1.7静电现象的应用 练习Word版含解析

一、选择题(1、8、9为多项选择题，其余为单项选择题)
1．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定向运动
D．以上说法均不正确
解析　静电平衡时导体内无电场，故A项正确．导体内部没有净电荷，净电荷只分布在表面，故B项正确．平衡时内部无电场，所以也没有电荷定向运动，故C项正确．
答案　ABC
设置目的　考查静电平衡状态下导体的特点
2．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
解析　静电平衡原因是导体内部任一位置外电场与感应电场的矢量和是零．
答案　C
3．一个不带电的空心金属球，在它的球心处放一个正电荷，其电场分布是图中的(　　)
解析　球内表面感应出负电荷，球壳层内属于“内部”处于静电平衡状态，无电场．导体壳原来不带电，由于内表面带负电，所以外表面带等量的正电．正电荷产生的场强垂直于球壳表面向外，故B项正确．
答案　B
设置目的　考查不接地时球壳带电特点
4.如图所示，在原来不带电的金属细杆ab附近P处，放置一个正点电荷，达到静电平衡后，下列说法正确的是(　　)
A．a端的电势比b端的高 B．b端的电势比d点的低
C．a端的电势不一定比d点的低 D．杆内c处的场强的方向由a指向b
解析　处于静电平衡状态的导体，内部场强为零，整体是一个等势体，故B项正确．
答案　B
设置目的　考查静电平衡状态下导体的性质
5.一金属球，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EA、EB、EC，三者相比(　　)
A．EA最大　　　　　　　 B．EB最大
C．EC最大 D．EA＝EB＝EC
解析　感应电荷在A、B、C三点产生的电场强度分别与MN在A、B、C三点产生的电场强度大小相等、方向相反，由于C点离MN最近，故EC最大，EB次之，EA最小，故C项正确．
答案　C
6．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′的方向在图中正确的是(　　)
解析　场源电荷是负电荷，其在A点产生的电场方向指向－Q，故圆盘上感应电荷的电场方向背离－Q方向．
答案　A
7.已知均匀带电的球壳在壳内任意一点产生的电场强度均为零，在壳外某点产生的电场强度等同于把壳上电量全部集中在球心处的点电荷所产生的电场强度．在真空中现有一半径为R、电荷量为＋Q的均匀带电球，球心位置O固定，P为球外一点，M为球内一点，如图所示，以无穷远为电势零点，关于P、M两点的电场强度和电势，下列说法中正确的是(　　)
A．若Q不变，P点的位置也不变，而令R变小，则P点的场强不变
B．若Q不变，P点的位置也不变，而令R变大(P点仍在球外)，则P点的电势升高
C．若Q不变，M点的位置也不变，而令R变小(M点仍在球内)，则M点的电势不变
D．若Q不变，M点的位置也不变，而令R变大，则M点的场强减小
解析　A项，若R变小，但P点的位置不变，P到Q的距离r不变，由E＝k可知，P点的场强不变，故A项正确；B项，若R变小，由于P点的电场强度不变，所以从一电荷从P点移到无穷远处(电势为零)，电场力做功不变，P与无穷远处间的电势差不变，因而P点的电势不变．故B项错误；C、D两项，若R变小(M点仍在壳内)，根据题意可知，M点的电场强度仍为零，不变，因此球壳内的电势处处相等，由于球壳的变小，导致电荷从球壳移到无穷远处电场力做功增加，而球壳的电势比零大，所以球壳处的电势升高，M点的电势升高，故C、D两项错误；故选A项．
答案　A
8.如图所示，原来不带电的金属球壳内壁接地，将一带正电的小球放入其中，但不与球壳接触，则(　　)
A．球壳内壁带负电
B．球壳外壁带正电
C．球壳外壁不带电
D．若将接地线去掉再移出正电荷，壳外壁带负电
解析　球壳内正电荷产生电场，使球壳处于静电平衡状态，在球壳的内外表面出现等量异种电荷，当球壳接地时，不论内表面接地还是球壳外表面接地，待稳定后球壳的电势必定为零．球壳的外表面无感应电荷，球壳外也没有静电场，这就是接地导体壳的静电屏蔽作用．故A、C项正确．若将接地线断开再移去壳内正电荷时，壳内表面的负电荷就会分布到球壳的外表面上，内壁不再带电．故D项正确．
答案　ACD
设置目的　考查对于“近端”“远端”的判断
9.如图所示，在真空中把一原来不带电的绝缘导体向带负电的小球P缓缓靠近(不相碰)，下列说法正确的是(　　)
A．B端的感应电荷越来越多
B．导体内电场强度越来越大
C．导体的感应电荷在M点产生的电场强度恒大于在N点产生的电场强度
D．导体的感应电荷在M、N两点产生的电场强度相等
解析　在绝缘导体向带电小球移动过程中，导体中自由电荷受到外电场的作用力变大，使自由电荷不断定向移动，故A项正确．由于导体缓慢移动，所以移动过程中导体可视为总是处于静电平衡状态，其内部电场强度应等于零，故B项错误．要使导体内合电场强度等于零，感应电荷在M、N两端的电场强度应与带电小球P在M、N两端产生的电场强度大小相等、方向相反，由E＝可知C项正确，D项错误．
答案　AC
设置目的　考查静电平衡时导体特点
10.如图所示，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三点的电场强度E和电势φ的关系是(　　)
A．Ea>Eb>Ec，φa>φb>φc B．Ea＝Eb>Ec，φa＝φb>φc
C．Ea＝Eb＝Ec，φa＝φb>φc D．Ea>Ec>Eb，φa>φb>φc
解析　静电平衡导体内E＝0即Eb＝0，沿电场线方向电势越来越低，在球形导体外的电场分布与正点电荷的电场类似，故D项正确．
答案　D
设置目的　考查静电平衡时导体的电势分布规律
11．如图所示，A、B为两个验电器，在B上装有一个几乎封闭的空心金属球C(仅在上端开有小孔)，最初B和C带电，A不带电．D是带有绝缘柄的金属小球．老师在课堂上利用这些器材分别完成了下面两个演示实验：第一次如图1，使不带电的D先跟C的外部接触，再让D跟A的金属球接触，这样操作若干次，发现A的箔片张开；第二次如图2，而让不带电的D先跟C的内部接触，再让D跟A的金属球接触，这样操作若干次，发现A的箔片始终不张开．由以上实验，能直接得到的结论是(　　)
A．电荷分布在C的外表面 B.带电的C是一个等势体
C．电荷总量是守恒的 D.处于静电平衡状态的导体内部场强为零
解析　由以上的演示可知，C球的外表面一定有电荷，而内表面不存在电荷；但是不能证明电荷是均匀分布的，同时也不能说明C是等势体；同时本实验中也无法确定电荷关系，故并不能证明电荷的总量是守恒的；故A项正确，B、C、D三项错误．故选A项．
答案　A
12.如图所示，空心导体上方有一靠的很近的带电体，带有正电荷．有一束带负电的小液滴(重力忽略不计)，以速度v水平飞入空心导体腔内，则小液滴的运动情况可能是(　　)
A．匀速直线运动 B．变速直线运动
C．向上偏转的类平抛运动 D．平抛运动
解析　金属是等势体，那么金属容器内壁每个点都是等势的，那么容器内部不可能有电场存在，否则沿着电场线电势会降低，既然容器内部没有电场那么小球就不受电场力．上述现象也称静电屏蔽；故电荷不受力就做匀速直线运动，故A项正确，B、C、D三项错误．故选A项．
答案　A
二、非选择题
13．(2019·甘肃省兰州)在研究空腔导体表面的电荷分布实验中，取两个验电器A和B，在B上装一个上端开口的金属球壳，使B带电，A不带电．用带有绝缘柄的小球C跟B的外部接触，再让C与A的金属球接触，这样操作若干次，观察A的箔片的变化．重复上述操作，不过这一次让C在B的内表面与A之间反复接触，观察A的箔片的变化．通过这个实验可以得出结论：________．某同学用导线将B的内表面与A小球连接，可观察到A的箔片是________(填“张开”“不张开”)的．
解析　题目中，手持一个带绝缘柄的金属小球C，把C接触B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，说明了金属圆筒B的内部是不带电的；若把C接触B的外壁．再移出与A的金属小球接触，可看到A的金箔张开，说明了金属圆筒B的外部是带电的；通过这个实验可以得出结论：电荷只分布在导体外表面；某同学用导线将B的内表面与A小球连接，可观察到A的箔片是张开的．
答案　电荷只分布在导体外表面　张开
14.如图所示，在相距r、带电荷量分别为＋Q和－Q的两个点电荷的连线中点放一半径为R的金属球，求球上感应电荷在球心O处的场强大小和方向．
解析　由于处于静电平衡状态的导体内部场强为零，即＋Q、－Q和感应电荷在球心处的合场强为零，因此只需计算＋Q、－Q分别在球心处产生的场强．有：E1＝k，方向由O指向－Q、E2＝k，方向由O指向－Q，所以感应电荷在球心O处的场强大小为：E感＝E1＋E2＝2k＝，方向由O指向＋Q.
答案　　方向由O指向＋Q