2019_2020学年高考物理主题1静电场7静电现象的应用学案(必修3)
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学年高考物理 主题1 静电场 8 课时2 实验：观察电容器的充、放电学案(必修3)
课时2 实验：观察电容器的充、放电1.实验原理(1)电容器的充电过程如图1所示，当开关S接1时，电容器接通电源，在电场力的作用下自由电子从正极板经过电源向负极板移动，正极板因失去电子而带正电，负极板因获得电子而带负电.正、负极板带等量的正、负电荷.电荷在移动的过程中形成电流.在充电开始时电流比较大(填“大”或“小”)，以后随着极板上电荷的增多，电流逐渐减小(填“增大”或“减小”)，当电容器两极板间电压等于电源电压时电荷停止移动，电流I＝0.图1(2)电容器的放电过程如图2所示，当开关S接2时，将电容器的两极板直接用导线连接起来，电容器正、负极板上电荷发生中和.在电子移动过程中，形成电流，放电开始电流较大(填“大”或“小”)，随着两极板上的电荷量逐渐减小，电路中的电流逐渐减小(填“增大”或“减小”)，两极板间的电压也逐渐减小到零.图2实验器材：6V的直流电源、单刀双掷开关、平行板电容器、电流表、电压表、小灯泡2.实验步骤(1)按图3连接好电路.图3(2)把单刀双掷开关S打在上面，使触点1和触点2连通，观察电容器的充电现象，并将结果记录在表格中.(3)将单刀双掷开关S打在下面，使触点3和触点2连通，观察电容器的放电现象，并将结果记录在表格中.(4)记录好实验结果，关闭电源.实验记录和分析：实验项目实验现象电容器充电灯泡灯泡的亮度由明到暗最后熄灭(选填“明”“暗”或“熄灭”)电流表1电流表1的读数由大到小最后为零(选填“大”“小”或“零”)电压表电压表的读数由小(选填“大”或“小”)到大(选填“大”或“小”)最后为6 V电容器放电灯泡灯泡的亮度由明到暗最后熄灭(选填“明”“暗”或“熄灭”)电流表2电流表2的读数由大到小最后为零(选填“大”“小”或“零”)电压表电压表的读数由大(选填“大”或“小”)到小(选填“大”或“小”)最后为0 V3.注意事项(1)电流表要选用小量程的灵敏电流计.(2)要选择大容量的电容器.(3)实验要在干燥的环境中进行.(4)在做放电实验时，在电路中串联一个电阻，以免烧坏电流表.一、电容器充、放电现象的定性分析例1如图4所示实验中，关于平行板电容器的充、放电，下列说法正确的是( )图4A.开关接1时，平行板电容器充电，且上极板带正电B.开关接1时，平行板电容器充电，且上极板带负电C.开关接2时，平行板电容器充电，且上极板带正电D.开关接2时，平行板电容器充电，且上极板带负电答案 A解析开关接1时，平行板电容器充电，上极板与电源正极相连而带正电，A对，B错；开关接2时，平行板电容器放电，放电结束后上、下极板均不带电，C 、D 错.二、电容器充、放电现象的定量计算例2 电流传感器可以像电流表一样测量电流，不同的是反应比较灵敏，且可以和计算机相连，能画出电流与时间的变化图象.图5甲是用电流传感器观察充、放电过程的实验电路图，图中电源电压为6V.图5先使开关S 与1接通，待充电完成后，把开关S 再与2接通，电容器通过电阻放电，电流传感器将电流信息传入计算机，显示出电流随时间变化的I －t 图象如图乙所示.根据图象估算出电容器全部放电过程中释放的电荷量为 C ，该电容器电容为 μF.(均保留三位有效数字)答案 3.04×10－3507解析 根据题图乙的含义，因Q ＝It ，可知图形与时间轴围成的面积表示电荷量；根据横轴与纵轴的数据可知，一个格子的电荷量为8×10－5C ，由大于半格算一个，小于半格舍去，因此图象所包含的格子个数为38，所以释放的电荷量为q ＝8×10－5C×38＝3.04×10－3C.根据电容器的电容C ＝Q U 可知，C ＝3.04×10－36F≈5.07×10－4F ＝507μF.1.(多选)关于电容器的充、放电，下列说法中正确的是( )A.充、放电过程中外电路有瞬间电流B.充、放电过程中外电路有恒定电流C.充电过程中电源提供的电能全部转化为内能D.放电过程中电容器中的电场能逐渐减少答案 AD解析 电容器充、放电过程中会有电荷发生定向移动，电路产生变化的瞬间电流，电容器充、放电结束，电流消失，A 对，B 错；充电过程中电源提供的电能部分转化为电容器的电场能，C 错；放电过程中电容器中的电场能转化为其他形式的能，D 对.2.据国外某媒体报道，科学家发明了一种新型超级电容器，能让手机几分钟内充满电.某同学假日登山途中，用该种电容器给手机电池充电，下列说法正确的是( )A.该电容器给手机电池充电时，电容器的电容变大B.该电容器给手机电池充电时，电容器存储的电能变少C.该电容器给手机电池充电时，电容器所带的电荷量可能不变D.充电结束后，电容器不带电，电容器的电容为零答案 B解析 电容是描述电容器容纳电荷的本领大小的物理量，与电容器的电压及电荷量无关，故A 、D 错误；当该电容器给手机电池充电时，电容器存储的电荷量减小，则电能变少，故B 正确，C 错误.3.电流传感器可以把电容器放电电流随时间变化规律描绘出来.一个电容器先把它接到8V 的电源上充电，然后通过电流传感器放电，其电流随时间变化图象如图6所示.由图象和坐标轴所围的面积知道电容器放电前所带的电荷量，已知如图所围的面积约为40个方格，由图可算出电容器的电容为 F.图6答案 4×10－4解析 根据Q ＝It 以及图象的含义可知，图象与时间轴所围成的面积表示电荷量，则可知：电荷量q ＝40×0.2×10－3×0.4C＝3.2×10－3C ，电容器的电容C ＝q U ＝4×10－4F.。
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学年高考物理主题1静电场7静电现象的应用学案(必修3)
7 静电现象的应用［学科素养与目标要求]物理观念:1.知道什么是静电平衡状态，能说出静电平衡状态下的导体特点.2.知道导体上电荷的分布特征,了解尖端放电、静电屏蔽现象及其成因.科学探究:1.观察演示实验并对实验现象分析，体会运用所学知识进行分析推理的方法.2.查阅并搜集资料,了解静电屏蔽在技术和生活中的应用.科学思维:会根据静电平衡条件求解感应电荷产生的场强.一、静电平衡状态下导体的电场和电荷分布1。
静电平衡状态:导体中（包括表面上)没有电荷定向移动的状态。
2。
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。
3。
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表面.(2)在导体外表面，越尖锐的位置,电荷的密度(单位面积的电荷量）越大,凹陷的位置几乎没有电荷。
二、尖端放电和静电屏蔽1。
空气的电离:导体尖端电荷密度很大，附近的电场很强，强电场作用下的带电粒子剧烈运动，使分子中的正负电荷分离的现象.2。
尖端放电：与导体尖端异号的粒子,由于被吸引,而与尖端上电荷中和,相当于导体从尖端失去电荷的现象.尖端放电的应用与防止：（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会减少电能的损失。
3.静电屏蔽：金属壳(网）内电场强度保持为0，外电场对壳（网)内的仪器不会产生影响的作用叫做静电屏蔽。
静电屏蔽的应用：电学仪器外面有金属壳、野外高压线上方还有两条导线与大地相连。
判断下列说法的正误。
（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)静电平衡时,导体内的自由电子处于静止状态.(×)(3)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.（×）(4）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.（×)（5）电工穿的高压作业服是用铜丝编织的,目的是铜丝衣服有屏蔽作用，使体内场强为零。
人教版2019学年高中物理第一章静电场1_7静电现象的应用学案选修3_1
第7节 静电现象的应用[研究学考·明确要求][基 础 梳 理]1．静电感应现象：如图1所示，把一个不带电的金属导体ABCD 放到场强为E 0的电场中，导体内的自由电子受到库仑力的作用，将向着与电场相反的方向定向移动。
这样，在导体的AB 面上将出现负电荷，在CD 面上将出现正电荷。
这就是静电感应现象。
图12．静电平衡状态：导体两面出现的正负电荷在导体内部产生与E 0方向相反的电场E ′，当这两个电场叠加使导体内部各点的合电场等于零时，导体内的自由电子不再发生定向移动，导体达到了静电平衡状态。
3．处于静电平衡状态下导体的特征(1)处于静电平衡状态下的导体，内部场强处处为零。
(2)处于静电平衡状态的导体，其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，它的表面是个等势面，地球是一个等势体。
[典 例 精 析]【例1】 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2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________。
图2解析 导体棒在点电荷＋q 产生的电场中发生静电感应，左端表面出现负电荷，右端表面出现正电荷。
棒内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)和附加电场(棒上感应电荷在该点形成的电场E ′)。
达到静电平衡时棒内的电场为0，即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。
棒的中点到＋q 的距离为r ＝R ＋L 2，于是E ′＝E 0＝kq ＋L2，E ′和E 0的方向相反，即方向向左。
答案 kq＋L2 向左静电平衡状态下的导体内部的电场强度处处为零，即感应电荷产生电场的电场强度与外电场的电场强度等大反向。
本题中感应电荷是面分布且电荷量未知，虽然不能用E ＝kQ r2求解感应电荷的电场，却能用静电平衡的特点巧妙地求解。
高中物理第一章静电场1_7静电现象的应用学案无答案新人教版选修31
第七节 静电现象的应用【教学三维目标】1．知道静电感应产生的原因，理解什么是静电平衡状态2．理解静电平衡时，净电荷只散布在导体表面且内部场强处处为零3．知道静电屏蔽及其应用【重点难点】静电平衡状态电场中导体的特点【教学方式】推理归纳法、问题解决法、实验法【教具准备】验电器、法拉第圆筒、有绝缘柄的金属球一个、金属网罩、收音机、感应起电机、导线若干【教学进程】(一)温习提问一、什么是静电感应现象？二、静电感应现象的实质是什么？3、在静电感应时用手摸一下导体，再移走源电荷，则导体带什么电？若将导体接地则情况如何？左端接地呢？ (二)新课教学一、电场中的导体一、金属导体的特征：由做热振动的正离子和做无规则热运动的自由电子组成2、 静电感应现象问题：在源电荷的电场中引入金属导体后会对空间各点的场强有影响吗？是什么作用使金属内的电子定向移动的？此移动一直进行吗？金属导体内部有电场吗？答：使空间电场从头散布源电荷的电场使导体内部自由电子定向移动静电平衡状态3、 静电平衡：（1）概念：发生静电感应时，导体内的自由电子受到电场力作用而定向移动，使导体中的正负电荷从头散布，这时感应的正负电荷产生的附加电场的场壮大小等于外电场，方向相反，使得导体中的合场强为零。
导体内的自由电荷再也不定向移动的状态，叫做静电平衡状态。
注意：①应当注意的是外电场既可以是匀强电场也可以是点电荷的电场。
若是是点电荷的电场，要注意不同点的场强往往不同，所以感应电场的不同点也就往往不同。
②金属导体成立静电平衡状态的时间是短暂的。
+ － － ＋ ＋ ＋ － + － － ＋ ＋ ＋－（2）条件：'0E E E +=内 =0。
(3)特点：①内部的电场处处为零。
即'0E E E +=内 =0。
②导体表面任何一点的场强方向都跟表面垂直，即电场线与导体表面垂直；③带电导体的静电荷只能散布在外导体表面上，且表面的电荷散布与表面弯曲半径有关，尖端部份电荷密度大，该处的场强也大；理论证明：中性导体带电后，由于同种电荷彼此排斥，净电荷只能散布在表面反证法：若内部有自由电荷，则内部场强不为0，导体就不是处于静电平衡状态 ④导体是一个等势体，表面是一个等势面二、静电屏蔽一、概念：静电感应可使金属网罩或金属内的场强为零，遮挡住了外界电场对它们的影响，这种现象叫静电屏蔽。
2019年2020年学年高中高考物理主题1静电场4课时1电势能及电势的学案必修3
课时1 电势能和电势[学科修养与目标要求]物理看法：1.知道静电力做功的特色，掌握静电力做功与电势能变化的关系 .2.理解电势的定义、定义式、单位，能依据电场线判断电势高低.科学思想：1.经过类比法分析得出静电力做功与电势能变化的关系.2.能用比值法定义电势 .一、静电力做功的特色静电力做功：在匀强电场中，静电力做功W＝qElcosθ.此中θ为静电力与位移方向之间的夹角.特色：在静电场中挪动电荷时，静电力做的功与电荷的初步地点和停止地点相关，与电荷经过的路径没关.二、电势能电势能：电荷在电场中拥有的势能，用Ep表示.2.静电力做功与电势能变化的关系：静电力做的功等于电势能的减少许 .表达式：WAB＝EpA－EpB.静电力做正功，电势能减少；静电力做负功，电势能增添.电势能的大小：电荷在某点的电势能，等于把它从这点挪动到零势能地点时静电力做的功EpA＝WA0.电势能拥有相对性电势能零点的规定：平常把电荷在离场源电荷无量远处或把电荷在大地表面上的电势能规定为零.1三、电势1.定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值 .Ep公式：φ＝q.3.单位：国际单位制中，电势的单位是伏特，符号是V,1V＝1J/C.4.电势高低的判断：沿着电场线的方向电势渐渐降低.电势是标量，只有大小，没有方向，但有正、负之分，同一电场中电势为正表示比零电势高，电势为负表示比零电势低.电势的相对性：只有规定了电势零点才能确立某点的电势大小，一般选大地或离场源电荷无量远处的电势为0.判断以下说法的正误.电荷从电场中的A点运动到B点，路径不同样，电场力做功不同样.(×)正电荷和负电荷沿着电场线运动，电势能均减少.(×)电荷在电势高处拥有的电势能必定大.(×)沿电场线方向电势降低，与试一试电荷的电性没关.(√)如图1所示，把电荷量为－5×10－9C的电荷，从电场中的A点移到B点，其电势能______(选填“增大”或“减小”).若A点电势为φA＝15V，B点电势为φB＝10V，则电荷在A点和B点拥有的电势能分别为EpA＝__________J，EpB＝__________J，此过程电场力所做的功WAB＝__________J.2图1答案增大－×10－8－5×10－8－×10－8分析电荷从A点移到B点，电场力做负功，电势能增大.－9－8EpA＝qφA＝－5×10×15J＝－×10JEpB＝qφB＝－5×10－9×10J＝－5×10－8JWAB＝EpA－EpB＝－×10－8J.一、静电力做功与电势能3(2)(1)以以下图，试一试电荷q在电场强度为E的匀强电场中，沿直线从A挪动到B，静电力做的功为多少？若q沿折线AMB从A点挪动到B点，静电力做的功为多少？若q沿随意曲线从A点挪动到B点，静电力做的功为多少？由此可得出什么结论？比较电场力做功和重力做功的特色，它们有什么同样之处？重力做功惹起重力势能的变化，电场力做功惹起什么能的变化？答案(1)静电力F＝qE，静电力与位移夹角为θ，静电力对试一试电荷q做的功W＝F·|AB|cosθ＝qE·|AM|.在线段AM上静电力做的功W1＝qE·|AM|，在线段MB上静电力做的功W2＝0，总功W＝W1＋W2＝qE·|AM|.W＝qE·|AM|.电荷在匀强电场中沿不同样路径由A点运动到B点，静电力做功同样.说明静电力做功与路径没关，只与初、末地点相关.电场力做功与重力做功都与路径没关.电场力做功惹起电势能的变化.4静电力做功的特色(1)静电力做的功与电荷的初步地点和停止地点相关，但与详细路径没关，这与重力做功特色相像.静电力做功的特色不受物理条件限制，不论静电力能否变化，是不是匀强电场，是直线运动仍是曲线运动，静电力做功的特色不变.2.电势能电势能Ep是由电场和电荷共同决定的，是属于电荷和电场所共有的，我们习惯上说成电荷在电场中某点的电势能.电势能是相对的，其大小与选定的参照点相关.确立电荷的电势能，第一应确立参照点，也就是零势能点的地点.电势能是标量，有正负但没有方向.在同一电场中，电势能为正当表示电势能大于参照点的电势能，电势能为负值表示电势能小于参照点的电势能.静电力做功与电势能变化的关系WAB＝EpA－EpB.静电力做正功，电势能减小；静电力做负功，电势能增添.(2)在同一电场中，正电荷在电势高的地方电势能大，而负电荷在电势高的地方电势能小.5例1将带电荷量为6×10－6C的负电荷从电场中的A点移到B点，战胜静电力做了3×10－5J的功，再从B点移到C点，静电力做了×10－5J的功，则：电荷从A点移到B点，再从B点移到C点的过程中电势能共改变了多少？( 2)假如规定A点的电势能为零，则该电荷在B点和C点的电势能分别为多少？( 3)假如规定B点的电势能为零，则该电荷在A点和C点的电势能分别为多少？答案看法析分析(1)WAC＝WAB＋WBC＝－3×10－5J＋×10－5J＝－×10－5J.电势能增添了×10－5J.假如规定A点的电势能为零，由公式WAB＝EpA－EpB得该电荷在B点的电势能为EpB＝EpA－WAB ＝0－WAB＝3×10－5J.同理，C点的电势能为EpC＝EpA－WAC＝0－WAC＝×10－5J.(3)假如规定点的电势能为零，则该电荷在点的电势能为：pA′＝pB′＋AB＝0＋AB＝－EEWW6－5 3×10J.点的电势能为p′＝p′－＝0－＝－×10.C B－5BC BC例2 (多项选择)(2017·济南市期末)如图2所示，竖直向上的匀强电场中，绝缘轻质弹簧竖直立于水平川面上，上边放一带正电的小球，小球与弹簧不连结，施加外力将小球向下压至某地点静止.现撤去外力，小球从静止开始运动到离开弹簧的过程中，重力、电场力对小球所做的功分别为W1和W2，则上述过程中( )7图2小球与弹簧构成的系统机械能守恒小球的重力势能增添－W1小球的电势能增添W1＋W2小球的电势能减少W2答案BD分析因为电场力做正功，故小球与弹簧构成的系统机械能增添，A选项错误；由题意知重力做负功，小球的重力势能增添，增添量为－W1，故B选项正确；电场力做正功，电势能减少，减少许为W2，故C选项错误，D正确.二、电势以以下图的匀强电场，电场强度为E，取O点为零势能点，A点距O点的距离为l，AO连线与电场强度反方向的夹角为θ.8电荷量分别为q和2q的正试一试电荷在A点的电势能分别为多少？电势能与电荷量的比值能否同样？电势能与电荷量的比值与试一试电荷的电荷量能否相关系？答案 (1)电荷量分别为 q和2q的正试一试电荷在A点的电势能分别为Eqlcosθ、2Eqlcosθ.电势能与电荷量的比值同样，都为Elcosθ.与试一试电荷的电荷量没关.Ep对公式φ＝q的理解：φ取决于电场自己；公式中的Ep、q均需代入正负号.电场中某点的电势是相对的，它的大小和零电势点的采纳相关.在物理学中，常取离场源电荷无量远处的电势为零，在实质应用中常取大地的电势为零.93.电势固然有正负，但电势是标量.在同一电场中，电势为正当表示该点电势高于零电势，电势为负值表示该点电势低于零电势，正负号不表示方向.电势高低的判断方法(1)电场线法：沿电场线方向，电势愈来愈低.Ep(2)电势能判断法：由φ＝q知，对于正电荷，电势能越大，所在地点的电势越高；对于负电荷，电势能越小，所在地点的电势越高.例3假如把电荷量为q＝＋×108C的电荷从无量远处移到电场中的A点，需要战胜静电力做功W＝×10－4J，那么：q在A点的电势能和A点的电势各是多少？q未移入电场前，A点的电势是多少？答案×10－4J ×104V×104V10分析 (1)取无量远处的电势为零，电荷在无量远处的电势能也为零，即φ∞＝0，E p∞＝0.由W ∞A＝E p∞－EpA 得，EpA ＝E p∞－W ∞A＝0－(－×10－4J)＝×10－4Jp AA EAV再由φ＝q 得φ＝×10(2)A 点的电势是由电场自己决定的，跟A 点能否有电荷存在没关，因此q 未移入电场前，A点的电势仍为×104V.例4将一正电荷从无量远处移入电场中的点，电势能减少了－9N点，电势×10J，若将另一等量的负电荷从无量远处移入电场中的能增添了×10－9J，则以下判断中正确的选项是()A.φM＜φN＜0 B.φN＞φM＞0N M M NC.φ＜φ＜0 D.φ＞φ＞0答案 C分析取无量远处电势为零，则正电荷在M点的电势能为－8×10－9J，负电荷在N点的电势119Ep能为9×10J.由φ＝q知，M点的电势φM＜0，N点的电势φN＜0，且|φN|＞|φM|，即φN＜φM＜0，故C正确.1.(静电力做功的特色)(多项选择)以下说法正确的选项是()A.电荷从电场中的A点运动到B点，路径不同样，静电力做功的大小即可能不同样电荷从电场中的某点出发，运动一段时间后，又回到了该点，则静电力做功为零正电荷沿着电场线运动，静电力对正电荷做正功，负电荷逆着电场线运动，静电力对负电荷做正功电荷在电场中运动，因为静电力可能对电荷做功，因此能量守恒定律在电场中其实不建立答案BC分析静电力做功和电荷运动路径没关，故A错误；静电力做功只和电荷的初、末地点相关，因此电荷从某点出发又回到了该点，静电力做功为零，故B正确；正电荷沿电场线的方向运动，则正电荷遇到的静电力和电荷的位移方向同样，故静电力对正电荷做正功，同理，负电荷逆着电场线的方向运动，静电力对负电荷做正功，故C正确；电荷在电场中运动固然有静电力做功，可是电荷的电势能和其余形式的能之间的转变知足能量守恒定律，故D错误. 2.(电势)(多项选择)对于电势，以下说法正确的选项是( )电场中某点的电势大小等于单位正电荷从该点挪动到零电势点时，电场力所做的功电场中某点的电势与零电势点的采纳相关因为电势是相对的，因此没法比较电场中两点的电势高低某电荷在电场中A、B两点电势能关系EpA>EpB，则可知φA>φB答案AB分析由电势的定义可知A正确；因为电势是相对量，电势的大小与零电势点的采纳相关，故B正确；固然电势是相对的，但电势的高低是绝对的，C错误；电势的计算要注意q的正12负，q正负不确立没法由Ep确立φ的大小关系，故D错误.3.(静电力做功与电势能的变化)(多项选择)如图3所示，、为电场中同一条电场线上的三ab点，此中c为a、b的中点.若一个运动的正电荷只在静电力作用下先后经过a、b两点，a、b两点的电势分别为φa＝－3V，φb＝7V，则()图3A.a点的场强必定小于b点的场强B.a点场强有可能等于b点场强C.正电荷在a点的动能小于在b点的动能D.正电荷在a点的电势能小于在b点的电势能答案BD分析沿电场线方向电势降低，由题意知电场线的方向向左，只有一条电场线，没法判断电场线的疏密，就没法判断两点场强的大小，故A错误，B正确.依据正电荷在电势高处电势能大，可知，正电荷从a点运动到b点的过程中战胜电场力做功，电势能必定增大，而由能量守恒定律知，其动能必定减小，故C错误，D正确.4.(静电力做功与电势能的变化)在电场中把一个电荷量为6×10－6C的负电荷从A点移到B点，战胜静电力做功3×10－5J，电荷从A点到B点的过程中，电势能怎样变化？变化了多少？若规定B点的电势能为零，则电荷在A点的电势能为多大？答案(1)增添3×10－5J(2)－3×10－5J分析(1)电荷战胜静电力做功，即静电力做负功，则AB＝－3×10－5J.由AB＝pA－pB知，W WEE电势能增添了3×10－5J.若EpB＝0，则由WAB＝EpA－EpB 得EpA＝－3×10－5J.13一、选择题考点一电势与电势高低的判断1.(多项选择)对于电势的高低，以下说法正确的选项是( )沿着电场线的方向电势渐渐降低电势降低的方向必定是电场线的方向正电荷只在电场力的作用下，必定向电势低的地方挪动负电荷只在电场力的作用下，由静止开释，必定向电势高的地方挪动答案AD分析沿着电场线的方向电势渐渐降低，故A正确；电势降低的方向不用然是电场线的方向，故B错误；若正电荷拥有初速度，即便只受电场力作用，也可由低电势点向高电势点挪动，故C错误；负电荷只在电场力的作用下由静止开释，必定向电势高的地方挪动，故D正确. 2.(2018·淄博市期末)如图1所示为某点电荷形成的电场，A、B两点为电场线上两点，则( )14图1A.点电荷带负电，EA>EBB.点电荷带正电，EA<EBC.点电荷带负电，φA>φBD.点电荷带正电，φA<φB答案 C图2甲中AB是某电场中的一条电场线.若将一负电荷从A点处由静止开释，负电荷仅在电场力作用下沿电场线从到运动过程中的速度－时间图象如图乙所示.对于两点的电A势高低和场兴盛小关系，以下说法中正确的选项是( )图2A.φA>φB，EA>EBB.φA>φB，EA<EBC.φA<φB，EA>EBD.φA<φB，EA<EB15答案C分析负电荷从由静止开释(初速度为0)后，能加快运动到，说明负电荷遇到的电场力方B向从A指向B，那么电场方向就是由B指向A，因为沿电场线方向电势渐渐降低，因此A、B两点的电势关系是φA<φB，负电荷从A运动到B的过程中，它的加快度是渐渐减小的(题图乙中曲线切线的斜率表示加快度)，由牛顿第二定律知，负电荷从A运动到B时，遇到的电场力是渐渐减小的，由＝F知，A>B，C正确.E qEE考点二电场力做功与电势能的变化4.在静电场中，将一正电荷从a点移到b点，电场力做了负功，则()该电荷的电势能必定减小b点的电必定定比a点高C.电场线方向必定从b指向aD.b点的电场强度必定比a点大答案A项错误；由Ep分析电场力做负功，电势能必定增添，φ＝q知，正电荷在电势能越大处电势越高，B项正确；b点电势高于a点，但电场线方向不用然从b指向a，C项错误；场兴盛小与电势高低没关，D项错误.5.(多项选择)两个带等量正固定3中P、Q两点，MN为PQ连线的中垂电的点电荷，在图线，交PQ点，为上的一点.一带负电的试一试电荷，从点由静止开释，只在静电力作用下运MN q动，取无量远处的电势为零，则()图3A.q由A向O的运动是匀加快直线运动B.q由A向O运动的过程电势能渐渐减小16C.q运动到O点时的动能最大D.q运动到O点时电势能为零答案BC分析q由A向O运动的过程中，电场力的方向向出处A指向O，但力的大小变化，因此电荷q做变加快直线运动，电场力做正功，q经过O点后在电场力的作用下做变减速运动，因此q到O点时速度最大，动能最大，电势能最小，因无量远处的电势为零，则O点的电势φ>0，因此q在O点时的电势能不为零，应选项B、C正确，选项A、D错误.6.(多项选择)(2018·北师大附中高二期中)如图4，直线上有、、四点，ab间的距离与Oabc间的距离相等.在O点处有一固定点电荷，已知b点电势高于c点电势，若一带负电荷的粒子仅在电场力作用下先从c点运动到b点，再从b点运动到a点，则()图4两过程中电场力做的功相等前一过程中电场力做的功大于后一过程中电场力做的功前一过程中，粒子电势能不停减小后一过程中，粒子动能不停增添答案CD分析点电势高于点电势，则点处的点电荷带正电，场强方向由指向，带负电的粒O c子从c向a运动，电场力做正功，由ab＝bc，因ab间场兴盛于bc间场强，由W＝qEl定性分析，W<W，故A、B错误；粒子从c点运动到b点，再从b点运动到a点过程中，电场力cb ba向来做正功，粒子电势能不停减小，动能不停增添，故C、D正确.二、非选择题7.把带电荷量为2×10－8C的正点电荷从无量远处移到电场中A点，要战胜电场力做功8×10－8J，取无量远处电势为零，则q在A点的电势能E＝______J，q在A点的电势φ＝_______V，pA A17q未移入电场前A点的电势φA＝________V.答案8×10－84 4分析取无量远处的电势为零，电荷在无量远处的电势能也为零，即φ＝0，E＝0∞由W∞A＝E p∞－EpA得：EpA＝E p∞－W∞A＝0－(－8×10－8J)＝8×10－8JEpA由φA＝q得：φA＝4VA点的电势由电场自己决定，与q没关，故q未移入电场前A点的电势也为4V.如图5所示的匀强电场中，有A、B、C三点，AB＝5cm，BC＝12cm，此中AB沿电场方向，BC和电场方向成60°角.一个电荷量为 q＝4×10－8C的正电荷从A移到B，电场力做功为W1 ×10－7J.求：图5匀强电场的电场强度E的大小.该电荷从B到C，电荷的电势能改变多少？答案(1)60N/C(2)减少×10－7J1×10－7分析(1)由·AB得，该电场的电场强度大小为：W－2N/C＝4－×108WqE Eq·AB×5×1060N/C该电荷从B到C，电场力做功为：W2＝F·BC·cos60°＝qE·BC·cos60°4×10－8×60×12×10－2×＝×10－7J因此，该过程电荷的电势能减少×10－7J.1819。
2019_2020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
核心素养培养目标
1.知道什么是静电平衡 状态,理解处于静电平 衡状态导体的特性 2.知道什么是静电屏蔽 及其有关应用 3.知道导体上电荷的分 配规律 4.了解尖端放电现象
核心素养思维导图
知识自学
自我检测
一、静电平衡状态下导体的电场 阅读教材第24~25页“静电平衡状态下导体的电场”部分,知道什 么是静电平衡状态,初步理解静电平衡状态导体的特征。 1.静电平衡状态: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。 2.静电平衡状态的特点:(1)处于静电平衡状态的导体,内部的电场 强度处处为0。 (2)整个导体是一个等势体,它的表面是一个等势面。 (3)导体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。
(3)无论是带电导体还是处于电场中的不带电导体,它们的内部没
有电荷,电荷只分布在导体表面上。
探究
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问题探究 名师精讲 典例剖析
2.静电屏蔽
(1)静电屏蔽的实质:静电屏蔽的实质是利用了静电感应现象,使
金属壳内感应电荷的电场和外加电场矢量和为零,好像是金属壳将
外电场“挡”在外面,即所谓的屏蔽作用,其实是壳内两种电场并存,
探究
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3. 如图所示为空腔球形导体(不带电),现将一个带正电的小金属球 放入腔内,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>φC B.EA=EB>EC,φA=φB>φC C.EA=EB=EC,φA=φB>φC D.EA>EB>EC,φA>φC>φB
C.感应电荷在A、B两点产生的附加电场强度EA<EB D.当开关S闭合时,电子从大地沿导线向导体移动
2019_2020学年高考物理主题1静电场3电场强度学案(必修3)
3 电场强度[学科素养与目标要求]物理观念：1.知道电场是客观存在的一种特殊物质.2.掌握电场强度的概念、公式、矢量性及方向的规定.3.知道电场线，熟记几种常见电场的电场线.科学思维：1.领悟比值定义法定义物理量的特点.2.能根据库仑定律和电场强度的定义式推导点电荷场强的计算式，并能进行有关的计算.3.在进行场强叠加等计算时培养综合分析能力和知识的迁移能力.一、电场1.电场：存在于电荷周围的一种特殊物质，电荷之间的相互作用是通过电场产生的.2.电场的基本性质：电场对放入其中的电荷有力的作用. 二、电场强度 1.试探电荷与场源电荷(1)试探电荷：用来检验电场是否存在及其强弱分布情况的电荷，电荷量和尺寸必须充分小. (2)场源电荷：产生电场的电荷. 2.电场强度(1)定义：放入电场中某点的电荷所受的静电力跟它的电荷量的比值，叫做该点的电场强度. (2)定义式：E ＝Fq，q 是试探电荷的电荷量. (3)单位：牛/库(N/C).(4)方向：电场强度是矢量，电场中某点的电场强度的方向与正电荷在该点所受的静电力的方向相同，与负电荷在该点所受静电力的方向相反. 三、点电荷的电场 电场强度的叠加 1.真空中点电荷的电场(1)场强公式：E ＝k Q r2，其中k 是静电力常量，Q 是场源电荷的电荷量.(2)方向：如果以Q 为中心作一个球面，当Q 为正电荷时，E 的方向沿半径向外；当Q 为负电荷时，E 的方向沿半径向内. 2.电场强度的叠加场强是矢量，如果场源是多个点电荷时，电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和.四、电场线 匀强电场 1.电场线(1)概念：电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线，曲线上每点的切线方向表示该点的电场强度方向，电场线不是实际存在的线，而是为了形象描述电场而假想的线. (2)特点①电场线从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷. ②电场线在电场中不相交.③在同一电场中，电场强度较大的地方电场线较密，电场强度较小的地方电场线较疏. 2.匀强电场(1)概念：如果电场中各点电场强度的大小相等、方向相同，这个电场就叫做匀强电场. (2)特点：①电场方向处处相同，电场线是平行直线. ②场强大小处处相等，电场线间隔相等.(3)实例：相距很近、带有等量异号电荷的一对平行金属板之间的电场(边缘除外)，可以看做匀强电场.1.判断下列说法的正误.(1)根据电场强度的定义式E ＝Fq可知，E 与F 成正比，与q 成反比.(×)(2)电场中某点的电场强度与正电荷受力方向相同，当该点放置负电荷时，场强反向.(×) (3)由E ＝kQ r2知，在以Q 为球心、r 为半径的球面上，各处场强相同.(×)(4)若空间只有两个点电荷，则该空间某点的场强等于这两个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和.(√)2.在静电场中的某一点A 放一个试探电荷q ＝－1×10－10C ，q 受到的静电力为1×10－8N ，方向向左，则A 点的场强的大小为________，方向________；如果从A 点取走q ，A 点场强大小为________.答案 100N/C 向右 100 N/C 解析 由题意知，q ＝－1×10－10C ，F ＝1×10－8N ，由场强的定义知A 点的场强的大小为：E ＝F |q |＝1×10－81×10－10N/C ＝100 N/C ， 场强方向与负电荷在A 点所受静电力方向相反，所以A 点的场强方向向右；电场强度是反映电场性质的物理量，与有无试探电荷无关，把这个试探电荷取走，A 点的电场强度不变，仍为100N/C.一、电场强度(1)电场的基本性质是什么？如何去探究电场的这种性质？(2)在空间中有一电场，把一带电荷量为q 的试探电荷放在电场中的A 点，该电荷受到的静电力为F .若把带电荷量为2q 的点电荷放在A 点，则它受到的静电力为多少？若把带电荷量为nq 的点电荷放在该点，它受到的静电力为多少？电荷受到的静电力F 与电荷量q 有何关系？答案 (1)电场对放入其中的电荷有力的作用.可在电场中放一试探电荷，通过分析试探电荷的受力研究电场的性质.(2)2F ，nF .F 与q 成正比，即F 与q 的比值为定值.1.电场强度的大小和方向都是由电场本身所决定的，与试探电荷无关.2.电场强度是矢量，其方向与在该点的正电荷所受静电力的方向相同，与在该点的负电荷所受静电力的方向相反.3.公式E ＝Fq可变形为F ＝qE ：正电荷所受静电力方向与电场强度方向相同，负电荷所受静电力方向与电场强度方向相反.例1 (2018·北师大附中高二期中)电场中有一点P ，下列说法正确的是( ) A.若放在P 点的试探电荷的电荷量加倍，则P 点的场强加倍 B.若P 点没有试探电荷，则P 点的场强为零C.P 点的场强越小，则同一电荷在P 点受到的电场力越小D.P 点的场强方向就是试探电荷在该点的受力方向 答案 C解析 若放在P 点的电荷的电荷量加倍，则P 处电荷受到的电场力会加倍，而此处的电场强度却不变，即使不放电荷，电场强度仍保持不变，故A 、B 错误；电场力由电场强度与电荷量决定，P 点的场强越小，则同一电荷在P 点受到的电场力一定越小，故C 正确；P 点的场强方向为放在该点的正电荷所受电场力方向，故D 错误.例2 如图1所示，在一带负电的导体A 附近有一点B ，如在B 处放置一个q 1＝－2.0×10－8C 的电荷，测出其受到的静电力F 1大小为4.0×10－6N ，方向如图，则：图1(1)B 处场强多大？方向如何？(2)如果换成一个q 2＝＋4.0×10－7C 的电荷放在B 点，其受力多大？此时B 处场强多大？ (3)如果将B 处电荷拿走，B 处的场强是多大？ 答案 (1)200N/C 方向与F 1方向相反 (2)8.0×10－5N 200N/C (3)200N/C解析 (1)由场强公式可得E B ＝F 1|q 1|＝4.0×10－62.0×10－8N/C ＝200 N/C ，因为是负电荷，所以场强方向与F 1方向相反.(2)q 2在B 点所受静电力F 2＝q 2E B ＝4.0×10－7×200N＝8.0×10－5N ，方向与场强方向相同，也就是与F 1方向相反.此时B 处场强仍为200N/C ，方向与F 1方向相反.(3)某点场强大小与有无试探电荷无关，故将B 处电荷拿走，B 点场强大小仍为200N/C. [学科素养] 以上两题通过电场强度定义式及其变式的应用，使学生进一步理解比值定义法，并掌握电场强度的决定因素，较好地体现了“物理观念”的学科素养. 二、点电荷的电场 电场强度的叠加(1)如图所示，在正点电荷Q 的电场中有一试探电荷q 放于P 点，已知P 点到Q 的距离为r ，Q 对q 的作用力是多大？Q 在P 点产生的电场的电场强度是多大？方向如何？(2)如果再有一正点电荷Q ′＝Q ，放在如图所示的位置，P 点的电场强度多大？答案 (1)根据库仑定律有F ＝k Qqr 2，所以Q 在P 点产生的电场的电场强度为E ＝F q ＝k Q r2，方向沿QP 的连线由Q 指向P .(2)如图所示，P 点的电场强度为Q 、Q ′单独在P 点产生的电场强度的矢量和.E ＝E 12＋E 22＝2kQr 2.1.点电荷场强公式：E ＝k Q r2. 2.E ＝F q 与E ＝k Q r2的比较：3.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)；对于同一直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.例3 如图2所示，真空中，带电荷量分别为＋Q 和－Q 的点电荷A 、B 相距r ，求：图2(1)两点电荷连线的中点O 的场强大小和方向.(2)在两点电荷连线的中垂线上，距A 、B 两点都为r 的O ′点的场强大小和方向. 答案 (1)8kQr2，方向由A →B(2)kQ r2，方向平行于AB 指向B解析 (1)如图甲所示，A 、B 两点电荷在O 点产生的场强方向相同，均由A →B .A 、B 两点电荷分别在O 点产生的电场强度大小E A ＝E B ＝kQ (r 2)2＝4kQ r 2. O 点的场强为：E O ＝E A ＋E B ＝8kQr2，方向由A →B .(2)如图乙所示，E A ′＝E B ′＝kQr2，由矢量图结合几何关系可知，O ′点的场强E O ′＝E A ′＝E B ′＝kQ r2，方向平行于AB 指向B .三、电场线(1)为了形象的描述电场，法拉第引入了电场线的概念.电场线是真实存在的吗？ (2)电场线是如何表示电场方向和强弱的？(3)试画出点电荷、等量异号点电荷、等量同号点电荷及匀强电场的电场线. 答案 (1)电场线实际上不存在.(2)在电场中，电场线某点的切线方向表示该点电场强度的方向；电场线的疏密表示电场强度的相对大小，电场强度较大的地方电场线较密，反之较疏. (3)答案见课本1.电场线是为了形象地描述电场而假想的线，实际上是不存在的.2.电场线每点的切线方向与该点的电场强度方向相同.3.几种特殊的电场线分布，如图3所示.图3例4 (2018·启东市期中)如图4为金属球放入匀强电场后电场线的分布情况.设该电场中A 、B 两点的电场强度大小分别为E A 、E B ，则A 、B 两点( )图4A.E A ＝E B ，电场方向相同B.E A <E B ，电场方向相同C.E A >E B ，电场方向不同D.E A <E B ，电场方向不同 答案 D解析 电场线的疏密表示电场强弱，由题图可知，B 点密集，A 点稀疏，故E A <E B ，又电场方向为电场线的切线方向，A 、B 两点的电场方向不同，故A 、B 、C 错误，D 正确.1.(电场强度的概念)(2018·福州市八校联考)关于电场强度的概念，下列说法正确的是( )A.由E ＝F q可知，某电场的场强E 与q 成反比，与F 成正比 B.电场中某一点的场强与放入该点的试探电荷的正负无关C.正、负试探电荷在电场中同一点受到的电场力方向相反，所以某一点场强方向与放入试探电荷的正负有关D.电场中某一点不放试探电荷时，该点场强等于零 答案 B解析 E ＝F q是电场强度的定义式，某电场的场强E 的大小和方向都取决于电场本身，而与试探电荷的电荷量q 、试探电荷受到的电场力F 无关，故A 、C 错误，B 正确.某点不放试探电荷时，该点的电场依然存在，故D 错误.2.(点电荷的电场)对电场强度公式E ＝kQ r2有几种不同理解，其中正确的是( ) A.只要带电体电荷量为Q ，在距离r 处激发的电场都能用此公式计算场强E B.以点电荷Q 为中心、r 为半径的球面上各处的场强E 相同C.当离场源电荷距离r →0时，场强E →∞D.当离场源电荷距离r →∞时，场强E →0 答案 D解析 电场强度公式E ＝kQ r2适用于点电荷形成的电场，对于不能看成点电荷的带电体，本公式不再适用，故A 选项错误；电场强度是矢量，以点电荷Q 为中心、r 为半径的球面上各处的场强E 大小相等，方向不同，故B 选项错误；当离场源电荷距离r →0时，此时带电体不能看成点电荷，公式不再成立，故C 选项错误；当离场源电荷距离r →∞时，根据公式可得场强E →0，故D 选项正确.3.(电场线)(2017·如东中学高一期末)如图所示的电场中，一带电质点从P 点沿着电场线方向运动，若只受电场力作用，质点加速度逐渐增大的是( )答案 B解析 电场线疏密表示电场强度的大小. A 选项中电场强度减小； B 选项中电场强度增大； C 选项中电场强度不变； D 选项中电场强度先增大后减小， 再由a ＝F m ＝qEm知，a ∝E ，故本题选B. 4.(电场强度的叠加)(2018·烟台市高二期末)如图5所示，四个点电荷所带电荷量的绝对值均为Q ，分别固定在正方形的四个顶点上，正方形边长为a ，则正方形两条对角线交点处的电场强度( )图5A.大小为42kQa 2，方向竖直向上B.大小为22kQa2，方向竖直向上C.大小为42kQa 2，方向竖直向下D.大小为22kQa2，方向竖直向下 答案 C解析 两个正点电荷在O 点产生的场强大小E 1＝E 2＝kQ(22a )2＝2kQ a2E ＝E 12＋E 22＝22kQa2，方向竖直向下. 故四个点电荷在O 点产生的场强的矢量和E ′＝2E ＝42kQa2，方向竖直向下. 5.(场强的计算)(2018·济宁市期末)如图6所示，把可视为点电荷的带电小球A 用绝缘细杆固定，其电荷量为Q ＝4.0×10－6C ，在距A 球r ＝0.30m 处放置试探电荷B ，其电荷量为q ＝ －5.0×10－8C ，静电力常量k ＝9×109N·m 2/C 2.求：图6(1)试探电荷B 所受库仑力F 的大小； (2)试探电荷B 所在位置的电场强度E 的大小. 答案 (1)2×10－2N (2)4×105N/C 解析 (1)由库仑定律知F ＝kQ |q |r 2，解得 F ＝2×10－2N.(2)E ＝F|q |，解得E ＝4×105N/C.一、选择题考点一 电场和电场强度1.(多选)下列说法中正确的是( )A.只要有电荷存在，电荷周围就一定存在着电场B.电场是一种物质，它与其他物质一样，是不依赖我们的感觉而客观存在的东西C.电荷间的相互作用是通过电场而产生的，电场最基本的性质是对处在它里面的电荷有力的作用D.场强的定义式E ＝Fq中，F 是放入电场中的电荷所受的力，q 是产生电场的电荷的电荷量 答案 ABC2.(2018·聊城市期末)某点电荷电荷量为Q ，在其电场中的P 点放一电荷量为q 的试探电荷，受到的静电力为F ，则( ) A.P 点的电场强度E ＝F Q B.P 点的电场强度E ＝F qC.撤去试探电荷，P 点的电场强度变为零D.把q 变为2q ，则P 点的电场强度变为原来的2倍 答案 B3.一个试探电荷在电场中某点受到的静电力为F ，这一点的电场强度为E ，在下图中能正确反映q 、E 、F 三者关系的是( )答案 D解析 电场中某点的电场强度由电场本身的性质决定，与放入该点的试探电荷及其所受静电力无关，A 、B 错误；试探电荷在该点受到的静电力F ＝Eq ，F 正比于q ，C 错误，D 正确. 考点二 电场线4.(2018·无锡市江阴四校高二期中)在如图所示的各电场中，A 、B 两点场强相同的是( )答案 C解析 A 选项中，A 、B 两点电场强度大小相等但方向不同；B 选项中，A 、B 两点电场强度方向相同但大小不等；C 选项为匀强电场，电场强度处处相同；D 选项中，B 处电场线密集，故B 处电场强度大，且A 、B 两点电场强度方向不同.5.如图1所示是某静电场的一部分电场线分布情况，下列说法中正确的是( )图1A.这个电场可能是负点电荷的电场B.点电荷q 在A 点处受到的静电力比在B 点处受到的静电力大C.负电荷在B 点处受到的静电力的方向沿电场线的切线方向D.点电荷q 在A 点处的瞬时加速度比在B 点处的瞬时加速度小(不计重力) 答案 B解析 负点电荷的电场线是从四周无限远处不同方向指向负点电荷的直线，故A 错；电场线越密的地方场强越大，由题图知E A ＞E B ，又因F ＝qE ，得F A ＞F B ，故B 正确；由a ＝F m知，a ∝F ，所以a A ＞a B ，故D 错；负电荷在B 点受到的静电力的方向与B 点电场强度的方向相反，故C 错.6.A 、B 是一条电场线上的两个点，一负点电荷仅在静电力作用下以一定的初速度从A 点沿电场线运动到B 点，其v －t 图象如图2所示.则此电场的电场线分布可能是( )图2答案 A解析 负点电荷在静电力的作用下由A 运动到B ，由v －t 图象知：负点电荷做加速度逐渐增大的减速运动.由F ＝ma 得静电力越来越大，即A →B 电场强度越来越大，电场线分布越来越密.又由于负电荷所受静电力方向与速度方向相反，故场强方向为由A 到B ，故A 选项正确. 考点三 点电荷的电场 电场强度的叠加7.(2018·安徽师大附中期末)如图3所示是某个点电荷电场中的一根电场线，在电场线上的O 点由静止释放一个自由的负电荷(仅受电场力作用)，它将沿电场线向B 点运动.下列判断中正确的是( )图3A.电场线由B 指向A ，该电荷做加速运动，加速度越来越小B.电场线由B 指向A ，该电荷做加速运动，其加速度大小的变化不能确定C.电场线由A 指向B ，该电荷做匀速运动D.电场线由B 指向A ，该电荷做加速运动，加速度越来越大 答案 B解析 负电荷由静止开始从O 运动到B ，其所受电场力方向从O 到B ，场强方向与负电荷所受电场力方向相反，故场强方向由B 指向A .负电荷从静止开始，必定做加速运动，由于电场线的分布情况未知，场强如何变化无法确定，电场力和加速度如何变化也无法确定，故B 正确，A 、C 、D 错误.8.如图4所示，a 、b 、c 、d 四个点在一条直线上，a 和b 、b 和c 、c 和d 间的距离均为R ，在a 点处固定有一电荷量为Q 的正点电荷，在d 点处固定有另一个电荷量未知的点电荷，除此之外无其他电荷，已知b 点处的场强为零，则c 点处场强的大小为(k 为静电力常量)( )图4A.0B.k 15Q 4R 2C.k Q 4R 2D.k Q R 2答案 B解析 据题可知，b 点处的场强为零，说明a 处和d 处的两个点电荷在b 处产生的场强大小相等、方向相反，则有：k Q R 2＝k Q ′(2R )2，得Q ′＝4Q ，电性与Q 相同. 则Q 在c 点产生的场强大小E 1＝k Q (2R )2＝k Q 4R 2，方向向右；Q ′在c 点产生的场强大小E 2＝k Q ′R2＝k 4QR2，方向向左；故c 点处场强的大小为E ＝E 2－E 1＝k 15Q4R2.9.如图5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E 1；若将N 点处的点电荷移至P 点，则O 点的电场强度大小变为E 2.那么，E 1与E 2之比为( )图5A.1∶2B.2∶1C.2∶3D.4∶ 3 答案 B10.AB 和CD 为圆上两条相互垂直的直径，圆心为O .将电荷量分别为＋q 和－q 的两点电荷放在圆周上，其位置关于AB 对称且距离等于圆的半径，如图6所示.要使圆心处的电场强度为零，可在圆周上再放一个适当的点电荷Q ，则该点电荷Q ( )图6A.应放在A 点，Q ＝2qB.应放在B 点，Q ＝－2qC.应放在C 点，Q ＝－qD.应放在D 点，Q ＝－q 答案 C解析 根据平行四边形定则，求出＋q 和－q 在O 点产生的合场强，大小等于其中一个点电荷在O 点产生的场强的大小，方向水平向右，要使圆心处的电场强度为零，应在C 点放一个电荷量Q ＝－q 的点电荷或在D 点放一个电荷量Q ＝＋q 的点电荷，C 选项正确.11.(2018·齐齐哈尔市期末)如图7所示，电荷量为＋q 的点电荷与均匀带电圆形薄板相距为2d ，点电荷到带电薄板的垂线通过板的几何中心，垂线上的a 、b 两点关于薄板对称，到薄板的距离都是d .若图中a 点的电场强度为零，则b 点的电场强度大小和方向分别为(静电力常量为k )( )图7A.kq d2，垂直薄板向左 B.8kq9d2，垂直薄板向右 C.kq9d2，垂直薄板向左 D.10kq9d2，垂直薄板向左 答案 D解析 由于a 点处的合场强为零，所以带电薄板在a 处产生的场强与点电荷＋q 在a 处产生的场强大小相等均为kq d2，方向相反，可知带电薄板应带正电；由带电薄板产生场强的对称性可知，薄板在b 点产生的场强方向向左，大小等于kq d 2，故b 点的电场强度大小为E ＝k q d 2＋k q(3d )2＝10kq9d2，方向向左，故选D. 二、非选择题12.如图8所示，空间中A 、B 、C 三点的连线恰构成一直角三角形，且∠C ＝30°，AB ＝L ，在B 、C 两点分别放置一点电荷，它们的电荷量分别是＋Q 和－Q (静电力常量为k ).求斜边AC 的中点D 处的电场强度.图8答案3kQL2，方向水平向右解析 连接BD ，三角形ABD 为等边三角形，三角形BDC 为等腰三角形，可得BD ＝CD ＝AB ＝L .点电荷＋Q 与－Q 在D 处产生的电场强度大小均为E 1＝E 2＝k Q L2，方向如图所示，二者之间的夹角大小为60°.据电场强度的叠加原理可知，D 处的电场强度为这两个电场强度的矢量和，可得E ＝2E 1cos30°＝2×k Q L 2×32＝3kQL2，方向水平向右. 13.如图9所示，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 为相互垂直且过圆心的两条直线和圆周的交点.当把一试探电荷＋q 放在d 点恰好平衡时(不计重力)：图9(1)匀强电场场强E 的大小、方向如何？(2)试探电荷＋q 放在点c 时，受力F c 的大小、方向如何？(3)试探电荷＋q 放在点b 时，受力F b 的大小、方向如何？ 答案 (1)k Q r2 方向沿db 方向 (2)2kQqr 2方向与ac 方向成45°角斜向下 (3)2k Qq r2 方向沿db 方向解析 (1)对试探电荷进行受力分析如图所示，由题意可知：F 1＝k Qqr2，F 2＝qE由于F 1＝F 2，所以qE ＝k Qq r 2，E ＝k Q r2，正电荷所受静电力方向与场强方向相同，故匀强电场方向沿db 方向. (2)试探电荷放在c 点：E c ＝E 12＋E 2＝2E ＝2k Qr2所以F c ＝qE c ＝2kQqr 2，方向与ac 方向成45°角斜向下. (3)试探电荷放在b 点：E b ＝E 2＋E ＝2E ＝2k Q r2 所以F b ＝qE b ＝2k Qq r2，方向沿db 方向.。
2019-2020年高中物理《静电现象的应用》教案4 新人教版选修3-1
2019-2020年高中物理《静电现象的应用》教案4 新人教版选修3-1一、教学目标1.知识与技能了解静电平衡的概念，知道处于静电平衡的导体的特征。
了解静电平衡时带电导体上电荷的分布特点。
了解尖端放电和静电屏蔽现象。
2.过程与方法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，培培养学生分析推理能力。
3.情感、态度与价值观体会生活中的静电现象，提高抽象思维水平,培养学生的理论联系实际能力、科学探索精神。
二、教学设想紧抓电场强度、电势的概念，先要讲清静电平衡的基本原理．再从电势的角度分析．导体刚放入电场中的瞬间，导体不同部位电势不同，所以负电荷向高电势处移动，正电荷向低电势处移动，结果由电势叠加原理，高电势处的电势降低了，低电势处的电势升高了．当导体各处电势相等时，就再无电荷移动，即导体达到静电平衡状态。
从而得到处于静电平衡的导体是一个等势体的结论。
从电场强度的角度分析，如果净电荷分布在导体内部，则内部就会有没有被抵消的电场，导体内部的自由电荷在电场力的作用下会定向移动，这就违背了静电平衡的定义．从电势角度分析，如果净电荷分布在导体内部，则内部就有电场，电场中沿电场线方向电势是不同的，这就违背了处于静电平衡状态下的导体是一个等势体的结论．所以孤立导体的净电荷一定分布在它的外表面。
对于尖端放电和静电屏蔽采用先理论分析后实验验证的教学方法。
三、教材分析本节由静电平衡状态下导体的电场、导体上电荷的分布、尖端放电、静电屏蔽四部分内容组成。
本节的主要概念是静电平衡，掌握静电平衡的概念，理解静电平衡的特征是本节的重点。
利用静电平衡知识，认识导体的电荷分布特点、尖端放电、静电屏蔽现象是本节的难点。
做好演示实验是这堂课的关键。
四、重点、难点静电场中静电平衡状态下导体的特性；运用电场有关知识，分析、推理出实验现象的成因五、教学方法综合分析法、实验验证法六、教具准备起电机、验电器、金属球壳、带绝缘支架金属球、法拉第圆筒、尖端放电演示仪、金属网罩、多媒体辅助教学设备七、教学过程。
高中物理第一章静电场17静电现象的应用学案新人教版选修31
第7节静电现象的应用三维目标1.知识与技能：（1）知道静电平衡产生原理。
(2)知道静电平衡状态的特点。
(3)知道导体上的电荷分布。
(4)知道尖端放电和静电屏蔽。
做的功。
2.过程与方法：结合实物观察与演示，分析理解静电平衡时带电导体上电荷的分布特点。
3.情感、态度与价值观方面：通过分析生活的现象引导学生体会生活中的电现象，培养学生探究生活中事物的兴趣。
学习重点掌握静电平衡的概念，理解静电平衡的特征。
学习难点应用经典平衡知识。
学习方法自主——探究——合作学习一、自主学习1. 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，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。
2.处于静电平衡状态下导体的特点：（1）处于静电平衡状态下的导体，内部的场强处处为。
（2）处于静电平衡状态的整个导体是个，它的表面是个。
（3）导体外表面处场强方向必跟该点的表面。
3.尖端放电：专指尖端附近空气而产生气体放电的现象。
4.导体上的电荷分布：导体表面越尖锐的位置电荷越 ,凹陷的位置几乎电荷。
5.静电屏蔽：导体壳的表面“保护”了它所包围的区域，使之不受导体壳外表面上的或的影响，这种现象称为静电屏过程学习过蔽。
二、合作探究1、处于静电平衡状态下导体的特点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。
特点：（1）处于静电平衡状态下的导体，内部的场强处处为零。
（2）处于静电平衡状态的整个导体是个等势体，它的表面是个等势面。
（3）导体外表面处场强方向必跟该点的表面垂直。
2、导体上的电荷分布A实验：研究静电平衡时导体内部的电荷。
现象: 结论:B导体上的电荷分布：导体表面越尖锐的位置电荷越密集,凹陷的位置几乎没有电荷。
C思考：如果空腔导体内有电荷，电场如何分布？3、尖端放电尖端放电：专指尖端附近空气电离而产生气体放电的现象。
2019_2020学年高中物理第一章9第7节静电现象的应用课件新人教版选修3_1
2．接地导体的内部电场影响不到导体外部 (1)接地导体的内部电场不影响导体外部，是因为导体外部的感 应电荷都被排斥入地，在只有施感电荷和内壁感应出的异种电 荷的情况下，两部分电荷在导体外部任何一点的电场强度叠加 后合电场强度为零．
(2)如果一封闭的导体球壳内部空间有一点电荷＋q，由于静电 感应，导体球壳内外表面感应出等量的异种电荷，其电场线分 布如图甲所示；当把导体球壳接地后，＋q 在壳内的电场对外 部空间就没有影响了，此时的电场线分布如图乙所示．
(4)处于静电平衡状态的导体，其电势情况是怎样的？
提示：处于静电平衡状态的导体，内部电场强度处处为零，表 面电场强度垂直于导体表面．因此，当在导体内部移动电荷时， 就不受库仑力作用，没有库仑力做功，根据 W＝qU 得 U＝0， 即导体内任意两点间的电势差为零，即等电势．所以电场中的 导体是一等势体，导体的表面是一等势面．
2.(2019·辽宁大连三中高二期中)如图所 示，将一个带正电的小球 Q 放在本身不 带电的导体 AB 靠近 A 端一侧，由于静 电感应，导体的 A、B 两端分别出现负、正感应电荷．则以下 说法中正确的是( ) A．A 端接一下地，导体将带正电荷 B．A 端接一下地，导体将带负电荷 C．导体的 A 端电势低，B 端电势高 D．导体上的感应电荷在导体内部产生的电场强度为 0
探究思考 如图所示，将一不带电的金属 导体 ABCD 放到电场强度为 E0 的匀强电场中． (1)导体 ABCD 内部自由电子怎样移动？电子的 移动最终会出现怎样的结果？ 提示：①将呈电中性状态的金属导体放入电场强度为 E0 的静电 场中，导体内自由电子便受到与电场强度 E0 方向相反的电场力 作用，如图甲所示．
【自我检测】
判断正误 (1)处于静电平衡状态下的导体内部的外加电场 与附加电场的矢量和为零，即导体内部的电场强度处处为 零．( ) (2)静电平衡时，导体内部表现为电中性．电荷都分布在外表面， 导体内部没有净电荷. ( ) (3)一个孤立的带电体，在自身所带电荷的电场中，处于静电平 衡状态，不具有静电平衡的特点. ( ) 提示：(1)√ (2)√ (3)×
2019年高考物理三轮冲刺导学案：静电现象的应用
2019年高考物理三轮冲刺导学案：静电现象的应用考点剖析一、静电场中的导体1．静电平衡导体在静电场E0中会发生静电感应，靠近场源正电荷一端或远离场源负电荷一端会感应出负电荷，靠近场源负电荷一端或远离场源正电荷一端会感应出正电荷。
感应电荷形成的电场E在导体内部与电场E0方向相反，只要导体内部合场强不为0，自由电子就会继续定向移动，直到感应电荷形成的电场E与E0在导体内部等大反向，导体内部合场强为零。
此时，导体就达到了静电平衡状态。
处于静电平衡状态的导体，内部电场强度处处为0。
任意两点间的电势差也为0，即处于静电平衡状态的导体是个等势体，外表面为一等势面，表面处的电场线垂直于导体平面。
2．导体上电荷的分布（1）静电平衡时，导体内部没有电荷，电荷只分布在导体表面。
（2）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。
3．尖端放电导体尖锐位置电荷密度大，附近的电场强度大，易使空气电离，发生放电现象。
4．静电屏蔽对一导体空腔，当处于静电平衡状态时，只在导体外表面有感应电荷，导体内部没有电场线通过，所以导体空腔内的电场强度也处处为0，即导体外部的电场被屏蔽掉了，不会影响导体空腔内。
静电屏蔽不一定要用密封的金属容器，金属网也能起到屏蔽作用。
二、静电现象的应用1．静电力的应用：同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引应用：静电喷漆、静电植绒、静电复印、静电除尘等。
2．摩擦起电的危害当摩擦起电积累了大量电荷时，容易使附近的空气电离，产生电火花，若遇到易燃易爆物极有可能发生火灾或爆炸事故。
所以需要避免摩擦起电或将摩擦起电产生的电荷及时导引中和。
应用：（1）消除摩擦起电的电荷——油罐车后垂地的铁链、地毯或地板中的导电材料、由导电材料制成的医用服装等；（2）避免摩擦起电——加油站禁止梳头、禁止穿脱衣服、禁止戴非纯棉手套加油等。
3．尖端放电将导体制成尖锐状使空气更容易电离，产生放电现象。
或者将导体表面做得平滑，避免漏电放电。
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7 静电现象的应用[学科素养与目标要求]物理观念：1.知道什么是静电平衡状态，能说出静电平衡状态下的导体特点.2.知道导体上电荷的分布特征，了解尖端放电、静电屏蔽现象及其成因.科学探究：1.观察演示实验并对实验现象分析，体会运用所学知识进行分析推理的方法.2.查阅并搜集资料，了解静电屏蔽在技术和生活中的应用.科学思维：会根据静电平衡条件求解感应电荷产生的场强.一、静电平衡状态下导体的电场和电荷分布1.静电平衡状态：导体中(包括表面上)没有电荷定向移动的状态.2.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.3.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表面.(2)在导体外表面，越尖锐的位置，电荷的密度(单位面积的电荷量)越大，凹陷的位置几乎没有电荷.二、尖端放电和静电屏蔽1.空气的电离：导体尖端电荷密度很大，附近的电场很强，强电场作用下的带电粒子剧烈运动，使分子中的正负电荷分离的现象.2.尖端放电：与导体尖端异号的粒子，由于被吸引，而与尖端上电荷中和，相当于导体从尖端失去电荷的现象.尖端放电的应用与防止：(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会减少电能的损失.3.静电屏蔽：金属壳(网)内电场强度保持为0，外电场对壳(网)内的仪器不会产生影响的作用叫做静电屏蔽.静电屏蔽的应用：电学仪器外面有金属壳、野外高压线上方还有两条导线与大地相连.判断下列说法的正误.(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)静电平衡时，导体内的自由电子处于静止状态.(×)(3)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.(×)(4)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.(×)(5)电工穿的高压作业服是用铜丝编织的，目的是铜丝衣服有屏蔽作用，使体内场强为零.(√)一、静电平衡状态下的导体如图所示，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，使导体两端出现等量异号电荷.请思考下列问题：(1)自由电子定向移动的原因是什么？定向移动的方向如何？(2)自由电子能否一直定向移动？为什么？答案(1)自由电子受外加电场的电场力作用而移动，向着与电场相反的方向定向移动. (2)不能.感应电荷产生的电场与外加电场反向，阻碍电子的定向移动，当这两个电场大小相等时，电子的定向移动终止.1.处于静电平衡状态的导体内部场强为零的本质是外电场E0和感应电荷产生的电场E′的合场强为0，即E0＝－E′.2.孤立的带电导体处于静电平衡状态，内部场强为0的本质是分布在导体外表面的电荷在导体内部的合场强为0.3.处于静电平衡的导体是等势体，表面是等势面，所以导体表面的电场线应与导体表面垂直. 例1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1答案4kq(2R ＋l )2 向左解析 导体棒在点电荷＋q 的电场中发生静电感应，左端出现负电荷，右端出现正电荷，棒中任意一点都受两个电场的影响，即外电场(＋q 在该点形成的电场E 0)和附加电场(棒上感应电荷在该点形成的电场E ′)，达到静电平衡状态时E ′＝－E 0.题中所求的即为E ′，E ′＝－E 0＝－kq (R ＋l 2)2＝－4kq (2R ＋l )2，负号代表E ′和E 0方向相反，即方向向左.点拨：求处于静电平衡状态的导体的感应电荷产生的场强的方法是： (1)先求出外电场场强E 外的大小和方向.(2)由于导体处于静电平衡状态，则满足静电平衡条件E 合＝0. (3)由E 外＋E 感＝0，求出感应电场E 感的大小和方向.针对训练1 (多选)如图2所示，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 为金属板左侧外表面上的一点，下列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是( )图2A.感应电荷在A 点的场强沿E 1方向B.感应电荷在A 点的场强沿E 2方向C.感应电荷在B 点的场强可能沿E 3方向D.感应电荷在B 点的场强可能沿E 4方向 答案 BC解析 金属板内的电场强度处处为0，则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E 2方向，选项B 正确；金属板表面的电场强度垂直表面向外，即为感应电荷的电场与点电荷的电场的合场强，则感应电荷在B 点的场强可能沿E 3方向，选项C 正确. [学科素养] 静电平衡是外部电荷电场与感应电荷电场叠加的总体效果，通过分析以上两个题目，锻炼了学生的思维能力，体现了“科学思维”的学科素养.二、导体上电荷的分布静电平衡时，导体上的电荷分布有：(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，电荷量相等，近异远同，如图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.甲乙图3例2如图4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并接触，其结果可能是( )图4A.只有球壳外表面带正电B.球壳的内表面带负电，外表面带正电C.球壳的内、外表面都带正电D.球壳的内表面带正电，外表面带负电答案 A解析小球与球壳接触构成一个新导体，它的电荷量都分布在新导体的外表面，即只有球壳外表面带正电，A对，B、C、D错.针对训练2 (多选)如图5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箔片张开的是( )图5A.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.用带绝缘外皮的导线把验电器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项中取电棒先和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项中可以使取电棒带电，从而使A带电；C项中用带绝缘外皮的导线实际上是将验电器A和C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.三、尖端放电静电屏蔽(1)避雷针是利用尖端放电保护建筑物的一种设施，其原理是什么？(2)处于静电平衡状态的导体，其内部场强处处为零，若导体是空心的，则空心部分的场强怎样？静电屏蔽是怎样起到屏蔽作用的？答案(1)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.中性的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.这些带电粒子在强电场的作用下加速，撞击空气中的分子，使它们进一步电离，产生更多的带电粒子.那些所带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，这相当于导体从尖端失去电荷.(2)空心部分场强为零.静电屏蔽是利用“处于静电平衡状态的导体内部场强处处为零”，即使内部有自由电子，受到的电场力也为0，自由电子不发生定向移动.1.静电屏蔽的实质静电屏蔽的实质是利用了静电感应现象，使金属壳内感应电荷的电场和外加电场矢量和为零，好像是金属壳将外电场“挡”在外面，即所谓的屏蔽作用，其实是壳内两种电场并存，矢量和为零.2.静电屏蔽的两种情况例3如图6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从小孔中放入金属壳内，但不与B接触，达到静电平衡状态后，则( )图6A.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的内表面带负电答案 D解析因为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.针对训练3 (2018·北大附中高二月考)如图7所示，较厚的空腔球形导体壳中有一个正点电荷，则图中a、b、c、d各点的电场强度大小关系为( )图7A.E a>E b>E c>E dB.E a>E c＝E d>E bC.E a>E c>E d>E bD.E a<E b<E c＝E d答案 C解析当静电平衡时，空腔球形导体壳内壁感应出负电荷，外壁感应出正电荷，感应电荷形成的场强与点电荷形成的电场叠加，导致空腔球形导体壳中场强为零.画出电场线的大致分布如图所示.由于a处电场线较密，c处电场线较疏，d处电场线最疏，b处场强为零，则E a>E c>E d>E b，C正确.1.(静电屏蔽)请用学过的电学知识判断下列说法正确的是( )A.电工穿绝缘衣比穿金属衣安全B.制作汽油桶的材料用金属比用塑料好C.小鸟停在单根高压输电线上会被电死D.打雷时，待在汽车里比待在木屋里要危险答案 B解析电工穿绝缘衣容易产生大量的静电，反而比较危险，选项A错误.塑料油桶会因摩擦而带电，因为塑料是绝缘材料，不能把电荷导走，所以塑料油桶内易产生火花导致塑料油桶爆炸，选项B正确.小鸟停在单根高压输电线上时，加在小鸟两脚间的电压非常小，小鸟不会被电死，选项C错误.打雷时，待在汽车里，汽车的金属外壳起到静电屏蔽的作用，而木屋没有静电屏蔽作用，所以待在汽车里比待在木屋里要安全，选项D错误.2.(尖端放电现象的应用与防止)下列应用与防护不属于尖端放电现象的是( )A.一般高压设备中导体的表面应该尽量光滑B.一般马路表面建造的很平滑C.夜间高压线周围会出现一层绿色光晕D.一般高楼大厦顶部装有避雷针答案 B解析马路表面建造的很平滑与静电无关，A、C、D属于尖端放电现象，故选B.3.(静电平衡的理解)(2018·庆阳一中高二期中)在点电荷－Q的电场中，一金属球处于静电平衡状态，A为球内一点，B为球外表面附近一点，则球上感应电荷在A点和B点所激发的附加场强E A′和E B′的方向在下列几个选项对应的图中最有可能的是( )答案 C解析金属球达到静电平衡后，金属球内各点的合场强为零，感应电荷产生的电场强度与点电荷－Q产生的电场强度大小相等、方向相反，点电荷－Q在A点产生的场强方向指向－Q，则感应电荷在A点激发的附加场强背离－Q；因球处于静电平衡时，球面是等势面，电场线与等势面垂直，故在B点的合场强方向沿OB方向指向球外，而－Q在B点产生的场强方向指向－Q，根据矢量合成可得球面的感应电荷在B点产生的场强方向；综上所述只有选项C最有可能.4.(导体的电荷分布)一带有绝缘底座的空心金属球壳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8所示，则A、B带电荷量分别为( )图8A.Q A＝＋1×10－8C，Q B＝＋1×10－8CB.Q A＝＋2×10－8C，Q B＝0C.Q A＝0，Q B＝＋2×10－8CD.Q A＝＋4×10－8C，Q B＝－2×10－8C答案 B解析B与A接触后，负电荷全部分布在外表面，内壁电荷量为零，故B带电荷量为零，A 带电荷量为正、负电荷中和后的电荷量，即Q A＝＋2.0×10－8C，故选B.5.(静电平衡状态导体特点)(2016·江苏单科)一金属容器置于绝缘板上，带电小球用绝缘细线悬挂于容器中，容器内的电场线分布如图9所示.容器内表面为等势面，A、B为容器内表面上的两点，下列说法正确的是( )图9A.A点的电场强度比B点的大B.小球表面的电势比容器内表面的低C.B 点的电场强度方向与该处内表面垂直D.将检验电荷从A 点沿不同路径移到B 点，电场力所做的功不同 答案 C解析 由电场线的疏密表示电场强度大小可知，A 点的电场强度比B 点的小，A 项错误；沿电场线的方向电势逐渐降低，B 项错误；容器的内表面为一等势面，内表面处各点场强的方向与等势面垂直，C 项对；容器内表面为等势面，在等势面上移动电荷，电场力不做功，D 项错误.6.(感应电荷场强的计算)如图10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，求球壳上感应电荷在O 点处产生的电场强度.(静电力常量k ＝9×109N·m 2/C 2)图10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＝k q 1(d 2)2＝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 2)2＝2.4×105N/C ，方向由O 指向B ；设感应电荷在O 点处产生的场强大小为E 3，由静电平衡条件知E 3＝E 1＋E 2＝5.4×105N/C ，方向由O 指向A .。