静电现象的应用(练习题)

静电现象的应用
知识点一：静电平衡的特点
(1)静电平衡是自由电荷发生定向移动的结果，达到静电平衡时，自由电荷不再发生定向移动． (2)静电平衡状态导体的特征
①处于静电平衡状态的导体，内部场强处处为零．
（即：外电场E 与导体两端的感应电荷产生的附加电场E ′的合场强为零，E ′＝－E .） ②处于静电平衡状态的导体，其外部表面附近任一点场强方向与该点的所在表面垂直． ③静电平衡状态下的导体是个等势体，表面是等势面
④处于静电平衡状态的导体内部没有净电荷，净电荷只能分布在导体外表面上． 题型一：对静电平衡的理解
练习1．对于处在静电平衡状态的导体，以下说法中正确的是(D ) A ．导体内部既无正电荷，又无负电荷 B ．导体内部和外表面处的电场均为零
C ．导体处于静电平衡时，导体表面的电荷代数和为零
D ．导体内部电场为零是外加电场与感应电荷产生的电场叠加的结果 题型二： 感应电荷产生的场强的计算
求解此类问题时应当明确以下两点：
(1)处于静电平衡状态的导体内部场强处处为零，其实质是合场强为零．
(2)比较感应电荷产生的附加电场的大小、方向时，应以产生外加电场的电荷为研究对象． 练习2:长为l 的导体棒原来不带电，现将一带电荷量为＋q 的点电荷放在距棒左端R 处，如图1－7－
3所示．当棒达到静电平衡后，棒上的感应电荷在棒内中点处产生的电场 强度大小等于________，方向 ________. 【答案】
kq R ＋
L
2
2
向
左
练习3:.图中接地金属球A 的半径为R ，球外点电荷的电荷量为Q ，到球心的距离为r 。

静电平衡后感应电荷在球心处产生的电场强度大小为( D )
A ．k －k
B ．k ＋
C ．0
D ．k
题型三：感应电场电场线的确定
练习4．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( ) 【答案】 C
题型四：静电平衡的导体的电势分布
静电平衡后，导体是等势体，导体表面是等势面，
导体表面附近的电场线与表面垂直
练习5．如图1－7－4所示，在原来不带电的金属细杆ab附近P处，放置一个正点电荷，达到静电平衡后( )
A．a端的电势比b端的高 B．b端的电势比d点的低
C．a端的电势不一定比d点的低 D．杆内c处场强的方向由c指向b
【答案】 B
图1－7－4
练习6、如图3所示为一空腔球形导体(不带电)，现在将一个带正电的小金属球A放入空腔中，当静电平衡时，图中a、b、c三点的场强E和电势φ的关系是( D )
A．Ea>Eb>Ec，φa>φb>φc
B．Ea＝Eb>Ec，φa＝φb>φc
C．Ea＝Eb＝Ec，φa＝φb>φc
D．Ea>Ec>Eb，φa>φb>φc
练习7.如图所示，在两个固定电荷+q和-q之间放入两个原来不带电的导体，1、2、3、4为导体上的四个点，在达到静电平衡后，各点的电势分别是φ1、φ2、φ3、φ4,则…（ B ）
A.φ4＞φ3,φ2＞φ1
B.φ4=φ3＞φ2=φ1
C.φ4＜φ3＜φ2＜φ1
D.φ4=φ3＜φ2=φ1
练习8．(多选)如图1－7－13所示，在水平放置的光滑金属板中心正上方有一带正电的点电荷Q，令一表面绝缘、带正电的金属小球(可视为质点，且不影响原电场)自左以初速度v0在金属板上向右运动，在运动过程中( )
A．小球先做减速运动后做加速运动
B．小球做匀速直线运动
C．小球做变加速直线运动图1－7－13
D．小球受到的静电力对小球做功为零
【解析】金属板上表面电场方向与表面垂直．
【答案】BD
知识点二静电平衡状态电荷分布规律
（1）静电平衡后，导体是等势体，导体表面是等势面，导体表面附近的电场线与表面垂直
（2）带电体在导体（或导体壳、导体网罩）外：感应电荷分布在导体表面--近异远同，
导体内部场强处处为0
用导线连接的物体看成一个整体，
导体接地时，导体远端是地球，远端电荷入地带电体在导体壳（或网罩）内：
在导体壳：内表面出现等量异种电荷，
外表面出现等量同种电荷，
（导体壳本身无电场，内部和外部空间均有电场）
导体接地：外表面电荷被中和，
（导体内部有电场；导体本身和外部无电场）
(3)净电荷在导体表面分布不均匀，导体表面尖锐处电荷分布密集，平滑处电荷分布稀疏，凹陷处几乎没有电荷．
题型一：静电平衡状态的导体电荷和电场的分布
练习9.在具有一定厚度的空心金属球壳的球心位置处放一正电荷，图中的四个图画出了其空间电场的电场线情况，符合实际情况的是 ( D )
练习10．把一个带负电的球放在一块接地的金属板附近，对于球和金属板之间形成电场的电场线，在图中描绘正确的是 ( )
【答案】 B
练习11.(多选)如图1－7－7所示，把一个架在绝缘支架上的枕形导体放在正电荷形成的电场中，导体处于静电平衡时，下列说法正确的是( )
A．A、B两点场强相等，且都为零
B．A、B两点的场强不相等
C．感应电荷产生的附加场强大小是|E A|<|E B|
D．当电键K闭合时，电子从大地沿导线向导体移动
【答案】AD
练习12．(多选)如图1－7－9所示，带电体Q靠近一个接地空腔导体，空腔里面无电荷．在静电平衡后，下列物理量中
图1－7－9
等于零的是( )
A．导体腔内任意点的场强
B．导体腔内任意点的电势
C．导体外表面的电荷量
D．导体空腔内表面的电荷量
【答案】ABD
题型二：用导线连接的物体考虑整体
产生静电感应现象时，若两个或几个物体通过导线相连，应将这几个物体看作一个整体进行分析．这几个物体作为一个整体遵循静电平衡时场强、电势及电荷分布的特点．
练习14. 一个带绝缘底座的空心金属球A带有4×10－8 C的正电荷，上端开有适当小孔；有绝缘柄的金属小球B带有2×10－8 C的负电荷，使B球和A球内壁接触，如图1－7－10所示，则A、B带电量分别为( B )
A．Q A＝10－8 C，Q B＝10－8 C B．Q A＝2×10－8 C，Q B＝0
C．Q A＝0，Q B＝2×10－8 C D．Q A＝4×10－8 C，Q B＝－2×10－8 C
练习15．如图1－7－10所示，绝缘开口空心金属球壳A已带电，今把验电器甲的小金属球与A 的内部用导线连接，用带绝缘柄的金属小球B与A内壁接触后再与验电器乙的小球接触，甲、乙验电器离球壳A足够远．那么甲验电器的箔片________，乙验电器的箔片________．(填“张开”或“不张开”)
图1－7－10
【答案】张开不张开
知识点三静电屏蔽
静电屏蔽的两种情况
导体外部电场不影响导体内部
接地导体内部的电场不影响导体外部
导体壳外表面无电荷：外部无电场；
内表面无电荷：内部无电场
练习16.如图1－7－8所示，空心导体上方有一靠近的带有正电的带电体．当一个重力不计的正电荷以速度v水平飞入空心导体内时，电荷将做( )
A．向上偏转的类平抛运动
B．向下偏转的类平抛运动
C．匀速直线运动
D．变速直线运动
图1－7－8
【答案】 C
练习17.将悬挂在细线上的带正电的小球A放在不带电的金属空心球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1－7－5所示，下列说法正确的有( ) A．A往左偏离竖直方向，B往右偏离竖直方向
B．A的位置不变，B往右偏离竖直方向
C．A往左偏离竖直方向，B的位置不变
D．A和B的位置都不变
【答案】 B
练习18．(多选)图中P是一个带电体，N是一个不带电的金属空腔，在哪些情况下，放在绝缘板上的小纸屑(图中S)不会被吸引
( )
【答案】AD
练习19．如图1－7－6所示，两个相同的空心金属球M和N，M带电荷量－Q，N不带电(M、N相距很远，互不影响)，旁边各放一个不带电的金属球P和R，当将带正电Q的小球分别放入M和N的空腔中时( )
A．P、R上均出现感应电荷
B．P、R上均没有感应电荷
C．P上有感应电荷而R上没有感应电荷
D．P上没有感应电荷而R上有感应电荷
图1－7－6
【答案】 D
练习20．(多选)如图所示，金属壳放在光滑的绝缘水平垫上，能起到屏蔽外电场或内电场作用的是( )
【答案】ABD。