2024-2025學(xué)年新教材高中物理第九章靜電場及其應(yīng)用第4節(jié)靜電的防止與利用作業(yè)含解析新人教版必修3

PAGEPAGE5第4節(jié)靜電的防止與利用A組·基礎(chǔ)達標(biāo)1．如圖所示，一個方形的金屬盒原來不帶電，現(xiàn)將一個帶電荷量為＋Q的點電荷放在盒左邊旁邊，達到靜電平衡后，盒上的感應(yīng)電荷在盒子內(nèi)部產(chǎn)生的電場分布狀況正確的是()ABCD【答案】C【解析】金屬盒內(nèi)部由于處于靜電平衡狀態(tài)，因此內(nèi)部每點的合電場強度都為0，即金屬盒內(nèi)的每一點，感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場的電場強度都與點電荷＋Q在那點產(chǎn)生的電場的電場強度大小相等、方向相反，即感應(yīng)電荷的電場線與點電荷＋Q的電場線重合，但方向相反．2．油罐車后面都有一條拖地的鐵鏈，其作用是()A．向外界散熱B．把電荷導(dǎo)入大地，避開由靜電造成危害C．作為油罐車的標(biāo)記D．發(fā)出響聲，提示其他車輛和行人的留意【答案】B【解析】油罐車上的搭地鐵鏈?zhǔn)菫榱税旬a(chǎn)生的靜電導(dǎo)走，屬于靜電的防止，故B正確．3．如圖所示是模擬避雷針作用的試驗裝置，金屬板M、N間有兩個等高的金屬體A、B，A為尖頭、B為圓頭．將金屬板M、N接在高壓電源上，漸漸上升電源電壓，首先視察到()A．A放電 B．B放電C．A、B一起放電 D．A、B之間放電【答案】A【解析】越尖的物體電荷的面密度越大，其旁邊的電場越強，越簡單使空氣電離，從而簡單產(chǎn)生放電現(xiàn)象．A為尖頭，當(dāng)漸漸增加電壓時，先放電，故A正確，B、C、D錯誤．4．導(dǎo)體處于靜電平衡時，下列說法正確的是()A．導(dǎo)體內(nèi)部沒有電場B．導(dǎo)體內(nèi)部沒有電荷，電荷只分布在導(dǎo)體的外表面C．導(dǎo)體內(nèi)部沒有電荷的運動D．以上說法均不正確【答案】D【解析】金屬導(dǎo)體的內(nèi)部電場強度到處為零，不是導(dǎo)體內(nèi)部沒有電場，故A錯誤；金屬導(dǎo)體在點電荷旁邊，出現(xiàn)靜電感應(yīng)現(xiàn)象，導(dǎo)致電荷重新分布，電荷分布在外表面上，內(nèi)部沒有凈電荷，但是有正、負電荷，故B錯誤；在金屬導(dǎo)體內(nèi)部出現(xiàn)感應(yīng)電荷的電場，正好與點電荷的電場疊加，內(nèi)部電場強度到處為零，內(nèi)部沒有電荷的定向移動，但是電荷的無規(guī)則的運動是不停止的，故C錯誤；由以上分析可知，故D正確．5．處于靜電平衡的導(dǎo)體，其內(nèi)部場強到處為零的緣由是()A．外電場和全部感應(yīng)電荷的電場在導(dǎo)體內(nèi)部疊加的結(jié)果為零B．外電場不能進入導(dǎo)體內(nèi)部C．全部感應(yīng)電荷在導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生的合場強為零D．以上說明都不正確【答案】A【解析】當(dāng)導(dǎo)體在電場中處于靜電平衡狀態(tài)時，在導(dǎo)體內(nèi)部隨意一點，感應(yīng)電荷產(chǎn)生的附加電場的場強與外場強大小相等，方向相反，此時導(dǎo)體的內(nèi)部場強到處為0，電荷只分布在導(dǎo)體的外表面，故B、C、D錯誤，A正確．6．如圖所示，一塊光滑鐵板水平放置，在鐵板上方高為h處有帶電荷量為＋Q的點電荷，一個帶電荷量為＋q的絕緣小球從鐵板的左端以初速度v0向右運動，并始終沿著鐵板表面到達鐵板的右端，則在小球通過鐵板的過程中()A．先減速運動，后加速運動B．先加速運動，后減速運動C．先減速運動，后加速運動，再減速運動D．始終做勻速運動【答案】D【解析】鐵板處于靜電平衡狀態(tài)，鐵板表面旁邊的電場強度與鐵板到處垂直，小球在水平方向上不受力，因此始終以速度v0做勻速運動，D正確．7．如圖所示，帶電體Q靠近一個接地空腔正方體導(dǎo)體，空腔里面無電荷，達到靜電平衡后，下列物理量中不等于零的是()A．導(dǎo)體空腔內(nèi)隨意點的場強 B．導(dǎo)體內(nèi)(非空腔)隨意點的場強C．導(dǎo)體外表面的電荷量 D．導(dǎo)體空腔內(nèi)表面的電荷量【答案】C【解析】靜電平衡后導(dǎo)體內(nèi)、空腔內(nèi)隨意點的場強為0；電荷分布在導(dǎo)體外表面，空腔內(nèi)表面的電荷量為0．8．(多選)如圖所示，接地的金屬板右側(cè)有固定的點電荷＋Q，a、b是金屬板右側(cè)表面的兩點，其中a到＋Q的距離較小．下列說法正確的是()A．由于靜電感應(yīng)，金屬板右側(cè)表面帶負電，左側(cè)表面帶正電B．由于靜電感應(yīng)，金屬板右側(cè)表面帶負電，左側(cè)表面也帶少量負電C．穩(wěn)定后，整個導(dǎo)體內(nèi)部電場不為零D．a(chǎn)、b兩點的電場強度不為零，且a、b兩點場強方向相同，但a點的場強比b點的場強要強(大)一些【答案】BD【解析】若金屬板不接地，右側(cè)表面將感應(yīng)出負電荷，左側(cè)表面將感應(yīng)出正電荷；若金屬板接地，自由電子通過接地導(dǎo)線導(dǎo)入金屬板，再次達到靜電平衡時左側(cè)表面也帶負電，所以A錯誤，B正確．穩(wěn)定后，導(dǎo)體內(nèi)部電場為零，否則自由電荷會受電場力接著移動，最終達到零電場的穩(wěn)定狀態(tài)，C錯誤．金屬板接地時，右側(cè)表面上有感應(yīng)負電荷，而且a點旁邊的電場線密度(單位表面積的電荷量)比b點旁邊的電場線密度要大些，場強要強(大)些，金屬表面電場方向必定垂直于表面，否則在電場力作用下自由電子會移動，最終達到垂直的穩(wěn)定狀態(tài)，可見a、b電場方向相同，所以D正確．9．如圖所示，長為l的金屬桿原來不帶電，在距其右端d處放一個電荷量為＋q的點電荷．(1)金屬桿中點處的電場強度為多少？(2)金屬桿上的感應(yīng)電荷在桿中點處產(chǎn)生的電場強度為多大？【答案】(1)0(2)eq\f(kq,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(d＋\f(l,2)))2)【解析】(1)金屬桿處于靜電平衡狀態(tài)，其內(nèi)部場強到處為零．因此，金屬桿中點處的電場強度為0．(2)點電荷q在金屬桿中點處產(chǎn)生的場強E點＝keq\f(q,r2)＝eq\f(kq,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(d＋\f(l,2)))2)，方向水平向左．由于桿中點處的場強為零，所以感應(yīng)電荷在桿中點處產(chǎn)生的場強與點電荷在該處產(chǎn)生的場強大小相等，方向相反，所以，感應(yīng)電荷在桿中點處產(chǎn)生的場強大小E感＝E點＝eq\f(kq,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(d＋\f(l,2)))2)．B組·實力提升10．如圖所示，A為空心金屬球，B為金屬球，A、B原來不帶電，將另一帶正電荷的小球C從A球開口處放入A球中心，小球C不接觸A球，然后用手接觸一下A球，再用手接觸一下B球，再移走C球，則()A．A球帶負電荷，B球帶正電荷B．A球帶負電荷，B球不帶電C．A、B兩球都帶負電荷D．A、B兩球都帶正電荷【答案】B【解析】首先帶正電荷的小球C從A球開口處放入A球中心．依據(jù)靜電感應(yīng)現(xiàn)象可知，A球內(nèi)表面帶負電荷，外表面帶正電荷．用手接觸A相當(dāng)于把A接地，由大地傳導(dǎo)過來的電子與A球外表面正電荷中和，使A球外表面不帶電，A球外表面電勢為零，此時A球?qū)ν馄痨o電屏蔽作用，A球內(nèi)的電場不影響外部．用手接觸B時，無電荷移動，B球不帶電．當(dāng)帶正電荷的C球從A球內(nèi)移走后，A球內(nèi)表面所帶的負電荷移至外表面，所以此時A球帶負電荷．由上述可知，B正確．11．(多選)如圖所示的靜電試驗(虛線框為金屬網(wǎng))能使左邊驗電器的金屬箔張開的是()【答案】AC【解析】凈電荷分布在導(dǎo)體的外表面，A正確，B錯誤；C中兩個驗電器接觸，左側(cè)驗電器金屬箔應(yīng)張開，D中左邊的驗電器處于金屬網(wǎng)中，由于靜電屏蔽，金屬箔不會張開，C正確，D錯誤．12．如圖所示，半徑為R的硬橡膠圓環(huán)上帶有勻稱分布的負電荷，總電荷量為Q，若在圓環(huán)上切去一小段l(l遠小于R)，已知靜電力常量為k，求圓心O處的電場．【答案】場強大小為eq\f(klQ,2πR3)方向從AB指向O【解析】AB段的電荷量