第2章 第3节 静电的利用与防护 Word版含解析

第二章　第三节
A组·基础达标
1．如图所示，一个方形的金属盒原来不带电，现将一个带电荷量为＋Q的点电荷放在盒左边附近，达到静电平衡后，盒上的感应电荷在盒子内部产生的电场分布情况正确的是(　　)
A　　　　　B　　　　　C　　　　　D
【答案】C　【解析】金属盒内部由于处于静电平衡状态，因此内部每点的合电场强度都为0，即金属盒内的每一点，感应电荷产生的电场的电场强度都与点电荷＋Q在那点产生的电场的电场强度大小相等、方向相反，即感应电荷的电场线与点电荷＋Q的电场线重合，但方向相反．
2．油罐车后面都有一条拖地的铁链，其作用是(　　)
A．向外界散热
B．把电荷导入大地，避免由静电造成危害
C．作为油罐车的标志
D．发出响声，提醒其他车辆和行人的注意
【答案】B　【解析】油罐车上的搭地铁链是为了把产生的静电导走，属于静电的防止，故B正确．
3．如图所示是模拟避雷针作用的实验装置，金属板M、N间有两个等高的金属体A、B，A为尖头、B为圆头．将金属板M、N接在高压电源上，逐渐升高电源电压，首先观察到(　　)
A．A放电
B．B放电
C．A、B一起放电
D．A、B之间放电
【答案】A　【解析】越尖的物体电荷的面密度越大，其附近的电场越强，越容易使空气电离，从而容易产生放电现象．A为尖头，当逐渐增加电压时，先放电，故A正确，B、C、D错误．
4．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运动
D．以上说法均不正确
【答案】D　【解析】金属导体的内部电场强度处处为零，不是导体内部没有电场，故A错误；金属导体在点电荷附近，出现静电感应现象，导致电荷重新分布，电荷分布在外表面上，内部没有净电荷，但是有正、负电荷，故B错误；在金属导体内部出现感应电荷的电场，正好与点电荷的电场叠加，内部电场强度处处为零，内部没有电荷的定向移动，但是电荷的无规则的运动是不停止的，故C错误；由以上分析可知，故D正确．
5．处于静电平衡的导体，其内部场强处处为零的原因是(　　)
A．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
B．外电场不能进入导体内部
C．所有感应电荷在导体内部产生的合场强为零
D．以上解释都不正确
【答案】A　【解析】当导体在电场中处于静电平衡状态时，在导体内部任意一点，感应电荷产生的附加电场的场强与外场强大小相等，方向相反，此时导体的内部场强处处为0，电荷只分布在导体的外表面，故B、C、D错误，A正确．
6．如图所示，一块光滑铁板水平放置，在铁板上方高为h处有带电荷量为＋Q的点电荷，一个带电荷量为＋q的绝缘小球从铁板的左端以初速度v0向右运动，并一直沿着铁板表面到达铁板的右端，则在小球通过铁板的过程中(　　)
A．先减速运动，后加速运动
B．先加速运动，后减速运动
C．先减速运动，后加速运动，再减速运动
D．一直做匀速运动
【答案】D　【解析】铁板处于静电平衡状态，铁板表面附近的电场强度与铁板处处垂直，小球在水平方向上不受力，因此一直以速度v0做匀速运动，D正确．
7．如图所示，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(　　)
A．导体空腔内任意点的场强
B．导体内(非空腔)任意点的场强
C．导体外表面的电荷量
D．导体空腔内表面的电荷量
【答案】C　【解析】静电平衡后导体内、空腔内任意点的场强为0；电荷分布在导体外表面，空腔内表面的电荷量为0.
8．(多选)如图所示，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．稳定后，整个导体内部电场不为零
D．a、b两点的电场强度不为零，且a、b两点场强方向相同，但a点的场强比b点的场强要强(大)一些
【答案】BD　【解析】若金属板不接地，右侧表面将感应出负电荷，左侧表面将感应出正电荷；若金属板接地，自由电子通过接地导线导入金属板，再次达到静电平衡时左侧表面不带电，所以A错误，B正确．稳定后，导体内部电场为零，否则自由电荷会受电场力继续移动，最终达到零电场的稳定状态，C错误．金属板接地时，右侧表面上有感应负电荷，而且a点附近的电场线密度(单位表面积的电荷量)比b点附近的电场线密度要大些，场强要强(大)些，金属表面电场方向必定垂直于表面，否则在电场力作用下自由电子会移动，最终达到垂直的稳定状态，可见a、b电场方向相同，所以D正确．
9．如图所示，长为l的金属杆原来不带电，在距其右端d处放一个电荷量为＋q的点电荷．问：
(1)金属杆中点处的电场强度为多少？
(2)金属杆上的感应电荷在杆中点处产生的电场强度为多大？
【答案】(1)0　(2)
【解析】(1)金属杆处于静电平衡状态，其内部场强处处为零．因此，金属杆中点处的电场强度为0.
(2)点电荷q在金属杆中点处产生的场强E点＝k＝，方向水平向左．由于杆中点处的场强为零，所以感应电荷在杆中点处产生的场强与点电荷在该处产生的场强大小相等，方向相反，所以，感应电荷在杆中点处产生的场强大小E感＝E点＝.
B组·能力提升
10．如图所示，A为空心金属球，B为金属球，A、B原来不带电，将另一带正电荷的小球C从A球开口处放入A球中央，小球C不接触A球，然后用手接触一下A球，再用手接触一下B球，再移走C球，则(　　)
A．A球带负电荷，B球带正电荷
B．A球带负电荷，B球不带电
C．A、B两球都带负电荷
D．A、B两球都带正电荷
【答案】B　【解析】首先带正电荷的小球C从A球开口处放入A球中央．根据静电感应现象可知，A球内表面带负电荷，外表面带正电荷．用手接触A相当于把A接地，由大地传导过来的电子与A球外表面正电荷中和，使A球外表面不带电，A球外表面电势为零，此时A球对外起静电屏蔽作用，A球内的电场不影响外部．用手接触B时，无电荷移动，B球不带电．当带正电荷的C球从A球内移走后，A球内表面所带的负电荷移至外表面，所以此时A球带负电荷．由上述可知，选项B正确．
11．(多选)如图所示的静电实验(虚线框为金属网)能使左边验电器的金属箔张开的是(　　)
【答案】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．如图所示，半径为R的硬橡胶圆环上带有均匀分布的负电荷，总电荷量为Q，若在圆环上切去一小段l(l远小于R)，已知静电力常量为k，求圆心O处的电场．
【答案】场强大小为　方向从AB指向O
【解析】AB段的电荷量q＝l
则AB段在O点产生的电场强度E＝k＝k
方向从O指向AB
因为闭合圆环上的电荷在圆心处的合场强为零．
所以剩余部分圆环在O点产生的场强与AB段电荷的场强大小相等，方向相反．故EO＝，方向从AB指向O.