物理鲁科版选修3-1课后集训：第1章第4节电场中的导体 Word版含解析

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鲁科版高中物理选修3-1同步练测：第一章第四节电场中的导体.docx

图1图2高中物理学习材料（鼎尚**整理制作）第四节电场中的导体建议用时实际用时满分实际得分45分钟100分一、选择题（本题包括10小题，每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得5分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分，共50分）1.如图1所示的直线是真空中两点电荷形成的电场中的一条直线，A 、B 是这条直线上的两点．一个带正电的粒子在只受电场力的情况下，以速度v A 经过A 点沿直线向B 点运动，经一段时间以后，该带电粒子以速度v B 经过B 点，且v B 与v A 方向相反，则( )A ．A 点的电势一定低于B 点的电势 B ．A 点的场强一定大于B 点的场强C ．该带电粒子在A 点的电势能一定小于它在B 点的电势能D ．该带电粒子在A 点时的动能与电势能之和等于它在B 点时的动能与电势能之和2．如图2所示，质量相等的两个带电液滴1和2从水平方向的匀强电场中O点自由释放后，分别抵达B 、C 两点，若AB ＝BC ，则它们带电荷量之比q 1∶q 2等于( ) A ．1∶B ．2∶1C ．1∶2D.2∶13.(2010·课标全国)静电除尘器是目前普遍采用的一种高效除尘器．某除尘器模型的收尘板是很长的条形金属板，图3中直线ab 为该收尘板的横截面．工作时收尘板带正电，其左侧的电场线分布如图所示；粉尘带负电，在电场力作用下向收尘板运动，最后落在收尘板.上．若用粗黑曲线表示原来静止于P 点的带电粉尘颗粒的运动轨迹，下列四幅图中可能正确的是(忽略重力和空气阻力)( )4．如图4所示，有一质量为m 、带电荷量为q 的油滴，被置于竖直放置的两平行金属板间的匀强电场中．设油滴是从两板中间位置并以初速度为零进入电场的，可以判定( )A ．油滴在电场中做抛物线运动B ．油滴在电场中做匀加速直线运动C ．油滴打在极板上的运动时间只取决于电场强度和两板间距离D ．油滴打在极板上的运动时间不仅决定于电场强度和两板间距离，还取决于油滴的比荷图4图3图55.如图5所示，有一带电粒子贴着A板沿水平方向射入匀强电场，当偏转电压为U1时，带电粒子沿①轨迹从两板正中间飞出；当偏转电压为U2时，带电粒子沿②轨迹落到B板中间；设粒子两次射入电场的水平速度相同，则两次偏转电压之比为( )A．U1∶U2＝1∶8 B．U1∶U2＝1∶4C．U1∶U2＝1∶2 D．U1∶U2＝1∶16．如图6所示，两极板与电源相连接，电子从负极板边沿垂直电场方向射入匀强电场，且恰好从正极板边沿飞出，现在使电子入射速度变为原来的两倍，而电子仍从原位置射入，且仍从正极板边沿飞出，则两极板的间距应变为原来的( )A．2倍B．4倍C.12倍 D.14倍7．光滑水平面上有一边长为的正方形区域处在场强为E的匀强电场中，电场方向与正方形一边平行．一质量为m、带电荷量为q的小球由某一边的中点，以垂直于该边的水平初速度v0进入该正方形区域．当小球再次运动到该正方形区域的边缘时，具有的动能可能为( )A．0 B.12mv02＋12qE C.12mv02 D.12mv02＋23qE8.(2011·北京朝阳区联考)如图7所示，在某一真空中，只有水平向右的匀强电场和竖直向下的重力场，在竖直平面内有初速度为v0的带电微粒，恰能沿图示虚线由A向B做直线运动．那么( )A．微粒带正、负电荷都有可能B．微粒做匀减速直线运动C．微粒做匀速直线运动D．微粒做匀加速直线运动9.图8为示波管中电子枪的原理示意图，示波管内被抽成真空，A为发射热电子的阴极，K为接在高电势点的加速阳极，A、K间电压为U.电子离开阴极时的速度可以忽略．电子经加速后从K的小孔中射出的速度大小为v.下面的说法中正确的是( )A．如果A、K间距离减半而电压仍为U不变，则电子离开K时的速度变为2vB．如果A、K间距离减半而电压仍为U不变，则电子离开K时的速度变为v2C．如果A、K间距离保持不变而电压减半，则电子离开K时的速度变为v2D．如果A、K间距离保持不变而电压减半，则电子离开K时的速度变为22v10.如图9所示，竖直放置的两个平行金属板间有匀强电场，在两板之间等高处有两个质量相同的带电小球，P小球从紧靠左极板处由静止开始释放，Q小球从两板正中央由静止开始释放，两小球最后都能打在右极板上的同一点．则从开始释放到打到右极板的过程中( )A．它们的运行时间t P＞t QB．它们的电荷量之比q P∶q Q＝2∶1C．它们的动能增加量之比ΔE k P∶ΔE k Q＝4∶1D．它们的电势能减少量之比ΔE P∶ΔE Q＝2∶1二、填空题（本题共2小题，每小题10分，共20分）11.质子11H和粒子42He在匀强电场中由静止开始加速，通过相同位移时，它们的动能比为，所用时间比为。

高二物理鲁科版选修3-1第1章第4节电场中的导体课时作业含解析

一、选择题1．使一个绝缘导体所带电荷量增加一些,则导体内部的场强将( ）A．一定增强 B．一定减弱C．可能增强也可能减弱 D．保持不变解析：选D。

孤立带电体是处于静电平衡状态的导体，内部场强处处为零，不随电荷量的变化而变化．故选D.2．处于静电平衡的导体,内部场强处处为零的原因是( ）A．导体内部无任何电场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．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解析：选D。

导体内部场强处处为零是由于感应电荷的电场与外电场叠加的结果，故选D。

3．一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（）解析：选B。

导体放在电场中内部场强为零，所以A错误,但是不接地时不能屏蔽内部的电场,所以外部应当有电场线．又内部放置的是正电荷,所以电场线应向外辐射，故选B。

4．如图所示，A为空心金属球，B为靠近A的另一个原来不带电的枕形金属壳．将另一个带负电的小球从A球开口处放入A球中央，但不触及A球．则B出现的情况是（)A．靠近A的一端带正电，远离A的一端带负电B．靠近A的一端带正电，远离A的一端不带电C．靠近A的一端带负电，远离A的一端不带电D．由于A的静电屏蔽,B的两端都不带电解析：选A.带负电的小球将感应空心金属球A，使A外表面带负电荷．由此，B靠近A的一端感应出正电荷，另一端感应出负电荷，故选A。

5在如图所示的实验中，验电器的金属箔会张开的是（）解析：选B。

A中不会张开，金属网可以屏蔽外电场．B中会张开，因为金属网未接地，网内的带电体可以对外界产生影响．C 中不会张开，因为金属网已接地，网内的带电体对网外无影响,网外的带电体对网内也无影响．D中不会张开，金属网可以屏蔽外电场．故选B.6.一个带有绝缘座的空心金属球壳A带有4×10－8C的正电荷，有绝缘柄的金属小球B带有2×10－8C的负电荷，使B球与球壳A 内壁接触．如图所示,则A、B带电荷量分别为( )A．Q A＝1×10－8 C，Q B＝1×10－8 CB．Q A＝2×10－8 C，Q B＝0C．Q A＝0,Q B＝2×10－8 CD．Q A＝4×10－8 C，Q B＝－2×10－8 C解析:选B。

2019-2020学年高中物理第1章静电场第4节电场中的导体课时作业(含解析)鲁科版选修3-1

第4节电场中的导体、选择题1.（多选）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（）A. B端的感应电荷越来越多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：导体移近电荷Q时，导体中电荷受到的外界电场力变大，使电荷不断移动，故A 正确.由于导体缓慢移动，且静电平衡是以光速完成的，所以导体AB总是处于静电平衡状态，其内部场强为零，故B错.因合场强为零，感应电荷在M N两点产生的场强应与点电荷Q在M N两点产生的场强等大反向，由E= kQ可知C对，则D错.该题易出错的地方是对外电场（点电荷Q的场强、感应电荷的场强分不清，以及对三者关系不明确，正确选项为A、C.答案：AC2.（多选）a、b、c、d分别是一个菱形的四个顶点，/ abc= 120° .现将三个等量的正点电荷+ Q分别固定在a、b、c三个顶点上，下列说法正确的有（）A. d 点电场强度的方向由 0指向dB.O 点电场强度的方向由 d 指向OC. d 点的电场强度大于 O 点的电场强度D. d 点的电场强度小于 O 点的电场强度解析：a 、c 两点的点电荷在d 点的电场强度叠加后方向由 O 指向d , b 点的点电荷在d 点的电场强度的方向由 O 指向d ,所以d 点的电场强度的方向由 O 指向d,选项A 正确；同理，O 点场强的方向也由 O 指向d ，选项B 错误；设菱形的边长为 L ，则a 、c 两点的点电kQ 4kQ为E O = =-^，所以E d <E O ，选项C 错误，D 正确.L 2 L2答案：AD3. 一个不带电的空心金属球，在它的球心处放一个正电荷，其电场分布是图中的哪一个（）荷在d 点的电场强度沿竖直方向的分量均为l kQE y = ^COS 60kQ=2L 2,故d 点的电场强度为 E d = 2 X kQ kQ 2kQ2^+吉=誉；& c 两点的点电荷在O 点的场强叠加后为 0，故O 点的电场强度解析：正电荷放在空心金属球球心，球壳由于静电感应带电，内表面带负电，外表面带正电，因为电场线从正电荷出发，到无穷远或到负电荷终止，球壳金属部分合场强处处为零，所以B 正确.答案：B4. （多选）如图所示，在y 轴上关于0点对称的A 、B 两点有等量同种点电荷+ Q,在x 轴上C 点有点电荷一 Q 且C0= OD Z ADO= 60°F 列说法正确的是（）A. 0点电场强度为零B. D 点电场强度为零C. 0点与C 点的中点电场强度方向沿一 x 方向D.将点电荷一q 放在0点与C 点的中点所受静电力方向沿+x 方向解析：由E =卩，场强是矢量，叠加遵循平行四边形定则,荷的合场强方向沿一x 方向，负电荷在某点所受静电力方向与该点场强方向相反，故 CD 正确. 答案：BCD小都是E士岁，方向互成120°,其合场强为 0, B 正确；在0点与C 点之间，三个点电强为0, 0点的场强只有 C 点电荷产生，不为 0, A 错；A 、B 、C 三点电荷在 D 点的场强大A 、B 两点电荷在 0点的合场5.（多选）如图用起电机使金属鸟笼带电，站在金属架上的鸟会安然无恙其原因是（）A. 鸟的脚爪与金属架绝缘B. 鸟体内为匀强电场，对鸟起保护作用C. 鸟笼内部场强为零D. 起电机产生的电荷分布在鸟笼的外表面解析：鸟的脚爪与金属架不是绝缘的， A 错误；由于金属鸟笼的静电屏蔽作用，使得鸟笼内部场强为零，电荷分布在笼的外表面上，故 B 错误，C D 正确.答案：CD6. 如图所示，电荷量为+ q 的点电荷与均匀带电圆板相距 2d ,点电荷到带电圆板的垂线通过板的圆心，若图中a 点处的场强为零，已知静电力常量为 k ，则圆板在b 点处产生的场强大小和方向是()解析：由于a 点处的场强为零，故圆板在a 点产生的场强为，方向垂直圆板指向 a ,根d据对称性，圆板在 b 点产生的场强也为 d ，方向垂直圆板指向 b ,故B 正确. 答案：B7. —个不带电的空心金属球，在球内放一点电荷+ 荷在球内空间移动时，只要电荷不与内壁接触，就有 A. 球外各点电场变化，球内各点电场不变 B. 球外各点电场不变，球内各点电场变化 C. 球内、外各点电场均不变 D. 球内、外各点电场均变化解析：点电荷不与球内壁接触，由于静电感应，空心金属球内壁带负电荷，外壁感应出等量的正电荷，由于电场线与金属球表面垂直，故 q 移动时，球上感应电荷不变，则球外电场不变；球内的电场是由q 与球内壁上感应电荷的电场叠加而成，故q 移动时，球内电场变化，因此 B 正确，A C D 错. 答案：B&如图所示，图甲中 MN 为足够大的不带电接地薄金属板，在金属板的右侧，距离为d 的位置上放一个电荷量为+ q 的点电荷O 由于静电感应产生了如图甲所示的电场.P 是金属板上的一点，P 点与点电荷 O 之间的距离为r ，几位同学想求出 P 点的电场强度大小，但发现很难，几位同学经过仔细研究，从图乙所示的电场得到了一些启示，经过查阅资料他们A.~d¥，垂直板指向 B.#，垂直板指向 C.^q ，垂直板指向a10kqD.p d 厂，垂直板指向q,如图所示，当电( )知道图甲所示的电场分布与图乙中虚线右侧的电场分布是一样的•图乙中两异种点电荷所带电荷量的大小均为 q ,它们之间的距离为 2d ,虚线是两点电荷连线的中垂线•由此他们分别对P 点的电场强度方向和大小作出以下判断，其中正确的是（）.. .. ...................... _ ..................... q d 2kqd … ，分量的2倍，方向垂直金属板向左，大小为 E P = 2k 『•-= 产，故C 正确.答案：C、非选择题 9.在真空中有两个点电荷 q i 和q 2,分别位于A 和B , A 、B 相距20 cm ,如图所示，q i 为4X 10C , q 2 为一8X 10 — 8C .则A .方向沿P 点和点电荷O 的连线向左，大小为2kqd3~rB .方向沿P 点和点电荷O 的连线向左，大小为2kq . r 2— d 2rC. 方向垂直于金属板向左，大小为D. 方向垂直于金属板向左，大小为2kqd3~r2kq , r 2— d 23r解析：通过类比分析可知,P 点的场强大小等于点电荷+ q 在P 点的场强垂直于金属板的(1)在AB连线上A的外侧离A 20 cm处的D点场强大小、方向如何？(2)能否在D点处引入一个带负电的点电荷q,通过求出q在D处受的电场力F,然后根据E= -求出D处的场强大小和方向？q解析：(1) q i在D点产生的场强E = k q r，方向向左，q2在D处产生的场强巳=k戈，方向「AD r BD 向右，D点的场强E= E i—E2,得E= 4.5 X 103N/C，方向向左.(2)可以，因为电场中某点的场强由电场本身决定，与放入的电荷电量多少、电性如何都无关.该点的场强大小、方向是确定的.答案：(1)4.5 X 10 3N/C，向左(2)可以10.如图所示，一厚度不计的金属圆桶带电荷量为Q= + 4X 10 —6 C.(1)此时，金属圆桶内、外表面带电荷量分别为多少？(2)如果用丝线在金属圆桶内悬挂一带电荷量q= —2X 10 —6C的金属小球.①求金属圆桶内、外表面带的电荷量；②若让金属圆桶内金属小球与内表面接触一下，则金属圆桶内、外表面带电荷量分别为多少？③若金属小球悬挂时，先用手接触一下金属圆桶外表面，然后再将小球从金属圆桶中取出，则金属圆桶内、外表面带电荷量又为多少？解：(1)由静电平衡条件，净电荷分布在导体的外表面，可得金属圆桶内表面带电荷量为0，外表面带电荷量为+ 4X 10 —6 C.(2)①带负电金属小球移入金属圆桶内后，由于静电感应，内壁感应出2X10—6C的正电荷，相当于负电荷将等量的正电荷吸引到内壁•由电荷守恒定律可知，夕卜表面还有2X 10 —6C的正电荷.②当金属小球与金属圆桶内表面接触时，金属小球所带负电荷迅速与内表面正电荷中和，从而内表面不带电，外表面带2X 10一6C的正电荷.③若金属小球悬挂时，先用手接触一下金属圆桶外表面，外表面的正电荷被中和，内表面正电荷受金属小球负电荷束缚，保持不动•此时再将金属小球从金属圆桶中取出，贝U由于导体在静电平衡时，净电荷只能分布在外表面，内表面2X 10-6C的正电荷将在电场力作用下移到外表面•故外表面带2X10「6C的正电荷，内表面带电荷量为0.答案：见解析会员升级服务第一拨・清北季神马，有清华北大学霸方法论课；还有清华学窈向所有的父母亲述自己求学之踣;術水名校试卷悄悄的上线了i扫qq噺取官网不首炭课程，很聂人我没告诉他啣【会员qq专享等你来撩……。

鲁科版物理选修3-1课本习题第一、二章答案

第一章静电场第1节静电现象及微观解释课本习题1．D2．B3．解答：可以是A 、B 都带电，A 、B 带异种电荷相互吸引；也可以只有A 或B 带电，带电小球由于静电感应吸引轻小物体。

说明：该题答案并不唯一，可鼓励同学们发表自己的看法，再由同学们或教师归纳总结。

同时可复习静电力的相互作用规律。

4 解答：能。

先将丝绸和玻璃棒相互摩擦过的地方充分接触，然后再分别将两者用验电器检验是否带电。

由于两者带的是异种电荷，充分接触时，两者所带的电荷会被部分或全部中和，从而使验电器的金属箔的张开幅度减小或完全闭合。

5．解答：小球a 向左摆动，接触金属球b 后迅速弹开。

当绝缘金属球b 带上电荷后，由于静电感应，会使小球口靠近b 的一侧带上与b 的电性相反的电荷，而远离a 的一侧带上与b 的电性相同的电荷，虽然口的两侧所带的电荷电量相同，但由于它们离球b 的距离不一样，因此a 、b 两球表现为相互吸引，从而使小球a 向左摆动。

当两球接触后，整个a 球带上了与b 球的电性相同的电荷，因而两球相互排斥。

说明：本题要注意解释何为绝缘金属球，要与绝缘体相区别。

6．解答：如果让一个金属球带上正电荷，它的质量是减少的，因为它失去了电子；如果让它带上负电荷，它的质量是增加的，因为它得到了电子。

说明：教师应说明减少或增加的质量非常小，在一般情况下可忽略不计。

7．解答：(1)由于静电感应。

(2)可在传送带上镀银或增加空气湿度。

第2节静电力库仑定律课本习题1．解答：由库仑定律得，它们之间的静电力变为3F ；由库仑定律得，它们之间的静电力变为F /9。

2．解答：氢原子核对核外电子的静电引力提供电子做匀速圆周速动的向心力。

静电力大小22re k F = 由匀速圆周运动规律得r v m F 2= 所以rv m r e k 222= 从上式可得速率所以周期krm e r v r T ππ22== 3．解答：如下右图所示，对右边小球进行受力分析，它受重力G 、静电力F 1、细线拉力F 2。

2022-2021学年高二物理鲁科版选修3-1学案：第1章第4讲电场中的导体

第4讲电场中的导体[目标定位] 1.知道电场强度的概念和定义式以及叠加原理，并会进行有关的计算.2.知道静电感应产生的缘由及静电平衡的概念.3.了解静电屏蔽，知道静电屏蔽的实际应用.一、场强叠加原理假如有几个点电荷同时存在，依据场强的定义和库仑力的叠加性，可知电场中任一点的电场强度等于这几个点电荷各拘束该点产生的电场强度的矢量和，这个结论叫做场强叠加原理.想一想电场强度的合成与力的合成有何相同之处？答案力和电场强度都是矢量，求和时均遵循平行四边形定则.二、静电平衡与静电屏蔽1.静电平衡：导体中(包括表面上)没有电荷移动的状态叫做静电平衡.特点：(1)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)净电荷只分布在导体的外表面上.2.静电屏蔽：处于静电平衡状态的中空导体壳，内部场强处处为零，导体外壳使它内部不受外部电场影响的现象.应用：电子仪器和电子设备外面都有金属壳，通信电缆外面包有一层金属丝网套，高压线路的检修人员要穿屏蔽服等，都是利用静电屏蔽消退外电场的影响.想一想导体达到静电平衡后，导体内的电荷还在运动吗？答案达到静电平衡后，自由电子没有定向移动而不是说导体内部的电荷不动，内部的电子仍在做无规章的运动.一、电场强度的叠加1.电场强度是矢量，它遵循矢量的特点和运算法则.2.某空间中有多个电荷时，该空间某点的电场强度等于全部电荷在该点产生的电场强度的矢量和.3.可以依据对称性原理，机敏利用假设法、分割法等特殊方法进行争辩.例1如图1所示，真空中带电荷量分别为＋Q和－Q的点电荷A、B相距为r，则：图1 (1)两点电荷连线的中点O的场强多大？(2)在两点电荷连线的中垂线上，距A、B两点都为r的O′点的场强如何？解析本题考查了点电荷的电场及电场强度的叠加问题.求解方法是分别求出＋Q和－Q在某点的场强大小和方向，然后依据电场强度的叠加原理求出合场强.(1)如图甲所示，A、B两点电荷在O点产生的场强方向相同，由A指向B.A、B两点电荷在O点产生的电场强度E A＝E B＝kQ⎝⎛⎭⎫r22＝4kQr2.故O点的合场强为E O＝2E A＝8kQr2，方向由A指向B.(2)如图乙所示，E A′＝E B′＝kQr2，由矢量图所形成的等边三角形可知，O′点的合场强E O′＝E A′＝E B′＝kQr2，方向与A、B的中垂线垂直，即E O′与E O同向.答案(1)8kQr2，方向由A指向B(2)kQr2，方向与AB连线平行，由A指向B借题发挥电场强度是矢量，合成时遵循矢量运算法则(平行四边形定则或三角形定则)，常用的方法有图解法、解析法、正交分解法等；对于同始终线上电场强度的合成，可先规定正方向，进而把矢量运算转化成代数运算.针对训练如图2所示，M、N和P是以MN为直径的半圆弧上的三点，O点为半圆弧的圆心，∠MOP＝60°.电荷量相等、符号相反的两个点电荷分别置于M、N两点，这时O点电场强度的大小为E1；若将N点处的点电荷移至P点，则O点的场强大小变为E2，E1与E2之比为()图2A.1∶2B.2∶1C.2∶ 3D.4∶ 3答案 B解析依题意，每个点电荷在O 点产生的场强为E 12，则当N 点处的点电荷移至P 点时，O 点场强如图所示，合场强大小为E 2＝E 12，则E 1E 2＝21，B 正确.二、静电平衡的理解及应用 1.静电平衡的实质静电平衡的实质是外电场和感应电荷的电场的叠加.静电平衡时附加电场E ′与外电场E 0方向相反、大小相等，导体内各位置的合场强为零，自由电荷所受合力为零. 2.对静电平衡的理解(1)静电平衡是自由电荷发生定向移动的结果，达到静电平衡状态时，内部场强处处为零，自由电荷不再发生定向移动.(2)金属导体达到静电平衡状态的时间是格外短暂的.例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3所示.当棒达到静电平衡后，棒上的感应电荷在棒内中点P 处产生的电场强度大小等于________，方向为________.图3 答案kq (R ＋l2)2向左解析导体棒在点电荷＋q 的电场中发生静电感应，左端消灭负电荷，右端消灭正电荷，棒中任何一点都有两个电场，即外电场：＋q 在该点形成的电场E 0；附加电场：棒上感应电荷在该点形成的电场E ′，达到静电平衡时E ′＝E 0.题中所求的即为E ′，于是我们通过上述等式转化为求E 0.于是E ′＝E 0＝kq⎝⎛⎭⎫R ＋l 22.E ′和E 0方向相反，方向向左.借题发挥 (1)当外电场、导体在电场中的位置或导体的外形发生变化时：感应电荷的分布会快速变化，很快达到新的平衡.(2)静电平衡时，感应电荷产生的电场与外电场在导体内部的合场强为零.针对训练如图4所示，点电荷A 和B 带电荷量分别为3.0×10－8C 和－2.4×10－8C ，彼此相距6cm.若在两点电荷连线中点O 处放一个半径为1cm 的金属球壳，求球壳感应电荷在该中点处产生的电场强度.图4答案 5.4×105N/C 方向由O 指向A 解析＋q 1在O 点的场强大小为E 1＝kq 1⎝⎛⎭⎫d 22＝3×105N/C ，方向由O 指向B ；－q 2在O 点的场强大小为E 2＝k q 2⎝⎛⎭⎫d 22＝2.4×105N/C ，方向由O 指向B ；设感应电荷在O 点的场强为E 3，由静电平衡条件知E 3＝E 1＋E 2＝5.4×105 N/C ，方向由O 指向A .三、静电屏蔽的理解及应用静电屏蔽的两种状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，外部电场消逝，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例3 如图5所示，把原来不带电的金属壳B 的外表面接地，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，达到静电平衡状态后，则( )图5A.B 的空腔内电场强度为零B.B 不带电C.B 的外表面带正电D.B 的内表面带负电解析由于金属壳的外表面接地，所以外表面无感应电荷，只有内表面有感应电荷分布，且由于A 带正电，则B 的内表面带负电，D 对，B 、C 错；B 的空腔内有带正电的小球A 产生的电场和金属壳内表面感应电荷产生的电场，由电场叠加知，电场线的方向由A 指向B ，所以空腔内电场强度不为零，A 错. 答案 D电场强度的叠加1.N (N >1)个电荷量均为q (q >0)的带电小球，均匀分布在半径为R 的圆周上，示意图如图6所示，若移去位于圆周上P 点的一个小球，则圆心O 点处的电场强度大小为________，方向________. (已知静电力常量为k )图6答案 kqR2 沿OP 指向P 点解析依据对称性可知，均匀分布在半径为R 的圆周上带电小球在圆心O 处的合场强E ＝0，那么移去位于圆周上P 点的一个小球后，圆心O 处的场强与P 电荷在圆心O 处产生的场强大小相等、方向相反，即大小为kqR 2，方向沿OP 指向P 点. 静电平衡和静电屏蔽2.图7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 .该点电荷的电场在球心处产生的感应电场的场强大小等于( )图7A.k Q r 2－k QR 2B.k Q r 2＋k QR2 C.0D.k Qr2 答案 D解析 Q 在球心处产生的场强大小E ＝k Q r 2，球心处合场强为零，故感应电场的场强E ′＝E ＝k Qr 2，D 正确.3.如图8所示，用起电机使金属鸟笼带电，站在金属架上的鸟平稳无恙，且不带电，其缘由是( )图8A.鸟的脚爪与金属架绝缘B.鸟能承受的平安电压比较高C.起电机使笼带电，笼的电势不会很高D.鸟笼内部场强为零，电荷分布在笼的外表面答案 D解析金属笼起到静电屏蔽的作用，此时电荷只分布在外表面，金属内和空腔内都无电场，故D 正确，A 、B 、C 错误.题组一电场的叠加原理1.如图1所示，AC 、BD 为圆的两条相互垂直的直径，圆心为O ，将带有等量电荷q 的正、负点电荷放在圆周上，它们的位置关于AC 对称.要使圆心O 处的电场强度为零，可在圆周上再放置一个适当电荷量的正点电荷＋Q ，则该点电荷＋Q 应放在( )图1 A.A 点B.B 点C.C 点D.D 点答案 D解析由电场的叠加原理和对称性可知，＋q 、－q 在O 点的合场强方向应沿OD 方向，要使O 点的合场强为零，放上的电荷＋Q 在O 点的场强方向应与＋q 、－q 在O 点的合场强方向相反，所以D 正确.2.如图2所示，有一水平方向的匀强电场，场强大小为900N/C ，在电场内一水平面上作半径为10 cm 的圆，圆上取A 、B 两点，AO 沿E 方向，BO ⊥OA ，另在圆心处放一电量为10－9 C 的正点电荷，则A 处场强大小E A ＝________ N/C ，B 处的场强大小E B ＝________N/C.图2答案 0 1.27×103解析由E ＝k Qr 2，点电荷在A 处产生的场强E A ＝900N/C ，方向向左，所以A 处合场强为零.点电荷在B 处产生的场强E B ′＝900 N/C ，方向向下，所以B 处合场强为1.27×103N/C.3.如图3所示，A 、B 、C 三点为始终角三角形的三个顶点，∠B ＝30°，现在A 、B 两点放置两点电荷q A 、q B ，测得C 点电场强度的方向与AB 平行，则q A 带__________电，q A ∶q B ＝__________.图3答案负 1∶8解析如图所示，放在A 点和B 点的点电荷在C 处产生的电场强度方向分别在AC 和BC 的连线上，因C 点电场强度方向与BA 方向平行，故放在A 点的点电荷和放在B 点的点电荷产生的电场强度方向只能如图所示：由C →A 和由B →C ，故q A 带负电，q B 带正电，且E B ＝2E A ，即k q B BC 2＝2k q AAC 2，又由几何关系知BC ＝2AC ，所以q A ∶q B ＝1∶8.4.在场强为E 的匀强电场中，取O 点为圆心，r 为半径作一圆周，在O 点固定一电荷量为＋Q 的点电荷，a 、b 、c 、d 为相互垂直的过圆心的两条直线和圆周的交点.当把一检验电荷＋q 放在d 点恰好平衡时(如图4所示).图4(1)匀强电场场强E 的大小、方向如何；(2)检验电荷＋q 放在点c 时，受力F c 的大小、方向如何； (3)检验电荷＋q 放在点b 时，受力F b 的大小、方向如何.答案 (1)k Q r 2，方向沿db 方向 (2)2k Qq r 2，方向与ac 方向成45°角斜向下 (3)2k Qqr 2，方向沿db 方向解析 (1)由题意可知：F 1＝k Qqr 2，F 2＝qE由于F 1＝F 2，所以qE ＝k Qq r 2，E ＝k Qr 2匀强电场方向沿db 方向. (2)检验电荷放在c 点： E c ＝E 21＋E 2＝2E ＝2k Q r2 所以F c ＝qE c ＝2k Qqr2方向与ac 方向成45°角斜向下(如图所示).(3)检验电荷放在b 点：E b ＝E 2＋E ＝2E ＝2k Qr 2所以F b ＝qE b ＝2k Qqr 2，方向沿db 方向.题组二静电平衡的理解5.一个不带电的空心金属球，在它的球内放一个正电荷如图所示，其电场分布正确的是( )答案 CD解析空心金属球内放一正电荷，由于静电感应使金属球外表带正电，球壳上达到静电平衡，内部场强为零，当金属球接地时，对外具有屏蔽作用，故选项C 、D 正确.6.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 ′的方向在下图中正确的是( )答案 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.7.如图5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()图5A.B端的感应电荷越来越多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答案AC解析依据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，故N端带负电荷越多，M端带的正电荷也越多，故A正确；导体处于静电平衡状态，内部场强处处为零，故B错误；感应电荷的场强和带电小球的场强等大、反向、共线，由于带电小球在M点产生的场强大，故感应电荷在M点产生的场强也大，故C正确，D错误；故选A、C.8.一金属球，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，如图6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E a、E b、E c，三者相比()图6A.E a最大B.E b最大C.E c最大D.E a＝E b＝E c答案 C解析处于静电平衡的导体内部场强处处为零，故a、b、c三点的场强都为零.静电平衡的导体内部场强为零是感应电荷产生的电场与外电场叠加的结果，所以感应电荷在球内某点产生的电场的场强与MN在这一点形成的电场的场强等大反向，比较a、b、c三点感应电场的场强，实质上是比较带电体MN在这三点的场强，由于c点离MN最近，故MN在c点的场强最大，感应电荷在c点的场强也最大，故C选项正确.题组三静电屏蔽及其应用9.电工穿的高压作业服是用铜丝编织的，下列说法正确的是()A.铜丝编织的衣服不易拉破B.电工被铜丝衣服所包裹，使体内电势为零C.电工被铜丝衣服所包裹，使体内电场强度为零D.铜线电阻小，能对人体起到爱护作用答案 C解析高压线路的检修人员在进行高压作业时，要穿上用金属丝网制成的高压作业服，相当于把人体用金属网罩起来.这样，外部电场就不会影响到人体，从而避开了感应电场对人体的损害.故选项C正确.10.如图7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，下列物理量中等于零的是()图7A.导体空腔内任意点的场强B.整个导体的电荷量C.导体外表面的电荷量D.导体空腔内表面的电荷量答案AD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，故选项A、D正确.导体外表面受带电体Q的影响，所带电荷量不为零，故选项B、C不正确.11.如图，四组静电试验中，能使左边的验电器的金箔张开的是()答案AC解析处于静电平衡状态下的导体所带的电荷都分布在导体的外表面，用导线连接之后，左边的金箔也是外表面，故A、C均正确，B错误.D选项中由于静电屏蔽的作用，验电器不受外电场的影响，故金箔是闭合的.12.如图8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.下列试验方法中能使验电器箔片张开的是()图8A.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A跟取电棒C的导体部分相连，再把取电棒C与B的内壁接触D.使验电器A靠近B答案BCD解析A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；B项中可以使C球带电，从而使A带电；C项中用绝缘导线实际上是将验电器A和B连成了一个导体，A因接触而带电；D项中是感应起电.所以B、C、D项正确.。

2018-2019学年鲁科版选修3-1 第1章第4节电场中的导体作业

同步测控我夯基，我达标1.真空中两个等量异种点电荷电荷量的值均为q，相距为r，两点电荷连线中点处的场强为( )A.0B.2kq/r2C.4kq/r2D.8kq/r2解析：两等量异种点电荷的中点处场强应为这两个点电荷在该点产生的场强的矢量和.答案：D2.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解析：由于处于静电平衡的导体内部场强处处为零，导体上的电荷都分布在外表面上，所以用取电棒接触B的外壁可以使A带电,但接触内壁不能使A带电，所以A错,B对；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，验电器、取电棒和导体就相当于一个导体，这时验电器在外部，所以会带电，C对；使验电器靠近B,由于静电感应,验电器也会带电，所以D对.答案：BCD3.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一定为零解析：当球壳内放入点电荷时，若球壳不接地，球壳会由于静电感应带电，此时不论+Q放在何处球壳都带电，场强E均不为0；当球壳接地时，球壳上的电荷被导入地下，这时不论+Q放在何处球壳上的场强均为0.答案：D4.一个不带电的空心金属球，在它的球心处放一个正电荷，其电场分布是图中的哪一个( )解析：正电荷放在空心金属球球心，球壳由于静电感应带电，内表面带负电，外表面带正电，因为电场线从正电荷出发，到无穷远或到负电荷终止，所以B正确.答案：B5.如图所示，在真空中把一绝缘导体向带负电的小球缓慢地靠近(不相碰)，则下列说法中正确的是…( )A.B 端的感应电荷越来越多B.导体内场强越来越大C.感应电荷在M 点产生的场强小于在N 点产生的场强D.感应电荷在M 点和N 点产生的场强相等解析：绝缘导体向带电体移动过程中，导体中电荷受到的外电场的作用力变大，使电荷不断移动，故A 正确.由于导体缓慢移动，所以移动过程导体可视为总是处于静电平衡状态，其内部合场强应等于零，故B 错误.要使合场强等于零，感应电荷在M 、N 两点的场强应与电荷Q 在M 、N 两点产生的场强大小相等，方向相反，由E=kQ/r 2可知，C 对，D 错，故选择A 、C.答案：AC我综合，我发展6.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解析：导体处于静电平衡时导体内部场强处处为零，所以A 正确，B 错误；此时感应电荷产生的场强E 感=E=k 2rq ，因为A 距电荷更近，所以A 点产生的场强更大些；由于静电感应，导体上靠近电荷的一端带正电，另一端带负电，当闭合电键K 时，电子从大地沿导线向导体运动.所以C 错，D 对.答案：AD7.有一绝缘空心金属球A ，带有4×10-6C 的正电荷，一个有绝缘柄的金属小球B ，带有2×10-6C 的负电荷.若把B 球跟A 球的内壁相接触，如图，则B 球上电荷量为____________C ，A 球上电荷量为____________C ，分布在____________.解析：B 接触A 时，A 与B 相当于一个导体，首先电荷要中和一部分，剩下的电荷会由于静电平衡全部分布到导体外表面.答案：0 2×10-6 A 的外表面8.如图所示,A 、B 是两个不带电的相同的绝缘金属球，它们靠近带正电荷的金属球C.在下列情况中，判断A 、B 两球的带电情况：(1)A 、B 接触后分开，再移去C ，则A____________，B____________；(2)A 、B 接触，用手指瞬间接触B 后再移去C ，则A____________，B____________；(3)A 、B 接触，用手指接触A ，先移去C 后再移去手指，则A____________，B____________. 解析：A 、B 在C 旁接触后分开，由于静电感应带电，B 带负电，A 带正电；若A 、B 接触后手指瞬间接触B ，相当于A 、B 和地球相连，正电荷到了地面上，A 、B 带负电；若手指接触A ，移去C 后再拿开手指，A 、B 上的电荷将被导入地面，A 、B 都不带电. 答案：(1)带正电带负电 (2)带负电带负电 (3)不带电不带电9.如图，在边长为L 的正方形四个顶点A 、B 、C 、D 上依次置放电荷量为+q 、+q 、+q 和-q 的点电荷，求正方形中心O 点的电场强度.解析：由对称性原理可知：若正方形四个顶点处均放置相同电荷量的电荷，则中心O 点的场强为零，因此可把D 点的电荷等效为两部分：+q 和-2q.+q 和另三个点电荷在中心O 点的合场强为零，-2q 在中心O 点场强为E=k2242/2L kq L q =. 故正方形中心O 点的场强大小为E=24L kq ，方向沿OD 连线由O 指向D. 答案：E=24L kq 方向沿OD 连线由O 指向D 10.如图，A 、B 为体积可忽略的带电小球，Q A =2×10-8 C ，Q B =-2×10-8 C ，A 、B 相距3 cm.在水平外电场作用下，A 、B 保持静止，悬线都沿竖直方向.试求：(1)外电场的场强大小和方向;(2)AB 中点处总电场的场强大小和方向.解析：(1)对A 进行受力分析，B 对A 有向右的作用力F ，要悬线保持竖直，匀强电场对A 的作用力应向左，且与F 等大.所以匀强电场方向向左.因为F′=F ，所以EQ A =k 2L Q Q B A ∙得E=k 2L Q B =9×109×2803.0102-⨯N/C=2×105 N/C,方向水平向左.(2)A 、B 中点处的总电场场强是A 、B 产生的场强和匀强电场的场强的叠加场强.A 在该点的场强E A =k 2)2/(L Q A =9.0×109×28015.0102-⨯N/C=8×105 N/C ，方向水平向右； B 在该点的场强E B =k 2)2/(L Q B =9.0×109×28015.0102-⨯N/C=8×105 N/C ，方向也水平向右；匀强电场的场强为E=2×105 N/C ，方向水平向左.所以E 合=E+E A +E B =1.4×106 N/C ，方向水平向右.答案：(1)2×105 N/C ，水平向左(2)1.4×106 N/C ，水平向右11.研究表明：地球表面的电场强度不为零.设地球表面电场强度的平均值为E( N/C)，则地球表面每平方米所带电荷量为多少？(静电力常量为k)解析：设地球表面所带电荷量为Q ，地球半径为R ，把Q 等效在地心处，则由地球表面处的场强E=k 2R Q ,得Q=kER 2，地球表面积为S=4πR 2，所以要求的电荷量q=k E S Q π4=C/m 2. 答案：q=k E π4C。

高中物理鲁科版选修3-1 学业分层测评：第1章第4节电场中的导体4 含解析

【答案】D3．(多选)关于静电平衡状态的导体，以下说法正确的是( )A．电荷只分布在导体的外表面上B．导体内部场强为零，表面场强不为零C．导体内部场强为零，表面场强也为零D．导体内部的电场只是感应电荷产生的附加电场【解析】根据静电平衡状态的特点知A、B正确．【答案】AB4．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( )【解析】正电荷放在空心金属球球心，球壳由于静电感应带电，内表面带负电，外表面带正电，因为电场线从正电荷出发，到无穷远或到负电荷终止，球壳金属壳壁之间合场强处处为零，所以D正确．【答案】D5．如图149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：34022056】图149【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】C6．(多选)如图1410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(不接触，且未发生放电现象)，下列说法中正确的是( )图1410A．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】由于导体AB缓慢移动，所以导体AB内部可以认为始终处于静电平衡状态，导体内部电场强度始终为零，选项B错误；由于AB距P越来越近，所以A、B两端积累的电荷会越来越多，选项A 正确；M点距小球P的距离比N点要近，带负电的小球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点产生的电场强度就大于在N点产生的电场强度，故选项C正确，选项D错误．【答案】AC7．如图1411所示，将悬挂在细线上的带正电荷的小球A放在不带电的金属空心球C内(不与内壁接触)，另有一个悬挂在细线上的带负电的小球B，向C球靠近，则( )【导学号：34660057】图1411A．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、B的位置都不变【解析】金属球壳C能屏蔽外部的电场，因此小球A不会受到小球B的电场力的作用，不会发生偏转；金属球壳C处在电荷A的电场中，内壁是近端，感应异种电荷——负电，外壁是远端，感应同种电荷——正电，外壁的感应电荷在外部空间同样会激发电场，对小球B 有吸引作用，B向右偏，选项B正确．【答案】B8．如图1412所示，边长为L的正方形四个顶点A、B、C、D处依次放置有点电荷－2Q、＋2Q、－Q、＋2Q，试求正方形的中心O点处的场强.【导学号：34022058】图1412【解析】B、D两点处的点电荷在O点处产生的场强大小相等，方向相反．A点处的点电荷在O点处产生的场强为EA＝k＝＝k，方向沿OA连线指向AC点处的点电荷在O点处产生的场强为EC＝k＝＝k，方向沿OC连线指向CA、C两点处的点电荷在O点处产生的场强方向相反．综上所述，O点处的场强为E＝EA－EC＝k，方向沿OA连线指向A.【答案】k，方向沿OA连线指向A[能力提升]9．如图1413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( )【导学号：34022059】图1413A．向上偏转的类似平抛运动B．向下偏转的类似平抛运动C．匀速直线运动D．变速直线运动【解析】空心导体处在带正电的带电体的附近，根据电场中导体的特点，空心导体起到了静电屏蔽的作用，使得内部场强为零，电荷不受电场力的作用，所以做匀速直线运动，C选项正确．【答案】C10．如图1414所示，有一带电荷量为＋q的点电荷与均匀带电圆形薄板相距为2d，＋q到带电薄板的垂线通过板的圆心．若图中a 点处的电场强度为零，则图中b点处的电场强度大小是( )【导学号：34022060】图1414A．k＋k B．k－k qd2C．0 D．k qd2【解析】a点的场强为：Ea＝Eqa－E板a＝0，解得：E板a＝Eqa＝k，由对称性可知，带电薄板在b点产生的场强大小为：E板b＝E板a＝k，方向由薄板指向b点，点电荷q在b点产生的电场的场强为：Eqb＝k，方向由点电荷指向b点，则b点的电场强度大小为：Eb ＝Eqb＋E板b＝k＋k＝k＋k，B、C，D错误，A正确．【答案】A11．如图1415所示，在真空中有两个点电荷q1和q2，分别位于A和B点，A、B相距20 cm，q1为4×10－8 C，q2为－8×10－8 C.图1415(1)在A、B连线上A的外侧离A 20 cm处的D点场强大小、方向如何？(2)能否在D点处引入一个带负电的电荷－q，通过求出－q在D处受到的合电场力，然后根据E＝求出D处的场强大小和方向？【解析】(1)q1在D点产生的场强E1＝k＝9×109× N/C＝9×103 N/C，方向向左q2在D点产生的场强E2＝k＝9×109× N/C＝4.5×103 N/C，方向向右D点的合场强E＝E1－E2＝4.5×103 N/C，方向向左．(2)可以．因为电场中某点的场强由电场本身决定，与放入的电荷无关，不论放入电荷的电荷量是多少，也不论放入电荷的正、负，该点的场强大小、方向是确定的．【答案】(1)D点场强大小为4.5×103 N/C，方向向左(2)可以12．如图1416所示，A、B、C三点为一直角三角形的三个顶点，∠B＝30°.现在A、B两点放置两个点电荷qA、qB，测得C点电场强度方向与AB平行，问：qA带什么电？qA与qB的比是多少？图1416【解析】虽然本题两个电荷的电性都未知，但合电场强度在C 点的方向给出后，结合矢量运算法则可判断A、B所带电荷的电性．由A、B在C点产生的电场强度EC可作出矢量图(如图所示)，可知A一定带负电，且EA∶EB＝12又EA＝k，EB＝k qBBC2所以∶＝12即qA∶qB＝AC2∶(2BC2)＝1∶8.【答案】负电1∶8。

鲁科版高中物理选修3-1：1.4 电场中的导体

E
－－E合=0 －－－－
＋＋＋＋＋＋
E
2、静电平衡状态: 导体表面和内部电荷停止定向移动的状态。
3、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）净电荷只能分布在外表面上
静电屏蔽
思考:空心导体壳内的验电器箔片会张开吗? 不会因为导体壳内部合场强为零.
+
--
1.如图所示，一个原来不带电的中空金属球壳，上开一个小孔，若将一个带负电的小球放入且不与球壳接触，则球壳正电，内表面带______ 负电；外表面带______ 若用手接触一下球壳后球壳内表面带正电，外表面______ 不带电 ______ ；
2. 在孤立点电荷＋Q的电场中，金属圆盘A处于静电平衡状
一、静电感应现象
1、静电感应现象:导体中的自由电荷由于受到外电场的作用而重新分布的现象叫静电感应现象.
++
++
__
A
B_ _
+++++
C
+++++
二、静电平衡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，即E`=E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。－－－－－－＋＋ E` ＋＋＋＋
态。若金属圆盘平面与点电荷在同一平面内，在圆盘A内 a A ＋Q a、b、c三点标出由盘上感应电荷形成的附加电场的三条电场
·
c · · · · b
线(用实表示，要求严格作图)。
3.一个带绝缘座的空心金属球A带有4×10-8C的正电荷,有绝缘柄的金属小球B带有2×10-8C的负电荷,使B球和A球的内壁接触,如图所示,则A、B各带电荷量为（ B ）

鲁科版高中物理选修3-1课件第1章第4节

(3)静电屏蔽，不但可以使金属壳内部不受外部电场的影响，还可以通过_金__属__壳__接__地___的方法隔离内部带电体对外界的影响．想一想 2．高压线的检修人员穿的屏蔽服是用金属丝网制成的,为什么屏蔽服不能用绝缘丝线制作? 提示：金属丝网可对身体起屏蔽作用，免受外部电场的伤害，而绝缘丝线没有屏蔽作用．
8rk2Q，方向由 A 指向 B.
(2)如图所示，A、B 在 O′点产生的场强 EA′ ＝EB′＝krQ2 ，由矢量图所形成的等边三角形可知，O′点的合场强 EO′＝EA′＝EB′＝ krQ2 ，方向与 A、B 连线的中垂线垂直，即 EO′与 EO 同向．
【答案】 (1)8rk2Q，由 O 指向 B (2)krQ2 ，与 O 点场强同向
想一想 1．场强的叠加遵循什么原则？提示：平行四边形定则
二、静电平衡与静电屏蔽 1．静电平衡 (1)定义：导体中没有电荷_移__动__的状态． (2)原理：场的矢量叠加原理． (3)特点：①导体内部场强__处__处__为__零__． ②导体表面任意一点的场强方向与该处的表面_垂__直__． ③电荷只分布在导体的_外__表__面__上__．
【答案】 C
变式训练 2．(2012·衡水高二检测)在如图所示的实验中, 验电器的金属箔会张开的是( )
解析：选B.A中不会张开，金属网可以屏蔽外电场．B中会张开，因为金属网未接地，网内的带电体可以对外界产生影响.C中不会张开,因为金属网已接地，网内的带电体对网外无影响，网外的带电体对网内也无影响．D 中不会张开，金属网可以屏蔽外电场．
C．E1＝E2之点共有三处；其中两处合场强为0，另一处合场强为2E2 D．E1＝E2之点共有三处；其中一处合场强为0，另两处合场强为2E2

物理鲁科版选修3-1学案：第1章静电场 Word版含解析

本章整合知识建构综合应用专题1 库仑定律的应用总结:应用库仑定律解题时应注意：(1)库仑定律的适用条件：仅适用于真空中的点电荷.(2)计算库仑力的大小与判断库仑力的方向二者分别进行.【例1】两个不能作为点电荷处理的金属带电球，如果它们带的是异种电荷，那么两球之间的实际作用力与按两球球心距离用库仑定律计算的力，哪个更大？如果它们带的是同种电荷，情况又如何？解析：当两球带异种电荷时，由于异种电荷相互吸引，所以电荷都向小球内侧聚集，那么电荷间的距离小于球心间距，所以这时两球间的实际作用力要大于按球心距离计算的力；同理，若两球带同种电荷时，电荷相互排斥，球上的电荷都向球的外侧聚集，则电荷间距大于两球心间距，所以力也就相对较小.答案：带异种电荷时，实际作用力更大；带同种电荷时，实际作用力更小.【例2】如图所示，三个点电荷处在一条直线上，Q 2、Q 3间距为Q 1、Q 2间距的2倍，为使三个电荷都保持静止状态，则应有Q 1∶Q 2∶Q 3=______________，其中______________和______________必为同号电荷，而第三个电荷______________则与此两个异号.解析：因为三个电荷都保持静止，所以Q 2受的力,即Q 1、Q 3给Q 2的力应该是大小相等，方向相反的，所以若Q 1、Q 2同号，则Q 3、Q 2也同号；若Q 1、Q 2异号，则Q 3、Q 2也异号.且F 12=k 2121r Q Q ，F 32=k 2123)2(r Q Q ,所以Q 1∶Q 3=1∶4.对Q 1同理可得：F 12=k 2121r Q Q ，F 13=k 2131)3(r Q Q ,则Q 2∶Q 3=1∶9. 对Q 3同理可得：F 32=k 2123)2(r Q Q ，F 13=k 2131)3(r Q Q , 则Q 1∶Q 3=4∶9.综上所述，Q 1∶Q 2∶Q 3=9∶4∶36，Q 1、Q 3同号，Q 2与这两个电荷异号.答案：9∶4∶36 Q 1 Q 3 Q 2专题2 电场强度与电场力的综合应用总结:解这类题目时应注意：(1)电场强度是反映电场性质的物理量，与检验电荷无关.(2)电场强度的两个公式E=F/q 和E=kQ/r 2的适用条件.前者适用于所有电场,而后者仅适用于真空中点电荷的电场.(3)带电体在电场中受多种力作用时，要注意受力分析.【例1】一半径为R 的圆环，其上均匀带正电，圆环中心的电场强度如何？解析：圆环上均匀带电，那么圆环上任意一点在圆环中心均有电场强度，假设每一点带电为q ，则E=kq/r 2，方向指向圆心.但圆环上的点是对称的，每个点产生的场强都有和它对称的点产生的场强中和了，所以在圆环中心的场强实际上为0.答案：0【例2】在水平向右的匀强电场中，有一质量为m ，带正电的小球，用长为l 的绝缘细线悬挂于O 点，当小球静止时细线与竖直方向夹角为θ，如图所示，现给小球一个初速度v 0，使小球能在竖直平面内做圆周运动.试问：小球在做圆周运动的过程中，在哪一位置速度最小？速度最小时是多少？解析：因为小球在B 点时静止，所以小球在B 点时小球受力平衡，对小球进行受力分析，小球受重力mg 、拉力T 和电场力F 作用.当小球向上转时，拉力不做功，只有重力和电场力做功，并且重力和电场力始终不变，所以我们可以将小球所受的重力和电场力看作一个力，即这两个力的合力.这样我们就可以把这个问题转换成一个我们所熟悉的圆周运动来处理了，这个合力就相当于只有重力在小球上做功时的重力了，那么平衡点B 就相当于小球运动的最低点，A 点就相当于小球运动的最高点，即为小球速度最小的位置. 由动能定理：θcos mg -×2l=21mv A 2-21mv 02, 解得v A =θcos 420gl v -. 答案：A 点速度最小；v A =θcos 420gl v -科海观潮库仑一、生平简介库仑(Charles-Augustin de Coulomb,1736—1806年)法国工程师、物理学家.1736年6月14日生于法国昂古莱姆.他在美西也尔工程学校读书.离开学校后，进入皇家军事工程队当工程师.他在西印狄兹工作了9年，因病而回到法国.法国大革命时期，库仑辞去一切职务，到布卢瓦致力于科学研究.法皇执政统治时期，他回到巴黎，成为新建的研究院成员.1773年发表有关材料强度的论文，1777年库仑开始研究静电和磁力问题.1779年他分析摩擦力，还提出有关润滑剂的科学理论.他还设计出水下作业法，类似现代的沉箱.1785—1789年，库仑用扭秤测量静电力和磁力，导出有名的库仑定律.1806年8月23日库仑在巴黎逝世.二、科学成就1.在应用力学方面的成就.他在结构力学、梁的断裂、砖石建筑、土力学、摩擦理论、扭力等方面做了许多工作，他也是测量人在不同工作条件下做的功(人类工程学)的第一个尝试者.他提出使各种物体经受应力和应变直到它们的折断点，然后根据这些资料就能计算出物体上应力和应变的分布情况.这种方法沿用到现在，是结构工程的理论基础.他还做了一系列摩擦的实验，建立了库仑摩擦定律：摩擦力和作用在物体表面上的正压力成正比；并证明了摩擦因数和物体的材料有关.由于这些卓越成就，他被认为18世纪欧洲伟大工程师之一.2.最主要的贡献是建立著名的库仑定律.当时，法国科学院悬赏，征求改良航海指南针中的磁针问题.库仑认为磁针支架在轴上，必然会带来摩擦，要改良磁针的工作，必须从这一根本问题着手，他提出用细头发丝或丝线悬挂磁针.他又发现线扭转时的扭力和针转过的角度成比例关系，从而可利用这种装置算出静电力或磁力的大小.这启发他发明了扭秤.扭秤能以极高的精度测出非常小的力.库仑定律是库仑通过扭秤实验总结出来的，库仑扭秤在细金属丝的下端悬挂一根秤杆，它的一端有一个小球A，另一端有一平衡体P，在A旁放置一个同它一样大小的固定小球B.为了研究带电体间的作用力，先使A和B都带一定电荷，这时秤因A端受力而偏转.扭转悬丝上端的旋钮，使小球A回到原来的位置，平衡时悬丝的扭力矩等于电力施在A上的力矩.如果悬丝的扭转力矩同扭角间的关系已知，并测得秤杆的长度，就可以求出在此距离下AB之间的作用力.实验中，库仑使两小球均带同种等量的电荷，互相排斥.他作了三次数据记录：第一次，令两小球相距36个刻度；第二次，令小球相距18个刻度；第三次，令小球相距8.5个刻度.大体上按缩短一半的比例来观测.观测结果为第一次扭丝转36度；第二次扭丝转144个刻度；第三次扭丝转575.5度.库仑分析出间距之比约为1∶1/2∶1/4，而转角之比为1∶4∶16.最后一个数据有点出入，那是因为漏电的缘故.库仑还作了一系列的实验，最后总结出库仑定律.库仑扭秤实验在电学发展史上有重要的地位，它是人们对电现象的研究从定性阶段进入定量阶段的转折点.。

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高中物理学习材料唐玲收集整理第1章第4节(本栏目内容，在学生用书中以活页形式分册装订！) 1．避雷针能够避免建筑物被雷击的原因是( )A．云层中带的电荷被避雷针通过导线导入大地B．避雷针的尖端向云层放电，中和了云层中的电荷C．云层与避雷针发生摩擦，避雷针上产生的电荷被导入大地D．以上说法都不对【解析】带电荷的云层靠近避雷针时，在避雷针尖端感应出与云层相反的静电，达到一定程度就向空中放电，中和云层中的电荷，从而避免遭受雷击，所以只有B正确．【答案】 B2.如右图所示，球壳内部球心位置放置点电荷Q，球壳内A点，壳壁中B点、D点，壳外C点，则下列说法不正确的是( )A．B、D两点的电势相等B．A、C两点的电势相等C．如果球壳外部接地，B、D两点的电势等于零D．φA＞φB＝φD＞φC【答案】 B3．专门用来运输柴油、汽油的油罐车，在它的尾部都装有一条拖在地上的铁链，对它的作用下列说法正确的是( )A．让铁链与路面摩擦产生静电，使油罐车积累一定的静电荷B．让铁链发出声音，以引起其他车辆的注意C．由于罐体与油摩擦产生了静电，罐体上的静电被铁链导入大地，从而避免了火花放电D．由于罐体与油摩擦产生了静电，铁链将油的静电导入大地，从而避免了火花放电【解析】在运输柴油、汽油时，由于上下左右颠簸摇摆，造成油和油罐的摩擦而产生静电，汽车轮胎导电性能不好，难以把静电导入大地，所以一条拖在地上的铁链就能避免静电的积累．所以只有C正确．【答案】 C4.如图所示，在球壳内部球心处放置带电荷量＋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【解析】＋Q放在球壳内部球心处，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．如右图所示，球壳壳壁内部场强为零，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．【答案】 C5.金属球壳原来带有电荷，而验电器原来不带电，如右图所示，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( )A．不会张开B．一定会张开C．先张开后闭合D．可能会张开【答案】 B6．对于静电喷漆的说法，下列正确的是( )A．当油漆从喷枪喷出时，油漆微粒带正电，物体也带正电，相互排斥而扩散开来B．当油漆从喷枪喷出时，油漆微粒带负电，物体带正电，相互吸引而被物体吸附C．从喷枪喷出的油漆微粒带正电，相互排斥而扩散开来，被吸附在带负电的物体上D．因为油漆微粒相互排斥而扩散开来，所以静电喷漆虽喷漆均匀但浪费油漆【解析】喷枪喷出的油漆微粒带正电，因相互排斥而散开，形成雾状，被喷涂的物体带负电，对雾状油漆产生引力，把油漆吸到表面，从而减少了浪费，所以只有C正确．【答案】 C7．下列关于静电除尘的说法中正确的是( )A．进入除尘器后，烟雾中的颗粒被强电场电离而带正电，颗粒向电源负极运动B．除尘器中的空气被电离，烟雾颗粒吸附电子而带负电，颗粒向电源正极运动C．烟雾颗粒带电后，受到竖直向下的电场力而向下运动D．烟雾颗粒被强电场粉碎成更小的颗粒，排到大气中人眼看不到【解析】静电除尘器的两个电极接高压电源，形成强电场，使空气发生电离，自由电子在电场力作用下，向正极加速运动，电子被烟雾颗粒吸附后，一起向电源正极运动，在正极积聚大量颗粒，在重力作用下，从除尘器的下部排出，故A、C、D都不对，只有B对．【答案】 B8．如下图所示，在真空中把一绝缘导体向带负电的小球缓慢地靠近(不相碰)，则下列说法中正确的是( )A．B端的感应电荷越来越多B．导体内场强越来越大C．感应电荷在M点产生的场强小于在N点产生的场强D．感应电荷在M点和N点产生的场强相等【解析】绝缘导体向带电体移动过程中，导体中电荷受到的外电场的作用力变大，使电荷不断移动，故A正确．由于导体缓慢移动，所以移动过程导体可视为总是处于静电平衡状态，其内部合场强应等于零，故B错误．要使合场强等于零，感应电荷在M、N两点的场强应与电荷Q在M、N两点产生的场强大小相等，方向相反，由E＝kQ/r2可知，C对，D错，故选择A、C.【答案】AC9.如右图所示，正电荷Q位于坐标原点，为使P(1,0)点的电场强度为零，另一电荷带电－2Q应放在( )A ．位于x 轴上，x ＞1B ．位于x 轴上，x ＜0C ．位于x 轴上，0＜x ＜1D ．可以不在x 轴上【解析】因为正电荷Q 放在了坐标原点，负电荷的电荷量大于正电荷的电荷量，且P 点在x 轴上，故可知另一电荷一定要在x 轴上，且距P 点距离大于Q 距P 点的距离，又因为两电荷异号，故可知其位置一定在x ＜0处．【答案】 B10.如右图所示，绝缘、开口的金属球壳A 已带电，现把验电器甲的小金属球与A 球壳的内壁用导线相连，另外把一带有绝缘柄的小金属球B 与球壳A 的内壁相接触后再与验电器乙的小金属球相接触，验电器乙距球壳A 足够远，那么验电器甲的金属箔片________，验电器乙的金属箔片________．(填“张开”或“不张开”)【解析】金属球壳A 是处于静电平衡的导体，由于同种电荷间有相互排斥的作用力，所以验电器甲的金属箔片张开．电荷分布在金属球壳的外表面上，在金属球壳的内表面没有静电荷的分布．【答案】张开不张开11.如右图所示，正电荷Q 放在一匀强电场中，在以Q 为圆心、半径为r 的圆周上有a 、b 、c 三点，将检验电荷q 放在a 点，它受到的静电力正好为零，则匀强电场的大小和方向如何？b 、c 两点的场强大小和方向如何？【解析】点电荷Q 周围空间的电场是由两个电场叠加而成的．根据题意可知，Q 在a 点的场强和匀强电场的场强大小相等、方向相反，所以匀强电场的场强大小为E ＝kQ r 2，方向向右．在b 点，两个电场合成可得E b ＝2kQ r 2，方向向右．在c 点，两个电场合成可得E c ＝2kQr 2，方向指向右上方，与ab 连线成45°角．【答案】kQr2，方向向右E b＝2kQr2，方向向右E c＝2kQr2，方向指向右上，与ab连线成45°角12．在真空中有两个点电荷q1和q2，分别位于A和B，A、B相距20 cm，q1＝4×10－8C，q2＝8×10－8 C．则(1)如下图，在AB连线上A的外侧距A为20 cm处的D点场强大小、方向如何？(2)能否在D处引入一个带负电的电荷－q，通过求出－q在D点处合电场力，然后根据E＝F/q求出D处的场强大小和方向？【解析】场强是矢量，根据E＝k Qr2求出每个电荷在D点产生的电场强度的大小，判断出每个电荷的场强方向，然后根据平行四边形定则矢量叠加即可．(1)q1在D点产生的场强E1＝k q1r AD2＝9×109×4×10－80.22N/C＝9×103 N/C，方向向右；q2在D点产生的场强E2＝k q2r BD2＝9×109×8×10－80.42N/C＝4.5×103N/C，方向向左；D点合场强E＝E1－E2＝4.5×103 N/C，方向向右．(2)可以．因为电场中某点的场强由电场本身决定，与放入电荷无关，不论放入电荷电荷量如何，该点的场强大小、方向都不变．【答案】(1)E＝4.5×103 N/C，方向向右(2)E＝4.5×103 N/C，方向向右。

物理鲁科版选修3-1课后集训：第1章第4节电场中的导体含解析

课后集训基础达标1。

如图1-4—6所示,在x 轴上坐标为+1的点上固定一个电荷量为+4Q 的点电荷,数轴原点处固定一电荷量为-Q 的点电荷。

那么在x 轴上，电场强度的方向沿x 轴负方向的点所在的区域是_______。

图1—4-6解析:在（0，1）区域内，两点电荷的场强方向均沿x 轴负向。

设在原点左侧r 处合场强为零.则22)1(4rkQr Q k =+，解得r=1,即在原点左侧1单位长度处，所以场强沿－x 的另一区域是（-∞，-1）。

答案：（0，1）和（—∞，-1)2.使一个与外界绝缘的导体的带电荷量增加一些，则导体内部的场强将( ) A 。

一定增强 B 。

一定减弱 C.可能增强也可能减弱 D.保持不变解析：导体达到静电平衡，其内部场强处处为零. 答案：D3。

将一根带电的金属棒靠近验电器小球时，验电器箔片由于带上正电荷而张开.则下列结论正确的是( ) A 。

金属棒带负电 B.金属棒带正电C.若金属棒与验电器小球接触，验电器箔片先闭合后又张开 D 。

若金属棒与验电器小球接触后再移走，验电器箔片闭合解析:由静电感应可知金属棒带正电。

答案:B4.如图1-4-7所示，不带电的导体AB 放入负电荷Q 的电场中并处于静电状态。

下列结论正确的是（）图1-4—7A.导体的A 端感应电荷为负电荷B.导体B 端的感应电荷比A 端的多C 。

导体内部任一点感应电荷的场强不为零 D.用手触摸一下导体的B 端后，导体带负电解析：导体的A 端感应出负电荷，B 端感应出正电荷，两端电荷一样多，故A 对、B 错.达到静电平衡后导体内部场强处处为零，所以感应电荷的场强与外场强大小相等、方向相反,C 正确.用手触摸一下导体的B 端后，导体带正电。

答案：AC5。

把一个绝缘体靠近一个已带正电的验电器的金属小球，发现验电器的金属箔片张角变小。

则以下判断正确的是（）A 。

绝缘导体一定带正电B 。

绝缘导体一定带负电C 。

绝缘导体一定不带电 D.绝缘导体不一定带电解析：绝缘导体可能带负电,可能不带电. 答案:D6.如图1-4—8中的金属球对A 接地，半径为R ，球外点电荷的电荷量为Q ，它到球心的距离为r ，该点电荷在球心O 处产生的场强等于( ）图1-4-8A 。

高中鲁科版物理选修3-1学案：第1章第4节电场中的导体【含解析】

第4节电场中的导体[学习目标]1．理解电场强度的叠加遵循平行四边形定则，掌握电场强度叠加的运算。

(科学思维)2．知道静电的原因及静电屏蔽的概念。

(物理观念)3．了解静电屏蔽现象及其在生活中的应用。

(科学态度与责任)一、场强叠加原理1．概念若有几个点电荷同时存在，它们产生的电场中任一点的电场强度等于这几个点电荷各自在该点产生的电场强度的矢量和。

这个结论称作场强叠加原理。

2．方法场强的叠加遵循平行四边形定则。

3．特点电场叠加具有普遍性，不仅点电荷的电场可以叠加，其他任何电场的场强都可以进行叠加。

二、静电平衡与静电屏蔽1．静电平衡(1)定义：导体中没有电荷移动的状态。

(2)特点①导体内部场强处处为零。

②电荷只分布在导体的外表面上。

2．静电屏蔽(1)定义：当中空的导体达到静电平衡时，内部无电场，因而导体的外壳会对其内部起屏蔽作用，使它内部不受外部电场影响的现象。

(2)应用：电子仪器和电子设备外面都有金属壳，通信电缆外面包有一层金属网，高压线路的检修人员要穿屏蔽服等，都是利用静电屏蔽现象消除外电场的影响。

1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)场强叠加原理仅适用于点电荷共同形成的电场。

(×)[提示]场强叠加原理适用于所有电场。

(2)在场强叠加区域，电场线可以相交叉。

(×)[提示]电场线是叠加场的电场线，空间不相交。

(3)在电场中导体处于静电平衡时，导体内部任一点的场强为零。

(√)(4)处于静电平衡的导体，净电荷只能分布在导体的外表面上。

(√)(5)在电场中导体处于静电平衡时，导体内任一点的感应电荷的场强为零。

(×) [提示]导体内合场强为零。

2．如图所示，用起电机使金属鸟笼带电，站在金属架上的鸟安然无恙，且不带电，其原因是()A．鸟的脚爪与金属架绝缘B．鸟能承受的安全电压比较高C．起电机使笼带电，笼的电势不会很高D．鸟笼内部场强为零，电荷分布在笼的外表面D[金属鸟笼起到静电屏蔽的作用，内部场强为零，电荷分布在笼的外表面。

物理鲁科版选修3-1学案：课前预习第1章第4节电场中的导体含解析

第4节电场中的导体
课前预习
情景导入
一些精密电子仪器和电子设备外面都有金属罩、通讯电缆外面包有一层铅皮、高压线路的检修人员在进行高压带电作业时，全身穿戴金属丝网制成的手套、帽子、衣裤、鞋袜等，这些起什么作用呢？
简答：起静电屏蔽的作用.这些金属罩、金属网等可以把外部电场遮住，使其内部不受外电场的影响.
知识预览
1.场强叠加原理：在同一空间，如果有几个静止点电荷同时产生电场，那么电场中任一点的电场强度等于这几个点电荷各自在该点产生的电场强度的
_______和.
答案:矢量
2.静电平衡：当导体内部总电场强度为_______时，导体内的______________不再移动，物理学中将导体中没有_________ 的状态叫做静电平衡状态.
答案:零自由电子电荷移动
3.静电屏蔽：处于静电平衡状态的导体，电荷只分布在导体的______ 上.如果这个导体是中空的，当它达到静电平衡时，其内部也将没有_________，这样，导体的外壳就会对它的内部起到“保护”作用，使它的内部不受外部_________的影响，这种现象称为静电屏蔽.
答案:外表面电场电场。

鲁科版物理课件：选修3-1第1章第4节

－16 中 P 是一个带电体，N 是一个不带电的金属空腔，在下列情况下，放在绝缘板上的小纸屑 (图中 S)都不会被吸引的有( ． )
图1－4－16
ห้องสมุดไป่ตู้
A．①④
B．②③
C．①③
D．②④
解析：选A.①中金属空腔能屏蔽外部电场，故①中S不会被吸引；②中由于外壳没有接地, 故②外部存在电场，S能被吸引；③中的外部存在电场，S能被吸引．④中因外壳接地，屏蔽内部电场S不能被吸引．综上所述，A正确.
图1－4－4
A．EA<EB，方向相同
B．EA不可能等于EB，且方向相反
C．EA和EB大小不可能相等，但方向相同 D．EA和EB有可能大小相等，方向相同解析：选D.等量同种电荷产生的场强既沿中垂线对称，也沿两电荷的连线对称，且在中垂线
上由无穷远到连线的中点场强先增大后减小，
故EA，EB大小不确定，但方向一定相同，D正
2．对于比较大的带电体，我们可以把它分成若干小块，将每一小块看成一个点电荷，用电场叠加的方法求解某点的场强． 3．等量同种电荷与异种电荷中垂线的场强分布 (1)等量同种电荷如图 1－4－2 所示，对于中垂线上任意一点 P， 2kQ 2 由电场的叠加原理可知 E＝ 2 cos θsinθ. a
(2)如图 1－4－13 所示， A′＝ E kQ EB′＝ 2 ，由矢量图所形成的 r 等边三角形可知， O′点的合场 kQ 强 EO′＝EA′＝EB′＝ 2 ，方 r 向与 AB 的中垂线垂直，即 EO′与 EO 同向．
图1－4－13
【答案】
8kQ (1) 2 r
方向由 A→B
第4节
电场中的导体
海口华兴学校

鲁科版高中物理选修3-1课时分层作业：4 电场中的导体+Word版含答案.doc

课时分层作业(四) 电场中的导体(15分钟50分)一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)1．某研究性学习小组学习电学知识后对电工穿的高压作业服进行研究，发现高压作业服是用铜丝编织的．下列各同学的认识正确的是( )【导学号：46242042】A．甲认为铜丝编织的衣服不易拉破，所以用铜丝编织B．乙认为电工被铜丝编织的衣服包裹，使体内为匀强电场，对人体起保护作用C．丙认为电工被铜丝编织的衣服包裹，使体内电场强度保持为零，对人体起保护作用D．丁认为铜丝必须达到一定的厚度，才能对人体起到保护作用C[高压作业服用铜丝编织，是实现静电屏蔽，以达到对人体的保护．]2．(多选)一个不带电的空心金属球，在它的球内放一个正电荷如图所示，其电场分布正确的是( )CD[空心金属球内放一正电荷，由于静电感应使金属球外表带正电，球壳上达到静电平衡，内部场强为零，当金属球接地时，对外具有屏蔽作用，故选项C、D正确．]3．如图148所示，金属球壳的内外表面分别用C、D表示，B球与金属球壳内表面紧密接触．金属小球A原来带正电，金属球壳与金属小球B原来不带电，当用一根导线将A、B两球连接时，以下判断中正确的是( )【导学号：46242043】图148A．A与B带正电，C带负电，D带正电B．D带正电，A带正电，B与C不带电C．只有A带正电，其他均不带电D．A带正电，D带负电，B与C不带电B[A与B用导线连接后，A、B两球以及球壳成为一个大导体，A球表面及球壳的外表面D相当于大导体的外表面，B球表面及球壳内表面相当于大导体的内表面，因为静电平衡导体的电荷只分布在外表面上，故B正确，A、C、D错误．]4．一金属球原来不带电，现沿球直径的延长线放置一均匀带电的细杆MN，如图149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E a、E b、E c，三者相比，则( )图149A．E a最大B．E b最大C．E c最大D．E a＝E b＝E cC[处于静电平衡的导体内部场强处处为零，故a、b、c三点的场强都为零．静电平衡的导体内部场强为零是感应电荷产生的电场与外电场叠加的结果，所以感应电荷在球内某点产生的电场场强与MN在这一点形成的电场的场强等大反向．比较a、b、c三点的感应电场的场强，实质上是比较带电细杆MN在这三点的场强．由于c点离MN最近，故MN在c点的场强最大，感应电荷产生的电场在c点的场强也最大．正确选项为C.]5．如图1410所示，在金属球壳内部球心处放置一带电荷量为＋Q的点电荷，A点在球壳内，B 点在壳壁中，C点在壳外，则下列说法正确的是( )图1410A．A、B两点场强均为零B．E A＞E B＞E CC．如果A、C两点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C[达到静电平衡时球壳内壁感应出负电荷，外壁感应出正电荷，壳壁中场强为零，即E B＝0，其余各点的场强用公式E＝k Qr2(r为该点到球心的距离)计算，所以，如果A、C两点和球心在一条直线上，则A、C两点的场强方向相同，且E A＞E C.故选项C正确．]6．(多选)如图1411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，则圆心O处的电场( )【导学号：46242044】图1411A ．方向从O 指向ABB ．方向从AB 指向OC ．场强大小为klQ R 2D ．场强大小为klQ 2πR 3 BD [AB 段的电荷量q ＝Q 2πR l ，则AB 段在O 点产生的电场强度E ＝k q R 2＝k Ql2πR 3，方向从O 指向AB ，所以剩余部分圆环在O 点产生的场强大小等于klQ 2πR 3，方向从AB 指向O ，故选项B 、D 正确，A 、C 错误．]二、非选择题(14分) 7．如图1412所示，A 、B 、C 三点为一直角三角形的三个顶点，∠B ＝30°，现在A 、B 两点放置两点电荷q A 、q B ，测得C 点电场强度的方向与AB 平行，则q A 带什么电？q A ∶q B 是多少？图1412[解析] 放在A 点和B 点的点电荷在C 处产生的电场强度方向分别在AC和BC 的连线上，因C 点电场强度方向与BA 方向平行，故放在A 点的点电荷和放在B 点的点电荷产生的电场强度方向只能如图所示：由C →A 和由B →C ，故q A 带负电，q B 带正电，且E B ＝2E A ，即kq B BC 2＝2k q A AC 2，又由几何关系知BC ＝2AC ，所以q A ∶q B ＝1∶8.[答案] 负电 1∶8经典语录1、最疼的疼是原谅，最黑的黑是背叛。

新课标鲁科版3-1 选修三1.4《电场中的导体》 WORD教案4

第一章第4节电场中的导体［课时安排］1课时［教学目标］：1. 知识与技能（1）了解静电平衡状态，能应用场强叠加的原理解释静电平衡状态。

（2）了解静电屏蔽现象及其应用（3）通过观察演示实验及对实验现象的分析，引导学生运用所学知识进行分析推理，培养学生分析推理能力2. 过程与方法：进一步理解比值定义法3. 情感态度价值观：培养学以致用的观念［教学重点］：静电场中静电平衡状态下导体的特性，即其电荷分布、电场分布、电势等，［教学难点］：运用电场有关知识，分析、推理出实验现象的成因［教学器材］：静电屏蔽演示——金属网罩（一个），带绝缘支架金属球，验电器。

［教学方法］：实验探究，讨论，讲授［教学过程］复习导入：回顾以下问题：（1）电场强弱如何描述？（2）回顾电场强度的相关知识点新课教学1、场强的叠加对于多个电荷产生的电场，如何确定空间某点的电场强度？两个电荷+Q 和－Q 同时存在时，实验表明它们产生的电场互相独立、互不影响，P 点的场强是E 1和E 2叠加的结果，遵从平行四边形法则。

例一（课本P21）：两个相距很近的先是异种电荷组成的系统叫做电偶极子。

如图所示，P 为电偶极子延长线上距中点O 为r 的点，求P 点处的电场强度解：详见P21-222、回顾静电感应：导体在电场中时，导体上的自由电荷受电场力作用发生定向移动使两端出现不同的电荷分布（如右图1）。

实验1（如图2）：利用起电机使绝缘金属球带电，从而产生电场，把感应电机靠近A 摆放，且接触良好。

将不带电验电球A 先与B 接触，再与验电器金属球D 接触，如此反复，可见D 金属箔张开。

同样，可让A 与C 接触，再与E 接触，反复几次，可见E 金属箔也张开。

由此可知B 、C 两端带电。

此时，若将A 上电荷放掉，让A 与C 接触后与D 接触，反复几次，可见D 金属箔张角变小，可见B 、C 两端电荷异号。

图1可用A 与B 、C 中部接触的，再与验电器接触，验电器金属箱不张开，电荷分布在两端。