第一章 第7节
考点
对应题号
1.静电平衡的理解及应用
3、4、5、7、8、9、11
2.静电屏蔽的理解及应用
1、6、10、12
3.尖端放电
2
[基础训练]
1．电工穿的高压作业服是用铜丝编织的，下列说法正确的是( )
A．铜丝纺织的衣服不易拉破
B．电工被铜丝的衣服所包裹，使体内电势为零
C．电工被铜丝的衣服所包裹，使体内电场强度为零
D．铜丝电阻小，能对人体起到保护作用
C 解析 电工穿的高压作业服是用铜丝编织的，这样可以起静电屏蔽作用，使处于高压工作的中电工处于电场为零的工作环境中，并不是不易拉破或是电阻小起保护作用，选项C正确，A、D错误；人体中的电场为零，但不表示电势为零，选项B错误．
2．(多选)请用学过的电学知识判断下列说法正确的是( )
A．电工穿绝缘衣比穿金属衣安全
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，待在汽车里比待在木屋里要安全
BD 解析 电力工人高压带电作业，全身穿戴金属丝网制成的衣、帽、手套、鞋，可以对人体起到静电屏蔽作用，使人安全作业，选项A错误；因为塑料和油容易摩擦起电，产生的静电荷不易导走，形成静电积累，会造成爆炸和火灾事故，选项B正确；小鸟的两爪之间的距离很小，故小鸟的两爪之间的电压也很小，故不会对小鸟造成危害，选项C错误；一辆金属车身的汽车是最好的“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，选项D正确．
3．如图所示，把带正电的金属球A支于绝缘支座上，其附近另有一绝缘支座上放有一个不带电的导体B.设无穷远处的电势为零，由于静电感应，导体B上的自由电子将重新分布，则达到静电平衡后，导体B上各点的电势情况是( )
A．各点电势都等于零
B．各点电势都高于零
C．各点电势都低于零
D．其左端电势低于零，右端电势高于零
B 解析 把一个在绝缘支架上不带电的枕形导体放在带正电的导体A附近，达到静电平衡后，枕形导体是个等势体，带正电的导体产生的是发散的电场，产生的电场的电场线如图所示，由于沿着电场线电势降低，以无穷远处的电势为零，那么电场中的所有电势都是正值，选项A、C、D错误，B正确．
4．如图所示，在两组静电实验中，A组实验中能使左边的验电器的箔片张开，但是B组实验中未能使左边的验电器的箔片张开，通过现象对比得到处于静电平衡的导体的特点是( )
A．导体内部场强处处为零
B．整个导体是个等势体
C．在导体外表面，越尖锐的位置，电荷密度越大
D．导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的外表面
D 解析 本实验得到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，故选项D正确．
5．如图所示，Q带负电荷，导体P在a处接地，下列说法正确的是( )
A．Q在导体P左侧时，导体P的a端带正电荷，b端不带电荷
B．Q在导体P左侧时，导体P的a端不带电荷，b端带负电荷
C．Q在导体P右侧时，导体P的a端带正电荷，b端带负电荷
D．Q在导体P右侧时，导体P的a端带负电荷，b端带正电荷
A 解析 Q在导体左侧时，金属导体P接地时与大地组成一个新的导体，a为新导体的靠近Q的一端，而大地是远离Q的一端，由于静电感应的作用，靠近Q的一端会带上与Q相反的电荷，即带上正电荷，接地的过程应是b端感应出来的负电荷被导到大地上，所以b端不带电，选项A正确，B错误；同理分析Q在右侧时，导体P的b端带正电荷，a端不带电，选项C、D错误．
6．一金属球，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，则( )
A．Ea最大 B．Eb最大
C．Ec最大 D．Ea＝Eb＝Ec
C 解析 金属球发生静电感应现象，静电平衡后，金属球内各处的场强为零，它是MN上的电荷产生的场强跟球上感应电荷产生的场强的矢量和，感应电荷在a、b、c三点产生的场强大小等于带电体MN在a、b、c三点产生的场强，二者方向相反，a、b、c三点中，c点离MN最近，a点离MN最远，在MN产生的电场中c点场强最大，a点场强最小，感应电荷在c点的场强也最大，选项C正确．
7．(多选)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
ACD 解析 球壳内正电荷产生电场，使球壳处于静电平衡状态，在球壳的内表面出现等量异种电荷，球壳的外表面出现等量同种电荷，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，球壳的内表面仍带异种电荷，球壳的外表面无感应电荷，球壳外也没有静电场，这就是接地导体球壳的静电屏蔽作用，故选项A、C正确，B错误．若将接地线断开再移去球壳内正电荷时，球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，故选项D正确．
8．(多选)如图所示，当在真空中把一导体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．导体上的感应电荷在M点产生的场强大于在N点产生的场强
D．导体上的感应电荷在M、N两点产生的场强相等
AC 解析 导体AB缓慢移动，导体AB内部可以认为始终处于静电平衡状态，导体内部场强始终为零，选项B错误；由于AB距P越来越近，A、B两端积累的电荷会越来越多，选项A正确；M点距小球P的距离比N点要近，带负电小球P在M点产生的场强大于在N点产生的场强，而导体内部的合场强处处为零，那么导体上的感应电荷在M点产生的场强就大于在N点产生的场强，选项C正确，D错误．
[能力提升]
9．(多选)如图所示，带负电的点电荷旁有一接地大金属板，A为金属板内的一点，B为金属板左侧外表面上的一点，下列关于金属板上感应电荷在A点和B点产生的场强方向判断正确的是( )
A．感应电荷在A点产生的场强沿E1方向
B．感应电荷在A点产生的场强沿E2方向
C．感应电荷在B点产生的场强可能沿E3方向
D．感应电荷在B点产生的场强可能沿E4方向
BC 解析 金属板内部场强为零，点电荷在A点产生的场强方向为E1，感应电荷产生的场强为E2，二者叠加后才能为零，故选项A错误，B正确．B点为金属板左侧外表面上的一点，B点的合场强方向应垂直金属板表面向左，而点电荷引起的分场强指向负电荷，将合场强分解，一个方向指向负电荷，一个方向可能为题目所给的E3方向，故选项C正确，D错误．
10．(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
ABD 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，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，靠近Q的一端带负电荷，故所带电荷量不为零，选项C错误．
11．如图所示，一导体AB放在一负电荷的电场中，导体AB与大地是绝缘的，当导体处于静电平衡时：
(1)比较A端和B端电势的高低；
(2)比较A点和B点场强大小；
(3)比较A、B端外表面场强大小；
(4)若A端接地，AB导体带什么电荷？
(5)若把A端和B端用导线连接，A、B端电荷会中和吗？
解析 (1)AB导体处于静电平衡状态，是等势体，φA＝φB.
(2)A点和B点场强均为零，EA＝EB＝0.
(3)利用电场线分布可知A端分布密，E′A>E′B.
(4)导体AB处于负电荷的电场中，其电势低于大地的零电势，负电荷要从导体AB流向大地，导体AB带正电，与A、B哪端接地无关．
(5)A端和B端等势，电荷不沿导体移动，电荷不会中和．
答案 见解析
12．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，它们之间的距离为L，如果在两个点电荷连线的中点O处有一个半径为r(2r解析 两个点电荷和金属球上的感应电荷在O点处产生的场强的矢量和为零，故球壳上的感应电荷在O点处的场强与两点电荷在O点产生的合场强大小相等、方向相反．
E＝＋＝，方向沿AB连线指向B.
答案 沿AB连线指向B
课件39张PPT。静电场第一章 第7节 静电现象的应用1．静电平衡状态：导体中(包括表面)_____________不再发生定向移动，我们就认为导体达到了静电平衡状态．要点一 静电平衡状态下导体的电场自由电子2．静电平衡状态下导体的特点
(1)处于静电平衡状态的导体，内部的___________处处为零．
(2)处于静电平衡状态的整个导体是一个____________，它的表面是一个等势面．
(3)表面处的场强不为零，表面处的场强方向跟导体表面___________.
(4)导体上的电荷只分布在导体的_____________，并且在导体表面越尖锐的位置，电荷___________越大．场强等势体垂直外表面上密度1．尖端放电：导体尖端的电荷密度很大，附近的___________很强，使周围中性空气分子电离，变成带电粒子，这些带电粒子在强电场的加速下，会使更多的空气分子电离，产生大量的_____________，与导体尖端的电荷符号相反的粒子被___________到尖端，跟尖端上的电荷___________，这相当于尖端___________电荷，这种现象叫做尖端放电．要点二 静电现象的应用电场带电粒子吸引中和失去2．静电屏蔽：导体处于静电平衡时，内部场强处处为零，表现为电中性，若导体是空腔的，空腔部分的___________也处处为零，无论导体外部的电场是什么样的，电场都不会___________导体内部，金属壳的这种作用叫做静电屏蔽．场强影响 思考：为什么安装了防盗网的室内手机信号不好，没安防盗网的室内手机信号好？
若把手机放入金属网罩中，金属网罩对手机信号起到屏蔽作用，安装防盗网对手机信号有一定影响，故安装了防盗网的室内手机信号不如没安防盗网的室内手机信号好．1．静电平衡的实质
(1)在达到静电平衡的过程中，外电场引起导体内自由电荷的定向移动使导体两侧出现感应电荷，感应电荷的电场和外电场方向相反，使合场强减小，随着感应电荷的继续增加，合场强逐渐减小，直至合场强为零，自由电荷的定向移动停止．考点一 对静电平衡状态的理解 (2)静电平衡时：导体内存在两个电场：外电场E0和感应电荷在导体内部产生的附加电场E′，在导体内部各位置 ，附加电场E′与外电场E0方向相反、大小相等，导体内各位置的合场强为零，自由电荷所受合力为零．
(3)当外电场、导体在电场中的位置或导体的形状发生变化时，自由电荷还要继续定向移动，直到再次达到平衡，因此静电平衡也是一个动态平衡．
2．对孤立带电导体的理解
对一孤立带电导体，可视为导体处于自己所带电荷的电场中，达到静电平衡时，也有两个基本特点：一是导体内部的场强处处为零，二是导体所带电荷只能分布在导体的外表面上．这种情况下导体内部场强为零的本质是：导体表面所带全部电荷在内部任一处产生的电场强度的矢量和为零．
3．静电平衡状态下导体上电荷的分布特点
(1)内、外表面分布不同，电荷都分布在外表面，导体内部没有净电荷．
(2)在导体外表面，越尖锐的位置，电荷的密度越大，凹陷的位置几乎没有电荷．(3)“远近端”电荷的电性相反，电荷量相等．
①如图甲所示，处于静电平衡状态的导体，离场源电荷较近和较远的两端将感应出等量的异种电荷，即“远同近异”．
②如图乙所示，当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，有些问题中所提到的“用手触摸某导体”其实就是导体通过人体与大地构成一个大导体．
求解感应电荷的电场
【例题1】 如图所示，两个不带电的导体A和B，用一对绝缘柱支持使它们彼此接触．把一带正电荷的物体C置于A附近，贴在A、B下部的金属箔都张开，则( )
A．此时A带正电，B带负电
B．此时A电势低，B电势高
C．移去C，贴在A、B下部的金属箔都闭合
D．先把A和B分开，然后移去C，贴在A、B下部的金属箔都闭合思维导引：不要误以为因B带正电，B的电势就高，实际上电场中的导体是一个等势体，A、B电势相等．
答案 C
解析 由于静电感应，A带负电，B带等量正电，若移去C，A，B所带等量正负电荷中和，金属箔闭合，选项C正确，A错误；处于电场中的导体是等势体，选项B错误；若先把A、B分开，然后移去C，A、B所带电荷就不能中和，金属箔不再闭合，选项D错误．D 1．静电屏蔽的实质
静电屏蔽的实质是利用了静电感应现象，使金属壳内感应电荷的电场和外加电场矢量和为零，好像是金属壳将外电场“挡”在外面，即所谓的屏蔽作用，其实是壳内两种电场并存，矢量和为零而已．考点二 静电屏蔽2．静电屏蔽的两种情况
(1)导体外部的电场影响不到导体内部
静电屏蔽的本质是静电感应，导体外面的电场不影响导体内部，是因为外电场与导体表面的感应电荷在导体内部任一点的场强叠加后合场强为零．
如图甲所示，把验电器靠近带电体，箔片会张开，但如果把验电器置于金属网罩内，再靠近带电体，箔片不再张开，如图乙所示，说明网罩内不受外电场的影响．
(2)接地导体的内部电场影响不到导体外部
接地导体的内部电场不影响导体外部，是因为导体外部的感应电荷都被排斥入地，在只有施感电荷和内壁感应出的异种电荷的情况下，两部分电荷在导体外部任何一点的场强叠加后合场强为零．一封闭的导体球壳内部空间有一点电荷＋q，由于静电感应，导体球壳内外表面感应出等量的异种电荷，其电场线分布如图甲所示；当把导体球壳接地后，＋q在壳内的电场对外部空间就没有影响了，此时的电场线分布如图乙所示．
(1)分析静电屏蔽问题时首先要分清外壳是否接地．
(2)实际应用中金属外壳不必严格完全封闭，用金属网罩代替金属壳体也能起到屏蔽作用．【例题2】 (多选)如图所示，一个不带电的导体球N置于空心导体球M附近，现将另一个带电荷量为Q的金属球放于空腔导体M内，则( )A．若M接地，N上无感应电荷
B．若M不接地，且M原来不带电，N上无感应电荷
C．若M不接地，且M原来不带电，N上有感应电荷
D．若M不接地，且M原来带电，N上一定有感应电荷思维导引：M接地，起到屏蔽作用，只有M内有电场，N上没有感应电荷；若M不带电，也不接地，在M内外都有发散电场．
答案 AC
解析 (1)若M接地，分析N上带电情况(2)若M不接地
①M原来不带电，分析N上带电情况
②M原来带电，分析N上带电情况【变式2】 如图所示，把原来不带电的金属壳B的外表面接地，将一带正电的小球A从小孔中放入球壳内，但不与B发生接触，达到静电平衡后，则( )
A．B的空腔内电场强度为零
B．B不带电
C．B的外表面带正电
D．B的内表面带负电D
解析 因为金属壳的外表面接地，所以外表面没有感应电荷，只有内表面有感应电荷分布，且由于A带正电，B的内表面带负电，选项D正确，B、C错误；B的空腔内有带正电的小球A产生的电场和金属壳内表面感应电荷产生的电场，所以空腔内电场强度不为零，选项A错误．1．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( )A
解析 不易直接判断感应电荷在A点产生的场强的方向，可转换为－Q在A点产生的场强的方向，利用E合＝0，判断感应场强的方向，因此在盘中A点激发的附加场强E′应与－Q在A点产生的场强等大反向，选项A正确．D 3．如图所示是检验带电体A(上表面)、B(尖端)处带电情况的实验装置．则( )
A．带电体A处比B处电荷密集
B．带电体B处比A处电荷密集
C．验电器的C处做成球形是为了美观需要
D．验电器的C处做成球形是为了让更多电荷分布在C处B
解析 电荷在导体表面的分布是不均匀的，根据尖端放电原理可知，在导体外表面越尖锐的位置，单位面积上分布的电荷量越多，所以带电体B处比A处电荷密集，故选项A错误，B正确；验电器的C处做成球形是为了使更多的电荷分布在比较尖的金属箔片上，故选项C、D错误．4．如图所示，一厚度不计的金属圆桶带电荷总量为Q＝＋4×10－6 C．
(1)此时，金属桶内、外表面带电荷量分别为多少？
(2)如果用丝线在桶内悬挂一带电荷量q＝－2×10－6 C的小球，桶内、外表面带电荷量分别为多少？(3)若桶内金属小球与内表面接触一下，桶内、外表面带电荷量分别为多少？
(4)若小球悬挂时，用手接触一下桶外表面，然后再将小球从桶中取出，则金属桶内、外表面带电荷量又为多少？
解析 (1)q内＝0，q外＝＋4×10－6 C．
(2)q内＝＋2×10－6 C，q外＝＋2×10－6 C．
(3)q内＝0，q外＝＋2×10－6 C．
(4)q内＝0，q外＝＋2×10－6 C．
答案 见解析
