2019-2020学年高中物理人教版选修3-1:1.7静电现象的应用 课时作业(含解析)

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名称 2019-2020学年高中物理人教版选修3-1:1.7静电现象的应用 课时作业(含解析)
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资源类型 教案
版本资源 人教版(新课程标准)
科目 物理
更新时间 2020-06-20 13:41:58

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文档简介

1.7静电现象的应用
课时作业(含解析)
1.如图所示,A、B是两个带有绝缘支架的金属球,它们原来均不带电,并彼此接触,现将用丝绸摩擦过的玻璃棒C靠近A(C与A不接触),然后将A、B分开,最后将C移走.关于A、B的带电情况,下列判断正确的是(

A.A带正电,B带负电
B.A带负电,B带正电
C.A、B均不带电
D.A、B均带正电
2.一带负电的绝缘金属小球被放在潮湿的空气中。经过一段时间后,发现该小球上带有的负电荷几乎不存在了,这说明(

A.小球上原有的负电荷逐渐消失了
B.在此现象中,电荷不守恒
C.小球上负电荷减少的主要原因是潮湿的空气将电子导走了
D.该现象不遵循电荷守恒定律
3.如图所示,在水平放置的光滑接地金属板中点正上方h高处,有一带正电的点电荷Q,一表面绝缘、带正电的小球(可视为质点,且不影响原电场)以速度v0在金属板上自左端向右端运动,则(  )
A.小球先做减速后做加速运动
B.运动过程中小球的电势能先减小后增大
C.金属板上的感应电荷对点电荷Q的作用力
D.金属板上的感应电荷对点电荷Q的作用力
4.请用学过的电学知识判断下列说法正确的是(  )
A.飞机轮胎用导电橡胶制成
B.只有很小的带电物体才能视为点电荷
C.打雷时,呆在汽车里比呆在木屋里要危险
D.经过摩擦使某物体带负电,那么该物体在摩擦过程中产生了额外的电子
5.下列做法中,属于预防静电危害的是(  )
A.用静电吸附粉尘
B.用静电喷涂油漆
C.复印机对碳粉的静电吸附
D.运输汽油等易燃易爆物品的车辆拖一条铁链在地上
6.在一个导体球壳内放一个电量为+Q
的点电荷,用
E
表示球壳外任一点的场强,则(  )
A.当+Q
在球壳中央时,E=0
B.不论+Q
在球壳内何处,E
一定为零
C.只有当+Q
在球心且球壳接地时,E=0
D.只要球壳接地,不论+Q
在球壳内何处,E
一定为零
7.有一接地的导体球壳,如图所示,球心处放一点电荷q,达到静电平衡时,则
A.q与球壳内表面的感应电荷在壳外的合场强为零
B.球壳内、外表面的感应电荷在壳外的合场强为零
C.q在球壳外产生的电场强度为零
D.q的电量变化时,球壳外电场随之改变
8.如图所示,当带正电的球C移近不带电的枕形金属导体时,枕形导体上的电荷移动情况是(

A.枕形金属导体上的正电荷向BC端移动,负电荷不移动
B.枕形金属导体上的自由电子向A端移动,正电荷不移动
C.枕形金属导体上的正、负电荷同时分别向B端和A端移动
D.枕形金属导体上的正、负电荷同时分别向A端和B端移动
9.下列措施中不是为了防止静电产生危害的是(  )
A.飞机的轮胎使用导电橡胶制成的
B.罐车尾部常拖一条铁链
C.电视机上装一根户外天线
D.在高大的建筑物顶端装上避雷针
10.如图是某款家用空气净化器及其原理示意图,污浊空气通过过滤网后尘埃带电.图中充电极b、d接电源负极,集尘极a、c、e接电源正极(接地)下列说法正确的是(  )
A.通过过滤网后空气中的尘埃带负电
B.尘埃在被吸附到集尘极e的过程中动能增大
C.c、d两个电极之间的电场方向竖直向上
D.尘埃被吸附到集尘极a的过程中所受电场力做负功
11.长为L的导体棒原来不带电,现将一带电量为+q的点电荷放在距棒左端R处,如图所示.当棒达到静电平衡后,棒上感应电荷在棒内中点产生的场强大小等于_____,方向为_____.
12.1752年,伟大的科学家__________(选填“富兰克林”或“伽利略”)冒着生命危险在美国费城进行了著名的风筝实验,把天电引了下来,发现天电和摩擦产生的电是一样的;避雷针的避雷原理是__________。到目前为止,科学实验发现的最小电荷量是电子所带的电荷量,这个电荷量用e表示,所有带电物体的电荷量都是e的整数倍,电荷量e叫做__________。
13.如图所示,A、B是两个不带电的相同的绝缘金属球,它们靠近带正电荷的金属球C。在下列情况中,判断A、B两球的带电情况:
(1)A、B接触后分开,再移去C,则A_________(正电,负电,不带电);
(2)A、B接触,先移去C后,再把A、B分开,则A______(正电,负电,不带电)。
14.如图所示,在探究处于静电平衡状态的带电导体表面的性质时,若已知带电导体表面A点附近电场强度EA=1000N/C,B点附近电场强度EB=10N/C。现将一个与导体带同种电荷的点电荷分别放在A、B两点附近处,并从静止开始释放,则点电荷在A、B两处加速度大小之比为________,若已经探明处于静电平衡状态的导体是一个等势体,其表面是一个等势面,将一个带异种电荷的点电荷从带电导体的附近某位置先后移到A、B两处,在这两种情况下带电导体的电场对该电荷所做的功的大小之比为________。若将该点电荷沿导体表面由A点移到B点,则电场力做功为________。(不考虑该电荷与导体之间电荷的转移)
15.静电复印时先使硒鼓带正电,再利用光学系统将原稿上的字迹的像成在晒鼓上,这样,在硒鼓上________电的墨粉与硒鼓表面接触后,墨粉就被“静电潜像”吸引,显出墨粉组成的字迹。最后,带______电的白纸与硒鼓表面墨粉组成的字迹接触,将墨粉吸到白纸上,就完成了复印的任务。
16.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?
(5)若把A端和B端用导线连接,A、B端电荷中和吗?
17.如图所示为一块很大的接地导体板,在与导体板相距为d的A处放有带电量为-q的点电荷.
(1)试求板上感应电荷在导体内P点产生的电场强度.
(2)试求感应电荷在导体外P'点产生的电场强度(P与P'点对导体板右表面是对称的);
(3)在本题情形,试分析证明导体表面附近的电场强度的方向与导体表面垂直;
(4)试求导体上的感应电荷对点电荷-q的作用力.
参考答案
1.B
【解析】
用丝绸摩擦过的玻璃棒C带正电荷,将C靠近A、B,由于感应起电,A带负电,B带正电,然后将A、B分开,最后将C移走,则A带负电,B带正电;
故选B。
2.C
【解析】
A.根据电荷守恒定律,电荷不能被消灭,也不能被创造,只会发生转移,故A错误.
BCD.此过程中电荷仍然守恒,电子没有消失,只是被潮湿的空气导走而已,仍然遵循电荷守恒定律,故B、D错误,C正确.
3.C
【解析】
AB.金属板在点电荷的电场中形成一个等势体,所以金属板表面的电场线与金属板表面处处垂直,小球运动过程受到竖直向下的重力和电场力、竖直向上的支持力,所以小球做匀速直线运动,电场力不做功,电势能不变,AB错误;
CD.根据题图电场线的分布,可以将金属板等效为距离正点电荷正下方处的等量负点电荷,根据库伦定律可知该负点电荷对正点电荷的作用力为
所以金属板上的感应电荷对点电荷Q的作用力,C正确,D错误。
故选C。
4.A
【解析】
A.飞机上的着地轮装有搭地线或用导电橡胶做轮胎,是为了及时地把飞机在飞行过程中由于摩擦而产生的电荷通过导体而转移给大地,以免发生放电现象,保证飞机和乘客的安全,故A正确;
B.在研究带电体间的相互作用时,若带电体的尺寸远小于它们之间的距离时,可把带电体看成点电荷,体积很大的带电体也可能看成点电荷,故B错误;
C.
一辆金属车身的汽车也是最好的“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。故C错误;
D.摩擦起电是电子由一个物体转移到另一个物体的结果,得到电子的物体带负电,失去电子的物体带正电,没有产生了额外的电子,故D错误。
故选A。
5.D
【解析】
ABC.用静电吸附粉尘、用静电喷涂油漆、复印机对碳粉的静电吸附等是静电的应用,故ABC错误;
D.汽车行驶时,油罐中的汽油随车的振动摩擦起电,如果不及时的将这些静电倒走,一旦出现放电现象,就会发生爆炸事故.拖地铁链使油罐表面与大地相连,使油罐罐体中的电荷不断地中和,不致造成放电产生火花引起油罐爆炸,这是预防静电的危害,故D正确.
6.D
【解析】
本题考查对静电屏蔽现象的理解。
【详解】
对于静电屏蔽现象,若场源电荷在导体球壳内(任意位置),仅当球壳接地时,外部无电场。故ABC错误,D正确。
7.A
【解析】
AB.金属球壳外表面接地,所以球壳外表面不带电,内表面带与q相反电性的电荷,当到达静电平衡状态后,q与球壳内表面的电荷在壳外的合场强为零。故A正确,B错误;
C.根据库仑定律可知,q在球壳外产生的电场强度不为零。故C错误;
D.由于球壳接地,在静电平衡后,球壳与大地是等势体,所以球壳外的电场为0,不随q的变化而发生变化,故D错误。
故选A。
8.B
【解析】
金属导体中可以自由移动的是电子,当带正电的球C移近不带电的枕形金属导体时,由于静电感应,A端带负电,B端带正电,因此自由电子向A端移动;故选项B正确,ACD错误;
故选B。
9.C
【解析】
A.飞机的轮胎使用导电橡胶制成的,可以有效将飞机上的静电导入大地,属于防止静电产生危害,故A错误;
B.油罐车在运动的过程中,因为里面的油在晃动,也会摩擦产生静电,后面拖一条的铁链就可以及时的把产生的静电导走,属于防止静电产生危害,故B错误;
C.电视机上装一根户外天线目的是接受电磁波,不属于防止静电产生危害,故C正确;
D.在高大的建筑物顶端装上避雷针是静电现象的防止,故D错误。
故选C。
10.AB
【解析】
A.
尘埃经过过滤网后背正极吸引,所以尘埃带负电,故A正确;
B.
尘埃在被吸附到集尘极e的过程中电场力做正功,动能增大,故B正确;
C.因为充电极b、d接电源负极,集尘极a、c、e接电源正极,所以
c、d两个电极之间的电场方向竖直向下,故C错误;
D.
尘埃被吸附到集尘极a的过程中所受电场力做正功,故D错误。
故选AB。
11.
沿pq连线且指向+q
【解析】
水平导体棒当达到静电平衡后,棒上感应电荷中点P处产生的场强大小与点电荷+q在该处产生的电场强度大小相等,方向相反.
则棒上感应电荷在棒内中点产生的场强大小为:,
由于P处的合场强为零,所以感应电荷产生的场强方向与点电荷+q在该处产生的电场强度的方向相反,即沿pq连线且指向+q.
12.富兰克林
尖端放电
元电荷
【解析】
[1].1752年,伟大的科学家富兰克林冒着生命危险在美国费城进行了著名的风筝实验,把天电引了下来,发现天电和摩擦产生的电是一样的;
[2].避雷针的避雷原理是尖端放电。
[3].到目前为止,科学实验发现的最小电荷量是电子所带的电荷量,这个电荷量用e表示,所有带电物体的电荷量都是e的整数倍,电荷量e叫做元电荷。
13.正电
不带电
【解析】
(1)[1]把导体A和B接触后分开,再移走C,导体A和B由于感应起电带上异种电荷,由于同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引,离C比较近的B带上与C相反的电荷,即负电荷,A带上正电荷。
(2)[2]A、B接触,先移去C后,A、B上的电荷重新分布,再把A、B分开,则A、B都不带电。
14.100︰1
1︰1
0
【解析】
[1]由牛顿第二定律可得,点电荷在A、B两点附近处加速度大小之比为100︰1;
[2]由电场力做功的特点可知两种情况下带电导体对该电荷所做的功的大小之比为1︰1;
[3]处于静电平衡状态的导体是一个等势体,表面是一个等势面。因此将该点电荷由A点移到B点,电场力做功为0。
15.负

【解析】
[1][2]静电复印时先使硒鼓带正电,再利用光学系统将原稿上的字迹的像成在晒鼓上,这样,在硒鼓上负电的墨粉与硒鼓表面接触后,墨粉就被“静电潜像”吸引,显出墨粉组成的字迹。最后,带正电的白纸与硒鼓表面墨粉组成的字迹接触,将墨粉吸到白纸上,就完成了复印的任务;
16.(1)φA=φB;(2)EA=EB=0;(3)E′A>E′B;(4)导体带正电;(5)电荷不会中和。
【解析】
静电平衡状态的导体是等势体,内部合场强为零,导体尖端部分电荷分布密集,电场强度较大,AB导体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AB流向大地,则导体带正电,与A、B哪端接地无关
【详解】
(1)AB导体处于静电平衡状态,是等势体,所以;
(2)静电平衡的导体内部的合场强为零,;
(3)导体尖端部分电荷分布密集,电场强度较大,;
(4)AB导体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AB流向大地,则导体带正电,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
17.见解析所示
【解析】
(1)导体板静电平衡后有E感=E点,且方向相反,因此板上感应电荷在导体内P点产生的场强
其中r为AP间距离,方向沿AP,如图甲所示.

(2)因为导体接地,感应电荷分布在右表面,感应电荷在P点和P'点的电场具有对称性,因此有:
方向如图所示.
(3)考察导体板在表面两侧很靠近表面的两点P1点和P1'.如前述分析,感应电荷在导体外P1'点产生的场强大小为:
.
点电荷-q在P1'点产生的场强大小与之相同,它们的方向如图乙所示.从图乙看出,P1'点的场强为上述两个场强的矢量和,即与导体表面垂直.

(4)重复(2)的分析可知,感应电荷在-q所在处A点的场强为:
方向垂直于导体板指向右方
该场作用于点电荷-q的电场力为:
负号表示力的方向垂直于导体板指向左方。