.专门用来运输柴油、汽油的油罐车,在尾部都装有一条拖在地上的铁链,对它的作用,下列说法正确的是() A.让铁链与路面摩擦产生静电,使油罐车积累一定的静电荷 B.让铁链发出声音,以引起其他车辆的注意 C.由于罐体与油摩擦产生了静电,罐体上的静电通过铁链导入大地,从而避免了火花放电 D.由于罐体与油摩擦产生了静电,铁链将油的静电导入大地,从而避免了火花放电 答案:C 解析:油罐车运动过程中,罐内油与罐体摩擦产生静电,若不迅速导走,罐体上积聚的电荷越来越多,达到一定程度会火花放电,引发危险,所以铁链的作用就是将这些产生的静电荷迅速导入大地.故C项正确. 5.下列关于静电的说法中正确的是() A.静电植绒是利用异种电荷相吸引而使绒毛吸附在底料上 B.复印机是利用异种电荷相吸引而使碳粉吸附在纸上 C.电疗针灸是静电在医学上的应用 D.飞机轮胎用导电橡胶制成,是为了避免静电对飞机造成危害 答案:ABD 解析:静电植绒、复印机是利用了异种电荷相互吸引的原理,飞机轮胎用导电橡胶制成是为了把产生的静电导入大地,而电疗针灸是利用电流的生物效应.所以A、B、D正确,C错误. 避雷针模拟实验 6.如图是模拟避雷针作用的实验装置,金属板M接高压电源的正极,金属板N接负极.金属板N 上有两个等高的金属柱A、B,A为尖头,B为圆头.逐渐升高电源电压,当电压达到一定数值时,可
第七节静电现象的应用 【知识要点】 要点一处理静电平衡的“观点” 1．远近观 “远近观”是指处于静电平衡状态的导体，离场电荷较近和较远的两端将感应出等量的异种电荷，而导体的中间部分可认为无感应电荷产生．2．整体观 “整体观”是指把两个或多个原来彼此绝缘的导体接触或用导线连接时，就可把它们看作是一个大导体，再用“远近观”判断它们的带电情况． 要点二静电平衡两种情况的实现方法和其本质是什么？ 1．两种情况 (1)导体内空腔不受外界影响，如图1－7－2甲所示． (2)接地导体空腔外部不受内部电荷影响，如图乙所示． 图1－7－2 2．实现过程 (1)如图甲，因场源电荷产生的电场与导体球壳表面上感应电荷在空腔内的合场强为零，达到静电平衡状态，对内实现了屏蔽． (2)如图乙，当空腔外部接地时，外表面的感应电荷将因接地传给地球，外部电场消失，对外起到屏蔽作用． 3．本质：静电感应与静电平衡. 【例题分析】 一、静电平衡下的导体 【例1】如图所示， 图1－7－一导体球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E A.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E B.当A、B同时存在时，根据场强叠加原理，P点的场强大小应为()
A．E B B．E A＋E B C．|E A－E B| D．以上说法都不对 答案 D 解析当带电导体球周围无其他导体或带电体存在时，导体球上的电荷将均匀分布在导体球表面．根据题意，均匀分布在导体球上的电荷在P点产生的场强为E A，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点产生的场强E A′不等于E A.由于点电荷不涉及电荷如何分布的问题，它在P点产生的场强与周围是否存在其他电荷无关，所以仍为E B，当点电荷与导体球A 同时存在时，P点的场强应由E A′与E B叠加而成，而不是由E A与E B叠加，这样就能立即断定A、B、C三个选项都是不对的． 二、静电平衡 【例2】将悬挂在细线上的带正电的小球A放在不带电的金属 图1－7－4 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1－7－4所示，说法正确的有() 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放在不带电的空心球C内，通过静电感应，空心球外壳带正电，内壁带负电．因此，金属空心球C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，使小球A不受外电场的作用，所以A的位置不变． 【对点练习】 1.下列措施中，属于防止静电危害的是()
物理与电子工程学院 注：教案按授课章数填写，每一章均应填写一份。重复班授课可不另填写教案。教学内容须另加附页。
（3）在导体外，紧靠导体表面的点的场强方向与导体表面垂直，场强大小与导体表面对应点的电荷面密度成正比。 A 、场强方向（表面附近的点） 由电场线与等势面垂直出发，可知导体表面附近的场强与表面垂直。而场强大小与面密度的关系，由高斯定理推出。 B 、场强大小 如图，在导体表面外紧靠导体表面取一点P ，过P 点作导体表面 的外法线方向单位矢n ?，则P 点场强可表示为n E E n P ?= （n E 为P E 在n ?方向的投影，n E 可正可负）。过P 点取一小圆形面元1S ?，以1S ?为底作一圆柱形高斯面，圆柱面的另一底2S ?在导体内部。由高斯定理有： 11/) 0(?1 1 2 1 εσφS S E s d E E s d n E s d E s d E s d E s d E s d E n S S n S S S S ?=?=⊥=?= ?= ?+?+?= ?=?????????? ?????? 导体表面附近导体内侧 (导体的电荷只能分布在导体表面，若面密度为σ，则面内电荷为 为均匀的很小，视，且因σσ11S S ??) ∴ ?? ?<>=?? ?<<>>= 反向，，同向，，即，，n E n E n E E E E n n n ?0?0?0 00 00 σσεσ σσεσ
可见：导体表面附近的场强与表面上对应点的电荷面密度成正比，且无论场和电荷分布怎样变化，这个关系始终成立。 C 、0 εσ = E n ?中的E 是场中全部电荷贡献的合场强，并非只是高斯面内电荷S ?σ的贡献。这一点是由高斯定理得来的。P45-46 D 、一般不谈导体表面上的点的场强。 导体内部0=E ，表面外附近0 εσ=E n ?；没提表面上的。 在电磁学中的点、面均为一种物理模型，有了面模型这一概念，场强在带电面上就有突变（P23小字），如果不用面模型，突变就会消失。但不用面模型，讨论问题太复杂了，所以我们只谈“表面附近”而不谈表面上。 补充例：习题2.1.1(不讲) Rd θ 解：利用上面的结果，球面上某面元所受的力：n dS F d ?20 2 εσ= ，利用对称性知，带有同号电荷的球面所受的力是沿x 轴方向： 右半球所受的力：
2019-2020年高中物理第1章第7节静电现象的应用课后强化演练（含解析） 新人教版选修3-1 一、选择题 1．一个带电金属球，当它带的电荷量增加后(稳定)，其内部场强( ) A．一定增强B．一定减弱 C．可能增强也可能减弱D．不变 解析：无论金属球带多少电荷，处于静电平衡状态下的导体内部场强处处为零，故D项正确． 答案：D 2.如图所示，带电体Q靠近一个接地空腔导体，空腔里面无电荷．在静电平衡后，下列物理量中等于0的是( ) A．导体腔内任意点的电场强度B．导体腔内任意点的电势 C．导体外表面的电荷量D．导体空腔内表面的电荷量 解析：静电平衡状态下的导体内部电场强度处处为零，且内表面不带电，故选项A、D正确；由于导体接地，故整个导体的电势为0，选项B正确；导体外表面受带电体Q的影响，靠近Q的一端带负电荷，故所带电荷量不为零，故选项C不正确． 答案：ABD 3．关于避雷针，以下说法正确的是( ) A．避雷针避雷是中和云层的异种电荷 B．避雷针避雷是将云层中积聚的电荷导入大地 C．为了美观，通常把避雷针顶端设计成球形 D．避雷针安装在高大建筑物顶部，而不必接地 解析：避雷针避雷是将云层中积聚的电荷导入大地，必须接到大地，故AD项错，B项正确；导体尖端的电荷密度大，附近的电场很强，把避雷针顶端设计成球形不利于把云层中的离子吸引到尖端，故C项错误． 答案：B 4．(xx·闵行区一模)下列哪个措施是为了防止静电产生的危害( ) A．在高大的烟囱中安装静电除尘器B．静电复印 C．在高大的建筑物顶端装上避雷针D．静电喷漆 解析：静电除尘器、静电复印和静电喷漆都利用了静电现象，在高大的建筑物顶端装上避雷针可以把雷电引入地下，保护建筑物的安全，防止静电产生的危害，C选项正确． 答案：C 5．如图(甲)所示，ab为原来不带电的细导体棒，q为一带正电的点电荷，当达到静电平衡后，导体棒上的感应电荷在棒内O点处产生的场强大小为E1，O点的电势为U1.现用一导线把导体棒的b端接地，其
静电现象的应用 教材分析 本节教材是电场知识的应用。静电平衡状态及静电平衡下的导体的特点及导体上电荷的分布情况是本节的重点。教学中要重视两方面的处理：一是重视推理的过程，教学中务必使学生清楚地知道推理过程，这样才能做到不仅知道结论，而且知道这个结论是怎样得来的，以加深理解；二是重视实验和动画演示，使学生在理论和实际的结合中理解知识。 对静电屏蔽的讲解，同样需要使学生在理论和实际的结合中理解知识。在使学生理解把导体挖空这个推理过程的同时要做好实验，让学生清楚地看到静电屏蔽现象。 学情分析 学生已经学习了电场的基本知识，了解了电场的力的性质和能的性质，具备了学习本节内容的知识基础。同时学生在日常生活中也了解一些关于静电现象应用的实例。但由于本节内容较抽象，学生的感性认识较少，一些结论也较难理解，学生对静电现象的认识往往只停留在表面，会给本节内容的学习带来一定的影响。 设计思路 《静电现象的应用》是本章的难点内容，概念规律非常抽象。学生只有在老师的指导下参与探究全过程，才能深刻理解电平衡状态下导体的特点、规律。克服思维定势的负迁移和主观臆断的不良倾向，培养学生认真严谨的科学探究品质。 本课题设计的另一思路旨在让学生认真讨论，积极参与，体验探索自然规律的艰辛和喜悦。培养学生学习物理的兴趣。这也是新课改的重要内容。 本节教学设计的过程为：首先学生活动，对不带电的金属导体放入电场中发生静电现象的讨论；然后学生归纳，教师总结得出静电平衡状态下导体的特点。最后通过例题巩固加深理解。 三维目标
知识与技能 1．知道静电感应产生的原因，理解什么是静电平衡状态； 2．理解静电平衡时，净电荷只分布在导体表面且内部场强处处为零； 3．知道尖端放电、静电屏蔽及其应用。 过程与方法 1．培养学生的观察能力，逻辑推理的能力，分析问题的能力； 2．掌握分析和综合等思维方法。 情感态度与价值观 1．使学生在理解知识、获取知识的同时体会到了理论联系实际的意义； 2．渗透具体问题具体分析的方法。 教学重点 静电平衡导体的场强和静电荷分布的特点。 教学难点 电场中导体的特点。 教学方法 推理归纳法、问题解决法、实验法。 教具准备 验电器、法拉第圆筒、有绝缘柄的金属球一个、金属网罩、收音机、感应起电机、导线若干。视频资料，多媒体设备。 教学过程 ［新课导入］ 问题：什么是静电感应现象？ 将不带电的导体靠近带电体时，导体上就带电了，靠近带电体的一端带异种电荷，远离带电体的一端带同种电荷，这种现象叫做静电感应现象。 问题：静电感应现象的实质是什么？ 静电感应现象的实质是在电场力的作用下电荷的重新分布。 问题：在静电感应时用手摸一下导体，再移走源电荷，则导体带什么电？若将导体接地则情况如何？左端接地呢？
高中物理人教版选修3-1第一章第7节静电现象的应用同步练习 姓名:________ 班级:________ 成绩:________ 一、选择题 (共20题；共46分) 1. （2分） (2017高二上·汕头期中) 两个大小材质完全相同的金属小球a、b，带电荷量分别为+3q和﹣q，两小球接触后分开，小球带电量为（） A . a为+3q，b为﹣q B . a为﹣q，b为+3q C . a为+2q，b为﹣2q D . a为+q，b为+q 2. （2分）阴极射线管电视机的玻璃荧光屏表面经常有许多灰尘，这主要是因为（） A . 灰尘的自然堆积 B . 玻璃有较强的吸附灰尘的能力 C . 电视机工作时，屏表面温度较高而吸附灰尘 D . 电视机工作时，屏表面有静电而吸附灰尘 3. （3分） (2017高二上·宣化期中) 下列说法不正确的是（） A . 避雷针利用针尖放电原理来避雷电 B . 油罐车下拖一条铁链是利用静电 C . 摩擦起电和感应起电的实质是一样的，都是使电子发生转移 D . 静电除尘的基本原理是空气分子被强电场电离，粉尘吸附了电子而带负电，在电场力的作用下飞向筒壁，最后在重力的作用下落在筒底 4. （2分） (2017高二上·广州期中) 化纤衣服很容易沾上灰尘，这是因为它（） A . 容易积累静电荷
B . 具有一定的粘性 C . 具有大量的微孔 D . 质地柔软 5. （2分）请用学过的物理知识判断，下列说法正确的是（） A . 四种基本相互作用是指：重力、弹力、电场力、磁场力 B . 地面上的物体具有的重力势能是和地球共有的 C . 高压带电作业时，电工穿绝缘衣比穿金属衣安全 D . 通电导线在磁场中受安培力越大，该处磁感应强度越大 6. （2分）(2017·南通模拟) 如图所示，运输汽油等易燃易爆物品的车辆总有一条铁链拖在地上，这样做的目的是（） A . 发出声音，引起路人注意 B . 减缓车速，保证行车安全 C . 把静电引入大地，避免因放电引起爆炸 D . 与地面发生摩擦，在运输车上积累电荷 7. （2分） (2017高二下·玉田期末) 如图，一个枕形导体AB原来不带电．将它放在一个负点电荷的电场中，点电荷的电量为Q，与AB中心O点的距离为R．由于静电感应，在导体A、B两端分别出现感应电荷．当达到静电平衡时（） A . 导体A端电势高于B端电势
一、电荷 5 分钟训练 (预习类训练，可用于课前) 1.用绸子在玻璃棒上摩擦，使玻璃棒上带了电。这种用摩擦的方法使物体带电的现象叫做_________________。 思路解析：用绸子在玻璃棒上摩擦和用毛皮在橡胶棒上摩擦都会使电荷发生转移，这种现象叫做摩擦起电。 答案：摩擦起电 2.自然界中存在____________种电荷，电荷间的相互作用规律是：同种电荷相互___________，异种电荷相互____________。 思路解析：自然界中只存在两种电荷，分别是正电荷和负电荷。同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，这就是电荷之间的作用规律。 答案：两排斥吸引 3.物体带电主要是由于____________从一个物体____________到另一个物体上，物体有了____________而带负电，缺少了____________就带正电，因此，摩擦起电创造了电____________，实质是电子____________的过程。 思路解析：电荷既不会产生也不会消失，只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分。 答案：电子转移多余电子电子并不是转移 4.（2010福建福州模拟）如图5-1-1所示，标出了制成铅笔的几种材料名称，通常条件下(只选一种)是绝缘体。 图5-1-1 思路解析：不容易导电的物体是绝缘体，构成铅笔的几种材料中木材、橡皮不导电，是绝缘体；石墨、金属导电，是导体。 答案：木材(或橡皮) 10 分钟训练 (强化类训练，可用于课中) 1.将塑料包扎绳撕裂成细丝状，用手捋几下，细丝就会向四周散开，这是因为（） A.细丝很轻，受空气浮力作用所以向四周漂浮起来 B.用手捋细丝，细丝变形了，所以向四周散开了
7静电现象的应用 课时过关·能力提升 基础巩固 1(多选)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.导体内部电场强度为零 D.导体表面上的电场强度不一定处处为零 ,导体内部有电场,分别是场源电荷产生的电场和感应电荷产生的电场,但两个电场强度的矢量和为零,A错,C对;导体处于静电平衡时,导体内部有自由电荷,但没有净电荷,B 错;导体处于静电平衡时,导体表面电场强度可以不为零,D对。 2右图中接地金属球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。该点电荷的电场在球心的电场强度等于() A.k Q r2?k Q R2 B.k Q 2 +k Q 2 C.0 D.k Q Q在球心处的电场强度,不是电场强度的矢量和。 3一金属球,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三点的电场强度大小分别为E A、E B、E C,三者相比() A.E A最大 B.E B最大 C.E C最大 D.E A=E B=E C 场源电荷越近的点电场强度越大,所以感应电荷在该点的电场强度也越大,选项C正确。 4(多选) 如图所示,带电体Q靠近一个接地空腔导体,空腔里面无电荷。在静电平衡后,下列物理量中等于零的是()
A.导体腔内任意点的电场强度 B.导体腔内任意点的电势 C.导体外表面的电荷量 D.导体空腔内表面的电荷量 ,且内表面不带电,故选项A、D正确。由于导体接地,故整个导体的电势为零,选项B正确。导体外表面受带电体Q的影响,所带电荷量不为零,故选项C不正确。 5一不带电的空腔球形导体如图所示,现在将一个带正电的小金属球A放入空腔中,当静电平衡时,图中a、b、c三点的电场强度E和电势φ的关系是() A.E a>E b>E c,φa>φb>φc B.E a=E b>E c,φa=φb>φc C.E a=E b=E c,φa=φb>φc D.E a>E c>E b,φa>φb>φc 解析:空腔导体内、外的电场线分布如图所示,可以看出E b=0,但φb>0,由内向外电势依次降 低,φa>φb>φc;由电场线疏密可看出E a>E c>E b。处于静电平衡的导体内部电场强度处处为零,导体是一个等势体,但其电势并不一定为零,故选D。 6(多选)右图为静电除尘器除尘机理的示意图。尘埃在电场中通过某种机制带电,在静电力的作用下向集尘极迁移并沉积,以达到除尘目的。下列表述正确的是() A.到达集尘极的尘埃带正电荷 B.电场方向由集尘极指向放电极 C.带电尘埃所受静电力的方向与电场方向相同 D.同一位置所带电荷越多的尘埃受静电力越大 ,集尘极连电源正极,电势高,所以电场方向由集尘极指向放电极,选项B正确。带电尘埃向集尘极迁移,带电尘埃所受静电力方向与电场方向相反,带负电,选项A、C错误。由F=qE知,同一位置所带电荷越多的尘埃受静电力越大,选项D正确。
高二物理1.7静电现象的应用导学案 班级学号姓名 [学习任务] 1、理解静电感应现象,知道静电平衡条件； 2、理解静电屏蔽 重点难点 重点：静电现象的应用 难点：静电感应现象的解释 [课前预习] 一、静电平衡状态下的电场： 1、静电平衡条件： 2、导体达到静电平衡特点： ① ② ③ 二、尖端放电 1、解释： 2、应用： 三、静电屏蔽 [合作探究] 例：如图1—7一18所示，点电荷A和B带电荷量分别为 8 3.010- ?C和8 2.410- -?C,彼此相距6 cm。若在两点电荷连线 中点O处放一个半径为1 cm 的金属球壳，求球壳上感应电荷在 该中点处产生的电场强度。 [自我检测] 1．专门用来运输柴油、汽油的油罐车，在它的尾部都装有一条拖在地上的铁链，对它的作用下列说法正确的是( ) A．让铁链与路面摩擦产生静电，使油罐车积累一定的静电荷 B．让铁链发出声音，以引起其他车辆的注意 C．由于罐体与油摩擦产生了静电，罐体上的静电被铁链导人大地，从而避免了火花放电 D．由于罐体与油摩擦产生了静电，铁链将油的静电导人大地，从而避免了火花放电 2．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人大地 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人大地 D ．以上解释都不正确 3．如图1—7—14所示，带电体+Q 靠近一个接地空腔导体，空腔里面无电荷。在静电平衡后，下列物理量中等于零的是( ) A ．导体腔内任意点的场强 B ．导体腔内任意点的电势 C ．导体外表面的电荷量 D ．导体空腔内表面的电荷量 4．在点电荷一Q 的电场中，一金属圆盘处于静电平衡状态，若圆平面与点电荷在同一平面内，则盘上感应电荷在盘中A 点所激发的附加场强E 的方向在下图中正确的是 ( ) 5．如图1—7一15所示，一个原来不带电的中空金属球， 其上开一个小孔，若将一个带负电的小球放入且不与金属球接触，则金属球外表面带 电，内表面带 电；若用手接触一下金属球后移走带电小球，则金属球的外表面带 电；若带电小球与金属球的内壁接触，当把带电小球移走后，金属球外表面带 电荷。 6．如图1—7—16所示，在真空中把一绝缘导体AB 向带负电的小球P 缓慢地靠近(不接触，且未发生放电现象)时，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 7．如图1—7—17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0v 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( ) 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 [学后反思]
静电现象的应用(练习 题)
静电现象的应用 知识点一：静电平衡的特点 (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)静电平衡状态导体的特征 ①处于静电平衡状态的导体，内部场强处处为零． （即：外电场E 与导体两端的感应电荷产生的附加电场E ′的合场强为零，E ′＝－E .） ②处于静电平衡状态的导体，其外部表面附近任一点场强方向与该点的所在表面垂直． ③静电平衡状态下的导体是个等势体，表面是等势面 ④处于静电平衡状态的导体内部没有净电荷，净电荷只能分布在导体外表面上． 题型一：对静电平衡的理解 练习1．对于处在静电平衡状态的导体，以下说法中正确的是(D ) A ．导体内部既无正电荷，又无负电荷 B ．导体内部和外表面处的电场均为零 C ．导体处于静电平衡时，导体表面的电荷代数和为零 D ．导体内部电场为零是外加电场与感应电荷产生的电场叠加的结果 题型二： 感应电荷产生的场强的计算 求解此类问题时应当明确以下两点： (1)处于静电平衡状态的导体内部场强处处为零，其实质是合场强为零． (2)比较感应电荷产生的附加电场的大小、方向时，应以产生外加电场的电荷为研究对象． 练习2:长为l 的导体棒原来不带电，现将一带电荷量为＋q 的点电荷放在距棒左端R 处，如图1－7－ 3所示．当棒达到静电平衡后，棒上的感应电荷在棒内中点处产生的电场 强度大小等于________，方向 ________. 【答案】 kq (R ＋L 2 )2 向左 练习3:.图中接地金属球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 。静电平衡后感应电荷在球心处产生的电场强度大小为 ( D ) A ．k －k B ．k ＋ C ．0 D ．k 题型三：感应电场电场线的确定
1.7静电现象的应用基础课时针对练习 1．关于避雷针能够避免建筑物被雷击的原因，下列分析不正确的是() 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．避雷针由尖锐的导体做成，利用的是尖端放电现象 2．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 3．下列说法正确的是() A．处于静电平衡的导体，由于导体内的电场强度为零，所以导体内的电势也为零B．处于外电场中的静电平衡的导体，由于附加电场的出现，导体内的原电场变为零C．处于外电场中的静电平衡的导体，由于附加电场和原电场相互抵消，导体内的电场变为零，但导体表面的电场不为零，且与表面垂直 D．处于静电平衡的导体，导体表面的电势一定与导体内部的电势不相等4．在绕地球做匀速圆周运动的航天器中，物体处于完全失重状态，可以形成一种“重力屏蔽状态”。在航天器中建立电学实验室，可以有效消除常态下重力的影响。空腔导体内部可以实现静电屏蔽，在空腔导体内部建立物理实验室，可以有效消除外电场的干扰。下列说法正确的是() A．场是一种人为假设，实际是不存在的 B．航天器中的“重力屏蔽状态”指的是航天器中不存在重力 C．外电场在空腔导体的内部产生的场强为0，所以外电场被屏蔽 D．在外电场作用下处于静电平衡的空腔导体，其内部的总电场强度为0 5．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，而鸟安然无恙 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．电视闭路线芯外常包有一层金属网
教师辅导讲义 年级：高二辅导物理课时数： 课题静电现象的应用 教学目的 1、知道静电感应产生的原因，理解什么是静电平衡状态； 2、理解静电平衡时，净电荷只分布在导体表面且内部场强处处为零； 3、知道静电屏蔽及其应用。 教学内容 1．静电平衡状态 (1)概念：导体内的自由电子不发生定向移动时，导体就达到了静电平衡状态． (2)静电平衡状态导体的特征 ①处于静电平衡状态的导体，内部场强处处为零． ②处于静电平衡状态的导体，其外部表面附近任一点场强方向与该点的所在表面垂直． ③静电平衡状态下的导体是个等势体． ④处于静电平衡状态的导体内部没有净电荷，净电荷只能分布在导体外表面上． 2．尖端放电 (1)达到静电平衡时，导体表面越尖的地方，电荷分布的密集度越大． (2)尖端放电：导体尖端的电荷密度很大，附近的电场很强，使周围中性空气分子电离成正负离子，那些所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子被吸引到尖端，与尖端上的电荷中和，这相当于导体从尖端失去电荷，这种现象叫做尖端放电． (3)应用与防止 应用举例：避雷针；防止举例：高压输电设备的表面尽量做得光滑，避免放电． 3．对于处在静电平衡状态的导体，以下说法中正确的是() A．导体内部既无正电荷，又无负电荷 B．导体内部和外表面处的电场均为零 C．导体处于静电平衡时，导体表面的电荷代数和为零 D．导体内部电场为零是外加电场与感应电荷产生的电场叠加的结果 答案 D 4．一个带电金属球，当它带的电荷量增加后(稳定)，其内部场强() A．一定增加 B．一定减弱 C．可能增加也可能减弱 D. 不变 答案 D 【概念规律练】 知识点一感应电荷产生的场强的计算 1. 如图1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？ 图1
第7节 静电现象的应用 1．静电平衡状态 (1)概念：导体内的自由电子不发生定向移动时，导体就达到了静电平衡状态． (2)静电平衡状态导体的特征 ①处于静电平衡状态的导体，内部场强处处为零． ②处于静电平衡状态的导体，其外部表面附近任一点场强方向与该点的所在表面垂直． ③静电平衡状态下的导体是个等势体． ④处于静电平衡状态的导体内部没有净电荷，净电荷只能分布在导体外表面上． 2．尖端放电 (1)达到静电平衡时，导体表面越尖的地方，电荷分布的密集度越大． (2)尖端放电：导体尖端的电荷密度很大，附近的电场很强，使周围中性空气分子电离成正负离子，那些所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子被吸引到尖端，与尖端上的电荷中和，这相当于导体从尖端失去电荷，这种现象叫做尖端放电． (3)应用与防止 应用举例：避雷针；防止举例：高压输电设备的表面尽量做得光滑，避免放电． 3．对于处在静电平衡状态的导体，以下说法中正确的是( ) A ．导体内部既无正电荷，又无负电荷 B ．导体内部和外表面处的电场均为零 C ．导体处于静电平衡时，导体表面的电荷代数和为零 D ．导体内部电场为零是外加电场与感应电荷产生的电场叠加的结果 答案 D 解析 导体处于静电平衡状态时，其内部无净电荷，即其正、负电荷总量相等，电荷量为零.其表面处有净电荷，以至于该处电场不为零． 4．一个带电金属球，当它带的电荷量增加后(稳定)，其内部场强( ) A ．一定增加 B ．一定减弱 C ．可能增加也可能减弱 D. 不变 答案 D 【概念规律练】 知识点一 感应电荷产生的场强的计算 1. 如图1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？ 图1 答案 kq/(R ＋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 ＋l/2，于是E′＝E ＝kq R ＋l 2 2，E 和E′方向相反，水平
高二物理库仑力习题课 一、平衡问题： （一）共线平衡问题 1、真空中，在光滑的水平面上，有两个点电荷A和B,电荷量分别为QA=1×10-12C QB=-9×10-12C，他们之间距离为3米。在何处放一个什么样的点电荷C可使三者都能保持平衡？ 2、如图所示，q1、q2、q3分别表示在一条直线上的三个点电荷，已知q1与q2之间的距离为l1，q2与q3之间的距离为l2，且每个电荷都处于平衡状态． (1) 如果q2为正电荷，则q1为 电荷，q3都是电荷。 (2) q1、q2、q3三者电荷量大小之比 是 （二）非共线力平衡问题 3、如图所示，把质量为0.2g的带电小球A用丝线吊起，若将带电量为 4×10-8C的小球B靠近它，当两小球在同一高度相距3cm时，丝线与竖 直夹角为45°，此时小球B受到的库仑力F=______，小球A带的电量 q=______．（k=9×109Nm2/Kg2） 4、如图所示，A、B是两个带等量同种电荷的小球，A固定在竖直放置的长为10cm的绝缘杆上，B静止于光滑绝缘的倾角为30°的斜面上且恰好与A等高，若B的质量为30 g ，则B的电荷量为多少？（k=9.0×109N．m2/C2，g=10m/s2） 二、库仑力作用下的非平衡问题 （一）直线运动 5、如图所示，光滑绝缘水平面上固定着A、B、C三个带电小球，它们的质量均为m，间距均为r，A、B带正电荷，电荷量均为q。现对C施一水平向右的力F的同时放开三个小球，欲使三小 球在运动过程中保持间距r不变，（三个小球均为点电荷）求： (1)C球的电性和电荷量； (2)水平力F的大小。
6、质量均为m的三个小球A、B、C放置在光滑的绝缘水平面的同一直线上,彼此相隔L.A球带电量QA=10q,QB=q,在小球C上外加一个水平向右的恒力F,如图所示,要在运动过程中始终保持三球间距离L不变,则C球的带电量有多大?外力F应为多大? （二）圆周运动 7、竖直平面内有一圆形绝缘细管，细管截面半径远小于半径R，在中心处固定一带电荷量为+Q 的点电荷．质量为m、带电荷量为+q的带电小球在圆形绝缘细管中做圆周运动，当小球运动到最高点时恰好对管无作用力，求当小球运动到最低点时对管壁的作用力． 三、库仑力作用下动态平衡 8、如图所示，由粗糙的水平杆AO与光滑的竖直杆BO组成的绝缘直角支架，在AO杆、BO杆上套有带正电的小球P、Q，两个小球在某一位置平衡。现将P缓慢地向左移动一小段距离，两球再次达到平衡。若小球所带电量不变，与移动前相比（） A、杆BO对Q的弹力减小 B、杆AO对P的弹力减小 C、杆AO对P的摩擦力增大 D、P、Q之间的距离增大 9、（多选）如图所示，竖直墙面与水平地面均光滑且绝缘。两个带 带有同种电荷的小球A、B分别处于竖直墙面和水平地面，且处于同一竖直平面内，若用图示方向的水平推力F作用于小球B，则两球静止于图示位置。如果将小球B向 左推动少许，并待两球重新达到平衡时，跟原来相比（） A．推力F将增大 B．竖直墙面对小球A的弹力减小 C．地面对小球B的弹力一定不变 D．两小球间距离将增大
学案9静电现象的应用 [目标定位] 1.知道什么是静电平衡状态，能说出静电平衡产生的条件.2.掌握静电平衡状态下的导体特点.3.了解尖端放电、静电屏蔽现象及其应用． 一、静电平衡状态下导体的电场 [问题设计]如图1所示，把一个不带电的金属导体放到电场中，导体内的自由电子将发生定向移动，从而使导体两端出现等量异种电荷．请思考下列问题： 图1 (1)自由电子定向移动的原因是什么？定向移动的方向如何？ (2)自由电子能否一直定向移动？为什么？ 答案(1)自由电子受外加电场的电场力作用而移动，向着与电场相反的方向定向移动．(2)不能．感应电荷产生的电场与外加电场反向，阻碍电子的定向移动，当这两个电场大小相等时，电子的定向移动终止． [要点提炼] 1．静电平衡：金属导体放到电场中，导体内的自由电子在静电力作用下，将向着与电场相反的方向定向移动．在导体的两个面上将出现正负电荷的现象． 2．导体两面出现的正负电荷在导体内部产生的电场E′与E0的方向相反，当这两个电场叠加使导体内部各点的合电场等于0时，导体内的自由电子不再发生定向移动，导体达到了静电平衡状态． (1)处于静电平衡状态的导体，内部的电场处处为0. (2)处于静电平衡状态的整个导体是个等势体，它的表面是个等势面． 二、导体上电荷的分布 [问题设计] 1．当导体处于静电平衡时，电荷在导体上如何分布？内部是否还有电荷？ 答案电荷只分布在导体的外表面，导体内部没有电荷．
2．形状不规则的带电体，表面上各处的电荷分布是否均匀？附近场强是否相等？ 答案在导体外表面，电荷分布不均匀，电场强度也不相等． [要点提炼] 静电平衡时，导体上的电荷分布有以下两个特点： (1)导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的表面． (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)越大，凹陷的位置几乎没有电荷． 三、尖端放电和静电屏蔽 [问题设计] 1．避雷针是利用尖端放电保护建筑物的一种设施，其原理是什么？ 答案导体尖端的电荷密度很大，附近的电场很强，空气中残留的带电粒子在强电场的作用下发生剧烈的运动，把空气中的气体分子撞“散”，也就是使分子中的正、负电荷分离．这个现象叫做空气的电离．中性的分子电离后变成带负电的自由电子和失去电子而带正电的离子．这些带电粒子在强电场的作用下加速，撞击空气中的分子，使它们进一步电离，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相反的粒子，由于被吸引而奔向尖端，与尖端上的电荷中和，这相当于导体从尖端失去电荷． 2．处于静电平衡状态的导体，其内部场强处处为零，若导体是空心的，则空心部分的场强怎样？静电屏蔽是怎样起到屏蔽作用的？ 答案空心部分场强为零．静电屏蔽是利用“处于静电平衡状态的导体内部场强处处为零”，即使内部有自由电子，受到的电场力也为0，自由电子不发生定向移动． [要点提炼] 1．尖端放电：所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子，由于被吸引而奔向尖端，与尖端上的电荷中和，这相当于导体从尖端失去电荷．这个现象叫做尖端放电． 2．静电屏蔽：当静电平衡时，金属壳或金属网的空腔内电场强度为0，外电场对壳(网)内的仪器不会(填“会”或“不会”)产生影响，金属壳(网)的这种作用叫做静电屏蔽． 一、对静电平衡的理解 例1一金属球，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2所示．金属球上感应电荷产生的电场在球内直径上a、b、c三点的场强大小分别为E a、E b、E c，三者相比() 图2