第九章 静电场及其应用（1）——高二物理人教版（2019）必修第三册课后习题精讲课件(共36张PPT)

(共36张PPT)
第九章 静电场及其应用
高二物理人教版（2019）必修第三册
课后习题精讲课件
第一节
电荷
课后习题精讲
1.在天气干燥的季节，脱掉外衣后再去摸金属门把手时，常常会被电一下。这是为什么？
1. 答案 在天气干燥的时候, 脱掉外衣时, 由于摩擦, 外衣和身体各自带了等量、异号的电荷, 接着用手去摸金属门把手时, 身体放电,于是产生电击的感觉。
课本 P5
2.在图9.1-3所示的实验中，导体分开后，A带上了－1.0×10-8C的电荷。
实验过程中，是电子由A转移到B还是由B转移到A？
A、B得到或失去的电子数各是多少？
2. 答案 A、B是金属导体,金属内部可移动的电荷是自由电子。 由于A带上的是负电荷,所以是电子由A转移到A得到的电子数为
,与A失去的电子数相等。
3.如图9.1-5，将带正电荷Q的导体球C靠近不带电的导体。若沿虚线1将导体分成A、B两部分，这两部分所带电荷量分别为QA、QB；若沿虚线2将导体分成两部分，这两部分所带电荷量分别为QA′和QB′。
（1）请分别说出以上四个部分电荷量的正负，并简述理由。
（2）请列出以上四个部分电荷量（绝对值）之间存在的一些等量关系，并简述理由。
3. 答案 (1) 沿任意一条虚线切开,都有A带正电,B带负电。
导体原来不带电,当带正电的导体球C靠近时,由于静电感应,导体中的自由电子向 B部分转移,使B部分因带了多余的电子而带负电, A部分因失去了电子而带正电。
(2)
根据电荷守恒定律, A部分失去电子的数目和B部分得到电子的数目是相同的, 因此无论从哪一条虚线切开, 两部分的电荷量总是相等的, 但因为电子在导体上分布不均匀, 越靠近右端负电荷密度越大, 越靠近左端正电荷密度越大, 所以从不同位置切开时左右两部分所带电荷量的大小
4.关于电荷，小明有以下认识：
A.电荷量很小的电荷就是元电荷；
B.物体所带的电荷量可以是任意的。
你认为他的看法正确吗？请简述你的理由。
4. 答案 认识A是错误的,元电荷是最小的电荷量,不是电荷。 认识 B 也是错误的, 物体所带的电荷量不是任意的, 只能是元电荷的整数倍。
第二节
库仑定律
课后习题精讲
1.有三个完全相同的金属球，球A带的电荷量为q，球B和球C均不带电。现要使球B带的电荷量为 ，应该怎么操作？
1. 答案 A球与B球接触,则A球、B球带电荷量均为 。然后B球与C球接触, B球、C球带电荷量均为 。再使A球与B球接触, A球、B球带电荷量均为
课本 P10
2.半径为r的两个金属球，其球心相距3r，现使两球带上等量的同种电荷Q，两球之间的静电力 吗？说明道理。
2. 答案 两球之间的静电力不等于
因为库仑定律适用于真空中点电荷间静电力的计算, 两个半径为r 的金属球球心相距3r时,由于两球距离太近,电荷在两金属球上的分布发生变化, 两球不能视为点电荷, 因而它们之间作用力的大小已不能直接用库仑定律进行计算, 所以
3.真空中两个相同的带等量异种电荷的金属小球A和B（均可看作点电荷），分别固定在两处，两球之间的静电力为F。现用一个不带电的同样的金属小球C先与A接触，再与B接触，然后移开C，此时A、B之间的静电力变为多少？若再使A、B之间距离增大为原来的2倍，则它们之间的静电力又为多少？
3. 答案 设A、B带的电荷量分别为q、-q ,A、B之间距离为r,则 。用C接触A后, A、C带的电荷量均为 ,C再接触B后, B带的电荷量 ,故此时A、B球间的静电力 ,在此情况下再使A、B间距离增大为原来的 2 倍,它们间的静电力
4.在边长为a的正方形的每个顶点都放置一个电荷量为q的同种点电荷。如果保持它们的位置不变，每个电荷受到其他三个电荷的静电力的合力是多少？
4. 答案 第四个点电荷所受其余三个点电荷的静电力如图所示, 共受三个力的作用,因为 ,所以 所受三个力的大小为 ,根据平行四边形定则,合力沿正方形的对角线向外,合力的大小是
由于对称性, 每个电荷受到其他三个电荷的静电力的合力的大小都相等, 方向都沿对角线向外。
5.两个分别用长13cm的绝缘细线悬挂于同一点的相同小球（可看作质点），带有同种等量电荷。由于静电力F的作用，它们之间的距离为10cm（图9.2-3）。已测得每个小球的质量是0.6g，求它们所带的电荷量。g取10m/s2。
5. 答案 对右侧小球进行受力分析, 如图所示。
由勾股定理知, 小球距悬点的竖直距离为
设小球质量为 m ,由相似三角形关系知:
解得
由 得:
第三节
电场 电场强度
课后习题精讲
1.关于电场强度，小明有以下认识：
A.若在电场中的P点不放试探电荷，则P点的电场强度为0；
B.点电荷的电场强度公式 表明，点电荷周围某点电场强度的大小，与该点到场源电荷距离r的二次方成反比，在r减半的位置上，电场强度变为原来的4倍；
C.电场强度公式 表明，电场强度的大小与试探电荷的电荷量q成反比，若q减半，则该处的电场强度变为原来的2倍；
D.匀强电场中电场强度处处相同，所以任何电荷在其中受力都相同。
你认为他的看法正确吗？请简述你的理由。
课本 P16
1. 答案 认识A是错误的,电场中某点的电场强度是电场本身的性质,既与试探电荷的电荷量q无关,也与试探电荷的有无无关;
认识B是正确的,该公式为点电荷的电场强度的决定式;
认识C是错误的,电场强度E的大小与试探电荷的电荷量q无关,若q减半,试探电荷受到的静电力F也会减半,而 不变;
认识D是错误的,匀强电场中电场强度E处处相同,放入其中的电荷量为q的电荷受到的静电力为 ,所以,在匀强电场中, 电荷的电荷量越大, 受到的力也就越大。
2.把试探电荷q放到电场中的A点，测得它所受的静电力为F；再把它放到B点，测得它所受的静电力为nF。A点和B点的电场强度之比 是多少？再把另一个电荷量为nq的试探电荷放到另一点C，测得它所受的静电力也是F。A点和C点的电场强度之比是多少？
2. 答案
3.场是物理学中的重要概念，除了电场和磁场，还有重力场。地球附近的物体就处在地球产生的重力场中。仿照电场强度的定义，你认为应该怎样定义重力场强度的大小和方向？
3. 答案 重力场强度的大小等于物体所受到的重力与物体的质量的比值,即 ,单位为牛顿每千克,方向竖直向下。
4.有同学说，电场线一定是带电粒子在电场中运动的轨迹。这种说法对吗？试举例说明。
4. 答案 这种说法是错误的。例如,当带电粒子的初速度 与匀强电场方向不在一条直线上时, 带电粒子在静电力作用下做曲线运动, 其轨迹就不是电场线。
5.某一区域的电场线分布如图9.3-11所示。A、B、C是电场中的三个点。
（1）哪一点的电场强度最强？哪一点的电场强度最弱？
（2）画出各点电场强度的方向。
（3）把负的点电荷分别放在这三个点，画出它所受静电力的方向。
5. 答案 B点电场强度最强, C点电场强度最弱
(2) A、B、C三点电场强度的方向如图所示
(3) 负点电荷在A、B、C三点所受静电力的方向如图所示
6.用一条绝缘轻绳悬挂一个带正电小球，小球质量为1.0×10-3kg，所带电荷量为2.0×10-8C。现加水平方向的匀强电场，平衡时绝缘绳与竖直方向夹角为30°（图9.3-12）。
求匀强电场的电场强度。
6. 答案 小球受重力mg、静电力F、轻绳的拉力T
的作用而处于平衡状态, 如图所示。
所以
7.如图9.3-13，真空中有两个点电荷，Q1为4.0×10-8C、Q2为－1.0×10-8C，分别固定在x轴的坐标为0和6cm的位置上。
（1）x轴上哪个位置的电场强度为0？
（2）x轴上哪些位置的电场强度的方向是沿x轴的正方向的？
7. 答案 因为电荷量的大小 ,故在Q1左侧的x轴上, Q1产生的电场强度总大于Q2产生的电场强度,合场强方向总是指向x轴负半轴。在x=0和x=6之间,合场强的方向总是沿x轴的正方向。故只有在Q2右侧的x轴上的某点处,电场强度才有可能为零。
(1) 设该点与x=0点的距离为x,则
解得 (不合题意,舍去),
(2) 在x轴上 和 的地方,电场强度的方向是沿x轴正方向的。
说明: 在距离坐标原点 和 的位置,电场强度也为零。
第四节
静电的防止与利用
课后习题精讲
1.静电给人们带来很多方便，但有时也带来很多麻烦，甚至造成危害。例如：印刷厂里，纸张之间摩擦带电，会使纸张吸附在一起，给印刷带来麻烦；印染厂里染织物上带静电，会吸附空气中的尘埃，使印染质量下降；制药生产中，由于静电吸引尘埃，使药品达不到预定纯度。要采取措施防止以上事例中静电的影响，你会怎么做？
1. 答案 用导线将生产过程中产生的静电导走, 或使车间保持潮湿, 及时将静电导走。
课本 P22
2.在一次科学晚会上，一位老师表演了一个“魔术”：如图9.4-10，一个没有底的空塑料瓶上固定着一根铁锯条和一块易拉罐（金属）片，把它们分别跟静电起电机的两极相连。在塑料瓶里放一盘点燃的蚊香，很快就看见整个透明塑料瓶里烟雾缭绕。当把起电机一摇，顿时塑料瓶清澈透明，停止摇动，又是烟雾缭绕。起电机摇动时，塑料瓶内哪里电场强度最大？是锯条附近还是金属片附近？若锯条接电源负极，金属片接正极，这些烟尘最终到哪里去了？
2. 答案 起电机摇动时, 锯条附近电场强度最大。
空气被电离后形成的自由电子会附着在烟尘上, 这些被自由电子附着的烟尘最终会到接正极的金属片上。
3.超高压带电作业的工人穿戴的工作服（图9.4-11），为什么要用包含金属丝的织物制成？
3. 答案 因为超高压输电线周围存在很强的电场, 带电作业的工人直接进入这样的强电场会有生命危险。如果工人穿上包含金属丝的织物制成的工作服, 这身工作服就像一个金属网罩, 可以起到静电屏蔽的作用, 使超高压输电线周围的电场被工作服屏蔽起来,工人就可以安全作业了。
4.在燃气灶和燃气热水器中，常常安装电子点火器，接通电子线路时产生高电压，通过高压放电的电火花来点燃气体。点火器的放电电极是钉尖形（图9.4-12）。这是为什么？与此相反，验电器的金属杆上端却固定一个金属球而不做成针尖状，这又是为什么？
4. 答案 点火器的放电电极做成钉尖形是利用尖端放电现象, 使在电压不高的情况下也容易点火。
验电器的金属杆上端固定一个金属球是为了防止出现尖端放电现象, 使验电器在电压较高时也不会放电 (漏电)。
5.当我们使用有线话筒扩音时，有些由于周围环境中的静电现象或其他原因产生的电信号会通过话筒线混入功率放大器中进行放大，影响扩音的效果。因此，很多优质的话筒线在构造上都采取了防备措施。请观察图9.4-13的话筒线，你知道它采用了什么方法防止干扰信号从话筒线上侵入吗？
5. 答案 使用金属网状编织层把话筒线包裹起来, 屏蔽周围环境的干扰信号。
感谢观看
THANK YOU