2024-2025版高中物理第一章靜電場(chǎng)7靜電現(xiàn)象的應(yīng)用課時(shí)作業(yè)含解析新人教版選修3-1

PAGE5-靜電現(xiàn)象的應(yīng)用(15分鐘·30分)一、選擇題(本題共4小題,每題5分,共20分)1.處于靜電平衡的導(dǎo)體,內(nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)度到處為零的緣由是 ()A.導(dǎo)體內(nèi)部無任何電場(chǎng)B.外電場(chǎng)不能進(jìn)入導(dǎo)體內(nèi)部C.全部感應(yīng)電荷在導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生的合電場(chǎng)強(qiáng)度為零D.外電場(chǎng)和全部感應(yīng)電荷的電場(chǎng)在導(dǎo)體內(nèi)部疊加的結(jié)果為零【解析】選D。導(dǎo)體內(nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)度到處為零是感應(yīng)電荷的電場(chǎng)與外電場(chǎng)疊加的結(jié)果,故D正確。2.在繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的航天器中,物體處于完全失重狀態(tài),可以形成一種“重力屏蔽狀態(tài)”。在航天器中建立電學(xué)試驗(yàn)室,可以有效消退常態(tài)下重力的影響。空腔導(dǎo)體內(nèi)部可以實(shí)現(xiàn)靜電屏蔽,在空腔導(dǎo)體內(nèi)部建立物理試驗(yàn)室,可以有效消退外電場(chǎng)的干擾。下列說法正確的是 ()A.場(chǎng)是一種人為假設(shè),實(shí)際是不存在的B.航天器中的“重力屏蔽狀態(tài)”指的是航天器中不存在重力C.外電場(chǎng)在空腔導(dǎo)體的內(nèi)部產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)為0,所以外電場(chǎng)被屏蔽D.在外電場(chǎng)作用下處于靜電平衡的空腔導(dǎo)體,其內(nèi)部的總電場(chǎng)強(qiáng)度為0【解析】選D。場(chǎng)是看不見,摸不著,但是以一種物質(zhì)形態(tài)存在的,所以A錯(cuò)誤。航天器中的“重力屏蔽狀態(tài)”指的是航天器中物體處于失重狀態(tài),但仍存在重力,所以B錯(cuò)誤。外電場(chǎng)在空腔導(dǎo)體的內(nèi)部產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng),與感應(yīng)電荷在內(nèi)部的電場(chǎng)強(qiáng)度相互疊加后為0,所以C錯(cuò)誤。由于靜電屏蔽作用,導(dǎo)體的外殼就會(huì)對(duì)它的內(nèi)部起到“愛護(hù)”作用,使它的內(nèi)部不受外部電場(chǎng)的影響,所以導(dǎo)體腔內(nèi)隨意點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為零,D正確。3.如圖所示,一個(gè)不帶電的導(dǎo)體球N,置于空心導(dǎo)體球M旁邊,現(xiàn)將另一個(gè)帶電荷量為Q的金屬球放于空腔導(dǎo)體M內(nèi),則 ()A.若M接地,N上有感應(yīng)電荷B.若M不接地,且M原來不帶電,N上無感應(yīng)電荷C.若M不接地,且M原來不帶電,N上有感應(yīng)電荷D.若M不接地,且M原來帶電,N上肯定有感應(yīng)電荷【解題指南】本題考查對(duì)靜電屏蔽的理解,抓住處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體的特點(diǎn)與接地不接地的區(qū)分是關(guān)鍵。當(dāng)M接地時(shí),能屏蔽內(nèi)部的電場(chǎng),當(dāng)M不接地時(shí),不能屏蔽內(nèi)部的電場(chǎng)?！窘馕觥窟xC。若將M接地,則M與大地組成一個(gè)新的等勢(shì)體,N上沒有感應(yīng)電荷,故A錯(cuò)誤;若M不接地,且M原來不帶電時(shí),將帶電的小金屬球Q放入M的腔中,當(dāng)靜電平衡時(shí),空腔球形導(dǎo)體內(nèi)壁感應(yīng)出與Q電性相反的電荷,外表面感應(yīng)出與Q電性相同的電荷,則外表面的電荷能在N上感應(yīng)出感應(yīng)電荷,故B錯(cuò)誤,C正確;若M不接地,且M原來帶電,當(dāng)M與Q上的電荷的電性相反,電量大小相等,M所帶的電量只分布在M的內(nèi)表面,外表面沒有多余的電荷,則N上沒有感應(yīng)電荷。故D錯(cuò)誤。故選C?！炯庸逃?xùn)練】一個(gè)帶絕緣底座的空心金屬球A帶有4×10-8C的正電荷,上端開有適當(dāng)小孔,有絕緣柄的金屬小球B帶有2×10-8C的負(fù)電荷,使B球和A球內(nèi)壁接觸,如圖所示,則A、B帶電荷量分別為 ()A.QA=10-8C,QB=10-8CB.QA=2×10-8C,QB=0C.QA=0,QB=2×10-8CD.QA=4×10-8C,QB=-2×10-8C【解析】選B。A、B接觸達(dá)到靜電平衡后,凈電荷只分布在A的外表面上,故B項(xiàng)正確。4.靜電噴涂是利用靜電現(xiàn)象制造的,其原理如圖所示。以下說法正確的是 ()A.涂料微粒帶正電B.涂料微粒所受電場(chǎng)力的方向與電場(chǎng)方向相反C.電場(chǎng)力對(duì)涂料微粒做負(fù)功D.涂料微粒的電勢(shì)能變大【解析】選B。由于在噴槍噴嘴與被噴涂工件之間形成了強(qiáng)電場(chǎng),工作時(shí)涂料微粒會(huì)向帶正電的被噴涂工件高速運(yùn)動(dòng),則涂料微粒帶負(fù)電,微粒所受電場(chǎng)力的方向與電場(chǎng)方向相反,故A錯(cuò)誤,B正確;因涂料微粒帶負(fù)電,在庫侖引力的作用下做正功,則電勢(shì)能減小,故C、D錯(cuò)誤,故選B。二、計(jì)算題(10分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計(jì)算的要標(biāo)明單位)5.如圖所示,帶電導(dǎo)體A處于靜電平衡狀態(tài),電勢(shì)為φ=200V。M、N是A表面上的兩點(diǎn),電場(chǎng)強(qiáng)度EM=4EN。今把一電荷量為q=5×10-8C的正電荷分別由M點(diǎn)、N點(diǎn)移到無限遠(yuǎn)處,求電場(chǎng)力做的功?！窘忸}指南】解答本題應(yīng)留意以下兩點(diǎn):(1)帶電導(dǎo)體處于靜電平衡狀態(tài)時(shí),導(dǎo)體是個(gè)等勢(shì)體。(2)電場(chǎng)力做的功W電=-ΔEp。【解析】由靜電平衡導(dǎo)體的特點(diǎn)得φM=φN=φ=200V移到無限遠(yuǎn)處電場(chǎng)力做功WM=WN=qU=q(φ-0)=5×10-8×200J=1.0×10-5J。答案:均為1.0×10-5J【加固訓(xùn)練】長為l的金屬桿原來不帶電,在距其右端d處放一個(gè)電荷量為+q的點(diǎn)電荷。(1)金屬桿中點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度為多少?(2)金屬桿上的感應(yīng)電荷在桿中點(diǎn)處產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度為多大?【解析】(1)金屬桿處于靜電平衡狀態(tài),其內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)到處為零。因此,金屬桿中點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度為0。(2)點(diǎn)電荷q在金屬桿中點(diǎn)處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)E點(diǎn)=k=,方向水平向左。由于桿中點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)為零,所以感應(yīng)電荷在桿中點(diǎn)處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)與點(diǎn)電荷在該處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小相等,方向相反,所以,感應(yīng)電荷在桿中點(diǎn)處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小E感=E點(diǎn)=。答案:(1)0(2)(10分鐘·20分)6.(6分)(多選)如圖所示,球形導(dǎo)體空腔中放有點(diǎn)電荷,且點(diǎn)電荷不在球心,則下列描述正確的有 ()A.球殼為等勢(shì)體B.球殼的內(nèi)表面電荷分布勻稱C.球殼的外表面電荷分布勻稱D.變更Q在空腔里的位置,則對(duì)外表面的電荷分布無影響【解析】選A、C、D。點(diǎn)電荷Q在球殼內(nèi)外表面感應(yīng)出等量的異種電荷,達(dá)到靜電平衡狀態(tài)時(shí),整個(gè)球殼的電勢(shì)到處相等,由于點(diǎn)電荷不在球心,因此球殼的內(nèi)表面電荷分布不勻稱,而外表面電荷分布是勻稱的,故A、C正確,B錯(cuò)誤;變更Q在空腔里的位置,則內(nèi)表面的電荷會(huì)重新分布,而對(duì)外表面的電荷分布無影響,故D正確,故選A、C、D。【加固訓(xùn)練】(多選)如圖所示,帶正電的導(dǎo)體球A置于原來不帶電的空腔導(dǎo)體球B內(nèi),a、c分別為導(dǎo)體A、B內(nèi)的點(diǎn),b為導(dǎo)體A和B之間的一點(diǎn),下列說法正確的是 ()A.a、b、c三點(diǎn)的電勢(shì)都相等B.a點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為零,但電勢(shì)最高C.b點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為零,但電勢(shì)大于零D.a、c兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為零,b點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)不為零【解析】選B、D。導(dǎo)體A、B各為一個(gè)等勢(shì)體,其內(nèi)的各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)為零,即Ea=Ec=0,B的內(nèi)、外表面各感應(yīng)出負(fù)電荷、正電荷,A外B內(nèi)的空間電場(chǎng)線方向由A指向B,Eb≠0,故電勢(shì)φa>φb>φc,A、C錯(cuò)誤,B、D正確。7.(14分)如圖所示,一個(gè)原來不帶電的半徑為r的金屬球放在絕緣支架上,其水平左側(cè)放置一個(gè)電荷量為+Q的點(diǎn)電荷,點(diǎn)電荷到金屬球左端的距離為2r。(1)求點(diǎn)電荷+Q在金屬球球心O點(diǎn)處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小E。(2)求金屬球上感應(yīng)電荷在球心O點(diǎn)處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小E′,并說明方向?！?/p>