2024-2025學(xué)年新教材高中物理第九章靜電場(chǎng)及其應(yīng)用第4節(jié)靜電的防止與利用作業(yè)含解析新人教版必修3

PAGEPAGE5第4節(jié)靜電的防止與利用A組·基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)1．如圖所示，一個(gè)方形的金屬盒原來(lái)不帶電，現(xiàn)將一個(gè)帶電荷量為＋Q的點(diǎn)電荷放在盒左邊旁邊，達(dá)到靜電平衡后，盒上的感應(yīng)電荷在盒子內(nèi)部產(chǎn)生的電場(chǎng)分布狀況正確的是()ABCD【答案】C【解析】金屬盒內(nèi)部由于處于靜電平衡狀態(tài)，因此內(nèi)部每點(diǎn)的合電場(chǎng)強(qiáng)度都為0，即金屬盒內(nèi)的每一點(diǎn)，感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度都與點(diǎn)電荷＋Q在那點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等、方向相反，即感應(yīng)電荷的電場(chǎng)線與點(diǎn)電荷＋Q的電場(chǎng)線重合，但方向相反．2．油罐車后面都有一條拖地的鐵鏈，其作用是()A．向外界散熱B．把電荷導(dǎo)入大地，避開(kāi)由靜電造成危害C．作為油罐車的標(biāo)記D．發(fā)出響聲，提示其他車輛和行人的留意【答案】B【解析】油罐車上的搭地鐵鏈?zhǔn)菫榱税旬a(chǎn)生的靜電導(dǎo)走，屬于靜電的防止，故B正確．3．如圖所示是模擬避雷針作用的試驗(yàn)裝置，金屬板M、N間有兩個(gè)等高的金屬體A、B，A為尖頭、B為圓頭．將金屬板M、N接在高壓電源上，漸漸上升電源電壓，首先視察到()A．A放電 B．B放電C．A、B一起放電 D．A、B之間放電【答案】A【解析】越尖的物體電荷的面密度越大，其旁邊的電場(chǎng)越強(qiáng)，越簡(jiǎn)單使空氣電離，從而簡(jiǎn)單產(chǎn)生放電現(xiàn)象．A為尖頭，當(dāng)漸漸增加電壓時(shí)，先放電，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤．4．導(dǎo)體處于靜電平衡時(shí)，下列說(shuō)法正確的是()A．導(dǎo)體內(nèi)部沒(méi)有電場(chǎng)B．導(dǎo)體內(nèi)部沒(méi)有電荷，電荷只分布在導(dǎo)體的外表面C．導(dǎo)體內(nèi)部沒(méi)有電荷的運(yùn)動(dòng)D．以上說(shuō)法均不正確【答案】D【解析】金屬導(dǎo)體的內(nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)度到處為零，不是導(dǎo)體內(nèi)部沒(méi)有電場(chǎng)，故A錯(cuò)誤；金屬導(dǎo)體在點(diǎn)電荷旁邊，出現(xiàn)靜電感應(yīng)現(xiàn)象，導(dǎo)致電荷重新分布，電荷分布在外表面上，內(nèi)部沒(méi)有凈電荷，但是有正、負(fù)電荷，故B錯(cuò)誤；在金屬導(dǎo)體內(nèi)部出現(xiàn)感應(yīng)電荷的電場(chǎng)，正好與點(diǎn)電荷的電場(chǎng)疊加，內(nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)度到處為零，內(nèi)部沒(méi)有電荷的定向移動(dòng)，但是電荷的無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng)是不停止的，故C錯(cuò)誤；由以上分析可知，故D正確．5．處于靜電平衡的導(dǎo)體，其內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)到處為零的緣由是()A．外電場(chǎng)和全部感應(yīng)電荷的電場(chǎng)在導(dǎo)體內(nèi)部疊加的結(jié)果為零B．外電場(chǎng)不能進(jìn)入導(dǎo)體內(nèi)部C．全部感應(yīng)電荷在導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生的合場(chǎng)強(qiáng)為零D．以上說(shuō)明都不正確【答案】A【解析】當(dāng)導(dǎo)體在電場(chǎng)中處于靜電平衡狀態(tài)時(shí)，在導(dǎo)體內(nèi)部隨意一點(diǎn)，感應(yīng)電荷產(chǎn)生的附加電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)與外場(chǎng)強(qiáng)大小相等，方向相反，此時(shí)導(dǎo)體的內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)到處為0，電荷只分布在導(dǎo)體的外表面，故B、C、D錯(cuò)誤，A正確．6．如圖所示，一塊光滑鐵板水平放置，在鐵板上方高為h處有帶電荷量為＋Q的點(diǎn)電荷，一個(gè)帶電荷量為＋q的絕緣小球從鐵板的左端以初速度v0向右運(yùn)動(dòng)，并始終沿著鐵板表面到達(dá)鐵板的右端，則在小球通過(guò)鐵板的過(guò)程中()A．先減速運(yùn)動(dòng)，后加速運(yùn)動(dòng)B．先加速運(yùn)動(dòng)，后減速運(yùn)動(dòng)C．先減速運(yùn)動(dòng)，后加速運(yùn)動(dòng)，再減速運(yùn)動(dòng)D．始終做勻速運(yùn)動(dòng)【答案】D【解析】鐵板處于靜電平衡狀態(tài)，鐵板表面旁邊的電場(chǎng)強(qiáng)度與鐵板到處垂直，小球在水平方向上不受力，因此始終以速度v0做勻速運(yùn)動(dòng)，D正確．7．如圖所示，帶電體Q靠近一個(gè)接地空腔正方體導(dǎo)體，空腔里面無(wú)電荷，達(dá)到靜電平衡后，下列物理量中不等于零的是()A．導(dǎo)體空腔內(nèi)隨意點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng) B．導(dǎo)體內(nèi)(非空腔)隨意點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)C．導(dǎo)體外表面的電荷量 D．導(dǎo)體空腔內(nèi)表面的電荷量【答案】C【解析】靜電平衡后導(dǎo)體內(nèi)、空腔內(nèi)隨意點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為0；電荷分布在導(dǎo)體外表面，空腔內(nèi)表面的電荷量為0．8．(多選)如圖所示，接地的金屬板右側(cè)有固定的點(diǎn)電荷＋Q，a、b是金屬板右側(cè)表面的兩點(diǎn)，其中a到＋Q的距離較?。铝姓f(shuō)法正確的是()A．由于靜電感應(yīng)，金屬板右側(cè)表面帶負(fù)電，左側(cè)表面帶正電B．由于靜電感應(yīng)，金屬板右側(cè)表面帶負(fù)電，左側(cè)表面也帶少量負(fù)電C．穩(wěn)定后，整個(gè)導(dǎo)體內(nèi)部電場(chǎng)不為零D．a(chǎn)、b兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度不為零，且a、b兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向相同，但a點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)比b點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)要強(qiáng)(大)一些【答案】BD【解析】若金屬板不接地，右側(cè)表面將感應(yīng)出負(fù)電荷，左側(cè)表面將感應(yīng)出正電荷；若金屬板接地，自由電子通過(guò)接地導(dǎo)線導(dǎo)入金屬板，再次達(dá)到靜電平衡時(shí)左側(cè)表面也帶負(fù)電，所以A錯(cuò)誤，B正確．穩(wěn)定后，導(dǎo)體內(nèi)部電場(chǎng)為零，否則自由電荷會(huì)受電場(chǎng)力接著移動(dòng)，最終達(dá)到零電場(chǎng)的穩(wěn)定狀態(tài)，C錯(cuò)誤．金屬板接地時(shí)，右側(cè)表面上有感應(yīng)負(fù)電荷，而且a點(diǎn)旁邊的電場(chǎng)線密度(單位表面積的電荷量)比b點(diǎn)旁邊的電場(chǎng)線密度要大些，場(chǎng)強(qiáng)要強(qiáng)(大)些，金屬表面電場(chǎng)方向必定垂直于表面，否則在電場(chǎng)力作用下自由電子會(huì)移動(dòng)，最終達(dá)到垂直的穩(wěn)定狀態(tài)，可見(jiàn)a、b電場(chǎng)方向相同，所以D正確．9．如圖所示，長(zhǎng)為l的金屬桿原來(lái)不帶電，在距其右端d處放一個(gè)電荷量為＋q的點(diǎn)電荷．(1)金屬桿中點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度為多少？(2)金屬桿上的感應(yīng)電荷在桿中點(diǎn)處產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度為多大？【答案】(1)0(2)eq\f(kq,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(d＋\f(l,2)))2)【解析】(1)金屬桿處于靜電平衡狀態(tài)，其內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)到處為零．因此，金屬桿中點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度為0．(2)點(diǎn)電荷q在金屬桿中點(diǎn)處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)E點(diǎn)＝keq\f(q,r2)＝eq\f(kq,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(d＋\f(l,2)))2)，方向水平向左．由于桿中點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)為零，所以感應(yīng)電荷在桿中點(diǎn)處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)與點(diǎn)電荷在該處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小相等，方向相反，所以，感應(yīng)電荷在桿中點(diǎn)處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小E感＝E點(diǎn)＝eq\f(kq,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(d＋\f(l,2)))2)．B組·實(shí)力提升10．如圖所示，A為空心金屬球，B為金屬球，A、B原來(lái)不帶電，將另一帶正電荷的小球C從A球開(kāi)口處放入A球中心，小球C不接觸A球，然后用手接觸一下A球，再用手接觸一下B球，再移走C球，則()A．A球帶負(fù)電荷，B球帶正電荷B．A球帶負(fù)電荷，B球不帶電C．A、B兩球都帶負(fù)電荷D．A、B兩球都帶正電荷【答案】B【解析】首先帶正電荷的小球C從A球開(kāi)口處放入A球中心．依據(jù)靜電感應(yīng)現(xiàn)象可知，A球內(nèi)表面帶負(fù)電荷，外表面帶正電荷．用手接觸A相當(dāng)于把A接地，由大地傳導(dǎo)過(guò)來(lái)的電子與A球外表面正電荷中和，使A球外表面不帶電，A球外表面電勢(shì)為零，此時(shí)A球?qū)ν馄痨o電屏蔽作用，A球內(nèi)的電場(chǎng)不影響外部．用手接觸B時(shí)，無(wú)電荷移動(dòng)，B球不帶電．當(dāng)帶正電荷的C球從A球內(nèi)移走后，A球內(nèi)表面所帶的負(fù)電荷移至外表面，所以此時(shí)A球帶負(fù)電荷．由上述可知，B正確．11．(多選)如圖所示的靜電試驗(yàn)(虛線框?yàn)榻饘倬W(wǎng))能使左邊驗(yàn)電器的金屬箔張開(kāi)的是()【答案】AC【解析】?jī)綦姾煞植荚趯?dǎo)體的外表面，A正確，B錯(cuò)誤；C中兩個(gè)驗(yàn)電器接觸，左側(cè)驗(yàn)電器金屬箔應(yīng)張開(kāi)，D中左邊的驗(yàn)電器處于金屬網(wǎng)中，由于靜電屏蔽，金屬箔不會(huì)張開(kāi)，C正確，D錯(cuò)誤．12．如圖所示，半徑為R的硬橡膠圓環(huán)上帶有勻稱分布的負(fù)電荷，總電荷量為Q，若在圓環(huán)上切去一小段l(l遠(yuǎn)小于R)，已知靜電力常量為k，求圓心O處的電場(chǎng)．【答案】場(chǎng)強(qiáng)大小為eq\f(klQ,2πR3)方向從AB指向O【解析】AB段的電荷量