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高中物理人教版 (2019)必修 第三册第九章 静电场及其应用4 静电的防止与利用背景图课件ppt
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这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第三册第九章 静电场及其应用4 静电的防止与利用背景图课件ppt，共42页。PPT课件主要包含了课前自主学习，定向移动，没有净电荷，外表面，失去电荷，尽量光滑，金属壳，两条导线，静电力，课堂互动探究等内容，欢迎下载使用。
一、静电平衡1.定义:导体中(包括表面上)没有电荷_________的状态。2.特点:导体内部场强处处为__。二、尖端放电1.静电平衡时,导体内部___________,电荷只分布在导体的_______。且在导体外表面,越尖锐的位置,电荷的密度_____。2.尖端放电:空气被电离后,那些所带电荷与导体尖端的电荷电性相反的粒子,由于被吸引而奔向尖端,与尖端上的电荷_____,相当于导体从尖端_________的现象。
3.应用和防止:(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_________会减少电能的损失。三、静电屏蔽1.定义:当金属外壳达到静电平衡时,内部_____电场,因而金属的外壳会对其_____起保护作用,使其_____不受外部电场影响的现象。2.应用:电学仪器外面有_______,野外高压线上方还有_________与大地相连,都是利用静电屏蔽消除外电场的影响。
四、静电吸附 在电场中,带电粒子受到_______的作用,向着电极运动,最后会被吸附在电极上。
【主题一】静电平衡的特点和应用【任务】静电平衡下的导体【实验情境】如图所示,将一不带电的金属导体ABCD放到场强为E0的匀强电场中。
【问题探究】(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场强为E0的匀强电场中,导体内自由电子便受到与场强E0方向相反的电场力作用,如图甲所示。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场强E0反向的场强E',在导体内任一点的场强可表示为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,合场强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。
(2)在问题(1)中导体上感应电荷在导体内某点产生的场强多大?提示:由于导体内场强为零,即感应电荷产生的电场与原电场的合场强为零,E'=-E0。(3)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与这点的表面有什么关系?提示:垂直。假如导体表面的电场强度方向与该点的表面不垂直,则沿表面有电场强度的切向分量,在导体表面的自由电荷将受到库仑力的作用而发生定向移动,这与静电平衡相矛盾,故外部表面附近任何一点的场强方向与这点的表面相垂直。
(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,内部场强处处为零,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。
【结论生成】1.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,达到静电平衡时,自由电荷不再发生定向移动。(2)金属导体达到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原电场的电场强度E0与导体两端感应电荷产生的场强E'的合场强为零。
2.静电平衡导体电荷分布特点:(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整个导体是个等势体,它的表面是个等势面。(3)导体内部没有净电荷,净电荷只分布在导体的表面。(4)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。
【典例示范】 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,如图所示。当棒达到静电平衡后,下列关于棒上的感应电荷在棒内中点处产生的场强大小和方向判断正确的是( )
【解题指南】解答本题应把握以下两点:(1)本题中感应电荷是面分布,不是点电荷,且电荷量未知,不能直接用E= 求解。(2)静电平衡状态下导体内部场强处处为零,即感应电荷产生的场强与外电场的场强等大反向。
【解析】选C。导体棒在点电荷+q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E0;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场强为零,即E'=-E0。题中所求的即为E',于是我们通过上述等式转化为求E0。棒中点距离+q为r=R+ ,E'和E0的大小为 ,E'和E0方向相反,故E'方向向左,故C正确。
【规律方法】静电平衡的导体电荷分布的分析方法(1)“远近观”法:处于静电平衡状态的导体,离场源电荷较近和较远的两端感应出等量的异种电荷,而导体的中间部分因感应电荷较少,可认为无感应电荷产生,如图甲所示。
(2)“整体观”法:①当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”法判断它们的带电情况,如有些问题所提到的“用手触摸某导体”其实就是导体通过人体与大地构成一个大导体。②不要认为导体内部没有电荷,用导线连接带电体内部时,小球Q就不带电。其实连接后就已成为一个整体,故小球通过导线得到了电荷,如图乙所示。
【素养训练】如图所示,把一个不带电的枕形导体靠近带正电的小球,由于静电感应,在a、b端分别出现负、正电荷,以下说法正确的是( )A.闭合开关S1,有电子从枕形导体流向大地B.闭合开关S2,有电子从枕形导体流向大地C.闭合开关S1,有电子从大地流向枕形导体D.闭合开关S2,没有电子通过开关S2
【解析】选C。在开关S1、S2都闭合前,对于枕形导体,它的电荷是守恒的,a、b两端出现等量负、正电荷。当闭合开关S1、S2中的任何一个以后,便把枕形导体与大地连通,使大地也参与了电荷转移。因此,枕形导体本身的电荷不再守恒,而是枕形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,大地远处感应出等量正电荷,因此无论闭合开关S1还是开关S2,都会有电子从大地流向枕形导体,故选项C正确。
【补偿训练】(多选)如图所示,在真空中把一导体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)时,下列说法中正确的是( )A.B端的感应电荷越来越多B.导体内部场强越来越大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
【解题指南】解答本题应明确以下两点:(1)导体处于静电平衡时内部场强处处为零,即E感=-E外。(2)点电荷的场强公式E=k 。
【解析】选A、C。导体靠近带负电的小球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,不断地向B端移动,B端的感应电荷不断增多,故选项A正确。由于导体AB缓慢移动,故导体处于静电平衡是在很短的时间内完成的。带负电小球P产生的电场和导体AB上感应电荷产生的电场叠加的结果会使导体内部各处的合场强总等于零,故选项B错误。M点距小球P的距离比N点要近,由E=k 可知,带负电小球P在M点产生的场强大于在N点产生的场强,而导体内部的合场强处处为零,那么导体上的感应电荷在M点产生的附加电场的场强就大于在N点产生的附加电场的场强,故选项C正确,选项D错误。
【主题二】静电的应用与静电危害的防止【任务1】静电的利用与防护【生活情境】如图所示,在工厂里,靠近传送带的工人经常受到电击。经研究发现,这是由于传送带在传送过程中带上了电。
【问题探究】(1)解释为什么靠近传送带的物体会带电?提示:传送带因为与被传送的物体间发生摩擦而带电,靠近传送带的物体因为感应也带上电。(2)你可以用什么方法来解决这个问题?提示:要避免这种电击,可以把导体材料如金属丝等掺到传送带材料中,让传送带变成导体,或者用导体制造传送带,再用适当的方法把传送带接地,静电便不会积累,工人也不会再遭电击。
【任务2】静电屏蔽【实验情境】如图甲,金属网罩不带电,罩内小球带正电,将验电器靠近金属网罩;如图乙,把金属网罩接地。
【问题探究】(1)情境中,图甲验电器的箔片是否张开?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)图乙验电器的箔片是否张开?提示:(2)把金属网罩接地,则验电器箔片不张开。(3)这些现象说明了什么?提示:(3)这些现象说明金属网罩不接地时内部带电体产生的电场能影响外界;金属网罩接地时,内部电场不影响外界。
【结论生成】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,矢量和为零而已。2.静电屏蔽的两种情况:(1)导体内空腔不受外界影响,如图甲所示。(2)接地导体空腔外部不受内部电荷影响,如图乙所示。
【典例示范】 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( )
【解题指南】解答本题应明确以下三点:(1)静电感应的规律。(2)静电平衡状态的特点。(3)电场线的分布规律。【解析】选B。根据静电感应,空心球的内侧感应出负电荷,外表面带正电荷,球壳内部场强处处为零,电场线中断,根据电场线的特点可知B正确,A、C、D错误。
【素养训练】 如图所示,有两个相同的空心金属球M和N,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上均有感应电荷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
【解析】选D。把带正电Q的小球放入原来不带电的N的空腔内时,N中电子被带正电的小球吸引到内表面,内表面带负电,外表面剩余了正电荷,外表面带正电,R处于电场中,出现静电感应现象,从而导致R上有感应电荷出现。将带正电Q的小球放入带电荷量为-Q的M的空腔内,因同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引,正、负电荷的电荷量相等,则金属球壳外表面没有多余电荷,则P处没有电场,所以P上没有感应电荷,选项A、B、C错误,D正确。
【补偿训练】(多选)下面四幅图中涉及静电屏蔽现象的有( ) A.烟囱上的铁针B.办公用复印机C.输电线上方的两条与大地相连的导线D.用来装硬盘的铝箔袋
【解析】选C、D。当带电云层靠近建筑物时,避雷针上产生的感应电荷会通过针尖放电,逐渐中和云中的电荷,使建筑物免遭雷击,其原理为尖端放电,故A错误;办公用复印机,是静电的应用,故B错误;高压输电线上方还有两条导线,这两条导线的作用是它们与大地相连,形成稀疏的金属“网”把高压线屏蔽起来,免遭雷击,故C正确;用来装硬盘的铝箔袋,起到静电屏蔽的作用,故D正确。
1.(多选)下列关于静电感应和静电平衡的说法中,正确的是( )A.静电感应是由于导体内的自由电子受电场力作用的结果B.导体内的自由电荷都不运动称为静电平衡C.导体静电平衡时,导体所占空间各处场强均为零D.导体静电平衡时,导体内部将没有“净”电荷【解析】选A、D。静电感应是由于导体内的自由电子受电场力的作用而发生定向移动,最后达到稳定状态,故选项A正确;达到静电平衡后,自由电子不再定向移动,但是仍然做无规则的热运动,故选项B错误;处于静电平衡的导体,电荷只分布在外表面上,内部没有“净”电荷,故选项D正确;导体静电平衡时,内部场强为零,但表面场强不为零,故选项C错误。
2.生活、科技上处处存在静电现象,有些是静电的应用,有些是要防止静电;下列关于静电防止与应用的说法正确的是( )A.印刷厂应保持空气干燥,避免静电积累带来的潜在危害B.静电复印机的工作过程实际上和静电完全无关C.在地毯中夹杂0.05～0.07 mm的不锈钢丝导电纤维,是防止静电危害D.小汽车的顶部露出一根小金属杆类似避雷针,是防止静电危害
【解析】选C。印刷车间中,纸张间摩擦产生大量静电,所以印刷车间中保持适当的湿度,及时把静电导走,避免静电造成的危害,故A错误;静电复印机是利用静电工作的,与静电有关,故B错误;地毯中不锈钢丝导电纤维的作用是把鞋底与地毯摩擦产生的电荷传到大地上,以免发生静电危害,属于防止静电危害,故C正确;小汽车的顶部露出的一根小金属杆是天线,接收无线电信号,不属于防止静电危害,故D错误。
3.在一个导体球壳内放一个电荷量为+Q的点电荷,用EP表示球壳外任一点P的场强,则( )A.当+Q在球壳中央时,EP=0B.不论+Q在球壳内何处,EP一定为零C.只有当+Q在球心且球壳接地时,才有EP=0D.只要球壳接地,不论+Q在球壳内何处,均有EP=0
【解析】选D。+Q在球壳内任何位置,只会影响球壳内的负电荷分布;球壳外部带正电荷,会使外部场强不为零,故A、B错误。而球壳接地会使外部电荷导入大地,所以外部场强才会为零,故C错误,D正确,故选D。
4.如图所示,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,达到静电平衡后,则( )A.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
一、静电平衡1.定义:导体中(包括表面上)没有电荷_________的状态。2.特点:导体内部场强处处为__。二、尖端放电1.静电平衡时,导体内部___________,电荷只分布在导体的_______。且在导体外表面,越尖锐的位置,电荷的密度_____。2.尖端放电:空气被电离后,那些所带电荷与导体尖端的电荷电性相反的粒子,由于被吸引而奔向尖端,与尖端上的电荷_____,相当于导体从尖端_________的现象。
3.应用和防止:(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_________会减少电能的损失。三、静电屏蔽1.定义:当金属外壳达到静电平衡时,内部_____电场,因而金属的外壳会对其_____起保护作用,使其_____不受外部电场影响的现象。2.应用:电学仪器外面有_______,野外高压线上方还有_________与大地相连,都是利用静电屏蔽消除外电场的影响。
四、静电吸附 在电场中,带电粒子受到_______的作用,向着电极运动,最后会被吸附在电极上。
【主题一】静电平衡的特点和应用【任务】静电平衡下的导体【实验情境】如图所示,将一不带电的金属导体ABCD放到场强为E0的匀强电场中。
【问题探究】(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场强为E0的匀强电场中,导体内自由电子便受到与场强E0方向相反的电场力作用,如图甲所示。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场强E0反向的场强E',在导体内任一点的场强可表示为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,合场强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。
(2)在问题(1)中导体上感应电荷在导体内某点产生的场强多大?提示:由于导体内场强为零,即感应电荷产生的电场与原电场的合场强为零,E'=-E0。(3)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与这点的表面有什么关系?提示:垂直。假如导体表面的电场强度方向与该点的表面不垂直,则沿表面有电场强度的切向分量,在导体表面的自由电荷将受到库仑力的作用而发生定向移动,这与静电平衡相矛盾,故外部表面附近任何一点的场强方向与这点的表面相垂直。
(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,内部场强处处为零,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。
【结论生成】1.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,达到静电平衡时,自由电荷不再发生定向移动。(2)金属导体达到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原电场的电场强度E0与导体两端感应电荷产生的场强E'的合场强为零。
2.静电平衡导体电荷分布特点:(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整个导体是个等势体,它的表面是个等势面。(3)导体内部没有净电荷,净电荷只分布在导体的表面。(4)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。
【典例示范】 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,如图所示。当棒达到静电平衡后,下列关于棒上的感应电荷在棒内中点处产生的场强大小和方向判断正确的是( )
【解题指南】解答本题应把握以下两点:(1)本题中感应电荷是面分布,不是点电荷,且电荷量未知,不能直接用E= 求解。(2)静电平衡状态下导体内部场强处处为零,即感应电荷产生的场强与外电场的场强等大反向。
【解析】选C。导体棒在点电荷+q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E0;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场强为零,即E'=-E0。题中所求的即为E',于是我们通过上述等式转化为求E0。棒中点距离+q为r=R+ ,E'和E0的大小为 ,E'和E0方向相反,故E'方向向左,故C正确。
【规律方法】静电平衡的导体电荷分布的分析方法(1)“远近观”法:处于静电平衡状态的导体,离场源电荷较近和较远的两端感应出等量的异种电荷,而导体的中间部分因感应电荷较少,可认为无感应电荷产生,如图甲所示。
(2)“整体观”法:①当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”法判断它们的带电情况,如有些问题所提到的“用手触摸某导体”其实就是导体通过人体与大地构成一个大导体。②不要认为导体内部没有电荷,用导线连接带电体内部时,小球Q就不带电。其实连接后就已成为一个整体,故小球通过导线得到了电荷,如图乙所示。
【素养训练】如图所示,把一个不带电的枕形导体靠近带正电的小球,由于静电感应,在a、b端分别出现负、正电荷,以下说法正确的是( )A.闭合开关S1,有电子从枕形导体流向大地B.闭合开关S2,有电子从枕形导体流向大地C.闭合开关S1,有电子从大地流向枕形导体D.闭合开关S2,没有电子通过开关S2
【解析】选C。在开关S1、S2都闭合前,对于枕形导体,它的电荷是守恒的,a、b两端出现等量负、正电荷。当闭合开关S1、S2中的任何一个以后,便把枕形导体与大地连通,使大地也参与了电荷转移。因此,枕形导体本身的电荷不再守恒,而是枕形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,大地远处感应出等量正电荷,因此无论闭合开关S1还是开关S2,都会有电子从大地流向枕形导体,故选项C正确。
【补偿训练】(多选)如图所示,在真空中把一导体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)时,下列说法中正确的是( )A.B端的感应电荷越来越多B.导体内部场强越来越大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
【解题指南】解答本题应明确以下两点:(1)导体处于静电平衡时内部场强处处为零,即E感=-E外。(2)点电荷的场强公式E=k 。
【解析】选A、C。导体靠近带负电的小球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,不断地向B端移动,B端的感应电荷不断增多,故选项A正确。由于导体AB缓慢移动,故导体处于静电平衡是在很短的时间内完成的。带负电小球P产生的电场和导体AB上感应电荷产生的电场叠加的结果会使导体内部各处的合场强总等于零,故选项B错误。M点距小球P的距离比N点要近,由E=k 可知,带负电小球P在M点产生的场强大于在N点产生的场强,而导体内部的合场强处处为零,那么导体上的感应电荷在M点产生的附加电场的场强就大于在N点产生的附加电场的场强,故选项C正确,选项D错误。
【主题二】静电的应用与静电危害的防止【任务1】静电的利用与防护【生活情境】如图所示,在工厂里,靠近传送带的工人经常受到电击。经研究发现,这是由于传送带在传送过程中带上了电。
【问题探究】(1)解释为什么靠近传送带的物体会带电?提示:传送带因为与被传送的物体间发生摩擦而带电,靠近传送带的物体因为感应也带上电。(2)你可以用什么方法来解决这个问题?提示:要避免这种电击,可以把导体材料如金属丝等掺到传送带材料中,让传送带变成导体,或者用导体制造传送带,再用适当的方法把传送带接地,静电便不会积累,工人也不会再遭电击。
【任务2】静电屏蔽【实验情境】如图甲,金属网罩不带电,罩内小球带正电,将验电器靠近金属网罩;如图乙,把金属网罩接地。
【问题探究】(1)情境中,图甲验电器的箔片是否张开?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)图乙验电器的箔片是否张开?提示:(2)把金属网罩接地,则验电器箔片不张开。(3)这些现象说明了什么?提示:(3)这些现象说明金属网罩不接地时内部带电体产生的电场能影响外界;金属网罩接地时,内部电场不影响外界。
【结论生成】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,矢量和为零而已。2.静电屏蔽的两种情况:(1)导体内空腔不受外界影响,如图甲所示。(2)接地导体空腔外部不受内部电荷影响,如图乙所示。
【典例示范】 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( )
【解题指南】解答本题应明确以下三点:(1)静电感应的规律。(2)静电平衡状态的特点。(3)电场线的分布规律。【解析】选B。根据静电感应,空心球的内侧感应出负电荷,外表面带正电荷,球壳内部场强处处为零,电场线中断,根据电场线的特点可知B正确,A、C、D错误。
【素养训练】 如图所示,有两个相同的空心金属球M和N,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上均有感应电荷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
【解析】选D。把带正电Q的小球放入原来不带电的N的空腔内时,N中电子被带正电的小球吸引到内表面,内表面带负电,外表面剩余了正电荷,外表面带正电,R处于电场中,出现静电感应现象,从而导致R上有感应电荷出现。将带正电Q的小球放入带电荷量为-Q的M的空腔内,因同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引,正、负电荷的电荷量相等,则金属球壳外表面没有多余电荷,则P处没有电场,所以P上没有感应电荷,选项A、B、C错误,D正确。
【补偿训练】(多选)下面四幅图中涉及静电屏蔽现象的有( ) A.烟囱上的铁针B.办公用复印机C.输电线上方的两条与大地相连的导线D.用来装硬盘的铝箔袋
【解析】选C、D。当带电云层靠近建筑物时,避雷针上产生的感应电荷会通过针尖放电,逐渐中和云中的电荷,使建筑物免遭雷击,其原理为尖端放电,故A错误;办公用复印机,是静电的应用,故B错误;高压输电线上方还有两条导线,这两条导线的作用是它们与大地相连,形成稀疏的金属“网”把高压线屏蔽起来,免遭雷击,故C正确;用来装硬盘的铝箔袋,起到静电屏蔽的作用,故D正确。
1.(多选)下列关于静电感应和静电平衡的说法中,正确的是( )A.静电感应是由于导体内的自由电子受电场力作用的结果B.导体内的自由电荷都不运动称为静电平衡C.导体静电平衡时,导体所占空间各处场强均为零D.导体静电平衡时,导体内部将没有“净”电荷【解析】选A、D。静电感应是由于导体内的自由电子受电场力的作用而发生定向移动,最后达到稳定状态,故选项A正确;达到静电平衡后,自由电子不再定向移动,但是仍然做无规则的热运动,故选项B错误;处于静电平衡的导体,电荷只分布在外表面上,内部没有“净”电荷,故选项D正确;导体静电平衡时,内部场强为零,但表面场强不为零,故选项C错误。
2.生活、科技上处处存在静电现象,有些是静电的应用,有些是要防止静电;下列关于静电防止与应用的说法正确的是( )A.印刷厂应保持空气干燥,避免静电积累带来的潜在危害B.静电复印机的工作过程实际上和静电完全无关C.在地毯中夹杂0.05～0.07 mm的不锈钢丝导电纤维,是防止静电危害D.小汽车的顶部露出一根小金属杆类似避雷针,是防止静电危害
【解析】选C。印刷车间中,纸张间摩擦产生大量静电,所以印刷车间中保持适当的湿度,及时把静电导走,避免静电造成的危害,故A错误;静电复印机是利用静电工作的,与静电有关,故B错误;地毯中不锈钢丝导电纤维的作用是把鞋底与地毯摩擦产生的电荷传到大地上,以免发生静电危害,属于防止静电危害,故C正确;小汽车的顶部露出的一根小金属杆是天线,接收无线电信号,不属于防止静电危害,故D错误。
3.在一个导体球壳内放一个电荷量为+Q的点电荷,用EP表示球壳外任一点P的场强,则( )A.当+Q在球壳中央时,EP=0B.不论+Q在球壳内何处,EP一定为零C.只有当+Q在球心且球壳接地时,才有EP=0D.只要球壳接地,不论+Q在球壳内何处,均有EP=0
【解析】选D。+Q在球壳内任何位置,只会影响球壳内的负电荷分布;球壳外部带正电荷,会使外部场强不为零,故A、B错误。而球壳接地会使外部电荷导入大地,所以外部场强才会为零,故C错误,D正确,故选D。
4.如图所示,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,达到静电平衡后,则( )A.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
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