高中物理1.7静电现象的应用素材新人教版选修3_1

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选修3-1-1.7静电现象的应用教案(讲义)有答案

1.7《静电现象的应用》一、【学习与讨论】学点一：处理静电平衡的“观点”1．远近观“远近观”是指处于静电平衡状态的导体，离场电荷较近和较远的两端将感应出等量的异种电荷，而导体的中间部分可认为无感应电荷产生．2．整体观“整体观”是指把两个或多个原来彼此绝缘的导体接触或用导线连接时，就可把它们看作是一个大导体，再用“远近观”判断它们的带电情况．学点二：静电平衡两种情况的实现方法和其本质是什么？1．两种情况(1)导体内空腔不受外界影响，如图1－7－2甲所示．(2)接地导体空腔外部不受内部电荷影响，如图乙所示．图1－7－22．实现过程(1)如图甲，因场源电荷产生的电场与导体球壳表面上感应电荷在空腔内的合场强为零，达到静电平衡状态，对内实现了屏蔽．(2)如图乙，当空腔外部接地时，外表面的感应电荷将因接地传给地球，外部电场消失，对外起到屏蔽作用．3．本质：静电感应与静电平衡.二、【探索与分析】为什么可以把导体的带电情况看成“面分布”？我们知道导体达到静电平衡后，电荷是分布在它的表面的，下面我们通过一个带电金属球的案例计算，说明把金属导体看成“面分布”的理由．设金属球的半径为R ，从手册上查得空气的击穿场强为E m ＝3×106 V/m ，空气中该金属球所能带的最大电荷量为Q m ，可以从公式E m ＝k Q m R 2来计算，这样Q m ＝E m ·R 2k. 金属球表面每单位面积带电荷量Q ＝Q m 4πR 2＝E m 4πk ，把数据代入得Q ＝3×1064π×9×109 C/m 2＝2.65×10－5 C/m 2.原子直径d 约为2×10－10 m ，一个原子在金属球表面所占的面积为πd 24＝π×(2×10－10)24m 2＝3.14×10－20 m 2 一个表面原子的带电荷量为q ＝Q πd 24＝2.65×10－5×3.14×10－20 C ＝8.3×10－25 C 一个电子电荷量e ＝1.6×10－19 C ，当金属球带电荷量最多时(此时球外表面场强为空气击穿场强)，与表面一个原子相关大小面积所带电荷量只有8.3×10－25 C ，连一个电子电荷量都不到，由此我们有充分理由把金属导体带电看成“面分布”. 三、静电平衡下的导体【例1】如图所示，一导体球A 带有正电荷，当只有它存在时，它在空间P 点产生的电场强度的大小为E A .在A 球球心与P 点连线上有一带负电的点电荷B ，当只有它存在时，它在空间P点产生的电场强度大小为E B.当A、B同时存在时，根据场强叠加原理，P点的场强大小应为( )A．E B B．E A＋E BC．|E A－E B| D．以上说法都不对答案 D 解析当带电导体球周围无其他导体或带电体存在时，导体球上的电荷将均匀分布在导体球表面．根据题意，均匀分布在导体球上的电荷在P点产生的场强为E A，当把点电荷放在B点后，虽然导体球所带的总电荷量未变，但因静电感应，导体球上的电荷将重新分布，直到达到静电平衡．这时，导体球上的电荷在P点产生的场强E A′不等于E A.由于点电荷不涉及电荷如何分布的问题，它在P点产生的场强与周围是否存在其他电荷无关，所以仍为E B，当点电荷与导体球A同时存在时，P点的场强应由E A′与E B叠加而成，而不是由E A与E B叠加，这样就能立即断定A、B、C三个选项都是不对的．四、静电平衡【例2】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，如图所示，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 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．因此，金属空心球C和带电小球B带异种电荷，所以B受C球的吸引往右偏离竖直方向．而由于空心球C能屏蔽小球B所产生的外部电场，使小球A不受外电场的作用，所以A的位置不变．自学检测：1.下列措施中，属于防止静电危害的是( )A．油罐车后有一条拖在地上的铁链条B．小汽车上有一根露在车面上的小天线C．在印染厂中保持适当的湿度D．在地毯上夹杂0.05～0.07 mm的不锈钢丝导电纤维答案ACD 解析B选项属于防止静电平衡．2．下图中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AD3．如图所示，在球壳内部球心放置带电荷量＋Q的点电荷，球壳内有A点，壳壁中有B 点，壳外有C点，则下列说法正确的是( )A．A、B两点场强均为零B．E A>E B>E CC．如果A、C和球心在一条直线上，则A、C两点的场强方向相同D．B点场强方向指向球心答案 C 解析＋Q放在球壳内，由于静电感应，内壁感应出负电荷，外壁感应出等量的正电荷．如下图所示，是＋Q与感应电荷产生的电场线形状，球壳壁内部场强为零，其他地方的场强与仅存在点电荷＋Q时产生的场强相同，故E A>E C>E B；如果A、C和球心在一条直线上，则A、C两点场强方向相同．4．处于静电平衡状态的导体的特点是什么？答案(1)处于静电平衡状态的导体内部场强处处为零(2)导体表面任一点的场强方向与该处的表面垂直(3)净电荷只能分布在导体的外表面上，电荷在导体的外表面上的分布往往是不均匀的，越尖的地方，电荷分布的密度越大，附近的电场也越强．对一孤立的带电导体，可视为导体处于自己所带电荷的电场中，达到静电平衡时，也有以上特点.典型例题：题型一静电现象的应用在绝缘板上放有一个不带电的金箔验电器A和一个带正电荷的空腔导体B.下列实验方法中能使验电器箔片张开的是( )A．用取电棒(带绝缘柄的导体棒)先跟B的内壁接触一下后再跟A接触B．用取电棒先跟B的外壁接触一下后再跟A接触C．用绝缘导线把验电器跟取电棒的导体部分相连，再把取电棒与B的内壁接触D．使验电器A靠近B思维步步高空腔导体的特点是什么？空腔导体的外壁和内壁的带电情况如何？使验电器金属箔片张开的方法有几种？解析在A选项中先和B的内壁接触后，由于B的内壁本身没有电荷，所以再接触A 时验电器箔片不张开．答案BCD拓展探究在一个导体球壳内放一个电荷量为＋Q的点电荷，用E p表示球壳外任一点的场强，则( )A．当＋Q在球壳中央时，E p＝0B．不论＋Q在球壳内何处，E p一定为零C．只有当＋Q在球心且球壳接地时，E p＝0D．只要球壳接地，不论＋Q在球壳内何处，E p一定为零答案 D 解析如果球壳不接地，球壳内部放入的电荷会产生电场，这个电场周围的导体会感应出电荷，形成新的电场．方法总结带电球壳的特点是：①所有电荷都分布在球外表面上，球壳内部没有净电荷．②球壳内场强为零．③如果在球壳内部放入电荷，则电场线在球壳上中断.题型二静电平衡一个不带电的空心金属球，在它的球心处放一个正电荷，其电场分布是下图中的哪一个( )思维步步高在金属球内部的电场分布情况如何？球壳起到什么作用？在球壳外还有没有电场存在？如果有，电场指向什么方向？解析在球壳内、外表面之间不会有电场存在，球壳的内表面上应该分布的是负电荷，外表面上应该分布的是正电荷，所以B选项正确．答案 B拓展探究如果把该电荷移到球壳外，请叙述一下电场的分布情况．答案当电荷移动到球壳以外之后，球壳对电场产生屏蔽，球壳内部没有电场线．方法总结导电体放在导体内部，导体内壁感应出电荷，根据电荷守恒定律，外壁和内壁所带电荷性质相反；当电荷放在导体外部，靠近导体处感应出异种电荷，根据电荷守恒定律，远离导体处感应出同种电荷.课堂检测：一、选择题1．人们在晚上脱衣服时，有时会看到火花四溅，并伴有“劈啪”声，这是因为( ) A．衣服由于摩擦而产生了静电B．人体本身是带电体C．空气带电，在衣服上放电所致D．以上说法均不正确答案 A 解析若我们身穿含有化纤成分的衣服，且始终在运动，使衣服与衣服之间、衣服和皮肤之间不停地摩擦，在摩擦中会使衣服上带有异种电荷．在脱衣服时正电荷和负电荷碰到一起就产生放电现象，于是我们听到“劈啪”的放电声音，若是晚上还可以看见火花四溅的现象．2．一金属球，原来不带电，现沿球直径的延长线放置一点电荷，如图所示．球内直径上a、b、c三点场强大小分别为E a、E b、E c，三者相比( )A．E a最大B．E b最大C．E c最大 D．E a＝E b＝E c答案 D3．如图所示，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两点场强不相等C．感应电荷产生的附加电场E A<E BD．当电键S闭合时，电子从大地沿导线向导体移动答案AD 解析处于静电平衡状态的导体内部合场强为零，所以A选项正确．当电键闭合，导体和大地是一个整体，导体处于这个整体的尖端，把负电荷从地球上吸引过来，所以D选项正确．4．如图所示，金属球壳原来带电，而验电器原来不带电，现将金属球壳内表面与验电器的金属小球相连．验电器的金属箔将( )A．不会张开B．一定会张开C．先张开，后闭合D．可能张开答案 A5．如图所示，两个相同的空心金属球M和N，M带－Q电荷，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，而R上没有感应电荷D．P上没有，而R上有感应电荷答案 D 解析当将带正电Q的小球放入M的空腔中时，对M产生静电感应使M的内表面带负电，而外表面带正电，其电荷量为Q，它与原来金属球M外表面所带的－Q正好中和，使外表面不带电，实际上是M所带－Q被吸引至内表面，所以金属球M外部不存在电场，不能对P产生静电感应，P上没有感应电荷．当将带正电Q的小球放入原来不带电的N的空腔中时，对N产生静电感应，使N内表面带负电荷，N外表面带正电荷，N外部有电场，对R产生静电感应，使左端带负电，右端带正电．选项D正确．6．使带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器的箔片张开．下列各图表示验电器上感应电荷的分布情况，正确的是( )答案 B 解析带负(正)电的金属球靠近不带电的验电器时，在验电器上感应出异种电荷，验电器的顶端带上了正(负)电荷，金属箔片带上了负(正)电．7．如图所示，A 、B 为两个带等量异号电荷的金属球，将两根不带电的金属棒C 、D 放在两球之间，则下列叙述正确的是( )A ．C 棒的电势一定高于D 棒的电势B ．若用导线将C 棒的x 端与D 棒的y 端连接起来的瞬间，将有从y 流向x 的电子流C ．若将B 球接地，B 所带的负电荷全部流入大地D ．若将B 球接地，B 所带的负电荷还将保留一部分答案 ABD 解析由图所示的电场线方向可知A 、B 、C 、D 的电势高低为U A >U C >U D >U B .当用导线将C 棒的x 端与D 棒的y 端连接的瞬间，将有自由电子从电势低的D 棒流向电势高的C 棒，这时C 与D 已通过导线连接为一个导体了，静电平衡后，它们的电势相等，C 的x 端仍带负电，D 的y 端仍带正电，而C 的右端及D 的左端均不带电，即C 右端的正电荷与D 左端的负电荷中和掉了．当将B 球接地时，一部分自由电子从低于大地电势的B 球上流向大地，而一部分电子受到D 棒y 端正电荷的吸引而保留在靠近y 的近端处，如果把带正电的A 球移走，接地的B 球上的负电荷才全部流入大地．故选项A 、B 、D 正确．二、计算论述题8．在正点电荷Q 附近有两个绝缘导体M 、N ，由于静电感应发生了如图6所示的电荷分布，当用导线将a 、d 两点连接起来时，导线中是否有电流流过，如果有电流，电流的方向是怎样的？答案有a →d 的电流9．如图所示，在孤立点电荷＋Q 形成的电场中，金属圆盘A 处于静电平衡状态．若金属圆盘平面与点电荷在同一平面内，试在圆盘内作出由盘上感应电荷形成的附加电场的三条电场线(用实线表示，要求严格作图)答案见解析图解析画出感应电荷形成的附加电场在圆盘内的三条电场线(实线)，如下图所示．圆盘A 处于静电平衡状态，因此内部每点的合场强都为零，即圆盘A 内的每一点，感应电荷产生的电场强度都与点电荷Q 在那点产生的电场强度大小相等、方向相反，即感应电荷产生的电场线与点电荷Q 产生的电场线重合，且方向相反(注意图中的虚线是为了确定A 内的实线而画出的，它并不表示A 外部的电场线)．10．为研究静电除尘，有人设计了一个盒状容器，容器侧面是绝缘的透明有机玻璃，它的上下底面是面积S ＝0.04 m 2的金属板，间距L ＝0.05 m ，当连接到U ＝2 500 V 的高压电源正、负两极时，能在两金属板间产生一个匀强电场，如图8所示．现把一定量均匀分布的烟尘颗粒密闭在容器内，每立方米有烟尘颗粒1013个，假设这些颗粒都处于静止状态，每个颗粒带电荷量为q ＝＋1.0×10－17 C ，质量为m ＝2.0×10－15 kg ，不考虑烟尘颗粒之间的相互作用和空气阻力，并忽略烟尘颗粒所受重力．求合上电键后：(1)经过多长时间烟尘颗粒可以被全部吸附？(2)除尘过程中电场对烟尘颗粒共做了多少功？(3)经过多长时间容器中烟尘颗粒的总动能达到最大？答案 (1)0.02 s (2)2.5×10－4 J (3)0.014 s解析 (1)由题可知，只要上板表面的烟尘能被吸附到下板时，烟尘即被认为全部吸收．烟尘所受静电力为F ＝qU /L ，L ＝12at 2＝12F m t 2＝qUt 22mL 得t ＝ 2m qUL ＝0.02 s (2)由于板间烟尘颗粒均匀分布，可以认为烟尘的质心位于板间中点位置，因此，除尘过程中静电力对烟尘所做总功为W ＝12NSLqU ＝2.5×10－4 J. (3)解法一设烟尘颗粒下落距离为h ，则板内烟尘总动能E k ＝12mv 2·NS (L －h )＝qU Lh ·NS (L －h )．当h ＝L 2时，E k 达最大．又据h ＝12a 21t 则t 1＝ 2h a ＝ m qUL ＝0.014 s 解法二假定所有烟尘集中于板中央，当烟尘运动到下板时，系统总动能最大．则L 2＝12at 21 所以t 1＝ m qUL ＝0.014 s。

高中物理第一章 9 第7节静电现象的应用课件新人教版选修3-1

[解析] A 在空心金属球内，由于静电感应，使得 C 外表面带正电，BC 相互吸引，所以 B 向右偏；而金属空腔可以屏蔽外部电场，所以 B 的电荷对空腔 C 的内部无影响，即 AB 之间无相互的静电力，所以 A 位置不变． [答案] A
3．静电平衡状态的特征 (1)处于静电平衡状态的导体，内部的电场强度__处__处__为__0____．
(2)处于静电平衡状态的导体，外部表面附近任何一点的电场强度方向必与这点的表面_垂__直___． (3)处于静电平衡状态的整个导体是个___等__势___体____，导体的表面是个___等__势__面_____．
(1)接地的空腔导体，腔外电场对腔内空间不产生影响，腔内电场对腔外空间也不产生影响，即内外互不影响． (2)空腔导体不接地，腔外电场对腔内空间不产生影响，腔内电场对腔外空间产生影响．
(2019·湖南衡阳高二期中)如图所示，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(始终不与球接触)，现将一个悬挂在绝缘细线上的带负电的小球 B 放在 C 附近，待稳定后，以下说法正确的是( ) A．A 对 B 无静电力作用，B 对 A 无静电力作用 B．A 向左偏离竖直方向，B 向右偏离竖直方向 C．A 对 B 的静电力向左，B 对 A 的静电力向右 D．A 的位置不变，B 的位置也不变
②自由电子要向电场 E0 的反方向做定向移动，并在导体的一个侧面聚集，使该侧面出现负电荷，而相对的另一侧出现“过剩” 的等量的正电荷，导体沿着电场强度方向两端出现等量异种电荷，如图乙所示． ③等量异种电荷在导体内部形成与电场强度 E0 反向的电场强度 E′，在导体内任一点的电场强度可表示为 E 内＝E0＋E′，因附加电场 E′总与外电场 E0 方向相反，叠加的结果削弱了导体内部的电场，随着导体两侧感应电荷的继续增加，附加电场 E′增强，合电场强度 E 内将逐渐减小，当 E 内＝0 时，自由电子的定向移动也就停止了，这时就达到了静电平衡状态，如图丙所示．

2022_2022学年高中物理第一章静电场7静电现象的应用课后检测含解析新人教版选修3_1

静电现象的应用记一记静电现象的应用知识体系1个概念——静电平衡2个应用——尖端放电和静电屏蔽辨一辨1.处于静电平衡状态的导体内部任意两点间的电势差为零．(√)2．处于静电平衡状态的导体内部电场强度处处为0.(√)3．静电平衡时，导体内的自由电子处于静止状态．(×)4．避雷针能防止建筑物被雷击是因为云层中带的电荷被避雷针通过导线导入大地．(×) 5．用金属网把验电器罩起来，再使带电金属球靠近验电器，那么验电器箔片能张开．(×) 6．电工穿的高压作业服是用铜丝编织的，原因是铜丝衣服有屏蔽作用，使体内场强为零．(√).想一想1.为什么只有导体才能到达静电平衡状态而绝缘体不能？提示：因导体中有大量的自由电荷，很容易发生静电感应现象，而使感应电荷产生的附加电场与施加感应的电场等大反向，从而使导体内部场强为零，而绝缘体内自由电荷很少，不可能产生和施加感应的电场等大反向的附加电场．2．处于静电平衡的导体内部，感应电荷产生的电场的场强为零吗？提示：不为零．因为处于静电平衡状态的导体内部场强之所以为零，是由感应电荷产生的附加电场和施加感应的电场叠加合成的结果，而对每个电场来说，其场强均不为零．3．金属外壳或金属网罩能产生静电屏蔽的原因是什么？提示：金属外壳或金属网罩产生静电屏蔽的原因是处于静电平衡状态的导体内部场强为零．由于导体内部有大量的自由电荷，当外部电场发生变化时，导体内部感应电荷产生的附加电场和外电场到达等大．反向的状态几乎是瞬时的，所以无论外电场如何变化，都能保证金属壳内或金属网罩内部场强时时为零．思考感悟：练一练1.(多项选择)[2022·广西桂林市第八中学期中考试]如下图，一个不带电的外表绝缘的导体P正在向带正电的小球Q缓慢靠近，但不接触，也没有发生放电现象，C、B是导体P左、右两端内的点，那么以下说法正确的选项是( )A．右端的感应电荷为负电荷B．导体内场强越来越大C．感应电荷在C点产生的场强始终大于在B点产生的场强D．C、B两点的电势始终相同答案：CD2.[2022·黑龙江鹤岗市第一中学月考]将悬挂在细线上的带正电的小球A放在不带电的固定金属空心球C内(不接触)，另有一个悬挂在细线上的带负电的小球B向C靠近，如下图，那么( )A．A向左偏离竖直方向，B向右偏离竖直方向B．A的位置不变，B向右偏离竖直方向C．A向左偏离竖直方向，B的位置不变D．A和B的位置都不变答案：B3．[2022·豫北四校联合体期中]如下图，水平放置的金属板正上方有一固定的正点电荷Q，一外表绝缘的带电的小球(可视为质点且不影响Q的电场)，从左端以初速度v0滑上金属板，沿光滑的上外表向右运动到右端，在该运动过程中，以下说法错误的选项是( )A．小球做匀速直线运动B．小球做先减速、后加速运动C．小球的电势能保持不变D．电场力对小球所做的功为零答案：B4．(多项选择)[2022·河南周口市期末考试]如下图，一个原来不带电的半径为r的空心金属球放在绝缘支架上，右侧放置一个电荷量为＋Q的点电荷，点电荷到金属球外表的最近距离为2r，那么以下说法正确的选项是( )A．金属球在到达静电平衡状态后，左侧感应出正电荷B．感应电荷在球心处所激发的电场强度大小为E＝kQ9r2，方向水平向右C．如果用一小段导线的一端接触金属球的左侧，另一端接触金属球的右侧，金属球两侧的电荷将被中和D．如果用导线的一端接触金属球的右侧，另一端与大地相连，那么有电子流入大地答案：AB要点一对静电平衡的理解1.(多项选择)如下图，接地的金属板右侧有固定的点电荷＋Q，a、b是金属板右侧外表的两点，其中a到＋Q的距离较小．以下说法正确的选项是( )A．由于静电感应，金属板右侧外表带负电，左侧外表带正电B．由于静电感应，金属板右侧外表带负电，左侧外表不带电C．整个导体，包括外表上的a、b点，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两点场强方向相同，但a点的场强比b点的场强要强(大)一些解析：假设金属板不接地，右侧外表将感应出负电荷，左侧外表将感应出正电荷；假设金属板接地，自由电子通过接地导线导入金属板，再次到达静电平衡时左侧外表不带电，整个金属板的电势都为零，所以A项错误，B、C两项正确．金属板接地时，右侧外表上有感应负电荷，而且a点附近的电场线密度(单位外表积的电荷量)比b点附近的电场线密度要大些，场强要强(大)些，又因为整个金属板是等势体，右侧外表是等势面，电场线与等势面垂直，可见a、b两点的场强方向都垂直指向右侧面，方向相同，所以D项正确．答案：BCD2．一金属球，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，如下图．金属球上感应电荷产生的电场在球内直径上a、b、c三点的场强大小分别为E a、E b、E c，三者相比( )A．E a最大B．E b最大C．E c最大 D．E a＝E b＝E c解析：静电平衡后，感应电荷在球内产生的场强和带电棒MN在球内产生的场强等大、反向、共线．用c点离MN最近，故感应电荷在c处产生的场强最大，即C项正确．答案：C3.(多项选择)如下图，带负电的点电荷旁有一接地大金属板，A为金属板内的一点，B为金属板左侧外外表上的一点，以下关于金属板上感应电荷在A点和B点的场强方向判断正确的选项是( )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方向解析：金属板内的电场强度处处为0，那么感应电荷的电场与点电荷的电场等大反向，即感应电荷在A点的场强沿E2方向，B项正确；金属板外表的电场强度垂直外表向外，即为感应电荷的电场与点电荷的电场的合场强，那么感应电荷在B点的场强可能沿E3方向，C项正确．答案：BC要点二静电屏蔽的理解及应用4.(多项选择)如下图，一个不带电的导体球N，置于空心导体球M附近，现将另一个带电荷量为Q的金属球放于空腔导体M内，那么( )A．假设M接地，N上无感应电荷B．假设M不接地，且M原来不带电，N上无感应电荷C．假设M不接地，且M原来不带电，N上有感应电荷D．假设M不接地，且M原来带电，N上一定有感应电荷解析：假设M接地，空心导体球M外没有电场，N上无感应电荷，A项正确；假设M不接地，且M原来不带电，那么空心球M外有电场，N上有感应电荷，B项错误，C项正确；假设M不接地，且M原来带电，由于Q的放入，可能使空腔电荷集聚于内外表，那么N上可能有感应电荷，也可能没有感应电荷，D项错误．答案：AC5.如下图，把原来不带电的金属壳B的外外表接地，将一带正电的小球A从小孔中放入球壳内，但不与B发生接触，到达静电平衡后，那么( )A．B的空腔内电场强度为零B．B不带电C．B的外外表带正电D．B的内外表带负电解析：因为金属壳的外外表接地，所以外外表没有感应电荷，只有内外表有感应电荷分布，且由于A带正电，B的内外表带负电，D项正确，B、C两项错误；B的空腔内有带正电的小球A产生的电场和金属壳内外表感应电荷产生的电场，所以空腔内电场强度不为零，A项错误．答案：D6．在如下图的实验中，验电器的金属箔片会张开的是________．答案：B根底达标1.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，到达静电平衡后，各点的电势分别是φ1、φ2、φ3、φ4，以下关系式正确的选项是( ) A．φ4>φ3>φ2>φ1B．φ4＝φ3>φ2＝φ1C．φ4<φ3<φ2<φ1 D．φ4＝φ3＝φ2＝φ1解析：到达静电平衡后，导体为等势体，导体上的电势处处相等，所以可以得到φ4＝φ3，φ2＝φ1，由于正电荷在右边，沿着电场线方向电势逐渐降低，所以越往右电势越高，所以φ4＝φ3>φ2＝φ1，故B项正确，A、C、D三项错误．答案：B2.(多项选择)如下图为一空腔球形异体(不带电)，现在将一个带正电荷的小金属球A放入空腔中，当静电平衡时，图中a、b、c三点的场强(E a，E b，E c)和电势(φa，φb，φc)关系正确的选项是( )A．E a>E c B．E b>E cC．φa＝φb D．φb>φc解析：画出空腔导体内外的电场线分布，可以看出E b＝0，但φb>0，由内向外，电势依次降低，φa>φb>φc；由电场线疏密可看出E a>E c>E b，故A、D两项正确．答案：AD3．如下图，取一对用绝缘柱支撑的导体A和B，使它们彼此接触，起初它们不带电，分别贴在导体A、B下部的金属箔均是闭合的．以下关于实验现象的描述及带电情况的判断正确的选项是( )A．把带正电荷的物体C移近导体A，A、B下部的金属箔都张开且分别带正电和负电B．把带正电荷的物体C移近导体A，只有A下部的金属箔张开且带负电C．把带正电荷的物体C移近导体A，再使A、B分开少许，稳定后A、B下部的金属箔都张开且分别带负电和正电D．把带正电荷的物体C移近导体A，再使A、B分开少许，稳定后A、B下部的金属箔都闭合且均不带电解析：感应带电是使物体带电的一种方法，根据异种电荷互相吸引的原理可知，靠近的一端会带异种电荷，金属导体处在正电荷的电场中，由于静电感应现象，导体B的右端要感应出正电荷，在导体A的左端会出现负电荷，所以导体两端的验电箔都张开，且左端带负电，右端带正电，故A、B两项错误；由上可知，把带正电荷的物体C移近导体A，再使A、B分开少许，稳定后A、B下部的金属箔都张开且分别带负电和正电，故C项正确，D项错误．答案：C4.(多项选择)如下图，电力工作人员在几百万伏的高压线上进行带电作业，电工全身穿戴带电作业用的屏蔽服，屏蔽服是用导电金属材料与纺织纤维混纺交织成布后再做成的服装，以下说法正确的选项是( )A．采用金属材料编织衣服的目的是使衣服不易拉破B．采用金属材料编织衣服的目的是利用静电屏蔽C．电工穿上屏蔽服后，体内场强为零D．电工穿上屏蔽服后，体内电势为零解析：屏蔽服的作用是在穿用后，使处于高压电场中的人体外外表各部位形成一个等势屏蔽面，从而使人体免受高压电场及电磁波的危害，等势面说明电势相等而不是等于0，而电场中的导体内的电场强度为0，所以B、C两项正确，A、D两项错误．答案：BC5．[2022·江西赣州市联考]如图，一个枕形导体AB原来不带电．将它放在一个负点电荷的电场中，点电荷的电荷量为－Q，与AB中心O点的距离为R.由于静电感应，在导体A、B 两端分别出现感应电荷，到达静电平衡时，那么( )A．导体A端电势高于B端电势B．导体A端电势低于B端电势C．感应电荷在D点产生的场强为0D．感应电荷在O点产生的场强大小为k QR2解析：当到达静电平衡时导体是一个等势体，A端电势等于B端电势，A、B两项错误；点电荷和感应电荷在导体中心O点产生的电场的合场强为0，感应电荷在O点产生的场强与点电荷产生的场强等大反向，所以感应电荷在O点产生的场强大小为k QR2，C项错误，D项正确．答案：D6．人造飞船返回地球经过大气层时，返回舱外表附近形成一个温度高达几千摄氏度的高温区．高温区内的气体和返回舱外表材料的分子被分解和电离，这时返回舱与外界的联系会中断，出现这种现象的原因是( )A．返回舱受到的万有引力消失B．返回舱为了平安而暂时关闭通信系统C．返回舱周围高温气体被电离成等离子体，从而对飞船起屏蔽作用D．返回舱外表温度太高，如同火球，使得航天员看不见外面，外面也看不见返回舱里面解析：由于高温区内的气体和返回舱外表材料的分子被分解和电离，对返回舱起到静电屏蔽作用，所以返回舱与外界信号中断，故A、B、D三项错误，C项正确．答案：C7．如下图，将带正电的金属球A移至固定在绝缘支架上的导体BC附近，导体BC到达静电平衡状态后，以下说法正确的选项是( )A．导体B端带负电，C端带正电，且B端电势比C端电势低B．用手摸一下导体B端可使导体带上正电C．导体C端电势比金属球A电势高D．导体内感应电荷的电场强度大小沿BC方向逐渐减小解析：导体BC 到达静电平衡状态后，导体是等势体，两端的电势相等，导体B 端带负电，C 端带正电，故A 项错误；用手摸一下导体B 端可使导体带负电荷，因为BC 的电势高于大地，当用手触摸时大地上的负电荷会在电场力的作用下向BC 运动，中和正电荷，使导体带负电，故B 项错误；电场线从正电荷出发，终止于负电荷或无穷远，而沿电场线方向电势不断降低，故导体C 端电势比金属球A 电势低，故C 项错误；导体BC 到达静电平衡状态后，内部场强处处为零，感应电荷的电场强度与A 的电场强度大小相等方向相反，由点电荷的电场强度公式E ＝kq r 2可知，感应电荷的场强沿BC 方向逐渐减小，故D 项正确．答案：D8．如下图，两个相同的空心金属球M 和N ，上部均有小孔，M 带电荷量为－Q ，N 不带电(M 、N 相距很远，互不影响)，旁边各放—个不带电的金属球P 和R ，当将带电荷量为＋Q 的小球分别放入M 和N 的空腔中时( )A ．P 、R 上均有感应电荷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 上有感应电荷解析：当将带正电的小球放入M 的空腔中时，由于静电感应，M 的内外表带电荷量－Q ，外外表不带电．所以金属球M 外部不存在电场，不能使P 产生静电感应，P 上没有感应电荷．当将带正电的小球放入原来不带电的N 的空腔中时，由于静电感应，N 内外表带负电荷，外外表带正电荷，N 外部有电场，使R 产生静电感应，故D 项正确．答案：D9．一个不带电金属球壳，在它的球心放入一个正电荷，其电场分布是图中的( ) 解析：由于处于静电平衡状态的导体内部的场强处处为零，故A 项不正确；由于空腔内部有一个正电荷，故在空腔内外表感应出等量的负电荷，外外表感应出等量的正电荷，因此C 、D 项不正确；因外外表上分布有正电荷，故电场线应呈辐射状，B 项正确．答案：B10．在点电荷－Q 的电场中，一金属圆盘处于静电平衡状态，假设圆平面与点电荷在同一平面内，那么盘上感应电荷在盘中A 点所激发的附加场强E ′的方向在选项图中正确的选项是( )解析：感应电荷在盘中A 点激发的附加场强E ′应与－Q 在A 点产生的场强等大反向，故A 项正确．答案：A11．[2022·湖南长沙一中期中考试]如下图，金属球壳A 带有正电，其上方有一小孔a ，静电计B 的金属球b 用导线与金属小球c 相连，以下操作所发生的现象正确的选项是( )A ．将c 移近A ，但不与A 接触，B 会张开一定角度B ．将c 与A 外外表接触后移开A ，B 不会张开一定角度C ．将c 与A 内外表接触时，B 不会张开一定角度D ．将c 从导线上解下，然后用绝缘细绳吊着从A 上小孔放入A 内，并与其内壁接触，再提出空腔，与b 接触，B 会张开一定角度解析：将c 移近A 的过程中，由于静电感应，金属小球c 感应出负电荷，静电计指针上感应出正电荷，B 会张开一定角度，A 项正确；将c 与A 外外表接触后移开A ，由于接触使静电计带电，B 会张开一定角度，B 项错误；将c 与A 内外表接触，静电平衡后，电荷只分布在导体外外表，静电计可视为导体外外表，静电计B 会张开一定角度，C 项错误；将c 从导线上解下，然后用绝缘细绳吊着从A 上小孔放入A 内，并与其内壁接触，由于空腔导体内部没有电荷，再提出空腔，与b 接触，B 不会张开一定角度，D 项错误．答案：A12．一个匀强电场的电场线分布如图甲所示，把一个空心导体引入到该匀强电场后的电场线分布如图乙所示．在电场中有A 、B 、C 、D 四个点，下面说法正确的选项是( )A ．φA ＝φB B ．φB ＝φAC ．E A ＝E BD ．E B ＝E C解析：由于空心导体为等势体，所以φB ＝φC ，A 项错误、B 项正确；由于A 、B 、C 三处的电场线的疏密程度不同，所以电场强度也不相同，C 、D 两项错误．答案：B能力达标13.如下图，一导体AB 放在一负电荷的电场中，导体AB 与大地是绝缘的，当导体处于静电平衡时．(1)比拟A 端和B 端电势的上下．(2)比拟A 点和B 点场强大小．(3)比拟A 、B 端外外表场强大小．(4)假设A 端接地，AB 导体带什么电？(5)假设把A 端和B 端用导线连接，A 、B 端电荷中和吗？解析：(1)AB 导体处于静电平衡状态，是等势体，φA ＝φB .(2)A 点和B 点场强均为零，E A ＝E B ＝0.(3)利用电场线分布可知A 端分布密，E ′A >E ′B .(4)AB 导体处于负电荷的电场中，其电势低于大地的零电势，负电荷要从AB 流向大地，那么导体带正电，与A 、B 哪端接地无关．(5)A 端和B 端等势，电荷不沿导体移动，电荷不会中和．答案：见解析14．如下图，长为L 的金属杆原来不带电，在距其左端r 处放一个电荷量为q 的点电荷，问：(1)金属杆中点处的场强为多少？(2)金属杆上的感应电荷在杆中点P 处产生的场强．解析：(1)(1)金属杆处于静电平衡时内部场强处处为0，故金属杆中点处场强为0.(2)内部场强是两个场强的叠加，所以E 感－E ＝0答案：(1)0 (2)kq /(r ＋L 2)2，方向向左。

高二物理选修3-1静电现象的应用知识点

高二物理选修3-1静电现象的应用知识点静电现象的应用是物理选修3-1的重要知识点，高二学生需要认真学好这部分内容，下面是店铺给大家带来的高二物理选修3-1静电现象的应用知识点，希望对你有帮助。

高二物理选修3-1静电现象的应用知识点一、静电感应现象1. 导体：容易导电的物体叫导体。

2. 导体中存在大量自由电荷。

常见的导体有：金属、石墨、人体、大地、酸碱盐溶液等。

3. 静电感应现象：放入电场中的导体，其内部的自由电子在电场力的作用下向电场的反方向作定向移动，致使导体的两端分别出现等量的正、负电荷。

这种现象叫静电感应现象。

4. 感应电荷：静电感应现象中，导体不同部分出现的净电荷。

二、静电平衡状态下导体的电场1. 静电场中导体内电场分布2. 静电平衡：电场中导体内(包括表面上)自由电荷不再发生定向移动的状态叫做静电平衡状态。

3. 静电平衡导体的特性：(1)导体内部场强处处为零(2) 导体是等势体,表面为等势面(3)导体外部表面附近场强方向与该点的表面垂直三、导体上电荷分布1. 法拉弟圆桶实验2. 静电平衡时，超导体上电荷分布规律：导体内部无净电荷，电荷只分布在导体的外表面在超导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度(单位面积上的电荷量)越大，凹陷位置几乎没有电荷。

3. 尖端放电：四、静电屏蔽1. 空腔导体或金属网罩可以把外部电场遮住，使其不受外电场的影响。

2. 静电屏蔽的两种情况导体内腔不受外界影响：接地导体空腔外部不受内部电荷影响：3. 静电屏蔽的本质：静电感应与静电平衡4. 静电屏蔽的应用：电学仪器和电子设备外面金属罩、通讯电缆外层金属套电力工人高压带电作业，全身穿戴金属丝网制成的衣、帽、手套、鞋高二物理选修3-1知识点研究带电粒子在电场中的运动要注意以下三点：1. 带电粒子受力特点。

2. 结合带电粒子的受力和初速度分析其运动性质。

3. 注意选取合适的方法解决带电粒子的运动问题。

电源电源就是把自由电子从正极搬迁到负极的装置。

1.7静电现象的应用课件(人教版选修3-1) (1)

靠近金属网罩,验电器的箔片是否张开?此现象说明了
什么?
提示：①金属网罩不带电，罩内小球带正电，将验电器靠近金属网罩，验电器箔片张开.
②此现象说明网罩内带电体产生的电场能使外界受到
影响.
(2)如图所示，原来金属网罩不带电,罩内小球带正电, 现把金属网罩接地,则验电器的箔片是否张开?此现象
说明了什么?此现象的本质是什么?
负电.因此，空心球C外壁和带电小球B是异种电荷，所
以B受C球的吸引往右偏离竖直方向.而由于空心球C能屏蔽小球B所产生的外部电场，使小球A不受外电场的作用，它的位置不变.
【典例3】如图所示，在真空中有两个点电荷A和B，电荷量分别
为-Q和+2Q，它们相距为l.如果在两点电荷连线的中点
O有一个半径为r(2r<l)的空心金属球，且球心位于O点，则球壳上的感应电荷在O点处的场强大小为____，方向 ____.
带电的金属球壳？
【解析】因为静电平衡时，导体所带电荷分布在外表面，故可以让带电小球和金属导体壳内壁相接触. 答案：见解析
6.（5分）一个空心金属球A带5×10-4 C的正电荷，一个有绝缘柄的金属小球B带有2×10-4 C的正电荷，将B
球放入A球壳内与内壁接触，静电平衡后，A、B球分别
带的电荷量为：QA=____，QB=____.
电荷中和.（这相当于导体从尖端失去电荷）
2.探究分析下列两个问题. (1)如图所示使带正电的金属球靠近验电器,验电器的
箔片是否张开?此现象说明了什么?
提示：①使带正电的金属球靠近验电器，验电器的箔片张开. ②此现象说明了验电器受到附近带电体的影响.
(2)现用一个金属网罩把验电器罩住,再让带电金属球靠近验电器，如图所示,验电器的箔片是否张开?此现象说明了什么?此现象的本质是什么?

高中物理第一章静电场课时7静电现象的应用训练含解析3_1

静电现象的应用错误!一、单项选择题（每小题6分,共42分）1．导体处于静电平衡，下列说法正确的是（D）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．以上说法均不正确解析：导体处于静电平衡,导体内部不是没有电场，而是外电场与感应电荷产生的电场的合场强为零,但两场强仍然存在，故A错；对于B，不能说没有电荷,净电荷只分布在外表面上,自由电子和正电荷仍存在，只是显中性,故B错;对于C，导体内部的电荷（电子与正电荷）的热运动仍然存在,故C错．2。

如图所示,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，下列物理量中不为零的是（C）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．导体外表面的电荷量D．导体空腔内表面的电荷量解析：静电平衡状态下的导体内部场强处处为零,且内表面不带电．由于导体接地，故整个导体的电势为零．导体外表面受带电体Q的影响，所带电荷量不为零，故选项C正确．3.如图所示,在真空中把一绝缘导体向带负电的小球P缓缓靠近(不相碰)，下列说法中正确的是(C）A．B端的感应电荷越来越少B．导体内场强越来越大C．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D．导体的感应电荷在M、N两点产生的场强相等解析:绝缘导体缓缓靠近小球P时，小球P上的负电荷在绝缘导体所在区域产生的电场增强，将会有更多的自由电子向绝缘导体的B端移动，B端的感应电荷越来越多，选项A错误；绝缘导体始终处于静电平衡状态，内部场强始终为零,选项B错误；导体上感应电荷在导体上某点产生的电场的场强大小等于小球P上的负电荷在该点产生的电场的场强，故选项C正确、D 错误．4．电工穿的高压作业服是用铜丝编织的,下列说法正确的是(C）A．铜丝编织的衣服不容易拉破，所以用铜丝编织衣服B．电工被铜丝编织的衣服所包裹，使体内电势保持为零，对人体起保护作用C．电工被铜丝编织的衣服所包裹，使体内电场强度保持为零，对人体起保护作用D．铜丝必须达到一定的厚度，才能对人体起到保护作用解析:当人体直接处于强大电场之中时,很容易由于静电感应而被电到．但若被铜丝编织的衣服所包裹，当达到静电平衡时，铜丝衣服的屏蔽作用使人体内电场强度保持为零，对人体起保护作用．5．在点电荷－Q的电场中,一金属圆盘处于静电平衡状态，若圆平面与点电荷在同一平面内，则盘上感应电荷在盘中A点所激发的附加场强E′的方向在选项图中正确的是（A）解析:感应电荷在盘中A点激发的附加场强E′应与－Q在A 点产生的场强等大反向,故A正确．6．如图，把一个不带电的枕型导体靠近带正电的小球，由于静电感应，在a、b两端分别出现负、正电荷，则以下说法正确的是（C）A．闭合开关S1，有电子从枕型导体流向大地B．闭合开关S2，有电子从枕型导体流向大地C．闭合开关S1，有电子从大地流向枕型导体D．闭合开关S2,没有电子通过开关S2解析:在S1、S2都闭合前，对枕型导体，它的电荷是守恒的，a、b出现负、正电荷等量，当闭合开关S1、S2中的任何一个以后，便把大地与导体连通，使大地也参与了电荷转移,因此，导体本身的电荷不再守恒，而是导体与大地构成的系统中电荷守恒，由于静电感应，a端仍为负电荷,大地远处应感应出正电荷，因此无论闭合开关S1还是开关S2，都应有电子从大地流向导体，故C选项正确．7。

2019_2020高中物理第一章静电场第7节静电现象的应用讲义习题(含解析)新人教版选修3_1

第7节静电现象的应用1．了解静电平衡的概念，知道处于静电平衡状态的导体的特性。

2．了解静电平衡时带电导体上电荷的分布特点。

3．了解尖端放电和静电屏蔽现象。

一、静电平衡状态下导体的电场1．静电感应现象：把导体放入电场，导体内的□01自由电荷在电场力作用下定向移动，而使导体两端出现□02等量异号电荷的现象。

2．静电平衡状态：导体在电场中发生静电感应现象，感应电荷的电场与原电场叠加，使导体内部各点的合电场□03等于零，导体内的自由电子不再□04发生定向移动的状态。

3．静电平衡状态下导体的特征(1)处于静电平衡状态的导体，内部的场强□05处处为零。

(2)处于静电平衡状态的导体，外部表面附近任何一点的场强方向必跟该点的表面□06垂直。

(3)处于静电平衡状态的整个导体是个□07等势体，导体的表面是个□08等势面。

二、静电平衡导体上电荷的分布1．导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的□01外表面。

2．在导体外表面，越尖锐的位置，电荷的□02密度越大，凹陷的位置□03几乎没有电荷。

三、尖端放电和静电屏蔽尖端放电静电屏蔽原理导体尖端的强电场使附近的空气□01电离，电离后的带□02异种电荷的离子与尖端的电荷□03中和，相当于导体从尖端失去电荷当金属壳达到静电平衡时，壳内电场处处为□040，因而金属外壳会对其□05内部起保护作用，使它不受□06外部电场的影响续表尖端放电静电屏蔽应用或防止应用：□07避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施防止：高压设备中导体的表面尽量□08光滑，以减少电能的损失应用：电学仪器外面有金属壳，以使壳外电场对壳内仪器不会产生影响；野外高压线上方还有两条导线与大地相连，形成一个稀疏的金属“网”，把高压线屏蔽起来，免遭雷击家用电视机、收音机外壳的制作材料为何一般是塑料，而不用金属？提示：若用金属制作家用电视机、收音机外壳，用电器的金属外壳就形成静电屏蔽，电磁信号就难以被电视机、收音机这类电磁波接收器接收，电视机、收音机就不能正常工作。

2020_2021学年高中物理第一章静电场7静电现象的应用课件新人教版选修3_1

A.Ea最大 C.Ec最大
B.Eb最大 D.Ea=Eb=Ec
【解析】选C。静电平衡后,金属球内的合场强处处为零,金属球上感应电荷产生的附加电场与带电的细杆MN产生的场强大小相等,方向相反,相互抵消。c点离带电的细杆MN最近,带电的细杆MN在c点产生的场强最大,则金属球上感应电荷在c 点产生的场强最大,即Ec最大。故选C。
B.1∶10 1∶10
C.10∶1 1∶1
D.无法确定
【解析】选A。由于 aA FA EA 1 ,所以aA∶aB=1∶10。由于导体在静电平
aB FB EB 10
衡时各处电势相等,所以把电荷移到无限远处,两次电场力做的功相同,所以
WA∶WB=1∶1。所以B、C、D错误,A正确,故选A。
2.一金属球,原来不带电,现沿球直径的延长线放置一均匀带电的细杆MN,如图所示,金属球上感应电荷产生的电场在球内直径上a、b、c三点的场强大小分别为Ea、Eb、Ec,三者相比 ( )
【生产情境】电业工人创造了具有世界先进水平的超高压带电作业法。利用“绝缘梯”使输电线间的电势差逐渐变小,直到最后使人体的电势与输电线电势相等。探究: (1)人与输电线电势相等时,为什么没有危险? (2)超高压输电线周围存在强电场,人靠近输电线时,人体会有什么现象发生? (3)工人带电作业时穿着由金属丝和棉纱织成的均压服,有什么作用?
情境·模型·素养
【生活情境】 2020年,由于新冠病毒疫情影响,大家出门要戴口罩。医用口的物理碰撞阻隔作用的基础上,增加了静电吸附作用,吸附可简化为如下过程:某根经过驻极处理后的滤材纤维,其两侧分别带有正负电荷,可吸附带不同电荷的污染物颗粒,某带负电的颗粒物在图中A 点时的速度方向如图所示,在很短时间内被吸附到纤维附近的B点,忽略空气的作用力。

物理：1.7《静电现象的应用》基础知识讲解课件(新人教版选修3-1)

一、静电平衡导体的电荷分布特点 1．内外表面分布不同，电荷都分布在外表面，导．内外表面分布不同，电荷都分布在外表面，体内部没有电荷. 体内部没有电荷 2．受导体的形状影响，不光滑处电荷密度大. ．受导体的形状影响，不光滑处电荷密度大 3．“远近端”电荷的电性相反，电量相等. ．远近端”电荷的电性相反，电量相等
ห้องสมุดไป่ตู้
2．静电平衡的实质．导体发生了静电感应现象，导体发生了静电感应现象，感应电荷在导体内部产生一个附加电场E′，跟外加电场E反向反向，产生一个附加电场，跟外加电场反向，使自由电荷同时又受到F′＝ E′q的电场力，随着导体两端的感应电的电场力，同时又受到＝的电场力荷不断积累，逐渐增大逐渐增大，荷不断积累， E′逐渐增大，当 E′＝E时，导体内合场强＝时为零，自由电荷所受合力为零，为零，自由电荷所受合力为零，这时导体中无自由电荷定向移动，即导体达到了静电平衡状态定向移动，即导体达到了静电平衡状态.
第七节静电现象的应用
学习目标：知道静电平衡现象知道静电平衡现象，学习目标： 1.知道静电平衡现象，理解处于静电平衡状态的导体的特点. 平衡状态的导体的特点 2．通过实验了解静电平衡时带电导体上电荷的分．布特点. 布特点重点难点：重点难点：尖端放电和静电屏蔽的原因及在实际中的应用. 中的应用易错问题：对外电场、感应电场、易错问题：对外电场、感应电场、合电场的关系认识不清. 认识不清
3．两种情况． (1)金属壳内部不受外部影响金属壳内部不受外部影响如图1－－甲所示使带电的金属球靠近验电器，甲所示，如图－7－3甲所示，使带电的金属球靠近验电器，由于静电感应，验电器的箔片张开，由于静电感应，验电器的箔片张开，这表示验电器受到了外电场的影响. 了外电场的影响

高中物理 1.7 静电现象的应用配套课件新人教版选修31

就认为导体达到了静电平衡状态。 (2)静电平衡状态下导体的特点: ①处于静电平衡状态的导体,内部电场强度处处为零。 ②处于静电平衡状态的整个导体是一个等势体,它的表面是一个
等势面。 ③表面处的电场强度不为零,表面处的电场强度方向跟导体表面
垂直。
第三页，共24页。
2.导体上电荷的分布 (1)处于静电平衡状态的导体,内部没有电荷,电荷只分布在导体的表面。 (2)在导体外表面,越尖锐的位置,电荷的密度(单位面积上的电荷量) 越大,凹陷的位置几乎没有电荷。
3 .接地金属壳的壳内电荷分布不影响壳外的电场。但这并不是说壳内电荷不在壳外空间产生电场 ,而是壳内电荷与壳内表面的感应电荷在壳外空间的合电场强度处处为零。
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当堂检测
1.每到夏季,我省各地纷纷进入雨季,雷雨等强对流天气频繁发生。当我们遇到雷雨天气时,一定要注意避防雷电。下列说法正确的是( ) ①不宜使用无防雷措施的电器或防雷措施不足的电器及水龙头 ②不要接触天线、金属门窗、建筑物外墙,远离带电设备 ③固定电话和手提电话均可正常使用 ④在旷野,应远离树木和电线杆
第十六页，共24页。
迁移与应用 2
如图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 M 放入空腔中, 当静电平衡时,图中 A、B、C 三点的电场强度大小 E 和电势 φ 的关系是( )
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 答案:D 解析:画出空腔导体内外的电场线分布(图略),可以看出 EB=0,但 φB>0,由内向外电势依次降低,φA>φB>φC;由电场线疏密可看出 EA>EC>EB。处于静电平衡的导体内部电场强度处处为零,导体是一个等势体,但其电势并不一定为零。

人教版物理选修3-1 1.7 静电现象的应用

1.7 静电现象的应用一静电平衡状态下导体的电场1.静电感应现象如图甲所示，将一带电的金属导体放到场强为 E0的静电场中，导体内的自由电子在静电力的作用下逆着电场线定向移动，使导体一侧聚集负电荷，而导体另一侧却聚集等量的正电荷，这种现象就是静电感应现象。

2.静电平衡状态如图乙所示，金属导体中自由电子受到导体周围电场的静电力作用后向左移动，在右侧出现多余正电荷，导体两侧正、负电荷在导体内部产生与原电场反向的电场，因与原来的电场反向，叠加的结果是使原场强逐渐减弱，直到导体内部各点的合场强等于零为止，于是导体内的自由电子不再发生定向移动，我们就说导体达到了静电平衡状态，如图丙所示。

3.静电平衡状态的特点（1）处于静电平衡状态的导体内部场强处处为零。

导体内部每一点都有两个场强，叠加的结果使得该点合场强为零。

不能说导体内部没有电场。

电势具有相对性，取决于零电势点的选取，故导体的电势不一定为零。

（2）导体表面任一点的场强方向与该处的表面垂直。

（3）处于静电平衡的导体是个等势体，导体表面是个等势面，电荷在等势体内或等势体表面运动时，电场力不做功。

（4）对一孤立的带电导体，可视为导体处于自己所带电荷的电场中，达到静电平衡时，也有以上特点。

二静电平衡状态的导体上电荷的分布尖端放电1.带电导体导体内部没有电荷，静电荷只能分布在外表面上，电荷在导体的外表面上的分布往往是不均匀的，越尖的地方，电荷分布的密度越大，凹陷的地方几乎没有电荷。

2.带电球壳所有电荷都分布在球外表面上，球壳内部没有静电荷；球壳内场强为零；如果在球壳内部放入电荷，则电场线在球壳上中断。

3.尖端放电（1）空气的电离导体尖端的电荷密度很大，附近的电场很强，空气中残留的带电粒子在强电场的作用下发生剧烈的运动，把空气中的气体分子撞“散”，也就是使分子中的正负电荷分离，这个现象叫做空气的电离。

（2）尖端放电中性分子电离后变成带负电的自由电子和失去电子而带正电的离子。

选修3-1 1.7静电现象的应用

7、静电现象的应用
高压人体放电
静电平衡状态下导体的电场
1、静电感应和平衡
把金属导体放在外电场E 把金属导体放在外电场E0中，由于导体内的自由电子受电场力作用而定向移动，使导体表面出现感应电荷的现象叫静电感应。作用而定向移动，使导体表面出现感应电荷的现象叫静电感应。
A
D
E0
B
Hale Waihona Puke C静电平衡发生静电感应的导体，发生静电感应的导体，当感应电荷产生的附加电场E`和原电场E在导体内叠加为零， E`和原电场加电场E`和原电场E在导体内叠加为零，即E`=E 自由电子停止定向移动，时，自由电子停止定向移动，这时导体所处的状态叫静电平衡状态。态叫静电平衡状态。
静电屏蔽的应用 3、三条输电线的上方还有两条导线，与大三条输电线的上方还有两条导线，地相连，形成一个稀疏的金属网，地相连，形成一个稀疏的金属网，把高压线屏蔽起来，免遭雷击。线屏蔽起来，免遭雷击。
练习
当导体达到静电平衡状态时，当导体达到静电平衡状态时，其场强的特征是：征是：( C ) A.外电场消失。外电场E A.外电场E0消失。 B.感应电荷产生的电场为零。感应电荷产生的电场E B.感应电荷产生的电场E'为零。 C.导体内部合场强导体内部合场强E =0。 C.导体内部合场强E内 = E0 + E'=0。 D.导体表面和内部场强均为零导体表面和内部场强均为零。 D.导体表面和内部场强均为零。
－－－－－－＋＋＋＋＋＋＋－－＋－E合=0 ＋－＋－＋－＋
E
E`
E
2、处于静电平衡状态导体的特点：处于静电平衡状态导体的特点：
（1）导体内部的场强处处为零（2）整个导体是一个等势体，表面是一个等势面整个导体是一个等势体，

江苏省南京化学工业园区2013-2014学年高中物理 1.7静电现象的应用课件新人教版选修3-1

例3 一个带绝缘座的空心金属球 A 带有4×10－8 C的正电荷，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球的内壁接触，如图所示，则 A、B 各带电量为 ( A. QA=10－8 C; QB=10－8 C B. QA =2×10－8 C; QB=0 C. QA = 0 ; QB=2×10－8 C D. QA = 4×10－8 C; QB=－2×10－8 C
(1) 如图 Q (2) E感 = k —— 9r2 方向沿球心 O 与 +Q 连线，指向+Q
+ r + + +
- 2r + Q -
(3) 不会出现中和现象因为金属球是等势体，左右两侧电势相等，电荷不会在这两间移动。
例2 如图所示，在真空中把一个导体向带负电的小球慢慢靠近（不接触）的过程中，下列说法中正确的是（） AC 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. 感应电荷在 M、N 两点产生的场强相等 Q B A 导体，其内部的自由电子在电场力的作用下向电场的反方向作定向移动，致使导体的两端分别出现等量的正、负电荷。这种现象叫静电感应现象。
近异远同
感应电荷：静电感应现象中，导体不净同部分出现的净电荷。
练一练
如图所示，Q 是一个绝缘金属导体，把一个带正电的绝
缘金属球 P 移近 Q，由于静电感应，A、B 端出现感应电荷的数值分别为 qA、qB，正确的是（ BD ） A. 用手接触一下 Q 的 A 端，拿走 P 后 Q 带正电 B. 用手接触一下 Q 的 B 端，P Q 拿走 P 后 Q 带负电 B + A C. 导体Q上， qA > qB D. 导体Q上， qA = qB

人教版高二物理选修3-1第一章静电场第7节静电现象的应用课件(共29张PPT)

B．带电现象的本质是电子的转移，中性物体得到多余电子就一定带负电，失去电子就一定带正电
C．工人在高压作业时穿的工作服中间夹有一层细金属丝编织的网，是为了使人体所在空间保持电势为零
D．避雷针是通过尖端放电中和了云层中的电荷是利用了尖端放电原理
3.如图所示，一个枕形导体AB原来不带电，将它放在一个负点电荷的电场中，点电荷的电荷量为Q，与AB中心O点的距离为R。由于静电感应，在导体A、B两端分别出现感应电荷。当达到静电平衡时，（）
5.静电屏蔽应用： ①电学仪器和电子设备外面套有金属罩 ②野外高压线上方还有两条导线与大地相连，形成稀疏的金属“网”，都是利用静电屏蔽现象清除外电场的影响。 ③通信电缆版面包一层铅皮 ④高压带电作业人员穿金属网衣 ⑤通讯工具在钢筋结构房屋中接收信号弱
6.两种典型的静电屏蔽现象 ①外屏蔽：如图所示，空腔导体内部电场强度处处为零。外部电场对内部仪器没有影响。 ②全屏蔽：如图所示，如果空腔导体接地，即使内部有带电体存在，这时内表面感应的电荷与带电体所带的电荷的代数和为零，而外表面产生的感应电荷通过接地线流入大地。外界对壳内无法影响，内部带电体对外界的影响也随之而消除，所以这种屏蔽叫做全屏蔽。
2.那些电离的电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子，由于被吸引而奔向尖端，与尖端上的电荷中和，相当于导体从尖端失去电荷，这个现象叫做尖端放电。
3.避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施。它是一个或几个尖锐的金属棒，安装在建筑物的顶端，用粗导线与埋在地下的金属板连接，保持与大地的良好接触。 4.尖端放电会导致高压设备上电能的损失，所以高压设备中导体的表面应该尽量光滑。夜间高压线周围有时会出现一层绿色光晕，俗称法中正确的是（
）
A．干燥天气里脱化纤衣物时常常会看到火花，听到劈啪声

人教版高中物理选修3-1复习资料全套带答案.doc

最新人教版高中物理选修3-1复习资料全套带答案高中物理第一章静电场章末总结新人教版选修3-1第一部分题型探究静电力与平衡把质量m的带负电小球A,用绝缘细绳悬起，若将带电荷量为Q的带正电球B靠近A,当两个带电小球在同一高度相距r时，绳与竖直方向成a角•试求:(1)A球受到的绳子拉力多大？(2)A球带电荷量是多少？【思路点拨】(1)对小球A受力分析，受重力、静电引力和绳子的拉力，根据三力平衡求出绳子拉力;(2)根据库仑定律求出小球A的带电量.解析：⑴带负电的小球A处于平衡状态，A受到库仑力F'、重力mg以及绳子的拉力T的作用，其合力为零.因此mg-Tcos a =0, F' -Tsin a =0e nig ,得丁= ------ ，F = mg tan a.cos a(2)根据库仑定律F ‘ =k^r,2所以A球带电荷量为q"；,：答案：(1) A球受到的绳子拉力F，=mgtan a/、 4皿i 卄冃口mgr2tan a(2) A球带电荷量是q= —小结：本题先根据平衡条件得到库仑力，再根据库仑定律求出B球的带电量.a针对性训练1.用两根长度均为L的绝缘细线各系一个小球，并悬挂于同一点.已知两小球质量均为m,当它们带上等量同种电荷时，两细线与竖直方向的夹角均为0,如图所示.若己知静电力常量为k,重力加速度为g.求：(1)小球所受拉力的大小；⑵小球所带的电荷量.解析：(1)对小球进行受力分析，如图所示.设绳子对小球的拉力为T,则"严(2)设小球在水平方向受到库仑力的大小为F,贝!) F=mgtan 0 ,又因为：F=k —, r=2Lsin 0 r所以Q = 2Lsi 吧严卜答案：见解析粒子在电场屮的运动一带电的粒子射入一固定的点电荷Q 形成的电场中，沿图屮虚线由a 点运动到b 点，a 、b 两点到点A. 粒子一定带正电荷B. 电场力一定对粒子做负功C. 粒子在b 点的电势一定高于a 点的电势D. 粒子在b 点的加速度一定小于在a 点的加速度【思路点拨】由于粒子运动的轨迹是远离电荷Q 的，所以可以判断它们应该是带同种电荷；再由电场力的方向和粒子运动的方向的关系，可以判断做功的情况；根据电场线的疏密可以判断出场强的大小，进而可以判断出电场力和加速度的大小.解析：A. rh 粒子的运动的轨迹对以判断出粒子和点电荷Q 之间的作用力是互相排斥的，所以它们应该是带同种电荷，但不一定就是带正电荷，所以A 错误.B. 由于粒子和点电荷Q 之间的作用力是互相排斥的，而粒子是向着电荷运动的，也就是库仑力的方向和粒子运动的方向是相反的，由功的公式可以判断电场力一定对粒子做负功，所以B 正确.C. 由A 的分析可知，不能判断Q 带的电荷的性质，所以不能判断ab 点的电势的高低，所以C 错误.D. 由于r a >n,根据E=k2可以判断a 点的场强要比b 点小，所以粒子在b 点时受的电场力比较大， r加速度也就大，所以D 错误.答案：B小结：本题是対电场性质的考查，根据粒子的运动的轨迹判断出粒子和电荷Q 所带的电荷的性质，是解决本题的关键，当然还要理解电场线与场强的关系.»针对性训练2. (多选)一带电粒子在正电荷形成的电场中，运动轨迹如图所示的abed 曲线，下列判断正确的是(BC)A. 粒子带负电B. 粒子通过a 点时的速度比通过b 点时大C. 粒子在a 点受到的电场力比b 点小则在这一过程中(若粒子只受电场力,D.粒子在a点时的电势能比b点大解析：A.轨迹弯曲的方向大致指向合力的方向，知电场力背离正电荷方向，所以该粒子帯正电.故A 错误.B.从a到b,电场力做负功，根据动能定理，动能减小，a点动能大于b点动能，则a点速度大于b 点的速度.故B正确.C.b点的电场线比a点电场线密，所以b点的电场强度大于a点的电场强度，所以粒子在a点的电场力比b点小.故C正确.D.从a到b,电场力做负功，电势能增加.所以a点的电势能小于b点的电势能.故D错误.功能关系在电场中的运用如图所示，在点电荷+Q的电场中有A、B两点，将质子和a粒子(带电荷量是质子的2倍，质量是质子的4倍)分别从A点由静止释放到达B点时，它们速度大小之比为多少？解析：质子和a粒子都是正离子，从A点释放后将受电场力作用，加速运动到B点，设AB间的电势差为U,根据动能定理得：对质子：qnU=^mnVH①对a粒子：q a U=^maVa②答案：将质子和a粒子分別从A点由静止释放到达B点时，它们的速度大小Z比是£： 1.»针对性训练3.如图所示，一电子(质量为in,电量绝对值为e)处于电压为U的水平加速电场的左极板A内侧，在电场力作用下由静止开始运动，然后穿过极板B中间的小孔在距水平极板M、N等距处垂直进入板间的匀强偏转电场.若偏转电场的两极板间距为d,板长为1,求：(1)电子刚进入偏转电场时的速度vo；(2)要使电子能从平行极板M、N间飞出，两个极板间所能加的最大偏转电压•令習厂 M解析：（1）在加速电场屮，由动能左理有:eU=^mvo —0©（2）电子在偏转电场屮做类平抛运动，有: 平行极板方向：要飞出极板区:联解③④⑤式得：「即 U‘ .ax=-^-U. @答案：见解析创新探究有这样一种观点：有质量的物体都会在英周围空间产生引力场，而一个有质量的物体在英他有质量的物体所产生的引力场中，都要受到该引力场的引力（即万有引力）作用，这种情况可以与电场类比，那么，在地球产生的引力场中重力加速度，可以与电场中下列哪个物理量相类比（）A. 电势B.电势能C.电场强度D.电场力解析：本题的情境比较新，引力场与电场是两个不同性质的场，但有可比性.引力场的特点是对处于引力场的有质量的物体有力的作用即F=n ）g, g 为重力加速度，这是引力场中力的性质.而电场的特点是对处于电场的电荷有力的作用即F=Eq, E 为电场强度.两者都是从力的角度显示场的重要性质.答案：C第二部分典型错误释疑典型错误之一忽视对电性的讨论真空中两个静止点电荷相距10 cm,它们之间的相互作用力大小为9X1（E" N,当它们合在一起吋，成为一个带电量为3X10—8 C 的点电荷，问：原來两个电荷的带电量各为多少？【错解】根据电荷守恒定律：qi + q 2=3X10-8 C=a©2 [ /\ —2 x 2根据库仑定律：q 】q2=〒F=—— X9X10-4 C 2=1X1O -15 C 2=bh以q2飞代入①式得：qf ）+ b = 01 =Vot ③ leU'2 C ④垂直极板方向: 解①得:②解得 qi=-（a±-\/a 2 —4b ） =~（3X 10_s ±^/9X 10_1（，—4X 10_I ：，）C.【分析纠错】学生的思维缺乏全面性，因两点电荷有对能同号，也有可能异号.题中仅给出相互作用力的大小，两点电荷可能异号，按电荷异号计算.由 qi —Q2=3X 10 s C=a.q 】q2=l X 10-11 C 2 = b.得 qf —aqi — b=0,由此解得:q 】 = 5X10 8 Cq 2=-2X10-8 C.典型错误之二因错误理解直线运动的条件而出错如图所示，一粒子质量为m,带电量为+ q,以初速度v 与水平方向成45°角射向空间匀强电场区域，粒子恰做直线运动.求这匀强电场最小场强的大小，并说明方向.【错解】因粒子恰做直线运动，所以电场力刚好等于mg ，即电场强度的最小值为：歸=才.【分析纠错】因粒子恰做直线运动，说明粒子所受的合外力与速度平行，但不一定做匀速直线运动, 还可能做匀减速运动.受力图如图所示，显然最小的电场强度应是：厂 mgs in 45°亠宀工士〒“宀,亠 Emin= ------------- = —，方I 口J 垂直于V 斜冋上方. q 2q典型错误之三因错误判断带电体的运动情况而出错质量为m 的物块，带正电Q,开始时让它静止在倾角u=60°的固定光滑绝缘斜面顶端，整个装置放在水平方向、大小为的匀强电场，如图所示，斜面高为H,释放物体后，物块落地的速度大小为（）【错解】不少同学在做这道题时，一看到“固定光滑绝缘斜而”就想物体沿光滑斜而下滑不受摩擦力作 A.J72+&) gH C. 2V2gH41用，由动能定理得：mgH+QE#=$Tiv2,得v=p（2+羽）gH而错选A.【分析纠错】其实“固定光滑绝缘斜面”是干扰因素，只要分析物体的受力就不难发现，物体根本不会沿斜面下滑，而是沿着重力和电场力合力的方向做匀加速直线运动，弄清了这一点，就很容易求得本题正确答案应是C.典型错误之四因忽视偏转电场做功的变化而出错一个动能为Ek 的带电粒子，垂直于电场线方向飞入平行板电容器，飞出电容器时动能为2应，如果使这个带电粒子的初速度变为原来的两倍，那么它飞出电容器吋的动能变为()A. 8EuB. 5EkC. 4.25EkD. 4Ek【错解】当初动能为Ek 时，未动能为2Ek ,所以电场力做功为W=E k ；当带电粒子的初速度变为原來的两倍时，初动能为4比，电场力做功为W=Ek ；所以它飞出电容器时的动能变为5Ek,即B 选项正确.【分析纠错】因为偏转距离为丫=跻，所以带电粒子的初速度变为原来的两倍时，偏转距离变为》, 所以电场力做功只有W=0.25Ek,所以它飞出电容器时的动能变为4. 25E k ,即C 选项正确.高中物理第二章恒定电流章末总结新人教版选修3-1 原理测电阻率描述小灯泡的伏安特性曲线测电池的便用多用表第一部分题型探究将复杂的研究对象转换成简单的物体模型解决实际问题在国庆日那天，群众游行队伍中的国徽彩车，是由一辆电动车装扮而成，该电动车充一次电可以走 100 km 左右.假设这辆电动彩车总质量为6. 75X 103 kg,当它匀速通过天安门前500 m 长的检阅区域时用时250 s,驱动电机的输入电流I = 10 A,电压为300 V,电动彩车行驶时所受阻力为车重的0. 02倍.g 取10 m/s 2,不计摩擦，只考虑驱动电机的内阻发热损耗能量，求：(1) 驱动电机的输入功率；(2) 电动彩车通过天安门前时的机械功率；龄规律电路的连接开艾猜动变阻器恆定电流导线I 控制件 111源 ① 电開定鏗② 部分电路欧姆定律③ 焦耳定律®闭合电路欧姆定禅用电器电浣表电压表多用表(3)驱动电机的内阻和机械效率. 【思路点拨】转换对象彩车一“非纯电阻电路”模型思路立现把复杂的实际研究对象转化成熟悉的非纯电阻电路进行处理，抓住了问题的实质，忽略了次要因素，看似复杂的问题变得非常容易解析：(1)驱动电机的输入功率：P 入=UI = 300 VX10 A = 3 000 W.V(2)电动彩车通过天安门前的速度v =?=2 m/s,电动彩车行驶时所受阻力为Fr=0. 02mg=0. 02X6. 75X 103X 10 N=l. 35X10’ N；电动彩车匀速行驶吋F=Ff, 故电动彩车通过天安门前时的机械功率P 机=Fv = 2 700 W.(3)设驱动电机的内阻为R,由能量守恒定律得：1)入七=P机t +『Rt,解得驱动电机的内阻R=3 Q,驱动电机的机械效率H XI00%=90%.1入答案：(1)3 000 W (2)2 700 W (3)3 Q 90%小结：电动彩车是由电动机驱动的，其含电动机的电路是一非纯电阻电路模型，处理此类问题常用能量守恒定律列式求解.a针对性训练1.有一种“电测井”技术，用钻头在地上钻孔，通过测量钻孔中的电特性反映地下的有关情况.如图为一钻孔，其形状为圆柱体，半径为10 cm•设里面充满浓度均匀的盐水，其电阻率P =0.314 Q・m. 现在在钻孔的上表面和底部加上电压测得U =100 V, 1 = 100 mA,求该钻孔的深度.解析：设该钻孔内的盐水的电阻为R,由R=p得R jo男Q=io‘ Q・由电阻定律得：深度hRS 103X3. 14X0. I2=i =—= -----------------------P 0.314答案：100 m含电容电路的分析与计算方法(多选)如图所示，乩、R2、R3、出均为可变电阻，G、C2均为电容器，电源的电动势为E,内阻r^O. 若改变四个电阻中的一个阻值，贝9()m= 100 m.&所带的电量都增加 C2所带的电量都增加 C2所帯的电量都增加C2所带的电量都增加【思路点拨】由电路图可知，电阻R2、&、串联接入电路，电容器G 并联在电阻R2两端，电容器C2 与心、出的串联电路并联；根据电路电阻的变化，应用欧姆定律及串联电路特点判断电容器两端电压如何变化，然后由Q=CU 判断出电容器所带电荷量如何变化.解析：Ri 上没有电流流过，R 】是等势体，故减小R 】，G 两端电压不变，C2两端电压不变，G 、C2所带的电量都不变，选项A 错误；增大G 、C2两端电压都增大，G 、G 所带的电量都增加，选项B 正确；增大心，G 两端电压减小，C2两端电压增大，G 所带的电量减小，C2所带的电量增加，选项C 错误；减小心，G 、 C2两端电压都增大，C 】、C2所带的电量都增加，选项D 正确.答案：BD小结：解决含电容器的直流电路问题的一般方法：(1) 通过初末两个稳定的状态來了解中间不稳定的变化过程.(2) 只有当电容器充、放电时，电容器支路中才会有电流，当电路稳定时，电容器对电路的作用是断路.(3) 电路稳定时，与电容器串联的电阻为等势体，电容器的电压为与之并联的电阻两端的电压.(4) 在计算电容器的帶电荷量变化吋，如果变化前后极板帯电的电性相同，那么通过所连导线的电荷量等于始末状态电容器电荷量之差；如果变化前后极板带电的电性相反，那么通过所连导线的电荷量等于始末状态电容器电荷量之和.a 针对性训练2. (多选)如图所示电路中，4个电阻阻值均为R,电键S 闭合时，有质量为叭带电量为q 的小球静止于水平放置的平行板电容器的正中间.现断开电键S,则下列说法正确的是(AC)A. 小球带负电B. 断开电键后电容器的帯电量增大C. 断开电键后带电小球向下运动0.断开电键后带电小球向上运动解析：带电量为q 的小球静止于水平放置的平行板电容器的正屮间，说明所受电场力向上，小球带负电，选项A 正确；断开电键后电容器两端电压减小，电容器的带电量减小，带电小球所受电场力减小，带电小球向下运动，选项C 正确、D 错误.A. 减小Ri, B. 增大R2, C. 增大 D. 减小Ri, G 、 C 】、 /?ft创新情景探究角速度计可测量航天器自转的角速度3,其结构如图所示.当系统绕OCT 转动时，元件A 在光滑杆上发生滑动，并输出电压信号成为航天器的制导信号源.已知A 质量为m,弹簧的劲度系数为k,原长为I 』，电源电动势为E,内阻不计.滑动变阻器总长为L,电阻分布均匀，系统静止时滑动变阻器滑动头P 在中点，与固定接点Q 正对，当系统以角速度3转动时，求：(1) 弹簧形变量x 与3的关系式；(2) 电压表的示数U 与角速度(Q 的函数关系.【思路点拨】当系统在水平面内以角速度3转动时，由弹簧的弹力提供元件A 的向心力，根据牛顿第二定律得到角速度3与弹簧仲长的长度x 的关系式.根据串联电路电压与电阻成正比，得到电压U 与x的关系式，再联立解得电压U 与角速度3的函数关系.解析：(1)根据牛顿第二定律，有：F r .=ma = mw 2R, 而 F n = kx = m 2 (Lo + x),2m 3 *L 0(k —mco 2) 答案：见解析.小结：本题是一道典型的理论联系实际的题目，也是一道力学、电学的综合题，关键是要弄懂滑动变阻器上当滑动头P 滑动时的电阻关系.»针对性训练3. 如图所示，图甲是我市某中学在研究性学习活动中，吴丽同学自制的电子秤原理示意图.目的是利用理想电压表的示数指示物体的质量.托盘与电阻可忽略的金属弹簧相连，托盘与弹簧的质量均不计•・滑动变阻器的滑动端与弹簧上端连接，当托盘屮没有放物体时，滑动触头恰好指在变阻器R 的最上端，此吋电压表示数为零.设变阻器总电阻为R,总长度为L,电源电动势为E,内阻为「限流电阻阻值为R 。

高中物理人教版选修31 第一章第七节静电现象的应用(无答案)

学案- 1.7静电现象的应用思维导图：练习一、电荷运动及分布1、如图所示，把一个带正电的小球放置在原来不带电的枕形导体附近，由于静电感应，枕形导体的a、b端分别出现感应电荷，则（）A．枕形导体a端电势高于b端电势B．仅闭合S1，有电子从枕形导体流向大地C．仅闭合S1，有电子从大地流向枕形导体D．仅闭合S2，有正电荷从枕形导体流向大地2.(多选)如图所示,在绝缘板上放有一个不带电的金箔验电器A和一个带正电荷的空腔导体B.下列实验方法中能使验电器金属箔片张开的是( )A.用取电棒C(带绝缘柄的导体棒)先跟B的内壁接触一下后再跟A接触B.用取电棒C先跟B的外壁接触一下后再跟A接触C.用绝缘导线把验电器跟取电棒C的导体部分相连,再把取电棒与B的内壁接触D.使验电器A靠近B3.如图所示是检验带电体A(上表面)、B(尖端)带电情况的实验装置.则( )A.带电体A处比B处电荷密集B.带电体B处比A处电荷密集C.验电器的C处做成球形是为了美观需要D.验电器的C处做成球形是为了让更多电荷分布在C处二、静电平衡下的场强、电势1.如图所示，将原来不带电的金属导体杆放到一个电荷量为Q的小球旁边，则导体杆上感应电荷在A.B.c三点产生的场强大小关系是（）A.E a=E b=E cB.E a>E b>E cC.E a<E b<E cD.无法判断2.如图所示,将原来不带电的绝缘导体AB,置于带正电的点电荷C所形成的电场中,规定大地或无穷远处的电势为零,则有( )A. 绝缘导体上A 、B 两点的电势相等,且都为负值B. 绝缘导体上A 点的电势高于B 点的电势,且都为正值C. 绝缘导体上的感应电荷在导体内部一点D 产生的场强大小等于点电荷C 在D 点产生场强的大小D. 如果用手指瞬间接触导体AB 后再把C 移走,则导体AB 带上正电荷3.如图所示，为一空腔球形导体（不带电），现将一个带正电的小金属球A 放入腔中，当静电平衡时，图中a 、b 、c 三点的电场强度E 和电势φ的关系是（）A ．Ea ＞Eb ＞Ec ，φa ＞φb ＞φcB ．Ea=Eb ＞Ec ，φa=φb ＞φcC ．Ea=Eb=Ec ，φa=φb=φcD ．Ea ＞Ec ＞Eb ，φa ＞φb ＞φc4.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（）A ．22R kQ -r kQB ．22R kQ r kQC ．0D ．2r kQ 5.如图所示，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，下叙说法正确的是（）A ．A 、B 两点电场强度相等，电势相等 B ．A 、B 两点的电场强度不相等，电势相等C ．感应电荷产生的附加场强大小是|EA|＜|EB|D ．当电键K 闭合时，电子沿导线移向大地6.图中是一块宽大的接地金属板的截面,在板的右侧面附近的P 点有一带+q 的固定的点电荷,当金属板处于静电平衡状态时,下述说法正确的是( )A. 板的右侧面上分布有负的感应电荷,而左侧面上没有感应电荷B. 感应电荷在板内任何一点的电场强度方向都指向P 点C. 在板内离P 点最近的一点场强最大D. 接地线断开后,板上各点电势仍等于地电势三、静电屏蔽和尖端放电1.请用学过的电学知识判断下列说法正确的是（）。

【高中物理】高中物理(人教版)选修3-1同步教师用书：第1章 7 静电现象的应用

7 静电现象的应用学习目标知识脉络1.了解静电平衡的概念，知道处于静电平衡的导体的特性．(重点)2．了解静电平衡时带电导体上电荷的分布特点．(难点)3．了解尖端放电和静电屏蔽现象.静电平衡状态下导体的电场[先填空]1．静电感应现象把导体放入电场，导体内的自由电荷在电场力作用下定向移动，而使导体两端出现等量异种电荷的现象．2．静电平衡状态：导体在电场中发生静电感应现象，感应电荷的电场与原电场叠加，使导体内部各点的合电场等于零，导体内的自由电子不再发生移动的状态．3．静电平衡状态的特征(1)处于静电平衡状态的导体，内部的场强处处为零．(2)处于静电平衡状态的导体，外部表面附近任何一点的场强方向必跟该点的表面垂直．(3)处于静电平衡状态的整个导体是个等势体，导体的表面为等势面．4．静电平衡导体上的电荷分布带电的导体内部没有电荷，电荷分布在导体的外表面．且在导体表面越尖锐的位置，电荷的密度越大，凹陷的位置几乎没有电荷．[再判断]1．处于静电平衡状态的导体内部任意两点间的电势差为零．(√)2．静电平衡状态下的导体内部场强处处为零，导体的电势也为零．(×)3．因为外电场和所有感应电荷的电场在导体内部叠加的合电场为0，所以处于静电平衡的导体内部电场处处为0.(√)[后思考]如图1-7-1所示，把一个带正电的小球放入原来不带电的金属空腔球壳内，小球带不带电？图1-7-1【提示】不带电．小球放入金属空腔球壳内，平衡后，电荷只分布在金属空腔球壳的外表面．[合作探讨]如图1-7-2所示，将一个不带电的金属导体放到电场中，导体内的自由电子将发生定向移动．图1-7-2探讨1：自由电子将向哪个方向移动？试说明导体左、右两侧各呈现什么电荷．【提示】自由电子受向左的电场力，向左运动，左侧呈现负电荷，右侧呈现正电荷．探讨2：自由电子能否一直运动？为什么？【提示】自由电子不会一直运动．因为感应电荷的电场和外加电场反向，阻碍电子的定向移动，当这两个电场大小相等时，电子将停止定向移动．[核心点击]1．对静电平衡的三点理解(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)金属导体建立静电平衡的时间是非常短暂的．(3)导体达到静电平衡后内部场强处处为零是指外电场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．处于静电平衡时的导体上的电荷分布特点(1)净电荷只分布在导体表面，内部没有净电荷．(2)感应电荷分布于导体两端，电性相反，电量相等，近异远同，如图1-7-3甲所示．(3)净电荷在导体表面的分布不均匀，一般越是尖锐的地方电荷的分布越密集，如图乙所示．图1-7-31．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()【导学号：34522014】【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.【答案】 C2.(多选)如图1-7-4所示，在真空中把一绝缘导体AB向带负电的小球P缓慢地靠近(不相接触)时，下列说法中正确的是( )图1-7-4A ．B 端的感应电荷越来越多B ．导体内部电场强度越来越大C ．导体的感应电荷在M 点产生的电场强度大于在N 点产生的电场强度D ．导体的感应电荷在M 、N 两点产生的电场强度相等【解析】绝缘导体移近带负电的小球P 时，导体中的自由电子受到带负电小球P 产生的电场的作用力变大，使自由电子不断地向B 端移动，AB 两端的感应电荷不断增多，故选项A 正确．由于导体AB 是缓慢移动，导体处于静电平衡是在很短的时间内完成的，缓慢移动过程中的各个状态带负电小球P 产生的电场和导体AB 上感应电荷的电场叠加的结果均会使导体内部各处的合电场强度总等于零，故选项B 错误．M 点距小球P 的距离比N 点要近，由E ＝k Q r 2可知，带负电小球P 在M 点产生的电场强度大于在N 点产生的电场强度．而导体内部的合电场强度处处为零，那么导体上的感应电荷在M 点产生的附加电场的电场强度就大于在N 点产生的附加电场的电场强度，故选项C 正确，D 错误．【答案】 AC对静电平衡问题的两点提醒：(1)一个孤立的带电体，处于静电平衡时电荷只能分布在外表面.(2)净电荷是指导体内未被中和抵消的剩余电荷，感应电荷是指由于静电感应而使导体两端出现的等量异种电荷.尖端放电和静电屏蔽[先填空]1．电离：导体尖端的电荷密度很大，附近的场强很强，空气中的带电粒子剧烈运动，使空气分子被撞“散”而使正、负电荷分离的现象．2．尖端放电：导体尖端的强电场使附近的空气电离，电离后的异种离子与尖端的电荷中和，相当于导体从尖端失去电荷的现象．3．静电屏蔽：静电平衡时，导体壳内空腔里的电场处处为0，外电场对壳内不会产生影响．4．尖端放电和静电屏蔽的应用、防止(1)尖端放电①应用：避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施．②防止：高压设备中导体的表面尽量光滑，减少电能的损失．(2)静电屏蔽的应用①电学仪器和电子设备外面会有金属罩，通讯电缆外面包一层铅皮，可以防止外电场的干扰．②电工高压带电作业时，穿戴金属丝网制成的衣、帽、手套、鞋子，可以对人体起到静电屏蔽作用，使人安全作业．[再判断]1．避雷针能避免建筑物被雷击是因为云层中带的电荷被避雷针通过导线导入大地．(×)2．用金属网把验电器罩起来，再使带电金属球靠近验电器，则验电器箔片能张开．(×)3．飞机轮上装有拖地线，油罐车后面拖条铁链都是把静电导入大地．(√) [后思考]为什么安装了防盗网的室内手机信号不好，没安防盗网的室内手机信号好？【提示】若把手机放入金属网罩中，金属网罩对手机信号起到屏蔽作用，安装防盗网对手机信号有一定影响．故安装了防盗网的室内手机信号不如没安防盗网的室内手机信号好．[合作探讨]如图1-7-5所示，为带有高电压的法拉第笼，笼内站有几名同学．图1-7-5探讨1：法拉第笼内各处的电场强度是多大？【提示】处处为零．探讨2：为什么在带高电压的笼内的人安然无恙？【提示】法拉第笼外壳是金属，能起屏蔽作用，所以在带高电压的笼内的人安然无恙．[核心点击]静电屏蔽的两种情况屏蔽外电场屏蔽内电场图示实现过程因场源电荷产生的电场与导体球壳表面上感应电荷在空腔内的合场强为零，达到静电平衡状态，起到屏蔽外电场的作用当空腔外部接地时，外表面的感应电荷因接地将传给地球，外部电场消失，起到屏蔽内电场的作用最终结论导体内空腔不受外界电荷影响接地导体空腔外部不受内部电荷影响本质静电感应与静电平衡3．如图所示，金属壳放在光滑的绝缘水平垫上，不能起到屏蔽外电场或内电场作用的是()【解析】A图中，由于金属壳发生静电感应，内部场强为零，金属壳起到屏蔽外电场的作用；B图中金属壳同大地连为一体，同A一样，外壳起到屏蔽外电场的作用；C中电荷会引起金属壳内外表面带电，外表面电荷会在壳外空间中产生电场，即金属壳不起屏蔽作用；D中将金属壳接地后，外表面不带电，壳外不产生电场，金属壳起屏蔽内电场的作用．【答案】 C4．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1-7-6所示．下列说法正确的是()【导学号：34522015】图1-7-6A．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【解析】球C对外界电场有静电屏蔽作用，使处于C内部的A球不受外界电场影响，所以A不偏移；但A在C的外表面感应出正电荷，也就是C不能屏蔽内部电荷向外激发电场，所以B将向右偏，B正确．【答案】 B对静电屏蔽问题的三点提醒(1)空腔可以屏蔽外界电场，接地的空腔可以屏蔽内部的电场作用，其本质都是因为激发电场与感应电场叠加的结果，分析中应特别注意分清是哪一部分电场作用，还是合电场作用的结果．(2)对静电感应，要掌握导体内部的自由电荷是如何移动的，是如何建立起附加电场的，何处会出现感应电荷．(3)对静电平衡，要理解导体达到静电平衡时所具有的特点．高中物理考试答题技巧及注意事项在考场上，时间就是我们致胜的法宝，与其犹犹豫豫不知如何落笔，倒不如多学习答题技巧。