2018年高中物理第1章静电场第4节电场中的导体随堂演练巩固提升鲁科版选修3_1

第4节 电场中的导体
[随堂检测]
1．下列哪些措施是为了防止静电产生的危害(　　)
A．在高大的建筑物顶端装上避雷针
B．在高大的烟囱中安装静电除尘器
C．静电复印
D．静电喷漆
答案：A
2．(多选)电力工作人员在几百万伏的高压线上进行带电作业，电工全身穿戴带电作业用屏蔽服，屏蔽服是用导电金属材料与纺织纤维混纺交织成布后再做成的服装，下列说法正确的是(　　)
A．采用金属材料编织的衣服目的是使衣服不易拉破
B．采用金属材料编织的衣服目的是利用静电屏蔽
C．电工穿上屏蔽服后，使体内场强为零
D．电工穿上屏蔽服后，使体内电势为零
解析：选BC．屏蔽服作用是在穿上后，使处于高压电场中的人体外表面各部位形成一个等电位屏蔽面，从而防护人体免受高压电场及电磁波的危害．等电位说明电势相等而不是等于0，等电势时电势差为0，电场强度为0，B、C正确，A、D错误．
3．(多选)带正电的小球放在不带电的空心金属球的外部或内部，下列情况下放在P点的试探电荷受力为零的是(　　)
解析：选ABD．A图和B图中金属球内部的场强为零，故放在P点的试探电荷受力为零，选项A、B正确；当小球放在金属球内部时，内部电场和外部电场均不为零，故C图中试探电荷受力不为零，选项C错误；当小球放在金属球内部，且外部接地时，则金属球内部场强不为零，外部场强为零，故放在P点的试探电荷受力为零，选项D正确．
4．如图所示，a、b是两个正点电荷，MN是a、b连线的中垂线，P是MN上一点，关于P点的场强方向，下列说法正确的是(　　)
A．若Qa＞Qb，P点场强指向MN左侧
B．若Qa＝Qb，P点场强沿MN向上
C．若Qa＜Qb，P点场强指向MN右侧
D．若Qa＝Qb，P点场强沿MN向下
解析：选B．a、b在P点产生的场强方向如图所示. 若Qa＞Qb，有Ea＞Eb，合场强方向偏向MN右侧，A错．若Qa＝Qb，合场强方向沿MN向上，B对，D错．若Qa＜Qb，Ea＜Eb，合场强方向偏向MN左侧，C错．
[课时作业]
一、单项选择题
1．一个不带电的空心金属球，在它的球心处放一个正电荷，其电场分布是下图中的(　　)
解析：选B．由静电平衡的知识知，金属球壳壳内场强为0，没有电场线；外壳的外部感应出正电荷，向外辐射．故B选项正确．
2．使一个绝缘导体所带电荷量增加一些，则导体内部的场强将(　　)
A．一定增强　　　　　　　 B．一定减弱
C．可能增强也可能减弱 D．保持不变
解析：选D．孤立带电体是处于静电平衡状态的导体，内部场强处处为零，不随电荷量的变化而变化．故选项D正确．
3．(2018·安徽合肥八中高二月考)如图所示，用金属网把验电器罩起来，再使带电金属球靠近验电器，则下面关于验电器箔片的说法正确的是(　　)
A．箔片张开
B．箔片不张开
C．带电金属球电量足够大时才会张开
D．箔片张开的原因是金属网罩感应带电产生的电场
解析：选B．静电屏蔽：为了避免外界电场对仪器设备的影响，或者为了避免电器设备的电场对外界的影响，用一个空腔导体把外电场遮住，使其内部不受影响，也不使电器设备对外界产生影响，故用金属网把验电器罩起来，再使带电金属球靠近验电器，箔片不张开，故B正确，A、C、D错误．
4．一金属球，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三点的场强大小分别为Ea、Eb、Ec，三者相比(　　)
A．Ea最大 B．Eb最小
C．Ec最大 D．Ea＝Eb＝Ec
解析：选C．处于静电平衡的导体内部场强处处为零，故a、b、c三点的场强都为零．静电平衡的导体内部场强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的场强与MN在这一点形成的电场的场强等大反向，比较a、b、c三点感应电场的场强，实质上是比较带电体MN在这三点的场强，由于c点离MN最近，故MN在c点的场强最大，感应电荷在c点的场强也最大，故C选项正确．
5．真空中，有两个等量异种电荷，电荷量均为q，相距为r，两点电荷连线中点处的电场强度大小为(　　)
A．0 B．
C． D．
解析：选D．两点电荷在连线中点处的场强大小相等，方向相同，都等于E＝＝，故中点处的合场强E合＝2E＝，选项D正确．
6．(2018·甘肃兰州第一高级中学期中)在点电荷－Q的电场中，一金属球处于静电平衡状态，A为球内一点，B为球外表面附近一点，则球上感应电荷在A点和B点所激发的附加场强EA′和EB′的方向在下图中最可能正确的是(　　)
解析：选C．金属球达到静电平衡后，金属球内各点的合场强为零，感应电荷产生的电场强度与－Q产生的电场强度大小相等、方向相反，点电荷－Q在A点产生的场强方向指向－Q，则感应电荷激发的附加场强背离－Q；因球处于静电平衡时，球面是等势面，电场线与等势面垂直，故B点的合场强方向沿OB方向指向球外，而－Q在B点的场强沿BQ方向，可知球面的感应电荷在B点的场强方向如C图所示，故C正确，A、B、D错误．
二、多项选择题
7．如图，四组静电实验中，能使左边的验电器的金箔张开的是(　　)
解析：选AC．处于静电平衡状态下的导体所带的电荷都分布在导体的外表面，用导线连接之后，左边的金箔也是外表面，故A、C均正确，B错误．D选项中由于静电屏蔽的作用，验电器不受外电场的影响，故金箔是闭合的．
8．如图所示，在真空中把一绝缘导体向带负电的小球P缓缓靠近(不相碰)，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
解析：选AC．根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，故N端带负电荷越多，M端带的正电荷也越多，故A正确；导体处于静电平衡状态，内部场强处处为零，故B错误；在同一点感应电荷的场强和带电小球的场强等大、反向、共线，由于带电小球在M点产生的场强大，故感应电荷在M点产生的场强也大，故C正确，D错误．
9．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.下列实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A跟取电棒C的导体部分相连，再把取电棒C与B的内壁接触
D．使验电器A靠近B
解析：选BCD．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；B项中可以使取电棒C带电，从而使A带电；C项中用绝缘导线实际上是将验电器A和B连成了一个导体，A因接触而带电；D项中是感应起电．所以B、C、D项正确．
10．如图所示，接地的金属板右侧有固定的点电荷＋Q，a、b点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，左侧表面不带电
C．整个导体，包括表面上的a、b点，是一个等势体，且电势等于零
D．a、b两点的电场强度不为零，且a、b两点电场强度方向相同，但a点的电场强度比b点的电场强度要强(大)一些
解析：选BCD．金属板若不接地，右侧表面将有感应的负电荷，左侧表面将有感应的等量正电荷，现金属板接地，静电平衡时左侧表面不带电，整个金属板的电势都为零，所以A错误，B、C正确；金属板接地时，右侧表面上仍有感应负电荷，而且a点附近的电荷面密度(单位面积上的电荷量)比b点附近的电荷面密度要大些，电场线也密一些，电场强度要大些；整个金属板是等势体，右侧表面是等势面，电场线与等势面垂直，可见a、b两点的电场强度方向都垂直指向右侧面，方向相同，选项D正确．
三、非选择题
11．(2018·福州高二检测)在真空中有两个点电荷A和B，电荷量分别为－Q和＋2Q，相距为2l，如果在两个点电荷连线的中点O有一个半径为r(r?l)的空心金属球，且球心位于O点，如图所示，则球壳上的感应电荷在O处的场强的大小为多少？方向如何？
解析：根据电场的叠加和静电平衡，球心O处的合场强为零
即感应电荷在O处产生的电场强度与A、B两点电荷在O处所产生的合场强等大、反向
即E感＝EA＋EB＝＋＝
因为A、B在O处产生的合场强方向向左，所以E感方向向右．
答案：　向右
12.在场强为E的匀强电场中，取O点为圆心，r为半径作一圆周，在O点固定一电荷量为＋Q的点电荷，a、b、c、d为相互垂直的过圆心的两条直线和圆周的交点，当把一检验电荷＋q放在d点恰好平衡时(如图所示)．
(1)匀强电场场强E的大小、方向如何；
(2)检验电荷＋q放在点c时，受力Fc的大小、方向如何；
(3)检验电荷＋q放在点b时，受力Fb的大小、方向如何．
解析：(1)由题意可知F1＝k，F2＝qE
由于F1＝F2，
所以qE＝k，E＝k
匀强电场方向沿db方向．
(2)检验电荷放在c点
Ec＝＝E＝k
所以Fc＝qEc＝k
方向与ac方向成45°角斜向下(如图所示)．
(3)检验电荷放在b点：Eb＝E2＋E＝2E＝2k
所以Fb＝qEb＝2k，
方向沿db方向．
答案：(1)k，方向沿db方向
(2)k，方向与ac方向成45°角斜向下
(3)2k，方向沿db方向