靜電現(xiàn)象的應(yīng)用知識(shí)要點(diǎn)和常見(jiàn)題型總結(jié)

1、第七節(jié)靜電現(xiàn)象的應(yīng)用 【知識(shí)要點(diǎn)】要點(diǎn)一 處理靜電平衡的“觀點(diǎn)”1遠(yuǎn)近觀“遠(yuǎn)近觀”是指處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，離場(chǎng)電荷較近和較遠(yuǎn)的兩端將感應(yīng)出等量的異種電荷，而導(dǎo)體的中間部分可認(rèn)為無(wú)感應(yīng)電荷產(chǎn)生2整體觀“整體觀”是指把兩個(gè)或多個(gè)原來(lái)彼此絕緣的導(dǎo)體接觸或用導(dǎo)線連接時(shí)，就可把它們看作是一個(gè)大導(dǎo)體，再用“遠(yuǎn)近觀”判斷它們的帶電情況要點(diǎn)二 靜電平衡兩種情況的實(shí)現(xiàn)方法和其本質(zhì)是什么？1兩種情況(1)導(dǎo)體內(nèi)空腔不受外界影響，如圖172甲所示(2)接地導(dǎo)體空腔外部不受內(nèi)部電荷影響，如圖乙所示圖1722實(shí)現(xiàn)過(guò)程(1)如圖甲，因場(chǎng)源電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)與導(dǎo)體球殼表面上感應(yīng)電荷在空腔內(nèi)的合場(chǎng)強(qiáng)為零，達(dá)到靜電平衡狀態(tài)，對(duì)

2、內(nèi)實(shí)現(xiàn)了屏蔽(2)如圖乙，當(dāng)空腔外部接地時(shí)，外表面的感應(yīng)電荷將因接地傳給地球，外部電場(chǎng)消失，對(duì)外起到屏蔽作用3本質(zhì)：靜電感應(yīng)與靜電平衡. 【例題分析】一、靜電平衡下的導(dǎo)體【例1】 如圖所示，圖17一導(dǎo)體球A帶有正電荷，當(dāng)只有它存在時(shí)，它在空間P點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為EA.在A球球心與P點(diǎn)連線上有一帶負(fù)電的點(diǎn)電荷B，當(dāng)只有它存在時(shí)，它在空間P點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為EB.當(dāng)A、B同時(shí)存在時(shí)，根據(jù)場(chǎng)強(qiáng)疊加原理，P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小應(yīng)為()AEBBEAEBC|EAEB| D以上說(shuō)法都不對(duì)答案D解析當(dāng)帶電導(dǎo)體球周?chē)鸁o(wú)其他導(dǎo)體或帶電體存在時(shí)，導(dǎo)體球上的電荷將均勻分布在導(dǎo)體球表面根據(jù)題意，均勻分布在導(dǎo)體球上的電

3、荷在P點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)為EA，當(dāng)把點(diǎn)電荷放在B點(diǎn)后，雖然導(dǎo)體球所帶的總電荷量未變，但因靜電感應(yīng)，導(dǎo)體球上的電荷將重新分布，直到達(dá)到靜電平衡這時(shí)，導(dǎo)體球上的電荷在P點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)EA不等于EA.由于點(diǎn)電荷不涉及電荷如何分布的問(wèn)題，它在P點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)與周?chē)欠翊嬖谄渌姾蔁o(wú)關(guān)，所以仍為EB，當(dāng)點(diǎn)電荷與導(dǎo)體球A同時(shí)存在時(shí)，P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)應(yīng)由EA與EB疊加而成，而不是由EA與EB疊加，這樣就能立即斷定A、B、C三個(gè)選項(xiàng)都是不對(duì)的二、靜電平衡【例2】 將懸掛在細(xì)線上的帶正電的小球A放在不帶電的金屬圖174空心球C內(nèi)(不和球壁接觸)，另有一個(gè)懸掛在細(xì)線上的帶負(fù)電的小球B向C靠近，如圖174所示，說(shuō)法正確的有()AA

4、往左偏離豎直方向，B往右偏離豎直方向BA的位置不變，B往右偏離豎直方向CA往左偏離豎直方向，B的位置不變DA和B的位置都不變答案B解析帶正電的小球A放在不帶電的空心球C內(nèi)，通過(guò)靜電感應(yīng)，空心球外殼帶正電，內(nèi)壁帶負(fù)電因此，金屬空心球C和帶電小球B帶異種電荷，所以B受C球的吸引往右偏離豎直方向而由于空心球C能屏蔽小球B所產(chǎn)生的外部電場(chǎng)，使小球A不受外電場(chǎng)的作用，所以A的位置不變【對(duì)點(diǎn)練習(xí)】1.下列措施中，屬于防止靜電危害的是()A油罐車(chē)后有一條拖在地上的鐵鏈條B小汽車(chē)上有一根露在車(chē)面上的小天線C在印染廠中保持適當(dāng)?shù)臐穸菵在地毯上夾雜0.050.07 mm的不銹鋼絲導(dǎo)電纖維2下圖中P是一個(gè)帶電體，N

5、是一個(gè)不帶電的金屬空腔，在哪些情況下，放在絕緣板上的小紙屑(圖中S)不會(huì)被吸引()3如圖175所示，圖175在球殼內(nèi)部球心放置帶電荷量Q的點(diǎn)電荷，球殼內(nèi)有A點(diǎn)，殼壁中有B點(diǎn)，殼外有C點(diǎn)，則下列說(shuō)法正確的是()AA、B兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)均為零BEA>EB>ECC如果A、C和球心在一條直線上，則A、C兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向相同DB點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向指向球心4處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體的特點(diǎn)是什么？【常見(jiàn)題型】題型一 靜電現(xiàn)象的應(yīng)用在絕緣板上放有一個(gè)不帶電的金箔驗(yàn)電器A和一個(gè)帶正電荷的空腔導(dǎo)體B.下列實(shí)驗(yàn)方法中能使驗(yàn)電器箔片張開(kāi)的是() A用取電棒(帶絕緣柄的導(dǎo)體棒)先跟B的內(nèi)壁接觸一下后再跟A接觸B用取電棒先跟B的

6、外壁接觸一下后再跟A接觸C用絕緣導(dǎo)線把驗(yàn)電器跟取電棒的導(dǎo)體部分相連，再把取電棒與B的內(nèi)壁接觸D使驗(yàn)電器A靠近B思維步步高 空腔導(dǎo)體的特點(diǎn)是什么？空腔導(dǎo)體的外壁和內(nèi)壁的帶電情況如何？使驗(yàn)電器金屬箔片張開(kāi)的方法有幾種？解析在A選項(xiàng)中先和B的內(nèi)壁接觸后，由于B的內(nèi)壁本身沒(méi)有電荷，所以再接觸A時(shí)驗(yàn)電器箔片不張開(kāi)答案BCD拓展探究 在一個(gè)導(dǎo)體球殼內(nèi)放一個(gè)電荷量為Q的點(diǎn)電荷，用Ep表示球殼外任一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)，則()A當(dāng)Q在球殼中央時(shí)，Ep0B不論Q在球殼內(nèi)何處，Ep一定為零C只有當(dāng)Q在球心且球殼接地時(shí)，Ep0D只要球殼接地，不論Q在球殼內(nèi)何處，Ep一定為零答案D解析如果球殼不接地，球殼內(nèi)部放入的電荷會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)

7、，這個(gè)電場(chǎng)周?chē)膶?dǎo)體會(huì)感應(yīng)出電荷，形成新的電場(chǎng)方法點(diǎn)撥帶電球殼的特點(diǎn)是：所有電荷都分布在球外表面上，球殼內(nèi)部沒(méi)有凈電荷球殼內(nèi)場(chǎng)強(qiáng)為零如果在球殼內(nèi)部放入電荷，則電場(chǎng)線在球殼上中斷. 題型二 靜電平衡一個(gè)不帶電的空心金屬球，在它的球心處放一個(gè)正電荷，其電場(chǎng)分布是下圖中的哪一個(gè)()思維步步高 在金屬球內(nèi)部的電場(chǎng)分布情況如何？球殼起到什么作用？在球殼外還有沒(méi)有電場(chǎng)存在？如果有，電場(chǎng)指向什么方向？解析在球殼內(nèi)、外表面之間不會(huì)有電場(chǎng)存在，球殼的內(nèi)表面上應(yīng)該分布的是負(fù)電荷，外表面上應(yīng)該分布的是正電荷，所以B選項(xiàng)正確答案B拓展探究 如果把該電荷移到球殼外，請(qǐng)敘述一下電場(chǎng)的分布情況答案當(dāng)電荷移動(dòng)到球殼以外之后，

8、球殼對(duì)電場(chǎng)產(chǎn)生屏蔽，球殼內(nèi)部沒(méi)有電場(chǎng)線方法點(diǎn)撥導(dǎo)電體放在導(dǎo)體內(nèi)部，導(dǎo)體內(nèi)壁感應(yīng)出電荷，根據(jù)電荷守恒定律，外壁和內(nèi)壁所帶電荷性質(zhì)相反；當(dāng)電荷放在導(dǎo)體外部，靠近導(dǎo)體處感應(yīng)出異種電荷，根據(jù)電荷守恒定律，遠(yuǎn)離導(dǎo)體處感應(yīng)出同種電荷. 【課后作業(yè)】一、選擇題1人們?cè)谕砩厦撘路r(shí)，有時(shí)會(huì)看到火花四濺，并伴有“劈啪”聲，這是因?yàn)?)A衣服由于摩擦而產(chǎn)生了靜電B人體本身是帶電體C空氣帶電，在衣服上放電所致D以上說(shuō)法均不正確2一金屬球，原來(lái)不帶電，圖1現(xiàn)沿球直徑的延長(zhǎng)線放置一點(diǎn)電荷，如圖1所示球內(nèi)直徑上a、b、c三點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小分別為Ea、Eb、Ec，三者相比()AEa最大BEb最大CEc最大 DEaEbEc3如圖2

9、所示，圖2把一個(gè)架在絕緣支架上的枕形導(dǎo)體放在正電荷形成的電場(chǎng)中導(dǎo)體處于靜電平衡時(shí)，下列說(shuō)法正確的是()AA、B兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)相等，且都為零BA、B兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)不相等C感應(yīng)電荷產(chǎn)生的附加電場(chǎng)EA<EBD當(dāng)電鍵S閉合時(shí)，電子從大地沿導(dǎo)線向?qū)w移動(dòng)4如圖3所示，金屬球殼原來(lái)帶電，而驗(yàn)電器原來(lái)不帶電，現(xiàn)將金屬球殼內(nèi)表面與驗(yàn)電器的金屬小球相連驗(yàn)電器的金屬箔將()圖3A不會(huì)張開(kāi) B一定會(huì)張開(kāi)C先張開(kāi)，后閉合 D可能張開(kāi)5如圖4所示，兩個(gè)相同的空心金屬球M和N，M帶Q電荷，N不帶電(M、N相距很遠(yuǎn)，互不影響)，旁邊各放一個(gè)不帶電的金屬球P和R，當(dāng)將帶正電Q的小球分別放入M和N的空腔中時(shí)()圖4AP、R上均出現(xiàn)感

10、應(yīng)電荷BP、R上均沒(méi)有感應(yīng)電荷CP上有，而R上沒(méi)有感應(yīng)電荷DP上沒(méi)有，而R上有感應(yīng)電荷6在點(diǎn)電荷Q的電場(chǎng)中，一金屬圓盤(pán)處于靜電平衡狀態(tài)，若圓平面與點(diǎn)電荷在同一平面內(nèi)，則盤(pán)上感應(yīng)電荷在盤(pán)中A點(diǎn)所激發(fā)的附加場(chǎng)強(qiáng)E的方向在圖1712中正確的是()圖17127如圖5所示，圖5A、B為兩個(gè)帶等量異號(hào)電荷的金屬球，將兩根不帶電的金屬棒C、D放在兩球之間，則下列敘述正確的是()AC棒的電勢(shì)一定高于D棒的電勢(shì)B若用導(dǎo)線將C棒的x端與D棒的y端連接起來(lái)的瞬間，將有從y流向x的電子流C若將B球接地，B所帶的負(fù)電荷全部流入大地D若將B球接地，B所帶的負(fù)電荷還將保留一部分8如圖1717所示，在水平放置的光滑金屬板中心

11、正上方有一帶正電的點(diǎn)電荷Q，另一表面絕緣、帶正電的金屬小球(可視為質(zhì)點(diǎn)，且不影響原電場(chǎng))自左以初速度v0在金屬板上向右運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中()A小球先做減速后加速運(yùn)動(dòng)B小球做勻速直線運(yùn)動(dòng)C小球受到的靜電力對(duì)小球先做負(fù)功，后做正功D小球受到的靜電力對(duì)小球做功為零二、計(jì)算論述題9在正點(diǎn)電荷Q附近有兩個(gè)絕緣導(dǎo)體M、N，由于靜電感應(yīng)發(fā)生了如圖6所示的電荷分布，當(dāng)用導(dǎo)線將a、d兩點(diǎn)連接起來(lái)時(shí)，導(dǎo)線中是否有電流流過(guò)，如果有電流，電流的方向是怎樣的？圖610為研究靜電除塵，有人設(shè)計(jì)了一個(gè)盒狀容器，容器側(cè)面是絕緣的透明有機(jī)玻璃，它的上下底面是面積S0.04 m2的金屬板，間距L0.05 m，當(dāng)連接到U2 500

12、 V的高壓電源正、負(fù)兩極時(shí)，能在兩金屬板間產(chǎn)生一個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)，如圖8所示現(xiàn)把一定量均勻分布的煙塵顆粒密閉在容器內(nèi)，每立方米有煙塵顆粒1013個(gè)，假設(shè)這些顆粒都處于靜止?fàn)顟B(tài)，每個(gè)顆粒帶電荷量為q1.0×1017 C，質(zhì)量為m2.0×1015 kg，不考慮煙塵顆粒之間的相互作用和空氣阻力，并忽略煙塵顆粒所受重力求合上電鍵后：圖8(1)經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間煙塵顆粒可以被全部吸附？(2)除塵過(guò)程中電場(chǎng)對(duì)煙塵顆粒共做了多少功？(3)經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間容器中煙塵顆粒的總動(dòng)能達(dá)到最大？參考答案【對(duì)點(diǎn)練習(xí)】1.答案ACD解析B選項(xiàng)屬于防止靜電平衡2.答案AD3.答案C解析Q放在球殼內(nèi)，由于靜電感應(yīng)，內(nèi)壁感

13、應(yīng)出負(fù)電荷，外壁感應(yīng)出等量的正電荷如下圖所示，是Q與感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)線形狀，球殼壁內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)為零，其他地方的場(chǎng)強(qiáng)與僅存在點(diǎn)電荷Q時(shí)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)相同，故EA>EC>EB；如果A、C和球心在一條直線上，則A、C兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向相同4.答案(1)處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)處處為零(2)導(dǎo)體表面任一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向與該處的表面垂直(3)凈電荷只能分布在導(dǎo)體的外表面上，電荷在導(dǎo)體的外表面上的分布往往是不均勻的，越尖的地方，電荷分布的密度越大，附近的電場(chǎng)也越強(qiáng)對(duì)一孤立的帶電導(dǎo)體，可視為導(dǎo)體處于自己所帶電荷的電場(chǎng)中，達(dá)到靜電平衡時(shí)，也有以上特點(diǎn).【課后作業(yè)】一、選擇題1.答案A解析若我們身穿含有化纖成

14、分的衣服，且始終在運(yùn)動(dòng)，使衣服與衣服之間、衣服和皮膚之間不停地摩擦，在摩擦中會(huì)使衣服上帶有異種電荷在脫衣服時(shí)正電荷和負(fù)電荷碰到一起就產(chǎn)生放電現(xiàn)象，于是我們聽(tīng)到“劈啪”的放電聲音，若是晚上還可以看見(jiàn)火花四濺的現(xiàn)象2.答案D3.答案AD解析處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體內(nèi)部合場(chǎng)強(qiáng)為零，所以A選項(xiàng)正確當(dāng)電鍵閉合，導(dǎo)體和大地是一個(gè)整體，導(dǎo)體處于這個(gè)整體的尖端，把負(fù)電荷從地球上吸引過(guò)來(lái)，所以D選項(xiàng)正確4.答案A5.答案D解析當(dāng)將帶正電Q的小球放入M的空腔中時(shí)，對(duì)M產(chǎn)生靜電感應(yīng)使M的內(nèi)表面帶負(fù)電，而外表面帶正電，其電荷量為Q，它與原來(lái)金屬球M外表面所帶的Q正好中和，使外表面不帶電，實(shí)際上是M所帶Q被吸引至內(nèi)表面，

15、所以金屬球M外部不存在電場(chǎng)，不能對(duì)P產(chǎn)生靜電感應(yīng)，P上沒(méi)有感應(yīng)電荷當(dāng)將帶正電Q的小球放入原來(lái)不帶電的N的空腔中時(shí)，對(duì)N產(chǎn)生靜電感應(yīng)，使N內(nèi)表面帶負(fù)電荷，N外表面帶正電荷，N外部有電場(chǎng)，對(duì)R產(chǎn)生靜電感應(yīng)，使左端帶負(fù)電，右端帶正電選項(xiàng)D正確6.答案A 7.答案ABD解析由圖所示的電場(chǎng)線方向可知A、B、C、D的電勢(shì)高低為UA>UC>UD>UB.當(dāng)用導(dǎo)線將C棒的x端與D棒的y端連接的瞬間，將有自由電子從電勢(shì)低的D棒流向電勢(shì)高的C棒，這時(shí)C與D已通過(guò)導(dǎo)線連接為一個(gè)導(dǎo)體了，靜電平衡后，它們的電勢(shì)相等，C的x端仍帶負(fù)電，D的y端仍帶正電，而C的右端及D的左端均不帶電，即C右端的正電荷與D左端的負(fù)電荷中和掉了當(dāng)將B球接地時(shí)，一部分自由電子從低于大地電勢(shì)的B球上流向大地，而一部分電子受到D棒y端正電荷的吸引而保留在靠近y的近端處，如果把帶正電的A球移走，接地的B球上的負(fù)電荷才全部流入大地故選項(xiàng)A、B、D正確8解析：選BD.金屬板處于靜電平衡狀態(tài)，表面為等勢(shì)面.因此小球受到的靜電力不做功，小球電勢(shì)能保持不變，所以動(dòng)能保持不變，故B、D正確.二、計(jì)算論述題9答案 有ad的電流10答案(1)0.02 s(2)2.5×104 J(3)0.014 s解析(1)由題可知，只要上板表面的煙塵能被吸附