1.7 静电现象的应用—2020-2021学年高中物理选修3-1练习册

7　静电现象的应用
知识点一　静电感应和静电平衡
1.(多选)关于静电感应和静电平衡,以下说法正确的是(　　)
A.静电感应是由于导体内的自由电子受静电力作用的结果
B.导体内的自由电子都不运动称为静电平衡
C.处于静电平衡状态时,导体所占空间各处场强均为零
D.处于静电平衡状态时,导体内部将没有多余的“净”电荷
2.在医疗手术中,为防止麻醉剂乙醚爆炸,地砖要用导电材料制成,医生和护士要穿由导电材料制成的鞋子和外套,一切设备要良好接地,甚至病人身体也要良好接地,这样做是为了
(　　)
A.除菌消毒
B.消除静电
C.利用静电
D.防止漏电
3.如图L1-7-1所示,原本不带电的金属球A的半径为R,球外放一个带电荷量为Q、到球心O的距离为r的点电荷,则当金属球达到静电平衡时,感应电荷在球心O处产生的场强大小等于(静电力常量为k)
(　　)
图L1-7-1
A.k-k
B.k+k
C.0
D.k
4.(多选)如图L1-7-2所示,在真空中把一个导体向带负电荷的小球慢慢靠近(不接触),下列说法正确的有
(　　)
图L1-7-2
A.B端的感应电荷越来越多
B.导体内的电场强度越来越大
C.导体的感应电荷在M点产生的场强恒大于在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
知识点二　静电屏蔽
5.如图L1-7-3所示,带电体Q靠近一个接地空腔正方体导体,空腔里面无电荷,达到静电平衡后,下列物理量中不等于零的是
(　　)
图L1-7-3
A.导体空腔内任意点的场强
B.导体空腔内任意点的电势
C.导体空腔外表面的电荷量
D.导体空腔内表面的电荷量
6.某农村小塑料场的高频热合机(焊缝用)产生的电磁波频率和电视信号频率接近,由于该村尚未接通有线电视信号,空中的信号常常受到干扰,在电视荧屏上出现网状条纹,影响正常收看.为了使电视机不受干扰,可采取的办法是
(　　)
A.将电视机用一金属笼子罩起来
B.将电视机用一金属笼子罩起来,并将金属笼接地
C.将高频热合机用一金属笼子罩起来
D.将高频热合机用一金属笼子罩起来,并将金属笼接地
7.图L1-7-4中P是一个带电体,N是一个不带电的金属空腔,放在绝缘板上的小纸屑(图中S)会被吸引的是
(　　)
图L1-7-4
知识点三　静电平衡状态下的导体
8.导体球壳B带有正电荷Q,其中心处放有导体球A,用细金属丝通过B上的小孔与大地相连(细金属丝不与球壳B相接触),如图L1-7-5所示,则导体球A
(　　)
图L1-7-5
A.不带电
B.带正电
C.带负电
D.可能带正电,也可能带负电
9.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,则关于球上感应电荷在A点和B点所激发的附加场强E'A和E'B的方向,图L1-7-6中最可能正确的是
(　　)
图L1-7-6
10.一金属球原来不带电,现沿球的直径的延长线放置一均匀带电的细杆MN,如图L1-7-7所示,金属球上感应电荷在球内直径上a、b、c三点产生的电场的场强大小分别为Ea、Eb、Ec,三者相比,则
(　　)
图L1-7-7
A.Ea最大
B.Eb最大
C.Ec最大
D.Ea=Eb=Ec
11.(多选)图L1-7-8中的静电实验(虚线框为金属网)能使左边验电器的金属箔张开的是
(　　)
图L1-7-8
12.将悬挂在细线上的带正电的小球A放在不带电的金属带孔空心球C内(不和球壁接触),另有一个悬挂在细线上的带负电的小球B向C靠近,如图L1-7-9所示,下列说法正确的是
(　　)
图L1-7-9
A.A的悬线往左偏离竖直方向,B的悬线往右偏离竖直方向
B.A的位置不变,B的悬线往右偏离竖直方向
C.A的悬线往左偏离竖直方向,B的位置不变
D.A和B的位置都不变
13.如图L1-7-10所示,真空中使一原来不带电的绝缘导体AB向带负电的小球P缓慢靠近(不相碰),M、N为导体内的两点.下列说法正确的是
(　　)
图L1-7-10
A.绝缘导体AB靠近P的一端的感应电荷为负电荷,远离P的一端的感应电荷为正电荷
B.导体内部场强越来越大
C.M点电势恒低于N点电势
D.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
14.(多选)如图L1-7-11所示,接地的金属板右侧有固定的点电荷+Q,a、b是金属板右侧表面附近的两点,其中a到+Q的距离较小.下列说法正确的是(　　)
图L1-7-11
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.整个金属板是一个等势体,且电势等于零
D.a、b两点的电场强度不为零,且a、b两点的场强方向相同,但a点的场强比b点的场强要大一些
15.(多选)如图L1-7-12所示,带负电的点电荷旁有一接地的大金属板,A为金属板内一点,B为金属板左侧外表面上一点,下列对金属板上的感应电荷分别在A点和B点产生的场强方向的判断正确的是
(　　)
图L1-7-12
A.感应电荷在A点的场强沿E1方向
B.感应电荷在A点的场强沿E2方向
C.感应电荷在B点的场强可能沿E3方向
D.感应电荷在B点的场强可能沿E4方向
16.如图L1-7-13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,在两个点电荷连线的中点O处有一个半径为r(2r图L1-7-13
7　静电现象的应用
1.AD　[解析]
静电平衡是由于导体内的自由电子受静电力的作用而发生定向移动,最后达到稳定的状态,选项A正确;达到静电平衡后,自由电子不再定向移动,但是仍然做无规则的热运动,选项B错误;导体处于静电平衡时,电荷只分布在导体外表面上,导体内部没有多余的“净”电荷,选项D正确;导体处于静电平衡时,导体内部的场强为零,但导体表面的场强不为零,选项C错误.
2.B　[解析]
医生和护士要穿由导电材料制成的鞋子和外套是为了将身上的静电导走,B正确.
3.D　[解析]
金属球达到静电平衡时,内部合场强为0,感应电荷在球心O处产生的电场与点电荷在此处产生的电场大小相等,则E=k,选项D正确.
4.AC
5.C　[解析]
静电平衡后导体空腔内任意点的场强为0;电荷分布在导体空腔外表面,导体空腔内表面的电荷量为0;导体空腔为等势体,接地后电势为0.
6.D　[解析]
为了使电视机能接收电视信号,但又不接收高频热合机产生的电磁波,应将高频热合机产生的电磁波信号屏蔽,而接地金属笼具有屏蔽内部电场的作用,故选项D正确.
7.B　[解析]
当负电荷放在金属壳外时,使金属壳上端带正电荷,下端带负电荷,两端出现电压,导致感应电场与外电场相叠加,所以内部电场强度为零,因此绝缘板上的小纸屑(图中S)不会被吸引,故A错误;当负电荷放在金属壳内时,使金属壳内部带正电荷,外部带负电荷,导致出现感应电场,从而使得绝缘板上的小纸屑(图中S)会被吸引,故B正确;当负电荷放在金属壳外时,使金属壳上端带正电荷,由于下端接地,则不带电,两端仍出现电压,导致感应电场与外电场相互叠加,出现合电场强度为零,从而使得绝缘板上的小纸屑(图中S)不会被吸引,故C错误;当负电荷放在金属壳内时,由于接地,则使金属壳外不带电,所以外部没有电场,从而使得绝缘板上的小纸屑(图中S)不会被吸引,故D错误.
8.C　[解析]
球壳B带正电荷后,附近的大地因静电感应将带负电荷,由于导体球A与大地相连,相当于近端,因此,A上也会感应出一定量的负电荷.
9.C　[解析]
根据处于静电平衡状态的导体特点可知,点电荷在A点产生的电场强度与球上感应电荷在A点产生的电场强度大小相等,方向相反,所以感应电荷在A点激发的电场强度E'A背离点电荷,选项B错误;根据处于静电平衡状态的导体特点可知,导体表面附近的电场强度垂直于导体表面,即点电荷在B点的电场强度与感应电荷在B点的电场强度E'B的合场强垂直于导体表面,根据平行四边形定则可以判断出,感应电荷在B点激发的电场强度E'B的方向最可能为C图中的电场强度方向,选项A、D错误,选项C正确.
10.C　[解析]
金属球在带电细杆MN的电场中达到静电平衡后,其内部合场强处处为零.金属球上感应电荷在a、b、c三点产生电场的场强与MN在a、b、c三点产生电场的场强分别等大反向,显然MN在c点产生的电场的场强最强,选项C正确.
11.AC　[解析]
净电荷分布在导体的外表面,选项A正确,选项B错误;选项C中两个验电器接触,左侧验电器金属箔应张开,选项D中左边的验电器处于金属网中,由于静电屏蔽,金属箔不会张开,选项C正确,选项D错误.
12.B　[解析]
带正电的小球A放在不带电的空心球C内,通过静电感应,空心球外壳带正电,内壁带负电,所以B受C球的吸引,其悬线往右偏离竖直方向,而由于空心球C能屏蔽小球B所产生的外部电场,因此A球不受B球电场的影响,位置不变,选项B正确.
13.D　[解析]
绝缘导体AB靠近P的一端带正电,远离P的一端带负电,选项A错误;导体内部场强处处为0,选项B错误;导体为等势体,选项C错误;由E=,小球P在M、N两点产生的场强EM>EN,M、N处的合场强为零,则导体的感应电荷在M点产生的场强大于在N点产生的场强,选项D正确.
14.BCD　[解析]
金属板若不接地,右侧表面将感应出负电荷,左侧表面将感应出等量正电荷,而金属板接地,大地上的自由电子通过接地导线上移与正电荷中和,达到静电平衡时左侧表面不带电,整个金属板的电势与大地相同,都为零,所以选项A错误,选项B、C正确;金属板接地时,右侧表面上仍有感应负电荷,但a距Q较近,场强要大些,整个金属板是等势体,表面是等势面,电场线与等势面垂直,故a、b两点的场强方向都垂直金属板向右,方向相同,选项D正确.
15.BC　[解析]
金属板内的电场强度处处为0,则感应电荷的场强与点电荷的场强等大反向,即感应电荷在A点的场强沿E2方向,选项B正确;金属板表面的电场强度垂直于金属板表面向外,即感应电荷的电场与点电荷的电场的合场强垂直于金属板向左,则感应电荷在B点的场强可能沿E3方向,选项C正确.
16.　沿AB连线指向B
[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.